孟祥舒

摘 要： 隴山群為一套角閃巖相中深變質(zhì)巖系，巖石組合主要包括長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、富鋁質(zhì)片麻巖和大理巖。本文對(duì)隴山群中斜長(zhǎng)角閃巖進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年和鋯石Hf同位素分析，定年結(jié)果為444±9.3Ma（晚奧陶世），代表了斜長(zhǎng)角閃巖的形成年齡。鋯石Hf同位素分析結(jié)果顯示正的εHf（t）值（3.46～8.94），揭示其物質(zhì)源區(qū)應(yīng)該來(lái)自于地幔物質(zhì)。二階段模式年齡介于855Ma～1203Ma之間，明顯大于其形成年齡， 表明斜長(zhǎng)角閃巖源區(qū)應(yīng)該受到過(guò)地殼物質(zhì)的混染或來(lái)源于富集地幔。鋯石顆粒中內(nèi)部沒(méi)有發(fā)現(xiàn)古老繼承鋯石，二階段模式年齡也較為集中，源區(qū)受過(guò)地殼物質(zhì)的混染可能性較小。因此，我們認(rèn)為隴山群斜長(zhǎng)角閃巖源區(qū)應(yīng)為富集地幔，是加里東期大陸擴(kuò)張的產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞： 隴山群； 斜長(zhǎng)角閃巖； 鋯石U-Pb定年； Hf同位素； 晚奧陶世

1. 區(qū)域地質(zhì)概況

隴山群主要分布于陜西隴縣以西和陜甘接境地區(qū)，是一套角閃巖相中深變質(zhì)巖系，巖石組合主要包括長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、富鋁質(zhì)片麻巖和大理巖。其東北部被固關(guān)—八度斷裂所截與鄂爾多斯地塊相鄰，南部與北秦嶺造山帶被新陽(yáng)—元龍韌性剪切帶分隔，西部被第四紀(jì)黃土覆蓋。受加里東期和印支期巖漿侵吞作用，整體呈透鏡體斷續(xù)分布。隴山群最早被張慶昌等（1963）劃分到牛頭河群，依據(jù)巖性對(duì)比劃歸前寒武系或早元古代。宋志高等（1995）認(rèn)為隴山群至少經(jīng)歷了晉寧期、加里東期和華力西期三次構(gòu)造變質(zhì)事件，其在寶雞固川（坪頭）侵入于片麻巖中偉晶巖采白云母K-Ar年齡為881Ma，另外，在張家川保平里，侵入片麻巖中的閃長(zhǎng)巖體內(nèi)選取鋯石礦物，采用U-Pb諧和線(xiàn)法測(cè)得年齡為813Ma，認(rèn)為是隴山巖群最早的一組構(gòu)造熱變質(zhì)事件年齡，其形成年齡應(yīng)老于這些年齡。吳茂炳（2002）通過(guò)Sm-Nd同位素方法測(cè)得隴山群片麻巖的年齡分別為1450Ma表明隴山群形成于中元古代。何艷紅等（2005）通過(guò)LA-ICP-MS鋯石U-Pb方法對(duì)其中的長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖進(jìn)行年齡測(cè)定，結(jié)果顯示三組峰值年齡：1.9Ga，2.35Ga，2.5Ga，地球化學(xué)特征與太古代TTG類(lèi)似，認(rèn)為隴山雜巖與太華雜巖，湅水雜巖和登封雜巖共同構(gòu)造成了華北克拉通南緣基底出露帶。近年來(lái)，隨著不斷地研究發(fā)現(xiàn)隴山巖群各地質(zhì)單元并非形成于同一時(shí)代和同一構(gòu)造環(huán)境，從隴山群中解體出一套古生代變基性火山巖（斜長(zhǎng)角閃巖）、（何艷紅，2005；何世平等，2006），盡管前人對(duì)其地質(zhì)年代學(xué)已經(jīng)做了較為詳細(xì)的研究工作，但是缺乏準(zhǔn)確的同位素證據(jù)對(duì)其源區(qū)的限定。本文在北祁連造山帶東段隴縣三橋地區(qū)進(jìn)行了野外地質(zhì)勘查和樣品采集。對(duì)斜長(zhǎng)角閃巖樣品進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年以及Hf同位素分析，為隴山群斜長(zhǎng)角閃巖的形成時(shí)限和源區(qū)提供更詳細(xì)的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

2. 巖體地質(zhì)及巖石學(xué)特征

本文樣品采自隴縣三橋地區(qū)，該地區(qū)主要出露一套黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、白云石大理巖以及少量黑云母石英片巖、粒巖等。斜長(zhǎng)角閃巖多呈灰黑色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，片麻狀構(gòu)造，與圍巖片麻巖平行接觸或斷層接觸。主要造巖礦物包括斜長(zhǎng)石（25%～30%），石英（5%～10%），角閃石（55%～60%），黑云母（5%）。副礦物中含有較多磁鐵礦以及少量磷灰石、榍石、鋯石等。斜長(zhǎng)石呈半自形板狀，發(fā)育聚片雙晶、卡鈉復(fù)合雙晶，蝕變較強(qiáng)，多發(fā)生絹云母化；石英，它形粒狀；普通角閃石呈半自形柱狀，具黃褐—墨綠多色性，大部分顆粒發(fā)生綠泥石化，綠簾石化，明顯定向排列；黑云母呈片狀，明顯定向排列。

3. 鋯石U-Pb年齡及Hf同位素結(jié)果

本文對(duì)斜長(zhǎng)角閃巖樣品15LS12-03進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年分析，結(jié)果見(jiàn)（表1）該樣品中鋯石無(wú)色透明，顆粒較小，粒徑介于50μm～120μm之間，多呈長(zhǎng)柱狀、粒狀，部分鋯石局部發(fā)育港灣狀熔蝕結(jié)構(gòu)。鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像發(fā)光性強(qiáng)，顯示不明顯的震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)（圖1），具有巖漿鋯石結(jié)構(gòu)特征（吳元保等，2004）。鋯石的Th、U含量分別為0.3～49.8×10-6和2.4～11.0×10-6，對(duì)應(yīng)的Th/U比值介于0.04～5.61之間，Th/U多數(shù)大于0.1，盡管Th、U含量較低，但Th/U比值并未發(fā)生較大變化，仍為巖漿鋯石特征。鋯石樣品（15LS12-03）中30個(gè)測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡介于411.2～475.2Ma，加權(quán)平均年齡為444±9.3Ma，（MSWD=0.47）（圖2），代表了隴山群斜長(zhǎng)角閃巖的形成年齡。

本文選取斜長(zhǎng)角閃巖樣品（15LS12-03）中諧和度較好的12顆鋯石進(jìn)行了Hf同位素分析，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)（表2）。所有測(cè)點(diǎn)的176Lu/177Hf比值在0.000014～0.000096之間，平均值為0.000030，均小于0.002，表明鋯石在形成后具有極低的放射性成因Hf的積累，因此，176Lu/177Hf比值可以代表鋯石形成時(shí)的176Lu/177Hf比值，從而為探討其成因提供重要信息（吳福元等，2007）。斜長(zhǎng)角閃巖樣品（15LS12-03）中12顆鋯石的176Hf/177Hf比值變化于0.282594～0.282749（平均值為0.282647），對(duì)應(yīng)的εHf（t）（t=444Ma）值變化在3.46～8.94，虧損地幔二階段模式年齡變化范圍855～1203Ma，平均年齡為1084Ma。

4. 討論

吳茂炳等，（2000）通過(guò)Sm-Nd等時(shí)線(xiàn)法測(cè)定張家川毛家磨附近隴山群基性巖墻（斜長(zhǎng)角閃巖）形成年齡為983±22Ma和756±97Ma，認(rèn)為該地區(qū)存在兩次基性巖漿活動(dòng)。何艷紅（2005）和何世平等（2006）分別對(duì)天城鄉(xiāng)鐵佛寺和七橋地區(qū)的基性巖墻進(jìn)行了（斜長(zhǎng)角閃巖）樣品采集，通過(guò)LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年方法測(cè)得斜長(zhǎng)角閃巖形成年齡分別為447±5.4Ma和452.8±1.5Ma。本文斜長(zhǎng)角閃巖樣品采自隴縣三橋地區(qū)，30顆鋯石LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果為444±9.3Ma，進(jìn)一步限定了隴山群中斜長(zhǎng)角閃巖的形成時(shí)限為晚奧陶世，是加里東期的一次巖漿事件。

斜長(zhǎng)角閃巖樣品中12顆鋯石的176Hf/177Hf比值變化于0.282594～0.282749，對(duì)應(yīng)的εHf（t）值變化在3.46～8.94，介于球粒隕石和虧損地幔演化線(xiàn)之間（圖3），表明巖漿源區(qū)應(yīng)該來(lái)源于地幔物質(zhì)。一般認(rèn)為地幔來(lái)源的玄武質(zhì)巖漿，如果Hf模式年齡與巖石形成年齡相近，表明源區(qū)來(lái)源于虧損地幔；如果Hf模式年齡大于其巖石形成年齡，則表明源區(qū)受到過(guò)地殼物質(zhì)的混染或來(lái)自于富集地幔；若Hf模式年齡在誤差范圍內(nèi)小于原始的形成年齡，大多數(shù)情況下應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的可靠性或者Nd-Hf同位素的解耦（吳福元等，2007）。本文斜長(zhǎng)角閃巖二階段模式年齡變化范圍介于855～1203Ma（平均1084Ma），明顯大于巖石的形成年齡（444Ma），表明斜長(zhǎng)角閃巖源區(qū)應(yīng)該受到過(guò)地殼物質(zhì)的混染或來(lái)源于富集地幔。在30個(gè)鋯石顆粒中內(nèi)部沒(méi)有發(fā)現(xiàn)古老繼承鋯石，二階段模式年齡也較為集中，表明源區(qū)受過(guò)地殼物質(zhì)的混染可能性較小。因此，我們認(rèn)為隴山群斜長(zhǎng)角閃巖源區(qū)應(yīng)為富集地幔，是加里東期大陸擴(kuò)張的產(chǎn)物。

5. 結(jié)論

（1）隴山群斜長(zhǎng)角閃巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為444±9.3Ma，表明其形成時(shí)代為晚奧陶世。

（2）隴山群斜長(zhǎng)角閃巖εHf（t）值變化在3.46～8.94，二階段模式年齡變化范圍介于855Ma～1203Ma，明顯大于巖石的形成年齡（444Ma±9.3Ma），認(rèn)為隴山群斜長(zhǎng)角閃巖源區(qū)應(yīng)為富集地幔，是加里東期大陸擴(kuò)張的產(chǎn)物。

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