鐘長(zhǎng)汀 鄧晉福 萬渝生 涂偉萍

ZHONG ChangTing1，DENG JinFu2，WAN YuSheng3 and TU WeiPing1

1. 中鐵資源集團(tuán)有限公司，北京 100039

2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083

3. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心，北京 100037

1. China Railway Resources Group Co. ，LTD，Beijing 100039，China

2. China University of Geoscience，Beijing 100083，China

3. Beijin SHRIMP Certer，Institute of Geology，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China

2014-02-26 收稿，2014-06-17 改回.

華北克拉通是世界上最為古老克拉通之一，由不同古老微陸塊拼合而成，此后又經(jīng)歷了多期構(gòu)造和巖漿作用、變質(zhì)作用的改造(吳昌華和鐘長(zhǎng)汀，1998;Zhao et al.，1998，2005，2012;Zhao and Zhai，2013;李江海等，2000;翟明國(guó)和卞愛國(guó)，2000;Kusky and Li，2003;Kusky，2011;Zhai and Santosh，2011)。不同學(xué)者通過巖石組合、構(gòu)造樣式、變質(zhì)演化和同位素年齡等的綜合研究，對(duì)華北克拉通變質(zhì)基底早前寒武紀(jì)地質(zhì)與構(gòu)造演化提出不同見解，一種主要的認(rèn)識(shí)是華北克拉通基底可沿中部構(gòu)造帶(陸陸碰撞帶)劃分為東部陸塊、西部地塊，但碰撞時(shí)代存在不同看法(吳昌華和鐘長(zhǎng)汀，1998;Zhao et al.，1998，2005，2012;Zhao and Zhai，2013;李江海等，2000;翟明國(guó)和卞愛國(guó)，2000;Santosh et al.，2010;Kusky and Li，2003;Zhai and Santosh，2011)。Zhao et al.(2005，2011，2013)進(jìn)一步提出西部陸塊可以沿孔茲巖帶(碰撞型造山帶)劃分為鄂爾多斯地塊和陰山地塊，碰撞時(shí)間為～1.95Ga(Zhao et al.，2005，2011，2013;趙國(guó)春，2009)。

作為前寒武紀(jì)重要巖石單元，花崗質(zhì)巖石是前寒武紀(jì)保存數(shù)量最多的地質(zhì)體，其主體為太古宙TTG 巖系，與世界主要克拉通一樣，華北克拉通前寒武紀(jì)花崗巖和正片麻巖占前寒武紀(jì)基底巖石很大比例，可達(dá)70% ～80% (耿元生等，2010)，正片麻巖的主體為太古宙TTG 巖系(鄧晉福等，1999，耿元生等，2010)，它們?cè)趲缀跛刑胖孀冑|(zhì)基底地區(qū)都有出露。在華北克拉通北緣西部的陰山地塊，以TTG、石英閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖為主體的變質(zhì)深成侵入巖形成時(shí)代一般為新太古代(張維杰等，2000;簡(jiǎn)平等，2005;董曉杰等，2012;Ma et al.，2012;馬銘株等，2013;馬旭東等，2013)。除侵入巖外，還發(fā)育大量二道洼群變中、基性火山巖，具有島弧火山巖特征，其時(shí)代與侵入巖相當(dāng)或稍晚，以2475 ～2373Ma 為主(王惠初等，1999)。在其南側(cè)的孔茲巖帶，古元古代過鋁質(zhì)花崗巖十分發(fā)育，主要分布在和千里山-和林格爾-大青山-涼城-集寧一線(鐘長(zhǎng)汀等，2007;Peng et al.，

2012;Liu et al.，2013)。

TTG 花崗巖研究工作40 余年(Moyen and Martin，2012)，從早期描述性研究，經(jīng)地球化學(xué)模擬，到近年來的地球動(dòng)力學(xué)研究(Martin et al.，2005，2010)。隨著研究深入，TTGs 和埃達(dá)克巖及贊岐巖等的聯(lián)系越來越密切，并與前寒武紀(jì)板塊構(gòu)造聯(lián)系起來(Martin et al.，2005，2010;Condie，2005;Sizova et al.，2010)。對(duì)于地質(zhì)歷史中的巖漿巖系統(tǒng)，埃達(dá)克巖及其相關(guān)巖石(如贊岐巖，Closepet 花崗巖)與眾不同的地球化學(xué)特性被用來推斷古島弧系統(tǒng)(Polat and Kerrich，2001)，并與板片的俯沖，地幔楔的相互作用聯(lián)系一起(Moyen et al.，2003a;Moyen and Martin，2012;Moyen and van Hunen，2012;Martin et al.，2005，2009)。張 旗 等(2004，2005)對(duì)贊岐巖進(jìn)行了綜述。陰山地塊固陽(yáng)一帶有贊岐巖報(bào)道，取得了鋯石SHRIMP 年齡(2520 ～2556Ma)，同時(shí)也獲得了2.2 ～2.45Ga 的年齡信息(簡(jiǎn)平等，2005;Jian et al.，2012;馬旭東等，2013)。最近我們?cè)诖笄嗌降貐^(qū)發(fā)現(xiàn)一套近東西向分布的閃長(zhǎng)巖-石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-角閃二長(zhǎng)花崗巖，它們和太古宙TTG 花崗巖有一定聯(lián)系，但也具有較明顯的差別:其規(guī)模較小，礦物粒度較細(xì)，化學(xué)成分與埃達(dá)克巖、贊岐巖和Closepet 花崗巖相似。本文對(duì)其進(jìn)行了巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)研究，對(duì)其形成環(huán)境和地質(zhì)意義進(jìn)行了探討，提出華北克拉通北緣具現(xiàn)代意義板塊構(gòu)造開始于古元古代早期，石英閃長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖-角閃二長(zhǎng)花崗巖為前寒武紀(jì)TTG 向現(xiàn)代鈣堿性花崗巖轉(zhuǎn)換的巖漿記錄。

圖1 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)古元古代花崗巖分布略圖1-太古宙基底;2-古元古代孔茲巖系;3-早元古代二道洼巖群變沉積火山巖系;4-中元古代渣爾泰巖群變火山沉積巖系;5-顯生宙沉積巖系;6-中元古代二長(zhǎng)花崗巖;7-古元古代石英閃長(zhǎng)巖;8-古元古代閃長(zhǎng)巖;9-古元古代含榴花崗巖;10-顯生宙花崗巖;11-推測(cè)/實(shí)測(cè)斷層;12-圖2范圍Fig.1 Sketch map showing the distribution of Paleoproterozoic granitoids in the Daqingshan Mountain area，Inner Mongolia

圖2 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及采樣位置圖1-太古宙基底;2-早元古界二道洼巖群變沉積火山巖系;3-中元古界渣爾泰巖群變火山沉積巖系;4-顯生宙沉積巖系;5-古元古代石英閃長(zhǎng)巖;6-古元古代閃長(zhǎng)巖;7-古元古代二長(zhǎng)花崗巖;8-古元古代花崗閃長(zhǎng)巖;9-古元古代輝石閃長(zhǎng)巖;10-顯生宙花崗巖;11-斷裂;12-采樣位置及編號(hào)Fig.2 Geological map showing distribution of granitoids in the Daqingshan Mountain area，Inner Mongolia，also shown are the locations of samples

1 地質(zhì)概況

石英閃長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖-角閃二長(zhǎng)花崗巖主要分布在固陽(yáng)-武川斷裂帶以南，呼和浩特市北部大青山地區(qū)(圖1)。此外，該區(qū)還出露新太古界-古元古界烏拉山群斜長(zhǎng)角閃巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、磁鐵石英巖、變粒巖和大理巖及古元古代二道洼巖群變中基性火山-沉積巖。斷裂帶北側(cè)主要分布新太古界色爾騰山巖群花崗-綠巖帶及中元古代火山沉積巖(渣爾泰群)。

古元古代花崗巖巖體主要呈復(fù)式巖體產(chǎn)出，規(guī)模一般十幾到幾十平方千米，其中分布于紅召南的口子村-廠漢腦包巖體規(guī)模最大，達(dá)95km2(圖2)。廠漢腦包巖體巖性較為均一，為石英閃長(zhǎng)巖(圖3a，b)，侵入古元古界二道洼巖群變沉積火山巖系，被中元古界渣爾泰群覆蓋(圖2)。1∶5 萬區(qū)域地質(zhì)填圖認(rèn)為其形成于1.9 ～2.3Ga(內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)院，1997①內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)院. 1997. 1 ∶5 萬黃花窩鋪幅(K49E018016)、四合義幅(K49E018015)區(qū)域地質(zhì)報(bào)告)，屬古元古代。北側(cè)口子村巖體主要為閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖(圖3c)，巖石組成相對(duì)復(fù)雜，閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖界線不清，巖體中含大量不規(guī)則暗色包體，部分包體邊界呈彌散狀(圖3d)，偶見鉀質(zhì)分異條帶。常福龍巖體為一雜巖體，面積約5km2，在常福龍溝、德興奎、頭道溝等地均有出露(圖2)，巖體中可見大小不一具明顯片麻理的TTG 巖塊，巖體主體成分為石英閃長(zhǎng)巖，在常福龍村附近以角閃二長(zhǎng)花崗巖和細(xì)粒輝石閃長(zhǎng)巖為主。巖體總體為深灰-深灰綠色，條帶狀-片麻狀構(gòu)造，巖體特征明顯(圖3e，f)。巖體和烏拉山群大理巖為構(gòu)造接觸，被二疊紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖侵入，使巖體分離成幾個(gè)部分，在常福龍村東部呈殘留體形式存在(圖2)。

圖3 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)古元古代花崗巖的野外及巖相學(xué)照片(a、b)-石英閃長(zhǎng)巖(HZ3-2)，廠漢腦包;(c)-角閃二長(zhǎng)花崗巖(HZ2-1)，口子村;(d)-角閃二長(zhǎng)花崗巖及閃長(zhǎng)巖變形包體，口子村;(e)-角閃二長(zhǎng)花崗巖(CFL01)，常福龍;(f)-閃長(zhǎng)巖(CFL03)，常福龍;(g)-石英閃長(zhǎng)巖(HZ3-2)，廠漢腦包，正交偏光;(h)-角閃二長(zhǎng)花崗巖(HZ2-1)，單偏光;(i)-閃長(zhǎng)巖(CFL04)，常福龍，口子村，正交偏光. 礦物代號(hào):Cpx-斜方輝石;Hb-角閃石;Pl-斜長(zhǎng)石;Bi-黑云母;Q-石英Fig.3 Field and petrographic photos of Paleoproterozoic granitoids in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，太古宙和古元古代變質(zhì)基底廣泛發(fā)育各種褶皺變形、透入性片理和片麻理構(gòu)造及韌性剪切帶。蓋層構(gòu)造主要表現(xiàn)為一系列的逆沖推覆構(gòu)造和伸展斷裂構(gòu)造，表現(xiàn)為前寒武紀(jì)地質(zhì)體推置于年輕地層之上，局部形成封閉、半封閉式構(gòu)造，由于一系列推覆構(gòu)造將不同時(shí)代的地層相分隔，各時(shí)代地層展布很不協(xié)調(diào)。斷裂構(gòu)造也較發(fā)育，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)中生代斷陷盆地的邊界，特別以分布在研究區(qū)南部邊界的陰山山脈山前大斷裂最為著名。它們主要為燕山運(yùn)動(dòng)產(chǎn)物。

2 巖石學(xué)

廠漢腦包石英閃長(zhǎng)巖具變余中細(xì)?；◢弾r結(jié)構(gòu)、斑雜狀-片麻狀構(gòu)造。主要礦物為斜長(zhǎng)石、角閃石和石英，含黑云母少量(圖3g)。斜長(zhǎng)石，含量60% ～80%，大小0.5 ～2mm，半自形粒狀，強(qiáng)絹云母、綠簾石化;角閃石，含量5% ～20%，0.5 ～3.5mm，柱狀，綠泥石化發(fā)育;石英，5% ～10%，0.5 ～3.5mm，不規(guī)則狀;部分樣品含少量輝石。副礦物主要為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、磁鐵礦、鋯石、磷灰石。

常福龍石英閃長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖，灰綠色，變余花崗結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石、石英、角閃石和斜方輝石組成(圖3h)。斜長(zhǎng)石(Pl)含量50% ～70%，多呈0.5 ～2.5mm 粒狀，絹云母化、綠簾石化，表面污濁;石英含量5% ～10%，呈0.3～2.0mm 粒狀;角閃石含量10% ～30%，多已發(fā)生綠簾石、陽(yáng)起石化，使原來的角閃石被上述礦物的集合體所取代，只保存了半自形粒狀的角閃石假象;存在少量斜方輝石，粒度約0.3mm，半自形粒狀。部分樣品含鉀長(zhǎng)石。副礦物為磁鐵礦、鋯石和磷灰石。

圖4 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)古元古代花崗巖地球化學(xué)圖(a)MgO-SiO2 圖;(b)Sr-(K/Rb)-(SiO2/MgO)×100 圖;(c)(K/Rb)vs. (SiO2/MgO)圖;(d)TiO2-SiO2 圖. LSA 和HSA 據(jù)Martin et al.(2005)，高TiO2 贊岐巖和低TiO2 贊岐巖據(jù)Martin et al. (2009)Fig.4 Geochemical diagrams of Paleoproterozoic granitoids in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

口子村巖體主體為花崗閃長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)花崗巖，含有閃長(zhǎng)巖包體。具片麻理，包體和巖體接觸界限清楚，且遭受變形。與石英閃長(zhǎng)巖(HZ01，埃達(dá)克質(zhì)花崗巖)距離僅2km，但接觸關(guān)系不清楚。巖石呈灰綠色，變余花崗結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。被灰黑色輝長(zhǎng)巖侵入。主要礦物為斜長(zhǎng)石，鉀長(zhǎng)石，石英，角閃石和紫蘇輝石(圖3i)。斜長(zhǎng)石含量30% ～50%，多呈0.5 ～2.5mm，粒狀，遭受絹云母化、綠簾石化，表面污濁;石英含量10% ～15%，呈0.3 ～2.0mm，粒狀;角閃石含量10%，多已發(fā)生綠簾石、陽(yáng)起石化，使原來的角閃石被上述礦物的集合體所取代，只保存了半自形粒狀的角閃石假象;鉀長(zhǎng)石含量15% ～20%，他形粒狀，粒度0.5 ～2.0mm。副礦物為磁鐵礦、鋯石和磷灰石。

3 地球化學(xué)

本文涉及到的大青山花崗質(zhì)巖石為閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、角閃二長(zhǎng)花崗巖。地球化學(xué)組成見表1。根據(jù)地球化學(xué)特征可劃分為三種類型:埃達(dá)克質(zhì)花崗巖，贊岐巖質(zhì)巖和Closepet 花崗巖。

3.1 埃達(dá)克質(zhì)花崗巖

埃達(dá)克質(zhì)花崗巖類(樣品HZ01、HZ3-1、HZ3-2)的巖石類型為石英閃長(zhǎng)巖。常量元素組成特征為:SiO2＞56%(56.98% ～59.40%)，屬中性巖范圍，具有較高的Al2O3(17.45% ～18.50%)、Na2O(3.89% ～5.23%)含量和較低的K2O 含量(1.12% ～1.87%)，大部分樣品的K2O/Na2O(分子數(shù))＜0.4(0.23 ～0.48)，MgO 含量中等(2.5% ～2.79%)，具有埃達(dá)克巖的組成特征。TiO2和P2O5含量較低，分別為0.76% ～0.88%和0.28% ～0.58%;Mg#［MgO/(FeO+Fe2O3)分子數(shù)比］為(0.47 ～0.49);A/CNK［Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)分子數(shù)比］多在0.94 ～1.03 之間，表現(xiàn)偏鋁質(zhì)巖石的特征，與TTG 具有相似的特點(diǎn)。

按SiO2含量，屬低硅埃達(dá)克質(zhì)花崗巖(LSAG:low-SiO2adakitic granitoids)(SiO2=60%為界，Martin et al.，2005)，在SiO2-MgO 圖、Sr-(K/Rb)-(SiO2/MgO) × 100 圖、(K/Rb)-(SiO2/MgO)圖和TiO2-SiO2圖(圖4)上，接近世界主要低硅埃達(dá)克巖分布區(qū)(Martin et al.，2005，2009;Castillo，2006)。

圖5 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)古元古代花崗質(zhì)巖石的元素蛛網(wǎng)圖(a，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)McDonough et al.，1992)和稀土模式(b，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton，1984)Fig.5 Element spider diagram normailized by primitive mantle (a，after McDonough et al.，1992)and REE pattern normailized by chondrite (b，after Boynton，1984)for Paleoproterozoic granitoids in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

圖6 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)古元古代花崗巖的(La/Yb)N-YbN(a)和Sr/Y-Y (b)圖解Fig.6 (La/Yb)N vs. YbN(a)and Sr/Y vs. Y (b)diagrams for Paleoproterozoic granitoids in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

微量元素總的特點(diǎn)是:高Sr(1143 × 10-6～1165 ×10-6)、Ni(17.3 ×10-6～22.8 ×10-6)、Cr(41.6 × 10-6～81.9 ×10-6)，隨著SiO2升高，Rb、Ba 升高，Cr、Sr、Zr、Hf 降低。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中，顯示與典型埃達(dá)克巖相同特征，Nb、Ti(P)相對(duì)虧損，Sr 相對(duì)富集(圖5a)。

巖石稀土含量總體較低(∑REE =144.1 ×10-6～178.9×10-6)，輕重稀土分餾明顯((La/Yb)N=18.7 ～35.11)，重稀土虧損，Yb ＜1.2 ×10-6(0.73 ×10-6～1.2 ×10-6)，Y ＜18×10-6(9.86 ×10-6～15.4 ×10-6)(圖5b)，大部分樣品都具有明顯正銪異常，少量銪異常不明顯(Eu/Eu*=0.98 ～1.19)，與埃達(dá)克巖稀土組成特征十分類似。在(La/Yb)NYbN和Sr/Y-Y 圖解中都投在埃達(dá)克巖區(qū)(圖6a，b)。在Sr-100 ×(SiO2/MgO)-K/Rb 三角圖解和SiO2/MgO-K/Rb 圖中大部分投在低硅埃達(dá)克巖中(LSA)(圖4a，b)。總之，石英閃長(zhǎng)巖具有埃達(dá)克質(zhì)花崗巖特征，且屬低硅埃達(dá)克質(zhì)花崗巖(LSAG)。

3.2 贊岐巖

本區(qū)具贊岐巖特征的巖石主要為閃長(zhǎng)巖-石英閃長(zhǎng)巖，以常福龍巖體為代表。其常量元素組成特征為:SiO2為55.06% ～65.60%，Al2O3較高(14.37% ～18.99%)，MgO 為2.15% ～5.65%，Mg#值大多為0.45 ～0.59，CaO 為1.98% ～6.94%。TiO2為 0.53% ～ 1.20%，較 HMA (high-Mg andesite)的高，Al2O3/TiO2較低(15.8 ～27.1)。具有較低的K，K/Na(0.3 ～0.8)，與TTG 具有明顯的不同。顯示鈣堿趨勢(shì)，并顯示低鉀特點(diǎn)。在SiO2-MgO 和SiO2-TiO2圖中，位于低TiO2贊岐巖和高TiO2贊岐巖重疊區(qū)，但更趨向高TiO2(圖4a，d)。

巖石具有較高的Cr(74.5 × 10-6～106 × 10-6)(除CFL6-1 一個(gè)樣品低外)、Ni(21.4 ×10-6～51.4 ×10-6)含量;在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上，Sr 為負(fù)異常，Nb、P、Ti明顯虧損(圖5a)，與全球主要贊岐巖一致(Martin et al.，2005)。

巖石輕稀土富集，具負(fù)銪異常為主，少數(shù)正銪異常(Eu/Eu*=0.64 ～1.10)(圖5b)。在(La/Yb)N-YbN圖解中，主要位于埃達(dá)克巖/TTG 區(qū)域(圖6a)，在Y-Sr/Y 圖解中，主要位于島弧區(qū)(圖6b)。

表1 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)古元古代花崗巖和全球相關(guān)巖石的地球化學(xué)組成Table1 GeochemicalcompositionsofPaleoproterozoicgranitoidsin theDaqingshan mountain area， InnerMongolia， alsoshown aretheaveragecompositionsofadakite， sanukitoid，Closepetgraniteand TTGworldwide

續(xù)表1Continued Table1

表2 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)廠漢腦包石英閃長(zhǎng)巖（HZ3-2）鋯石SHRIMPU-Pb 年齡Table2 SHRIMPzircon U-Pb dataofChanghannaobaoquartzdiorite（HZ3-2） in theDaqingshan mountain area， InnerMongolia

表3 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)花崗質(zhì)巖石（HZ2-1、CFL01）鋯石SHRIMPU-Pb 年齡Table3 SHRIMPzircon U-Pb dataofgranitoids（HZ2-1， CFL01） in theDaqingshan mountain area， InnerMongolia

圖7 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)廠漢腦包石英閃長(zhǎng)巖(HZ3-2)的鋯石透射光和陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.7 Transmission light (TL)and cathodoluminescence (CL)images of zircon for Changhannaobao quartz diorite (HZ3-2)in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

3.3 Closepet 花崗巖

本區(qū)Closepet 花崗巖主要為角閃二長(zhǎng)花崗巖，SiO2為54.99% ～60.93%，Al2O3較高(8.27% ～18.54%)，MgO 為2.40% ～15.17%，Mg#值變化較大，為0.46 ～0.83。CaO 為2.81% ～11.69%，TiO2為0.53% ～1.10%，較贊岐巖高，Al2O3/TiO2較低(15.6 ～26.6)。具有較高的K 和K/Na(0.75 ～2.51)，與TTG 明顯不同。顯示鈣堿趨勢(shì)，并顯示高鉀特點(diǎn)。巖石具有較高的Cr(57.5 ×10-6～125 ×10-6)、Ni(7.89 ×10-6～67.5 ×10-6)。在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中，Sr 異常不明顯，Nb、P、Ti 明顯虧損(圖5a)，顯示與全球主要Closepet 花崗巖十分類似的組成特征(Martin et al.，2005)。巖石輕稀土富集，具正銪異常或銪異常不明顯(Eu/Eu*=0.68 ～1.32)(圖5b)。在(La/Yb)N-YbN圖解中，主要在埃達(dá)克巖/TTG 區(qū)域(圖6a)，在Y-Sr/Y 圖解中，主要在島弧區(qū)，少量在TTG 和埃達(dá)克巖區(qū)(圖6b)。

總之，本區(qū)埃達(dá)克質(zhì)花崗巖、贊岐巖和Closepet 花崗巖在化學(xué)組成上盡管有些差別，但共性十分明顯，反映其形成環(huán)境相似，但經(jīng)歷不同的演化。

4 鋯石定年

本次對(duì)3 個(gè)樣品進(jìn)行了鋯石SHRIMP 定年(圖2)。HZ3-2 采自卓資縣紅召鄉(xiāng)廠漢腦包(E111°58.570'，N41°04.421')，巖性為石英閃長(zhǎng)巖，具埃達(dá)克質(zhì)花崗巖組成特征;HZ2-1 采自卓資縣紅召鄉(xiāng)口子村一帶(E111°49'0.7″，N41°07'16.1″)，為片麻狀角閃二長(zhǎng)花崗巖，具Closepet 花崗巖組成特征;CFL01 采自武川縣哈樂鎮(zhèn)常福龍角閃二長(zhǎng)花崗巖(E111°49'0.7″，N41°07'16.1″)，盡管該樣品具有Closepet 花崗巖組成特征，但巖體該區(qū)主體為閃長(zhǎng)巖，具贊岐巖特征。

樣品經(jīng)碎樣、分離和磁選后，挑選代表性的鋯石制作樣品靶。SHRIMP U-Pb 定年前，進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)分析，以確定鋯石顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。鋯石定年在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心的SHRIMPⅡ上進(jìn)行，詳細(xì)分析流程和原理與Williams(1998)描述的類似。用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM(417Ma)進(jìn)行同位素分餾校正，SL13(U 含量238 ×10-6)標(biāo)定樣品的U、Th 含量。數(shù)據(jù)處理采用Squid 方法(Ludwig，2001)。應(yīng)用實(shí)測(cè)204Pb 作普通鉛校正。采用年齡為207Pb/206Pb 年齡。單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差為1σ，加權(quán)平均年齡誤差為95%置信度。年齡數(shù)據(jù)見表2、表3。

陰極發(fā)光圖像分析是對(duì)巖漿鋯石與變質(zhì)鋯石進(jìn)行區(qū)別的主要而有效的手段(Vavra et al.，1996，1999;Rubatto，2002)。巖漿鋯石一般都具有巖漿振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，基性巖漿鋯石則往往結(jié)構(gòu)單一。而變質(zhì)鋯石由于變質(zhì)作用不同而結(jié)構(gòu)有所不同，主要為扇形結(jié)構(gòu)、面狀結(jié)構(gòu)或呈補(bǔ)丁狀(Vavra et al.，1996，1999)。鋯石中Th/U 比通常也是區(qū)分巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石的有效方法。一般認(rèn)為巖漿成因鋯石具較高的Th/U 比值(通常為0.1 ～1.0)(Belousova et al.，2002)，而變質(zhì)鋯石的Th/U 比值相對(duì)較低(小于0.1)(Vavra et al.，1996，1999;Rubatto，2002)。但是，實(shí)際情況可能更為復(fù)雜，麻粒巖相變質(zhì)鋯石的Th/U 比值往往大于0.1(Wan et al.，2011;Ma et al.，2012)。

圖8 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)廠漢腦包石英閃長(zhǎng)巖(HZ3-2)的鋯石SHRIMP U-Pb 年齡Fig.8 Concordia diagram for SHRIMP zircon U-Pb data of Changhannaobao quartz diorite (HZ3-2)in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

4.1 廠漢腦包石英閃長(zhǎng)巖(HZ3-2)

鋯石呈紫紅色，半透明，以半自形短柱-柱狀為主，少數(shù)呈粒狀，陰極發(fā)光下，鋯石具復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(圖7)。巖漿鋯石顯示密集振蕩環(huán)帶，多遭受強(qiáng)烈重結(jié)晶，使環(huán)帶消失，而呈灰色和白色。部分鋯石中存在變質(zhì)增生邊。在一些情況下，增生邊鋯石與重結(jié)晶鋯石難以區(qū)別，但都為變質(zhì)鋯石。巖漿鋯石9 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析，U 含量和Th/U 比值為28 ×10-6～394 × 10-6和0.38 ～2.27，207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為2435 ±12Ma(MSWD=1.7)(圖8)。9 個(gè)變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點(diǎn)分析，U 含量和Th/U 比值為4 ×10-6～122 ×10-6和0.25 ～1.33。與巖漿鋯石相比，U 含量明顯降低，U 含量大的變化，與變質(zhì)重結(jié)晶過程中U、Th 發(fā)生重新分配有關(guān)，并明顯有U、Th 遷出鋯石體系之外。6 個(gè)集中分布在諧和線或附近數(shù)據(jù)點(diǎn)的207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為1909 ±28Ma(MSWD=1.3)(圖8)，記錄了古元古代晚期構(gòu)造熱事件時(shí)代。

4.2 口子村角閃二長(zhǎng)花崗巖(HZ2-1)

鋯石呈紅褐色，半透明，柱狀或近等軸狀，陰極發(fā)光下，原巖漿鋯石環(huán)帶大都遭受破壞，只有少量得以較好的保留(圖9)。部分變質(zhì)重結(jié)晶鋯石顯示扇形結(jié)構(gòu)，部分鋯石可能存在窄的變質(zhì)增生邊(圖9 中的d6)。7 個(gè)巖漿環(huán)帶保留較好的成分域數(shù)據(jù)點(diǎn)分析，U 含量和Th/U 比值為160 ×10-6～547 ×10-6和0.30 ～1.10。其中6 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為2416 ±8Ma(MSWD =0.99)(圖10)。11 個(gè)變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點(diǎn)分析，U 含量和Th/U 比值分別為57 ×10-6～549 ×10-6和0.26 ～1.13。其中7 個(gè)分布較集中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為1917 ±16Ma(MSWD =1.7)(圖10)。

圖9 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)口子村角閃二長(zhǎng)花崗巖(HZ2-1)的鋯石透射光和陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.9 TL and CL images of zircon for Kouzicun hornblende monzogranite (HZ2-1)in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

圖10 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)口子村角閃二長(zhǎng)花崗巖(HZ2-1)的鋯石SHRIMP U-Pb 年齡Fig.10 Concordia diagram for SHRIMP zircon U-Pb data of Kouzicun hornblende monzogranite (HZ2-1 ) in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

4.3 常福龍角閃二長(zhǎng)花崗巖(CFL01)

鋯石呈紫紅色，半透明，以短柱狀橢圓狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜(圖11)。巖漿鋯石具震蕩環(huán)帶，但遭受重結(jié)晶作用改造而變得模糊或完全消失。但具環(huán)帶結(jié)構(gòu)的不一定都是巖體形成鋯石，一些以鋯石核存在(圖11 中的d，n)，很可能為捕獲或殘余成因。一些鋯石存在變質(zhì)增生邊，呈灰色或白色。鋯石的年齡分布也十分復(fù)雜(圖12a)。根據(jù)鋯石結(jié)構(gòu)和年齡分布，把鋯石劃分為3 種類型:巖漿鋯石、捕獲或殘余鋯石和變質(zhì)鋯石。存在不同成因鋯石以及古元古代晚期構(gòu)造熱事件的強(qiáng)烈影響，是鋯石年齡分布復(fù)雜的主要原因。一些鋯石年齡數(shù)據(jù)點(diǎn)雖集中分布(例如2133Ma)，但地質(zhì)意義并不明確。下面對(duì)地質(zhì)意義相對(duì)明確的鋯石的組成和年齡作簡(jiǎn)要說明。1)巖漿鋯石:4 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析，U 含量和Th/U比值分別為318 ×10-6～627 ×10-6和0.52 ～0.90，207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為2429 ± 41Ma(MSWD = 0.70)(圖12b)。2)捕獲或殘余鋯石:4 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析，U 含量和Th/U比值分別為192 ×10-6～356 ×10-6和0.75 ～1.23，207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為2494 ±16Ma(MSWD=0.82)。3)變質(zhì)鋯石:6 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析，U 含量和Th/U 比值分別為35 ×10-6～265 ×10-6和0.29 ～1.50(8.1 為0.04)，其中3 個(gè)較為集中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為1825 ± 19Ma(MSWD=0.44)。

圖11 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)常福龍角閃二長(zhǎng)花崗巖(CFL01)的鋯石透射光和陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.11 TL and CL images of zircon for Changfulong hornblende monzogranite (CFL01)in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

圖12 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)常福龍角閃二長(zhǎng)花崗巖(CFL01)的鋯石SHRIMP U-Pb 年齡Fig.12 Concordia diagram for SHRIMP zircon U-Pb data of Changfulong hornblende monzogranite (CFL01)in the Daqingshan mountain area，Inner Mongolia

5 討論

5.1 形成環(huán)境

前寒武紀(jì)TTG 花崗質(zhì)巖石的地球化學(xué)特征類似于埃達(dá)克巖，兩者的關(guān)系備受關(guān)注，形成了兩種明顯不同的觀點(diǎn):一種觀點(diǎn)強(qiáng)調(diào)TTG 與埃達(dá)克巖在地球化學(xué)特征上的相似性，認(rèn)為太古宙TTG 也是板塊消減時(shí)含水洋殼熔融(Drummond and Defant，1990;Drummond et al.，1996;Martin，1999;Martin and Moyen，2002;Martin et al.，2005，2009);另一種觀點(diǎn)認(rèn)為TTG 不同于埃達(dá)克巖，不是消減板片熔融產(chǎn)物，加厚地殼底部含水玄武質(zhì)巖石熔融可能更適合太古宙TTG 的形成模式(Smithies，2000)。

埃達(dá)克巖成因也有兩派意見:板片熔融派(Martin，1999;Defant et al.，1991，1992，2002;Drummond et al.，1996;Sajona et al.，1993，1994)和多成因派，亦即板塊熔融并非是產(chǎn)生埃達(dá)克巖的惟一機(jī)制(Castillo et al.，1999;Castillo，2006;Atherton and Petford，1993;Arculus et al.，1999)。通過俯沖玄武質(zhì)洋殼的熔融可產(chǎn)生埃達(dá)克巖熔體已由實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)觀察得到證實(shí)。實(shí)驗(yàn)研究表明，水飽和熔融或角閃石脫水熔融可產(chǎn)生埃達(dá)克巖熔體(Beard and Lofgren，1989，1991;Rapp et al.，1999)。Martin et al.(2005)把埃達(dá)克巖分為高硅埃達(dá)克巖(HSA)和低硅埃達(dá)克巖(LSA)兩種類型。HSA 和LSA 不但組成和礦物組合不同，成因和來源也不同。HSA 直接形成于俯沖含水玄武熔融體，在上升過程中這種熔融體和地幔楔橄欖巖混染而形成;而LSA 的形成則有兩個(gè)不同的階段，首先是俯沖作用形成的板片熔融體在和地幔橄欖巖相互作用中全部消耗，然后這種受到交代的橄欖巖熔融形成LSA。

雖然目前對(duì)于贊岐巖形成構(gòu)造環(huán)境存在不同的認(rèn)識(shí)。但是，贊岐巖可能是在含水條件下富集LILE 的地幔源巖部分熔融形成的見解得到大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)可，這對(duì)于探討地殼起源具有重要意義(Shirey and Hanson，1984;Rapp et al.，1999;Smithies and Champion，2000;Champion and Smithies，2003;Smithies et al.，2003;Martin et al.，2005，2009;Samsonov et al.，2005)。Martin et al. (2009)認(rèn)為贊岐巖有“一階段”和“二階段”兩個(gè)模式。一階段模式中，贊岐巖是TTG 或埃達(dá)克質(zhì)融熔體和地幔橄欖巖混染形成;二階段模式中，TTG 或埃達(dá)克質(zhì)融熔體在上升過程中與地幔橄欖巖作用而全部消耗，形成交代橄欖巖，交代橄欖巖再熔融形成贊岐巖(該模式和LSA 形成類似)。它們的TiO2有明顯差別，低TiO2贊岐巖對(duì)應(yīng)于“一階段模式”贊岐巖，高TiO2贊岐巖對(duì)應(yīng)“二階段模式”贊岐巖。贊岐巖系列巖漿的出現(xiàn)是在地幔溫度下降過程中形成的(比TTG 形成時(shí)低，而比現(xiàn)代板塊溫度高)，是太古宙向元古宙轉(zhuǎn)換、“熱板塊”向“冷板塊”轉(zhuǎn)換過程中俯沖帶的巖漿產(chǎn)物，是高鎂TTG 向現(xiàn)代島弧玄武-安山-英安-流紋巖(BADR)轉(zhuǎn)換的聯(lián)系(Martin et al.，2009)。

低硅埃達(dá)克巖(LSA)、贊岐巖(sanukitoids)和Closepet 花崗巖在地球化學(xué)組成上存在區(qū)別，但很多組成和成因也有相似性。它們都是板片熔融、熔融體和地幔橄欖巖相互作用的產(chǎn)物。因此，低硅埃達(dá)克巖可以看成是贊岐巖和Closepet 花崗巖的初始物，贊岐巖和Closepet 花崗巖成分的不同反映其熔融深度不同和/或者演化、分異不同(Martin et al.，2005)。這在印度Dharwar 克拉通新太古代花崗巖研究得到證實(shí)(Moyen et al.，2003a，b)。贊岐巖和Closepet 花崗巖的形成過程中，TTG 的熔融和地幔橄欖巖具有重要的貢獻(xiàn)，高M(jìn)g、Ni、Cr 直接反映了TTG 的熔融和地幔橄欖巖的相互作用。地幔楔在TTG 質(zhì)巖漿上升成為形成贊岐巖和Closepet 花崗巖的必然條件。而Closepet 花崗巖形成則是由地幔橄欖巖熔融體和熔融的TTG 質(zhì)巖漿交代形成，對(duì)于Closepet 花崗巖的形成，盡管地幔富集和俯沖作用有關(guān)，但地幔熔融卻并不一定和俯沖作用相關(guān)，可發(fā)生在俯沖作用之后的任何時(shí)間(Moyen et al.，2003a，b)，如形成于碰撞后或后碰撞階段(Stern，1989;Stern and Hanson，1991;Martin et al.，2005)，并主要出現(xiàn)在早期消減到克拉通穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換階段(Moyen et al.，2003a，b)。

本區(qū)石英閃長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖-角閃二長(zhǎng)花崗巖在地球化學(xué)組成上類似于埃達(dá)克質(zhì)花崗巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖。埃達(dá)克質(zhì)花崗巖主體屬于低硅埃達(dá)克巖(LSA)，形成于俯沖環(huán)境的兩階段模式。贊岐巖大部分屬高TiO2贊岐巖，也應(yīng)形成于“二階段模式”，與低硅埃達(dá)克質(zhì)花崗巖形成環(huán)境一致。和典型的高TiO2贊岐巖相比，TiO2較低，其熔體和橄欖巖的比例在平衡點(diǎn)附近。埃達(dá)克巖是贊岐巖和Closepet 花崗巖初始物，而后者則是前者和地幔相互作用和演化的結(jié)果。他們的形成環(huán)境與印度Dharwar 克拉通新太古代花崗巖一致:在俯沖帶環(huán)境①早期板片的部分熔融形成埃達(dá)克質(zhì)巖漿;②埃達(dá)克質(zhì)巖漿交代作用或者是混合作用形成贊岐巖巖漿;③贊岐質(zhì)巖漿在上升過程中還有可能和地幔橄欖巖交代或熔融，形成Closepet 花崗巖巖漿(圖13)(Moyen et al.，2003a)。

5.2 地質(zhì)意義

圖13 印度南部Dhawar 克拉通早前寒武紀(jì)花崗質(zhì)巖石演化模式圖(據(jù)Moyen et al.，2003a)Fig.13 Proposed petrogenetic model for Early Precambrian granitoids in the Dharwar Craton，southern India (after Moyen et al.，2003a)

盡管埃達(dá)克巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖概念提出才十幾年的時(shí)間，但已得到眾多學(xué)者的關(guān)注。與其說埃達(dá)克巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖是一個(gè)巖石學(xué)名詞，倒不如說是窺探地球演化歷史與具體地質(zhì)作用過程的工具。如同蛇綠巖概念一樣，埃達(dá)克巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖已突破了它的巖石學(xué)含義，而在更高層次上體現(xiàn)了它的科學(xué)意義。這與當(dāng)前巖石學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)是一致的。

第一，現(xiàn)今的研究發(fā)現(xiàn)，埃達(dá)克巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖并不是經(jīng)常見及的一類巖石(Martin et al.，2009)。但在不同的地質(zhì)歷史時(shí)期，埃達(dá)克巖的出現(xiàn)卻具有一定的規(guī)律。新生代埃達(dá)克巖主要出現(xiàn)在環(huán)太平洋地區(qū)，與板片俯沖有關(guān)(Defant and Droumond，1990)。而在太古宙，具有與新生代埃達(dá)克巖組成特點(diǎn)一致的巖石較少出現(xiàn)，而是較多地出現(xiàn)TTG 巖套。盡管不少學(xué)者認(rèn)為TTG 形成于板塊俯沖機(jī)制，但太古宙板塊構(gòu)造和現(xiàn)代板塊構(gòu)造存在明顯差別(Moyen and Martin，2012;Moyen and van Hunen，2012;Van Hunen and Moyen，2012)。太古宙地溫梯度明顯偏高(Moyen and Martin，2012;Moyen and van Hunen，2012;Martin et al.，2010)，板塊機(jī)制和現(xiàn)今不一致(Gerya，2014;Sizova et al.，2010)。Sizova et al.(2010)通過數(shù)字模擬顯示，增加現(xiàn)代板塊上地幔溫度160 ～175℃和200 ～250℃，可以從現(xiàn)代俯沖轉(zhuǎn)變?yōu)榍案_(pre-subduction)和無俯沖(no-subduction)，并認(rèn)為第一次轉(zhuǎn)化時(shí)間在中太古代-新太古代(3.2 ～2.5Ga)。前寒武埃達(dá)克質(zhì)花崗巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖組合的出現(xiàn)恰巧說明形成大量TTG 的環(huán)境已經(jīng)變化，地殼演化從熱的環(huán)境變?yōu)檎５沫h(huán)境，板塊構(gòu)造從此進(jìn)入現(xiàn)代模式(Martin et al.，

2009)。

第二，俯沖帶的巖漿作用是板塊構(gòu)造理論出現(xiàn)以后地學(xué)界經(jīng)久不衰的研究話題。目前的爭(zhēng)論是，俯沖帶的巖漿是來源于俯沖板片的直接熔融，還是來源于地幔楔的部分熔融。而埃達(dá)克巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖的研究卻為上述兩種機(jī)制的鑒別提供了可能，因?yàn)閮烧弋a(chǎn)生的巖漿具有完全不同的地質(zhì)與地球化學(xué)特點(diǎn)。在地幔楔產(chǎn)生巖漿的過程中，交代地幔是熔融產(chǎn)生的前提，但這種交代作用是以俯沖板片析出的流體還是俯沖板片熔融的熔體為介質(zhì)卻是目前還不明了的另一個(gè)重要問題。根據(jù)埃達(dá)克巖及相關(guān)方面的研究，俯沖帶的流體以較低的高場(chǎng)強(qiáng)元素和較高的不相容元素含量為特點(diǎn);盡管埃達(dá)克巖也顯示高場(chǎng)強(qiáng)元素的虧損(Adak 和Cook描述的埃達(dá)克巖還顯示Rb、Ba 元素的虧損)，但其含量明顯較高，由此導(dǎo)致甚至在部分情況下形成高Nb 玄武巖或者富Nb 玄武巖)(Martin et al.，2005;Sajona et al.，1993，1994)。根據(jù)目前的研究，島弧地區(qū)有可能存在一套埃達(dá)克巖-高鎂安山巖-玻安巖的巖石系列，在深成巖中存在一套埃達(dá)克質(zhì)花崗巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖組合，這一系列與經(jīng)典的島弧巖漿形成機(jī)制有所不同。

第三，埃達(dá)克巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖的討論也為島弧和活動(dòng)大陸邊緣等地區(qū)花崗巖的成因研究提供了新的思路。目前在花崗巖成因研究當(dāng)中，存在兩種主要觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，花崗巖主要來源于地殼物質(zhì)的部分熔融。即使地幔發(fā)生熔融，它只提供花崗巖的源巖，即會(huì)聚性板塊邊緣花崗巖的產(chǎn)生需要兩階段的演化。其熔融的地殼既可以是俯沖的板片，也可以是新增生的年輕地殼，抑或古老的下地殼。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，花崗巖來源于殼幔巖漿的混合作用。由于這一問題不僅涉及花崗巖的成因，而且還涉及到地殼增生的機(jī)制問題，因而具有重要的科學(xué)意義。埃達(dá)克巖概念的提出為深入探討上述問題提供了新的途徑。

第四，埃達(dá)克巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖正好是太古宙TTG 向后太古宙鈣堿性花崗巖演化的中間類型巖石，這些巖石為早期TTG 向現(xiàn)在鈣堿性花崗巖轉(zhuǎn)變提供了很好的研究對(duì)象。

6 結(jié)論

(1)大青山閃長(zhǎng)巖-石英閃長(zhǎng)巖-角閃二長(zhǎng)花崗巖在地球化學(xué)上具有埃達(dá)克巖-贊岐巖-Closepet 花崗巖特征，其中，埃達(dá)克質(zhì)花崗巖為低硅埃達(dá)克質(zhì)巖，贊岐巖以高TiO2贊岐巖為主。這些巖石形成于俯沖帶環(huán)境。早期板片的部分熔融形成埃達(dá)克質(zhì)巖漿;埃達(dá)克質(zhì)巖漿交代或者是混合作用形成贊岐巖巖漿;贊岐質(zhì)巖漿在上升過程中還有可能和地幔橄欖巖交代或熔融，形成Closepet 花崗巖巖漿。因此，這些巖漿巖是板片熔融和地幔楔橄欖巖相互作用的產(chǎn)物。

(2)通過詳細(xì)SHRIMP 鋯石U-Pb 定年，獲得石英閃長(zhǎng)巖(埃達(dá)克質(zhì)巖花崗巖)形成年齡為2435 ±12Ma，閃長(zhǎng)巖(贊岐巖)形成年齡為2429 ±41Ma，角閃二長(zhǎng)花崗巖(Closepet 花崗巖)形成年齡為2416 ±8Ma。

(3)對(duì)閃長(zhǎng)巖-石英閃長(zhǎng)巖-角閃二長(zhǎng)花崗巖巖石學(xué)和地球化學(xué)研究，確立了華北克拉通存在具有現(xiàn)代意義的俯沖作用形成的巖漿記錄。華北克拉通具現(xiàn)代意義的板塊俯沖作用開始于古元古代早期(～2435Ma)，代表了華北克拉通以TTG 為代表的巖漿巖向現(xiàn)代鈣堿性花崗巖的時(shí)間轉(zhuǎn)折。

致謝 工作期間得到天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所趙鳳清研究員、王惠初研究員的幫助;樣品測(cè)試過程中得到北京離子探針中心宋彪研究員、天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所李惠民研究員和李懷坤研究員的指導(dǎo);成文過程中羅照華教授提出了很好的建議;在此一并深表謝意。本文主要工作為第一作者在博士期間完成，鄧晉福老師給予了全程指導(dǎo)。謹(jǐn)以此文向先生八十華誕獻(xiàn)禮。

Arculus RJ，Lapierrre H and Jaillard E. 1999. Geochemical window into subduction and accretion processes:Raspas metamorphic complex，Ecuador. Geology，27(6):547 -550

Atherton MP and Petford N. 1993. Generation of sodium-rich magmas from newly underplated basaltic crust. Nature，362(6416):144-146

Beard JS and Lofgren GE. 1989. Effect of water on the composition of partial melts of greenstones and amphibolites. Science，244(4901):195 -197

Beard JS and Lofgren GE. 1991. Dehydration melting and water-saturated melting of basaltic and andesitic greenstones and amphibolites at 1.3 and 6.9kb. J. Petrol.，32(2):365 -401

Belousova EA，Griffin WL，O’Reilly SY and Fisher N. 2002. Igneous zircon:Trace element composition as an indicator of source rock type. Contrib. Mineral. Petrol.，143(5):602 -622

Boynton WV. 1984. Geochemistry of the rare earth elements:Meteorite study. In:Henderson P (ed.). Rare Earth Element Geochemistry.Amsterdam:Elsevier，63 -114

Castillo PR，Janney PE and Solidum RU. 1999. Petrology and geochemistry of Camiguin Island，southern Philippines:Insights into the source of adakite and other lavas in a complex arc tectonic setting. Contrib. Mineral. Petrol.，134(1):33 -51

Castillo PR. 2006. An overview of adakite petrogenesis. Chinese Science Bulletin，51(3):257 -268

Champion DC and Smithies RH. 2003. Slab melts and related processes:Archaean versus recent. In:Arima M，Nakajima T and Ishihara S(eds.). Hutton Symposium V，the Origin of Granites and Related Rocks. Geological Survey of Japan，19

Condie KC. 2005. TTGs and adakites:Are they both slab melts?Lithos，80(1 -4):33 -44

Defant MJ and Drummond MS. 1990. Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lithosphere. Nature，347(6294):662 -665

Defant MJ，Richerson PM，De Boer JZ et al. 1991. Dacite genesis via both slab melting and differentiation:Petrogenesis of La Yeguada volcanic complex，Panama. J. Petrol.，32(6):1101 -1142

Defant MJ，Jackson TE，Drummond MS，De Boer JZ，Bellen H，F(xiàn)eigeson MD and Maury RC. 1992. The geochemistry of young volcanism throughout western Panama and southeastern Costa Rica:An overview. J. Geol. Soc.，149(4):569 -579

Defant MJ，Xu JF，Kepezhinsksa P，Wang Q，Zhang Q and Xiao L.2002. Adakites:Some variations on a theme. Acta Petrologica Sinica，18(2):129 -142 (in Chinese with English abstract)

Deng JF，Wu ZX，Zhao GC，Zhao HL，Luo ZH and Mo XX. 1999.Precambrian granitic rocks，continental crustal evolution and craton formation of the North China Platform. Acta Petrologica Sinica，15(2):190 -198 (in Chinese with English abstract)

Dong XJ，Xu ZY，Liu ZH and Sha Q. 2012. Zircon U-Pb geochronology of Archean high-grade metamorphic rocks from Xi Ulanbulang area，central Inner Mongolia. Science China (Earth Sciences)，55(2):204 -212

Drummond MS and Defant MJ. 1990. A model for trondhjemite-tonalitedacite genesis and crustal growth via slab melting:Archaean to modern comparisons. J. Geophys. Res.，95(B13):21503 -21521 Drummond MS，Defant MJ and Kepezhinskas PK. 1996. Petrogenesis of slab-derived trondhjemite-tonalite-dacite/adakite magmas.Geological Society of America Special Papers，315:205 -215

Geng YS，Shen QH and Ren LD. 2010. Late Neoarchean to Early Paleoproterozoic magmatic events and tectonothermal systems in the North China Craton. Acta Petrologica Sinica，26(7):1945 -1966(in Chinese with English abstract)

Gerya T. 2014. Precambrian geodynamics:Concepts and models.Gondwana Research，25(2):442 -463

Jian P，Zhang Q，Liu DY，Jin WJ，Jia XQ and Qian Q. 2005. SHRIMP dating and geological significance of late Archean high-Mg diorite(sanukite)and hornblende-granite at Guyan of Inner Mongolia. Acta Petrologica Sinica，21(1):151 - 157 (in Chinese with English abstract)

Jian P，Kr?ner A，Windley BF，Zhang Q，Zhang W and Zhang LQ.2012. Episodic mantle melting-crustal reworking in the Late Neoarchean of the northwestern North China Craton:Zircon ages of magmatic and metamorphic rocks from the Yinshan Block.Precambrian Research，222 -223:230 -254

Kusky TM and Li JH. 2003. Paleoproterozoic tectonic evolution of the North China Craton. Journal of Asian Earth Sciences，22(4):383-397

Kusky TM. 2011. Geophysical and geological tests of tectonic models of the North China Craton. Gondwana Research，20(1):26 -35

Li JH，Qian XL，Huang CN and Liu SW. 2000. Tectonic framework of North China Block and its cratonization in the Early Precambrian.Acta Petrologica Sinica，16:1 - 10 (in Chinese with English abstract)

Liu SJ，Dong CY，Xu ZY，Santosh M，Ma MZ，Xie HQ，Liu DY and Wan YS. 2013. Paleoproterozoic episodic magmatism and high-grade metamorphism in the North China Craton:Evidence from SHRIMP zircon dating of magmatic suites from the Daqingshan area.Geological Journal，48(5):429 -455

Ludwig KP. 2001. Spuid 1. 02: A user’s manual. Berkeley Geochronology Centre，Special Publication，2:1 -19

Ma MZ，Wan YS，Santosh M，Xu ZY，Xie HQ，Dong CY，Liu DY and Guo C. 2012. Decoding multiple tectonothermal events in zircons from single rock samples:SHRIMP zircon U-Pb data from the Late Neoarchean rocks of Daqingshan，North China Craton. Gondwana Research，22(3 -4):810 -827

Ma MZ，Xu ZY，Zhang LC，Dong CY，Dong XJ，Liu SJ，Liu DY and Wan YS. 2013. SHRIMP dating and Hf isotope analysis of zircons from the Early Precambrian basement in the Xi Ulanbulang area，Wuchuan，Inner Mongolia. Acta Petrologica Sinica，29(2):501 -516 (in Chinese with English abstract)

Ma XD Fan HR and Guo JH. 2013. Neoarchean magamatism，metamorphism in the Yinshan Block:Implication for the gensis of BIF and crustal evolution. Acta Petrologica Sinica，29(7):2329 -2339 (in Chinese with English abstract)

Martin H. 1999. The adakitic magmas:Modern analogues of Archaean granitoids. Lithos，46(3):411 -429

Martin H and Moyen JF. 2002. Secular changes in TTG composition as markers of the progressive cooling of the Earth. Geology，30(4):319 -322

Martin H，Smithies RH，Rapp R，Moyen JF and Champion D. 2005. An overview of adakite，tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG)，and sanukitoid: Relationships and some implications for crustal evolution. Lithos，79(1 -2):1 -24

Martin H，Moyen JF and Rapp R. 2009. The sanukitoid series:Magmatism at the Archaean-Proterozoic transition. Earth and Environmental Science Transactions of the Royal Society of Edinburgh，100(1 -2):15 -33

McDonough WF，Sun SS，Ringwood AE，Jagoutz E and Hofmann AW.1992. Potassium，rubidium，and cesium in the Earth and Moon and the evolution of the mantle of the Earth. Geochimica et Cosmochimica Acta，56(3):1001 -1012

Moyen JF，Martin H，Jayananda M and Auvray B. 2003a. Late Archaean granites:A typology based on the Dharwar Craton (India).Precambrian Research，127(1 -3):103 -123

Moyen JF，Nédélec A，Martin H and Jayananda M. 2003b. Syntectonic granite emplacement at different structural levels:The Closepet granite，South India. J. Struct. Geol.，25(4):611 -631

Moyen JF and Martin H. 2012. Forty years of TTG research. Lithos，148(3):312 -334

Moyen JF and van Hunen J. 2012. Short-term episodicity of Archaean plate tectonics. Geology，40(5):451 -454

Peng P，Guo JH，Windley BF，Liu F，Chu Z and Zhai MG. 2012.Petrogenesis of Late Paleoproterozoic Liangcheng charnockites and Stype granites in the central-northern margin of the North China Craton:Implications for ridge subduction. Precambrian Research，222 -223:107 -123

Polat A and Kerrich R. 2001. Geodynamic processes，continental growth，and mantle evolution recorded in Late Archean greenstone belts of the southern Superior Province，Canada. Precambrian Research，112(1 -2):5 -25

Rapp RP，Shimizu N，Norman MD and Applegate GS. 1999. Reaction between slab-derived melts and peridotite in the mantle wedge:Experimental constraints at 3.8GPa. Chemical Geology，160(4):335 -356

Rubatto D. 2002. Zircon trace element geochemistry:Partitioning with garnet and the link between U-Pb ages and metamorphism. Chemical Geology，184(1 -2):123 -138

Sajona FG，Maury RC，Bellon H，Cotton J，Defant MJ，Pubellier M and Rangin C. 1993. Initiation of subduction and the generation of slab melts in western and eastern Mindanao，Philippines. Geology，21(11):1007 -1010

Sajona FG，Bellon H，Maury RC，Pubellier M，Cotton J and Rangin C.1994. Magmatic response to abrupt changes in geodynamic settings:Pliocene-Quaternary calc-alkaline lavas and Nb enriched basalts of Leyte and Mindanao (Philippines). Tectonophysics，237(1 -2):47 -72

Samsonov AV，Bogina MM，Bibikova EV，Petrova AY and Shchipansky AA. 2005. The relationship between adakitic，calc-alkaline volcanic rocks and TTGs:Implications for the tectonic setting of the Karelian greenstone belts，Baltic Shield. Lithos，79(1 -2):83 -106

Santosh M，Zhao DP and Kusky T. 2010. Mantle dynamics of the Paleoproterozoic North China Craton:A perspective based on tomography. Journal of Geodynamics，49(1):39 -53

Shirey SB and Hanson GN. 1984. Mantle-derived Archaean monzodiorites and trachyandesites. Nature，310(5974):222 -224

Sizova E，Gerya T，Brown M and Perchuk LL. 2010. Subduction styles in the Precambrian:Insight from numerical experiments. Lithos，116(3 -4):209 -229

Smithies RH. 2000. The Archaean tonalite-trondhjemite-granodiorite(TTG)series is not an analogue of Cenozoic adakite. Earth Planet.Sci. Lett.，182(1):115 -125

Smithies RH and Champion DC. 2000. The Archaean high-Mg diorite suite:Links to tonalite-trondhjemite-granodiorite magmatism and implications for Early Archaean crustal growth. J. Petrol.，41(12):1653 -1671

Smithies RH，Champion DC and Cassidy KF. 2003. Formation of Earth’s Early Archaean continental crust. Precambrian Research，127(1 -3):89 -101

Stern RA. 1989. Petrogenesis of the Archaean Sanukitoid Suite. New York:State University at Stony Brook，1 -275

Stern RA and Hanson GN. 1991. Archean high-Mg granodiorites:A derivative of light rare earth element enriched monzodiorite of mantle origin. J. Petrol.，32(1):201 -238

Van Hunen J and Moyen JF. 2012. Archean subduction:Fact or fiction?Annual Review of Earth and Planetary Sciences，40:195 -219

Vavra G，Gebauer D，Schmid R and Copston W. 1996. Multiple zircon growth and recrystallization during polyphase Late Carboniferous to Triassic metamorphism in granulites of the Ivrea Zone (Southern Alps):An ion microprobe (SHRIMP)study. Contrib. Mineral.Petrol.，122(4):337 -358

Vavra G，Schmid R and Gebauer D. 1999. Internal morphology，habit and U-Th-Pb microanalysis of amphibolite- to- granulite facies zircons:Geochronology of the Ivrea Zone (Southern Alps). Contrib.Mineral. Petrol.，134(4):380 -404

Wan YS，Liu DY，Dong CY，Liu SJ，Wang SJ and Yang EX. 2011. UTh-Pb behavior of zircons under high-grade metamorphic conditions:A case study of zircon dating of meta-diorite near Qixia，eastern Shandong. Geoscience Frontiers，2(2):137 -146

Wang HC，Xiu QY and Yuan GB. 1999. Metamorphic evolution of Palaeoproterozoic Erdaowa Group in north Hohhot，Nei Mongol.Prog. Precamb. Res.，22(4):39 -49 (in Chinese with English abstract)

Williams IS. 1998. U-Th-Pb geochronology by ion microprobe. In:McKibben MA，Shanks WC and Ridley WI (eds.). Applications of Microanalytical Techniques to Understanding Mineralizing Processes.Reviews in Economic Geology，7:1 -35

Wu CH and Zhong CT. 1998. The Paleoproterozoic SW-NE collision model for the central North China Craton:Implications for tectonic regime of the khondalite downward into lower crust in Jin-Meng highgrade region. Progress in Precambrian Research，21(3):28 -50(in Chinese with English abstract)

Zhai MG and Bian AG. 2000. The amalgamation of the supercontinent of North China Craton at the end of Neo-Archean and its breakup during Late Palaeoproterozoic and Meso-proterozoic. Science in China(Series D)，30(Suppl.1):129 -137 (in Chinese)

Zhai MG and Santosh M. 2011. The early Precambrian odyssey of the North China Craton:A synoptic overview. Gondwana Research，20(1):6 -25

Zhang Q，Wang Y，Qian Q，Zhai MG，Jin WJ，Wang YL and Jian P.2004. Sanukite of Late Archean and earth evolution. Acta Petrologica Sinica，20(6):1355 -1362 (in Chinese with English abstract)

Zhang Q，Qian Q，Zhai MG，Jin WJ，Wang Y，Jian P and Wang YL.2005. Geochemistry，petrogenesis and geodynamic implications of sanukite. Acta Petrologica et Mineralogica，24(2):117 -125 (in Chinese with English abstract)

Zhang WJ，Li L and Geng MS. 2000. Petrology and dating of Archarean intrusive rocks from Guyang area，Inner Mogolia. Earth Science，25:221 -226 (in Chinese with English abstract)

Zhao GC，Wilde SA，Cawood PA and Lu LZ. 1998. Thermal evolution of Archean basement rocks from the eastern part of the North China craton and its bearing on tectonic setting. International Geology Review，40(8):706 -721

Zhao GC，Sun M，Wilde SA and Li SZ. 2005. Late Archean to Paleoproterozoic evolution of the North China Craton:Key issues revisited. Precambrian Research，136(2):177 -202

Zhao GC. 2009. Metamorphic evolution of major tectonic units in the basement of the North China Craton:Key issues and discussion.Acta Petrologica Sinica，25(8):1772 - 1792 (in Chinese with English abstract)

Zhao GC，Li SZ，Sun M and Wilde SA. 2011. Assembly，accretion，and break-up of the Palaeo-Mesoproterozoic Columbia supercontinent:Records in the North China Craton revisited. International Geology Review，53(11 -12):1331 -1356

Zhao GC，Cawood PA，Wilde SA，Sun M，Zhang J，He YH and Yin CQ. 2012. Amalgamation of the North China Craton:Key issues and discussion. Precambrian Research，222 -223:55 -76

Zhao GC and Zhai MG. 2013. Lithotectonic elements of Precambrian basement in the North China Craton: Review and tectonic implications. Gondwana Research，23(4):1207 -1240

Zhong CT，Deng JF，Wan YS，Mao DB and Li HM. 2007. Magma recording of Paleoproterozoic orogeny in central segment of northern margin of North China craton:Geochemical characteristics and zircon SHRIMP dating of S-type granitoids. Geochimica，36(6):585 -600 (in Chinese with English abstract)

附中文參考文獻(xiàn)

Defant MJ，許繼峰，Kepezhinsksa P，王強(qiáng)，張旗，肖龍. 2002. 埃達(dá)克巖:關(guān)于其成因的一些不同觀點(diǎn). 巖石學(xué)報(bào)，18(2):129-142

鄧晉福，吳宗絮，趙國(guó)春，趙海玲，羅照華. 1999. 華北地臺(tái)前寒武花崗巖類、陸殼演化與克拉通形成. 巖石學(xué)報(bào)，15(2):190-198

董曉杰，徐仲元，劉正宏，沙茜. 2012. 內(nèi)蒙古中部西烏蘭不浪地區(qū)太古宙高級(jí)變質(zhì)巖鋯石U-Pb 年代學(xué)研究. 中國(guó)科學(xué)(地球科學(xué))，42(7):1001 -1010

耿元生，沈其韓，任留東. 2010. 華北克拉通晚太古代末-古元古代初的巖漿事件及構(gòu)造熱體制. 巖石學(xué)報(bào)，26(7):1945 -1966

簡(jiǎn)平，張旗，劉敦一，金維浚，賈秀勤，錢青. 2005. 內(nèi)蒙古固陽(yáng)晚太古代贊岐巖(Sanukite)-角閃花崗巖SHRIMP 定年及其意義.巖石學(xué)報(bào)，21(1):151 -157

李江海，錢祥麟，黃雄南，劉樹文. 2000. 華北陸塊基底構(gòu)造格局及早期大陸克拉通化過程. 巖石學(xué)報(bào)，16(1):1 -10

馬銘株，徐仲元，張連昌，董春艷，董曉杰，劉首偈，劉敦一，萬渝生. 2013. 內(nèi)蒙古武川西烏蘭不浪地區(qū)早前寒武紀(jì)變質(zhì)基底鋯石SHRIMP 定年及Hf 同位素組成. 巖石學(xué)報(bào)，29(2):501-516

馬旭東，范宏瑞，郭敬輝. 2013. 陰山地塊晚太古代巖漿作用、變質(zhì)作用對(duì)地殼演化及BIF 成因的啟示. 巖石學(xué)報(bào)，29(7):2329-2339

王惠初，修群業(yè)，袁桂邦. 1999. 內(nèi)蒙古呼和浩特北部古元古代二道洼群的變質(zhì)演化. 前寒武紀(jì)研究進(jìn)展，22(4):39 -49

吳昌華，鐘長(zhǎng)汀. 1998. 華北陸臺(tái)中段呂梁期的SW-NE 向碰撞——晉蒙高級(jí)區(qū)孔茲巖系進(jìn)入下地殼的構(gòu)造機(jī)制. 前寒武紀(jì)研究進(jìn)展，21(3):28 -50

翟明國(guó)，卞愛國(guó). 2000. 華北克拉通新太古代末超大陸拼合及古元古代末-中元古代裂解. 中國(guó)科學(xué)(D 輯)，30(S1):129 -137

張旗，王焰，錢青，翟明國(guó)，金惟浚，王元龍，簡(jiǎn)平. 2004. 晚太古代Sanukite(贊岐巖)與地球早期演化. 巖石學(xué)報(bào)，20(6):1355-1362

張旗，錢青，翟明國(guó)，金惟浚，王焰，簡(jiǎn)平，王元龍. 2005. Sanukite(贊岐巖)的地球化學(xué)特征、成因、及其地球動(dòng)力學(xué)意義. 巖石礦物學(xué)雜志，24(2):117 -125

張維杰，李龍，耿明山. 2000. 內(nèi)蒙古固陽(yáng)地區(qū)新太古代侵入巖的巖石特征及時(shí)代. 地球科學(xué)，25(3):221 -226

趙國(guó)春. 2009. 華北克拉通基底主要構(gòu)造單元變質(zhì)作用演化及其若干問題討論.巖石學(xué)報(bào)，25(8):1772 -1792

鐘長(zhǎng)汀，鄧晉福，萬渝生，毛德寶，李惠民. 2007. 華北克拉通北緣中段古元古代造山作用的巖漿記錄:S 型花崗巖地球化學(xué)特征及鋯石SHRIMP 年齡. 地球化學(xué)，36(6):585 -600