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王宇晴, 董春艳, 白文倩, 等. 鲁西莲花山地区新太古代晚期二长花岗岩中的表壳岩包体——SHRIMP锆石U-Pb定年和地球化学特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2020, 51(1): 141-153
Wang Yuqing, Dong Chunyan, Bai Wenqian, et al. Supracrustal Enclaves in Late Neoarchean Monzogranite in Lianhuashan Area, Western Shandong: SHRIMP U-Pb Zircon Dating and Geochemical Characteristics[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2020, 51(1): 141-153.
鲁西莲花山地区新太古代晚期二长花岗岩中的表壳岩包体——SHRIMP锆石U-Pb定年和地球化学特征
王宇晴1,2, 董春艳1, 白文倩1, 颉颃强1, 万渝生1     
1. 中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心, 北京 100037;
2. 中国地质大学地球科学与资源学院, 北京 100083
收稿日期: 2020-07-01
作者简介: 王宇晴(1995-), 女, 硕士研究生, 主要从事地球化学方面的研究, E-mail:459551600@qq.com
通信作者: 董春艳(1976-), 女, 研究员, 主要从事早前寒武纪地质和锆石同位素年代学方面的研究, E-mail:dongchunyan@sina.com
基金项目: 中国地质科学院地质研究所基本科研业务费项目（J2026）；中国地质调查局项目（DD20190003，D20190358，DD20190009，DD20190370）
摘要: 为了确定鲁西莲花山地区新太古代晚期二长花岗岩中的表壳岩包体的形成时代，并探讨与相邻雁翎关地区的雁翎关岩组中的新太古代早期变质火山岩系的关系。本文对表壳岩包体及相关岩石进行了锆石年代学和地球化学研究。表壳岩包体主要由变质超基性岩和斜长角闪岩组成，另含少量（黑云）角闪变粒岩和黑云变粒岩。SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示：角闪变粒岩的岩浆锆石年龄为2 757 Ma；侵入斜长角闪岩的奥长花岗岩脉的年龄为2 593 Ma；从变质超基性岩分选出很少锆石，它们普遍遭受强烈变质重结晶，207Pb/206Pb年龄为2 657~2 397 Ma。变质超基性岩具轻稀土亏损型或平坦型稀土模式，斜长角闪岩具平坦型稀土模式，角闪变粒岩具轻稀土略富集稀土模式，虽然大离子亲石元素相对富集，但都无明显Nb、Ta亏损。表壳岩包体的岩石组合、地球化学组成特征和形成时代可与相邻雁翎关地区的雁翎关岩组中的新太古代早期变质火山岩系对比，形成于大洋环境。新太古代早期表壳岩的原有分布范围应比现在所见到的更为广泛。
关键词: 表壳岩    新太古代早期    SHRIMP锆石U-Pb定年    地球化学    鲁西    
Supracrustal Enclaves in Late Neoarchean Monzogranite in Lianhuashan Area, Western Shandong: SHRIMP U-Pb Zircon Dating and Geochemical Characteristics
Wang Yuqing1,2, Dong Chunyan1, Bai Wenqian1, Xie Hangqiang1, Wan Yuhseng1     
1. Beijing SHRIMP Center, Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
2. School of the Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
Foundation item: Supported by the Fundamental Research Funds of Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences (J2026) and the Key Program of China Geological Survey (DD20190003, D20190358, DD20190009, DD20190370)
Abstract: This study was carried out to analysis the SHRIMP U-Pb zircon dating and geochemistry of the supracrustal enclaves in the Late Neoarchean monzogranite in Lianhuashan area, western Shandong. The supracrustal enclaves are mainly composed of amphibolite, meta-ultramafic rock with some fine-grained (biotite) hornblende gneiss, and fine-grained biotite gneiss. SHRIMP zircon U-Pb dating indicates that the fine-grained hornblende gneiss has a magmatic zircon age of 2 757 Ma, whereas a trondhjemite dyke intruding in the supracrustal enclave has a magmatic zircon age of 2 593 Ma. Some zircon grains separated from meta-ultramafic rock show strong recrystallization and have a large 207Pb/206Pb age variation (2 657-2 397 Ma). The meta-ultramafic rock, amphibolite, and fine-grained hornblende gneiss show LREE-depletion-flat REE pattern, flat REE pattern, and LREE-enrichment REE pattern, respectively, with weak LILE enrichment and insignificant Nb-Ta depletion. Combined with the early work, it is concluded that the rock assemblage, geochemical composition, and formation age of the supracrustal enclaves in the Lianhuashan monzogranite are the same as those of the meta-volcanic series of the typical Early Neoarchean supracrustal rocks (Yanlingguan 'Formation') in the adjacent Yanlingguan area, which were formed in ocean environment. The Early Neoarchean supracrustal rocks should be widely distributed in western Shandong more than considered before.
Key words: supracrustal rocks    Early Neoarchean    SHRIMP zircon U-Pb dating    geochemistry    western Shandong    

0 引言

鲁西位于华北克拉通东部。从20世纪50年代开始，地质学家相继对鲁西地区泰山岩群开展了较系统的工作，把其划分为雁翎关岩组、山草峪岩组和柳行岩组[1-5]，认为泰山岩群形成于新太古代早期(2.80~2.70 Ga)[2, 6-7]，确定了孟家屯地区的孟家屯岩组形成时代为新太古代早期[8-10]。近年来的研究表明，原泰山岩群是由不同时代表壳岩组成，根据形成时代和岩石组合，对鲁西地区太古宙表壳岩重新进行了划分[11-12]。新太古代早期雁翎关—柳行岩系(2.75~2.70 Ga)包括原雁翎关岩组、原柳行岩组下段和原孟家屯岩组，主要由斜长角闪岩、变质超基性岩组成；新太古代晚期山草峪—济宁岩系(2.55~2.52 Ga)包括原山草峪岩组、原柳行岩组上段和原济宁岩群，主要由黑云变粒岩、变质长英质火山(沉积)岩和铁建造(BIF)组成。除了较大规模分布外，一些表壳岩以包体形式存在于花岗质岩石中。

针对鲁西地区太古宙表壳岩，相关学者已进行了一系列的研究工作，然而鲁西地区太古宙花岗质岩石的分布范围和雁岭关—柳杭岩系B岩段的形成时代等仍缺乏系统研究。因此，本次工作对鲁西中部莲花山地区新太古代晚期二长花岗岩中的表壳岩包体开展SHRIMP锆石U-Pb定年和地球化学研究，并与相邻的雁翎关地区原雁翎关岩组(以下简称雁翎关岩组)表壳岩的形成时代和岩石组合进行对比，旨在确定它们二者的形成时代及相互关系，揭示其分布范围，并为区域内表壳岩的研究提供新的基础资料。

1 地质背景

泰山岩群雁翎关岩组主要出露于华北克拉通东部(图 1a)鲁西雁翎关地区，出露面积约18 km2，走向近北西—南东(图 1b)，与区域构造线方向一致。雁翎关岩组西北部被寒武系不整合覆盖，北东侧被2.60 Ga新莆山片麻状奥长花岗岩侵入，南西侧与山草峪岩组构造接触[4, 12-13]。程裕淇等[4]对其进行过详细研究，根据岩石组合及空间变化，从南东向北西把雁翎关岩组划分为10个大层，1－4和7－10大层主要由斜长角闪岩和变质超基性岩组成，另含少量(黑云)角闪变粒岩和黑云变粒岩，5－6大层由变质碎屑沉积岩和变质砾岩组成；变质火山岩系(1－4和7－10大层)形成时代为2.75~2.72 Ga，变质碎屑沉积岩系(5－6大层)形成时代为2.55~2.52 Ga，两者之间为构造关系。

1.第四系；2.寒武系；3.雁翎关—柳行岩系表壳岩(新太古代早期)；4.莲花山二长花岗岩(新太古代晚期)；5.新莆山片麻状奥长花岗岩(新太古代早期)；6.张家庄片麻状石英闪长岩-英云闪长岩(新太古代早期)；7.伟晶岩脉(新太古代晚期)；8.地质界线；9.推测地质界线；10.不整合界线；11.取样位置及编号；12.地名。据文献[12]修编。 图 1 鲁西莲花山地区早前寒武纪地质简图 Fig. 1 Geological map of the Early Precambrian basement in Lianhuashan area, western Shandong
图选项

前人在雁翎关附近发现变质枕状玄武岩[4]。我们在雌山北首次发现较大规模的变质枕状玄武岩，总宽度约35 m。尽管遭受强烈变形，但枕状构造十分清楚。推测在鲁西雁岭关岩组中存在更多的变质枕状玄武岩，只是由于遭受强烈变形等原因使其难以观察。

雁翎关岩组北东侧的花岗质岩石原统称为新莆山花岗岩，实际上是由新太古代早期和晚期的花岗质岩石组成。除紧邻雁翎关岩组东北侧的2.60 Ga片麻状奥长花岗岩(原称之为新莆山奥长花岗岩)外，在其东侧还有大范围分布的2.50 Ga二长花岗岩(原称之为莲花山二长花岗岩)。后者中存在大小不一的表壳岩和片麻状石英闪长岩-英云闪长岩包体，呈北西—南东方向分布，产状与区域构造线方向一致(图 1c)。表壳岩包体的岩石类型主要为变质超基性岩和斜长角闪岩，另含少量角闪变粒岩和黑云变粒岩。

2 样品特征

本文进行SHRIMP锆石U-Pb定年的3件样品(188L04D2-1, 188L04D12-1, 188L04D10-1)位置见图 1c。文中对研究对象的野外产出特征及与相邻岩石的接触关系(图 2)和室内岩相学特点(图 3)进行了详细描述。

a, b.变质超基性岩(188L04D2-1)，刘家林北西约1 km；c.斜长角闪岩和角闪变粒岩，莲花山二长花岗岩中的表壳岩包体，莲花山风景区；d.角闪变粒岩(188L04D12-1)，位置见图 2c；e.奥长花岗岩脉侵入斜长角闪岩，它们共同构成莲花山二长花岗岩中的表壳岩包体，莲花山风景区；f.奥长花岗岩脉(188L04D10-1)，位置见图 2e。 图 2 鲁西莲花山地区新太古代岩石的野外照片 Fig. 2 Field photos of Neoarchean rocks in Lianhuashan area, western Shandong
图选项
a，b.变质超基性岩(188L04D2-1)，刘家林北西约1 km；c，d.角闪变粒岩(188L04D12-1)，莲花山风景区；e，f.奥长花岗岩脉(188L04D10-1)，莲花山风景区。Pl.斜长石；Q.石英；Act.阳起石；Bi.黑云母；Ep.绿帘石；Mag.磁铁矿；Ms.白云母；Hbl.角闪石。 图 3 鲁西莲花山地区新太古代岩石的岩相学照片 Fig. 3 Petrographic photos of Neoarchean rocks in Lianghuashan area, western Shandong
图选项
2.1 变质超基性岩(188L04D2-1)

刘家林村附近存在一变质超基性岩包体，北北西方向延伸约3 km(图 1c)。总体上，变质超基性岩组成均匀，但局部见伟晶岩脉切割并引起变质超基性岩蚀变。样品188L04D2-1(36°05′23.38″N；117°38′37.64″E)取自刘家林北西约1 km的小河边(图 2a)。岩石组成均匀，具片理(图 2b)，边部不远处可见自形磁铁矿。岩石主要由阳起石组成，也有少量绿帘石和磁铁矿(图 3a，b)。

2.2 角闪变粒岩(188L04D12-1)

在莲花山风景区一条近南北向的公路边，见数层厚度较大的表壳岩包体，主要由斜长角闪岩和变质超基性岩组成，局部存在(黑云)角闪变粒岩和黑云变粒岩，厚度不大(通常小于0.5 m)，夹于斜长角闪岩中(图 2c)。样品188L04D12-1(36°03′49.62″N；117°39′10.72″E)采自一角闪变粒岩夹层(图 2d)。岩石主要由斜长石、石英和角闪石组成，具典型的变质三连点结构(图 3c, d)。

2.3 片麻状奥长花岗岩脉(188L04D10-1)

在莲花山风景区近南北向公路边的表壳岩包体中，还见奥长花岗岩脉侵入表壳岩，两者又被二长花岗岩脉切割(图 2e)。奥长花岗岩虽有变形，但侵入关系十分清楚(图 2f)。奥长花岗岩脉(188L04D10-1)(36°03′45.3″N；117°39′8.10″E)遭受变形，具片麻理，主要由斜长石、石英及少量微斜长石和白云母组成(图 3e, f)。斜长石呈半自形板状结构，遭受绢云母化；石英他形粒状结构，具波状消光；白云母呈片状，不连续定向排列。二长花岗岩脉未变形或弱变形，钾长石(主要为微斜长石，存在少量正长石)体积分数高，钾长石和斜长石呈斑晶形式，岩石外貌与奥长花岗岩存在区别。

3 分析方法

SHRIMP锆石U-Pb定年在北京离子探针中心SHRIMP II仪器上完成。锆石定年的详细分析流程见文献[14]。一次离子流O-2的强度为2.0~2.5 nA。一次流束斑大小为25~30 μm。定年采用5组扫描。标准样和待测样之比为1:4。标准锆石TEMORA(年龄为417 Ma)，用于206Pb/238U年龄校正[15]；标准锆石M257(U质量分数为840×10-6)[16]，用于U、Th质量分数校正。用实测204 Pb进行普通铅校正。数据处理应用SQUID和ISOPLOT程序[17]。单个数据的误差为1σ，加权平均年龄误差为95%置信度。锆石年龄都大于1.8 Ga，所以均采用207Pb/206Pb年龄。

全岩元素地球化学分析在中国地质科学院国家地质实验测试中心完成。主量元素和微量元素的检测方法依据分别为GB/T 14506.28-2010(等离子质谱仪PE300D)[18]和GB/T 14506.30-2010(X射线荧光光谱仪PW4400)[19]，分析误差通常分别为3%~5%和3%~8%，分析误差与样品的元素质量分数有关。FeO质量分数检测方法依据为GB/T 14506.14-2010[18]。

4 锆石定年

本文对莲花山地区的变质超基性岩、角闪变粒岩和侵入斜长角闪岩的奥长花岗岩脉分别进行了SHRIMP锆石U-Pb定年，锆石阴极发光图像和SHRIMP锆石U-Pb谐和图分别见图 4和图 5。

a.变质超基性岩；b.角闪变粒岩；c.奥长花岗岩脉。 图 4 鲁西莲花山地区新太古代岩石的代表性锆石阴极发光图像 Fig. 4 Cathodoluminescence (CL) images of zircons from Neoarchean rocks in Lianhuashan area, western Shandong
图选项
a.变质超基性岩；b.角闪变粒岩；c.奥长花岗岩脉。 图 5 鲁西莲花山地区新太古代岩石的SHRIMP锆石U-Pb谐和图 Fig. 5 Concordia diagrams SHRIMP zircon U-Pb dating from Neoarchean rocks in Lianhuashan area, western Shandong
图选项
4.1 变质超基性岩(188L04D2-1)

该样品中分选出的锆石很少。锆石呈他形，普遍遭受强烈重结晶改造，阴极发光下具不均匀结构(图 4a)，与流体交代有关。共对9颗锆石进行了9个数据点分析(表 1)。数据点1.1所在成分域具岩浆环带结构，Th/U值为0.50，数据点位于谐和线上，207Pb/206Pb年龄为2 657 Ma(图 5a)。其余变质重结晶锆石的U质量分数和Th/U值分别为(58~160)×10-6和0.17~0.37，207Pb/206Pb年龄为2 382~2 593 Ma。其中5个数据点(2.1，3.1，5.1，6.1，7.1)较集中分布，但位于谐和线之上，年龄数据不可靠，其原因还不清楚。数据点4.1位于谐和线上，207Pb/206Pb年龄为(2 464±13) Ma(图 5a)。

表 1 鲁西莲花山地区新太古代岩石的SHRIMP锆石U-Pb数据 Table 1 SHRIMP zircon U-Pb dating from Neoarchean rocks in Lianghuashan area, western Shandong
样号 点号 wB/10-6 232Th/238U 同位素比值 误差相关系数 年龄/Ma 不谐和度/%
U Th 206Pb* 207Pb*/206Pb* 1σ 207Pb*/235U* 1σ 206Pb*/238U* 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ
188L04D2-1 1.1 374 183 163.0 0.50 0.180 0.004 12.640 0.014 0.508 0.013 0.956 2 649 29 2 657 7 0
2.1 72 21 32.4 0.30 0.174 0.010 12.490 0.019 0.522 0.016 0.855 2 706 35 2 593 16 -4
3.1 72 24 31.5 0.34 0.172 0.100 12.050 0.022 0.508 0.020 0.895 2 649 44 2 577 17 -3
4.1 160 48 64.6 0.31 0.161 0.008 10.390 0.016 0.469 0.014 0.881 2 479 29 2 464 13 -1
5.1 83 17 36.2 0.21 0.172 0.009 12.070 0.018 0.509 0.015 0.868 2 652 34 2 577 15 -3
6.1 82 18 37.1 0.23 0.168 0.015 12.250 0.022 0.528 0.016 0.718 2 734 35 2 540 26 -8
7.1 81 29 36.9 0.37 0.170 0.032 12.380 0.036 0.529 0.016 0.442 2 738 35 2 554 54 —7
8.1 58 18 25.5 0.32 0.153 0.071 10.710 0.073 0.507 0.017 0.233 2 643 37 2 382 120 -11
9.1 86 14 33.8 0.17 0.155 0.038 9.660 0.041 0.454 0.016 0.381 2 411 32 2 397 65 -1
188L04D12-1 1.1 30 18 14.0 0.64 0.196 0.012 14.930 0.025 0.553 0.022 0.873 2 837 51 2 792 20 -2
2.1 46 37 20.8 0.82 0.197 0.011 14.160 0.023 0.521 0.020 0.878 2 705 45 2 801 18 3
3.1 35 23 16.5 0.68 0.187 0.014 13.990 0.026 0.543 0.022 0.831 2 797 49 2 714 24 -3
4.1 105 106 49.2 1.04 0.192 0.008 14.390 0.020 0.545 0.019 0.921 2 803 42 2 755 13 -2
5.1 32 20 14.8 0.64 0.195 0.012 14.550 0.026 0.542 0.023 0.889 2 792 52 2 783 20 0
6.1 44 28 19.9 0.66 0.192 0.011 13.870 0.023 0.523 0.021 0.891 2 713 46 2 762 17 2
7.1 27 19 13.2 0.71 0.192 0.014 14.910 0.023 0.563 0.023 0.854 2 878 52 2 761 23 -4
8.1 38 25 18.1 0.69 0.190 0.012 14.570 0.024 0.8S6 0.021 0.873 2 849 49 2 744 20 —4
9.1 20 9 9.6 0.46 0.184 0.023 13.600 0.034 0.537 0.025 0.726 2 773 56 2 684 39 -3
10.1 33 21 15.3 0.68 0.194 0.014 14.530 0.026 0.544 0.022 0.846 2 801 50 2 773 23 -1
11.1 26 17 11.7 0.70 0.189 0.014 13.850 0.028 0.532 0.025 0.870 2 750 55 2 731 23 -1
12.1 31 18 14.0 0.60 0.189 0.017 13.518 0.029 0.520 0.023 0.813 2 697 51 2 730 28 1
13.1 24 13 11.0 0.56 0.192 0.016 14.060 0.029 0.532 0.024 0.822 2 751 53 2 756 27 0
14.1 30 22 14.1 0.77 0.190 0.014 14.470 0.027 0.553 0.024 0.866 2 8S9 55 2 740 23 -4
15.1 60 54 28.5 0.93 0.189 0.010 14.420 0.022 0.555 0.020 0.900 2 844 46 2 730 16 -4
16.1 36 14 16.4 0.41 0.195 0.012 14.240 0.025 0.531 0.022 0.874 2 744 48 2 782 20 1
188L04D10-1 1.1 157 60 62.6 0.39 0.173 0.010 10.950 0.021 0.460 0.018 0.882 2 439 37 2 584 16 6
2.1 91 17 37.8 0.19 0.173 0.009 11.490 0.021 0.483 0.019 0.897 2 539 40 2 583 16 2
3.1 419 91 148.0 0.22 0.173 0.005 9.770 0.033 0.411 0.033 0.990 2 219 61 2 582 8 14
4.1 173 76 68.3 0.46 0.174 0.006 11.000 0.023 0.459 0.022 0.960 2 434 45 2 596 11 6
5.1 191 29 75.2 0.16 0.175 0.007 10.990 0.019 0.457 0.018 0.934 2 425 36 2 602 11 7
6.1 285 104 122.0 0.38 0.174 0.005 11.930 0.018 0.498 0.017 0.961 2 605 37 2 595 8 0
7.1 117 51 46.4 0.45 0.172 0.008 10.930 0.020 0.462 0.019 0.927 2 448 38 2 574 13 5
8.1 324 188 143.0 0.60 0.174 0.005 12.340 0.032 0.514 0.032 0.990 2 675 70 2 597 8 -3
9.1 114 47 46.6 0.43 0.190 0.008 12.480 0.020 0.477 0.019 0.927 2 514 39 2 740 12 8
10.1 81 21 35.8 0.27 0.191 0.009 13.620 0.022 0.517 0.019 0.900 2 687 43 2 751 15 2
11.1 212 70 56.0 0.34 0.168 0.010 7.030 0.021 0.304 0.019 0.885 1 712 28 2 535 16 32
12.1 302 64 67.7 0.22 0.167 0.010 5.940 0.025 0.258 0.023 0.916 1 481 31 2 525 17 41
13.1 221 49 90.6 0.23 0.173 0.006 11.380 0.019 0.476 0.018 0.951 2 510 37 2 591 10 3
14.1 167 53 39.4 0.32 0.162 0.015 6.020 0.024 0.269 0.018 0.769 1 536 25 2 480 26 38
15.1 496 14 101.0 0.03 0.168 0.008 5.410 0.019 0.233 0.017 0.913 1 352 21 2 538 13 47
16.1 442 49 88.0 0.11 0.168 0.012 5.280 0.022 0.229 0.018 0.827 1 328 22 2 533 20 48
17.1 192 49 53.4 0.27 0.167 0.015 7.390 0.023 0.321 0.018 0.774 1 795 28 2 527 25 29
表选项
4.2 角闪变粒岩(188L04D12-1)

锆石呈柱状或近等轴状，阴极发光下具板状环带和封闭环带，一些锆石遭受重结晶改造或存在变质增生边(图 4b)。共对16颗锆石进行了16个数据点分析(表 1)，都位于岩浆锆石成分域，U质量分数和Th/U值分别为(20~105)×10-6和0.41~1.04。数据点集中分布在谐和线上或附近，207Pb/206Pb加权平均年龄为(2 757±14) Ma(MSWD=1.70)(图 5b)。变质增生边太窄，未能进行SHRIMP锆石U-Pb定年。

4.3 片麻状奥长花岗岩脉(188L04D10-1)

锆石呈长柱状，阴极发光下具有板状环带或封闭环带，一些锆石显示重结晶改造，边部存在变质增生边(图 4c)。共对17颗锆石进行了17个数据点分析(表 1)。其中15个岩浆锆石数据点(除9.1和10.1)的U质量分数和Th/U值分别为(91~496)×10-6和0.03~0.60(15.1位于封闭环带成分域，但Th/U值为0.03)。锆石显示不同程度铅丢失，位于谐和线上和附近的8个数据点的207Pb/206Pb加权平均年龄为(2 593±7) Ma(MSWD=0.58)(图 5c)。存在少量约2 750 Ma外来锆石(图 4c, 5c)。

5 地球化学

2个变质超基性岩样品(188L04D2-1，188L04D11-2)分析结果(表 2)显示，其具有低SiO2(43.51%和45.25%)、Na2O(0.13%和0.45%)和K2O(0.07%和0.09%)，高MgO(19.38%和25.03%)质量分数等特征，TFeO和CaO质量分数分别为8.42%和11.54%与5.38%和7.14%。稀土总量不高(w(ΣREE)为9.7×10-6和27.7×10-6)，轻稀土亏损或稍富集((La/Yb)N=0.6和1.7，图 6a)，大离子亲石元素相对富集(图 6b)。

表 2 鲁西莲花山地区新太古代岩石的地球化学组成 Table 2 Chemical compositions of Neoarchean rocks in the Lianhuashan area, western Shandong
样品号 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 H2O+ CO2 总和 Cr
188L04D2-1 45.25 0.22 8.44 2.85 5.85 0.34 25.03 5.38 0.13 0.07 0.04 5.34 0.14 99.08 2 585.00
188L04D11-2 43.51 0.47 9.15 2.56 9.24 0.21 19.38 7.14 0.45 0.09 0.02 4.68 0.12 97.02 1761.00
188L04D12-1 66.24 0.50 15.88 1.60 1.10 0.08 1.86 1.47 4.08 0.28 e.ii 1.08 < 0.10 100.28 147.00
188L04D11-1 49.91 0.79 14.79 2.99 7.78 0.17 8.37 9.11 2.36 0.82 0.07 1.80 < 0.10 98.96 719.00
188L04D11-J 50.88 1.11 14.2.1 3.31 9.49 0.17 6.59 9.41 2.20 0.63 0.12 1.14 < 0.01 99.26 158.00
样品号 Ni Sc Rb Ba Sr Nb Ta Hf Zr Y Th U La Ce Pr
188L04D2-1 852.0 26.3 2.01 31.50 28.7 0.57 0.05 0.46 118 8.75 0.11 0.16 0.85 1.74 0.27
188L04D11-2 466.0 29.3 1.93 7.37 16.3 1.53 0.12 0.92 32.6 12.90 0.24 0.25 3.72 5.74 1.25
188L04D12—1 28.0 10.4 5.39 90.60 218.0 4.41 0.29 2.95 115.0 11.90 1.42 0.75 9.58 19.70 2.76
188L04D11-1 116.0 42.8 62.00 99.30 161.0 3.24 0.21 1.62 61.7 23.60 0.44 0.14 4.28 9.49 1.66
188L04D12-2 82.9 31.3 26.20 62.70 196.0 1.67 0.30 2.48 91.3 31.70 0.56 0.22 6.73 14.10 2.55
样品号 Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ΣREE (La/Yb)N Eu/Eu* Ba/Ba*
188L04D2-1 1.30 0.50 0.18 0.90 0.18 1.33 0.30 0.92 0.15 0.96 0.15 9.7 0.8 0.82 2.03
188L04D11-2 5.81 1.77 0.72 2.11 0.36 2.41 0.50 1.48 0.23 1.42 0.22 27.7 1.7 1.15 0.34
188L04D12-1 10.90 2.50 1.01 2.40 0.35 2.13 0.41 1.23 0.18 1.18 0.18 54.5 5.3 1.25 0.92
188L04D11-1 7.90 2.50 0.90 3.24 0.56 3.81 0.81 2.47 0.36 2.26 0.36 40.6 1.2 0.98 0.30
188L04D12-2 12.30 4.03 1.36 4.99 0.84 5.71 1.14 3.37 0.50 3.14 0.49 61.3 1.4 0.94 0.39
注：主量元素质量分数的单位为%; 微量和稀土元素质量分数的单位为10-6。
表选项
图 6 鲁西莲花山地区新太古代岩石球粒陨石标准化的稀土模式(a，c)和微量元素蛛网图解(b，d) Fig. 6 REE patterns off chondrite standardization (a, c) and trace element spider diagrams (b, d) of Neoarchean rocks in Lianhuashan area, western Shandong
图选项

角闪变粒岩(188L04D12-1)高SiO2(66.24%)、CaO(6.47%)和Na2O(4.08%)，低MgO(1.86%)和K2O(0.28%)质量分数(表 2)。稀土总量不高(w(ΣREE)为54.5×10-6)，存在一定程度的轻重稀土分离((La/Yb)N=5.3，图 6c)，大离子亲石元素相对富集(图 6d)。

表壳岩中的2个斜长角闪岩样品(主要由斜长石和角闪石组成)进行了元素分析(188L04D11-1和188L04D12-2，表 2)。其SiO2、MgO、TFeO、CaO、Na2O与K2O质量分数分别为49.91%和50.88%、6.59%和8.37%、10.47%和12.47%、9.11%和9.41%、2.20%和2.36%与0.63%和0.82%。稀土总量(w(ΣREE)为40.6×10-6和61.3×10-6，具平坦型稀土模式(La/Yb)N=1.2和1.4)(图 6c)，大离子亲石元素相对富集(图 6d)。

6 讨论

莲花山地区新太古代晚期二长花岗岩中存在规模不等的表壳岩包体。1个角闪变粒岩样品(188L04D12-1)的岩浆锆石年龄为(2 757±14) Ma，与雁翎关地区雁翎关表壳岩中的角闪变粒岩(S0701)的岩浆锆石年龄为(2 747±7) Ma [20]一致。角闪变粒岩-黑云变粒岩的变质原岩被认为是安山质-英安质火山岩或火山碎屑沉积岩，岩浆锆石年龄代表了表壳岩形成时代。侵入表壳岩的奥长花岗岩脉(188L04D10-1)的岩浆锆石年龄(2 593±7) Ma，与Wan等[21]获得的新莆山奥长花岗岩(SY0301)的岩浆锆石年龄(2 663±11) Ma存在较大差异，但与近年来获得的大量新莆山奥长花岗岩的岩浆锆石年龄一致(这也表明新莆山奥长花岗岩是由不同年龄的奥长花岗岩组成，未发表资料)。所以，奥长花岗岩脉为新莆山岩体的派生产物。由于鲁西地区只存在新太古代早期和晚期两个时代的表壳岩，这种侵入关系也表明被侵入的表壳岩形成时代为新太古代早期，还表明表壳岩可能原以包体形式存在于2.60 Ga新莆山片麻状奥长花岗岩中。

变质超基性岩(188L04D2-1)的锆石年龄为2 382~2 657 Ma，数据点1.1位于具岩浆环带结构的成分域(图 4a)，有2 657 Ma的谐和年龄(图 5a)。这种具岩浆环带结构的锆石不可能从超基性岩—基性岩岩浆中结晶而来，锆石年龄也与超基性岩形成于2.70 Ga以前的认识相矛盾。一种可能是后期岩浆事件的锆石(如新莆山奥长花岗岩)，还有可能是后期构造热事件改造，这与样品中锆石普遍遭受重结晶改造相吻合。数据点4.1位于谐和线上，207Pb/206Pb年龄为(2 464±13) Ma，大致为新太古代晚期变质作用年龄记录。

变质超基性岩具高镁、轻稀土亏损型或平坦型稀土模式，斜长角闪岩具平坦型稀土模式，角闪变粒岩具轻稀土略富集稀土模式，虽然大离子亲石元素相对富集，但都无明显Nb、Ta亏损(图 6)。地球化学组成特征分别与雁翎关地区雁翎关岩组中的新太古代早期变质火山岩系(1－4和7－10大层)相同岩石类型十分类似。进一步支持了这些表壳岩包体为雁翎关岩组组成部分的认识，表明新太古代早期表壳岩的原有分布范围一定更大。组成上，变质超基性岩与科马提岩—科马提玄武岩类似；斜长角闪岩具有MORB型玄武岩的组成特征，大离子亲石富集不是玄武岩岩浆本身的组成特征，而与后期改造有关；角闪变粒岩与安山质火山岩类似，为玄武质岩浆进一步结晶分异产物。根据岩石组合、地球化学组成特征及大量变质枕状玄武岩的发现，鲁西地区新太古代早期表壳岩形成于大洋环境，为地幔柱岩浆作用产物。

7 结论

1) 鲁西莲花山地区新太古代晚期莲花山二长花岗岩中存在规模不等的表壳岩包体，主要由变质超基性岩和斜长角闪岩组成，另含少量角闪变粒岩和黑云变粒岩。

2) 根据SHRIMP锆石U-Pb定年，该套表壳岩大致形成于2 757 Ma。

3) 表壳岩包体的岩石组合、地球化学组成特征和形成时代可与雁翎关地区的雁翎关岩组中的新太古代早期变质火山岩系(1－4和7－10大层)对比。

4) 新太古代早期表壳岩的原有分布范围比现在所见到的更大。

致谢: 锆石分选、制靶和SHRIMP定年都在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心完成。样品靶由杨淳、甘伟林制作，锆石阴极发光照片由车晓超、周丽芹完成，SHRIMP U-Pb锆石定年得到刘建辉的帮助。在此一并感谢。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.20200153
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文章信息

王宇晴, 董春艳, 白文倩, 颉颃强, 万渝生
Wang Yuqing, Dong Chunyan, Bai Wenqian, Xie Hangqiang, Wan Yuhseng
鲁西莲花山地区新太古代晚期二长花岗岩中的表壳岩包体——SHRIMP锆石U-Pb定年和地球化学特征
Supracrustal Enclaves in Late Neoarchean Monzogranite in Lianhuashan Area, Western Shandong: SHRIMP U-Pb Zircon Dating and Geochemical Characteristics
吉林大学学报(地球科学版), 2020, 51(1): 141-153
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2020, 51(1): 141-153.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.20200153

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收稿日期: 2020-07-01

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