時溢 陳井勝 魏明輝 石紹山 張超 張立東 郝宇杰

1. 中國地質調查局沈陽地質調查中心, 沈陽 1100342. 自然資源部東北亞礦產(chǎn)資源評價重點實驗室, 長春 130061

中亞造山帶被認為是顯生宙以來形成的世界上最大規(guī)模的年輕地殼(Xiaoetal., 2003；Windleyetal., 2007；劉正宏等，2011；Kr?neretal., 2014；Shietal., 2019a，b)，其位于西伯利亞板塊與華北克拉通之間(圖1a, b；eng?retal., 1993)，是發(fā)展歷史最長、改造作用最顯著的增生型造山帶(eng?r and Natal’in，1996；Windleyetal., 2007；Xuetal., 2013，2015)。其與古亞洲洋板塊古生代-早中生代的雙向俯沖消減密切相關(Kr?neretal., 2007；Safonovaetal., 2011；Safonova and Santosh，2014)。巖漿活動作為增生型造山帶動力學體制制約下的能量交換與多層次物質載體，是研究匯聚大陸邊緣地殼演化與物質交換的最佳窗口(張曉暉和翟明國，2010)。遼寧北部地區(qū)地處中亞造山帶的東南延部分(圖1b)，位于匯聚大陸邊緣上巖漿和構造活動最劇烈的地區(qū)，但因中新生代松遼盆地覆蓋的緣故(Shietal., 2019c)，該區(qū)目前尚無完整的晚古生代-早中生代巖漿巖的相關報道，導致華北克拉通北緣東段松遼盆地覆蓋區(qū)晚古生代-早中生代相關研究還存在不少問題和爭議：(1)對古亞洲洋的閉合時間的爭議，主流觀點有兩種：部分學者認為華北克拉通與北部地塊于中、晚泥盆世-早石炭世閉合(Tang，1990；Xuetal., 2013)；另一種觀點認為華北克拉通與北部地塊于晚二疊世-早中三疊世之間發(fā)生碰撞閉合(Xiaoetal., 2003；劉建峰等, 2013；時溢等，2013；時溢，2020)；(2)關于古亞洲洋閉合位置的爭議，雖然大部分研究者認可古亞洲洋最后沿索倫-西拉木倫-長春-延吉縫合帶閉合(孫德有等，2004；Caoetal., 2013；曹花花，2013；張超，2014；Liuetal., 2017)，然而對于其準確的位置仍有爭議，特別是其東段松遼盆地覆蓋區(qū)，由于缺少蛇綠巖和地表露頭，導致縫合帶在盆地下的延伸情況仍是未知(Liuetal., 2017；時溢，2020)；(3)關于華北克拉通北緣的增生機制也存在不同觀點：如單一火山弧走滑拼貼(eng?retal., 1993)，島弧、洋島及微陸塊拼合(Xiaoetal., 2003；Windleyetal., 2007)，多板塊碰撞增生(李錦軼等，2009)等模式，此外，劉建峰(2009)認為華北克拉通大陸邊緣既有與俯沖相關的側向增生，也有幔源巖漿底侵造成的垂向增生。

遼寧北部地區(qū)在晚古生代-早中生代時期經(jīng)歷了古亞洲洋的俯沖-消減閉合過程(張曉暉和翟明國，2010；Jingetal., 2020)，構造過程復雜，巖漿活動強烈。近年來由于大比例尺填圖工作的進行和地質研究的不斷深入，原歸屬于“佟家屯巖組”、“照北山巖組”等雜巖體中變形極為強烈的晚古生代-早中生代花崗質巖體逐步被解體出來(Shietal., 2019c)，而對于這類變形的花崗質巖體的研究較為缺乏。綜上，本文以遼寧北部法庫地區(qū)晚古生代-早中生代深成侵入巖為研究對象，利用年代學、地球化學、Lu-Hf同位素特征等討論其形成時代、巖漿源區(qū)性質及構造背景等，綜合區(qū)域地質事件，討論華北克拉通北緣東段松遼盆地覆蓋區(qū)域晚古生代-早中生代的構造演化史，進而為古亞洲洋俯沖-閉合過程提供重要依據(jù)。

1 區(qū)域地質背景及巖相學特征

研究區(qū)地處遼寧北部法庫地區(qū)(圖1c)，位于華北克拉通北緣東段，大地構造上屬于中亞造山帶東南部，依蘭-伊通斷裂以西，松遼盆地的南緣(圖1d)。研究區(qū)中生代以前的地質體普遍遭受強烈的變質變形改造，總體上為低綠片巖相，局部可達高綠片巖相。中生代以來進入松遼盆地形成階段，該區(qū)域被沉積巖、中基性-酸性火山巖所覆蓋。研究區(qū)古生代-早中生代巖漿活動較為強烈，包括晚奧陶世、早二疊世變質火山巖和志留紀、中-晚二疊世、三疊紀及侏羅紀花崗質侵入體(圖1c)。本次針對研究區(qū)內(nèi)中二疊世東小陵巖體及前舊門巖體、晚二疊世胡家屯巖體及早三疊世柏家溝巖體進行了野外調查和巖相學研究。

圖1 中亞造山帶晚二疊世-現(xiàn)今洋-陸構造格架復原圖(a、b，據(jù)Li, 2006修改)、研究區(qū)地質簡圖(c)和大地構造位置圖(d, 據(jù)Wu et al., 2011修改)

東小陵巖體及前舊門巖體主要分布在研究區(qū)西北部，前者出露面積約為13.28km2，后者出露面積約為3.22km2，為后期侵入到佟家屯巖組變質火山巖之中，被泉頭組沉積巖不整合覆蓋。東小陵巖體主要巖性為花崗巖、花崗閃長巖，其野外呈淺灰綠色，多為初糜棱結構，弱片麻狀構造。礦物成分由斜長石(～50%)、石英(～30%)、鉀長石(～15%)、絹云母(～5%)等組成。斜長石邊緣多發(fā)生亞顆?；綖?.5～2mm；石英內(nèi)部亞顆?；黠@；鉀長石粒徑為1～2mm(圖2a, b)。前舊門巖體主要巖性為黑云花崗閃長巖，呈淺棕色-灰褐色，中?；◢徑Y構，弱片麻狀構造。礦物成分由斜長石(～60%)、石英(～20%)、鉀長石(～10%)、角閃石(～5%)、絹云母(～5%)等組成。斜長石(奧-中長石)，定向分布，粒徑為0.5～1mm；重結晶石英細?；柿?，集合體韌性變形呈條帶狀，粒徑為0.5～1mm；鉀長石多定向排列，粒徑為0.3～1.8mm；角閃石局部可見，普遍黝簾石化，定向分布，粒徑為0.3～0.8mm；絹云母主要呈細小集合條帶定向排列，副礦物為鋯石和鈦鐵礦(圖2c, d)。

圖2 中二疊世-早三疊世巖體的宏觀特征(左欄)和正交偏光下顯微特征(右欄)(a、b)東小陵巖體；(c、d)前舊門巖體；(e、f)胡家屯巖體；(g、h)柏家溝巖體. Qz-石英; Pl-斜長石; Kfs-堿性長石; Ser-絹云母; Hbl-角閃石Fig.2 Macro characteristics (left column) and micro characteristics under CPL (right column) of the Middle Permian-Early Triassic plutons(a, b) Dongxiaoling pluton; (c, d) Qianjiumen pluton; (e, f) Hujiatun pluton; (g, h) Baijiagou pluton. Qz-quartz; Pl-plagioclase; Kfs-alkali feldspar; Ser-sericite; Hbl-hornblende

胡家屯巖體主要分布在研究區(qū)北部，出露面積約為4.68km2， 為后期侵入到磨盤山組大理巖及佟家屯巖組變質火山巖之中。主要以花崗巖為主，普遍糜棱巖化。胡家屯巖體野外呈淺灰褐色-灰綠色，花崗結構，弱片麻狀構造。礦物成分由斜長石(～35%)、石英(～35%)、微斜長石(～25%)、絹云母(～5%)等組成。斜長石，多呈眼球狀，粒徑為0.3～0.5mm；石英呈拉長絲帶狀；微斜長石邊緣多發(fā)生不規(guī)則破碎，粒徑為0.2～0.3mm；此外見少量新生的絹云母(圖2e, f)。

圖3 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體鋯石陰極發(fā)光圖(左欄)和鋯石U-Pb年齡諧和圖(右欄)紅色實線圈及白色虛線圈分別代表鋯石年齡及Hf同位素分析點位置Fig.3 Cathodoluminescence (CL) images of selected zircons (left column) and zircon U-Pb concordia diagram (right column) from the Middle Permian-Early Triassic plutons of the study areaThe red solid circles and the white dot circles with dotted line represent the analyzed locations of zircon age and Hf isotope

柏家溝巖體主要分布在研究區(qū)北東部，出露面積約為7.76km2，為后期侵入到晚二疊世巖體之中，被侏羅紀巖體所侵入。巖性以花崗閃長巖、花崗巖為主，多糜棱巖化，其野外呈黃褐色，糜棱巖化結構，定向構造。礦物成分由斜長石(～50%)、石英(～25%)、鉀長石(～15%)和絹云母(～10%)構成。斜長石，多呈眼球狀定向分布，粒徑為1.6～2.5mm；石英，細?；数X狀，粒徑為1～1.6mm，集合體呈透鏡狀、條帶狀定向分布；鉀長石多定向分布，粒徑為1～2mm；絹云母，鱗片狀，集合體呈絲紋狀定向分布，粒徑0.05～0.1mm(圖2g, h)。

2 測試方法

野外采集新鮮的測年樣品，送往自然資源部東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心進行粉碎、淘洗和分離，然后進行挑選鋯石的工作。鋯石制靶和陰極發(fā)光、透射光、反射光圖像的采集在長春市中能巖礦測試服務有限公司完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在在吉林大學東北亞礦產(chǎn)資源評價自然資源部重點實驗室利用LA-ICP-MS分析完成。具體實驗測試過程參見Yuanetal.(2004)。測試和數(shù)據(jù)處理的主要流程及儀器主要技術參數(shù)為：①激光剝蝕系統(tǒng)為COMPEx Pro型193nm ArF準分子激光器，與激光器聯(lián)用的是Agilent 7900型ICP-MS儀器；②實驗采用He作為剝蝕物質的載氣，儀器最佳化采用美國國家標準技術研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標準參考物質NIST610，采用91500標準鋯石外部校正法進行鋯石原位U-Pb分析；③采用直徑為32μm、頻率為7Hz的激光束斑進行樣品分析；④用ICPMASDATACALL軟件計算同位素比值和207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U的年齡值；⑤采用Andersen(2002)的方法對結果進行普通鉛校正；⑥采用Isoplot程序計算其年齡。鋯石Lu-Hf同位素分析在天津地質礦產(chǎn)研究所同位素實驗室完成，主要使用了193nm激光剝蝕系統(tǒng)(New Wave)以及多接收器電感耦合等離子體質譜儀(MC-ICP-MS，Neptune)。Lu-Hf同位素分析測試方法以及同位素分餾校正請參見參考文獻(Wuetal., 2006；耿建珍等，2011)。主量、微量元素分析均在自然資源部東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心分析完成，整個過程均在無污染設備中進行。主量元素分析采用X射線熒光光譜法(XRF)完成，精度為1%～5%；微量元素分析則采用電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)完成，精度優(yōu)于10%。

3 年代學特征

本次研究共采集了4件花崗巖測年樣品，包括東小陵巖體DXLC-TW1(123°17′41″N、42°35′33″E)、前舊門巖體QJM-TW2(123°18′12″N、42°32′1″E)、胡家屯巖體HJT-TW1(123°34′40″N、42°38′42″E)和柏家溝巖體BJGC-TW1(123°36′20″N、42°34′5″E)。這些樣品的鋯石多為淺黃白色，顆粒的Th/U比值范圍為0.12～1.87 (表1)，顯示出典型的振蕩環(huán)帶(圖3a, c, e, g)，表明它們是典型的巖漿鋯石(Hoskin and Ireland，2000)。本次選擇無色透明、無包裹體和裂隙的鋯石進行U-Pb同位素分析，測年結果見表1。

表1 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結果

續(xù)表1

樣品DXLC-TW1中鋯石呈短柱狀，自形-半自形，大小約80～220μm，長寬比為1:1～1:1.5(圖3a)，樣品共進行了15個點的有效測試分析，這些鋯石的206Pb/238U年齡值都落在諧和曲線上或附近，得到的206Pb/238U加權平均年齡為264.6±5.9Ma(MSWD=1.7，n=15)(圖3b)。樣品QJM-TW1鋯石呈短柱狀，自形-半自形，大小約50～200μm，長寬比為1:1～1:1.7(圖3c)，樣品共進行了17個點的有效測試分析， 這些鋯石的206Pb/238U年齡值都落在諧和曲線上或附近，得到的206Pb/238U加權平均年齡為262.8±3.5Ma(MSWD=0.73，n=17)(圖3d)。樣品HJT-TW1鋯石呈短柱狀，自形-半自形，大小約70～180μm，長寬比為1:1～1:1.8(圖3e)， 樣品共進行了23個點的有效測試分析，其中17個鋯石的206Pb/238U年齡都落在諧和曲線上或附近，得到的206Pb/238U加權平均年齡為257.7±3.1Ma(MSWD=1.5，n=17)(圖3f)。樣品BJGC-TW1鋯石呈短柱狀，自形-半自形，大小約120～210μm，長寬比為1:1～1:2(圖3g)，樣品共進行了20個點的有效測試分析，其中18個鋯石的206Pb/238U年齡都落在諧和曲線上或附近，得到的206Pb/238U加權平均年齡為248.2±1.5Ma(MSWD=0.29，n=18)(圖3h)。

表2 東小陵巖體和前舊門巖體的主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析結果

續(xù)表2

4 地球化學特征

東小陵巖體的SiO2含量為68.74%～69.55%，Na2O+K2O含量為9.45%～10.15%，表現(xiàn)為鈉堿系列(K2O/Na2O=0.64～0.73)(表2)，TAS圖解顯示樣品主要落在石英正長巖-花崗巖過渡范圍內(nèi)(圖4a)。里特曼指數(shù)(σ)為3.37～3.98，SiO2-K2O圖解顯示樣品主要落在高鉀鈣堿性系列中(圖4b)。樣品Al2O3含量為14.78%～15.07%，鋁飽和指數(shù)A/CNK值為0.91～1.00，為準鋁質巖石(圖4c)。樣品的稀土總量較高(ΣREE=251.9×10-6～274.1×10-6)，LREE/HREE比值為9.29～9.84，(La/Yb)N值為9.00～9.75，顯示輕稀土右傾型[(La/Sm)N=3.94～4.10]和重稀土相對平坦分配形式[(Gd/Yb)N=1.41～1.49]。樣品顯示出輕微負Eu異常特征(δEu=0.71～0.78)(圖5a)，微量元素蜘蛛圖顯示樣品相對富集大離子親石元素Rb、K(LILEs)，并且虧損高場強元素Nb、P、Ti(HFSEs)(圖5b)。

圖4 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體SiO2-(Na2O+K2O)圖解(a, 據(jù)Irvine and Baragar，1971)、SiO2-K2O圖解(b, 據(jù)Peccerillo and Taylor，1976)和A/NK-A/CNK圖解(c, 據(jù)Maniar and Piccoli，1989)Fig.4 SiO2 vs. total alkali (Na2O+K2O) (a, after Irvine and Baragar, 1971), SiO2 vs. K2O (b, after Peccerillo and Taylor, 1976) and A/NK vs. A/CNK (c, after Maniar and Piccoli, 1989) diagrams for the Middle Permian-Early Triassic plutons of the study area

圖5 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a，據(jù)Boynton, 1984)和球粒隕石標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b，據(jù)Thompson，1982)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalization values after Boynton, 1984) and Chondrite-normalized trace element spider diagrams (b, normalization values after Thompson, 1982) for the Middle Permian-Early Triassic plutons of the study area

表3 胡家屯巖體和柏家溝巖體的主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析結果

續(xù)表3

圖6 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體Hf同位素特征圖(a，據(jù)Yang et al., 2006)和εHf(t)對U-Pb鋯石年齡(b)Fig.6 Correlations between Hf isotopic compositions and the formation ages (a, after Yang et al., 2006) and εHf(t) vs. U-Pb ages for zircons (b) of the Middle Permian-Early Triassic plutons of the study area

前舊門巖體的SiO2含量為64.35%～65.91%，Na2O+K2O含量為6.00%～6.54%，表現(xiàn)為鈉堿系列(K2O/Na2O=0.53～0.75)(表2)，TAS圖解顯示樣品主要落在花崗閃長巖范圍內(nèi)(圖4a)。MgO含量為1.35%～1.78%，鎂質指數(shù)(Mg#)相對較高(34.6～39.6)；里特曼指數(shù)(σ)為1.54～1.89，SiO2-K2O圖解顯示樣品主要落在鈣堿性-高鉀鈣堿性系列中(圖4b)。Al2O3含量為14.89%～15.23%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.96～1.02，為準鋁質-弱過鋁質巖石(圖4c)。樣品的稀土總量較低(ΣREE=68.74×10-6～81.67×10-6)，LREE/HREE比值為5.12～5.72，(La/Yb)N值為3.89～4.50，顯示輕稀土右傾型[(La/Sm)N=2.40～2.59]和重稀土平坦分配形式[(Gd/Yb)N=0.93～1.03](圖5a)。微量元素蜘蛛圖顯示樣品相對富集Rb、K(LILEs)，虧損Nb、Ta、Hf(HFSEs)(圖5b)。

胡家屯巖體的SiO2含量為67.38%～71.12%，Na2O+K2O含量為8.09%～8.61%，表現(xiàn)為鈉堿系列(K2O/Na2O=0.67～0.99)(表3)，TAS圖解顯示樣品主要落在石英正長巖-花崗巖過渡范圍內(nèi)(圖4a)。里特曼指數(shù)(σ)為2.32～3.01，SiO2-K2O圖解顯示樣品主要落在高鉀鈣堿性系列中(圖4b)。Al2O3含量為14.51%～16.96%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.04～1.19，為準鋁質-弱過鋁質巖石(圖4c)。樣品的稀土總量較高(ΣREE=133.6×10-6～312.5×10-6)，LREE/HREE比值為7.94～8.54，(La/Yb)N值為7.31～10.41，顯示輕稀土右傾型[(La/Sm)N=3.31～3.86]和重稀土輕微右傾型分配形式[(Gd/Yb)N=1.22～1.97]，Eu負異常較為明顯(δEu=0.61～0.73)(圖5a)，微量元素蜘蛛圖顯示樣品相對富集Rb、Th、K(LILEs)，并且虧損Nb、Ta、P、Ti(HFSEs)(圖5b)。

柏家溝巖體的SiO2含量為73.60%～75.56%，Na2O+K2O含量為7.81%～8.68%，表現(xiàn)為富鉀系列(K2O/Na2O=1.79～1.83)(表3)，TAS圖解顯示樣品主要落在花崗巖范圍內(nèi)(圖4a)。里特曼指數(shù)(σ)值為1.87～2.41，SiO2-K2O圖解顯示樣品主要落在高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列中(圖4b)。樣品的鋁指數(shù)A/CNK值為0.98～1.07，為準鋁質-弱過鋁質巖石(圖4c)。樣品的稀土總量較低(ΣREE=120.6×10-6～175.3×10-6)，LREE/HREE比值為15.51～17.75，(La/Yb)N值為20.54～24.65，顯示輕稀土右傾型[(La/Sm)N=6.72～7.95]和重稀土輕微右傾型分配形式[(Gd/Yb)N=1.85～1.98]。Eu負異常較明顯(δEu=0.56～0.75；圖5a)，微量元素蜘蛛圖顯示樣品相對富集Rb、Th、K(LILEs)，并且虧損Nb、P、Ti(HFSEs)(圖5b)。

5 Hf同位素特征

本文對測得鋯石年齡的DXLC-TW1、QJM-TW2、HJT-TW1和BJGC-TW1進行了Lu-Hf同位素分析，所有分析結果得出fLu/Hf值在-0.98～-0.92之間(表4)，明顯小于鐵鎂質地殼fLu/Hf值(-0.34，Amelinetal., 2000)和硅鋁質地殼fLu/Hf值(-0.72，Vervoortetal., 1996)，故二階段模式年齡更能反應其源區(qū)物質從虧損地幔被抽取的時間或其源區(qū)物質在地殼的平均存留年齡(劉春花等，2014)。

樣品DXLC-TW1(東小陵巖體)的13顆鋯石初始176Hf/177Hf比值為0.282895～0.283051，εHf(t)值為+9.97～+15.35(圖6)，虧損地幔二階段模式年齡(tDM2)范圍為305.5～649.7Ma。樣品QJM-TW2(前舊門巖體)的12顆鋯石初始176Hf/177Hf比值為0.282851～0.283014，εHf(t)值為+8.38～+14.05(圖6)，虧損地幔二階段模式年齡(tDM2)范圍為384.8～750.0Ma。樣品HJT-TW1(胡家屯巖體)的13顆鋯石初始176Hf/177Hf比值為0.282855～0.282986，εHf(t)值為+8.09～+12.89(圖6)，虧損地幔二階段模式年齡(tDM2)范圍為457.0～760.4Ma。樣品BJGC-TW1(柏家溝巖體)的12顆鋯石初始176Hf/177Hf比值為0.282739～0.282822，εHf(t)值為+3.98～+6.91(圖6)，虧損地幔二階段模式年齡(tDM2)范圍為832.7～1019.8Ma。

6 討論

6.1 巖體形成時代

沿華北克拉通北緣東段，西拉木倫河縫合帶南側報道了很多數(shù)據(jù)，指示了晚古生代-早中生代弧巖漿活動的存在(圖7；Xiaoetal., 2003；Xuetal., 2013)。主體上為鈣堿性系列，說明華北克拉通北緣在此期間仍屬于活動大陸邊緣環(huán)境(Zhangetal., 2004；Wuetal., 2011；Caoetal., 2013；關慶彬等，2016)。這一時期的典型巖體包括石人卜黑云母花崗閃長巖(265Ma；Shietal., 2019c)、小里河二長花崗巖(260Ma；Wangetal., 2015)、永義正長花崗巖(259Ma；曹花花，2013)、孟山石英二長巖(249Ma；Wangetal., 2015)、百里坪斑狀二長花崗巖(248～245Ma；Zhangetal., 2004)、建平鎮(zhèn)二長花崗巖(249Ma；曹花花，2013)、大玉山花崗閃長巖(248Ma；孫德有等，2004)等(圖7)。

圖7 華北板塊北緣法庫以東地區(qū)晚古生代-早中生代巖漿活動、混雜巖帶分布圖(據(jù)關慶彬，2018修改)Fig.7 Distribution map of the Late Paleozoic-Early Mesozoic magmatism and mélange zones in the east of the Faku area at the northern margin of the NCC (modified after Guan, 2018)

然而，由于松遼盆地覆蓋的緣故，西拉木倫河縫合帶南側的弧巖漿巖在空間上并不連續(xù)。20世紀90年代前后主要以地質體間的接觸關系和K-Ar、Rb-Sr等測年手段來劃分地質時代(遼寧省地質礦產(chǎn)局，1989；郝永利和黃志安，1996)。近年來由于大比例尺填圖工作的進行和地質研究的不斷深入，原本屬于“佟家屯巖組”、“照北山巖組”等雜巖體中變形極為強烈的花崗質巖體逐步被解體出來(Shietal., 2019c)，而對于這類變形的花崗質巖體的研究極度匱乏。本文針對此類巖體進行了鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年結果表明，其形成于中二疊世-早三疊世(264～248Ma)，鋯石具有巖漿成因的生長環(huán)帶，其Th/U比值介于0.12～1.87，暗示這些鋯石為巖漿成因，其定年結果應代表了巖漿事件的時代，其大地構造位置上位于華北克拉通北緣東段，西拉木倫河縫合帶的南側附近，從產(chǎn)出位置和就位時間來看，它應是古亞洲洋洋殼向華北克拉通北緣俯沖-閉合過程中構造熱事件的產(chǎn)物(圖1c, d；Jingetal., 2020)。

6.2 花崗巖巖石成因類型

東小陵巖體及胡家屯巖體皆具有相對富硅、富堿，貧鎂的特征，屬于高鉀鈣堿性系列、準鋁質-弱過鋁質巖石，二者皆富鐵(FeOT=2.60%～3.18%)，且貧Sr、Eu、Ba、Ti、P的特征與典型的A型花崗巖一致(Whalenetal., 1987；張旗，2013)。在FeOT/MgO-(Zr+Nb+Ce+Y)及(NaO2+K2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)圖解中(圖8a, b)，東小陵巖體及胡家屯巖體均落入A型花崗巖區(qū)。A型花崗巖產(chǎn)于伸展的構造背景得到了普遍認同(Whalenetal., 1987；Maniar and Piccoli，1989；Eby，1992)，其形成構造環(huán)境大體可以分為非造山和后造山兩種環(huán)境(鄧晉福等，2004)。Eby(1992)將A型花崗巖分為A1型和A2型兩類，A1型與洋島玄武巖(OIB)類似，形成于陸內(nèi)裂谷、地幔熱柱構造環(huán)境有關，具有很低Y/Nb、Yb/Ta比值；而A2型與島弧玄武巖(IAB)相似，形成于后碰撞或后造山環(huán)境，具有高Y/Nb、Yb/Ta比值。東小陵巖體的Y/Nb平均值為1.00，Yb/Ta平均值為1.28，都明顯接近1，與A1型花崗巖更為接近；而胡家屯巖體的Y/Nb平均值為2.45，Yb/Ta平均值為3.41，都明顯>1，與A2型花崗巖更為接近。同時，在Nb-Y-Ce圖解中(圖8c)， 東小陵巖體落在A1型花崗巖區(qū)，胡家屯巖體落在A2型花崗巖區(qū)。

表4 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體的鋯石原位Hf同位素分析結果

前舊門巖體具有相對富硅、富鈣、富鋁、相對富鎂的特征，屬于鈣堿性-高鉀鈣堿性、準鋁質-弱過鋁質巖石。巖體實際礦物可見角閃石，未出現(xiàn)原生白云母等富鋁礦物，明顯不同于富鋁的S型花崗巖(邱檢生等，2008)，顯示I型花崗巖的特征(孫德有等，2004)；巖體無明顯負Eu異常，與典型的A型花崗巖不符。柏家溝巖體屬于高鉀鈣堿性-鉀玄巖系列、準鋁質-弱過鋁質巖石，其主量元素P2O5含量隨著SiO2含量的增加而減少，呈明顯的負相關性，鋁指數(shù)A/CNK皆小于1.1，具有典型的I型花崗巖的特征(孫德有等，2004；關慶彬等，2016)，且具有相對高SiO2、富堿，以及富K、Rb、Th，虧損Nb、Ta、Ti，與高分異I型花崗巖的特征一致(王珍珍等，2017)。其實際礦物中未發(fā)現(xiàn)鈉閃石-鈉鐵閃石、霓石-霓輝石、鐵橄欖石等標志性礦物，與A型花崗巖礦物學標志不符(Chappell，1999)，且A型花崗巖具有明顯的負Eu異常，這與柏家溝巖體弱負Eu異常不一致。其副礦物中普遍出現(xiàn)榍石，且未見富鋁礦物，明顯不同于S型花崗巖(邱檢生等，2008)。在FeOT/MgO-(Zr+Nb+Ce+Y)及(NaO2+K2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)圖解中(圖8a, b)，柏家溝巖體除一個分析點分布在未分異I、M、S型花崗巖區(qū)域外，其他分析點皆分布在分異I型花崗巖區(qū)域內(nèi)，而前舊門巖體集中分布在未分異I、M、S型花崗巖區(qū)域內(nèi)。

圖8 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體FeOT/MgO-(Zr+Nb+Ce+Y)(a)、(Na2O+K2O)/CaO-(Zr+Nb+Ce+Y)(b)和Y-Nb-Ce(c)圖解(a、b,據(jù)Whalen et al., 1987修改；c,據(jù)Eby, 1992修改)OTG-未分異的M、I、S型花崗巖; FG-分異的I型花崗巖; A-A型花崗巖; A1-A1型花崗巖; A2-A2型花崗巖Fig.8 FeOT/MgO vs. (Zr+Nb+Ce+Y) (a), (Na2O+K2O)/CaO vs. (Zr+Nb+Ce+Y) (b) and Y-Nb-Ce (c) diagrams for the Middle Permian-Early Triassic plutons of the study area (a, b, modified after Whalen et al., 1987; c, modified after Eby, 1992)OTG-unfractionated M-, I- and S-type granites; FG-fractionated type-I granites; A-A-type granites; A1-A1-type granites; A2-A2-type granites

花崗質巖體富集LILEs和LREEs元素，虧損HFSEs和HREEs元素，在Rb/Zr-Th/Zr圖解中，樣品主要分布在流體交代富集區(qū)域內(nèi)(圖9a)，表明其原始巖漿不同程度地受到了來自俯沖流體交代巖石圈地幔的影響(曹花花，2013)，顯示巖漿弧特征(Wuetal., 2006)。在Rb-(Y+Nb)和Nb-Y構造判別圖解中，東小陵巖體樣品落入板內(nèi)型花崗巖區(qū)域，柏家溝巖體落入火山弧-同碰撞過渡區(qū)域，前舊門巖體及胡家屯巖體主要分布在火山弧花崗巖區(qū)域，柏家溝巖體分布在火山弧及同碰撞花崗巖過渡區(qū)域(圖10a, b)；在R1-R2圖解中，前舊門巖體主要分布在板塊碰撞前區(qū)域，柏家溝巖體分布在同碰撞區(qū)域，東小陵巖體及胡家屯巖體分布在造山晚期區(qū)域(圖10c)。綜上所述，東小陵巖體及胡家屯巖體為高鉀鈣堿性A型花崗巖，且東小陵巖體具有A1型特征，胡家屯巖體具有A2型特征。柏家溝巖體為高鉀鈣堿性-鉀玄巖型高分異I型花崗巖，前舊門巖體為鈣堿性-高鉀鈣堿性I型花崗巖。

圖9 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體Rb/Zr-Th/Zr(a)和La/Sm-Sm(b)圖解(據(jù)Labanieh et al., 2012修改)Fig.9 Rb/Zr vs. Th/Zr (a) and La/Sm vs. Sm (b) diagrams of the Middle Permian-Early Triassic plutons of the study area (modified after Labanieh et al., 2012)

6.3 花崗巖巖漿源區(qū)性質

研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體中皆未見暗色閃長質包體，也沒有巖漿混合現(xiàn)象，且四個巖體的SiO2含量皆較高，說明在巖漿上升形成過程中，基本不存在巖漿混合作用，混合作用可能發(fā)生在巖漿源區(qū)；在La/Sm-Sm圖解中，顯示中-晚二疊世巖體主要是分離結晶作用產(chǎn)生的，而早三疊世柏家溝巖體主要為部分熔融作用產(chǎn)生的(圖9b)。另外，張旗等(2006)認為Sr和Yb的含量可以用于判定花崗巖源區(qū)特征。東小陵巖體(Sr=183×10-6～204×10-6；Yb=3.93×10-6～4.05×10-6)、前舊門巖體(Sr=341×10-6～363×10-6；Yb=1.88×10-6～2.34×10-6)、胡家屯巖體(Sr=239×10-6～350×10-6；Yb=2.55×10-6～4.33×10-6)皆具有低Sr、高Yb的特征，說明巖漿形成于相對低壓、角閃巖相環(huán)境，殘留相有斜長石無石榴石，這類花崗巖在地球上分布最廣(張旗等，2006)；柏家溝巖體(Sr=221×10-6～251×10-6；Yb=0.98×10-6～1.37×10-6)具有低Sr、低Yb的特征，其富硅、富鉀、貧鋁，說明巖漿形成于中等或較高壓力、麻粒巖相條件下(張旗等，2006)。

東小陵巖體、胡家屯巖體及柏家溝巖體的Nb/Ta平均比值為7.14～12.45，皆小于地幔平均值17.5，與地殼平均值11比較接近，顯示殼源巖漿性質，而前舊門巖體Nb/Ta比值為9.97～21.42(平均14.76)，與地幔平均值17.5相對接近，顯示幔源巖漿混合性質(Taylor and Mclennan，1985；Sun and McDonough，1989)；東小陵巖體及前舊門巖體的Zr/Hf平均比值為41.52～143.7，皆高于殼源巖漿的Zr/Hf比值(33, Taylor and Mclennan，1985)，與幔源巖漿的Zr/Hf比值(39，McDonough and Sun，1995)相對接近，顯示幔源巖漿性質，而胡家屯巖體及柏家溝巖體的Zr/Hf平均比值為30.11～35.98，皆低于幔源巖漿的Zr/Hf比值39，與殼源巖漿的Zr/Hf比值相對接近，顯示殼源巖漿性質。東小陵巖體13個測點的εHf(t)值均為正值(+9.97～+15.35)，二階段模式年齡(tDM2)為305.5～649.7Ma；胡家屯巖體的13個測點的εHf(t)值均為正值(+8.09～+12.89)，二階段模式年齡(tDM2)為457.0～760.4Ma，結合微量元素地球化學特征表明，東小陵巖體及胡家屯巖體形成于伸展環(huán)境，二者來源于俯沖流體交代的幔源巖漿底侵并與角閃巖相新元古代-晚石炭世增生地殼混染產(chǎn)生的；前舊門巖體具有高的鋯石εHf(t)值(+8.38～+14.05)，二階段模式年齡(tDM2)為384.8～750.0Ma，綜合地球化學特征認為，其源巖主要是俯沖流體交代的幔源巖漿底侵并發(fā)生結晶分離作用產(chǎn)生的，形成于火山弧-弧后環(huán)境；柏家溝巖體的12個測點的εHf(t)值為+3.98～+6.91，二階段模式年齡(tDM2)為832.7～1019.8Ma，綜合地球化學特征認為，柏家溝巖體是在同碰撞造山環(huán)境下中-新元古代麻粒巖相地殼在較高壓力下部分熔融產(chǎn)生的。

圖10 研究區(qū)中二疊世-早三疊世巖體Y-Nb(a)、(Y+Nb)-Rb(b)和R1-R2(c)圖解(a、b，據(jù)Pearce et al., 1984修改；c,據(jù)Batchelor and Bowden, 1985修改)VAG-火山弧型花崗巖; Syn-COLG-同碰撞型花崗巖; WPG-板內(nèi)型花崗巖; ORG-洋脊型花崗巖Fig.10 Y vs. Nb (a), (Yb+Ta) vs. Rb (a) and R1 vs. R2 (c) diagrams for the Middle Permian-Early Triassic plutons of the study area (a, b, modified after Pearce et al., 1984; c, modified after Batchelor and Bowden, 1985)VAG-volcanic-arc granite; Syn-COLG-syn-collision granite; WPG-within plate grantie; ORG-ocean-ridge granite

圖11 研究區(qū)二疊紀-早三疊世構造演化模式圖Fig.11 Schematic models of the tectonic evolution of the study area during the Permo-Early Triassic

6.4 構造意義

古生代-早中生代花崗質巖體在研究區(qū)大面積分布，由于遭受了后期動力變質作用改造，導致其動態(tài)重結晶呈細?；?、隱晶質化和“層”狀化，被前人劃歸為“佟家屯巖組”(遼寧省地質礦產(chǎn)局，1989)。東小陵巖體、前舊門巖體及胡家屯巖體皆是從佟家屯巖組中解體出來的變形巖體，柏家溝巖體也遭受了不同程度的糜棱巖化作用，本文針對此類花崗質巖體進行了詳盡的研究工作。其中東小陵巖體及胡家屯巖體分別形成于中二疊世晚期(264Ma)及晚二疊世早期(257Ma)，屬于準鋁質-弱過鋁質、高鉀鈣堿性A型花崗巖，是幔源巖漿底侵并與增生地殼發(fā)生混染作用產(chǎn)生的，形成于伸展環(huán)境。在區(qū)域上，和龍地區(qū)類“雙峰式”侵入巖、開原地區(qū)高鎂安山巖、A型花崗巖以及圖們地區(qū)玄武巖與研究區(qū)二疊紀A型花崗巖成因相似(曹花花等，2012；張超，2014；Liuetal., 2020)，它們的形成與古亞洲洋板片斷離造成的局部伸展作用有關(關慶彬，2018；Liuetal., 2020)。黃志安等(1996)在研究區(qū)北部瓦房地區(qū)發(fā)現(xiàn)有照北山巖組大理巖及變粒巖(產(chǎn)海百合莖化石及珊瑚化石)，認為其屬于內(nèi)源沉積地層，形成于晚古生代；Shietal.(2019c)在研究區(qū)西部哈戶碩及何屯地區(qū)發(fā)現(xiàn)有早二疊世A型花崗巖(283～276Ma)。因此，認為研究區(qū)在晚古生代期間應屬于弧后盆地淺海相環(huán)境(圖11a)。研究區(qū)東小陵巖體為A1型花崗巖，而胡家屯巖體為A2型花崗巖，說明區(qū)內(nèi)既有與陸內(nèi)地幔熱柱有關的巖漿活動，還有與島弧玄武巖(IAB)相似的巖漿活動。綜上所述，本文認為在晚古生代期間研究區(qū)應位于弧后盆地靠近陸緣弧一側構造環(huán)境，東小陵巖體及胡家屯巖體的產(chǎn)出代表了洋板片拆離導致幔源巖漿底侵造成的垂向增生作用(圖11b)。

研究區(qū)前舊門巖體形成于中二疊世晚期(262Ma)，屬于準鋁質-弱過鋁質、鈣堿性-高鉀鈣堿性I型花崗巖，結合Liuetal.(2020)在開原地區(qū)發(fā)現(xiàn)的中-晚二疊世埃達克質巖體(270～257Ma)，認為研究區(qū)及鄰區(qū)在此期間已經(jīng)進入地殼加厚過程，記錄了華北克拉通和北部地塊碰撞之前古亞洲洋板塊俯沖-閉合引起的垂向增生作用(圖11b；曹花花，2013；Wangetal., 2015；關慶彬等，2016)；此外，法庫地區(qū)花崗質糜棱巖在中二疊世(～262Ma)的變質事件，被認為是古亞洲洋俯沖導致的多陸塊碰撞背景下花崗巖抬升至淺部層位的冷卻時間(張曉暉等，2004)；區(qū)域古沉積物表明，古亞洲洋在晚二疊世是一個殘余的海盆(Shi，2006)。綜合上述地質事件，本文認為華北克拉通北緣在中-晚二疊世期間已逐漸開始與北部地塊碰撞造山。研究區(qū)柏家溝巖體形成于早三疊世晚期(248Ma)，屬于準鋁質-弱過鋁質、高鉀鈣堿性-鉀玄巖性高分異I型花崗巖，是麻粒巖相地殼在較高壓力下部分熔融的產(chǎn)物，處于同碰撞造山環(huán)境(圖11c)。在華北克拉通北緣東段孟山、百里坪、建平鎮(zhèn)、大玉山等地區(qū)也存在著大量早-中三疊世(250～245Ma)的同碰撞型花崗巖(圖7)，表明在此期間，華北克拉通已與北部地塊碰撞閉合，匯聚大陸邊緣碰撞造山作用逐漸加強(Zhangetal., 2004；孫德有等，2004；曹花花，2013；Wangetal., 2015)；李朋武等(2006)根據(jù)古地磁學證據(jù)得出了幾乎同樣的結論，認為北部地塊于二疊紀末(約255～250Ma)與華北克拉通碰撞；法庫地區(qū)花崗質糜棱巖、吉林中部地區(qū)呼蘭群和五道溝群發(fā)生在晚二疊世-早三疊世(256～250Ma)的變質事件，也被認為是代表華北克拉通與北部地塊發(fā)生碰撞抬升作用造成的(孫德有等，2004；張曉暉等，2004；Wuetal., 2011)；此外，吉林中部地區(qū)在早三疊世盧家屯組底部發(fā)現(xiàn)的磨拉石建造以及遼寧北部尖山子發(fā)現(xiàn)的花崗質埃達克巖也佐證了區(qū)域上的碰撞抬升作用(曹花花，2013；劉錦等，2016)。與此同時，作者在法庫北部地區(qū)發(fā)現(xiàn)了晚古生代輝長巖和含橄欖玄武巖巖石組合，根據(jù)地球化學特征認為其屬于俯沖帶型(SSZ)蛇綠巖，形成于弧后盆地環(huán)境，應是弧后有限洋盆反向俯沖消減殘留下來的(時溢，未發(fā)表)。而早三疊世同碰撞花崗質巖體的侵位也間接說明因洋盆消減導致的華北克拉通與大陸邊緣弧的弧-陸碰撞作用(圖11c)。因此，認為研究區(qū)應處在索倫-西拉木倫-長春-延吉縫合帶的南側。

7 結論

(1)通過鋯石U-Pb定年研究，得到柏家溝巖體及前舊門巖體的侵位年齡分別為264.6±5.9Ma、262.8±3.5Ma，皆形成于中二疊世晚期；胡家屯巖體的侵位年齡為257.7±3.1Ma，形成時代為晚二疊世早期；柏家溝巖體的侵位年齡為248.2±1.5Ma，形成時代為早三疊世晚期。

(2)本文所研究巖體皆富硅、富堿，且富集LILEs和LREEs元素，并且虧損HFSEs和HREEs元素，鋯石εHf(t)值皆為正值，表明其巖漿與俯沖帶環(huán)境的親緣性。東小陵巖體及胡家屯巖體屬于高鉀鈣堿性A型花崗巖，是幔源巖漿發(fā)生底侵并與增生地殼混染產(chǎn)生的；前舊門巖體屬于鈣堿性-高鉀鈣堿性I型花崗巖，其源巖主要是幔源巖漿底侵并發(fā)生結晶分離作用產(chǎn)生的；柏家溝巖體屬于高鉀鈣堿性-鉀玄巖性高分異I型花崗巖，是麻粒巖相地殼在較高壓力下部分熔融的產(chǎn)物。

(3)研究表明，遼寧北部法庫地區(qū)在中二疊世-早三疊世期間經(jīng)歷了古亞洲洋板片俯沖-閉合、弧后洋盆的反向消減以及華北克拉通與大陸邊緣弧的弧-陸碰撞過程，地殼增生方式以幔源巖漿底侵造成的垂向增生為主，并因此形成了與俯沖消減、板片斷離、碰撞造山作用相關的巖漿巖記錄。綜合區(qū)域地質事件，本文認為古亞洲洋東段應閉合于晚二疊世-早三疊世期間，研究區(qū)處于索倫-西拉木倫-長春-延吉縫合帶的南側。

致謝樣品分析得到自然資源部東北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心、吉林大學東北亞礦產(chǎn)資源評價自然資源部重點實驗室和天津地質礦產(chǎn)研究所同位素實驗室的大力支持，在此表示衷心的感謝。