2016, Vol. 32
2. 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037
2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
阿拉善地区处于中亚造山带和阿拉善地块的交界地带，也是华北克拉通和塔里木克拉通之间的连接地区(图 1a)，其构造位置十分关键，为探讨阿拉善-华北克拉通与中亚造山带的边界以及古亚洲洋构造演化问题提供了很好的窗口(Feng et al., 2013)。然而位于阿拉善北部的宗乃山-沙拉扎山构造带，其构造归属存在争议。早期的研究工作认为，宗乃山-沙拉扎山构造带是阿拉善地块的一部分，与诺日公-红古尔玉林构造带具有相同的早前寒武纪基底(王廷印等，1994；吴泰然和何国琦，1993)。近年来针对阿拉善北部晚古生代侵入岩研究结果表明两条构造带发育的侵入岩具有明显不同的源区物质组成，宗乃山-沙拉扎山构造带侵入岩来自相对年轻物源，而诺日公-红古尔玉林构造带同时期侵入岩主要来自古老地壳物质(Shi et al., 2014；史兴俊等，2014)。此外，阿拉善北部岩浆岩中捕获锆石的年代学和Hf同位素也进一步揭示宗乃山-沙拉扎山构造带和诺日公-红古尔玉林构造带可能具有不同的深部物质组成(Zhang et al., 2015)。因而一些研究认为宗乃山-沙拉扎山构造带可能是亲中亚造山带的(Shi et al., 2014；史兴俊等，2014；Zhang et al., 2015；叶柯等，2016)。
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图 1 阿拉善北部地质简图 Fig. 1 Geological sketch map of the northern Alxa |
宗乃山-沙拉扎山构造带和诺日公-红古尔玉林构造带都出露有前寒武纪岩石，早期研究将它们统归为阿拉善群。近年来阿拉善地块内部的前寒武纪岩石已经开展了大量工作，获得了一批可靠的锆石年龄及同位素数据(Dan et al., 2012, 2014；耿元生等, 2002, 2006, 2007, 2010；耿元生和周喜文, 2010, 2011；李江海等，2006；宫江华等，2011；Zhang et al., 2013a；Wu et al., 2014)，形成时代包括新太古代、古元古代、中元古代和新元古代，但是宗乃山-沙拉扎山构造带前寒武纪岩石的研究相对薄弱。早期的Rb-Sr等时线法获得的太古代年龄缺乏高精度锆石U-Pb年龄证实。此外，近年来在宗乃山-沙拉扎山构造带的晚古生代侵入岩中，识别出了一些中元古代的变质深成侵入岩及表壳岩(卿芸，2010；宋伟，2014)，对原有认识提出了疑问。因此，本文选择对该构造带前寒武纪岩石进行详细的岩石学、年代学和锆石Hf同位素研究，以期查明其形成时代，并与南侧阿拉善地块内部和北部的中亚造山带对比，进一步探讨其基底性质和构造归属。
1 区域地质背景阿拉善北部地区存在两条重要的蛇绿岩带(图 1b)，即恩格尔乌苏蛇绿岩带和查干础鲁蛇绿岩带(巴丹吉林断裂)，并以此将本区自北向南划分为珠斯楞-杭乌拉构造带、宗乃山-沙拉扎山构造带、诺日公-红古尔玉林构造带(王廷印等，1994；吴泰然和何国琦，1993；李俊建，2006)。早期的地质工作将阿拉善北部的前寒武纪岩石统称为阿拉善群，时代归为太古宙(宁夏回族自治区区域地层表编写组，1978)。近年来的研究表明，诺日公-红古尔玉林构造带的前寒武纪变质岩系形成时代较为复杂，并经历了多期构造热事件的改造(耿元生等, 2002, 2006)。根据岩石组合特征、变质变形特点和同位素年代学资料等，诺日公-红古尔玉林构造带变质岩系被划分为新太古代叠布斯格岩群、古元古代的巴彦乌拉山岩组和古-中元古代的阿拉善岩群以及主体为古元古代的波罗斯坦庙深成片麻岩和主体为新元古代的毕及格台花岗质片麻岩(耿元生等，2002)。
宗乃山-沙拉扎山构造带前寒武纪岩石主要出露于宗乃山西段，主要岩性包括黑云二长片麻岩、黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长条带状混合岩、眼球状混合岩夹大理岩，以及少量黑云斜长变粒岩、二长浅粒岩和斜长角闪岩等，总体呈残留顶盖状产出(宁夏回族自治区矿产局, 1982①; 甘肃省地质局区域地质调查队, 1980②)。这些岩石经历了绿片岩相-角闪岩相的低-中级变质作用，少量岩石中出现了眼球状构造。早期的区域地质调查工作认为这些岩石可能是形成于中太古代-古元古代。
①宁夏回族自治区矿产局. 1982. 1：20万沙拉套儿汉图幅地质调查报告
②甘肃省地质局区域地质调查队. 1980. 1：20万因格井图幅区域地质调查报告
宗乃山-沙拉扎山构造带缺失早古生代地层，晚古生代地层主要为石炭系-二叠系阿木山组。阿木山组下部是以浅海相中酸性火山碎屑岩、砂岩、板岩为代表的火山岩-碎屑岩建造，中部为浅海相碳酸盐岩建造，上部是以砾岩、长石石英砂岩为代表的粗碎屑岩建造(Zhang et al., 2013b)。另外本区出露有少许侏罗系，并广泛沉积有厚度巨大的白垩系红层。宗乃山-沙拉扎山构造带大面积展布晚古生代侵入岩，东西延伸近200km，面积大于3000km2。这些侵入岩包括晚石炭世末(~301Ma)花岗闪长岩，中二叠世(272~264Ma)辉长岩、钾长花岗岩，二叠纪末-早三叠世(257~247Ma)花岗闪长岩、石英二长闪长岩、闪长岩等(Shi et al., 2014；史兴俊等，2014；李俊建，2006；Zhang et al., 2013b；刘治博和张维杰, 2014a, b, c, d；冉暤等，2012；徐东卓等，2014；吕秉廷，2013)。其中，二叠纪末-早三叠世的中酸性侵入岩活动规模最大，集中形成于~250Ma，构成了宗乃山-沙拉扎山的主体。
2 样品描述宗乃山西段目前沙漠覆盖严重，前寒武纪岩石主要出露于西南缘阿尔滕托亚-嘎顺呼都格一带(图 2)。其中，阿尔滕托亚附近前寒武纪岩石主要岩性为黑云二长片麻岩和变斑状黑云斜长片麻岩，嘎顺呼都格地区主要出露角闪黑云二长片麻岩。
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图 2 宗乃山西南段地质简图和样品采样位置(据甘肃省地质局区域地质调查队, 1980; 宁夏回族自治区矿产局, 1982; 卿芸，2010修改) 数据来源：[1] 史兴俊等，2014；[2] 刘治博和张维杰，2014c；[3] 冉皞等，2012；[4] 刘治博和张维杰，2014b；[5] 刘治博和张维杰，2014d；[6] 卿芸，2010；[7] 刘治博和张维杰，2014a Fig. 2 Geological sketch map of the southwest part of Zongnaishan area and samples location (after Qin, 2010) |
阿尔滕托亚黑云二长片麻岩，浅灰黑色，具有明显的片麻状构造和条带状构造(图 3a)，含有少量钾长石浅色条带，片麻理产状为160°∠40°。主要矿物组合为斜长石(25%)、石英(40%)、钾长石(20%)、黑云母(5%~10%)和角闪石(5%)等。矿物颗粒较小，粒径多小于0.5mm。斜长石半自形粒状，部分发生绢云母化；石英呈他形，具定向拉长的特点，显示弱的糜棱岩化作用；黑云母呈片状不定向排列(图 3b)。
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图 3 宗乃山西南缘片麻岩野外及正交偏光镜下特征 (a)黑云二长片麻岩条带状构造；(b)黑云二长片麻岩正交偏光镜下特征；(c)变斑状黑云斜长片麻岩眼球状构造；(d)变斑状黑云斜长片麻岩石英破碎定向排列；(e)花岗岩侵入角闪黑云二长片麻岩；(f)角闪黑云二长片麻岩正交偏光镜下特征.Qtz-石英；Pl-斜长石；Kfs-钾长石；Hbl-角闪石；Bt-黑云母 Fig. 3 Outcrop photos and microphotographs of the gneiss in southwestern margin of Zongnaishan |
阿尔滕托亚变斑状黑云斜长片麻岩，岩石呈灰黑色，不等粒结构，片麻状构造。主要矿物成分有斜长石(30％)、钾长石(15％)、石英(45%~50％)及黑云母(5％)，副矿物为磁铁矿、磷灰石、锆石等。斜长石及钾长石主要呈半自形粒状，斜长石发生了强烈的绢云母化，边缘常见细粒化现象。岩石中可见长石呈眼球状斑晶产出，斑晶大小为5~10mm(图 3c, d)。石英破碎严重，部分发生了重结晶作用，呈定向排列。黑云母发生了绿泥石化蚀变，呈连续定向排列。这些现象说明岩石糜棱岩化明显，指示其遭受了较为强烈的剪切变形。
嘎顺呼都格角闪黑云二长片麻岩，岩石呈灰黑色，中粒结构，片麻理发育。野外可见晚期花岗质岩脉侵入(图 3e)。主要矿物成分有斜长石(35％)、钾长石(20％)、石英(15%~20％)及角闪石(15%~20%)和黑云母(5%~10%)等(图 3f)。岩石变质变形较弱，矿物没有发生明显的变形和破碎，晶体自形程度高，暗色矿物有弱的定向。
3 测试方法样品破碎和锆石单矿物挑选在河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成。将原岩样品粉碎，经常规重选和电磁选后，在双目镜下挑选锆石。将完整的典型锆石颗粒置于环氧树脂中，待固结后抛磨，使锆石内部充分暴露，然后进行锆石显微(反射光和透射光)照相和阴极发光(CL)照相。锆石阴极发光照相在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室完成。
阿尔滕托亚黑云二长片麻岩(样品13AX133)的锆石U-Pb同位素定年在天津地质矿产资源研究所同位素实验室完成，变斑状黑云斜长片麻岩(样品14AX24)和嘎顺呼都格角闪黑云二长片麻岩(样品14AX38)在国家地质测试中心完成。天津所同位素实验室使用仪器为Neptune多接收电感耦合等离子体质谱仪和193nm激光取样系统(LA-MC-ICP-MS)。锆石U-Pb测年时激光剥蚀的斑束为35μm，能量密度为13~14J/cm2，频率为8~10Hz，激光剥蚀物质以He为载气送入Neptune(MC-ICP-MS)。采用TEMORA和GJ-1作为外部锆石年龄标准进行U、Pb同位素分馏校正，具体实验流程可参见耿建珍等(2012)和李怀坤等(2009)。数据处理采用中国地质大学刘勇胜编写的ICPMSDataCal程序(Liu et al., 2008)，采用204Pb对普通铅进行校正，并利用NIST612作为外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量。统计处理采用Isoplot程序(Ludwig, 2003)。国家地质实验测试中心分析使用NWR esi 193 ArF准分子激光剥蚀系统及Thermo Fisher ELEMENT 2高分辨电感耦合等离子体质谱仪。激光剥蚀斑束直径25μm，频率10Hz；以He气作为载气；ICP-MS分析采用低分辨模式，使用NIST612进行仪器信号调谐，La和Th信号大于30W，监测ThO+/Th+控制氧化物产率 < 0.2%，238U/232Th≈1。每10个样品点，分析锆石标准样品GJ-1及质量监控样品Plesovice各2次；数据处理采用GLITTER(Version 4.0)完成。
样品主量、微量和稀土元素分析测试在加拿大温哥华Acme实验室完成。主量元素和钪(Sc)、钡(Ba)、镍(Ni)含量利用等离子-原子电感耦合发射光谱法测定(ICP-AES)，其余的微量和稀土元素利用ICP-MS分析。烧失量根据点火后在1000℃时的重量差别测定。主要氧化物、微量元素和稀土元素的检测限分别为0.01%~0.1%、0.1×10-6~10×10-6和0.01×10-6~0.5×10-6；主量元素和微量元素的分析精度分别为0.5%和2%~20%。
锆石Lu-Hf同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成。测定时使用国际锆石标样GJ-1作为参考物质，GJ-1的176Hf/177Hf测试加权平均值为0.282015±8(2σ, n=10)。为使Hf同位素分析与锆石U-Pb年龄分析相对应，锆石Hf同位素的分析点与锆石U-Pb年龄分析点位于同颗锆石晶体的相同位置或者结构相同处。计算176Lu衰变常数采用1.867×10-11/y(Söderlund et al., 2004)。球粒陨石的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf的比值分别为0.0332和0.282772，亏损地幔的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf的比值分别为0.0384和0.28325，176Lu/177Hf平均地壳为0.015(Blichert-Toft and Albarède, 1997)。仪器运行条件及详细分析流程见侯可军等(2007)。
4 分析结果 4.1 锆石U-Pb年代学阿尔滕托亚黑云二长片麻岩(样品13AX133)的锆石呈无色透明-浅黄色，半自形-自形，多数呈长柱状晶体，部分短柱状。锆石宽约100μm，长200~300μm，长宽比为2：1~3：1。阴极发光图像显示这些锆石普遍具有典型岩浆结晶环带，未见继承核，显示出岩浆成因锆石特征(图 4)。个别锆石边部有极窄的明亮边，可能与后期变质或流体改造有关。本文选取其中23颗锆石共进行了26个点位的U-Pb定年分析，测试位置避开裂隙和包裹体，测试结果见表 1。26个分析点的207Pb/206Pb、207Pb/235U和206Pb/238U年龄依次减小，呈正向一致性。其中测试点3.1、3.2以及15.1的207Pb/206Pb年龄较大，并明显远离谐和线(图 5a中虚线椭圆)，不参与年龄计算。其余23个分析点的207Pb/206Pb年龄集中在1389~1505Ma，部分测点存在一定程度的Pb丢失，但总体呈完好的线性分布，适合拟合不一致交点年龄。在锆石U-Pb年龄谐和图上(图 5a)，不一致线上交点年龄为1459±11Ma(MSWD=3.3)。位于谐和线上的10个分析点的207Pb/206Pb加权平均年龄为1452±4Ma(MSWD=0.82)，与上交点年龄十分接近。
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图 4 锆石阴极发光图像及测试点位置 白色圆圈代表锆石U-Pb测年分析点，红色圆圈代表锆石Hf同位素分析点 Fig. 4 CL images of zircon grains from the gneisses in southwest part of Zongnaishan The white circles indicate the location of analyzed sites for U-Pb dating, and red ones for Hf isotopic analysis |
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表 1 宗乃山地区片麻岩锆石LA-ICP-MS U-Pb分析结果 Table 1 LA-ICP-MS U-Pb isotopic analysis for zircons from the gneiss in Zongnaishan area |
阿尔滕托亚变斑状黑云斜长片麻岩(样品14AX24)，其锆石呈无色透明-浅黄色，半自形-自形，多数晶体呈长柱状，长宽比为2：1~3：1。阴极发光图像显示这些锆石普遍具有振荡环带结构，未见继承核(图 4)。锆石U、Th含量分别为518×10-6~2844×10-6和77×10-6~963×10-6之间，Th/U比值在0.12~0.59之间，显示出岩浆成因锆石的特征(Belousova et al., 2002；Hoskin and Schaltegger, 2003)。本文选取其中17颗锆石共进行了18个点位的U-Pb定年分析，测试位置避开裂隙和包裹体，测试结果见表 1。18个分析点的207Pb/206Pb年龄集中在1421~1463Ma，在锆石U-Pb年龄谐和图上(图 5b)，绝大多数分析结果位于谐和线上，207Pb/206Pb加权平均年龄为1458±3Ma(MSWD=0.06)，与不一致线上交点年龄1474±27Ma(MSWD=0.56)较为接近。
嘎顺呼都格角闪黑云二长片麻岩(样品14AX38)，该样品锆石呈无色透明状，半自形-自形，多数呈长柱状晶体，长宽比为2：1~3：1。阴极发光图像显示这些锆石普遍具有典型岩浆结晶环带，未见继承核，显示出典型的岩浆成因锆石特征(图 4)。同时锆石Th/U比值在0.19~0.85之间，也说明具有岩浆成因的特征。本文选取其中21颗锆石共进行了22个点位的U-Pb定年分析，测试结果见表 1。22个分析点的207Pb/206Pb年龄集中在1412~1470Ma，部分测点存在一定程度的Pb丢失，总体呈线性分布，适合拟合不一致交点年龄。在锆石U-Pb年龄谐和图上(图 5c)，不一致线上交点年龄为1433±17Ma(MSWD=0.25)。位于谐和线上的8个分析点的207Pb/206Pb加权平均年龄为1438±4Ma(MSWD=0.51)，与上交点年龄十分接近。
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图 5 宗乃山西南缘片麻岩锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 5 Zircon U-Pb concordia diagram for the gneiss in southwestern margin of Zongnaishan |
地球化学分析结果见表 2，阿尔腾托亚黑云二长片麻岩具有高的SiO2(66.3%~71.7%)、Al2O3(14.1%~15.7%)和CaO(2.03%~3.93%)成分，低MgO(0.78%~1.69%)、TiO2(0.27%~0.51%)和MnO(0.04%~0.09%)。K2O和Na2O含量分别为1.9%~4.5%和3.2%~4.3%，全碱含量(Na2O+K2O)为6.0%~7.7%，为钙碱性-高钾钙碱性系列(图 6a)。铝饱和指数A/CNK集中在0.97~1.08，A/NK=1.46~1.78，为准铝质-弱过铝质(图 6b)。阿尔腾托亚变斑状黑云斜长片麻岩具有高的SiO2(68.1%~72.2%)、Al2O3(14.0%~14.7%)和Fe2O3T(2.3%~4.6%)成分，低CaO(1.73%~1.92%)、MgO(0.67%~1.24%)、TiO2(0.30%~0.52%)和MnO(0.02%~0.05%)。K2O和Na2O含量分别为1.5%~4.4%和3.0%~4.6%，全碱含量(Na2O+K2O)为6.1%~7.4%，为钙碱性-高钾钙碱性系列(图 6a)。铝饱和指数A/CNK集中在1.07~1.16，A/NK=1.43~1.58，为弱过铝质(图 6b)。
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表 2 宗乃山地区片麻岩主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析结果 Table 2 Major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of the gneiss in Zongnaishan area |
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图 6 宗乃山片麻岩SiO2-K2O图解(a)和A/NK-A/CNK图解(b) Fig. 6 SiO2 vs. K2O diagram (a) and A/NK vs. A/CNK diagram (b) of the gneiss in Zongnaishan area |
嘎顺呼都格角闪黑云二长片麻岩具有相对低的SiO2(66.4%~67.7%)，高Al2O3(14.6%~15.4%)、CaO(3.41%~3.51%)和Fe2O3T(4.4%~4.6%)成分，低MgO(1.06%~1.09%)、TiO2(0.60%)和MnO(0.07%~0.08%)。K2O和Na2O含量分别为2.5%~3.3%和3.4%~3.5%，全碱含量(Na2O+K2O)为6.1%~6.7%，为钙碱性-高钾钙碱性系列(图 6a)。铝饱和指数A/CNK集中在0.98~1.01，A/NK=1.69~1.70，为准铝质-弱过铝质(图 6b)。
三类片麻岩的主量元素含量基本类似，微量元素组成特征也较为一致。稀土元素含量中等(∑REE=73×10-6~307×10-6)，在球粒陨石标准化稀土元素图解上(图 7a)，这些片麻岩都相对富集轻稀土元素，亏损重稀土元素(LREE/HREE=4.7~15.6)，同时具有明显的铕负异常(δEu=0.33~0.77)。在原始地幔标准化微量元素蛛网图解中同样显示出较一致的特征(图 7b)，都相对富集大离子亲石元素包括K和Rb等，亏损高场强元素如Ta、Nb、P和Ti等，同时具有Sr和Ba的负异常。这些地球化学特征和与俯冲相关的弧岩浆岩类似(Pearce and Peate, 1995；Cawood et al., 2009)。
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图 7 宗乃山片麻岩的球粒陨石标准化稀土元素配分图(a, 标准化值据Taylor and McLennan, 1985)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b, 标准化值据Sun and McDonough, 1989) Fig. 7 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalization values after Taylor and McLennan, 1985) and primitive-mantle normalized trace element patterns (b, normalization values after Sun and McDonough, 1989) for the gneisses in southwest part of Zongnaishan |
本文对阿尔腾托亚黑云二长片麻岩和嘎顺呼都格角闪黑云二长片麻岩的锆石进行了Lu-Hf同位素分析，结果见表 3。利用锆石加权平均年龄对176Hf/177Hf进行校正，得出黑云二长片麻岩(1459±11Ma)的初始176Hf/177Hf值为0.281860~0.282032，εHf(t)值为+0.2~+6.3，Hf地壳模式年龄为1809~2191Ma；角闪黑云二长片麻岩(1433±17Ma)的初始176Hf/177Hf值为0.281875~0.282207，εHf(t)值为+0.1~+11.9，Hf地壳模式年龄为1437~2173Ma。
5 讨论 5.1 宗乃山-沙拉扎山前寒武纪片麻岩的年龄阿尔滕托亚黑云二长片麻岩和变斑状黑云斜长片麻岩属于长英质片麻岩，而长英质片麻岩的原岩可能是泥砂质沉积岩，也可能是酸性火成岩(李曙光等，1989；王仁民等，1987)。在缺少标志性特征的情况下，再加上受到后期糜棱岩化的改造，要准确判断它们的原岩类型是很困难的。阿尔滕托亚黑云二长片麻岩和变斑状黑云斜长片麻岩的矿物自形程度低，呈粒状，粒径多小于0.5mm，并具有很高的石英矿物组成(含量40%~50%)。同时结合区域填图认识，本区前寒武纪岩石主要为一套表壳岩系(卿芸，2010)，因而我们暂时倾向认为它们是副片麻岩。两类副片麻岩的锆石均具有振荡环带结构，无明显继承核和变质边，锆石U-Pb定年结果表明Th/U比值大于0.1，显示出岩浆锆石的特征。此外，测试结果显示它们的207Pb/206Pb年龄非常集中。因而，这些副片麻岩的物质来源可能为单一的早期岩浆岩。其中，黑云斜长片麻岩锆石测点存在一定程度的Pb丢失，但总体呈完好的线性分布，其上交点年龄1459±11Ma(MSWD=3.3)代表了源区岩浆岩形成时代。变斑状黑云斜长片麻岩的分析结果都位于谐和线上，207Pb/206Pb加权平均年龄1458±3Ma(MSWD=0.06)更适合代表岩浆岩的结晶年龄。因此，阿尔滕托亚地区黑云二长片麻岩和变斑状黑云斜长片麻岩的形成时代应该接近或略小于1458Ma。
嘎顺呼都格角闪黑云二长片麻岩变质变形较弱，矿物结晶特征明显，可见板状斜长石、自形棱角状锆石以及半自形的角闪石。与此同时，该片麻岩的矿物组成和地球化学特征非常类似于花岗闪长岩。因此，嘎顺呼都格角闪黑云二长片麻岩应当是正片麻岩。从该岩石中挑选的锆石具有振荡环带结构，Th/U比值在0.19~0.85之间，无明显继承核和变质边，显示出岩浆成因锆石的特点。锆石U-Pb定年结果表明，尽管这些锆石存在少量放射成因的Pb丢失，但总体构成了线性较好的不一致线，其上交点年龄1433±17Ma(MSWD=0.25)代表了侵入岩的侵位时代。
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表 3 宗乃山地区片麻岩锆石Hf同位素分析结果 Table 3 Analytical results of zircon Hf isotopes for the gneiss in Zongnaishan area |
早期的研究工作利用Rb-Sr等时线法在宗乃山-沙拉扎山前寒武系获得了1982~3218Ma的年龄(王廷印等，1994；杨振德等，1988)。因此认为这一地区的前寒武纪变质杂岩形成于中太古代-古元古代。然而，阿尔滕托亚-嘎顺呼都格地区的变质杂岩形成于中元古代1.40~1.50Ga，而宗乃山-沙拉扎山构造带其它地区出露的前寒武纪岩石也获得了该时期的年龄。阿尔嘎顺地区获得的变质表壳岩年龄为1404±100Ma(卿芸，2010)(图 8)。在宗乃山-沙拉扎山构造带中段的准敖呼图和笋布尔乌拉地区(图 8)，原先被认为是晚古生代侵入岩和剪切带的地质体，实际上是一套原岩为深成侵入岩的片麻岩，并分别获得了1510±11Ma和1433±8Ma的年龄(宋伟，2014)。因此，宗乃山-沙拉扎山构造带前寒武纪岩石可能主要为形成于1.40~1.51Ga的一套变质表壳岩和变质深成侵入岩。
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图 8 阿拉善地区前寒武纪岩石分布图(据Dan et al., 2012修改) Fig. 8 Sketch map showing the Precambrian rocks in the Alxa region(modified after Dan et al., 2012) |
宗乃山-沙拉扎山构造带一直被认为是阿拉善地块的一部分，与诺日公-红古尔玉林构造带具有相同的太古代-古元古代基底，是早古生代期间从阿拉善地块上裂解出去的(王廷印等，1994；吴泰然和何国琦，1993)。然而，新的研究表明宗乃山-沙拉扎山地区出露的前寒武纪片麻岩集中形成于1.40~1.51Ga，属中元古代，目前还没有发现存在古元古代-太古代基底的迹象和证据。
与此同时，在位于宗乃山-沙拉扎山以南的阿拉善地区，研究认为存在确切的古元古代甚至太古代的岩浆-变质事件(图 8)。在阿拉善东部，叠布斯格群下部获得了2.7Ga的锆石年龄，以及3.5Ga的残留碎屑锆石(耿元生等, 2002, 2006)，角闪岩获得3018Ma的Nd模式年龄(李江海等，2006)。叠布斯格副片麻岩沉积时间发生于2.45~2.0Ga，同时遭受1.89Ga和1.79Ga的强变质事件(Dan et al., 2012)。巴彦乌拉山杂岩获得了2.30~2.24Ga的岩浆年龄以及1.95~1.91Ga和1.88~1.85Ga的变质年龄(Wu et al., 2014)。在阿拉善西南部，前寒武纪基底岩石主要出露于龙首山和北大山地区。其中龙首山正片麻岩年龄主要为2.04~2.17Ga，变沉积岩的沉积时间为1.95~2.01Ga(修群业等, 2002, 2004；Tung et al., 2007)，此外龙首山杂岩还经历了两期古元古代晚期变质事件(1.85Ga和1.90~1.95Ga)(宫江华等，2011)。北大山地区发育具有TTG岩石组合特征的片麻岩，利用锆石SHRIMP等测试方法，获得岩浆结晶年龄为2.55Ga，两期变质事件时间为2.47~2.53Ga和1.85Ga(Zhang et al., 2013a)。
除岩石年龄差异外，宗乃山-沙拉扎山地区前寒武纪岩石的锆石Hf同位素组成与南部阿拉善地区也不同(图 9)。宗乃山-沙拉扎山地区片麻岩的锆石εHf(t)值绝大多数集中于+0.1~+6.3，Hf同位素二阶段模式年龄为1809~2191Ma，表明该地区的主要地壳生长期为2.19~1.81Ga。而阿拉善北大山地区2.55Ga的正片麻岩中锆石Hf二阶段模式年龄在2.7~3.0Ga之间，龙首山2.04~2.17Ga的正片麻岩中锆石Hf二阶段模式年龄峰值在2.5Ga(Zhang et al., 2013a)，巴彦乌拉山地区2.34Ga角闪岩中锆石Hf二阶段模式年龄峰值在2.91~2.82Ga(Dan et al., 2012)，都暗示可能存在中新太古代的地壳。
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图 9 宗乃山前寒武纪片麻岩锆石εHf(t)-t图 Fig. 9 Zircon εHf(t) vs. U-Pb age of the Precambrian rocks in Zongnaishan region |
以上工作表明，宗乃山-沙拉扎山构造带和其南部的阿拉善地区的前寒武纪岩石，具有不同的年龄和锆石Hf同位素特征。宗乃山-沙拉扎山构造带与阿拉善地块在太古代-古元古代的亲缘性可能是存有疑问的。
近年来，中亚造山带南缘识别出一系列的具有中元古代基底的微陆块，部分陆块内的中元古代变质杂岩与宗乃山地区前寒武纪岩石的具有相近的年龄(图 10)。在星星峡、尾亚和阿拉塔格东等地识别出了1405~1458Ma的花岗质片麻岩，表明中天山地块是具有中元古代基底的微陆块(胡霭琴等，2006；施文翔等，2010；He et al., 2015)。在北山造山带南部获得正片麻岩锆石U-Pb年龄为1408±4Ma，揭示石板山地块存在中元古代基底，该地块和中天山地块在前寒武地壳形成与演化历史上具有相似性(贺振宇等，2015)。在内蒙古锡林浩特地块，针对原宝音图群中花岗质片麻岩的研究，获得1390±17Ma~1516±31Ma的年龄，也证实了该地区存在中元古代的变质基底(孙立新等，2013)。因而，中天山地块、石板山地块、宗乃山-沙拉扎山地体以及锡林浩特地块可能是中亚造山带南缘一系列具有中元古代基底(1.4~1.5Ga)的微陆块。
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图 10 天山-阿拉善地区前寒武纪岩石分布简图(据李文渊，2015；赵燕等，2013修改) 数据来源：[1]胡蔼琴等，2006；[2]施文翔等，2010；[3] He et al., 2015；[4]贺振宇等，2015；[5]宋伟，2014；[6]孙立新等，2013 Fig. 10 Sketch map showing the Precambrian rocks in the Tianshan-Alxa region(modified after Li, 2015; Zhao et al., 2013) |
He et al.(2015)认为中天山地块存在东西延伸近300km的中元古代中酸性弧岩浆带，目前在石板山地块(贺振宇等，2015)以及宗乃山地区也发现了类似的岩浆事件。值得注意的是，这些地块内的中元古代正片麻岩不仅形成时代接近(1.4~1.5Ga)，主微量元素地球化学和锆石Hf同位素特征也非常类似。它们的锆石Hf同位素都位于球粒陨石和亏损地幔演化线之间(图 9)，暗示岩浆来源于当时相对年轻的地壳物质。在伊犁北部温泉变质杂岩以及北山花牛山地块的变沉积岩中，大量的碎屑锆石测试显示存在着1.4~1.5Ga年龄峰期(贺振宇等，2015；Liu et al., 2014)，也暗示了中亚造山带南缘西段可能普遍发育该期岩浆事件。然而，1.4~1.5Ga的弧岩浆事件在塔里木克拉通和华北克拉通内并不常见。塔里木克拉通内未见该期岩浆事件报道(贺振宇等，2015)。华北克拉通在从1.8Ga开始进入地台演化阶段，虽然发育中元古代的多期岩浆事件，但主要是与裂谷活动相关的基性岩墙和双峰式火山岩(翟明国等，2014；李江海等，2001；Peng et al., 2005, 2007；Liu et al., 2011；相振群等，2012；Zhao et al., 2005；Hou et al., 2008；张华锋等，2009；刘超辉和刘福来，2015)，而且并未出现1.4~1.5Ga岩浆活动峰期。相邻时期岩浆岩的锆石显示出低的εHf(t)值(相振群，2014；Jiang et al., 2011)，也不同于中亚造山带南缘1.4~1.5Ga的岩石。
1.4~1.5Ga的中酸性岩浆活动在劳伦古大陆广泛分布，包括欧洲Fennoscandia、美国西南和南极东部地区(Goodge et al., 2008；Nyman et al., 1994)，国内同时期岩浆活动报道并不多见(胡蔼琴等，2006)。许德如等(2006)在海南岛北西部前寒武纪花岗质岩中获得了1455±12Ma的锆石U-Pb年龄，认为华夏地块包括海南岛，可能是位于劳伦大陆南缘的西南延伸部分。而在中国北方，中天山-北山-阿拉善地区1.4~1.5Ga岩浆岩的锆石年龄和Hf同位素特征也与劳伦古大陆的花岗岩非常类似(图 10)。这些研究结果对探讨中亚造山带西南缘的微陆块演化以及中元古代中国大陆在全球超大陆演化中的位置具有重要意义。
6 结论(1)宗乃山西南缘出露的前寒武纪岩石包括阿尔滕托亚副片麻岩(黑云二长片麻岩和变斑状黑云斜长片麻岩)和嘎顺呼都格正片麻岩(角闪黑云二长片麻岩)。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明，副片麻岩原岩的形成时代应该接近或略晚于1458Ma，正片麻岩岩浆侵位年龄为1433±17Ma(MSWD=0.25)。
(2)结合区域研究成果，宗乃山-沙拉扎山构造带前寒武纪岩石主要为一套变质表壳岩和变质深成侵入岩，形成于中元古代1.4~1.5Ga，而不是以往认为的中太古代-古元古代。宗乃山-沙拉扎山构造带暂未发现类似阿拉善地块内部的太古代-古元古代基底岩石。
(3)1.4~1.5Ga的岩浆热事件，在中亚造山带南缘中西段，包括中天山地块、石板山地块、宗乃山-沙拉扎山构造带广泛分布，这些岩石的主微量元素和锆石Hf同位素特征非常类似。因而，宗乃山-沙拉扎山构造带可能是属于中亚造山带中的古老微陆块。
致谢 审稿人提出的建设性意见使作者受益菲浅，使论文得以完善和提高; 成文过程中还得到了吴春明教授、万渝生研究员、任留东研究员和李崇硕士的指导和帮助; 在此表示衷心的感谢！| [] | Belousova EA, Griffin WL, O'Reilly SY , Fisher NI. 2002. Igneous zircon:Trace element composition as an indicator of source rock type. Contributions to Mineralogy and Petrology , 143 (5) :602–622. DOI:10.1007/s00410-002-0364-7 |
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