岩石学报  2016, Vol. 32 Issue (9): 2901-2911   PDF    
内蒙古营盘湾-东五分子一带的色尔腾山岩群的厘定及地质意义
吴新伟1,2, 徐仲元1     
1. 吉林大学地球科学学院, 长春 130061 ;
2. 沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心, 沈阳 110034
摘要: 色尔腾山岩群是华北克拉通西部陆块阴山地块早前寒武纪变质基底的主要组成部分,对探讨华北克拉通早前寒武纪基底构造演化有着十分重要的意义。本文根据对营盘湾-东五分子一带的色尔腾山岩群的地质填图、剖面测量、地球化学分析和SHRIMP测年,对色尔腾山岩群的组成、原岩建造、形成环境和形成时代进行了讨论。认为色尔腾山岩群由陈三沟岩组、柳树沟岩组和东五分子岩组组成,陈三沟岩组由灰黑色细粒斜长角闪岩、浅灰色细粒黑云斜长片麻岩夹角闪斜长片麻岩组成;东五分子岩组下段由细粒含石英黑云斜长角闪岩、黑云角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩呈韵律产出,顶部为灰白色细粒黑云斜长片麻岩夹薄层磁铁黑云斜长片麻岩,上段为由细粒黑云角闪片岩与浅肉红色黑云长英片麻岩互层,顶部有薄层白色透闪石大理岩;柳树沟岩组以角闪片岩、二云母片岩、二云石英片岩、石榴黑云片岩、黑云母片岩为特征。其原岩总体构成表现为:下部以火山岩为主,上部以碎屑沉积岩和化学沉积岩为主的火山-碎屑沉积建造。火山岩明显富碱,其中酸性火山岩明显富铝、贫镁;具有较高的大离子亲石元素含量、较低的Y和重稀土元素含量;具有轻稀土富集、重稀土亏损的稀土分布形式。地球化学特征与埃达克岩类似,形成于活动大陆边缘的构造环境下。通过对东五分子岩组上部互层产出的细粒长英片麻岩和黑云母片岩分别取样,进行锆石U-Pb SHRIMP测年,分别获得1980±9Ma、1946±16Ma的成岩年龄和1901±15Ma、1893±66Ma的变质年龄。综上所述可以得出,色尔腾山岩群的形成于1.95~1.98Ga之间,是在类似埃达克岩的活动大陆边缘岛弧环境下沉积的,在1.9Ga左右发生碰撞造山而发生变质。
关键词: 色尔腾山岩群     SHRIMP测年     活动大陆边缘    
Sertengshan Group in Yingpanwan-Dongwufenzi aera, Inner Mongolia: Revision and its geological significance
WU XinWei1,2, XU ZhongYuan1     
1. College of Earth Science, Jilin University, Changchun 130061, China ;
2. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, Shenyang Center of Geological Survey, CGS, Shenyang 110034, China
Abstract: Sertengshan Group is an important component of Early Precambrian metamorphic basement in Yinshan Block, which is in the western landmass in the North China Craton. It is significant to study the tectonic evolution of the Early Precambrian North China Craton. According to the geological mapping, profiles, geochemical analysis and SHRIMP dating, this article discussed on the composition, primary rock formation, formation environment and the age of the Sertengshan Group. The author believes that the Sertengshan Group is composed of Chensangou Formation, Liushugou Formation and Dongwufenzi Formation. The Chensangou Formation consists of dark gray fine-grained amphibolite and light gray fine-grained biotite plagiogneiss intercalated with hornblende plagiogneiss. The lower member of the Dongwufenzi Formation consists of fine-grained quartz-bearing biotite plagioclase amphibolite, biotite hornblende plagiogneiss and biotite plagiogneiss, which appear in rhythm. On top is gray fine-grained biotite plagiogneiss gripping thin bedded magnetite biotite plagiogneiss. Fine-grained biotite amphibole schist interbedded with light-flesh-colored biotite felsic gneiss belong to the upper member of Dongwufenzi Formation, there is thin bedded tremolite marble on the top. Liushugou Formation is characterized by hornblende schist, two-mica schist, two mica quartz schist, garnet biotite schist and biotite schist. The original rock has two general features: the lower part is dominated by volcanic rock; the upper part is based on clastic sedimentary rocks and chemical sedimentary rock. Volcanic rock is rich in alkali obviously, and medium acidic volcanic is characterized by relative enrichment in Al and large ion lithophile elements (LILE) and light rare earth elements (LREE). It is low in Mg, Y and heavy rare earth elements (HREE). Its geochemical characteristics are similar to adakite, which is formed in tectonic environment of active continental margin. We sampled separately in felsic gneiss and biotite schist, which are interbedded in the upper part of Dongwufenzi Formation. According to the SHRIMP U-Pb isotopic dating, we got the diagenetic age (1980±9Ma, 1946±16Ma) and the metamorphic age (1901±15Ma, 1893±66Ma). In conclusion, Sertengshan Group deposited between 1.95~1.98Ga in the island-arc environment of an active continental margin, and brought about metamorphism with an orogenic movement in 1.9Ga.
Key words: Sertengshan Group     SHRIMP U-Pb     Active continental margin    
1 引言

古“板块构造体系”识别和研究的重要途径是在地质记录中发现并识别其判别标志,如:古地磁漂移,蛇绿岩、榴辉岩、蓝片岩或超高压变质带,与消减环境有关的岩石、地球化学和同位素特征等(Cawood, 2006; Stephen et al., 2003; Stern, 2005)。华北克拉通西部陆块孔兹岩带的变质变形特征显示该区存在大规模的古元古代“构造-热”事件(Santosh et al., 2006, 2007a, b; Santosh and Kusky, 2010; Santosh, 2010; Xia et al., 2006, 2008; 吴昌华等, 2006; Wan et al., 2008; Chen et al., 2015; Guo et al., 2015);该期构造事件形成的地球动力学背景亦被广泛讨论(Zhao et al., 2009; Peng et al., 2010, 2011; Santosh, 2010; Santosh et al., 2012, 2013; Zhai et al., 2003, 2005)。

华北克拉通西部陆块色尔腾山地区地质、构造十分复杂,其中的色尔腾山岩群逐渐引起了人们的重视(王楫等, 1995; 李景春等, 2004; 沈其韩, 2008)。按照研究历史,这一地区的变质岩系最早在1 20万区调时被称为五台群,20世纪80年代李树勋等(1986)、王辑等(1995)在此工作时,又称为东五分子群;之后,内蒙古第一区域地质调查院(1994)通过在本文工作区的研究,剔除了高级变质表壳岩和变质深成岩之后,建立了色尔腾山岩群。王楫等(1995)将这套中浅变质地层称为色尔腾山群,自下而上划分为东五分子组、公巨成组和东关井组,归属于新太古代。李景春等(2004)认为色尔腾山岩群主要由陈三沟岩组、柳树沟岩组和东五分子岩组组成,属新太古代。陈志勇等(2007)将分布于内蒙古中部色尔腾山、大青山、西部乌拉特后旗以及阿拉坦敖包、叠布斯格等地的低角闪岩相-高绿片岩相的片岩、大理岩系厘定为色尔腾山岩群。近年来,色儿腾山岩群更多被用来泛指华北克拉通西部陆块的太古代绿岩建造(陈志勇等, 2007; 陈亮, 2007; 刘利等, 2012; 万渝生等, 2012; 马旭东等, 2010, 2013)。本文将通过对东五分子一带建群所在地色尔腾山岩群组成、原岩建造、形成环境以及形成时代的讨论来探索它们形成的构造背景,并讨论它们与绿岩地体的差异。

①李树勋, 张履桥, 孙德育.1986.内蒙古中部东五分子-朱拉沟地区太古宙地质特征及含矿性.内蒙古地质矿产局报告, 1-85

②内蒙古第一区域地质研究院.1994.包头地区1:5万(6幅)区域地质调查报告

2 色尔腾山岩群的组成和岩相特征

色尔腾山岩群产于华北克拉通西部陆块北部的阴山地块(Zhao et al., 2005)中,其在色尔腾山地区的营盘湾-东五分子一带出露较全,这一地区也是色尔腾山岩群建群所在地。李树勋等(1986)最早在这一地区发现了这套浅变质地层,将其命名为东五分子群。内蒙古第一区域地质研究院(1994)通过对这一地区6幅1 5万填图,在剔除了高级变质杂岩和变质深成侵入岩后,将这套浅变质地层定义为色尔腾山群,自下而上分为陈三沟组、东五分子组、柳树沟组、北召沟组和点力素太组。作者通过对这一地区的工作,也赞同李景春等(2004)的意见,认为色尔腾山岩群是一套遭受变形改造的构造-岩石地层,主要由陈三沟岩组、柳树沟岩组和东五分子岩组组成。这三个岩组在空间上密切共生,与南部的高级变质杂岩呈韧性剪切带接触,而又被早、中元古代侵入体和早三叠世花岗岩改造、破坏(图 1)。


图 1 内蒙古色尔腾山地区地质简图 1-侏罗系;2-中元古界;色尔腾山岩群:3-陈三沟岩组;4-东五分子岩组;5-柳树沟岩组;6-早三叠世花岗岩;7-中元古代侵入岩;8-古元古代侵入岩;9-新太古代侵入岩;10-高级变质杂岩;11-韧性剪切带.图b引自Zhao et al., 2005, 图中白色方块为工作区位置(Ⅰ东部陆块,Ⅱ中央造山带,Ⅲ1鄂尔多斯地块,Ⅲ2孔兹岩带,Ⅲ3阴山地块) Fig. 1 The geological sketch map of Serteng mountain, Inner Mengolia

陈三沟岩组是色尔腾山岩群最下部的构造岩石地层单位,在陈三沟、七分子-柳树沟等地出露,主要由灰黑色细粒斜长角闪岩、浅灰色细粒黑云斜长片麻岩夹角闪斜长片麻岩组成。该组在七分子-柳树沟一带与下伏的高级变质杂岩和侵入其中的新太古代变质闪长岩、石英闪长岩呈韧性剪切带接触(图 2)。


图 2 色尔腾山岩群原岩建造特征 ①高级变质杂岩;②变质流纹质火山岩(黑云长英片麻岩);③变质安山质火山岩(黑云斜长片麻岩);④变质玄武质火山岩(斜长角闪岩、阳起片岩);⑤变质碎屑岩类.剖面上面的数字代表样品号 Fig. 2 The profile showing protolith of Sertengshan Group complex

东五分子岩组可分为两段。下段下部以细粒含石英黑云斜长角闪岩、黑云角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩呈韵律产出,上部为灰白色细粒黑云斜长片麻岩夹薄层磁铁黑云斜长片麻岩(铁矿层);上段为由细粒黑云角闪斜长片麻岩与浅肉红色黑云长英片麻岩互层过渡到含石榴黑云二长片麻岩、白色透闪石大理岩。

柳树沟岩组以角闪片岩、二云石英片岩、石榴黑云片岩、二云母片岩、二云石英片岩、二云母片岩、黑云母片岩为特征。

剖面测量和地质填图过程中发现,上述变质地层中普遍发育一组透入性叶理(片麻理、片理),大部分叶理与岩性界面平行,局部小角度相交,上述地层单位在空间分布上也整体有序。组成色尔腾山岩群的岩石普遍以细粒变晶结构为特征,除变斑晶外,岩石中矿物粒度大部分在0.2mm之下。包含变晶结构和筛状变晶结构发育,部分岩石中残留有原岩结构,如斜长角闪岩中的变余拉玄结构或间隐结构和片岩中的变余碎屑结构等,新生矿物有绿色角闪石、褐色黑云母和白云母,形成的典型变质矿物组合有:黑云母+角闪石+钠长石±绿帘石、角闪石+钠长石+石英±绿帘石、石榴石+黑云母+钠长石+石英、斜绿泥石+绢云母+黑云母+石英±钠长石。这些事实都说明,色尔腾山岩群的变质程度为绿片岩相。

3 色尔腾山岩群的原岩建造和形成环境

本文在剖面测量的基础上,系统采集了12件样品进行了元素分析(表 1),全岩常量元素含量采用X荧光光谱测定,微量和稀土元素用等离子质谱测定,其中10件样品由湖北省地质实验研究所完成,2件由国家地质实验中心完成。所采的样品均为新鲜样品,遭受变质交代和蚀变作用较弱,可以较好的反映色尔腾山岩群的地球化学特征。


表 1 色尔腾山岩群变质火山岩的的主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)组成 Table 1 Major (wt%) and trace (×10-6) element data for the metavolcanics in Sertengshan Group complex

根据地球化学特征和岩石中变余结构的综合分析,对所测得色尔腾山岩群地层剖面进行了系统的原岩恢复。陈三沟岩组原岩以玄武岩与流纹岩互层为主。东五分子岩组原岩显示出两个火山-沉积旋回,下部旋回由碱性玄武岩-安山岩-流纹岩呈频繁的韵律产出开始,过渡到玄武岩和流纹岩双峰式火山沉积,最后以泥质长石砂岩夹硅铁质沉积结束;上部旋回下部为厚层安山岩、玄武岩,上部则为长石砂岩、长石石英砂岩夹白云岩。柳树沟岩组原岩以大量的碎屑沉积为主,夹有钙碱性-拉斑玄武岩系列的火山沉积,其中,下段以基性岩屑砂岩、杂砂岩、长石砂岩为主,夹有多层中基性火山岩,中段由长石砂岩、石英砂岩、泥质石英砂岩、泥质粉砂岩组成,夹少量火山岩,大量二云石英片岩、二云片岩的出现显示出地层中的细碎屑岩大量增加;上段的原岩以白云岩、泥灰岩和碎屑岩为主(图 2图 3)


图 3 色尔腾山群的主要岩性特征 (a)黑云长英片麻岩(变质流纹岩);(b)变质玄武岩(斜长角闪岩);(c)黑云斜长片麻岩(变质安山岩);(d)角闪片岩(变质碎屑岩) Fig. 3 The main lithology from Sertengshan Group complex

通过其中的12件变质火山岩样品数据的分析可以发现,色尔腾山岩群变质火山岩具有从基性向酸性连续演化的特征,其中FeOT、MgO、CaO、TiO和MnO与SiO2有明显的负相关性,样品普遍富碱(表 1),K2O+Na2O含量为达3.77%~8.58%,在硅-碱图中,大部分样品尤其是基性火山岩样品属于钾玄岩系列,少量属于钙碱性系列(图 4)。其中中酸性火山岩SiO2含量在60.1%~76.39%之间,Al2O3含量在14.32%~17.44%之间,MgO含量在0.28%~2.68%之间,与埃达克岩的SiO2含量≥56%、Al2O3≥15%、MgO含量通常小于3%的基本特征相似。


图 4 色尔腾山岩群变质火山岩的硅碱图SHO-钾玄岩系列;CAB-钙碱性系列;IAT-拉斑玄武岩系列 Fig. 4 Na2O+K2O vs. SiO2 diagram of the metavolcanics in Sertengshan Group complex

这些变质火山岩均具有轻稀土富集、重稀土亏损的稀土分布形式,其中,中基性火山岩稀土总量∑REE=146.1×10-6~380.3×10-6,(La/Yb)N=4.55~14.6,(Gd/Yb)N=1.68~2.81,无铕异常(δEu=0.95~1.14)(图 5a),与橄榄粗玄岩的稀土分布形式向类似;中酸性火山岩稀土总量∑REE=46.41×10-6~638.7×10-6,(La/Yb)N=17.5~143,(Gd/Yb)N=3.02~9.73,具有明显正铕异常(δEu=1.09~5.98),或负铕异常(δEu=0.52~0.73)(图 5b),与埃达克岩的稀土分布形式相类似(Defant and Drummond, 1990)。


图 5 色尔腾山岩群变质中基性火山岩(a)和变质中酸性火山岩(b)的球粒陨石标准化稀土元素配分图(标准化值据Boynton, 1984) Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns of the middle-basic metavolcanics (a) and middle-acid metavolcanics (b) in Sertengshan Group complex (normalization values after Boynton, 1984)

这些岩石还具有较高的大离子亲石元素含量、较低的Y和重稀土元素含量。中基性火山岩的Rb、Sr、Ba含量分别为23.4×10-6~85.8×10-6、381×10-6~987×10-6、781×10-6~1971×10-6,Y含量为17.56×10-6~34.15×10-6,Yb含量为1.66×10-6~3.16×10-6;中酸性火山岩的Rb、Sr、Ba含量分别为25.2×10-6~180.6×10-6、390×10-6~1029×10-6、1292×10-6~1869×10-6,Y含量为1.21×10-6~15.9×10-6,Yb含量为0.1×10-6~1.15×10-6,与埃达克岩(Sr≥400×10-6,Y < 18×10-6,Yb≤1.9×10-6)十分相似(Defant and Drummond, 1990)。在(La/Yb)N-YbN图解(图 6a)和Sr/Y-Y图解(图 6b)中,中酸性火山岩样品均落入埃达克岩或附近,而中基性火山岩样品落在经典岛弧岩石区。但这些变质火山岩在空间上共生,并且,中基性火山岩均属钾玄岩系列,具有橄榄粗玄岩的稀土分布形式向类似。因此,可以认为,色尔腾山岩群的变质火山岩具有埃达克岩的特征,形成于活动大陆边缘的构造环境下。


图 6 色尔腾山岩群中变质火山岩的埃达克岩判别图解(据Defant and Drummond, 1990) Fig. 6 Adakite discrimination diagram of the metavolcanics in Sertengshan Group complex (after Defant and Drummond, 1990)
4 色尔腾山岩群形成时代及其与绿岩的对比

关于色尔腾山岩群的形成时代,目前有两种观点:古元古代和新太古代。前者是根据现有的同位素年龄数据得出的(内蒙古第一区域地质研究院, 1994),王楫等对(1995)在乌拉特前旗后王林沟西北色尔腾山岩群剖面上的斜长角闪岩进行单颗粒锆石U-Pb测年(蒸发法),取得3个锆石晶体分别为2144±15Ma、2261±10Ma、2361±7Ma。后者将色尔腾山岩群与这一地区大面积分布的太古宙TTG岩系(变质闪长岩、变质石英闪长岩、变质斜长花岗岩)联系在一起,定义为花岗-绿岩带(李树勋等, 1986; 王楫等, 1995; 张维杰等, 2000; 简平等, 2005; 陈亮, 2007; 马旭东等, 2010, 2013; 刘利等, 2012; 万渝生等, 2012),并根据从绿岩带中获得的年代学数据(~2.5Ga)将色尔腾山岩群划归新太古代(陈亮, 2007; 马旭东等, 2010, 2013; 刘利等, 2012; 万渝生等, 2012)。

笔者在乌拉特前旗明安乡七分子东色尔腾山岩群东五分子岩组上部细粒长英片麻岩与黑云母片岩互层的部位(图 2)分别取细粒长英片麻岩(BQ1-1)和黑云母片岩(BQ1-2)2个样品,分别进行锆石U-Pb同位素测年。这2个样品均以细粒变晶结构为特征,主元素、微量元素和稀土元素特征与该群的中酸性火山岩特征一致。

锆石分选在廊坊市科大岩石矿物分选技术服务有限公司按标准程序完成。锆石定年在北京离子探针中心SHRIMPⅡ上完成,测年原理和流程参见Williams(1998)。一次离子流O2-强度为9nA,束斑大小为25~30μm。标准锆石BR266(U含量为909×10-6)(Nasdala et al., 2008)和TEMORA(年龄为417Ma)(Black et al., 2003)用于未知样品U含量标定和年龄校正。TEMORA标准和待测锆石测年之比为1 3~4。用204Pb进行普通铅年龄校正(Cumming and Richarda, 1975)。数据处理采用SOUID11.03d和ISOPLOT程序(Ludwig, 2001)。单个数据的误差为1σ,加权平均年龄误差为95%置信度。

5 长英片麻岩和黑云母片岩的锆石特征及SHRIMP定年

长英片麻岩(BQ1-1)中锆石特征简单,多呈自形柱状,锆石粒径通常在300~350μm之间,普遍具有核-幔-边结构,大多数岩浆锆石都存在白边,为变质或热液作用的结果。幔部锆石是大部分锆石的主体,具有明显的结晶环带结构,为岩浆锆石。许多锆石还有核部锆石,多为不规则残留状,部分具结晶环带,为岩浆锆石,另外部分为深灰色变质锆石,结构均匀(图 7)


图 7 长英片麻岩(BQ1-1)的锆石阴极发光图 图中小椭圆(~30μm)为锆石SHRIMP U-Pb测年位置,其编号与表 2中的一致 Fig. 7 The CL images of zircons from feldspar-quartz gneiss (BQ1-1)

在11颗锆石中共测20个数据点,10个核部残留锆石数据点的U、Th含量和Th/U比值分别为52×10-6~921×10-6、7×10-6~134×10-6和0.12~0.32,207Pb/206Pb年龄在1946~2114Ma之间;9个幔部岩浆锆石数据点的U、Th含量和Th/U比值分别为122×10-6~374×10-6、25×10-6~80×10-6和0.19~0.35,207Pb/206Pb年龄在1941~2078Ma之间,二者的年龄数据变化范围小,基本重合。去掉5个Pb丢失明显的数据后,14个锆石数据点的207Pb/206Pb年龄在1941~2015Ma之间(表 2),207Pb/206Pb加权平均年龄为1980±9Ma(MSWD=2.3)(图 8)。核部残留锆石的年龄数据与幔部岩浆锆石重合可能与这期岩浆作用有关,因此,这一平均年龄基本反映了黑云碱长片麻岩原岩的成岩年龄。仅有的一个边部年龄数据(17.1R)点的U、Th含量和Th/U比值分别为294×10-6、36×10-6和0.13,207Pb/206Pb年龄为1901±15Ma,可能代表一期变质作用事件。


图 8 长英片麻岩(BQ1-1)和黑云母片岩(BQ1-2)的SHRIMP U-Pb年龄谐和图 Fig. 8 SHRIMP U-Pb concordant diagrams for zircons form feldspar-quartz gneiss (BQ1-1) and biotite schist (BQ1-2)

表 2 长英片麻岩(BQ1-1)锆石SHRIMP U-Pb年龄数据 Table 2 SHRIMP zircon analytical data of feldspar-quartz gneiss (BQ1-1)

黑云母片岩(BQ1-2)中锆石多为自形短柱状,粒径在300~400μm之间,具有与BQ1-1相似的锆石结构:①核部残留锆石,或者为具有结晶环带的岩浆锆石,或者为深灰色变质锆石;②幔部岩浆锆石,浅灰色-灰色,具结晶条带;③变质锆石边(图 9)。


图 9 黑云母片岩(BQ1-2)的锆石阴极发光图 图中小椭圆(~30μm)为锆石SHRIMP U-Pb测年位置,其编号与表 3中的一致 Fig. 9 The CL images of zircons from biotite schist (BQ1-2)

共测13颗锆石18个数据点。2个核部残留锆石数据点的U、Th含量和Th/U比值分别为132×10-6~174×10-6、145×10-6~225×10-6和1.14~1.34,207Pb/206Pb年龄在1947~2028Ma之间(表 3);12个幔部岩浆锆石数据点的U、Th含量和Th/U比值分别为20×10-6~369×10-6、70×10-6~336×10-6和0.73~7.16,207Pb/206Pb年龄在1895~2056Ma之间(表 3),二者的年龄数据变化范围小,基本重合。去掉3个Pb丢失明显的数据后,11个锆石数据点的207Pb/206Pb年龄在1931~1988Ma之间(表 3),207Pb/206Pb加权平均年龄为1946±16Ma(MSWD=2.3)(图 8),U、Th含量和Th/U比值分别为49×10-6~369×10-6、70×10-6~336×10-6和0.38~1.66,这一平均年龄被认为代表的黑云母片岩的原岩结晶成岩年龄。4个边部年龄数据点的U、Th含量和Th/U比值分别为37×10-6~1178×10-6、1×10-6~68×10-6和0~1.64,207Pb/206Pb年龄在1823~1893Ma之间(表 3),但其中3个数据Pb丢失明显,唯一在谐和线上的年龄数据1893±66Ma可能代表这期变质作用事件的年龄。


表 3 黑云母片岩(BQ1-2)锆石SHRIMP U-Pb年龄数据 Table 3 SHRIMP zircon analytical data of biotite schist (BQ1-2)

上述2个样品的测年结果十分接近,表明东五分子一带色尔腾山岩群的原岩大致形成于1.93~2.0Ga之间,并在1.9Ga左右发生变质。这些测年结果支持色尔腾山岩群形成于古元古代的观点。

6 讨论与结论

阴山地块以大面积的新太古代花岗岩-绿岩带为特征。色尔腾山岩群常常被作为不规则产出的绿岩残片(陈亮, 2007; 马旭东等, 2010, 2013; 万渝生等, 2012; 刘利等, 2012),因此,该地块中的许多中低级变质岩残片都被归属为色尔腾山岩群。我们的研究显示,原始定义的色尔腾山岩群与该区广泛分布的绿岩地体具有完全不同的特征。目前已有的资料显示,绿岩地体主要由阳起石化滑石化透辉岩、石榴角闪二辉麻粒岩、石榴透辉斜长角闪岩、阳起石化角闪岩、斜长角闪岩组成,呈包体状残存在新太古代TTG岩石中,属于一套绿岩型火山沉积建造;总体经历了角闪岩相变质,部分岩石中发现的紫苏辉石可能暗示其遭受过麻粒岩相变质作用改造(陈亮, 2007; 马旭东等, 2010, 2013; 万渝生等, 2012; 刘利等, 2012);而东五分子一带原始定义的色儿腾山岩群由一套基性、中性到酸性火山沉积和大量的碎屑岩沉积建造,具有明显的成层性;变质程度为高绿片岩相-低角闪岩相。二者在地球化学特征上也表现出明显差异,绿岩地体中的基性岩石显示出明显的科马提岩特征,稀土曲线平缓,与洋中脊玄武岩稀土曲线相似(马旭东等, 2010);而色尔腾山火山岩则显示出埃达克岩的特征,即使基性火山岩也显示出轻稀土富集,重稀土亏损的特征。因此,简单地将这些低级变质岩残片统统归属色尔腾山岩群也可能导致色尔腾山岩群与新太古代变质侵入岩关系的混乱。

剖面特征显示色尔腾山岩群主要由陈三沟岩组、东五分子岩组和柳树沟岩组组成,是一套浅变质的火山-碎屑沉积岩系,其中火山岩的地球化学特征类似于埃达克岩,可能形成于活动大陆边缘的环境下,大致形成于1.93~2.0Ga之间,在1.9Ga左右遭受到绿片岩相变质作用的改造。位于研究区东部哈拉沁一带划分为二道洼岩群的变质火山岩与研究区变质火山岩具有基本一致的年代学特征,其形成被认为与古元古代末期的洋脊俯冲导致的弧火山作用有关(Peng et al., 2010)。

这一认识显然对色尔腾山岩群与大面积的TTG共生组成新太古代花岗-绿岩带(李树勋等, 1986; 金巍等, 1991; Liu et al., 1993; 李景春等, 2004; 陈亮, 2007; 马旭东等, 2010, 2013; 万渝生等, 2012; 刘利等, 2012)的观点形成了挑战。目前的研究资料表明,这一地体中的新太古代变质侵入岩特征复杂,主要由①片麻状闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩和角闪花岗岩组成的高镁闪长岩或赞歧岩,片麻状或弱片麻状构造,形成于在2520~2556Ma之间(简平等, 2005);②由英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质片麻岩组成的TTG岩系,具有L>S组构,SHRIMP测年结果为2534±7Ma(另文发表);③弱片麻状白岗质花岗岩,以暗色矿物含量极少和过铝质花岗岩为特征,包含有TTG岩系的包体,SHRIMP测年结果为2509±7Ma(另文发表);④具有高镁特征的赞岐岩(简平等, 2005)。这些新太古代变质深成侵入岩很难用TTG组合来概括。显然,简单地将色尔腾山岩群与这些变质深成侵入岩联系在一起并不合适。种种迹象表明,色尔腾山岩群是古元古代末期活动大陆边缘环境下的产物。

致谢 本文是在吉林大学大青山科研队在内蒙古大青山地区多年工作成果的基础上完成的;论文写作过程中得到杨振升教授的指导;万渝生、董春艳帮助完成了锆石SHRIMP定年;邵积东、苗培森、谷永昌等人对论文中的一些观点进行了交流和讨论;审稿人提出了宝贵的修改意见;在此一并致谢。
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