申志超 侯增謙 于楓 陳志寬 李秋耘 馬國(guó)璽 葛峰 王志敏

1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037

2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083

3.河北省保定地質(zhì)工程勘察院，保定 071051

1 引言

華北克拉通是全球最古老的太古代克拉通之一。中生代以來(lái)，華北克拉通東部發(fā)生了顯著的巖石圈減薄，伴有廣泛巖漿作用(Zhang et al.，2003)和強(qiáng)烈的多金屬成礦作用(裴榮富和梅燕雄，2003)。王安鎮(zhèn)雜巖體屬于太行山北段中生代巖漿巖帶的重要部分，構(gòu)造上位于華北克拉通東部燕遼地塊和西部鄂爾多斯地塊夾持的中部造山帶。大量研究表明:太行地區(qū)的構(gòu)造演化大致經(jīng)歷了三個(gè)主要階段，分別為前寒武紀(jì)基底形成階段(Ar-Pt1)，穩(wěn)定發(fā)展階段(Pt2-Pz)和活化變格(Mz-Kz)三大階段(馬杏垣等，1983;萬(wàn)天豐，1993;鄧晉福等，1994)。在活化變格階段，特別是中生代，沿中部造山帶強(qiáng)烈發(fā)育的火山-深成巖漿作用，形成了太行山-大興安嶺構(gòu)造巖漿巖帶。其中，出露面積最大(500km2)巖石類型最多、沿深斷裂系統(tǒng)構(gòu)成的環(huán)狀復(fù)式巖體，首推王安鎮(zhèn)雜巖體。

王安鎮(zhèn)雜巖體巖石類型復(fù)雜，發(fā)育超基性、基性、中基性、中酸性巖類。且雜巖體內(nèi)已探明與火山作用密切相關(guān)的礦床類型以斑巖-矽卡巖最為突出(馬國(guó)璽等，2010;Dong et al.，2013)。前人雖對(duì)這些復(fù)雜巖石類型及含礦巖體的巖石成因開(kāi)展大量研究(常兆山，1997;蔡劍輝等，2003;Gao et al.，2013;高永豐等，2011;馬國(guó)璽等，2010;Dong et al.，2013)但還未取得共識(shí)，存在較大爭(zhēng)議。其重要原因之一，是對(duì)王安鎮(zhèn)雜巖體缺乏系統(tǒng)的精確年代學(xué)的研究。過(guò)去對(duì)其的研究主要集中于巖石學(xué)和元素地球化學(xué)，成巖時(shí)代僅開(kāi)展過(guò)少量的全巖K-Ar、Rb-Sr 模式年齡、LA-ICPMS 鋯石U-Pb年齡的測(cè)試工作，結(jié)果存在明顯不一致性(常兆山，1997;蔡劍輝等，2003;王季亮等，1994)，已制約了對(duì)太行山北段，乃至華北克拉通內(nèi)部中生代巖漿作用時(shí)空格局、巖石圈地幔演化及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制的深入理解。

基于以上情況，本文選擇王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)的花崗質(zhì)巖石及髫髻山組火山巖，利用單顆粒鋯石SHRIMP U-Pb 定年方法及鋯石Hf 同位素，精確厘定雜巖體主體的形成時(shí)代，并結(jié)合前人成果，探討雜巖體的巖漿演化及構(gòu)造背景，并進(jìn)而為約束華北克拉通中生代巖漿作用動(dòng)力學(xué)機(jī)制提供資料。

2 地質(zhì)背景

華北克拉通是世界上最老的陸核之一(Liu et al.，1992)。其南部以秦嶺-大別-蘇魯造山帶(Li et al.，1993)北部以中亞造山帶為界(Xiao et al.，2010)。華北克拉通由太古代和古元古代變質(zhì)基地以及中元古代到顯生宙未變質(zhì)的沉積蓋層組成。華北克拉通傳統(tǒng)意義上被劃分為東部板塊、西部板塊以及中部造山帶(圖1a)。華北克拉通的演化尤其是東西兩板塊拼合的時(shí)間一直存在爭(zhēng)論。有人認(rèn)為東西兩板塊在1.85Ga 發(fā)生碰撞(Kr?ner et al.，2005)，也有人提出東西兩板塊在2.5Ga 碰撞，最終形成華北克拉通(Kusky et al.，2007)。華北克拉通北部不同陸塊俯沖碰撞形成了兩條主要的碰撞縫合帶:北部的位于陰山與鄂爾多斯陸塊之間的內(nèi)蒙古縫合帶和夾持于東西陸塊之間的中部造山帶(Santosh，2010)。

北北東-南南西向的大興安嶺-太行山重力梯度帶(DTGL)作為東西兩個(gè)地塊的巖石圈界線(牛耀齡，2005)，控制了太行山火山巖漿帶的形成發(fā)育。橫跨DTGL 東西向的地震走廊顯示:西部板塊下面保存有厚度超過(guò)200km 的巖石圈根，東部板塊受到廣泛的侵蝕作用(Santosh，2010)。更老的厚的難熔的巖石圈地幔被薄的富集巖石圈取代(Chen，2010)，可能與太平洋板片的廣泛俯沖有關(guān)(Santosh，2010)。

晚中生代以來(lái)，中國(guó)東部發(fā)生廣泛而強(qiáng)烈的巖漿作用(吳福元等，2008)。在太行山北段，中生代巖漿活動(dòng)主要形成大河南和王安鎮(zhèn)雜巖體，受北東-南西向的斷裂系控制。

3 巖體地質(zhì)特征

3.1 巖體地質(zhì)

王安鎮(zhèn)雜巖體(圖1b)是太行山北段中生代巖漿活動(dòng)的重要組成部分。巖體東西兩側(cè)侵入震旦亞界中，南北兩側(cè)侵入于太古界片麻巖，在巖體內(nèi)部偶見(jiàn)寒武、奧陶系及中生代火山巖殘留體。王安鎮(zhèn)雜巖體由多次巖漿侵入活動(dòng)產(chǎn)物構(gòu)成，其形成時(shí)代從晚侏羅世至早白堊世。據(jù)野外巖石的接觸關(guān)系和同位素年齡，王安鎮(zhèn)雜巖體可被劃分為早、中、晚三期。早期主要是基-中性巖類，主要出露于王安鎮(zhèn)雜巖體外圍，部分見(jiàn)于雜巖體內(nèi)部。中期主要是中酸性巖類，構(gòu)成雜巖體的主體。晚期主要是富堿的酸性巖類，多呈分散的小巖體或脈體出現(xiàn)(蔡劍輝等，2003)。王安鎮(zhèn)雜巖體顯示環(huán)形結(jié)構(gòu)，中期中酸性巖分布于外環(huán)，晚期酸性巖居中，早期中-基性巖體分布在雜巖體邊緣。雜巖體巖漿序列演化完整，從早期到晚期，巖性由基性、中性、中酸性到酸性演變。王安鎮(zhèn)雜巖主體為花崗質(zhì)巖石，小巖體侵入于主巖體內(nèi)部，或散布于圍巖之中，早期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物多呈碎塊散布于主巖體邊緣或呈頂垂體產(chǎn)出(羅照華等，1999)。

3.2 巖石學(xué)特征

基性-超基性巖類 王安鎮(zhèn)雜巖體基性-超基性巖類主要發(fā)育在窯溝和紫荊關(guān)地區(qū)由四種巖石類型構(gòu)成，分別是輝石巖、角閃石巖、輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖。輝石巖為粗到中粒，大多具有斑狀結(jié)構(gòu)，偶見(jiàn)似層狀構(gòu)造。斑晶顆粒以自形到半自形為主。主要礦物包括單斜輝石、斜方輝石、嵌晶角閃石、橄欖石、隙間斜長(zhǎng)石、棕色到綠色黑云母。具有典型的堆晶結(jié)構(gòu)。角閃石巖呈大小不等的殘留體和包體被輝長(zhǎng)巖及輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖包裹。角閃石巖為全晶質(zhì)包含結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由角閃石、斜方輝石、橄欖石、黑云母、斜長(zhǎng)石組成。角閃石發(fā)育兩種，一種為棕色角閃石，另一種為綠色普通角閃石，以前者為主。粒狀橄欖石被包含其中，呈淡棕色多色性。輝長(zhǎng)巖主要由輝石、角閃石和斜長(zhǎng)石組成，次要礦物為黑云母。輝石呈半自形，角閃石以自形到半自形為主，常見(jiàn)成分環(huán)帶，斜長(zhǎng)石呈半自形，多發(fā)生絹云母化蝕變。輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖沒(méi)有似層狀構(gòu)造，它通常為細(xì)粒到中粒，主要由單斜輝石，斜方輝石，斜長(zhǎng)石和黑云母組成。另外極少量隙間鉀長(zhǎng)石和石英。兩種輝石和斜長(zhǎng)石都為自形到半自形，表明它們同時(shí)結(jié)晶。輝石跟黑云母和角閃石有反應(yīng)接觸關(guān)系。

圖1 王安鎮(zhèn)雜巖體地質(zhì)圖(據(jù)Shen et al.，2015 改編)DTGL-大興安嶺-太行山重力梯度帶Fig.1 Geological map of the Wanganzhen complex (modified after Shen et al.，2015)DTGL-Daxing’anling-Taihangshen gravity lineament

中酸性-酸性巖類 此類巖石主要由髫髻山組火山巖-安山巖及次火山巖相-閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖及花崗斑巖構(gòu)成。構(gòu)成王安鎮(zhèn)雜巖體主體的花崗閃長(zhǎng)巖呈灰色，中粒-中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，并含有大量微晶質(zhì)閃長(zhǎng)質(zhì)包體。包體大小一般為5～10cm，外形為混圓狀或不規(guī)則狀，往往沿某一個(gè)方向做定向排列。二長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖，其礦物力度較小，包體含量也較少，含有鉀長(zhǎng)石斑晶，其粒徑可達(dá)0.7～1.5cm，礦物組成主要為條紋長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英，暗色礦物為角閃石和黑云母，主要為黑云母?；◢徺|(zhì)巖體的主要特點(diǎn)就是鉀長(zhǎng)石和石英含量較高，以及鉀長(zhǎng)石對(duì)斜長(zhǎng)石的廣泛交代。閃長(zhǎng)玢巖出露于雜巖體西南部，與木吉村斑巖銅礦化密切相關(guān)，呈灰綠色，全晶質(zhì)斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶約占30%～40%，斑晶主要為奧長(zhǎng)石(占90%)，次為角閃石及石英等，角閃石大多為黑云母所交代，斑晶形態(tài)有自形、半自形、以半自形為主。此外，尚可見(jiàn)聚合斑晶及各種晶屑，石英幾乎全被熔蝕，呈港灣狀，渾圓狀的外形，有時(shí)可見(jiàn)淬火邊。副礦物有鋯石、磷灰石等，基質(zhì)為斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石及少量石英，在高倍顯微鏡下斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石呈球粒狀集晶體。噴出相安山巖呈灰黑色，發(fā)育典型的斑狀結(jié)構(gòu)和流動(dòng)構(gòu)造。斑晶主要以自形、半自形斜長(zhǎng)石、角閃石為主，基質(zhì)主要由微晶質(zhì)斜長(zhǎng)石組成。

表1 鋯石U-Pb SHRIMP 測(cè)年結(jié)果Table 1 Zircon U-Pb SHRIMP data

續(xù)表1Continued Table 1

4 實(shí)驗(yàn)方法

安山巖(1202)、花崗閃長(zhǎng)巖(1204)和二長(zhǎng)花崗巖(1205)年齡樣品采自王安鎮(zhèn)雜巖體新鮮露頭，具體位置見(jiàn)雜巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖(圖1b)。

鋯石的挑選經(jīng)過(guò)手工破碎、淘洗、電磁選、重液分選，之后在雙目鏡下挑選，得到含包裹體少、無(wú)明顯裂隙且晶型完好的鋯石。將鋯石置于環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)研磨。再拋光清洗制成樣本。鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像在北京離子探針中心電鏡室完成。

鋯石定年在北京離子探針中心(SHRIMP Ⅱ)完成，標(biāo)樣鋯石TEM(t=417Ma)用于元素間分餾校正。U、Th、Pb 含量的測(cè)定用標(biāo)準(zhǔn)斯里蘭卡鋯石SL13(U = 238 × 10-6，t =572Ma)校正。詳細(xì)的分析流程見(jiàn)宋彪等(2002)。為了保證結(jié)果的可靠性，每分析2～3 個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)一次標(biāo)樣以監(jiān)測(cè)儀器的穩(wěn)定性和離子計(jì)數(shù)的精確性。

Lu-Hf 同位素原位分析參照鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像進(jìn)行鋯石Hf 同位素原位測(cè)量。實(shí)驗(yàn)是在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。使用儀器為Finningan Neptune 型多接收等離子質(zhì)譜儀，采用Newwave UP213 激光剝蝕系統(tǒng)，分析時(shí)激光斑束直徑40μm，采用國(guó)際鋯石標(biāo)樣GJ1 做外標(biāo)，激光脈沖頻率為8Hz。儀器運(yùn)行條件、詳細(xì)分析流程、數(shù)據(jù)校正方法及鋯石標(biāo)準(zhǔn)參考值見(jiàn)文獻(xiàn)(侯可軍等，2007)。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5.1 SHRIMP 鋯石U-Pb 定年

選擇王安鎮(zhèn)代地區(qū)代表性的安山巖(1202)、花崗閃長(zhǎng)巖(1204)、二長(zhǎng)花崗巖(1205)開(kāi)展了SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡測(cè)定，其分析結(jié)果分別見(jiàn)表1。

安山巖(1202)鋯石都發(fā)育典型的巖漿成因韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖2b)，其29 個(gè)分析點(diǎn)Th 含量變化于54 ×10-6～1754×10-6，U 含量變化于75 ×10-6～1114 ×10-6，Th/U 比值變化于0.47～1.75，為典型的巖漿成因鋯石。其相應(yīng)的測(cè)年結(jié)果表明:29 個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U 年齡為134.9～146.8Ma，變化范圍不大，在諧和曲線圖上數(shù)據(jù)點(diǎn)成群分布(圖2a)，給出了138.89 ±0.9Ma(n =29，MSWD =1.4)的206Pb/238U 的加權(quán)平均值，代表了該火山巖的形成時(shí)代。

花崗閃長(zhǎng)巖(1204)鋯石發(fā)育典型的巖漿成因韻律環(huán)帶(圖2d)，其15 個(gè)分析點(diǎn)的Th 含量變化于92 ×10-6～596 ×10-6，U 含量變化于121 ×10-6～371 ×10-6，Th/U 比值變化于0.72～1.61，為典型的巖漿成因鋯石。其相應(yīng)的測(cè)年結(jié)果表明:15 個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U 年齡為131.0～139.7Ma，變化范圍很小，在諧和曲線圖上數(shù)據(jù)點(diǎn)成群分布(圖2a)，其206Pb/238U 的加權(quán)平均值為135.7 ±1.3Ma(n =15，MSWD =0.99)，代表了該巖體的結(jié)晶年齡。

二長(zhǎng)花崗巖(1205)鋯石發(fā)育典型的巖漿成因韻律環(huán)帶(圖2f)，其21 個(gè)分析點(diǎn)的Th 含量變化于71 ×10-6～382 ×10-6，U 變化于119 ×10-6～549 ×10-6，Th/U 比值變化于0.62～1.15，為典型的巖漿成因鋯石。其相應(yīng)測(cè)年結(jié)果表明:1205 樣品中鋯石21 個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U 年齡為130.1～139.1Ma，變化范圍很小，在諧和曲線圖上數(shù)據(jù)點(diǎn)成群分布(圖2e)，其206Pb/238U 的加權(quán)平均值為133.7 ±1.1Ma(n =21，MSWD=0.64)，代表了該巖體的結(jié)晶年齡。

圖2 王安鎮(zhèn)雜巖體安山巖(1202)、花崗閃長(zhǎng)巖(1204)和二長(zhǎng)花崗巖(1205)的鋯石U-Pb 諧和圖解及CL 圖像實(shí)線圈代表鋯石U-Pb 定年激光豎束斑位置，虛線圈代表鋯石Hf 激光束斑位置Fig.2 Zircon U-Pb dating results and CL images of the andesite (1202)，granodiorite (1204)，and monzonitic granite (1205)for the Wanganzhen complex，Hebei ProvinceThe solid line circles represent the laser ablation for zircon U-Pb analyses;the dotted line circles represent the zircon Hf analyses

5.2 鋯石Hf 同位素?cái)?shù)據(jù)

對(duì)花崗閃長(zhǎng)巖(1204)和二長(zhǎng)花崗巖(1205)的鋯石進(jìn)行了Hf 同位素分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2。鋯石顆粒的176Lu/177Hf比值均小于0.002，顯示鋯石在形成之后放射性成因Hf 的累積極為有限?；◢忛W長(zhǎng)巖(1204)樣品中13 顆鋯石樣品，其176Hf/177Hf 比值分布于0.282108～0.282225 之間，比較均一，計(jì)算的εHf(t)值為-20.5～-16.3，相應(yīng)的tDMC為2.2～2.5Ga。二長(zhǎng)花崗巖(1205)樣品中21 顆鋯石樣品，其176Hf/177Hf 比值變化較大，分布于0.282075～0.282238 之間，計(jì)算的εHf(t)值為-21.8～-16.1，相應(yīng)的tDMC為2.2～2.6Ga。它們具有與王安鎮(zhèn)雜巖體鎂鐵質(zhì)巖體相似的Hf 同位素特征(圖3):輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖及角閃石巖的εHf(t)值為-22.8～-15.3(Shen et al.，2015)。

表2 LA-MC-ICPMS 鋯石Lu-Hf 同位素原位測(cè)試數(shù)據(jù)Table 2 LA-MC-ICPMS in-situ analysis of zircon Lu-Hf isotopes

6 討論

6.1 巖體形成時(shí)代

研究區(qū)晚中生代巖漿活動(dòng)非常強(qiáng)烈，包括火山活動(dòng)和巖漿侵入活動(dòng)?；鹕交顒?dòng)構(gòu)成區(qū)內(nèi)中生代一套巨厚的火山碎屑巖和火山熔巖;巖漿侵入活動(dòng)形成本區(qū)巨大的王安鎮(zhèn)侵入體，王安鎮(zhèn)雜巖體，其巖石類型非常復(fù)雜，本文王安鎮(zhèn)雜巖體地質(zhì)圖為反映主要巖石類型的地質(zhì)簡(jiǎn)圖(圖1b)。20 世紀(jì)80～90 年代以來(lái)，部分學(xué)者就已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注王安鎮(zhèn)雜巖體的年代學(xué)研究。前人對(duì)這些巖體進(jìn)行了大量的同位素測(cè)年，主要為K-Ar 法、Rb-Sr 法、鋯石U-Pb 定年法，獲得的年齡范圍為249～120Ma(表3)，包括窯溝超基性巖角閃石巖的K-Ar年齡為223.1Ma、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖K-Ar 年齡為186.9Ma(常兆山，1997)，而沿紫荊關(guān)斷裂分布的龍門(mén)溝基性巖-輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖的SHRIMP U-Pb 年齡為138Ma(陳斌等，2005);火山巖安山巖Rb-Sr 年齡168 ±30Ma、閃長(zhǎng)玢巖Rb-Sr 年齡170 ±22Ma(程裕淇，1994)，髫髻山組安山巖鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb 年齡為140Ma 和150Ma，區(qū)別于區(qū)域髫髻山組火山作用時(shí)限(李伍平等，2001;劉鍵等，2006)，閃長(zhǎng)玢巖鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb 年齡141.7 ±1.6Ma(高永豐等，2011)和144.1 ±1.2Ma(Dong et al.，2013);花崗巖類侵入巖花崗閃長(zhǎng)巖只獲得一個(gè)Rb-Sr 年齡145.7 ±5.3Ma(蔡劍輝等，2003)，二長(zhǎng)花崗巖Rb-Sr 年齡137.8Ma(王季亮等，1994)，石英正長(zhǎng)巖Rb-Sr 年齡126.4Ma(Yan et al.，2000)?？梢?jiàn)王安鎮(zhèn)雜巖體的精確年代學(xué)研究程度不高，以至于王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)發(fā)育的超基性-基性-中酸性-酸性巖石類型被認(rèn)為是不同時(shí)代、不同深部過(guò)程的產(chǎn)物，比如角閃石巖可能是最早的一次獨(dú)立巖漿活動(dòng)形成的，其來(lái)源于地幔(常兆山等，2000;劉玲等，2009)，髫髻山組火山巖及花崗質(zhì)巖類具有埃達(dá)克巖親和性可能是玄武質(zhì)下地殼部分熔融的產(chǎn)物(蔡劍輝等，2003;曲凱等，2014)，然而，這些巖石同時(shí)發(fā)育在一個(gè)面積不大的雜巖體內(nèi)，且空間接觸關(guān)系密切，不應(yīng)孤立的研究其成因，所以精確的年代學(xué)研究對(duì)準(zhǔn)確厘定巖石成因非常必要。

表3 王安鎮(zhèn)雜巖體有關(guān)巖石類型成巖時(shí)代(Ma)Table 3 The ages of the Wanganzhen complex (Ma)

圖3 鋯石Hf 同位素圖解輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和角閃石巖Hf 同位素?cái)?shù)據(jù)源于Shen et al.(2015);富集地幔Hf 同位素區(qū)來(lái)自Yang et al.(2006);2.55Ga 地殼Hf同位素演化線來(lái)自Vervoort and Patchett (1996)Fig.3 Plot of the granodiorite and monzonitic granite ages vs.εHf(t)valuesThe εHf(t)values of gabbrodiorite and hornblendite are from Shen et al.(2015).The field of EMI mantle source is restricted from Yang et al.(2006).Also shown for comparison is the Hf isotopic evolution line of the Archean LCC rocks with fLu/Hf =- 0.72(Vervoort and Patchett，1996)

基于現(xiàn)狀，本次研究工作重點(diǎn)在王安鎮(zhèn)雜巖體主體的花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖及髫髻山組安山巖的精確年代學(xué)研究，獲得了花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和安山巖的鋯石SHRIMP U-Pb 年齡分別為135.7 ±1.3Ma、133.7 ±1.1Ma 和138.9 ±0.9Ma。結(jié)合前人年代學(xué)資料及Hou et al.(2015)的研究，表明王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)發(fā)育的超基性-基性-中基性-中酸性-酸性巖侵位時(shí)限在133～143Ma 之間。輝石巖、角閃石巖、輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖以及髫髻山組火山巖可能具有成因上的聯(lián)系:起源于富集地幔的玄武質(zhì)巖漿首先在深部巖漿房發(fā)生堆晶作用產(chǎn)生輝石巖及角閃石巖，隨后上侵的玄武質(zhì)巖漿裹挾堆晶體到達(dá)淺部巖漿房發(fā)生連續(xù)的分離結(jié)晶作用產(chǎn)生輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖及髫髻山組火山巖，構(gòu)成雜巖體內(nèi)早階段的產(chǎn)物;隨后在133～135Ma 之間發(fā)生大規(guī)?；◢徺|(zhì)巖石的侵位，并呈現(xiàn)由中酸性到酸性的演化趨勢(shì)。根據(jù)最新的地層年代表，白堊紀(jì)和侏羅紀(jì)以145.5 ±4.0Ma 為分界線(Gradstein et al.，2004)，那么王安鎮(zhèn)雜巖體形成于早白堊世。

6.2 巖石成因

不同學(xué)者(許文良和林景仟，1991;宋新宇和馮鐘燕，1999;彭頭平等，2004;許文良等，2009)對(duì)時(shí)空上與基性巖密切共生的太行山中生代中酸性侵入巖成巖機(jī)制一直有不同看法，具體到王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)中酸性巖類的成因目前有幾種不同認(rèn)識(shí):發(fā)生在殼幔過(guò)渡帶的MASH 過(guò)程以及淺部的分離結(jié)晶過(guò)程(Gao et al.，2012，2013)或古老下地殼部分熔融(曲凱等，2014;Dong et al.，2013)對(duì)于髫髻山組火山巖成因具有決定性控制作用;巖漿混合(Chen et al.，2013)或鎂鐵質(zhì)下地殼的部分熔融(蔡劍輝等，2003)對(duì)花崗質(zhì)巖類的形成具有決定性作用。王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)中酸性巖類巖石87Sr/86Sr(i)介于0.705386～0.706838 之間，εNd(t)介于-18.4～-14.1(Gao et al.，2012，2013;蔡劍輝等，2003)顯著區(qū)別于華北古老鎂鐵質(zhì)下地殼87Sr/86Sr(i)=0.706～0.713 及εNd(t)=-44.0～-32.0(Jahn et al.，1999);同時(shí)一般認(rèn)為古老下地殼部分熔融形成的長(zhǎng)英質(zhì)巖漿具有較高的SiO2、較低的MgO 含量同時(shí)伴隨負(fù)Eu 異常等特征，因?yàn)樵谡５貧きh(huán)境下部分熔融過(guò)程中斜長(zhǎng)石是源區(qū)重要的殘余物，而雜巖體內(nèi)發(fā)育的中酸性巖類具有較低SiO2含量及較高M(jìn)gO 含量無(wú)Eu 的負(fù)異常(蔡劍輝等，2003;Gao et al.，2012，2013)，所以玄武質(zhì)下地殼的部分熔融不能準(zhǔn)確解釋王安鎮(zhèn)雜巖體長(zhǎng)英質(zhì)巖石成因的。MASH 過(guò)程強(qiáng)調(diào)與髫髻山組火山巖有成因聯(lián)系的角閃石巖形成于殼慢過(guò)渡帶，而Hou et al.(2015)通過(guò)溫壓的計(jì)算得出角閃石巖堆晶于下地殼上部(約28km)，同時(shí)MASH 過(guò)程使起源于富集地幔的玄武質(zhì)巖漿經(jīng)歷強(qiáng)烈的地殼物質(zhì)的混染，但髫髻山組火山巖87Sr/86Sr(i)變化范圍不大，所以MASH 模型并不能合理解釋髫髻山組火山巖成因。雜巖體內(nèi)花崗質(zhì)巖類可能是幔源玄武質(zhì)巖漿與殼源長(zhǎng)英質(zhì)巖漿混合而成的產(chǎn)物(Chen et al.，2013)，然而王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)花崗質(zhì)巖類與鎂鐵質(zhì)巖類有著相似的稀土元素和微量元素分布模式以及非常相似的Sr-Nd 同位素組成，且都富集LILE 和LREE、虧損HFSE、并具有較高的Sr、Ba 含量特征(蔡劍輝等，2003;Liu et al.，2010)，這些特征暗示鎂鐵質(zhì)和長(zhǎng)英質(zhì)巖石可能具有共同的母巖漿，但如果輝長(zhǎng)巖及輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖代表基性端元組分(起源于富集巖石圈地幔)，則要求與之混合的地殼成因長(zhǎng)英質(zhì)巖漿也具有與基性巖漿端元相似的元素和Sr-Nd 同位素組成，顯然這種可能性較小。最新研究(Gao et al.，2012，2013;Liu et al.，2010)表明:王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)基性-超基性-長(zhǎng)英質(zhì)巖類主量元素及微量元素在Harker 圖解上呈極強(qiáng)的線性相關(guān)性，指示分離結(jié)晶作用在巖石成因過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，且雜巖體內(nèi)基性-超基性-長(zhǎng)英質(zhì)巖類其Sr-Nd 同位素呈現(xiàn)明顯親EMI 地幔特征(蔡劍輝等，2003;Gao et al.，2012，2013;Liu et al.，2010)，此特征也能從我們獲得的Hf 同位素?cái)?shù)據(jù)反映出來(lái)(圖3)，且王安鎮(zhèn)雜巖體超基性-基性-中酸性巖類的Hf 同位素值處于富集地幔和古老下地殼區(qū)間內(nèi)，說(shuō)明物質(zhì)來(lái)源不是唯一的，Sr-Nd-Hf(Gao et al.，2012，2013;曲凱等，2014;Shen et al.，2015;蔡劍輝等，2003;本次研究)同位素都反應(yīng)出起源于富集地幔的玄武質(zhì)巖漿可能在上侵定位過(guò)程經(jīng)歷一定程度地殼混染。綜上所述，地殼混染、分離結(jié)晶過(guò)程在形成王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)豐富巖石類型(基性-中酸性-酸性)上發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。

6.3 構(gòu)造意義

華北克拉通自中生代以來(lái)進(jìn)入強(qiáng)烈的構(gòu)造活躍階段，表現(xiàn)為大規(guī)模巖漿作用和伸展盆地的形成(吳福元等，2008)。綜合巖石學(xué)、地球化學(xué)和地球物理資料，中生代以來(lái)該地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的巖石圈減薄(60～100km 巖石圈丟失)(Xu，2001)。但對(duì)巖石圈減薄作用發(fā)生的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制存在不同看法:地幔柱效應(yīng)(Zhao et al.，2004)，揚(yáng)子和華北板塊的拼合(Gao et al.，2002)，太平洋板塊的俯沖(吳福元等，2003)，多方位板塊俯沖(翟明國(guó)等，2004;Zhai et al.，2007)。盡管目前存在的地質(zhì)資料不能使我們對(duì)產(chǎn)生巖石圈減薄的動(dòng)力學(xué)模型做充分的評(píng)估，但無(wú)可爭(zhēng)議的是華北克拉通在晚侏羅-早白堊世期間處于伸展環(huán)境下，伸展環(huán)境的產(chǎn)生源于構(gòu)造主應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生了由N-S 到E-W 的轉(zhuǎn)換。地殼伸展促進(jìn)了大規(guī)模沉積盆地的生成和鎂鐵質(zhì)巖漿的上侵定位，對(duì)軟流圈物質(zhì)的上涌發(fā)揮了重要作用。拆沉作用被視為巖石圈減薄的重要機(jī)制，但目前在王安鎮(zhèn)雜巖體內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)典型來(lái)自軟流圈地幔的物質(zhì)記錄。因此，筆者認(rèn)為伸展環(huán)境必然導(dǎo)致軟流圈物質(zhì)的上涌，軟流圈物質(zhì)的熱烘烤作用使巖石圈地幔發(fā)生部分熔融，玄武質(zhì)巖漿沿有利的通道上侵過(guò)程中經(jīng)受一定程度的地殼混染以及之后的分離結(jié)晶對(duì)雜巖體的形成發(fā)揮著決定性作用，由此可見(jiàn)巖石圈的機(jī)械熱侵蝕作用(Xu，2001)可能對(duì)華北克拉通的減薄作用發(fā)揮著重要作用。

7 結(jié)論

(1)本文報(bào)道了王安鎮(zhèn)雜巖體中酸性巖類:花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、安山巖的SHRIMP U-Pb 年齡和鋯石原位Hf 同位素?cái)?shù)據(jù)。其中安山巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖的SHRIMP U-Pb 年齡分別為:138.89 ±0.9Ma、135.7 ±1.3Ma、133.7 ±1.1Ma。其中花崗閃長(zhǎng)巖的鋯石Hf 同位素為εHf(t)值為-21.8～-16.1，相應(yīng)的tDMC為2.2～2.6Ga;二長(zhǎng)花崗εHf(t)值為-20.5～-16.3，相應(yīng)的tDMC為2.2～2.5Ga。

(2)綜合前人成果，認(rèn)為地殼混染以及分離結(jié)晶過(guò)程對(duì)王安鎮(zhèn)雜巖體中酸性巖類的形成發(fā)揮著重要作用。

(3)晚中生代處于伸展環(huán)境下的中國(guó)東部，機(jī)械熱侵蝕作用可能是華北克拉通減薄作用的主導(dǎo)機(jī)制。致謝 感謝保定地質(zhì)工程勘察院在野外工作方面的支持與配合。感謝北京離子探針中心楊淳老師、李寧助理工程師的大力支持;感謝礦產(chǎn)資源研究所侯可軍、郭春麗對(duì)Hf 同位素實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)。感謝趙志丹和楊竹森老師在論文完成過(guò)程中的指導(dǎo)與幫助。感謝審稿老師的真知灼見(jiàn)。

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