楊澤宇，李珊珊，何登洋，習(xí)澤晨，邱昆峰,2

1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083

0 引言

華北克拉通密云地區(qū)位于燕遼裂陷槽南部，發(fā)育與燕遼裂谷形成有關(guān)的基性、酸性侵入巖和火山巖[1--2]。這些基性、酸性侵入巖和火山巖的形成被認(rèn)為與哥倫比亞超大陸的裂解有關(guān)[3--4]。前人通過(guò)地球化學(xué)、鋯石U--Pb--Hf、Nd同位素等手段對(duì)密云地區(qū)古元古代晚期花崗斑巖和火山巖開(kāi)展了大量研究，但其構(gòu)造背景和巖漿源區(qū)存在爭(zhēng)議，包括4種認(rèn)識(shí)：后碰撞伸展環(huán)境下巖石圈地幔巖漿及太古代地殼的部分熔融[5--6]；非造山環(huán)境與地幔柱作用相關(guān)的富集地幔巖漿[7--10]；后造山環(huán)境下交代的巖石圈地幔巖漿[11]；伸展環(huán)境下交代巖石圈地幔巖漿[12--13]。

基性侵入巖能夠記錄巖石圈地幔和軟流圈地幔的重要信息，并且能夠在較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存在且不發(fā)生明顯構(gòu)造變形，是研究大陸演化的時(shí)間標(biāo)尺和構(gòu)造標(biāo)志[3, 14]?；郧秩霂r墻通常形成于伸展構(gòu)造背景，巖漿來(lái)源于巖石圈地幔和軟流圈，其成因包括富集地幔部分熔融、基性巖漿與陸殼混染、巖漿混合等[15--16]?；詭r墻群長(zhǎng)期穩(wěn)定的特性可以作為不同事件的“條形碼”，將不同陸塊的同一地質(zhì)事件進(jìn)行匹配并重建其幾何結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)建超級(jí)大陸的框架，為超大陸的構(gòu)建提供依據(jù)[17--19]。因此，本文試圖通過(guò)密云地區(qū)古元古代晚期基性侵入巖鋯石U--Pb年代學(xué)及鋯石微量元素地球化學(xué)研究，探討其巖漿源區(qū)、巖石成因及其地質(zhì)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

華北克拉通位于歐亞大陸東部，其形狀大致為倒置的三角形，面積約為3.0×106km2，是中國(guó)最大的前寒武紀(jì)克拉通之一，也是中國(guó)大陸的主要構(gòu)造單元[6, 20](圖1a)。華北克拉通記錄了從太古宙到顯生宙漫長(zhǎng)而又復(fù)雜的地質(zhì)演化史，具有早前寒武紀(jì)變質(zhì)結(jié)晶基底和中新元古代以來(lái)沉積蓋層的二元結(jié)構(gòu)格局[21--22]。冀東地區(qū)始太古代早期—冥古宙4.0 Ga碎屑鋯石和3.8 Ga TTG巖石的重大發(fā)現(xiàn)，均說(shuō)明了華北克拉通具有至少4.0 Ga的演化歷史[23--25]。華北克拉通在太古代經(jīng)歷了兩次重要的陸殼生長(zhǎng)期，第一期為2.9～2.7 Ga，形成了TTG片麻巖和花崗巖--綠巖帶，被稱(chēng)為陸殼巨量生長(zhǎng)期[3--5, 8, 22, 26--27]；第二期為2.6～2.5 Ga，發(fā)育較多的火山作用和沉積作用，形成新太古代綠巖帶，大量的殼熔花崗巖和TTG片麻巖，存在廣泛的麻粒巖相--角閃巖相變質(zhì)作用，并且有鎂鐵質(zhì)巖墻和花崗巖脈群侵入[6, 28]。華北克拉通新太古代晚期構(gòu)造背景存在不同觀點(diǎn)[20, 29]，一種觀點(diǎn)認(rèn)為新太古代構(gòu)造巖漿事件為島弧巖漿作用模式，即新太古代晚期由于碰撞造山作用形成碰撞造山帶；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為新太古代晚期巖漿作用由地幔柱或巖漿底侵引發(fā)。贊皇雜巖2.5 Ga營(yíng)等鉀質(zhì)花崗巖的形成，標(biāo)志著太古宙末巖漿活動(dòng)結(jié)束[30]。華北克拉通在2.5～2.35 Ga為構(gòu)造靜寂期，2.3～1.95 Ga經(jīng)歷了一次基底殘留洋盆與陸內(nèi)拉伸--裂解事件[3]，約1.85 Ga經(jīng)歷了結(jié)晶基底抬升，導(dǎo)致角閃巖--麻粒巖相變質(zhì)作用[31--34]。隨后，在1.8～1.6 Ga期間一直處于伸展?fàn)顟B(tài)，發(fā)育多期裂谷，伴隨有周期性板內(nèi)巖漿活動(dòng)，與哥倫比亞超大陸初期裂解有密切聯(lián)系[10, 35--38]。自古元古代末呂梁運(yùn)動(dòng)(1.8 Ga)之后，華北克拉通構(gòu)造背景由碰撞擠壓轉(zhuǎn)換為拉張伸展，形成燕遼裂陷槽，同時(shí)發(fā)育豫陜裂陷槽、渣爾泰--白云鄂博裂陷槽[1, 22, 39]。

研究區(qū)位于華北克拉通北緣中段，燕山中新生代陸內(nèi)造山帶密懷隆起東部，區(qū)內(nèi)出露地層時(shí)代主要為新太古代、古元古代和中生代[1, 21](圖1b)。其中，太古宙地層自下而上主要為密云群和四合堂群[40]。密云群和四合堂群中大量的片麻巖基本為正片麻巖，而表殼巖(地層)呈包體或殘片形式分布于正片麻巖中。密云地區(qū)元古界為拉張伸展的構(gòu)造背景[2]，地層由下到上出露長(zhǎng)城系和薊縣系。長(zhǎng)城系自下而上劃分為常州溝組、串嶺溝組、團(tuán)山子組、大紅峪組和高于莊組，巖性以陸相--淺海相碎屑沉積巖為主[3]。薊縣系以淺色白云巖、含燧石條帶白云巖為主，有大量疊層石，含少量砂頁(yè)巖。中生代為穩(wěn)定沉積蓋層演化階段，主要出露有正長(zhǎng)巖、花崗巖和閃長(zhǎng)巖等[40]。

圖1 華北克拉通(a)和密云地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b) [29, 40] Fig.1 Sketch geological map of North China Craton (a) and Miyun area (b)

2 樣品描述

樣品采自北京市密云地區(qū)霍各莊鐵礦床礦坑南礦段，輝綠巖以陡立巖脈形式侵入正長(zhǎng)花崗巖中(圖2a)，輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖以巖墻形式出露，與正長(zhǎng)花崗巖接觸，但接觸邊界烘烤邊和冷凝邊現(xiàn)象并不明顯(圖2b)。本文研究的基性侵入巖樣品包括1件輝綠巖(19MY25)和1件輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(19MY28)。

輝綠巖樣品(19MY25)風(fēng)化面為灰白色，新鮮面為灰黑色，輝綠結(jié)構(gòu)(圖2c，圖3a、b)，礦物組合為斜長(zhǎng)石(60%)和單斜輝石(40%)，副礦物有磷灰石、鋯石，局部可見(jiàn)方解石細(xì)脈(圖2c)。單斜輝石呈柱狀、六邊形板狀，均勻分布在斜長(zhǎng)石間，粒度在100～200 μm之間，屬細(xì)粒結(jié)構(gòu)。

輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖樣品(19MY28)呈灰綠色，輝長(zhǎng)輝綠結(jié)構(gòu)(圖2d)，主要礦物為斜長(zhǎng)石(50%)、紫蘇輝石(30%)和單斜輝石(20%)，副礦物有磷灰石、鋯石。斜長(zhǎng)石呈板狀、柱狀均勻分布，常發(fā)育聚片雙晶，長(zhǎng)度約800 μm以上，可見(jiàn)綠泥石化蝕變。紫蘇輝石呈半自形柱狀，被斜長(zhǎng)石穿切(圖3c、d)。單斜輝石和紫蘇輝石粒度約為400 μm，屬中粗粒結(jié)構(gòu)，且斜長(zhǎng)石顯著地較輝石自形。

圖2 密云輝綠巖(a),輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(b)野外照片及輝綠巖(c),輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(d)手標(biāo)本照片F(xiàn)ig.2 Outcrops of disbase (a) and gabbronorite (b), hand specimen of diabase (c) and gabbronorite (d) samples in Miyun area

Cpx.單斜輝石; Hyp.紫蘇輝石; Pl.斜長(zhǎng)石。圖3 密云地區(qū)輝綠巖(a, b)和輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(c, d)顯微巖相學(xué)特征Fig.3 Photomicrographs of diabase (a, b) and gabbronorite (c, d) samples in Miyun area

3 分析方法

輝綠巖(19MY25)和輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(19MY28)樣品的鋯石單礦物挑選和制靶在北京前寒武科技有限公司完成。鋯石單礦物挑選為手工挑選，樣品經(jīng)顎式破碎機(jī)粗碎、對(duì)輥破碎機(jī)細(xì)碎到一定目數(shù)后，由人工淘洗、烘干或室溫自然陰干，采用重液和電磁選方法分離出特定重礦物，在雙目顯微鏡下逐粒挑選出指定礦物。制靶是由人工在雙目顯微鏡下將單礦物顆粒按順序依次擺放整齊后，經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂包埋鑲嵌，打磨、拋光、清洗成靶樣，在偏光顯微鏡下拍透射光和反射光圖像、在掃描電鏡下拍陰極發(fā)光(CL)。

鋯石U--Pb定年分析在北京燕都中實(shí)測(cè)試技術(shù)有限公司進(jìn)行，本次測(cè)試鋯石微量元素含量和同位素定年利用LA--ICP--MS同時(shí)分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave UP213，ICP--MS為布魯克M90，實(shí)驗(yàn)剝蝕直徑選擇30 μm。激光剝蝕過(guò)程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度。U--Pb同位素定年中采用鋯石標(biāo)樣91500和Plesovice作為外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾矯正，實(shí)驗(yàn)儀器具體介紹和實(shí)驗(yàn)流程詳見(jiàn)Geng et al.[41]。對(duì)鋯石樣品的U--Pb年齡諧和圖繪制采用軟件ISOPLOTR繪制U--Pb諧和圖，利用Isoplot軟件進(jìn)行207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡的計(jì)算。

鋯石微量元素含量利用SRM610作為多外標(biāo)、Si作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算。這些NIST玻璃中元素含量的推薦值據(jù)georem U--Pb同位素定年中采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每分析5～10個(gè)樣品點(diǎn)，分析2次91500標(biāo)樣，并對(duì)Plesovice分析一次作為監(jiān)控，91500及Plesovice標(biāo)樣均符合推薦值[42--43]。鋯石樣品的U--Pb年齡諧和圖繪制采用IsoplotR完成，普通鉛校正使用Andersen[44]方法完成。

4 測(cè)試結(jié)果

4.1 鋯石U--Pb年代學(xué)

輝綠巖(19MY25)樣品鋯石，多呈半自形，晶體長(zhǎng)寬比介于(1∶1)～(1∶2)之間，鋯石粒徑多為(50×120～100×190)μm，鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)較清晰，發(fā)育較寬的條帶形、扇形環(huán)帶，為典型的基性巖漿鋯石[45--46](圖4a)。鋯石Th含量為8×10-6～91×10-6，U含量為18×10-6～168×10-6，Th/U比值為0.27～0.72。對(duì)該樣品37顆鋯石進(jìn)行了U--Pb同位素分析，40個(gè)點(diǎn)的諧和圖如圖4b所示，除去一個(gè)繼承鋯石外，取其中諧和度較好的39個(gè)點(diǎn)做加權(quán)平均年齡(圖4c)，39個(gè)點(diǎn)的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為(1 671±12)Ma(n=39，MSWD=0.11)，代表了巖漿侵位年齡(表1)。

表1 輝綠巖樣品LA--ICP--MS鋯石U--Pb定年結(jié)果 Table 1 LA--ICP--MS zircon U--Pb dating of diabase

輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(19MY28)樣品鋯石，呈不規(guī)則他形，晶體長(zhǎng)寬比介于(1∶1)～(1∶2)，鋯石粒徑在(40×100～110×230)μm間，鋯石內(nèi)部可見(jiàn)較寬的扇形環(huán)帶和條帶形環(huán)帶，為典型的基性巖漿鋯石[45--46](圖4a)。鋯石Th元素含量在12×10-6～70×10-6之間，U元素含量在12×10-6～107×10-6之間，Th/U比值分布在0.45～0.79之間。對(duì)該樣品31顆鋯石進(jìn)行了U--Pb同位素分析，32個(gè)點(diǎn)的諧和圖如圖4d所示，除去其中1枚繼承鋯石和3個(gè)諧和度較低的點(diǎn)外，選擇其中28個(gè)諧和程度較高的點(diǎn)做加權(quán)平均年齡(圖4e)，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為(1 673±16)Ma(n=28，MSWD=0.10)，代表了巖漿侵位年齡(表2)。

表2 輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖樣品LA--ICP--MS鋯石U--Pb定年結(jié)果Table 2 LA--ICP--MS zircon U--Pb dating of gabbronorite

圖4 輝綠巖和輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖中典型鋯石陰極發(fā)光圖(a)、19MY25輝綠巖LA--ICP--MS U--Pb 同位素年齡諧和圖(b)與其加權(quán)平均年齡圖(c)、19MY28輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖LA--ICP--MS U--Pb 同位素年齡諧和圖(d)與其加權(quán)平均年齡圖(e)Fig.4 Representative CL images of zircon grains separated from diabase and gabbronorite samples (a)， LA--ICP--MS U--Pb concordia diagram of zircon from diabase (b) and weighted average diagram of zircon from diabase (c)，LA--ICP--MS U--Pb concordia diagram of zircon from gabbronorite (d) and weighted average diagram of zircon from gabbronorite (e)

4.2 鋯石微量元素特征

輝綠巖(19MY25)中鋯石的總稀土含量為217×10-6～1 793×10-6。輕稀土含量為11×10-6～63×10-6，重稀土含量主要為307×10-6～1 057×10-6。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖具有左傾特征(圖5a)，LREE/HREE為0.03～0.15，輕重稀土元素分異明顯。鋯石(La/Yb)N、(La/Sm)N、(Ce/Yb)N和(Gd/Yb)N比值均低于0.1，具有明顯Ce正異常(1.10～153.06)與Eu負(fù)異常(0.02～0.25)(表3)。

輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(19MY28)中鋯石的總稀土含量為248×10-6～1 529×10-6。輕稀土含量為10×10-6～424×10-6，大部分輕稀土元素含量為11×10-6～54×10-6，重稀土含量為237×10-6～1 451×10-6。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖解具有左傾特征(圖5b)，LREE/HREE大部分為0.03～0.05，輕重稀土元素分異明顯，鋯石(La/Yb)N、(La/Sm)N、(Ce/Yb)N和(Gd/Yb)N大部分比值均低于0.01，具有明顯Ce正異常(1.06～29.60)和弱Eu負(fù)異常(0.03～0.20)(表4)。

圖5 輝綠巖(19MY25)(a)和輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖(19MY28)(b)稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解 [47--48] Fig.5 Chondrite normalized REE patterns of zircon grains in diabase (a) and gabbronorite (b)

5 討論

5.1 華北克拉通北部密云地區(qū)古元古代晚期巖漿事件

華北克拉通在古元古代晚期形成了大量以太行巖墻群(～1 780 Ma)、密云巖墻群(～1 670 Ma)、泰山巖墻群(～1 620 Ma)和萊蕪巖墻群(～1 680 Ma)為代表的基性巖墻群，巖性以輝長(zhǎng)巖和輝綠巖為主(圖6a)[8]。前人通過(guò)巖石學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)研究，將華北克拉通基性巖漿活動(dòng)時(shí)代劃分為兩期[49--52]，其峰期年齡分別為～1.77 Ga和～1.67 Ga。本文輝綠巖結(jié)晶年齡為(1 671±12)Ma，輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖結(jié)晶年齡為(1 673±16)Ma，在形成時(shí)代上與華北克拉通古元古代晚期的第二期基性巖漿事件對(duì)應(yīng)。

前人對(duì)密云地區(qū)的花崗質(zhì)巖石進(jìn)行了廣泛的研究，高維等[53]利用SHRIMP對(duì)北京密云環(huán)斑花崗巖鋯石進(jìn)行測(cè)試，獲得鋯石U--Pb年齡為(1 685±15)Ma。李懷坤等[9]通過(guò)LA--ICP--MS對(duì)北京密云花崗斑巖巖脈進(jìn)行高精度鋯石U--Pb測(cè)年，獲得其～1 670 Ma的成巖年齡。楊進(jìn)輝等[6]通過(guò)使用LA--ICP--MS對(duì)密云環(huán)斑花崗巖進(jìn)行鋯石U--Pb年代學(xué)研究，得到密云環(huán)斑花崗巖形成于(1 681±10)Ma和(1 679±10)Ma。以上研究表明密云地區(qū)酸性巖漿作用主要集中于～1.68 Ga，與本文基性侵入巖～1.67 Ga的侵位時(shí)間相一致，由此可見(jiàn)密云地區(qū)晚元古代巖漿作用具有雙峰式巖漿作用特征。高維等通過(guò)對(duì)密云環(huán)斑花崗巖的研究，認(rèn)為其形成于非造山環(huán)境，并且與全球各個(gè)古大陸內(nèi)部或邊緣出露的環(huán)斑花崗巖具有相近的年齡和相同的構(gòu)造環(huán)境，與哥倫比亞超大陸的裂解有關(guān)[10, 13, 53]。

華北克拉通古元古代晚期酸性和基性巖漿作用，與世界上其他古老克拉通巖墻群的侵位在時(shí)間尺度上具有一定的耦合關(guān)系(圖6b)。古元古代晚期(1.68～1.67 Ga)環(huán)斑花崗巖和基性巖墻群，在其他的克拉通板塊中同樣有體現(xiàn)。如澳大利亞北部BrokenHill地塊大陸裂谷Willyama超群中具有1.69～1.67 Ga 的雙峰式巖漿作用[54]，Eastern Creek發(fā)育有1.79～1.76 Ga的基性火山巖墻和巖脈[55]；西伯利亞南部報(bào)道了1.64 Ga的基性巖漿作用[56]；勞倫大陸的麥維灣(Melville--Bugt)具有1.63 Ga的雙峰巖漿作用[57]；位于波羅地大陸的Hame報(bào)道有1.64～1.67 Ga的基性巖漿作用[58]；西非大陸Zenaga 和 Agadir Melloul群內(nèi)也發(fā)育1.65 Ga的基性巖墻[59]。這些在各個(gè)古老克拉通出露的1.80～1.60 Ga基性巖漿巖，標(biāo)志著非造山的拉張伸展構(gòu)造環(huán)境，與哥倫比亞超大陸裂解有關(guān)，華北克拉通廣泛發(fā)育的基性巖墻群，表明其是哥倫比亞超大陸的一部分，基性巖漿巖作用與其裂解有密切聯(lián)系[3, 10]。

5.2 巖石成因

輝綠巖和輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖樣品中的鋯石在陰極發(fā)光圖中呈較寬的扇形、條帶形振蕩環(huán)帶和半自形結(jié)構(gòu)，Th/U比值主要落在0.1～1.0之間(圖7)。此外，鋯石微量元素表現(xiàn)為虧損輕稀土元素，富集重稀土元素，同時(shí)顯示Ce正異常和Eu負(fù)異常，均說(shuō)明基性侵入巖樣品的鋯石為典型基性巖漿成因鋯石[61--62]。

鋯石的Ce正異常和Eu負(fù)異?？梢苑从充喪Y(jié)晶的物理化學(xué)條件[63--64]。密云基性侵入巖鋯石中Ce相對(duì)于La和Pr富集，指示氧化條件；Eu相對(duì)于Sm和Gd虧損，指示還原條件[65]。兩種異常(分別指示氧化環(huán)境與還原環(huán)境)在同一樣品的鋯石中同時(shí)出現(xiàn)，暗示氧逸度不是控制巖漿Ce、Eu異常的唯一條件[66]。巖漿鋯石結(jié)晶時(shí)斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶會(huì)帶走大量Eu，從而導(dǎo)致鋯石Eu負(fù)異常[67]。輝綠巖和輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖的鋯石Ce正異(1.97～47.31)和Eu負(fù)異(0.02～0.15)，說(shuō)明鋯石結(jié)晶前和結(jié)晶過(guò)程中巖漿發(fā)生了斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶[68]。

幔源巖漿鋯石的重稀土元素Yb和Lu富集是球粒隕石值的700～1 000倍，Eu的負(fù)異常不明顯；而殼源鋯石重稀土元素Yb和Lu富集可達(dá)數(shù)千倍，且有明顯Eu的負(fù)異常[48](圖5)。本文基性侵入巖鋯石半數(shù)以上重稀土富集達(dá)到球粒隕石值的1 500～2 000倍，且有明顯的Eu元素負(fù)異常，與殼源巖漿鋯石特征有相似之處(圖6)，剩余鋯石重稀土值富集為球粒隕石值的700～1 000倍，較好的符合幔源鋯石特征，說(shuō)明密云地區(qū)基性侵入巖巖漿不是單一的幔源巖漿，而是在地幔巖漿上涌的過(guò)程中有下地殼物質(zhì)加入，導(dǎo)致鋯石中Yb和Lu含量增加，Eu含量虧損。輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和輝綠巖鋯石具有Eu負(fù)異常(0.02～0.15)，輕稀土元素虧損，重稀土元素富集，表明基性巖漿形成過(guò)程中可能有大陸下地殼與巖石圈地幔的相互作用[69]。李云[70]通過(guò)全巖Sr--Nd分析發(fā)現(xiàn)密云1 680 Ma基性巖墻群的εNd(t)在0～4之間，全巖稀土配分型式呈現(xiàn)輕稀土富集的特征，富集大離子親石元素和虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，認(rèn)為密云巖墻群巖漿源區(qū)來(lái)自于地幔。胡俊良等[8]通過(guò)巖石地球化學(xué)的方法，報(bào)道了北京密云—平谷地區(qū)的古元古代晚期高鉀火山巖富集輕稀土和大離子親石元素(Rb，Ba，K等)，貧高場(chǎng)強(qiáng)元素(Th，Zr，Hf，HREE等)，弱虧損Nb、Ta、Hf和REE的特征，提出其巖漿來(lái)源于富集地幔源區(qū)。因此，本文認(rèn)為密云基性巖漿來(lái)源于巖石圈地幔部分熔融的富集地幔源區(qū)，推測(cè)幔源巖漿上升過(guò)程中有下地殼物質(zhì)的混入。

5.3 構(gòu)造背景

鋯石U/Yb的值在一定程度上可以區(qū)分大陸鋯石和洋中脊鋯石，U/Yb的值較高(>0.1)指示大陸鋯石，地殼源區(qū)的鋯石U/Yb比值一般>1.0，地幔源區(qū)的鋯石比值多在0.5～1.0之間，比值較低(<1.0)則指示洋中脊鋯石[71]。輝綠巖和輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖的鋯石U/Yb比值大部分位于0.1～1.0之間，在鋯石U/Yb--Hf圖解中主要落在大陸鋯石和洋中脊鋯石重疊區(qū)域(圖8a)。鋯石Gd/Yb值大部分位于0.06～0.11之間，Yb元素含量位于100×10-6～600×10-6之間，主要落在大陸熱點(diǎn)與MORB和裂谷環(huán)境重疊區(qū)域[62, 72](圖8b)。因此，本文認(rèn)為輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和輝綠巖巖漿源區(qū)來(lái)源于地幔源區(qū)，鋯石微量元素特征暗示其形成的構(gòu)造背景可能為拉張裂谷環(huán)境。

圖8 幔源鋯石構(gòu)造背景判別圖解U/Yb--Hf(a)圖解和鋯石Gd/Yb--Yb(b)圖解 [62, 71]Fig.8 U/Yb--Hf (a) diagrams to differentiate zircons from different mantle originated basalts and Gd/Yb--Yb (b) diagrams to distinguish source of zircon

密云地區(qū)除了發(fā)育有古元古代晚期輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和輝綠巖，還有同時(shí)期的正長(zhǎng)花崗斑巖和環(huán)斑花崗巖等花崗質(zhì)巖石出露，為典型的雙峰式火山巖(基性巖--酸性巖)組合，這也進(jìn)一步表明其形成構(gòu)造環(huán)境為拉張伸展環(huán)境[8, 73]。關(guān)于華北克拉通古元古代晚期的演化歷史，翟明國(guó)等認(rèn)為華北陸塊在1.9～1.8 Ga期間的呂梁運(yùn)動(dòng)記錄了東西陸塊碰撞拼合，形成華北克拉通，之后在伸展環(huán)境下長(zhǎng)城系開(kāi)始沉積，進(jìn)入穩(wěn)定蓋層發(fā)育期[33]。1.8～1.6 Ga期間，華北克拉通在拉伸環(huán)境下造成了強(qiáng)烈火山噴發(fā)和裂谷沉積作用，形成了一系列裂谷或裂陷槽盆地，在華北陸塊南部形成了熊耳火山群，西北部形成了扎爾泰群[16, 74--75]。此外，在1.8～0.75 Ga期間，華北克拉通具有多期拉張和大陸裂谷作用，說(shuō)明華北克拉通在該時(shí)期處于階段性持續(xù)拉張的過(guò)程[31, 76--77]。1.8～1.7 Ga的熊耳裂谷期、1.7～1.2 Ga的燕遼裂谷期和1.0～0.8 Ga的徐懷裂谷期均代表了華北克拉通基底統(tǒng)一后的長(zhǎng)期裂谷時(shí)期[3]。

綜上所述，本文認(rèn)為密云地區(qū)基性侵入巖是在古元古代晚期燕遼裂陷槽的拉張伸展環(huán)境下形成，其成因是在軟流圈上涌作用下，巖石圈地幔部分熔融發(fā)生交代富集，富集地幔巖漿在燕遼裂陷槽的拉張伸展環(huán)境中不斷上升，并混染了部分熔融的下地殼物質(zhì)，最終在長(zhǎng)城系地層初始沉積時(shí)期噴發(fā)冷凝結(jié)晶形成基性侵入巖輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖和輝綠巖巖墻(圖9)。

圖9 密云地區(qū)基性巖漿演化示意圖[78] Fig.9 Cartoon models illustrating petrogenesis of mafic intrusive rocks in Miyun area

6 結(jié)論

(1)密云基性侵入巖結(jié)晶年齡為1 673～1 671 Ma，對(duì)應(yīng)約1.67 Ga的華北克拉通古元古代基性巖墻侵入事件，且與全球其他克拉通的基性巖墻群形成時(shí)間具有一定的耦合性，表明華北克拉通可能為哥倫比亞超大陸的一部分。

(2)密云基性巖漿來(lái)源于巖石圈地幔部分熔融的富集地幔源區(qū)，與該地區(qū)廣泛發(fā)育的中酸性巖石，構(gòu)成雙峰式巖漿作用，形成于古元古代燕遼裂陷槽的拉張伸展環(huán)境。