引言

　　中亞造山帶位于東歐克拉通、西伯利亞克拉通和塔里木–華北克拉通之間，是世界上目前已知的發展歷史最長、構造–巖漿作用最復雜的一條顯生宙巨型增生造山帶，帶內分布著大小不等的前寒武紀微地塊。北山造山帶位于中亞造山帶中段南部，是理解中亞造山帶造山過程的關鍵地段。早期研究認為該造山帶不同構造單元分布著大量的前寒武紀基底，即 “北山雜巖”。近年來，一些前人認為的前寒武紀基底被鋯石 U-Pb 年代學研究所否定，但北山地區確實存在前寒武紀巖石，主要分布在紅柳河–牛圈子–洗腸井縫合帶以南，即北山造山帶南部。然而，關于前寒武紀基底起源的認識仍然缺少很好的約束，特別是與塔里木克拉通或敦煌微陸塊(塔里木克拉通東緣)是否具有構造親緣性。筆者報道了尖山子新元古代早期似斑狀花崗巖的巖相學、年代學和地球化學數據，分析了巖漿源區特征，并結合已發表的巖漿巖數據，討論了前寒武紀基底與塔里木克拉通的親緣性。

　　1 區域地質

　　北山造山帶位于中亞造山帶中段南部，南為敦煌微陸塊即塔里木克拉通的東緣，北為蒙古古生代拼貼帶，西臨東天山造山帶，東被巴丹吉林沙漠掩蓋。北山造山帶包括多個構造帶及之間的構造單元，以 Xiao 等的劃分為代表，其構造單元從北向南包括雀兒山、黑鷹山–旱山、馬鬃山、雙鷹山–花牛山、石板山等構造單元。

　　早期研究認為北山造山帶除了雀兒山構造單元外，其他構造單元前寒武紀基底即 “北山雜巖” 廣泛分布，由中高級變質巖和淺變質沉積序列組成。20 世紀末至 21 世紀初，前人研究依據變質變形、巖石組合和少量的全巖 Sm-Nd 等時線年齡、Ar-Ar 年齡和單顆粒鋯石 U-Pb 上交點年齡(主要獲得 2.9~1.6 Ga)，認為中高級變質巖形成時代為太古代 — 古元古代，依據區域巖石地層對比、與中高級變質巖變質差異，認為淺變質沉積序列形成于中 — 新元古代。傳統上認為北山造山帶南部(紅柳河 - 洗腸井蛇綠混雜巖帶以南)前寒武紀基底具有塔里木克拉通或敦煌微陸塊(塔里木克拉通的東端)的親緣性。

　　近年來，地質學家對這些所謂的前寒武紀巖石進行了鋯石 U-Pb 定年，獲得了不同的年齡數據，但缺少太古代和古元古代的巖石。目前發現具有可靠年齡數據最老的巖石為出露在石板山構造單元約 1400 Ma 的舊井花崗質片麻巖和出露在雙鷹山單元上與古堡泉超高壓變質巖空間上共生的 1555~1359 Ma 花崗質片麻巖，并且一些所謂的前寒武紀變質巖已經被否定掉，它們為古生代的俯沖增生雜巖或巖漿弧雜巖。因此，北山造山帶是否存在太古代 — 古元古代的巖石仍然不清楚。

　　巖漿巖的地球化學特征，特別是同位素特征，可以指示源區的屬性。論文報道了北山南部尖山子地區新元古代早期似斑狀花崗巖，結合已經發表的同時期花崗質巖石地球化學數據，表征其源區特征，并進行了前寒武紀基底親緣性的探討。

　　2 似斑狀花崗巖及其樣品采集

　　尖山子似斑狀花崗巖位于北山造山帶南部雙鷹山–花牛山構造單元的東緣，侵入到變質的北山雜巖中，并被古生代巖漿巖侵入，后期與石炭紀地層呈斷層接觸。似斑狀花崗巖，出露面積約 10 km²，呈 NWW–SEE 展布。露頭上，巖石呈黑灰色，發育肉紅色鉀長石斑晶，并且經歷了韌性剪切變形。本次工作采集了 3 件樣品(TW1003，TW8837，YQ2224)，所有樣品呈似斑狀結構，主要由斑晶和基質組成，斑晶為鉀長石(10%~25%)，多自形，大小為 5~10mm，基質為黑云母(5%~10%)，石英(20%~25%)和長石(30%~40%，鉀長石和斜長石近于相等)。巖石經歷韌性變形，石英礦物拉長定向排列或細粒化。3 件樣品進行了主量元素和微量元素分析，兩件樣品(TW1003，TW8837)進行了鋯石 U-Pb 測年，在鋯石定年基礎上，對樣品 TW1003 開展了鋯石 Hf 同位素分析。

　　3 分析方法

　　樣品主量元素和微量元素均在河北省區域地質礦產調查研究所實驗室完成。主量元素采用 X 射線熒光光譜儀，分析精度優于 5%。微量元素采用 XSerises 2 電感耦合等離子體質譜 ICP-MS 分析方法，精度優于 5%。

　　鋯石分選、制靶、陰極發光在河北省區域地質礦產調查研究所實驗室完成。鋯石 U-Pb 同位素定年在天津地質礦產研究所利用 LA-ICP-MS Agilent 7500a 儀器分析。本次實驗室采用的激光束斑直徑為 50 μm，以氦氣作為剝蝕物質的載氣。LA-ICP-MS 分析方法見李懷坤等相關描述。測試數據年齡值誤差均為 1σ，計算處理采用 Isoplot 3.0 程序。

　　鋯石 Hf 同位素分析在北京鋯石領航科技有限公司激光剝蝕多接收器電感耦合等離子體質譜儀上完成。激光進樣系統為 NWR 213nm 固體激光器，分析系統為多接收等離子體質譜儀(NEPTUNE plus)。實驗中采用 179Hf/177Hf=0.7325 對 Hf 同位素比值進行指數歸一化質量歧視校正，采用 173Yb/172Yb=1.35274 對 Yb 同位素比值進行指數歸一化質量歧視校正。測試過程中采用 GJ-1 作為標樣，測量 176Hf/177Hf 平均值為 0.282011。

　　4 分析結果

　　4.1 鋯石 U-Pb 年齡

　　樣品 TW1003 鋯石 U-Pb 年齡數據見表 1 和圖 4。鋯石多呈自形，長為 80~120 μm，寬度為 50~80 μm，長寬比接近 2∶1。陰極發光圖像顯示鋯石具有明顯的振蕩環帶，顯示巖漿成因的結構特征，此外部分鋯石具有核幔結構。鋯石一共分析了 32 個點，9 個分析點位于鋯石核部，其中兩個分析點諧和性差，7 個分析點落在諧和線附近，206Pb/238U 年齡介于 1415~951 Ma，代表了捕獲或殘留鋯石年齡。23 個分析點無核部結構或位于幔部，其中 19 個分析點集中分布落在諧和線上，206Pb/238U 年齡平均年齡為(901±5)Ma，代表了樣品 TW1003 的結晶年齡;另外 3 個分析點諧和性差和 1 個分析點落在諧和曲線上，但 206Pb/238U 年齡為 836 Ma 且與結晶年齡相比明顯偏年輕，這些分析點可能與鋯石重結晶或 Pb 同位素丟失有關。

　　樣品 TW8837 鋯石 U-Pb 年齡數據見表 2 和圖 4。鋯石多呈自形，長度為 80~150 μm，寬度為 50~90 μm，長寬比接近 1.5∶1。陰極發光圖像顯示鋯石顏色比較深，多呈灰黑色，但振蕩環帶清楚，顯示巖漿成因的結構特征，此外部分鋯石具有核幔結構。鋯石一共分析了 30 個點，諧和圖見圖 4d。3 個分析點位于鋯石核部，數據落在諧和線附近，206Pb/238U 年齡介于 1077~986 Ma，代表了捕獲或殘留鋯石年齡。27 個分析點無核部結構或位于幔部，1 個分析點偏離諧和曲線，其余 26 個分析點落在諧和曲線上，年齡集中分布，206Pb/238U 年齡平均年齡為(935±3)Ma，代表了樣品 TW8837 的結晶年齡。

　　4.2 鋯石 Hf 同位素

　　樣品 TW1003 選擇諧和年齡的結晶鋯石進行 Hf 同位素分析，并用 206Pb/238U 年齡平均值(901±5)Ma 計算 εHf (t) 值和兩階段 Hf 模式年齡 TDM2(DM 代表虧損地幔)。Hf 同位素的組成見表 3，結果與北山造山帶南部報道的花崗質巖石 Hf 同位素組成類似。

　　TW1003 樣品 8 個分析點鋯石 176Hf/177Hf 值為 0.282068~0.282170，εHf (t) 值為−5.0~−1.4，TDM2 年齡值為 2.08~1.86 Ga。

　　4.3 主量和微量元素

　　尖山子 3 件似斑狀花崗巖樣品的主量和微量元素見表 4，結果與李沅柏等報道的該巖體數據，以及北山造山帶南部已經發表的花崗質巖石地球化學特征類似。樣品 SiO₂(70.41%~76.05%)，K₂O(5.13%~5.33%)的含量較高，Al₂O₃(12.66%~14.25%)，Na₂O(2.36%~2.53%)和 CaO(1.25%~1.39%)含量中等，MgO 含量偏低。樣品 Rb 含量為 130.66×10⁻⁶~294.88×10⁻⁶，Rb/Sr 值(1.12~2.48)相對較高。在 TAS 圖上，樣品落在亞堿性花崗巖或接近亞堿性花崗閃長巖區，屬于鈣堿性或接近高鉀鈣堿性系列。這些樣品顯示過鋁質特征，A/CNK 值 [Al₂O₃/(CaO+Na₂O+K₂O) 摩爾數比值] 為 1.01~1.21。

　　樣品稀土總量為 138.47×10⁻⁶~362.78×10⁻⁶，并顯示相似的球粒隕石稀土元素配分曲線。配分曲線向右傾斜，顯示輕稀土與重稀土的分離特征(La/Yb)N 值為 7.17~10.79，以及明顯的 Eu 負異常(δEu=0.30~0.46)。在原始地幔微量元素配分圖解上，這些樣品顯示 Rb、Th、U 和 K 正異常，以及 Ba、Nb、Ta、Sr、P 和 Ti 負異常。

　　5 討論

　　5.1 新元古代早期地殼再造事件

　　尖山子似斑狀花崗巖位于北山造山帶南部東緣，本次獲得兩件樣品鋯石 U-Pb 年齡分別為(901±5)Ma、(935±3)Ma，另外李沅柏等報道一件鋯石 U-Pb 年齡為(892±5)Ma，表明該巖體形成時間為新元古代早期。同時期的巖漿事件在北山造山帶南部發育，包括雙鷹山–花牛山構造單元古堡泉片麻狀花崗巖和變質基性巖(900~865 Ma)、東黑尖山花崗質片麻巖(895±4 Ma)、石峽糜棱巖化花崗巖和二長巖(894~884 Ma)、大灣城玄武巖(901±10 Ma)，以及石板山構造單元雅丹片麻狀花崗巖(933±2 Ma)、白墩子片麻狀花崗巖和石板敦斜長角閃巖(~880 Ma)。這表明北山造山帶南部廣泛發育新元古代早期構造–巖漿事件。

　　上述新元古代花崗質巖石屬于高鉀鈣堿性系列至鉀玄巖系列，顯示偏鋁質至過鋁質的特征，具有相似的稀土元素配分曲線并顯示輕稀土富集、Eu 負異常的特征，以及在微量元素地球化學配分圖解上顯示 Rb、Th、U 和 K 正異常以及 Ba、Nb、Ta、Sr、P 和 Ti 負異常，與殼源巖漿巖的地球化學特征一致。尖山子似斑狀花崗巖 εHf (t) 值為−5.19~−1.59，與已報道的同時期花崗質巖石相似，這些新元古代早期花崗質巖石共同顯示演化的 Hf 同位素組成，且這些巖石結晶鋯石以及捕獲或殘留鋯石 εHf (t) 值主要落在 2.2~1.3 Ga 地殼物質 Hf 同位素演化區內。上述全巖主量微量元素和鋯石 Hf 同位素特征反應北山造山帶南部新元古代早期花崗質巖石主要起源于地殼，指示了早期地殼的再造事件。這與同時期一些過鋁質花崗巖屬于 S - 型花崗巖相一致，這些 S - 型花崗巖常常含有過鋁質礦物，如白云母、石榴子石。此外，Zong 等在古堡泉和舊井地區報道了～900 Ma 角閃巖相變質事件，這也與北山南部新元古代早期地殼再造事件相一致。

　　5.2 北山造山帶南部前寒武紀基底的構造親緣性

　　北山造山帶經歷了古生代構造、變質和巖漿事件的強烈疊加和改造，能夠標志微陸塊性質的前寒武紀基底大多呈碎片分布于古生代的巖漿弧地體中。長期以來，將分布在北山不同構造單元上的中高級變質巖即 “北山雜巖” 看作前寒武紀基底，并依據巖石地層對比和少量的全巖 Sm-Nd 等時線年齡、Ar-Ar 年齡和單顆粒鋯石 U-Pb 上交點年齡(主要獲得 2.9~1.6 Ga)，認為北山造山帶南部前寒武紀基底具有塔里木克拉通或敦煌微陸塊的親緣性。

　　然而，近年來識別出具有確切年齡的前寒武紀巖石為新元古代巖漿巖和～1400 Ma 花崗質片麻巖。~1400 Ma 花崗質片麻巖顯示了地殼的新生事件，而出露的多處新元古代花崗質巖石顯示了地殼的再造事件。然而，這些巖石鋯石 εHf (t) 值主體落在 2.2~1.3 Ga 地殼物質 Hf 同位素演化區內，暗示北山造山帶南部前寒武紀基底可能不存在太古代的基底。因此，它們可能不具有塔里木克拉通的構造親緣性，因為塔里木克拉通廣泛發育太古代的結晶基底。

　　6 結論

　　(1)北山造山帶南部廣泛發育新元古代早期巖漿事件。尖山子似斑狀花崗巖鋯石 U-Pb 年齡分別為(901±5)Ma 和(935±3)Ma。尖山子似斑狀花崗巖地球化學特征與北山南部花崗質巖石地球化學特征相似，反應了新元古代早期地殼再造事件。

　　(2)北山造山帶南部經歷了中元古代地殼新生和新元古代早期地殼再造事件，鋯石 εHf (t) 值主要落在 2.2~1.3 Ga 地殼物質 Hf 同位素演化區內，可能暗示不存在太古代的基底，即前寒武紀基底與具有太古代結晶基底的塔里木克拉通可能不同。

王必任;滕超;白相東;關成堯;袁四化;張曉飛;楊欣杰,防災科技學院地球科學學院;河北省地震動力學重點實驗室;中國地質調查局自然資源實物地質資料中心;中國地質調查局發展研究中心,202406