2013, Vol. 29
2. 中国地质调查局西安地质调查中心，西安 710054
2. Xi'an Center of Geological Survey, CGS, Xi'an 710054, China
前寒武纪研究对于探讨大陆地壳起源、演化和大陆动力学模式等具有重要意义(Cawood et al., 2013; Hawkesworth et al., 2010)。近年来，国内外地学界在前寒武纪研究方面取得了许多重要进展(Zhao and Cawood, 2012)，但是中国前寒武纪地质研究明显存在地域性差别，多数集中于华北克拉通(Zhai and Santosh, 2011; Zhao et al., 2012) 和扬子克拉通(Zhang and Zheng, 2013)。相对而言，位于中国西北部塔里木克拉通的前寒武纪地质研究较薄弱，这在很大程度上制约了对中国大陆形成演化的整体认识。
按照地质矿产单位的意见将塔里木克拉通以且末-星星峡断裂为界，分为东、西两部分，前者以其北缘库鲁克塔格地区的托格杂岩为代表(新疆维吾尔自治区地质矿产局, 1993)；后者则位于克拉通的东部，称之为敦煌地块，主要由东阿尔金北缘的新太古-古元古代的米兰杂岩(Lu et al., 2008; 辛后田等, 2013) 和甘肃境内的前震旦系敦煌杂岩组成(甘肃省地质矿产局, 1989)。多数学者认为敦煌地块属于塔里木地块变质基底(梅华林等, 1998; 许志琴等, 1999; 张建新等, 2011; 孟繁聪等, 2011)，与华北克拉通相互分离；但是也有研究者认为敦煌地块是塔里木-中朝板块的组成部分(黄汲清等, 1980)，和阿拉善地块同属于华北地台，是连接华北地台和塔里木地台的纽带(张振法等, 1997)。存在上述争议的一个重要原因就是由于对于敦煌地块，尤其是敦煌杂岩缺少精确、可信的年代学资料，因为早期的年龄数据多采用Sm-Nd、Rb-Sr全岩等时线获得，结果相差较大(许敬龙等, 1997)。
锆石常赋存于中酸性岩石中, 具有较强的抗风化性和抗干扰性, 即使最古老的地壳在经历后期多次构造-热事件后, 很多有价值的信息仍得以保存。通过锆石的U-Pb-Hf同位素测定技术不仅可以获得岩石的形成年龄，而且可以获得寄主岩石Hf同位素组成信息，因此，锆石的U-Pb-Hf同位素在前寒武纪地质研究方面相对于传统的Sm-Nd、Rb-Sr等同位素体系具有不可比拟的优势(Amelin et al., 2011; Diwu et al., 2011; 吴福元等, 2007)。本文在前人研究基础上，对出露于甘肃敦煌水峡口地区的前寒武纪岩石进行了详细的锆石原位U-Pb微区定年及Hf同位素分析，进一步确证了该区早前寒武纪岩石的存在，并结合已有的资料探讨了敦煌地块早前寒武纪地壳的形成、演化及其构造归属等问题。
1 区域地质背景及样品岩相学敦煌地块位于塔里木东部，北接北山造山带，东南接阿拉善地块，南以阿尔金断裂带与祁连造山带断开(图 1a)。早在1938年，孙健初在敦煌地区地质调查时将三危山附近的一套变质杂岩命名为“敦煌系”。1966年1:20万安西幅(甘肃省地质局第一区域地质测量队, 1966①) 和1974年1:20万敦煌幅等地质图(甘肃省地质局区测二队, 1974②) 以及说明书将广泛分布于敦煌以南、安西、肃北等地的中、深变质岩层称为“敦煌群”。甘肃省地质矿产局(1989)将甘肃地区的敦煌岩群划分为四个岩组，岩石组合自下而上为：A组，为各种片麻岩、片岩、石英岩夹斜长角闪岩、大理岩；B组，主要为大理岩夹片麻岩、片岩；C组，主要为片岩、斜长角闪岩夹片麻岩、石英岩；D组，主要为变流纹岩、变英安岩、变安山岩及凝灰岩和各种片岩。本文将其称为“敦煌杂岩”。对于敦煌杂岩的研究，尤其是时代划分方面长久以来存在很大争议，早在1938年，孙健初最初将其划归为古元古代；1989年出版的《甘肃省区域地质志》(甘肃省地质矿产局, 1989) 以及2002年出版的1:25万昌马幅(甘肃省地勘局第三地质矿产勘察院, 2002③) 将其统归为前长城系，推测其形成年代为太古-古元古代。梅华林等(1998)采用ID-TIMS方法(同位素稀释热电离质谱) 对石包城北部水峡口地区的英云闪长岩进行了锆石U-Pb年龄测定，利用3个数据点获得锆石上交点年龄为2670±12Ma，以此代表该英云闪长岩的侵位年龄，认为在敦煌杂岩中存在太古宙基底岩石。然而，ID-TIMS锆石U-Pb测年方法需要将锆石溶解后加入定量的同位素稀释剂来分析，所以对于前寒武纪地质体中复杂的锆石有时所获得的锆石年龄为混合年龄，并不具有地质意义。故此需要采用原位微区的单颗粒锆石方法来克服ID-TIMS锆石U-Pb测年方法中的缺陷，并以此来验证上述结果。
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图 1 塔里木克拉通构造简图(a) 和甘肃敦煌水峡口地区区域地质简图(b)(据甘肃省地矿局第二区域地质测量队，1972④；甘肃省革委会地质局区测二队，1974②⑤) Fig. 1 The tectonic map of Tarim Craton (a) and the geological simplified map of Shuixiakou area (b) |
①甘肃省地质局第一区域地质测量队. 1966. 1:20万安西幅地质图及其区域地质调查报告
②甘肃省地质局区测二队. 1974. 1:20万敦煌幅地质图及其区域地质调查报告
③甘肃省地勘局第三地质矿产勘察院. 2002. 1:25万昌马幅地质图
④甘肃省地质局第二区域地质测量队.1972. 1:20万昌马幅地质图(J-47-1)
⑤甘肃省革委会地质局区测二队.1974. 1:20万别盖幅地质图(J-46-6)
水峡口地区位于敦煌南部(图 1b)，主要由英云闪长-花岗闪长质片麻岩以及石英岩、泥质片岩和大理岩等表壳岩石组成(梅华林等, 1997)。斜长角闪岩以团块状透镜体形式赋存在各类片麻岩中，片麻岩的片麻理呈NW向展布，大致与阿尔金断裂的走向一致。表壳岩具有孔兹岩系的特征(梅华林等, 1997, 1998)，其变质程度高达角闪岩相，原岩形成于活动大陆边缘的滨、浅海环境(于海峰等, 1998)。本文在水峡口地区共采集了3个样品，分别为英云闪长片麻岩(SXK-31:39°52′18.41″N, 96°2′54.85″E)，花岗片麻岩(SXK-30:39°52′03.84″N, 96°03′05.52″E) 和斜长角闪岩样品(SXK-29:39°52′02.95″N, 96°03′06.49″E), 斜长角闪岩呈透镜体赋存于英云闪长片麻岩中。英云闪长片麻岩(SXK-31) 为深灰色，呈花岗变晶结构，片麻状构造发育，片麻理大致呈NW向展布(图 2a)。主要由石英(35%)、斜长石(45%) 和暗色矿物黑云母(10%)、角闪石(5%) 组成，含极少量碱性长石，副矿物有锆石、榍石、磷灰石等(图 2b)。花岗片麻岩(SXK-30) 呈灰白色-浅肉红色，花岗变晶结构，弱片麻状构造(图 2c)。主要由石英(35%)、碱性长石(40%)、斜长石(15%) 黑云母(10%) 组成，副矿物有磷灰石、锆石等(图 2d)。斜长角闪岩(SXK-29) 岩石呈灰黑-黑色，块状构造(图 2e)，呈中粗粒变晶结构，主要由角闪石(55%) 和斜长石(45%) 组成，副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石等(图 2f)。
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图 2 甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石样品的野外地质特征及镜下特征 (a、b)-英云闪长片麻岩；(c、d)-花岗片麻岩；(e、f)-斜长角闪岩.Kfs-碱性长石；Hb-角闪石；Bi-黑云母；Q-石英；Pl-斜长石 Fig. 2 The field geological photographs and microstructures of Precambrian rocks in ShuiXiakou area, in Dunhuang city, Gansu Province (a, b)-tonalitic gneiss; (c, d)-granitic gneiss; (e, f)-amphibolite. Kfs-alkali feldspar; Hbl-hornblende; Bi-biotite; Q-quartz; Pl-plagioclase |
将人工重砂分离出的锆石颗粒随机地固定在环氧树脂表面并抛光。抛光后对待测锆石进行透射光、反射光和阴极发光(CL) 照相, 以帮助了解锆石内部结构，选定最佳的锆石测定部位及数据解释。锆石的U-Pb-Hf同位素以及微量元素分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。
锆石U-Pb年龄和微量元素分析测定是在连接193nm深紫外ArF激光器(Geolas 2005) 的Agilient 7500a型ICP-MS上进行的，激光束斑直径为30μm，采用单点剥蚀方式，激光剥蚀样品的深度为20~30μm。数据处理采用Glitter (Ver4.0) 程序，年龄计算以标准锆石91500为外标进行同位素比值分馏校正，元素浓度计算采用NIST 610做外标，29Si为内标，样品的谐和图、加权平均年龄计算及图件绘制采用Isoplot软件(Ludwig, 2003)。
锆石原位Lu-Hf同位素测定在配备了Geolas 2500激光剥蚀系统的Nu Plasma HR多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS) 上完成，激光剥蚀脉冲频率为10Hz，激光束斑直径为44μm，剥蚀时间约50s。用175Lu/176Lu=0.02655和176Yb/172Yb=0.5886 (Chu et al., 2002) 进行校正，εHf(t) 计算采用176Lu衰变常数为1.865×10-11a (Albarède et al., 2006)，球粒陨石的176Hf/177Hf比值为0.282785，176Lu/177Hf的比值为0.0336 (Bouvier et al., 2008)，Hf单阶段模式年龄tDM的计算以现今的亏损地幔值为参考，其176Hf/177Hf=0.28325，176Lu/177Hf=0.0384 (Griffin et al., 2000)。两阶段Hf模式年龄(tDM2) 计算时，平均地壳的值采用176Lu/177Hf=0.015(Rudnick and Gao, 2003)。
3 分析结果 3.1 锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄英云闪长片麻岩(SXK-31) 中的锆石呈无色或淡黄色，为半自形-自形，锆石的CL图像发光性较差，锆石成分环带较模糊(图 3a)。锆石的Th、U含量分别为6×10-6~686×10-6，30×10-6~1045×10-6，Th/U比值为0.12~1.30，平均为0.45，表明这些锆石为岩浆成因(Hoskin and Black, 2000; Belousova et al., 2002)。对33颗锆石核部进行LA-ICP-MS分析(表 1)，数据结果表明锆石经历了后期变质作用的扰动，导致放射成因的Pb有不同程度的丢失。这些数据构成一条线性较好的不一致线，其上交点年龄为2561±16 Ma，代表英云闪长片麻岩原岩的侵位年龄为2561±16Ma；下交点年龄为303±32Ma (图 4a)，代表后期在晚古生代的一次构造-热事件。
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图 3 甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石样品中锆石CL图像 (a)-英云闪长片麻岩; (b)-花岗片麻岩; (c)-斜长角闪岩 Fig. 3 CL images of zircons of Precambrian rock samples from Shuixiakou area, in Dunhuang City, Gansu Province (a)-tonalitic gneiss; (b)-granitic gneiss; (c)-amphibolite |
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图 4 甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石样品的锆石U-Pb年龄谐和图 (a)-英云闪长片麻岩; (b)-花岗片麻岩; (c)-斜长角闪岩 Fig. 4 U-Pb concordia diagram of zircons for Precambrian rock samples in Shuixiakou area, in Dunhuang City, Gansu Province (a)-tonalitic gneiss; (b)-granitic gneiss; (c)-amphibolite |
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表 1 甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定数据 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data of the Precambrian rocks in Shuixiakou area, in Dunhuang City, Gansu Province |
花岗片麻岩(SXK-30) 中的锆石呈无色透明，半自形-自形。锆石的CL图像发光性较差，部分锆石的CL图像可见较明显的成分环带以及较窄的变质边(图 3b)。锆石的Th、U含量分别为45×10-6~231×10-6，64×10-6~457×10-6，Th/U比值为0.15~2.01，平均为1.24，显示典型的岩浆成因锆石的特点(Hoskin and Black, 2000; Belousova et al., 2002; Hoskin and Schaltegger, 2003)。对30个锆石核部测试点进行原位分析(表 1)，其不一致线上交点年龄为2510±22Ma，加权平均年龄为2475±26Ma，二者在误差范围内一致(图 4b)。不一致线上交点年龄2510±22Ma代表了花岗岩的成岩年龄。
斜长角闪岩(SXK-29) 中的锆石无色透明，呈浑圆状，颗粒大小较为均一，大多数锆石粒径在100μm左右。锆石的CL图像发光性差，无成分环带, 且大部分锆石的边部具有5~10μm的变质边(图 3c)。锆石的Th、U含量分别为49×10-6~363×10-6，217×10-6~1573×10-6，具有较低的Th/U比值，大多为0.11~0.30，显示这些锆石为变质成因(Hoskin and Black, 2000；Belousova et al., 2002)。对24颗锆石测点进行分析，数据结果显示(表 1)，除过一颗锆石的207Pb/206Pb的年龄为2020±39Ma之外，其余23颗锆石的测年结果构成不一致线的上交点年龄为1805±14Ma (图 4c)，加权平均年龄为1807±16Ma，代表了斜长角闪岩原岩的变质年龄。
3.2 锆石Lu-Hf同位素锆石Hf同位素结果(表 2) 显示，3个样品中的锆石176Lu/177Hf的比值均小于0.002，表明锆石在形成后具有极少的放射性成因的Hf积累，其Hf同位素组成代表了岩石形成时体系的Hf同位素组成。
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表 2 甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的锆石Lu-Hf同位素组成 Table 2 Lu-Hf isotopic composition of zircons of the Precambrian rocks in Shuixiakou area, in Dunhuang City, Gansu Province |
对英云闪长片麻岩(SXK-31) 中完成锆石U-Pb年龄分析的33粒锆石进行原位Hf同位素分析(表 2)。锆石的176Hf/177Hf的值介于0.281219~0.281585之间，以其上交点年龄2561Ma为年龄计算εHf(t) 值，变化范围为0.5~8.5。相对应的两阶段Hf模式年龄(tDM2) 为2.56~3.01Ga，有两个较明显的峰值，分别为~2.56Ga和~2.83Ga。
对花岗片麻岩(SXK-30) 中的30粒锆石进行Hf同位素分析，Hf同位素结果显示(表 2)，锆石的176Hf/177Hf=0.281249~0.281399。以其上交点年龄2510Ma计算获得的εHf(t) 值均为正值(0.7~7.2)，对应的两阶段Hf模式年龄为2.57~2.93Ga，其峰值年龄~2.82Ga。
对斜长角闪岩(SXK-29) 中的24粒锆石进行Hf同位素分析(表 2)，获得锆石的176Hf/177Hf为0.281610~0.281764。以其1806Ma的变质年龄来计算获得锆石的εHf(t) 值为-0.9~4.6，对应的单阶段Hf模式年龄为2.03~2.25Ga，峰值为2.15Ga。
4 讨论 4.1 敦煌地块前寒武纪岩石年代学如前所述，敦煌地块中前寒武纪基底岩石主要由位于塔里木东南缘阿尔金北部-敦煌地区出露的米兰杂岩和敦煌杂岩组成。其中米兰杂岩，又称之为阿克塔什塔格杂岩，主要岩石类型由TTG质片麻岩、紫苏花岗片麻岩，基性麻粒岩、斜长角闪岩、石榴斜长角闪岩、黑云角闪斜长片麻岩、大理岩以及各类后期的侵入体等组成，岩石变质程度可达高角闪岩-麻粒岩相(孙勇等, 1992; 刘永顺等, 2009; Lu et al., 2008)。车自成和孙勇(1996)获得米兰杂岩中基性岩的Sm-Nd等时线年龄以及基性麻粒岩矿物-全岩等时线年龄分别为2787Ma和1704Ma，以此认为其为塔里木克拉通东南部古老基底，与其北部的托格杂岩可以对比。最新的SHRIMP锆石U-Pb年龄测试显示(辛后田等, 2013)，米兰杂岩的形成年龄为2.55~2.60Ga，且TTG质片麻岩和表壳岩石几乎同时形成。此外，这些岩石中包含的3.6Ga和2.8Ga的捕获锆石暗示在敦煌地块(Lu et al., 2008)，乃至塔里木克拉通有古太古代-中太古代地壳物质存在。
相对米兰杂岩而言，敦煌杂岩前寒武岩石年代学研究相对较薄弱。梅华林等(1998)最早采用ID-TIMS锆石U-Pb年龄测定方法对石包城北部水峡口地区的英云闪长片麻岩进行锆石U-Pb年龄测定，利用3个数据点获得锆石不一致线的上交点年龄为2670±12Ma。本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得水峡口英云闪长片麻岩和花岗片麻岩原岩的形成年龄分别为2561±16Ma和2510±22Ma。最近，Zhang et al. (2013)在石包城以北利用SHRIMP锆石U-Pb定年方法也获得两个英云闪长片麻岩锆石U-Pb年龄分别为2498±25Ma和2549±20Ma。因此由已有的资料可以确证在甘肃敦煌水峡口地区存在新太古代地质体，其岩石类型以英云闪长片麻岩为主。此外，本文获得侵入新太古代TTG质片麻岩中斜长角闪岩的变质年龄为1805±14Ma。虽然该斜长角闪岩未保存变质峰期的矿物组合，但是根据最近在该研究区发现了早元古代基性高压麻粒岩(Zhang et al., 2013)，利用SHRIMP锆石U-Pb法测得其变质年龄为1820±16Ma (Zhang et al., 2013)；同时在~2.5Ga英云闪长质片麻岩和~2.3Ga花岗闪长质片麻岩中获得1820~1850Ma的变质年龄，再结合年龄为1853Ma的花岗闪长片麻岩的报道(Zhang et al., 2013)，表明敦煌杂岩在古元古代晚期(1.80~1.85Ga) 经历了一期较广泛的变质作用。同时我们注意到米兰杂岩所记录的古元古代晚期变质时间(1.93~2.05Ga) 比敦煌杂岩略早一些(辛后田等, 2011, 2013)。
4.2 敦煌地块前寒武纪地壳的生长和演化近年来，锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成已成为目前研究大陆地壳生长和演化最为简捷、有效的工具(Condie et al., 2011; 第五春荣等, 2012; Hawkesworth et al., 2010; Hawkesworth and Kemp, 2006a, b; Wang et al., 2009; Yang et al., 2009)。要揭示锆石赋存的岩石是否具有新生地壳性质需要所测得的锆石具有较正的εHf(t) 值，且其形成年龄和模式年龄接近(年龄相差在200Myr左右)(Belousova et al., 2010; Diwu et al., 2011; 第五春荣等, 2012)。虽然理论上讲，所谓的模式年龄是根据一定模式前提假设计算获得的样品从其源区分离至今的时间，该年龄按定义应为新生地壳生长较精确年龄，但是实际上模式年龄是基于模型假设所获得的年龄，并不能像U-Pb年龄那样提供精确的时间信息(Belousova et al., 2010; 第五春荣等, 2012)。
如前所述，敦煌杂岩在前寒武纪时期至少发生过两期重要的构造热-事件，分别为~2.5Ga和~1.8Ga。如图 5所示，~2.5Ga英云闪长片麻岩和花岗片麻岩除个别分析点外，均具有正的εHf(t) 值。部分分析点具有接近于同时代亏损地幔的εHf(t) 值，其模式年龄(tDM2) 与锆石的U-Pb年龄非常接近，说明这些锆石具有明显的新生地壳的特征。虽然大多数锆石的投点位于球粒陨石线与同时期亏损地幔线之间，其寄主岩浆源区来自于壳幔相互作用的混合源区或富集性地幔源区，但是亏损地幔的Hf同位素储库还是应该占主导(Zheng et al., 2006; 郑永飞等, 2007)，所以~2.5Ga花岗质岩石的U-Pb年龄可以代表地壳生长时间。当然，也有一些研究者根据这些~2.5 Ga岩石的模式年龄峰值提出2.7~2.8Ga才是敦煌杂岩新太古宙地壳的生长时期，2.7~2.8Ga新生地壳经过200~300Myr滞留后再循环形成这些~2.5Ga花岗质岩石(Zhang et al., 2013)。结合米兰杂岩中锆石Hf同位素(未发表数据)，本文认为~2.5Ga的构造-热事件在敦煌地块是以新太古代地壳的形成为主。
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图 5 甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石样品的Hf同位素组成 其中AQ10-4-1.1, AQ10-4-2.2, AQ10-12-2.1, T08-12-3.3数据引自Zhang et al., 2013 Fig. 5 Zircon Hf isotopic compositions for Precambrian rock samples in Shuixiakou area, Dunhuang City, Gansu Province AQ10-4-1.1, AQ10-4-2.2, AQ10-12-2.1 and T08-12-3.3 are from Zhang et al., 2013 |
一般而言，在变质过程中虽然锆石的U-Pb体系可能被重置，但是Lu-Hf体系依然会保持封闭，经历过固态重结晶的原岩锆石，几乎完全继承了原来岩浆锆石在封闭条件下整个体系内的HREE总量的特点。因此可以用斜长角闪岩的模式年龄来限定其原岩的形成时间。计算获得该斜长角闪岩的单阶段Hf模式年龄(tDM1) 变化范围为2.03~2.25Ga，峰值为2.15Ga，所以其原岩形成时代为新太古代晚期-古元古代早期。此外，斜长角闪岩(SXK-29) 中的锆石Hf同位素分析结果显示有少量的εHf(t) 值为负值(-0.1~-0.9)，据此推测其原岩的岩浆可能来自古老的岩石圈地幔的部分熔融。另外，年龄为~1.8Ga英云闪长片麻岩(AQ10-12-2.1) 和花岗闪长片麻岩样品(T08-12-3.3) 中的锆石具有负的εHf(t) 值，且对应的Hf两阶段模式年龄明显大于锆石的结晶年龄，表明这些岩石形成于古老陆壳物质的再造，且源区物质具有相对较长的地壳滞留时间(>0.4Ga)。上述结果说明敦煌地块~1.8Ga的岩浆事件是古老地壳物质的再造过程。在东阿尔金北缘的米兰杂岩中也有大量早元古代晚期侵入体，主要岩石类型有基性岩脉变质而来的斜长角闪岩和具有片麻理的闪长岩、石英闪长岩、石英正长岩和碳酸岩等(辛后田等, 2011)。因此一些研究者提出这些侵入体的形成可能与研究区古元古代晚期的造山事件有关(辛后田等, 2011; Zhang et al., 2013)。
4.3 构造意义中国大陆由华北、扬子和塔里木三大克拉通以及显生宙的造山带组成。其中华北是我国最大和最古老的克拉通，在鞍山地区至今保存着世界上为数不多的~3.8Ga岩石(Liu et al., 1992; Song et al., 1996; Wan et al., 2005)。根据华北克拉通古老沉积岩或河流沉积物中碎屑锆石的年龄统计，华北克拉通早前寒武纪最突出的锆石U-Pb峰值年龄为~2.50Ga和~1.8Ga (Diwu et al., 2012; Wan et al., 2011)。对于~2.50Ga年龄，一些研究者强调这一期构造-热事件是华北克拉通太古宙主要的地壳生长时期(Diwu et al., 2011; Liu et al., 2009)。Zhai et al.(2001, 2005) 认为~2.50Ga的构造-热事件代表一些微古陆块聚合成为统一的华北克拉通。Kusky and Li (2003)也认为华北陆块东、西部块体约于2.5Ga左右碰撞拼合。而对于~1.8Ga事件的性质，传统观点认为华北克拉通的主体是在吕梁期(1.90~1.70Ga) 固结形成统一的整体(赵宗溥, 1993)；Kusky and Li (2003)则认为1.85Ga左右的吕梁运动为一陆内裂解事件, 其动力学机制可能与地幔柱关系密切。而Zhao et al.(2001, 2005) 则认为华北克拉通西部陆块是由其南部的鄂尔多斯陆块和北部的阴山陆块沿孔兹岩带在早元古代(~1.9Ga) 碰撞对接而成。此后西部陆块从新太古代末期就开始向东部陆块持续俯冲，在~1.85Ga，西部陆块与东部陆块沿中部带发生碰撞拼合而形成现今的华北克拉通统一结晶基底。扬子克拉通最古老的岩石出露在崆岭地区，主要岩石类型为TTG质片麻岩和混合岩。最新LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明它们的形成年龄最老可达3.3Ga，Hf同位素两阶段模式年龄为3.45~3.73Ga，表明其由古老的始太古代地壳物质部分熔融形成(Gao et al., 2011)。根据扬子克拉通古老沉积岩中碎屑锆石的年龄统计(Diwu et al., 2012; Liu et al., 2008)，早前寒武纪时期最突出的碎屑锆石U-Pb年龄集中于2.60~2.70Ga，2.40~2.55Ga和1.90~2.05Ga，可是太古宙晚期~2.5Ga的岩石年龄记录至今未见报道，而1.90~2.05Ga的古元古代年龄记录在扬子克拉通普遍存在(Zhang and Zheng, 2013)。如前所述，根据已有的锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究结果，显示在敦煌地块主要记录了两期构造-热事件，分别为~2.5Ga和~1.8Ga，前者代表新太古代晚期一期重要的地壳生长事件，而后者代表古元古代晚期(~1.8Ga) 的变质事件。该构造-热事件与华北克拉通相似，而明显不同于扬子克拉通，表明敦煌地块与华北克拉通在新太古代晚期-古元古代晚期经历了相同的演化历史。
已有的研究表明，全球Columbia超级大陆各组成陆块是在2.1~1.8Ga的碰撞事件中拼合在一起的，这一认识主要是基于在Columbia所有组成陆块或克拉通之间或其内部识别出2.1~1.8Ga碰撞造山带(Zhao et al., 2003, 2004)。比如Zhao et al.(2001, 2005) 在华北克拉通识别出两条古元古代造山带，分别为阴山陆块和鄂尔多斯陆块之间的孔兹岩带，以及夹持于东部陆块和西部陆块之间的中部造山带，这些陆块在~1.9Ga和~1.85Ga碰撞拼合，形成现今的华北克拉通统一结晶基底。如前所述，敦煌杂岩中有大量的古元古代侵入体，锆石Hf同位素研究表明这些岩石形成于古老陆壳物质的部分熔融。此外，在古元古代晚期(1.80~1.85Ga) 发育一期较广泛的变质作用，其中发现的高压麻粒岩记录了等温降压(ITD) 顺时针的P-T演化轨迹(Zhang et al., 2013)。一般认为，这种类型的P-T轨迹发生于俯冲-碰撞-快速隆升的造山过程中，反映大陆碰撞的构造环境。这说明敦煌地块和华北克拉通以及世界上其他克拉通一样记录了导致Columbia超级大陆拼合的2.1~1.8Ga全球性碰撞造山事件。
5 结论(1) 本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法获得水峡口英云闪长片麻岩和花岗片麻岩原岩的形成年龄分别为2561±16Ma和2510±22Ma，确证在敦煌杂岩中存在太古宙岩石。此外，获得斜长角闪岩的变质年龄为1805±14Ma。结合已有研究结果表明敦煌杂岩在古元古代晚期(1.80~1.85Ga) 经历了一期较广泛的变质作用。
(2) 锆石Hf同位素显示~2.5Ga岩石年龄在敦煌地块代表新太古代晚期重要地壳生长事件，而~1.8Ga的构造-热事件则是以古老地壳物质再造为主。
(3) 敦煌地块的构造-热事件特征反映敦煌地块与华北克拉通在早前寒武纪经历了相同的演化历史，且同样记录了导致Columbia超级大陆拼合的2.1~1.8Ga全球性碰撞造山事件。
致谢 衷心地感谢苏文研究员以及匿名审稿人给予的宝贵修改意见和建议。| [] | Albarède F, Scherer EE, Blichert-Toft J, Rosing M, Simionovici A, Bizzarro M. 2006. γ-ray irradiation in the early Solar System and the conundrum of the 176Lu decay constant. Geochimica et Cosmochimica Acta, 70(5): 1261–1270. DOI:10.1016/j.gca.2005.09.027 |
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