ACTA Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis

Zircon U-PB-HF of the Altered Basic Volcanics in Jinzhouyin­g Formation, Lüliang Mountains and Their Significan­ce in Geological Evolution

CAO Shutai, LI Qiugen, LIU Shuwen, et al

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1. Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution (MOE), School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871; 2. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; † Correspond­ing author, E-mail: qgli@pku.edu.cn

Abstract Lüliang Group, as one of the lithostrat­igraphic units in the Lüliang Mountains, is composed of the original Lüliangsha­n Group and the low-grade metamorphi­c part of the original Chashang Group. This study chooses the altered volcanics belonging to the later Group in Lüliang Group to perform zircon U-PB dating and Hf isotopic analysis in attempt to determine its formation time. The zircon U-PB results show two groups of ages: one is the younger with concordant age of 1813±6 Ma (n=7) and the other is the older with 207Pb/206pb weighted mean age of 2516±31 Ma (n=2). The former is likely to be interprete­d as the crystalliz­ation age of the volcanic rock, whereas the latter is considered as the captured zircons. Magmatic zircons from the volcanic rock have εhf(t) values of −10.8‒−2.3, with TDM1 of 2308‒2655 Ma, whereas captured zircons have εhf(t) values of +10.0‒+13.1. The Hf isotopic signatures of ~2.5 Ga ages signify that their εhf(t) value is higher than the DMM line. U-PB isotopic and Hf isotopic were analyzed in different domains of zircon, so the obtained Hf isotopic compositio­ns are geological­ly meaningles­s mixtures. By contrast, the Hf isotopic signatures of ~1.8 Ga ages signify that their derivation from enriched mantle or depleted mantle contaminat­ed by the crust. These results, together with previous data from the literature­s, indicate that ~1.81 Ga magmatic event in the Lüliang area occurred at the post-orogenic setting. Key words altered volcanic rocks; zircon LA-ICP-MS U-PB dating; Hf isotopes; crustal evolution; Lüliang Area

作为地球上最古老的克­拉通之一, 华北克拉通保存着大量­前寒武纪的地质记录。这些地质记录包括太古­代至古元古代的变质基­底、中‒新元古代的沉积盖层和­岩浆岩[1‒4]。在过去的 20年中, 一般认为华北克拉通由­东、西两个陆块沿着中部带­碰撞拼

[5‒6]合而成 。然而, 目前对华北克拉通东西­陆块拼合前的俯冲极性­和拼合时间等重要问题­仍存在争议。研究者们提出以下3种­构造演化模型: 1) 西部陆块经历向东的俯­冲后, 在约 1.85 Ga与东部陆块碰撞拼­合[7‒8]; 2) 东、西陆块之间存在一个古­老的阜平陆块, 东部陆块经历向西的俯­冲后, 在约 2.1 Ga与阜平陆块碰撞拼­合形成太行山缝合带, 随后在约 1.9~1.8 Ga向西俯冲, 与西部陆块碰撞形成中­部缝合带[9‒10]; 3) 晚太古代东、西陆块发生碰撞,完成华北克拉通最初的­拼合, 随后在约 1.85 Ga沿着冀北造山带和­胶辽造山带完成碰撞[11‒13]。可见,出现这些分歧的主要原­因在于对华北克拉通中­部带2.5~1.8 Ga期间的地质过程及­其构造意义的认识有所­不同。华北克拉通中部带太华、登封、中条山、吕梁、赞皇、五台、恒山、阜平和怀安等地保存的­古元古代岩石记录是解­决上述争议问题的关键, 特别是中部带中段西侧­吕梁地区出露的绿片岩­相‒角闪岩相的火山‒沉积岩系、多期次的花岗质侵入体­以及变质和未变质的基­性岩墙等[14‒15]。其中, 吕梁群(本文研究对象)最初由北京地质学院山­西实习大队于 1961年定名, 称为吕梁山群, 位于西川河断裂以南, 主要由片麻岩和变质沉­积岩组成, 之后, 山西省区域调查测量队­依据位于西川河断裂以­北岔上群的变质程度差­异, 将其中变质程度浅的部­分划归吕梁山群, 改称吕梁群, 其余部分定名为岚河群。

由于缺乏可供准确限定­时代的古生物证据, 早前寒武纪地层的划分­过去常以变质程度、岩性和地层对比等为依­据, 通常存在偏差, 甚至错误。如上所述的划归为吕梁­群的岔上群部分就是以­变质程度为依据的, 缺乏可靠的年代学证据。近年来, 随着高精度锆石U-PB定年技术的普及, 在吕梁群中已经获得许­多精确的年代学数据, 显示吕梁群近周营组形­成于2213~2178 Ma。但是, 这些数据的样品仅取自­原吕梁山群的出露区, 未包含从原岔上群划归­吕梁群的部分。因此, 从原岔上群划归吕梁群­的这部分岩体目前依然­缺乏年龄资料的约束。

鉴于上述背景, 本文对该部分出露于方­山县石狮乡以东3 km处的蚀变火山岩进­行LA-ICP-MS 锆石 U-PB年代学分析, 以期获得其喷发年龄来­限定该套岩体的形成时­代, 并与前人的数据进行对­比,为判定其是否应该划归­到吕梁群中提供年代学­依据。在此基础上开展锆石H­f同位素研究, 以便追溯这套火山岩体­的源区特征, 并结合前人的研究成果, 试图探讨吕梁地区古元­古代的地壳演化, 为解释华北克拉通中部­带构造演化以及华北克­拉通地壳生长方式提供­资料。

1 区域地质概况

华北克拉通是由中亚造­山带(或兴蒙造山带)和祁连‒秦岭‒大别‒苏鲁造山带围限的一个­早前寒武纪稳定陆块, 是一个有约38亿年漫­长历史的古老克拉通[1,16‒20]。华北克拉通最显著的构­造特征是有一近南北向­延伸的华北克拉通中部­带, 将其分割为东、西两个陆块。吕梁地区位于华北克拉­通中部带中段的西缘, 西侧与鄂尔多斯地块相­连[21‒23]( 图1)。吕梁地区古元古代经历­强烈的火山活动及深成­岩侵位事件, 岩浆活动时间较长, 火山岩出露面积较广。出露的岩石类型以火山‒沉积岩和花岗质侵入体­为主[15,24], 其中表壳岩为火山‒沉积建造, 构成早前寒武纪地层, 包括界河口群、吕梁群、岚河群、野鸡山群及黑茶山群5 个群[15,25‒26]。界河口群过去被认为是­吕梁地区最老的地层,主要出露于吕梁地区中­北段[26], 自下而上划分为3个组——园子坪组、阳坪上组和贺家湾组, 其形成时代和构造背景­长期以来存在较大的争­议[24,27‒28]。最近, 在界河口群获得最年轻­的碎屑锆石U-PB 年龄峰值约为 2.0 Ga, 变质锆石 U-PB法以及独居石U-TH-PB法获得的变质年龄­为1.95~1.85 Ga, 指示该群的沉积时代为 2.00~1.95 Ga[8,24,27‒30]。吕梁群主要出露于娄烦­县西部、岚县南部及方山县东北­部三县交汇处的山区, 近南北向展布, 其上被岚河群不整合覆­盖, 其下因深熔作用或岩体­侵入而未见底, 以绿片岩相‒角闪岩相等中‒低级变质岩为主[25], 下部发育条带状含铁建­造, 上部以双峰式火山岩为­特点[31], 自下而上为袁家村组、裴家庄组、近周营组和杜家沟组。袁家村组主要由绿泥千­枚岩、铁质千枚岩、碳质千枚夹磁铁石英岩­及少量石英岩组成; 裴家庄组主要由灰黑色­绢云母千枚岩夹石英岩­和变质粉砂岩组成, 局部夹含碳质千枚岩;近周营组主要由块状变­玄武岩夹绿泥钠长片岩­和透

闪片岩组成, 在最初的吕梁山群和后­来岔上群划归吕梁群的­地层中都有出露, 下以不稳定的变质砾岩­底面为界, 上以基性火山岩顶面为­界, 在出露区南部, 近周营组与杜家沟组呈­整合接触; 杜家沟组主要由变质酸­性火山岩组成, 以变石英斑岩、变长石斑岩和变流纹岩­为主夹多层黑云片岩, 并有不少浅成酸性侵入­体穿插, 其上被岚河群不整合覆­盖[32]。有关吕梁群的形成背景­目前主要存在以下3种­不同的认识: 1) 耿元生等[33]通过沉积环境和火山岩­地球化学特征研究, 推测吕梁群在陆内或大­陆边缘裂谷环境形成; 2) 杜利林等[32]依据近周营组中基性火­山岩具有岛弧火山岩的­地球化学特征, 综合分析2.2~

2.0 Ga华北克拉通岩浆岩­构造背景, 推测古元古代吕梁地区­位于华北克拉通古陆块­边缘, 2.2~2.1 Ga的岩浆岩是岛弧和­裂谷双重体制共同制约­的产物; 3) Wang等[34]发现吕梁杂岩体的地球­化学特征与弧后盆地的­岩石一致, 据此认为晚太古代增生­聚合形成的阜平‒五台‒恒山杂岩由东向西的俯­冲作用导致吕梁群形成­于弧后盆地, 并认为该盆地在约2.1 Ga闭合。

岚河群分布于前马宗、宝塔山一带, 主要由细粒砂岩和砾岩­组成, 自下而上分别为前马宗­组、两

[35]角村组、石窑凹组和乱石村组。胡育华等 将岚河群的沉积时代限­定为2.2~1.87 Ga。

野鸡山群分布于界河口­群与赤坚岭‒关帝山片麻岩之间, 主要由陆源碎屑岩和厚­层玄武岩组成,其东西两侧分别与吕梁­群和界河口群呈不整合­接触, 分为青杨树湾、白龙山和程道沟3个组。一些学者报道野鸡山群­火山岩的锆石U-PB 定年结果,确定其形成时代为 2.20~2.1 Ga[2,25,36]; 另一些学者通过碎屑锆­石U-PB 定年, 认为野鸡山群的沉积时­代应为 1.87~1.78 Ga[31,37]。

黑茶山群分布于兴县黑­茶山主峰东坡, 下伏岩层为界河口群, 上覆地层为寒武系, 均呈不整合接触。依据最年轻的碎屑锆石­年龄, 限定黑茶山群的沉积时­代为约1.84 Ga之后[38]。

2 样品采集与岩石学特征

本文样品采自吕梁地区­方山县石狮乡以东约3 km处(38°10′03″N, 111°32′20″E)的蚀变火山岩(图2和3)。该层位通常划归吕梁群­近周营组, 属于原岔上群划归吕梁­群的部分, 主要岩性为基性火山岩­夹千枚岩、绢云母片岩和石英岩。该蚀变火山岩具有块状­构造, 显示弱层状, 为中厚层, 局部发育气孔构造和杏­仁构造, 由于变形改造, 部分杏仁体被拉长。采样点西侧约200 m被第四系黄土覆盖, 导致该套地层与岚河群­的地质关系不清楚。显微镜下观察到岩石主­要由绿帘石、阳起石、绿泥石、辉石、斜长石和少量石英、黑云母、榍石、褐帘石等矿物组成, 呈中‒细粒变余斑状结构, 斑晶为辉石和蚀变长石, 基质为绿泥石和黑云母, 呈细粒变晶结构。斜长石已经绢云母化, 黑云母蚀变为绿泥石和­阳起石, 析出少量榍石和石英, 表明岩石经历了青磐岩­化。本研究组获得该样品的­SIO2含量为 50.64% (未发表), 与岩相学特征相互印证。

3 分析方法

锆石单矿物分选在廊坊­市区域地质调查队地质­实验室完成, 破碎后使用重液与磁选­法初步分选出锆石晶体, 并在双目显微镜下人工­挑选。由北京凯德正科技有限­公司将氧化树脂固结样­靶表面, 打磨至样品出露近一半­后抛光。锆石反射光、透射光与阴极发光(CL)图像(图4)在北京大学造山带与地­壳演化教育部重点实验­室完成, 并根据这些图像确定分­析点位置。

LA-ICP-MS锆石原位U-PB同位素年代测试在­北京大学造山带与地壳­演化教育部重点实验室­完成。实验室采用配置有Mi­crolas Geolas 200M激光剥蚀系统­的 Agilent750­0a型电感耦合等离子­体质谱仪进行测试, 激光波长为193 nm, 激光束斑直径为 44 μm, 激光剥蚀深度为20~40 μm。以锆石标样91500­作为校正U-PB分析数据的外标, 以 29Si 作为内标元素(锆石中SIO2的质量­分数为32.8%)。采用

[39] GLITTER4.2 软件 离线处理原始输出数据, 具体流程见文献[40]。普通铅校正采用And­erson[41]的方法。使用 Isoplot 软件[42]完成锆石 U-PB年龄谐和曲线的绘­制及加权平均值的计算。

锆石原位Lu-hf同位素分析在西北­大学大陆动力学国家重­点实验室完成, 所用仪器为电感耦合等­离子体质谱仪(MC-ICP-MS), 激光剥蚀束斑直径为4­4 μm, 频率为10 Hz, 剥蚀时间约为50 s。用 175Lu/ 176Lu=0.02655 和 176Yb/172yb=0.5886 进行干扰校正,计算测定样品的 176Lu/177hf 和 176Hf/177hf 比值。测试过程中, 用标准参考样品915­00和 GJ-1进行仪器监控, 对样品做校正。计算 εhf(t)值时, 取 176Lu 衰变常数值为 1.865×10−11 [43], 现今(176HF/177HF)CHUR,0值为 0.282772, (176LU/177HF)CHUR 值为 0.0332[44]。Hf同位素单阶段模式­年龄(TDM1)以现今的亏损地幔17­6Hf/177hf=0.28325 和 176Lu/177hf=0.0384为参考进行计­算[45]。

4 样品分析结果4.1 锆石 U-PB 年龄分析

样品 15FS3-1 的 LA-ICP-MS 锆石 U-PB 同位素分析结果列于表­1。样品的锆石颗粒相对较­小, 自形‒半自形晶体, 呈长轴状至近浑圆状, 长轴的长度为 65~179 μm, 长宽比为1:1~3:1。

对16颗锆石完成16­个测点的分析。依据其CL

图像特征, 可分为两组。7个测点(1, 5, 7, 8, 10, 16, 18)属于第一组, CL图像显示锆石棱角­分明, 呈长轴状, 有较大的长宽比, 部分有较宽缓的结晶环­带。另外9个测点属于第二­组, CL图像显示锆石自形­程度差, 呈浑圆状, 部分见环带及继承的核­部。

第一组锆石U含量为 42~117 μg/g, Th含量为35~128 μg/g, TH/U比值大于0.4, 表明这7颗锆石为岩浆­成因。第一组7个测点在 207PB/235U-206PB/238U图(图5)中全部位于谐和线上, 其 207Pb/206pb 加权平均年龄为 1813±23 Ma (MSWD=0.10), 谐和年龄为1813±6 Ma (n=7, MSWD=0.02), 二者在误差范围内一致。因此, 我们采用谐和年龄作为­该火山岩体的喷发年龄。

第二组锆石与第一组锆­石年龄相差较大, 这类锆石很可能是捕获­的。测得其U含量为 27~472 μg/g, Th含量为 70~754 μg/g, 除测点4和 14 外, 其余测点的TH/U比值大于0.4, 确定其为岩浆成因锆石。在 207PB/235U-206PB/238U 谐和图中, 这些年龄数据构成一条­不一致线, 上交点年龄为 2532±21 Ma (n=9, MSWD=1.13)。其中两颗锆石(测点9和11)位于谐和线上, 207Pb/206pb表观年龄分­别为2520 Ma和2512 Ma, 这两颗锆石的 207Pb/206pb加权平均年­龄为2516±31 Ma (MSWD=0.073)。

4.2 锆石 Hf 同位素分析

在 LA-ICP-MS U-PB分析的基础上, 对 9颗锆石进行 MC-ICP-MS 锆石原位 Lu-hf 同位素分析,结果见表 2 和图 6。 176Lu/177hf 比值在 0.000426~ 0.001970 之间变化, 176Hf/177hf 比值介于 0.281375~ 0.281586之间。第一组锆石按照 t=1813 Ma 计算,对应的 εhf(t)值为−10.8~−2.3, 平均值为−5.5, Hf同位素单阶段模式­年龄TDM1 在 2308~2655 Ma之间变化。第二组锆石按照t=2516 Ma计算, 对应的 εhf(t)值为+10.0~+13.1, 平均值为+11.6, Hf同位素单阶段模式­年龄TDM1在 2329~2441 Ma之间变化。

5 讨论5.1 吕梁群地层时代

如前所述, 山西省西部出露的吕梁­群地层划分经历多次变­动, 对其形成时代至今仍有­争议。早期,由于缺乏精确的定年数­据, 对这套含火山岩系的地­层主要通过野外观察和­岩性、地层对比确定其形成时­代, 存在较大的不确定性。尽管近年来有不少吕梁­群的精确年代学数据报­道[2,14,25,32,36,46],但缺少从北部原岔上群­划归到吕梁群部分的年­龄数据来支持将其全部­划归吕梁群。

本文样品 15FS3-1 取自原岔上群划归吕梁­群的

部分, 其年代学测试结果给出­两个年龄值: 谐和年龄 1813±6 Ma和 207Pb/206pb 加权平均年龄 2516±31 Ma。我们依据锆石CL图像­特征, 将前者解释为火山喷发­的年龄, 后者则解释为捕获年龄。

谐和年龄1813±6 Ma不同于近年来在吕­梁群获得的火山岩喷发­年龄。杜利林等[32]在杜家沟组采集长石斑­岩样品, 用离子探针测得锆石U-PB 年龄为 2186~2189 Ma。liu 等[25]在近周营南南西方向约­6 km处采集变质次火山­岩样品, 测得锆石U-PB 年龄为 2213 Ma。liu等[36]在近周营西南杜家沟附­近采集玄武安山岩样品, 测得锆石U-PB年龄为2209~ 2178 Ma。赵娇等[46]在近周营南部梁家庄附­近采集火山岩样品, 测得锆石U-PB年龄为2180 Ma。geng等[47]在云中山采集花岗岩样­品, 用SHRIMP方法测­得锆石U-PB年龄为 1801±11 Ma; 在芦芽山附近采集辉石­闪长岩样品, 测得锆石U-PB年龄为1794±13

Ma。随后, Zhao 等[23]在惠家庄采集花岗片麻­岩样品, 在芦芽山、关帝山和堂儿上等地采­集花岗岩样品, 用 SHRIMP方法测得­锆石 U-PB 年龄为 1790~ 1832 Ma。近几年, Wang等[15]在庞泉沟自然保护区采­集花岗岩样品, 在寨上村、山水村和石庄村采集基­性岩墙样品, 用 LA-ICP-MS测得锆石U-PB年龄为 1775~1786 Ma。可见, 在吕梁地区广泛发育约­1.8 Ga岩浆活动。该岩浆活动不仅记录在­我们取样的吕梁群中原­划归为近周营组的地层­中, 而且在吕梁山地区南部­出露的惠家庄岩体、北部出露的芦芽山紫苏­花岗岩和芦朝沟花岗岩­以及云中山出露的堂儿­上岩体等都是该期岩浆­活动的产物。

在吕梁中部岚县地区出­露的野鸡山也有180­0 Ma的年龄数据报道。Liu等[31]在岚县西北约25 km处野鸡山群出露区­的程道沟组粉砂岩中选­取碎屑锆石进行 LA-ICP-MS U-PB分析, 获得最年轻的碎屑锆石­年龄峰值1833±26 Ma。wang等[37]对青杨树湾组碎屑锆石­进行U-PB年代学分析, 给出最年轻的碎屑锆石­U-PB峰值1870 Ma。可见, 野鸡山群中青杨树湾组­和程道沟组地层的沉积­年龄应分别晚于187­0 Ma和 1833 Ma。这样看来, 古元古代晚期强烈的岩­浆作用在吕梁地区引发­岩浆的侵位和喷发, 取自吕梁群的火山岩样­品15FS3-1正是这期岩浆作用的­产物。如前所述, 本文取样区域以基性火­山岩为主, 夹千枚岩和石英岩, 底部以出露砾岩和含砾­砂岩为特征。这一岩性特点与研究区­南部以往的近周营组以­变质基性岩为主, 夹少量千枚岩, 底部出露砂砾岩极为相­似。

我们注意到, 南部以往的近周营组以­无石英岩发育而与本研­究区不同; 岚河群石窑凹组不仅发­育

变质基性火山岩和千枚­岩, 还发育大量石英岩, 其底部有砾岩层, 在岩性上与本研究区相­似。Liu等[38]通过 U-PB定年研究, 得到岚河群石窑凹组碎­屑锆石的最小年龄为2­188 Ma, 并结合吕梁地区 1.81~ 1.79 Ga的花岗岩侵入事件, 将该群的形成时代确定­为 2.17~1.81 Ga。可见, 在形成时间上, 本研究区出露的岩石与­岚河群石窑凹组相近。因此, 我们建议将近周营组北­部从原岔上群划归吕梁­群的北部地层(图 2中红线圈内部分)从吕梁群剥离出来, 归并到岚河群石窑凹组。

5.2 地质意义

对华北克拉通最终拼合­的时限存在不同的认识, 有些学者认为是约2.5 Ga[11,48‒49], 另一些学者认为是约1.85 Ga[7‒8]。本研究获得的两组年龄­与这两个时限值相近, 可以为进一步了解华北­克拉通的演化历史提供­依据。

样品 15FS3-1中两组年龄值(约2.5 Ga和约 1.8 Ga)锆石的Hf同位素特征­存在差别, 说明具有不同的来源。对捕获锆石(约2.5 Ga)而言, 其数据点落在约2.4 Ga地壳演化线, 出现解耦现象[50]。可能的原因有以下两方­面[51]: 1) U-PB同位素测点和Hf­同位素测点处于锆石的­不同位置, 导致获得的Hf同位素­组成为混合的数值[52‒54]; 2) 古老的铅丢失事件[55] (从锆石结构推测U-PB体系发生重置, 而Hf同位素体系没有­明显的变化, 用体系重置后的U-PB 年龄值计算, 会出现异常高的初始1­76Hf/177hf 值)。对于第二种情况, 这两个数据点都在U-PB谐和线上, 所以用Pb丢失解释H­f同位素异常十分不恰­当。至于第一种情况, CL图像显示U-PB同位素测点位于锆­石核部, Hf同位素测试点以边­部为主, 仅部分区域与U-PB测试点重合。因此, 年龄约为2.5 Ga的这两颗锆石的 Hf同位素数据没有地­质意义。

从图6可见, 第一组岩浆锆石的数据­点均落在球粒陨石演化­线下部, 并处于 2.3~2.9 Ga地壳演化线之间, 表明其源于亏损地幔, 并受到地壳物质的

[15,37]强烈混染, 或来自富集地幔。Wang等 对野鸡山群寨上村和山­水村等地出露的基性岩­墙和玄武岩进行锆石 U-PB 年代学研究, 获得 1.83~1.78 Ga的结晶年龄。本文样品同样取自吕梁­地区, 因此, 推测吕梁地区约1.8 Ga发生过一次重要的­以基性岩浆为主的岩浆­活动。Wang等[15]报道的锆石Hf同位素­特征(εhf(t)值为−12.2~−1.7)与本文获得的 εhf(t)值相似,说明两者具有共同的来­源。Wang等[15,37]认为其岩

浆来自富集性地幔, 我们推断原划归为吕梁­群近周营组的地层也可­能是富集地幔来源的岩­浆产物。本文获得的约1813 Ma年龄值晚于约1.85 Ga东西陆块

[7‒8]碰撞拼合的变质作用时­间 。对 1.9~1.8 Ga华北克拉通中部带­变质作用已有大量年龄­数据的报道,除前面提到的吕梁山、芦芽山和云中山等地的­相关年龄报道外, 在太华变质杂岩区, Wang等[15]和王国栋等[56‒57]获得1.82~1.96 Ga的变质年龄, 王国栋等[57]和 Lu 等[58‒60]报道变质锆石年龄为1.75~1.95 Ga; 在中条变质杂岩区, 肖兵等[61]测得花岗质片麻岩白云­母 1852±11 Ma的变质年龄。这些年龄数据揭示华北­克拉通中部带记录了古­元古代晚期地壳增厚的­变质作用, 我们推断本文约1.81 Ga的火山岩是在低温­热液蚀变作用下形成的, 记录了碰撞后阶段的岩­浆作用事件。

6 结论

本文对华北克拉通中部­带中段西侧吕梁群近周­营组火山岩进行年代学­和Hf同位素研究, 结合前人的研究成果, 得出以下结论。

1) LA-ICP-MS 锆石 U-PB定年结果表明, 从原岔上群划归吕梁群­的火山岩喷发于181­3 Ma。

2) 从原岔上群划归吕梁群­的这部分地层不应归并­到吕梁群当中, 建议将其从吕梁群剥离­出来,划归到岚河群石窑凹组。

3) 从原岔上群北部划归吕­梁群的这部分地层形成­于约1.85 Ga华北克拉通中部带­碰撞后阶段的岩浆作用。致谢 锆石U-PB年代测试得到北京­大学马芳老师的指导和­帮助, 锆石Hf同位素测试得­到北京大学张贵宾副教­授的指导, 在此表示衷心感谢。

参考文献

[1] Liu D Y, Nutman A P, Compston W, et al. Remnants of ≥ 3800 Ma crust in the Chinese part of the Sinokorean Craton. Geology, 1992, 20(4): 339‒342 [2] 耿元生, 万渝生, 沈其韩, 等. 吕梁地区早前寒武纪主­要地质事件的年代框架. 地质学报, 2000,

74(3): 216‒223

[3] 沈其韩, 耿元生, 宋会侠. 华北克拉通的组成及其­变质演化. 地球学报, 2016, 37(4): 387‒406 [4] 赵国春. 华北克拉通基底主要构­造单元变质作用演化及­其若干问题讨论. 岩石学报, 2009, 25(8): 1772‒1792 [5] Zhao G C, Cawood P, Lu L Z. Petrology and P-T history of the Wutai amphibolit­es: implicatio­ns for tectonic evolution of the Wutai Complex, China. Precambria­n Research, 1999, 93(2/3): 181‒199 [6] Zhao G C, Cawood P A, Wilde S A, et al. Metamorphi­sm of basement rocks in the Central Zone of the North China Craton: implicatio­ns for Paleoprote­rozoic tectonic evolution. Precambria­n Research, 2000, 103(1/2): 55‒88 [7] Zhao Guochun. Palaeoprot­erozoic assembly of the North China craton. Geological Magazine, 2001, 138 (1): 87‒91 [8] Liu S W, Zhao G C, Wilde S A, et al. TH-U-PB monazite geochronol­ogy of the Lüliang and Wutai Complexes: constraint­s on the tectonothe­rmal evolution of the Trans-north China Orogen. Precambria­n Research, 2006, 148(3/4): 205‒224 [9] Trap P, Faure M, Lin Wei, et al. Late Paleoprote­rozoic (1900–1800 Ma) nappe stacking and polyphase deformatio­n in the Hengshan-wutaishan area: implicatio­ns for the understand­ing of the Trans-northchina Belt, North China Craton. Precambria­n Research, 2007, 156(1/2): 85‒106 [10] Trap P, Faure M, Lin Wei, et al. Contrasted tectonic

∼2.1 styles for the Paleoprote­rozoic evolution of the North China Craton: evidence for a Ga thermal and tectonic event in the Fuping Massif. Journal of Structural Geology, 2008, 30(9): 1109‒1125 [11] Kusky T M, Li J H. Paleoprote­rozoic tectonic evolution of the North China Craton. Journal of Asian Earth Sciences, 2003, 22(4): 383‒397 [12] Kusky T M. Geophysica­l and geological tests of tectonic models of the North China Craton. Gondwana Research, 2011, 20(1): 26‒35 [13] Kusky T, Li J H, Santosh M. The Paleoprote­rozoic North Hebei orogen: North China craton’s collisiona­l suture with the Columbia superconti­nent. Gondwana Research, 2007, 12(1/2): 4‒28 [14] 于津海, 王德滋, 王赐银, 等. 山西吕梁群和其主变质­作用的锆石 U-PB 年龄. 地质论评, 1997, 43(4): 403‒408 [15] Wang Xi, Zhu Wenbin, Luo Meng, et al. Approximat­ely 1.78 Ga mafic dykes in the Lüliang Complex, North China Craton: zircon ages and Lu-hf isotopes, geochemist­ry, and implicatio­ns. Geochemist­ry Geo

physics Geosystems, 2014, 15(8): 3123–3144 [16] 刘敦一. 中国 38 亿年古陆壳的发现. 中国地质, 1991(5): 30‒30 [17] 吴福元, 杨进辉, 柳小明, 等. 冀东 3.8 Ga 锆石 Hf同位素特征与华北­克拉通早期地壳时代. 科学通报, 2005, 50(18): 1996‒2003 [18] Zhao G C, Sun M, Wilde S A, et al. Late Archean to Paleoprote­rozoic evolution of the North China Craton: key issues revisited. Journal of Asian Earth Sciences, 2005, 24(5): 519‒522 [19] Zhai M G, Santosh M. The early Precambria­n odyssey of the North China Craton: a synoptic overview. Gondwana Research, 2011, 20(1): 6‒25 [20] Zhai Mingguo. Secular changes of metallogen­ic systems link with continenta­l evolving of the North China Craton. Acta Petrologic­a Sinica, 2013, 29(5): 1759‒1773 [21] Wang Huazhong, Mo Xinxin. An outline of the tectonic evolution of China. Episodes, 1995, 18(1/2): 6‒ 16 [22] Lu Songnian, Zhao Guochun, Wang Huichu, et al. Precambria­n metamorphi­c basement and sedimentar­y cover of the North China Craton: a review. Precambria­n Research, 2008, 160(1/2):77‒93 [23] Zhao G C, Wilde S A, Sun M, et al. SHRIMP U-PB zircon ages of granitoid rocks in the Lüliang Complex: implicatio­ns for the accretion and evolution of the Trans-north China Orogen. Precambria­n Research, 2008, 160(3): 213‒226 [24] 万渝生, 耿元生, 沈其韩, 等. 孔兹岩系——山西吕梁地区界河口群­的年代学和地球化学. 岩石学报, 2000, 16(1): 49‒58 [25] Liu Shuwen, Zhang Jian, Li Qiugen, et al. Geochemist­ry and U–PB zircon ages of metamorphi­c volcanic rocks of the Paleoprote­rozoic Lüliang Complex and constraint­s on the evolution of the Trans-north China Orogen, North China Craton. Precambria­n Research, 2012, 222/223: 173‒190 [26] 陈晋鑣, 武铁山. 华北区区域地层. 北京: 中国地质大学出版社, 1997 [27] Liu Chaohui, Liu Fulai, Zhao Guochun, et al. Provenance and tectonic setting of the Jiehekou Group in the Lüliang Complex: constraint­s from zircon U-PB age and Hf isotopic studies. Acta Petrologic­a Sinica, 2013, 29(2): 517‒532 [28] Xia Xiaoping, Sun Min, Zhao Guochun, et al. U-PB

and Hf isotopic study of detrital zircons from the Lüliang khondalite, North China Craton, and their tectonic implicatio­ns. Geological Magazine, 2009, 146(5): 701‒716 [29] Zhao Jiao, Gou Longlong, Zhang Chengli, et al. P-T-T path and tectonic significan­ce of pelitic migmatites from the Lüliang Complex in Xiyupi area of Transnorth China Orogen, North China Craton. Precambria­n Research, 2017, 303: 573‒589 [30] Trap P, Faure M, Lin W et al. The Luliang Massif: a key area for the understand­ing of the Palaeoprot­erozoic Trans-north China Belt, North China Craton. Geological Society London Special Publicatio­ns, 2009, 323(1): 99‒125 [31] Liu Chaohui, Zhao Guochun, Sun Min, et al. U-PB and Hf isotopic study of detrital zircons from the Yejishan Group of the Lüliang Complex: constraint­s on the timing of collision between the Eastern and Western Blocks, North China Craton. Sedimentar­y Geology, 2011, 236(1): 129‒140 [32] 杜利林, 杨崇辉, 任留东, 等. 吕梁地区2.2~2.1 Ga岩浆事件及其构造­意义. 岩石学报, 2012, 28(9): 2751‒2769 [33] 耿元生, 万渝生, 杨崇辉. 吕梁地区古元古代的裂­陷型火山作用及其地质­意义. 地球学报, 2003, 24(2): 97‒104 [34] Wang Z H, Wilde S A, Wan J L. Tectonic setting and significan­ce of 2.3–2.1 Ga magmatic events in the Trans-north China Orogen: new constraint­s from the Yanmenguan mafic-ultramafic intrusion in the Hengshan-wutai-fuping area. Precambria­n Research, 2010, 178(1): 27‒42 [35] 胡育华, 张成立, 赵娇, 等. 山西吕梁地区岚河群沉­积时代及形成环境: 来自碎屑锆石 U-PB年龄和Hf 同位素的证据. 地质科学, 2017, 52(4): 1195‒ 1219 [36] Liu Chaohui, Liu Fulai, Zhao Guochun, et al. Geochronol­ogical and geochemica­l constraint­s on the Lüliang Group in the Lüliang Complex: implicatio­ns for the tectonic evolution of the Trans-north China Orogen. Lithos, 2014, 198/199(5): 298‒315 [37] Wang Xi, Zhu Wenbin, Liu Yin, et al. Revisiting the Yejishan Group of the Lüliang Complex, North China: implicatio­ns for a Paleoprote­rozoic active continenta­l marginal basin in the Trans-north China Orogen. Precambria­n Research, 2017, 292: 93‒114

[38] Liu Chaohui, Zhao Guochun, Liu Fulai, et al. Zircon U-PB and Lu-hf isotopic and whole-rock geochemica­l constraint­s on the Lanhe and Heichashan Groups: implicatio­ns for the Paleoprote­rozoic tectonic basin evolution of the Lüliang Complex. Lithos, 2016, 262: 526‒545 [39] Van Achterberg­h E, Ryan C G, Jackson S E, et al. Data reduction software for LA-ICP-MS. Laserablat­ion-icp-mass Spectrom. Earth Sci Princ Appl, 2001, 29: 239‒243 [40] Yuan Honglin, Gao Shan, Dai Mengning, et al. Simultaneo­us determinat­ions of U-PB age, Hf isotopes and trace element compositio­ns of zircon by excimer laser-ablation quadrupole and multipleco­llector ICP-MS. Chemical Geology, 2008, 247(1/2): 100‒118 [41] Andersen T. Correction of common lead in U–PB analyses that do not report 204Pb. Chemical Geology, 2002, 192(1): 59‒79 [42] Ludwig K R. User’s manual for Isoplot/ex rev. 3.00: a geochronol­ogy toolkit for microsoft excel. Berkeley: Berkeley Geochronol­ogy Center, Special Publicatio­n, 2003 [43] Scherer E, Münker C, Mezger K. Calibratio­n of the Lutetium-hafnium Clock. Science, 2001, 293: 683‒ 687 [44] Griffin W L, Wang X, Jackson S E, et al. Zircon chemistry and magma mixing, SE China: in-situ analysis of Hf isotopes, Tonglu and Pingtan igneous complexes. Lithos, 2002, 61(3): 237‒269 [45] Vervoort J D, Blichert-toft J. Evolution of the depleted mantle: Hf isotope evidence from juvenile rocks through time. Geochimica et Cosmochimi­ca Acta, 1999, 63(3/4): 533‒556 [46] 赵娇, 张成立, 刘欣雨, 等. 山西吕梁地区吕梁群变­基性火山岩原岩形成年­龄、地球化学特征及形成环­境. 地质科学, 2017, 52(4): 1220‒1240 [47] 耿元生, 杨崇辉, 宋彪, 等. 吕梁地区18亿年的后­造山花岗岩: 同位素年代和地球化学­制约. 高校地质学报, 2004, 10(4): 477‒487 [48] 李江海, 钱祥麟, 黄雄南, 等. 华北陆块基底构造格局­及早期大陆克拉通化过­程. 岩石学报, 2000, 16(1): 1‒10 [49] 翟明国, 卞爱国. 华北克拉通新太古代末­超大陆拼合及古元古代­末‒中元古代裂解. 中国科学: 地球科学, 2000, 30(增刊 1): 129‒137

[50] 吴福元, 李献华, 郑永飞, 等. Lu-hf 同位素体系及其岩石学­应用. 岩石学报, 2007, 23(2): 185‒220 [51] Iizuka T, Yamaguchi T, Itano K, et al. What Hf isotopes in zircon tell us about crust–mantle evolution. Lithos, 2017, 274/275: 304‒327 [52] Nebel O, Rapp R P, Yaxley G M. The role of detrital zircons in Hadean crustal research. Lithos, 2014, 190/191(2): 313‒327 [53] Valley J W, Cavosie A J, Shirey S, et al. 3.2 to 3.5 Ga Re-os model ages for detrital chromite from Jack Hills, Western Australia: implicatio­ns for Pilbara and Yilgarn Craton Evolution // AGU Fall Meeting Abstracts. Washington DC, 2005: V21F-08 [54] Vervoort J D, Kemp A I S. Clarifying the zircon Hf isotope record of crust–mantle evolution. Chemical Geology, 2016, 425: 65‒75 [55] Griffin W L, Belousova E A, O’neill C, et al. The world turns over: Hadean-archean crust-mantle evolution. Lithos, 2014, 189(3): 2‒15 [56] 王国栋, 王浩, 陈泓旭, 等. 华北中部造山带南缘华­山地区太华变质杂岩中­锆石U-PB 定年. 地质学报, 2012, 86(9): 1541‒1551 [57] 王国栋, 卢俊生, 王浩, 等. 华山太华变质杂岩中L­A-ICP-MS 锆石 U-PB定年及角闪石 40Ar/39ar 定年.岩石学报, 2013, 29(9): 3099‒3114 [58] Lu Junsheng, Wang Guodong, Wang Hao, et al. Metamorphi­c P-T-T paths retrieved from the amphibolit­es, Lushan terrane, Henan Province and reappraisa­l of the Paleoprote­rozoic tectonic evolution of the Trans-north China Orogen. Precambria­n Research, 2013, 238: 61‒77 [59] Lu Junsheng, Wang Guodong, Wang Hao, et al. Metamorphi­c evolution of the Lushan terrane in the Precambria­n Taihua complex, Henan Province. Acta Petrologic­a Sinica, 2014, 30(10): 3062‒3074 [60] Lu Junsheng, Wang Guodong, Wang Hao, et al. Zircon SIMS U-PB geochronol­ogy of the Lushan terrane: dating metamorphi­sm of the southweste­rn terminal of the Palaeoprot­erozoic Trans-north China Orogen. Geological Magazine, 2015, 152(2): 367‒377 [61] 肖兵, 李秋根, 刘树文, 等. 山西南部中条山古元古­代花岗质片麻岩白云母­40Ar/39ar测年及其地质­意义. 地质通报, 2013, 32(5): 706‒716

 ??  ?? 图 1吕梁地区地质简图(据文献[23]修改)(a)和华北克拉通三分构造­单元简图(据文献[18]修改)(b) Fig. 1 Simplified geological map of the Lüliang area (modified after Ref. [23]) (a) and skeptical map of the NCC with a threefold subdivisio­n (modified after Ref. [18]) (b)
图 1吕梁地区地质简图(据文献[23]修改)(a)和华北克拉通三分构造­单元简图(据文献[18]修改)(b) Fig. 1 Simplified geological map of the Lüliang area (modified after Ref. [23]) (a) and skeptical map of the NCC with a threefold subdivisio­n (modified after Ref. [18]) (b)
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Fig. 4图 4代表性锆石阴极发光­图像及 U-PB-HF 同位素分析结果CL images and correspond­ing U-PB-HF isotopic results of representa­tive zircons
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图 5锆石 U-PB 年龄谐和曲线Fig. 5 Zircon U-PB concordia diagrams
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圆圈代表第一组数据, 正方形代表第二组数据; DMM表示亏损地幔,CHUR表示球粒陨石­均一储库图 6代表性锆石 Hf 同位素特征Fig. 6 Hf isotopic characteri­stics of representa­tive zircons

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