郭佳麗

（中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037）

0 引言

吉林夾皮溝地體作為華北克拉通東北部太古宙基底的重要組成部分，其是一個(gè)高級變質(zhì)地體還是花崗綠巖帶[1-3]，特別是太古代末期變質(zhì)事件的構(gòu)造屬性一直存在爭議[4-6]。早期學(xué)者依據(jù)區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖所具有的島弧地球化學(xué)特征，認(rèn)為其形成于大陸邊緣環(huán)境[1-2]，后來有學(xué)者認(rèn)為區(qū)域內(nèi)大規(guī)模的花崗質(zhì)巖漿活動不可能由島弧引起，很可能是地幔柱活動產(chǎn)物[4-5]，也有學(xué)者認(rèn)為是弧-陸碰撞的結(jié)果[6]。由于以往研究多集中在區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)片麻巖和高級變質(zhì)巖石方面，難以對區(qū)域變質(zhì)作用演化有個(gè)整體認(rèn)識。為此，選擇變質(zhì)程度較低的兩種變質(zhì)表殼巖開展鋯石U-Pb 定年工作，結(jié)果對于限定區(qū)內(nèi)綠巖帶的形成時(shí)代及其成因背景提供了很好的依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

吉南夾皮溝地區(qū)出露的早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底主要由太古宙TTG 片麻巖、新太古代鉀質(zhì)花崗巖和一系列包裹在TTG 片麻巖之中的變質(zhì)表殼巖塊體組成。其間夾雜一些淺變質(zhì)的中-新元古代沉積蓋層——色洛河群[7]。太古宙花崗質(zhì)片麻巖在區(qū)內(nèi)分布非常廣泛，巖石類型以英云閃長巖、奧長花崗巖和花崗閃長巖為主，發(fā)育強(qiáng)烈的片麻理。區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖石按變質(zhì)程度可以分為高級和低級兩類[1]。高級變質(zhì)巖石主要分布在夾皮溝韌性剪切帶以西老金廠附近，巖石類型包括：角閃黑云二輝麻粒巖和夕線（藍(lán)晶）石榴黑云斜長/二長片麻巖等[2-3]。低級變質(zhì)巖石主要分布在三道溝金礦附近的韌性剪切帶上，巖石類型包括一些糜棱巖化的綠泥黑云片巖、黑云母石英片巖和黑云角閃片巖等。

2 樣品產(chǎn)狀與巖相學(xué)特征

本文所取兩件低級變質(zhì)巖石樣品分別為黑云母石英片巖（DB03-1）和黑云角閃片巖（DB03-5），二者都采自夾皮溝北部板廟子鐵礦露天采場，與磁鐵石英巖交互共生，外圍被大規(guī)模閃長質(zhì)片麻巖包裹。其中黑云母石英片巖（DB03-1）的主要礦物組成為：黑云母（15%～20%）、斜長石（10%～15%）、石英（35%～40%）。其中黑云母呈鱗片狀集合體，外表淺綠棕色，定向排列，圖1a 為黑云母石英片巖。斜長石呈大板柱狀，多數(shù)發(fā)生蝕變。石英呈脈狀分布，內(nèi)含少量細(xì)小黑云母鱗片。黑云角閃片巖（樣品DB03-5）的主要礦物組成為：黑云母（25%～30%）、角閃石（35%～40%）、斜長石（10%～15%）、石英（10%～15%）。其中黑云母呈0.5～1.5mm 不等的鱗片狀，外形不是很規(guī)則。角閃石普遍發(fā)生綠泥石化，僅保留部分殘片，圖1b 為角閃黑云片巖。斜長石呈細(xì)小顆粒，多數(shù)發(fā)生蝕變。

圖1 夾皮溝地區(qū)中-低級變質(zhì)巖石巖相結(jié)構(gòu)

3 分析方法

鋯石分選工作在河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所礦物分選實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。鋯石的陰極熒光圖像分析在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，陰極熒光為Carton 公司的MonoCL3+，加載到FEL 公司Quanta 200F 型場發(fā)射掃描電鏡上。鋯石靶制備和LA-ICPMS鋯石U-Pb 分析在北京科薈測試技術(shù)公司完成，激光剝蝕系統(tǒng)為美國New Wave 貿(mào)易有限公司UP193SS 型深紫外（DUV）193nm、ArF 準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)，所使用ICP-MS 為美國Agilent 科技有限公司的7500a 型。

4 鋯石陰極發(fā)光圖像與鋯石U-Pb 定年結(jié)果

黑云母石英片巖樣品（DB03-1）中的鋯石以渾圓狀或橢球狀為主，粒徑50～100μm。夾皮溝地區(qū)黑云母石英片巖鋯石陰極發(fā)光圖像如圖2a 所示，可見有不規(guī)則韻律環(huán)帶，無明顯的增生邊，基本保留巖漿碎屑鋯石特征。LA-ICPMS 鋯石分析結(jié)果顯示，其Th、U、Pb 含量相差不大，多數(shù)在100～200ppm 以下。Th/U 比值介于0.09～1.78，多數(shù)大于0.5，說明物源以巖漿巖為主。夾皮溝地區(qū)黑云母石英片巖鋯石207Pb/206Pb 表觀年齡介于2580～2487Ma，多數(shù)集中在2510Ma 左右如圖2b 所示。在夾皮溝地區(qū)黑云母石英片巖鋯石U-Pb 年齡諧和圖上（圖2c），多數(shù)鋯石數(shù)據(jù)都在諧和線上或其附近。加權(quán)平均年齡為（2517±14）Ma，反映物源主要來自新太古代末期某些巖體。少數(shù)變質(zhì)鋯石給出的諧和線上年齡為（2481～2413）Ma。黑云角閃片巖（樣品DB03-5）中的鋯石以渾圓狀為主，粒徑50～100μm。夾皮溝地區(qū)黑云角閃片巖鋯石陰極發(fā)光圖像（圖3a）顯示不規(guī)則韻律環(huán)帶，外圍普遍有一很窄的白色增生邊，多呈現(xiàn)變質(zhì)鋯石特征。鋯石成分中Th、U、Pb 含量較高，多數(shù)在200ppm以上。Th/U 比值介于0.27～0.52，多數(shù)在0.3 左右，顯示來源比較單一。夾皮溝地區(qū)黑云角閃片巖鋯石207Pb/206Pb表觀年齡介于2521～2458Ma，變質(zhì)鋯石多數(shù)集中在2490 Ma 左右如圖3b 所示。在夾皮溝地區(qū)黑云角閃片巖鋯石U-Pb 年齡諧和圖上（圖3c），變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)都在諧和線上或其附近，加權(quán)平均年齡為（2497±11）Ma。少數(shù)殘留巖漿鋯石年齡介于2530～2505Ma，反映物源主要來自新太古代末期某一地質(zhì)體，并遭受了強(qiáng)烈改造，導(dǎo)致巖漿鋯石普遍發(fā)生變質(zhì)重結(jié)晶作用。

圖2 夾皮溝地區(qū)黑云母石英片巖鋯石陰極發(fā)光圖像與U-Pb 定年結(jié)果

圖3 夾皮溝地區(qū)黑云角閃片巖鋯石陰極發(fā)光圖像與U-Pb定年結(jié)果

5 討論

前人盡管在夾皮溝地區(qū)太古宙基底開展了一些定年工作，但多是針對區(qū)內(nèi)的TTG 片麻巖和鉀質(zhì)花崗巖，有關(guān)變質(zhì)表殼巖原巖與變質(zhì)時(shí)代的記錄并不多。并且多采用傳統(tǒng)Sm-Nd、Rb-Sr 和鋯石單顆粒蒸發(fā)法等[8-9]，難以有效限定區(qū)域變質(zhì)作用發(fā)生的時(shí)代。近年，有學(xué)者對區(qū)內(nèi)數(shù)件斜長角閃巖和長英質(zhì)片麻巖開展鋯石U-Pb 定年結(jié)果表明，前者物源集中在2.55Ga 左右，后者集中在2.6Ga 左右，說明長英質(zhì)物質(zhì)來源于更老的地質(zhì)體，二者都記錄了2.51～2.48Ga 變質(zhì)改造年齡[6]。對于變質(zhì)程度較高的夕線石榴片麻巖，獲得的巖漿鋯石核部年齡為2.53～2.5Ga，變質(zhì)增生鋯石年齡為2.49～2.44Ga[5]。

本文對兩件低級變質(zhì)的黑云母石英片巖（DB03-1）和黑云角閃片巖（DB03-5）開展的鋯石U-Pb 定年結(jié)果顯示，二者呈現(xiàn)出兩種截然不同的特征。前者以碎屑巖漿鋯石為主，變質(zhì)鋯石非常少，給出的原巖年齡為（2517±14）Ma，變質(zhì)年齡為2481～2413Ma。后者則主體為變質(zhì)鋯石，碎屑巖漿鋯石殘留較少，給出的原巖年齡為2530～2505Ma，變質(zhì)年齡為（2497±11）Ma。之所以如此，可能與黑云母石英片巖變質(zhì)程度低，產(chǎn)生的變質(zhì)流體較少有關(guān)。相對來說，黑云角閃片巖變質(zhì)程度高，變質(zhì)過程中流體較為發(fā)育，變質(zhì)鋯石更容易生長[10]。綜合比較可靠的表觀年齡信息，可以認(rèn)為本區(qū)變質(zhì)表殼巖的物源主要來自新太古代2533～2517Ma 的深成侵入體，變質(zhì)年齡則在2497～2413Ma，這與前人獲得的高級變質(zhì)表殼巖的原巖與變質(zhì)年齡大體相當(dāng)。由于兩種巖石沒有記錄任何顯生宙鋯石U-Pb 年齡信息，說明其受后期構(gòu)造熱事件改造較弱，因此可以認(rèn)為夾皮溝地區(qū)低級變質(zhì)巖石為太古宙綠巖帶變質(zhì)產(chǎn)物。對于夾皮溝地區(qū)新太古代末期構(gòu)造熱事件的構(gòu)造屬性，盡管存在地幔柱與大陸邊緣島弧的爭論。但是，從區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖石的不均勻分帶和變質(zhì)事件非常集中在某一階段（～2.48Ga），以及廣泛發(fā)育的穹隆構(gòu)造判斷，本文認(rèn)為其源于大規(guī)模地幔柱活動的可能性更大。

6 結(jié)論

（1）夾皮溝地區(qū)黑云母石英片巖的原巖年齡集中在（2517±14）Ma 左右，變質(zhì)年齡介于2481～2413Ma，顯示其沉積物源主要來自于新太古代末期的花崗質(zhì)巖石。

（2）夾皮溝地區(qū)黑云角閃片巖的原巖年齡介于2530～2505Ma，變質(zhì)年齡集中在（2497±11）Ma 左右，顯示受變質(zhì)改造較強(qiáng)，鋯石普遍發(fā)生重結(jié)晶作用。

（3）夾皮溝地區(qū)低級變質(zhì)巖石未發(fā)現(xiàn)顯生宙鋯石U-Pb 年齡記錄，表明其受后期構(gòu)造熱事件改造較弱，主體形成于新太古代末期。