2013, Vol. 29
2. 中国地质科学院地质研究所，北京 100037;
3. 大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，西安 710069;
4. 北京大学地质学系，北京 100871
, LU JunSheng1, WANG Hao1, CHEN HongXu1, XIAO LingLing2, DIWU ChunRong3, JI JianQing4, WU ChunMin1
2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
3. State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwest University, Xi’an 710069, China;
4. Department of Geology, Peking University, Beijing 100871, China
华北克拉通长期以来受到国内外地质学家的广泛关注。关于华北克拉通前寒武纪基底的形成和演化方面的认识还存在争议，主要体现在对其前寒武纪结晶基底构造单元的划分方案以及其拼合的机制和时代方面(白瑾等, 1993, 1996；沈其韩和钱祥麟, 1995；伍家善等，1998；翟明国和卞爱国，2000；Zhai et al., 2000, 2005, 2007, 2010；Zhao et al., 1998, 2001, 2005, 2012; Kusky and Li, 2003；Kusky et al., 2007; Kusky, 2011；Trap et al., 2007, 2008, 2011, 2012; Faure et al., 2007)。结合岩石组合、变质作用P-T-t轨迹、地球化学以及年代学资料，Zhao et al.(1998, 2005)将华北克拉通基底划分为三个基本单元：东部陆块(Eastern Block)、西部陆块(Western Block)，以及两者碰撞形成的华北中部造山带(Trans-North China Orogen)。其中，西部陆块由鄂尔多斯地块和阴山地块，沿着近东西向的孔兹岩带于~1.95Ga碰撞拼合而成；东部陆块则在2.2~1.9Ga期间，先经历了陆内裂解形成龙岗地块和狼林地块，之后盆地闭合，两个地块发生俯冲碰撞，形成东部陆块的基底(Zhao et al., 2012)。东部陆块、阴山地块的晚太古宙基底岩石，都记录了逆时针型的、包含近等压降温(IBC)退变质过程的变质作用P-T轨迹，可能与大规模的地幔岩浆底侵作用有关。与之迥然不同的是，华北中部造山带中各个早元古代变质杂岩区，毫无例外地都记录了顺时针型的、包含近等温降压(ITD)退变质过程的变质作用P-T轨迹，可能反映了东部陆块和西部陆块在早元古代末(~1.85Ga)，发生了俯冲-碰撞及随后快速抬升的构造演化过程(Zhao et al., 1998, 2005, 2012；赵国春, 2009)。
上述论断，建立在对华北中部造山带的北段和中段各个变质地质体研究的基础之上。由于该造山带南段(中条山、嵩山、太华等变质杂岩区) 变质作用演化及其地质年代学的研究比较薄弱，南段是否也同样记录了顺时针的含有ITD片段的P-T轨迹、是否也是在早元古代末期发生了拼贴和造山过程？这些问题对于完整认识华北中部造山带的构造演化过程，是非常关键的。为此，本文报道了出露于该造山带最南缘的华山地区太华变质杂岩(图 1)变质作用年代学的研究成果。
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图 1 华北克拉通前寒武纪基底构造单元划分图(据Zhao et al., 1998, 2001, 2005, 2012) 图中变质杂岩区缩写标识：AL-阿拉善; CD-承德; DF-登封; EH-冀东; ES-鲁东; FP-阜平; GY-固阳; HA-怀安; HL-贺兰山; HS-恒山; JN-集宁; LG-狼林; LL-吕梁; MY-密云; NH-冀东; NL-辽北; QL-祁连山; SJ-吉南; SL-辽南; TH-太华; WD-乌拉山-大青山; WL-辽西; WS-鲁西; WT-五台; XH-宣化; ZH-赞皇; ZT-中条 Fig. 1 Tectonic subdivision of the Precambrian basement of the North China Craton (after Zhao et al., 1998, 2001, 2005, 2012) |
太华变质杂岩曾被称为“太华群”，出露于华北中部造山带南缘(图 1)，整体呈NW-SE向展布，主要分布于华山、三门峡南、洛宁、鲁山和舞钢等地域。目前，对太华变质杂岩变质演化和年代学方面的研究，主要集中于洛宁和鲁山地区。对洛宁地区斜长角闪片麻岩中岩浆锆石和变质锆石进行的U-Pb定年表明，该地区斜长角闪片麻岩原岩形成于2.34~2.30Ga，记录了1.97~1.94Ga期间的变质事件(蒋宗胜等, 2011)。该地区的TTG片麻岩的锆石中，记录了两期 (2.32~2.30Ga, 2.19~2.07Ga)岩浆事件(Huang et al., 2012)。鲁山地区年代学方面的报道也比较多。目前测得该地区TTG片麻岩及斜长角闪片麻岩原岩形成于2.85~2.72Ga(第五春荣等，2010；Diwu et al., 2010, Huang et al., 2010, Liu et al., 2009)，记录的变质事件的时代为1.87~1.84Ga(Wan et al., 2006；杨长秀，2008)。最近，Liu et al. (2009) 通过锆石U-Pb定年，认为鲁山地区太华变质杂岩中的英云闪长岩，记录了两期变质事件(~2.77Ga、~2.64Ga)，斜长角闪片麻岩也记录了两期变质事件(2.79~2.78Ga、2.67~2.65Ga)。这个认识与大多数研究者存在较大差异，值得进一步探讨。Yu et al. (2013) 对华山地区太华变质杂岩中的花岗质片麻岩及穿插其中的伟晶岩和花岗岩脉，进行了锆石U-Pb定年，获得了2.35~2.33Ga和1.88~1.87Ga两组年龄，可能分别代表了原岩时代和变质时代，与我们之前的报道(王国栋等，2012)是一致的。
本文主要对华山地区太华变质杂岩中含榴(紫苏)黑云斜长片麻岩、含榴黑云二长片麻岩，进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代测定；同时，对含榴斜长角闪片麻岩中的变质角闪石，进行了40Ar/39Ar年代测定。
2 岩相学特征华山地区太华变质杂岩整体呈东西走向，西起陕西临潼地区，东至河南灵宝境内，断续出露达百余公里(图 2)。太华变质杂岩区岩性组成比较复杂，主要包括TTG片麻岩、斜长角闪岩、斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云斜长角闪片麻岩、石英岩和大理岩等。TTG片麻岩出露面积占全部变质岩石面积的一半以上。斜长角闪(片麻)岩以“透镜体”或“夹层状”产于TTG片麻岩和黑云斜长(角闪)片麻岩之中，有时呈现“布丁状”(王国栋等，2012)。
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图 2 华山太华变质杂岩区地质简图及采样点位置(据河南省地质局秦岭区域地质测量大队, 1965①;陕西省地质局秦岭区域地质测量大队, 1966②修编) 1-下“太华群”(Arth1)；2-上“太华群”(Arth2)；3-上熊耳群(Pt1xl3)；4-高山河组(Z1g)；5-龙家园组(Z1lj)；6-第四系；7-太古代花岗岩；8-元古代花岗岩；9-中生代花岗岩；10-取样位置 Fig. 2 Geological sketch map of the Huashan Taihua Metamorphic Complex, showing representative sample locations 1-Lower Taihua Group (Arth1)；2-Upper Taihua Group (Arth2)； 3-Upper Xiong’er Group (Pt1xl3)；4-Gaoshanhe Formation (Z1g)；5-Longjiayuan Formation (Z1lj)；6-Quaternary cover；7-Archaean granite； 8-Proterozoic granite；9-Mesozoic granite；10-sample location |
①河南省地质局秦岭区域地质测量大队.1965. 1∶20万洛南幅地质图
②陕西省地质局秦岭区域地质测量大队.1966. 1∶20万渭南幅地质图
华山地区太华变质杂岩的变质程度较高，以角闪岩相为主，局部可达麻粒岩相(孙勇，1983; 康春华和李民贤，1988；齐进英, 1991, 1992；陈陇刚等，1997；王仁民等，1998; 周汉文等, 1997, 1998)。部分斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩及黑云二长片麻岩中，含有石榴子石变斑晶(图 3)。一些石榴子石变斑晶内部保留了早期进变质阶段的包裹体矿物组合，边部发育特征的“白眼圈”状退变质反应结构，说明这些岩石中保留了至少三个变质阶段的变质矿物组合(王国栋等，2012)。本文选择代表性变质岩石(S2、S3、S24a、S25、S31、S34)，进行了岩相学及年代学研究。
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图 3 华山地区变泥质片麻岩显微岩相特征 (a)-含榴黑云斜长片麻岩(S24a)；(b)-含榴紫苏黑云斜长片麻岩(S25)；(c)-含榴黑云二长片麻岩(S31)；(d)-含榴黑云二长片麻岩(S34).图中矿物缩写：Grt-石榴子石；Hbl-角闪石；Opx-斜方辉石；Bt-黑云母；Pl-斜长石；Kfs-钾长石；Q-石英 Fig. 3 Photomicropetrographs of metapelitic (samples S24a (a), S25 (b)) and biotite two-feldspar gneiss (samples S31 (c), S34(d)), respectively Mineral abbreviations: Grt-garnet; Hbl-hornblende; Opx-orthopyroxene; Bt-biotite; Pl-plagioclase; Kfs-K-feldspar; Q-quartz |
含榴斜长角闪片麻岩(S2、S3) 岩石以大小不一的透镜体，产出于TTG片麻岩和黑云斜长片麻岩中，王国栋等(2012) 已对这两个样品进行了岩相学和锆石U-Pb年代学研究。经中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室CAMECA1280型离子探针仪测定，样品S2中变质锆石U-Pb谐和年龄为1823±4Ma，样品S3中锆石变质增生边U-Pb谐和年龄为1890±19Ma(王国栋等, 2012)。本文主要补充其中变质角闪石40Ar/39Ar年代测定结果。
含榴黑云斜长片麻岩(S24a) 岩石呈灰黑色，片麻状构造。主要组成矿物包括石榴子石(25%)、黑云母(20%)、斜长石(30%)、石英(18%)和少量的紫苏辉石(5%)，以及其它副矿物(2%)。岩石中保留了至少三个阶段的矿物组合：石榴子石变斑晶内部含有包裹体矿物，主要由斜长石、石英和少量的黑云母组成，代表进变质阶段矿物组合(M1)；石榴子石变斑晶以及基质中的黑云母、斜长石、石英和紫苏辉石，构成了变质高峰期矿物组合(M2)；石榴子石变斑晶边部局部微区发育“白眼圈”状后成合晶矿物组合，主要由细粒的黑云母、斜长石和石英组成，代表退变质阶段矿物组合(M3)。
含榴紫苏黑云斜长片麻岩(S25) 岩石呈灰黑色，片麻状构造。主要组成矿物包括石榴子石(20%)、紫苏辉石(25%)、黑云母(20%)、斜长石(22%)、石英(10%)和其它副矿物(3%)。岩石保留了至少三个阶段的矿物组合：部分石榴子石变斑晶内部含有包裹体，主要由石英、斜长石和少量的黑云母组成，代表进变质阶段矿物组合(M1)；石榴子石变斑晶以及基质中的紫苏辉石、黑云母、斜长石和石英等矿物组成了峰期矿物组合(M2)；部分石榴子石变斑晶边部发育黑云母、斜长石和石英等后成合晶，代表退变质阶段矿物组合(M3)。
含榴黑云二长片麻岩(S31、S34) 岩石呈灰黑色，片麻状构造。主要组成矿物包括石榴子石(10%)、黑云母(15%)、钾长石(10%)、斜长石(35%)、石英(20%)、角闪石(5%)和其它副矿物(5%)。石榴子石颗粒较小，自形程度较差，部分含包裹体矿物，主要由石英和斜长石组成，代表进变质阶段矿物组合(M1)；石榴子石变斑晶以及基质中的斜长石、钾长石、石英、黑云母和角闪石组成峰期矿物组合(M2)；部分石榴子石变斑晶边部发育后成合晶，主要由细粒的黑云母、斜长石和石英组成，代表退变质阶段矿物组合(M3)。
3 测试方法 3.1 锆石U-Pb定年锆石的U-Th-Pb同位素测试，在西北大学大陆动力学国家重点实验室装备的Geolas-193紫外激光剥蚀系统的Agilient 7500a型ICP-MS离子探针仪上完成。激光剥蚀束斑直径为30μm，频率为8Hz，详细的仪器参数设置及分析技术参见Liu et al. (2007) 的描述。原始数据处理采用GLITTER 4.0程序(Macquarie University)。年龄计算时以标准锆石91500为外标进行同位素比值分馏校正，其206Pb/238U加权平均年龄的参考值为1064.1±3.2Ma (n=16, 2σ)(Wiedenbeck et al., 1995)。元素浓度计算采用NIST610作外标，Si作内标。单点分析的同位素比值及年龄误差为1σ，加权平均年龄误差为95%置信度。采用Isoplot ver 4.15软件(Ludwig，2003)，完成加权平均年龄的计算及谐和图绘制。
3.2 变质角闪石40Ar/39Ar定年变质角闪石40Ar/39Ar定年，在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室常规40Ar/39Ar定年系统完成。对变质角闪石样品进行去离子水和丙酮超声波清洗之后，根据样品地质背景估计的年龄(~1.9Ga)和钾含量，称取20~60mg，用纯铝铂纸将0.18~0.28mm粒径的样品包装成直径约6mm的球形，封闭于石英玻璃瓶中。2011年10月17日至10月18日，置于中国原子能科学研究院49-2反应堆B4孔道进行中子照射。照射时间为24h，快中子通量为2.2359×1018。用于中子通量监测的样品是ZBH-25(132.7Ma)、Bern 4M(18.6Ma)、FCs(28.2Ma)。同时对纯物质CaF2和K2SO4进行同步照射，得出的校正因子为：(36Ar/37Ar)Ca=0.000271, (39Ar/37Ar)Ca=0.000652, (40Ar/39Ar)K=0.00703。
照射后的样品冷置后，装入圣诞树状的样品架中，密封去气72h以上。
样品测试在2012年8月进行，由北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室常规40Ar/39Ar定年系统完成。测定采用钽(Ta)熔样炉对样品进行阶步升温熔样，每个样品分为12步加热释气，温阶范围为850~1400℃，每个加热点在恒温状态下保持20min。系统分别用活性炭冷井及锆钒铁吸气剂炉对气体进行纯化。活性炭冷井的纯化时间为10min，锆钒铁吸气剂炉的纯化时间为15min。使用RGA10型质谱仪记录五组Ar同位素信号，信号强度以毫伏(mV)为单位记录。质谱峰循环测定9次。
采用该实验室编写的40Ar/39Ar Dating 1.2数据处理程序，对各组Ar同位素测试数据进行校正计算，再采用Isoplot 3.0软件(Ludwig，2003)计算坪年龄及等时线年龄。
4 分析结果 4.1 锆石U-Pb定年各样品锆石U-Pb同位素测试结果见表 1。
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表 1 太华变质杂岩区代表性黑云斜长片麻岩(S24、S25)和黑云二长片麻岩(S31、S34)中锆石LA-ICP-MS U-Pb测试结果 Table 1 LA-ICP-MS U-Pb zircon geochronlogical data of representative metapelites (S24a、S25) and biotite two-feldspar gneisses (S31、S34) from the Taihua Metamorphic Complex |
黑云斜长片麻岩(S24a) 锆石形态不规则，多数为浑圆状，少数呈短柱状，显示碎屑锆石特征。锆石粒径50~100μm，少数大于100μm。部分锆石发育较好的岩浆韵律环带，一些锆石还发育变质增生边(图 4a)。对样品中20颗锆石进行了26个点的测试(见表 1)。从锆石年龄谐和图上看(图 4b)，25个有效数据点的U-Pb年龄沿谐和线分散分布，按年龄由老到新的顺序大致可分为四组。第一组锆石无明显韵律环带，Th和U含量分别为49.2×10-6~130.1×10-6和133×10-6~251×10-6，Th/U比值为0.196~0.563，年龄分布于2446~2533Ma，加权平均年龄为2481±120Ma (MSWD=2.0，n=3)；第二组数据点均位于具有核-边结构的、发育岩浆韵律环带的锆石颗粒的核部(图 4a)，Th和U含量分别为39.6×10-6~99.6×10-6和171×10-6~238×10-6，Th/U比值为0.204~0.608，显示岩浆锆石特征，年龄分布于2347~2406Ma，加权平均年龄为2361±31Ma (MSWD=0.57，n=5)；第三组年龄主要分散在2034~2216Ma之间，加权平均年龄为2107±70Ma (MSWD=3.0，n=6)，该组数据分布范围较广，具体地质意义尚不明确；第四组分析点位于具有核-边结构锆石的边部以及变质锆石的核部，Th和U含量分别为0.5×10-6~11.4×10-6和41×10-6~128×10-6，Th/U比值为0.007~0.104，显示变质锆石特征，年龄分布于1802~1968 Ma，加权平均年龄为1869±39Ma (MSWD=2.2，n=11)，可能代表一次变质事件的年龄。
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图 4 黑云斜长片麻岩(样品S24a)中锆石U-Pb年代学相关图 (a)-锆石CL图像；(b)- LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和曲线图；(c)-锆石年龄频度分布图 Fig. 4 Representative cathodoluminescence image (a), U-Pb concordia diagram showing LA-ICP-MS analytical data (b) and the distribution map of age frequency (c) for zircons of metapelitic gneiss (Sample S24a) from the Huashan Taihua Metamorphic Complex |
紫苏黑云斜长片麻岩(S25) 锆石形态不规则，多为浑圆状，少数呈长柱状，显示碎屑锆石特征。锆石粒径50~100μm，少数大于100μm。部分锆石颗粒发育核-边结构(图 5a)，核部有微弱的岩浆成因环带，边部为变质增生边。对样品中22颗锆石进行了24个点的测试(见表 1)，其中22个有效数据点可分为三组(图 5b, c)。第一组发育韵律环带，Th和U含量分别为20.6×10-6~64.4×10-6和46×10-6~130×10-6，Th/U比值为0.179~0.515，显示岩浆锆石特征，年龄分布于2448~2530Ma，加权平均年龄为2497±32Ma (MSWD=1.2，n=4)。第二组部分分析点发育韵律环带，Th和U含量分别为22×10-6~46.3×10-6和103×10-6~159×10-6，Th/U比值为0.177~0.392，显示岩浆锆石特征，年龄分布于2245~2352Ma，加权平均年龄为2297±44Ma (MSWD=1.6，n=6)。第三组分析点无韵律环带，Th和U含量分别为0.6×10-6~9.9×10-6和52×10-6~149×10-6，Th/U比值为0.007~0.066，显示变质锆石特征，年龄分布于1805~1895Ma，加权平均年龄为1848±20Ma (MSWD=0.4，n=12)，代表一期变质事件的年龄。
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图 5 黑云斜长片麻岩(样品S25)中锆石U-Pb年代学相关图 (a)-锆石CL图像；(b)- LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和曲线图；(c)-锆石年龄频度分布图 Fig. 5 Representative cathodoluminescence image (a), U-Pb concordia diagram showing LA-ICP-MS analytical data (b) and the distribution map of age frequency (c) for zircons of metapelitic gneiss (Sample S25) from the Huashan Taihua Metamorphic Complex |
黑云二长片麻岩(S31) 锆石较自形，多为短柱状，长度为100~200μm，长宽比约为2∶1，少数达3∶1(图 6a)。对样品中17颗锆石进行了20个点的同位素测试(见表 1)，其中16个有效数据点呈现出两组年龄(图 6c)。第一组多数锆石发育韵律环带，Th和U含量分别为69×10-6~287×10-6和150×10-6~645×10-6，Th/U比值为0.356~0.734，显示岩浆锆石特征，年龄分布于2284~2420Ma，加权平均年龄为2333±24Ma (MSWD=1.6，n=15)。第二组只有一个数据点，从CL图像看出该锆石颗粒发育核-边结构(图 6a)，该数据点为边部变质增生边年龄，其206Pb/207Pb年龄为1997±36Ma。鉴于该测点偏离了谐和线，反映有明显的放射性子体Pb丢失过程，因此该年龄仅有参考意义。
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图 6 黑云二长片麻岩(样品S31)中锆石U-Pb年代学相关图 (a)-锆石CL图像；(b)- LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和曲线图；(c)-锆石年龄频度分布图 Fig. 6 Representative cathodoluminescence image (a), U-Pb concordia diagram showing LA-ICP-MS analytical data (b) and the distribution map of age frequency (c) for zircons of biotite two-feldspar gneiss (Sample S31) from the Huashan Taihua Metamorphic Complex |
黑云二长片麻岩(S34) 锆石多为短柱状，长度多为50~100μm，长宽比约为2∶1。多数锆石颗粒发育核-边结构，核部发育岩浆韵律环带(图 7a)。对样品中27颗锆石进行了43个点的同位素测试(见表 1)。从锆石U-Pb年龄谐和图上来看(图 7b)，尽管多数的分析点结果没有落在谐和线上，却明显构成了年龄由老到新的四条较好的不一致线。第一条不一致线上的分析点均位于锆石的核部，其Th和U含量分别为11×10-6~246×10-6和320×10-6~1815×10-6，Th/U比值为0.01~0.439，发育韵律环带(图 7a)，显示岩浆锆石特征，年龄分布于2262~2336Ma，其上交点年龄为2306±17Ma (MSWD=2.5)，206Pb/207Pb加权平均年龄为2307±17Ma (MSWD=0.44，n=15)。第二条与第三条不一致线上的数据点年龄分别分布于2148~2164Ma和2017~2070Ma，其上交点年龄分别为2148±21Ma和2047±18Ma，可能代表了一期变质热事件的年龄；第四条不一致线上的分析点均位于锆石的变质增生边上(图 7a)，其Th和U含量分别为15×10-6~117×10-6和217×10-6~822×10-6，Th/U比值为0.02~0.44，年龄分布于1959~1977Ma其上交点年龄为1961±26Ma (MSWD=0.02)，206Pb/207Pb加权平均年龄为1971±31Ma (MSWD=0.038，n=5)，可能记录的是一期1961±26Ma的变质事件。
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图 7 黑云二长片麻岩(样品S34)中锆石U-Pb年代学相关图 (a)-锆石CL图像；(b)- LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和曲线图；(c)-锆石年龄频度分布图 Fig. 7 Representative cathodoluminescence image (a), U-Pb concordia diagram showing LA-ICP-MS analytical data (b) and the distribution map of age frequency (c) for zircons of biotite two-feldspar gneiss (Sample S34) from the Huashan Taihua Metamorphic Complex |
太华变质杂岩区代表性斜长角闪片麻岩中角闪石常规40Ar/39Ar测试结果见表 2。
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表 2 太华变质杂岩区代表性斜长角闪片麻岩(S2、S3)中角闪石常规40Ar/39Ar测试数据 Table 2 40Ar/39Ar data of metamorphic amphiboles (S2, S3) from the Taihua Metamorphic Complex |
斜长角闪片麻岩(S2) 对该样品中的变质角闪石进行了40Ar/39Ar定年，温度从850℃到1400℃，连续12个加热阶段分析，分析结果见表 2和图 8(a, b)。在初始的低温加热阶段(850~950℃)，坪年龄由4286±94Ma迅速降低至1802±11Ma，随后从第3温阶(950℃)到第9温阶(1250℃)，保持了连续稳定的年龄坪。期间39Ar累积析出量为94.7%，构成的稳定坪年龄为1799±9Ma，与其对应的等时线年龄1793±3Ma一致。40Ar/36Ar初始值为224±150Ma，在误差范围内与尼尔值(295.5)是一致的。最初的两个温阶(850~900℃)有明显的过剩氩出现。
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图 8 斜长角闪片麻岩中角闪石40Ar/39Ar年龄谱图和等时线年龄 S2中角闪石40Ar/39Ar年龄谱图(a)和角闪石40Ar/39Ar等时线年龄(b)； S3中角闪石40Ar/39Ar年龄谱图(c)和角闪石40Ar/39Ar等时线年龄(d) Fig. 8 The 40Ar/39Ar plateau ages and isochron ages of metamorphic amphiboles from Sample S2 (a, b) and Sample S3 (c, d), respectively |
斜长角闪片麻岩 (S3) 同样对样品中变质角闪石进行了40Ar/39Ar定年，850℃到1400℃ 连续12个加热阶段分析，分析结果见表 2和图 8(c, d)。在前2个低温加热阶段(850~900℃)，坪年龄从446±96Ma迅速升高至2601±57Ma。一直到第5个加热阶段(1050℃)，坪年龄逐渐降低到1799±4Ma。接着，保持了一直到第11个加热阶段连续稳定的年龄坪。这期间连续的7个阶段累积39Ar析出量为67.1%，组成的稳定坪年龄为1799±9Ma，等时线年龄为1795±7Ma，二者是一致的。40Ar/36Ar初始值为304±51Ma，在误差范围内与尼尔值(295.5)也是一致的。最初的四个温阶(850~1000℃)有明显的过剩氩出现。
两个样品变质角闪石的40Ar/39Ar坪年龄和等时线年龄，说明该地区确实存在一期1799Ma左右的变质-热事件。
5 讨论华山地区太华变质杂岩中变泥质片麻岩(S24a、S25)中含有大量碎屑锆石和变质锆石，其中部分锆石核部发育韵律环带，显示岩浆锆石特征，暗示此类泥质片麻岩中碎屑锆石来自岩浆岩源区。其年龄沿锆石U-Pb年龄谐和线分布，大致集中在两个年龄段(2.36~2.30Ga、2.50~2.48Ga)。变质锆石记录的变质年龄为1.87~1.85Ga。此外，样品S24a中部分数据点还出现了2.22~2.03Ga年龄，年龄分布范围较广，具体地质意义尚不明确。
华山地区太华变质杂岩中黑云二长片麻岩(S31、S34)中含有岩浆锆石和变质锆石。岩浆锆石发育韵律环带，测得年龄分别为~2.33Ga和~2.31Ga。变质锆石记录的变质年龄为~1.96Ga。另外，样品S34中部分数据点还出现了~2.15Ga和~2.05Ga不一致曲线与谐和线的上交点年龄，这可能代表了一期变质热事件的年龄。
对斜长角闪片麻岩(S2、S3)中的变质角闪石，进行了常规40Ar/39Ar定年，同样说明该地区存在一期~1.80Ga左右的变质热事件。
通过对华山地区太华变质杂岩中的两类变质岩中锆石U-Pb定年，发现其中记录了至少两期岩浆事件：~2.5Ga和~2.3Ga。~2.5Ga的岩浆事件可能代表了华北克拉通内广泛出现的地壳生长事件(刘富等，2009；伍家善等，1998；Zhao et al., 2002, 2008；翟明国和卞爱国，2000；翟明国和彭澎，2007)。~2.3Ga对应于怎样的一期岩浆热事件呢？目前，太华变质杂岩的其它变质地质体中，也已陆续发现~2.3Ga的岩浆事件的记录，如洛宁地区(蒋宗胜等，2011；Huang et al., 2012)、鲁山地区(第五春荣等，2010; 黄道袤等，2012)、中条山(赵凤清等，2006)、宜阳(第五春荣等，2007)和吕梁地区(耿元生等，2000)等。此次岩浆热事件对应于怎样的构造事件？反映了怎样的构造环境？这有待于我们进一步深入的研究和探讨。毋庸置疑，这期事件的性质，对整个华北克拉通古元古代构造演化的认识也将具有极其重要的意义。
近年来的研究表明，华北克拉通中部造山带中大部分变质杂岩区普遍经历了高角闪岩相-麻粒岩相的变质作用，普遍记录了~1.85Ga的变质事件(Guo et al., 2002, 2005；Kröner et al., 2005, 2006; 李江海等，1998；Liu et al., 2006；刘树文，1996； 刘树文等, 2002, 2007, 2009；O’Brien et al., 2005；Trap et al., 2007, 2008, 2009a, b ; Wang ZH, 2009; Xiao et al., 2011；肖玲玲和王国栋，2011；肖玲玲等，2011；Zhang et al., 2009；Zhao et al., 2002, 2008, 2010)。Zhao et al.(1998, 2005, 2012)认为这是华北克拉通东部陆块和西部陆块，沿着中部造山带发生俯冲、碰撞造山并折返的结果。位于中部造山带最南缘的太华变质杂岩，与这些杂岩有所不同。洛宁地区记录的变质事件的时代为1.97~1.94Ga(蒋宗胜等，2011)，鲁山地区变质事件的时代为2.03~1.84Ga (第五春荣等，2010；Wan et al., 2006；杨长秀，2008)。本次获得华山地区记录的变质事件的时代为1.96~1.80Ga，与之前的研究结果(王国栋等，2012)一致。这些研究表明，华北克拉通中部造山带最南缘，可能经历了一次漫长的构造演化过程，此次构造演化事件比中部造山带北段各个变质杂岩区不仅早了~100Myr，延续时间也可能长达~110Myr。暗示了该地区比中部造山带北段各杂岩区更早地进入俯冲、碰撞的造山过程。
6 结论本文通过对华山地区太华变质杂岩中变泥质片麻岩中变质锆石及锆石变质增生边的U-Pb定年，以及斜长角闪片麻岩中变质角闪石40Ar/39Ar的定年，取得了以下几点认识：
(1) 华北克拉通南缘的太华变质杂岩中泥质片麻岩中的碎屑锆石，记录了至少两期岩浆事件(~2.3Ga和~2.5Ga)，变泥质片麻岩的原岩应该沉积于~2.3Ga之后。
(2) 通过对太华变质杂岩中锆石U-Pb定年和变质角闪石40Ar/39Ar定年的研究，证实该地区存在一次1.96~1.80Ga的变质热事件。
(3) 太华变质杂岩可能也经历了华北克拉通东部陆块与西部陆块之间的碰撞造山过程，而且比中部带其它杂岩区记录的时间更早，持续时间也更长。这暗示了该地区在1.96~1.80Ga期间，经历了一次更加漫长而复杂的构造-变质演化过程。
致谢 感谢西北大学大陆动力学实验室柳小明教授在实验测试过程中给予的指导和帮助。审稿专家石永红教授、李旭平教授和刘景波研究员，提出了宝贵的修改建议。| [] | Bai J, Huang XG, Dai FY, Wu CH. 1993. The Precambrian Crustal Evolution of China. Beijing: Geological Publishing House: 36-38. |
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