(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

古元古代末期，在華北克拉通發(fā)生了的呂梁運(yùn)動(dòng)之后，少許的裂谷型盆地在其中心和邊部出現(xiàn)，此后在燕遼地區(qū)的中—新元古代地層有廣泛的研究，而且該地層厚度較大。在華北陸塊的北部，形成了最連續(xù)的中元古代地層剖面，屬于中國(guó)中元古代地層的標(biāo)準(zhǔn)剖面，乃至世界上稀有的晚前寒武紀(jì)完好地層剖面。目前已對(duì)該區(qū)域設(shè)立了很長(zhǎng)時(shí)間的地層序列，進(jìn)行了不同程度的研究，從新到老依次為景兒峪組、長(zhǎng)龍山組(或稱(chēng)“駱駝嶺組”或“龍山組”)、新元古代青白口系下馬嶺組、鐵嶺組(Jxt)、洪水莊組(Jxh)、霧迷山組(Jxw)、楊莊組(Jxy)、薊縣系高于莊組(Jxg)、大紅峪組(Chd)、團(tuán)山子組(Cht)、串嶺溝組(Chch)和長(zhǎng)城系常州溝組(Chc)。最近幾年，地學(xué)界在燕遼地區(qū)侵位于下馬嶺組的輝綠巖床的問(wèn)題上產(chǎn)生密切的關(guān)注。深入探究了高精度鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)和發(fā)生在中新元古代地層中侵位基性巖上的幾次關(guān)鍵熱-構(gòu)造事件。

一、區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北陸塊北部燕遼坳拉槽中段，是華北克拉通北緣元古代殘留型盆地中一個(gè)極其重要的負(fù)向構(gòu)造單元。自元古宙晚期的呂梁運(yùn)動(dòng)以來(lái)，大量的中新地層已經(jīng)沉積，已成為中國(guó)最完整，保存最完好的地區(qū)之一。中一新元古界自上而下總共分為三個(gè)系:青白口系(Qn)、薊縣系(Jx)、長(zhǎng)城系(Ch)。厚層碎屑巖和海相富鎂碳酸鹽巖與少量堿性玄武巖和粗安巖是該地層的巖性特征。變質(zhì)作用對(duì)于該地層的序列沒(méi)有太大程度的影響，不僅層序清晰而且擁有充足的古生物化石。侵入巖分為輝綠巖和石英正長(zhǎng)斑巖，分別侵入下馬嶺組和中生代地層。

二、基性侵入巖的空間分布及規(guī)模

經(jīng)多年的野外地質(zhì)調(diào)查及剖面測(cè)量，基本上控制了這些輝綠巖床的空間分布范圍及規(guī)模。根據(jù)野外勘察結(jié)果顯示，輝綠巖床在燕山地區(qū)的分布區(qū)域是：西部自宣化—北京西山，東部經(jīng)延慶—懷來(lái)、薊縣—興隆、寬城—下板城、平泉—凌源、朝陽(yáng)—北票等地，東界可到達(dá)遼寧的義縣。其分布范圍長(zhǎng)度超過(guò)600km，寬度近200km，分布面積超過(guò)12萬(wàn)k m2(如圖1)。基性巖床主要侵入于下馬嶺組、霧迷山組、高于莊組及鐵嶺組，在串嶺溝組及團(tuán)山子組內(nèi)也見(jiàn)有少量輝綠巖床。這些輝綠巖均為順層巖床侵入，并與沉積地層一起褶皺變形，接觸帶附近地層受烘烤明顯，形成角巖帶或者大理巖化帶。經(jīng)過(guò)勘測(cè)輝綠巖床的40多條剖面，可以得出這些基性巖床的累計(jì)厚度為50～1800m。

圖1 燕遼裂陷元古代代沉積地層輝綠巖層分布范圍

三、野外樣品特征描述

在河北省承德縣石灰窯鄉(xiāng)大范杖子—東梁一帶，承德市的東部28km處進(jìn)行輝綠巖的野外開(kāi)采。其地理坐標(biāo)為N40°51′13″，E118°19′20″。下馬嶺組含有灰黑色頁(yè)巖和粉砂質(zhì)頁(yè)巖，輝綠巖床自順層侵入且在侵入過(guò)程中發(fā)育三層，其產(chǎn)狀和圍巖完全一致，每層界線平直，圍巖的產(chǎn)狀和基性侵入巖完全相同，厚度為15～100 m，延伸8km 左右。

輝綠巖(床)遭受了強(qiáng)烈的風(fēng)化。其中球形風(fēng)化最典型，表面呈現(xiàn)黑色和黑綠色，粒度細(xì)小，主要由輝石和斜長(zhǎng)石組成，含少量橄欖石、黑云母、磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦等，長(zhǎng)條狀斜長(zhǎng)石自形程度較好，輝石顆粒大部分在斜長(zhǎng)石三角形空隙中填充有顆粒狀顆粒，以形成輝綠巖結(jié)構(gòu)。

圖2 下馬嶺組輝綠巖野外特征及微觀特征

1.主量元素特征

綜合5件野外巖石樣品的地球化學(xué)組成，能夠從結(jié)果看出，SiO2含量大約在43.89%～48.56%之間，平均47.34%；Al2O3較少，含量大約在11.33%～14.98%之間，平均13.17%；MgO也較少，含量大約在4.17%～5.86%之間，平均5.07%；Na2O+K2O在2.28%～4.87%之間，平均3.82%，且Na2O>K2O；TiO2較多，含量在1.70%～4.29%之間，平均2.71%，和島弧鈣堿性玄武巖(0.98%)大不相同，與板內(nèi)拉斑玄武巖(2.23%)類(lèi)似。總之，輝綠巖中Al2O3、MgO較少，TiO2含量較高為特征，板內(nèi)拉斑玄武巖和此基性巖特征類(lèi)似。

2.微量元素特征

形成輝綠巖的地質(zhì)、物理化學(xué)環(huán)境是微量元素組成特征的關(guān)鍵因素，巖石的含量與比值也對(duì)巖石的成礦物質(zhì)來(lái)源有一定程度的借鑒意義。野生巖樣中稀土元素的地球化學(xué)特征，可以從結(jié)果看出：稀土總量∑REE較高(87.92×10-6～141.06×10-6)；∑LREE/∑HREE沒(méi)有太大的變化，在3.321～4.349之間。在發(fā)生蝕變和變質(zhì)作用時(shí)，高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr、Hf、Nb、Ta都十分穩(wěn)定，可作為巖石成因和源區(qū)性質(zhì)較好的示蹤劑。研究區(qū)輝綠巖Zr、Hf豐度變化分別為109×10-6～192×10-6(平均 136.16×10-6)和 2.75×10-6～6.6×10-6(平均4.16×10-6)，與板內(nèi)拉斑玄武巖和堿性玄武巖的Zr(149×10-6～213 ×10-6)、Hf(3.44×10-6～6.36 × 10-6)大致相同，比MORB 玄武巖的Zr(90×10-6～96×10-6)、Hf(2.4×10-6～2.93×10-6)要高，火山弧拉斑玄武巖、鈣堿性玄武巖和鉀玄巖的Zr(40×10-6、71×10-6和87×10-6)、Hf(1.17×10-6、2.23×10-6和2.24×10-6)比其豐度低很多。板內(nèi)拉斑玄武巖和堿性玄武巖的Nb、Ta豐度(大約在13×10-6～84×10-6和0.73×10-6～5.9×10-6)與該區(qū)的輝綠巖Nb(11.4×10-6～22×10-6，平均14.53×10-6)、Ta(0.78×10-6～1.75×10-6，平均1.11×10-6)的豐度值十分相近。

四、測(cè)年樣品特征描述

通常采用鋯石和斜鋯石來(lái)對(duì)野外采集的輝綠石樣品進(jìn)行測(cè)年。鋯石需要運(yùn)用離子探針質(zhì)譜(SHRIMP)法，它的優(yōu)點(diǎn)是高靈敏度、高分辨率。而斜鋯石需運(yùn)用同位素稀釋熱電離質(zhì)譜(ID-TIMS)法。

微觀顯示出透明度很低以及極暗的陰極熒光圖象的鋯石樣品，這是鋯石中高U和Th含量以及由U和Th的放射性衰變引起的鋯石晶格嚴(yán)重?fù)p壞的直觀表示。該鋯石樣品發(fā)生了嚴(yán)重的Pb丟失，206Pb/238U和207Pb/208Pb表面年齡嚴(yán)重不諧和，難以獲得理想的測(cè)年結(jié)果。該斜鋯石樣品的Th/U比約為0.1左右，U和Th的放射性衰變作用對(duì)斜鋯石晶格的破壞相對(duì)輕微，斜鋯石很好地保持了其U-Pb同位素體系的封閉性，表現(xiàn)為206Pb/238U、207Pb/235U和207Pb/206Pb表面年齡基本一致，數(shù)據(jù)點(diǎn)落在諧和線上。它們的諧和年齡為1320Ma±6Ma，因此我們將1320Ma±6Ma定為所研究的輝綠巖的侵位年齡。

五、結(jié)論

1.燕遼地區(qū)之所以被稱(chēng)為基性大火成巖省，是因?yàn)榍秩胗谥性糯练e地層的輝綠巖床，其面積和厚度都較大，在12萬(wàn)km2以上并且累計(jì)厚度達(dá)到50～1800m。

2.根據(jù)華北地區(qū)下馬嶺組輝綠巖野外樣品的主量和微量元素特征，可以得出其屬于大陸拉斑玄武巖系列。

3.長(zhǎng)期以來(lái)，下馬嶺組被置于新元古界青白口系的第一個(gè)組，其年齡約為1000-900 Ma。近幾年又對(duì)下馬嶺組有了新的研究，發(fā)現(xiàn)下馬嶺組的下限年齡接近1400Ma，而上限時(shí)代應(yīng)老于1320Ma±6Ma，我們傾向于將下馬嶺組的時(shí)代置于1400至1350Ma之間。

4.在未來(lái)的研究過(guò)程中，對(duì)于基礎(chǔ)巖石和超基性巖石，斜鋯石的U-Pb年齡測(cè)定應(yīng)該用于解決時(shí)代問(wèn)題。