2021, Vol. 37
2. 中国地质科学院, 100037 北京
2. Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
白云鄂博由于发育超大型REE-Nb-Fe矿床而倍受地质学家关注，赋存REE-Nb-Fe矿的白云鄂博群不整合于早前寒武纪变质基底之上。范宏瑞等(2010)、刘健等(2011)对白云鄂博地区变质基底进行了研究，获得新太古代和古元古代锆石年龄，揭示出古元古代晚期构造热事件的存在。但是，该区基底岩石出露不多，已获得变质基底年代学数据很少，还未见锆石Hf同位素分析结果报道，制约了对华北克拉通北缘早前寒武纪形成演化历史及白云鄂博群与超大型REE-Nb-Fe矿形成背景的认识。在前人工作基础上，本文对白云鄂博地区变质基底岩石开展了锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素分析，并对有关问题进行了讨论。
1 地质背景阴山地块是华北克拉通西部重要地质单元，其南侧与孔兹岩带相邻(Zhao et al., 2005)。阴山地块早前寒武纪变质基底主要由新太古代晚期表壳岩和TTG组成(简平等，2005; Jian et al., 2012; Ma et al., 2013a, b, 2014a, b)，此外，新太古代早期TTG岩石在局部地区也被识别出来(董晓杰等, 2012; 马铭株等，2013)。虽然新太古代晚期构造热事件被广泛识别出来，但古元古代晚期构造热事件仅有零星记录(Jian et al., 2012; Ma et al., 2013a; 马铭株等，2013; 范宏瑞等，2010)。白云鄂博位于华北克拉通北缘，紧邻中亚造山带，是阴山地块的主要组成部分。白云鄂博地区主要出露白云鄂博群、白垩系地层以及晚古生代岩浆岩。不整合于白云鄂博群之下的早前寒武纪基底岩石出露很少，主要分布在宽沟背斜核部、白云鄂博东南、东矿南侧和西矿东南侧等地(图 1b)，在南部黑脑包地区也有存在(图 1a)。早前寒武纪基底所见岩石主要包括糜棱岩化花岗质片麻岩、片麻状花岗闪长岩、片麻状闪长岩、黑云片麻岩等，岩石遭受角闪岩相-麻粒岩相变质，局部存在深熔作用改造。获得岩浆锆石年龄2.59Ga和2.03Ga，变质锆石年龄1.89~1.95Ga(Wang et al., 2002；范宏瑞等，2010；刘健等，2011)。
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图 1 白云鄂博地区地质图(a，据章雨旭等，2012；b，据范宏瑞等，2010修改) Fig. 1 Geological map of Bayan Obo-Heinaobao area (a, modified after Zhang et al., 2012; b, modified after Fan et al., 2010) |
本文对5个早前寒武纪变质基底岩石样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年，采样位置见图 1a和图 1b。
2.1 古元古代中期片麻状奥长花岗岩样品(BY1301，41°49′39.1″N、110°01′16.6″E)采自东矿东北~3km的宽沟背斜核部，该处片麻状花岗岩的出露面积相对较大(图 1b)。岩石变形强，片麻理发育(图 2a, b)，片麻理走向近东西向，近于直立。岩石中存在较小的表壳岩包体。片麻状奥长花岗岩主要由石英(50%)和斜长石(48%)组成，还有少量黑云母(2%)(图 3a)。石英大多呈条带状分布，具波状消光，一些呈细粒集合体分布，为强烈变形及重结晶作用产物。斜长石普遍遭受强烈蚀变，仅局部有聚片双晶残余。存在少量黑云母，发生绿泥石化。
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图 2 白云鄂博地区早前寒武纪基底岩石野外照片 (a、b)古元古代中期片麻状奥长花岗岩(BY1301)，宽沟背斜；(c、d)古元古代中期片麻状英云闪长岩(BY1303)，宽沟背斜；(e、f)古元古代晚期片麻状二长花岗岩(BY1327)，东矿南侧~2km；(g、h)新太古代早期片麻状英云闪长岩(BY1331)，白云鄂博东南~3km；(i、j)新太古代晚期片麻状闪长岩(BY1307)，黑脑包 Fig. 2 Field photos of rocks from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area (a, b) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (c, d) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (e, f) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ~2km south of the Eastern Orebody; (g, h) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ~3km southeast of Bayan Obo town; (i, j) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao |
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图 3 白云鄂博地区早前寒武纪基底岩石岩相学照片 (a)古元古代中期片麻状奥长花岗岩(BY1301)，宽沟背斜；(b)古元古代中期片麻状英云闪长岩(BY1303)，宽沟背斜；(c、d)古元古代晚期片麻状二长花岗岩(BY1327)，东矿南侧~2km；(e、f)新太古代早期片麻状英云闪长岩(BY1331)，白云鄂博东南~3km；(g、h)新太古代晚期片麻状闪长岩(BY1307)，黑脑包. Qtz-石英；Pl-斜长石；Bt-黑云母；Hbl-角闪石；Mic-微斜长石 Fig. 3 Photomicrographs showing petrographic features of rocks from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area (a) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (b) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (c, d) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ~2km south of the Eastern Orebody; (e, f) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ~3km southeast of Bayan Obo town; (g, h) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao. Qtz-quartz; Pl-plagioclase; Bt-biotite; Hbl-hornblende; Mic-miclocline |
样品(BY1303，41°49′11.9″N、110°00′40.8″E)采自宽沟背斜核部，距离BY1301西南约1km(图 1b)。白云鄂博群与变质基底岩石不整合接触，样品采自不整合面之下30m处。岩石野外特征与BY1301类似，但变形更弱(图 2c, d)。岩石由石英(47%)、斜长石(45%)和黑云母(8%)组成，与样品BY1301相比，蚀变更弱，具有聚片双晶的斜长石碎斑还有更多保留(图 3b)。黑云母呈细片状集合体分布，绿色-浅黄色多色性，还有少量棕色无解理黑云母存在。
2.3 古元古代晚期片麻状二长花岗岩样品(BY1327，41°47′02.5″N、109°59′0.6″E)采自东矿南侧~2km一铁轨边(图 1b)。该处以片麻状二长花岗岩为主，岩石遭受强烈变质变形，呈条带状，局部具有深熔特征。样品BY1327采自相对均匀的岩石露头(图 2e, f)。岩石由斜长石(26%)、微斜长石(24%)、石英(46%)和少量黑云母(4%)组成(图 3c, d)。由于强烈变形和深熔作用改造，许多石英和石英+长石呈条带状细粒集合体分布。不但斜长石，微斜长石也遭受不同程度蚀变。一些斜长石碎斑中可见聚片双晶。
2.4 新太古代早期片麻状英云闪长岩样品(BY1331，41°45′37.6″N、109°59′39.26″E)采自白云鄂博东南~3km(图 1b)。岩石遭受强烈变形，局部发育深熔成因的浅色条带(图 2g，h)。见细粒石榴黑云斜长片麻岩包体(图 2g)。片麻状英云闪长岩由斜长石(45%)、石英(43%)和黑云(12%)母组成(图 3e, f)。岩石中存在石英+长石细粒集合体，与浅色条带对应；黑云母呈棕色，部分解理消失，以集合体形式呈团块状或长条状分布，与其他矿物接触界线弯曲。它们为深熔作用产物。
2.5 新太古代晚期片麻状闪长岩样品(BY1307，41°37′40.4″N、110°09′49.1″E)采自白云鄂博镇东南~25km黑脑包地区(图 1a)。所采样品均匀(图 2i)，但附近岩石遭受深熔作用改造或有外来物质带入而具条带状构造(图 2j)。片麻理走向近东西，近于直立。片麻状闪长岩由斜长石(40%)、石英(5%)、角闪石(40%)和黑云母(15%)组成(图 3g, h)。斜长石大多发生绿帘石化和绢云母化。角闪石具黄绿色-绿色多色性，黑云母具黄色-深绿色多色性，角闪石和黑云母定向分布，构成片麻理。局部存在细粒钾长石和石英，还有一些不透明矿物存在。
3 分析方法SHRIMP U-Pb锆石定年在北京离子探针中心SHRIMP A仪器上完成。测年方法和原理见Williams (1998)。锆石定年为5组扫描。一次离子流O2-强度为4nA，束斑为30μm。标准锆石SL13 (U含量为238×10-6) (Williams, 1998)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。标准样TEM和待测样之比为1:3~1:4。数据处理采用SQUID和ISOPLOT程序(Ludwig, 2001)。实测204Pb用于普通铅校正。单个数据点误差为1σ，加权平均年龄误差为95%置信度。
锆石Lu-Hf同位素分析在中国地质调查局天津地质调查中心实验测试室完成，分析点位置与锆石测年位置相同。仪器为Thermo Fisher Neptune型多接受电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)和193nm氟化氩准分子激光器(NEW WAVE 193nm FX)。分析时激光束斑直径为50μm，激光剥蚀时间为26s，激光能量密度为10~11J/cm2，频率为8~10Hz。仪器运行条件、详细分析流程和数据校正方法见耿建珍等(2011)。测定过程中，标准GJ-1的176Hf/177Hf平均值为0.281983±0.000014 (2σ，n=53)，与推荐的176Hf/177Hf值在误差范围内一致(0.282008±0.000025；侯可军等，2007)。
4 锆石定年结果 4.1 古元古代中期片麻状奥长花岗岩(BY1301)锆石多呈长柱状，部分为等轴状，阴极发光下具有核-边结构(图 4a, b)。核部锆石具振荡环带，由于遭受不同程度重结晶，部分核部锆石的环带变得模糊或消失。边部变质锆石无环带或具微弱环带。共对14颗锆石进行了16个数据点分析(表 1)。7个位于震荡环带成分域的数据点的U含量和Th/U比值分别为104×10-6~455×10-6和0.24~1.49。数据点靠近和谐线分布，但207Pb/206Pb年龄值范围存在较大变化，为2009~2200Ma(图 5a)。我们倾向于认为，207Pb/206Pb年龄最大的数据点(8.1MA)的年龄(2200Ma，图 5a)最接近于岩浆锆石年龄，其余数据点年龄变年轻与后期构造热事件改造有关，尽管锆石的岩浆环带结构仍有保留。9个变质锆石数据点的U含量和Th/U比值分别为234×10-6~807×10-6和0.00~0.27，其中8个集中分布数据点的207Pb/206Pb加权平均年龄为1937±9Ma (MSWD=1.4)(图 5a)。
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图 4 白云鄂博地区早前寒武纪基底岩石锆石阴极发光图像 (a、b)古元古代中期片麻状奥长花岗岩(BY1301)，宽沟背斜；(c、d)古元古代中期片麻状英云闪长岩(BY1303)，宽沟背斜；(e、f)古元古代晚期片麻状二长花岗岩(BY1327)，东矿南侧~2km；(g、h)新太古代早期片麻状英云闪长岩(BY1331)，白云鄂博东南~3km；(i、j)新太古代晚期片麻状闪长岩(BY1307)，黑脑包. X-外来锆石，MA-岩浆锆石，ME-变质锆石 Fig. 4 Cathodoluminescence images of zircons from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area (a, b) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (c, d) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (e, f) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ~2km south of the Eastern Orebody; (g, h) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ~3km southeast of Bayan Obo town; (i, j) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao. X-xenocrystic zircon; MA-magmatic zircon; ME-metamorphic zircon |
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表 1 白云鄂博地区早前寒武纪基底岩石的锆石SHRIMP U-Pb年龄 Table 1 SHRIMP U-Pb data for zircons from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area |
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图 5 白云鄂博地区早前寒武纪基底岩石的锆石SHRIMP U-Pb谐和图 (a)古元古代中期片麻状奥长花岗岩(BY1301)，宽沟背斜；(b)古元古代中期片麻状英云闪长岩(BY1303)，宽沟背斜；(c)古元古代晚期片麻状二长花岗岩(BY1327)，东矿南侧~2km；(d)新太古代早期片麻状英云闪长岩(BY1331)，白云鄂博东南~3km；(e)新太古代晚期片麻状闪长岩(BY1307)，黑脑包 Fig. 5 Concordia diagrams of SHRIMP U-Pb data of zircons from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area (a) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (b) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (c) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ~2km south of the Eastern Orebody; (d) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ~3km southeast of Bayan Obo town; (e) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao |
锆石呈柱状或等轴状，阴极发光下具有核-边结构(图 4c, d)。大部分核部锆石具有振荡环带或板状环带，遭受不同程度重结晶作用改造。边部锆石组成均匀。共在17颗锆石上分析了20个数据点(表 1)。12个核部岩浆锆石数据点的U含量和Th/U比值分别为82×10-6~266×10-6和0.24~0.72，207Pb/206Pb年龄值范围为1942~2072Ma，年龄偏低与重结晶改造有关。其中8个集中分布的数据点207Pb/206Pb加权平均年龄为2034±13Ma (MSWD=1.4)(图 5b)。8个边部变质锆石分析，U含量和Th/U比值分别为270×10-6~506×10-6和0.01~0.18，由于一次流部分打到核部锆石，数据点13.1ME+MA的Th/U比值(0.18)偏高，其他数据点的Th/U比值均小于0.05。其中6个数据点的207Pb/206Pb加权平均年龄为1929±11Ma (MSWD=0.41)(图 5b)。
4.3 古元古代晚期片麻状二长花岗岩(BY1327)锆石呈柱状，阴极发光下具有核-边结构(图 4e, f)。核部锆石具振荡环带或板状环带，个别核部岩浆锆石中包有外来锆石(继承或捕获锆石，图 4f中的颗粒7)。边部变质锆石普遍较窄。共在13颗锆石上进行了14个数据点分析(表 1)。10个岩浆锆石数据点的U含量和Th/U比值分别为347×10-6~819×10-6和0.15~0.37，其中7个集中分布数据点的207Pb/206Pb加权平均年龄为1890±13Ma (MSWD=2.0)(图 5c)。4个变质锆石数据点的U含量和Th/U比值分别为575×10-6~1527×10-6和0.04~0.15，207Pb/206Pb加权平均年龄为1870±10Ma (MSWD=1.6)(图 5c)。外来锆石7.1C的U含量和Th/U比值分别为721×10-6和0.45，207Pb/206Pb年龄为2103Ma(图 5c)。
4.4 新太古代早期片麻状英云闪长岩(BY1331)锆石呈柱状或近等轴状，阴极发光下具核-边结构(图 4g, h)。核部岩浆锆石具密集振荡环带或板状环带，但遭受不同程度重结晶改造。由于流体作用影响，一些核部锆石中有白色网脉体形成，从相互关系看，流体作用发生在边部变质锆石形成之前，并表明边部变质锆石为新生变质锆石，它们无环带或具有微弱环带。共在15颗锆石上进行了15个数据点分析(表 1)。7个核部岩浆锆石数据点的U含量和Th/U比值分别为65×10-6~693×10-6和0.23~1.00，其中3个位于或接近谐和线的年龄最大数据点的207Pb/206Pb加权平均年龄为2627±12Ma (MSWD=2.5)(图 5d)。数据点5.1ME的成分域显示重结晶特征(图 4g中的颗粒5)，其U含量和Th/U比值分别为199×10-6和0.14，207Pb/206Pb年龄为2514Ma。其他7个变质锆石数据点的U含量和Th/U比值分别为257×10-6~943×10-6和0.00~0.06，207Pb/206Pb年龄值范围为1843~1884Ma，它们构成不一致线的上交点年龄为1864±12Ma (MSWD=1.3)(图 5d)。数据点14.1ME位于具板状环带的成分域(图 4h)，但Th/U比值和年龄与其他古元古代晚期变质锆石十分类似，很可能，变质锆石域只位于表面(现在所磨出的面)岩浆锆石域之下很小的距离，一次流实际剥蚀出的是变质锆石成分域物质。
4.5 新太古代晚期片麻状闪长岩(BY1307)锆石呈短柱状或等轴状。阴极发光下锆石具核-边结构(图 4i, j)。核部锆石普遍具有扇形结构或组成均匀，具有遭受高级变质作用改造的锆石的结构特征。部分核部锆石仍保留不同程度的振荡环带，但U-Pb同位素体系已不同程度重置。一些核部锆石存在白色镶边。边部锆石组成均匀。共在11颗锆石上进行了13个数据点分析(表 1)。所有数据点的Th/U比值都很低(0.02~0.17)，与许多变质锆石组成特征类似。谐和图上数据点大致可划分为两组(图 5e)。一组年龄为古元古代早期，锆石大都存在不同程度铅丢失，位于谐和线上1个数据点(1.1ME)的207Pb/206Pb年龄为2469±6Ma。另一组年龄为古元古代晚期，其中2个位于谐和线上的数据点的207Pb/206Pb加权平均年龄为1893±12Ma (MSWD=0.0) (图 5e)。数据点2.1ME位于锆石核部，附近成分域显示环带结构(图 4i)，但其组成和年龄都与古元古代晚期变质锆石类似，显示了锆石内部结构在三维空间上的复杂性。数据点5.1ME位于具环带结构的成分域(图 4j中的颗粒5)，207Pb/206Pb年龄为1996Ma，尽管数据点位于谐和线上，但该年龄无地质意义，为原岩浆锆石U-Pb同位素体系部分重置的结果。由于遭受两次构造热事件强烈改造，未能获得该岩石样品的岩浆锆石年龄。
5 锆石Hf同位素分析结果|
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表 2 白云鄂博地区早前寒武纪基底岩石的锆石Hf同位素 Table 2 Hf isotopes for zircons from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area |
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图 6 白云鄂博地区早前寒武纪基底岩石的锆石年龄-εHf图解 (a)古元古代中期片麻状奥长花岗岩(BY1301)，宽沟背斜；(b)古元古代中期片麻状英云闪长岩(BY1303)，宽沟背斜；(c)古元古代晚期片麻状二长花岗岩(BY1327)，东矿南侧~2km；(d)新太古代早期片麻状英云闪长岩(BY1331)，白云鄂博东南~3km；(e)新太古代晚期片麻状闪长岩(BY1307)，黑脑包；(f)所有样品数据点 Fig. 6 Age vs. εHfdiagrams for zircons from Early Precambrian basement in the Bayan Obo area (a) Middle Paleoproterozoic gneissic trondhjemite (BY1301), Kuangou anticline; (b) Middle Paleoproterozoic gneissic tonalite (BY1303), Kuangou anticline; (c) Late Paleoproterozoic gneissic monzogranite (BY1327), ~2km south of the Eastern Orebody; (d) Early Neoarchean gneissic tonalite (BY1331), ~3km southeast of Bayan Obo town; (e) Late Neoarchean gneissic diorite (BY1307), Heinaobao; (f) data from all samples |
古元古代中期片麻状奥长花岗岩(BY1301)的7个岩浆锆石Hf同位素分析，εHf(t)(t=2200Ma)为0.52~8.06(图 6a)，tDM2(CC)(Hf)(两阶段模式年龄)为2274~2738Ma。9个变质锆石数据点的εHf(t)(t=1937Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为-1.83~1.93(图 6a)和2256~2393Ma。
古元古代中期片麻状英云闪长岩(BY1303)的12个岩浆锆石数据点的εHf(t)(t=2034Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为-17.20~8.58(图 6b)和2112~3697Ma，6个变质锆石数据点的εHf(t)(t=1929Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为-4.99~0.87(图 6b)和2509~2870Ma。
古元古代晚期片麻状二长花岗岩(BY1327)的9个岩浆锆石数据点的εHf(t)(t=1890Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为-5.47~-3.76(图 6c)和2764~2870Ma；4个变质锆石数据点的εHf(t)(t=1870Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为-6.04~-1.59(图 6c)和2615~2890Ma。
新太古代早期片麻状英云闪长岩(BY1331)的7个岩浆锆石Hf同位素分析，εHf(t)(t=2627Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为3.57~8.36(图 6d)和2587~2881Ma。变质锆石分为两期，1个新太古代晚期变质锆石数据点的εHf(t)(t=2514Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为-2.47和3163Ma，7个古元古代晚期变质锆石数据点的εHf(t)(t=1864Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为-11.57~-5.27(图 6d)和2838~3225Ma。
新太古代晚期片麻状闪长岩(BY1307)无岩浆锆石，但记录了两期变质锆石年龄。4个古元古代早期变质锆石数据点的εHf(t)(t=2469Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为0.67~3.80(图 6e)和2745~2936Ma，5个古元古代晚期变质锆石数据点的εHf(t)(t=1893Ma)和tDM2(CC)(Hf)分别为-7.33~-0.27(图 6e)和2551~2987Ma。
6 讨论 6.1 新太古代岩浆作用采自白云鄂博东南的片麻状英云闪长岩(BY1331)岩浆锆石年龄为2627±12Ma，代表了原岩形成时代。该样品距范宏瑞等(2010)的糜棱岩化花岗片麻岩样品(06B196)北约200m。在06B196样品中，LA-ICP-MS方法获得206Pb/238U加权平均年龄2588±15Ma，被解释为变质热事件年龄记录。不过，尽管锆石遭受变质重结晶作用强烈改造，但岩浆环带仍有保留，数据点沿谐和线有较大范围分布，使得加权平均年龄的MSWD高达45。此外，LA-ICP-MS技术对结构和成因复杂锆石的定年存在一定局限性。由于激光剥蚀程度较深，虽然在所观察的面上定年位置具有岩浆锆石的结构特征，但其下部很短距离可能就成为变质锆石域，所获得的年龄为混合年龄(Kröner et al., 2014)。我们推测范宏瑞等(2010)报道的糜棱岩化花岗片麻岩(06B196)的原岩形成年龄与本文的片麻状英云闪长岩样品的一致，锆石年龄大的变化很可能是不同构造热事件叠加的缘故。~2.6Ga岩浆作用仅在华北克拉通中部和东部的中条、鹤壁和鲁西等地区被识别出来(陆松年等，2008；Zheng et al., 2012；张瑞英等，2012；Wan et al., 2014)。它们在白云鄂博地区的发现，扩大了在华北克拉通的分布范围，对于探讨华北克拉通新太古代阶段地质演化具有重要意义。片麻状闪长岩(BY1307)取自黑脑包地区，由于遭受后期强烈改造，未获得岩浆锆石年龄，但存在2.47Ga变质锆石年龄记录，而变质锆石具有较低的εHf(t)值，所以，岩石应形成于新太古代，很可能形成于新太古代晚期。这一研究不仅丰富了新太古代岩石类型，还扩大了研究区新太古代岩石分布区。~2.5Ga不同类型侵入岩在南部固阳地区广泛分布(简平等，2005; Jian et al., 2012; Ma et al., 2013a, b, 2014a, b)。该区古元古代中晚期变质花岗质岩石中存在~2.5Ga和~2.9Ga外来锆石(刘健等，2011)，盖层白云鄂博群和腮林忽洞群中存在大量~2.5Ga碎屑锆石，最古老碎屑锆石年龄为3.1Ga(马铭株等，2014；Liu et al., 2017)，也表明研究区及邻区早前寒武纪变质基底中太古宙(包括中太古代)物质的广泛存在。新太古代晚期岩浆作用在华北克拉通西部地区(包括阴山地块、孔孔兹岩带和鄂尔多斯地块)普遍存在(Ma et al., 2012; Ma et al., 2013a; Zhang et al., 2015; 徐仲元等，2015)，实际上，新太古代晚期岩浆构造热事件在整个华北克拉通都十分强烈，是华北克拉通不同于其他许多克拉通的一个重要标志(Zhai and Santosh, 2011; Zhao and Zhai, 2013; Wan et al., 2015)。
新太古代早期片麻状英云闪长岩(BY1331)岩浆锆石的εHf(t)值为3.57~8.36，具新生陆壳Hf同位素组成特征。新太古代晚期片麻状闪长岩(BY1307)无岩浆锆石，年龄为2469Ma的变质锆石的εHf(t)值为0.67~3.80，如果它们继承了原岩浆锆石的Hf同位素组成特征，表明其形成过程中可能遭受到新太古代早期陆壳物质影响。
6.2 古元古代中晚期(1.9~2.2Ga)岩浆作用范宏瑞等(2010)和刘健等(2011)在宽沟背斜变质基底的正片麻岩中获得2018±15Ma和2029±54Ma岩浆年龄。在范宏瑞等(2010)的06B170样品中，岩浆锆石遭受变质重结晶作用改造，数据点沿谐和线有一定分布范围，看来也与古元古代晚期构造热事件影响有关，岩浆锆石的真实年龄可能还要更大一些。我们在宽沟背斜获得2个片麻状英云闪长岩-奥长花岗岩样品(BY1301和BY1303)岩浆锆石年龄分别为~2200Ma和2034±13Ma，在东矿南侧获得1个片麻状二长花岗岩样品(BY1327)岩浆锆石年龄为1890±13Ma，所以，白云鄂博地区广泛存在古元古代中晚期岩浆作用。
古元古代中晚期片麻状花岗质岩石(BY1301、BY303)岩浆锆石的εHf(t)存在较大变化(-17.20~8.58；图 6)，变质锆石与岩浆锆石Hf同位素组成类似，表明岩石形成过程中地幔添加和壳内再循环都起了重要作用。古元古代晚期片麻状二长花岗岩(BY1327)岩浆锆石εHf(t)为-5.47~-3.76，变质锆石与岩浆锆石Hf同位素组成类似，表明二长花岗岩为壳内再循环产物。
6.3 新太古代晚期-古元古代早期(2.47~2.51Ga)变质作用从CL图上看，片麻状英云闪长岩(BY1331)中5.1ME的成分域由岩浆锆石变质重结晶形成，Th/U比值为0.14，207Pb/206Pb年龄为2514Ma，该年龄有可能为新太古代晚期构造热事件的年龄记录，也可能是古元古代晚期变质作用使其U-Pb同位素体系不完全重置造成的。片麻状闪长岩(BY1307)记录了2469Ma和1893Ma变质锆石年龄，这是白云鄂博地区首次在同一样品中获得新太古代晚期-古元古代早期和古元古代晚期两个不同时代的构造热事件年龄记录。马铭株等(2014)在白云鄂博地区白云鄂博群和腮林忽洞群的碎屑锆石中分别获得了2.48~2.49Ga和2.46~2.58Ga的源区变质年龄。所以，白云鄂博及邻区也发育新太古代晚期-古元古代早期构造热事件，与华北克拉通其它许多地区十分类似(Wan et al., 2012及其中参考文献)。由于古元古代晚期构造热事件强烈影响，古元古代早期(2469Ma)变质锆石年龄也可能是新太古代晚期锆石U-Pb同位素体系部分重置的结果(万渝生等，2020)。
6.4 古元古代晚期(1.86~1.94Ga)变质作用古元古代晚期变质作用与变形作用、深熔作用、岩浆作用一道，构成华北克拉通重要的早前寒武纪构造热事件，导致华北克拉通最终克拉通化。在白云鄂博变质基底中，范宏瑞等(2010)在2个岩石样品中获得1.89~1.91Ga变质锆石年龄，本文的5个岩石样品均记录了古元古代晚期(1.86~1.94Ga)变质锆石年龄。古元古代晚期变质锆石在白云鄂博群和腮林忽洞群的碎屑沉积岩中也被广泛识别出来(马铭株等, 2014; Zhong et al., 2015; Liu et al., 2017)。无疑，白云鄂博及邻区早前寒武纪变质基底普遍遭受了古元古代晚期构造热事件强烈改造。阴山地块在古元古代晚期完成最终克拉通化，刚性化的变质基底在中元古代进入伸展构造体制，沉积白云鄂博群，形成超大型REE-Nb-Fe矿。
6.5 与孔兹岩带对比白云鄂博为阴山地块的重要组成部分。阴山地块的南侧为呈近东西向分布的孔兹岩带(Zhao et al., 2005)。阴山地块与孔兹岩带早前寒武纪变质基底对比对于认识西部早期地质历史具有重要意义。在阴山地块，存在~2.5Ga表壳岩系和不同类型侵入岩(简平等，2005; Jian et al., 2012; Ma et al., 2013a, b, 2014a, b)，发育新太古代晚期-古元古代早期和古元古代晚期变质作用(范宏瑞等, 2010; 刘健等, 2011; Jian et al., 2012)，这些都与孔兹岩带十分类似。最为重要的是，与孔兹岩带一样，阴山地块本身(至少是局部)也卷入了古元古代晚期构造热事件，显示出类似的早前寒武纪地质演化特征，所以，用来划分孔兹岩带和阴山地块的下湿濠断裂对于早前寒武纪变质基底可能并不具有重要的分区意义，但是，相对于阴山地块，孔兹岩带遭受了古元古代晚期构造热事件更强烈改造，地壳抬升也更高。
古元古代中晚期岩浆作用近年来在华北克拉通越来越多的地区(包括大青山、集宁、凉城、吕梁、怀安、五台山、阜平、赞皇、鲁山、胶东、辽南等)被识别出来(Liu et al., 2012; Peng et al., 2012a, b及其中参考文献)，古元古代晚期构造热事件在华北克拉通广泛存在(Kröner et al., 2006; Wan et al., 2006, 2013; 翟明国和彭澎, 2007; Zhao et al., 2010; Hu et al., 2012; Ma et al., 2012; Dong et al., 2014; Liu et al., 2014)。在有关华北克拉通古元古代晚期构造格局的研究中，这些都需要得到考虑。
7 结论(1) 白云鄂博地区存在~2.6Ga岩浆事件，这是除中条、鹤壁和鲁西外，在华北克拉通发现的又一个存在新太古代早期岩浆事件的地区。与华北克拉通许多地区一样，白云鄂博地区发育古元古代中晚期(1.9~2.2Ga)岩浆作用。
(2) 新太古代TTG岩石的岩浆锆石具新生陆壳Hf同位素组成特征。古元古代中晚期片麻状花岗质岩石的岩浆锆石Hf同位素组成表明，岩石形成过程中地幔添加和壳内再循环都起了重要作用。
(3) 白云鄂博地区早前寒武纪变质基底经历了新太古代晚期-古元古代早期(2.47~2.51Ga)和古元古代晚期(1.86~1.94Ga)构造热事件。后者是华北克拉通早前寒武纪变质基底特征之一。
(4) 阴山地块与孔兹岩带具有类似的早前寒武纪地质演化历史。
致谢 杨淳和甘伟林制作了锆石样品靶，周丽芹和车晓超进行了锆石阴极发光照相，刘建辉和李宁保障了SHRIMP仪器正常工作；锆石标准由Ian Williams和Lance Black博士提供；研究过程中得到了范宏瑞研究员的多方面支持和帮助；范宏瑞研究员和一个匿名评审人提出的修改意见对论文质量的提高起了重要作用；在此一并对他们深表感谢。
谨以此文敬祝沈其韩院士百岁大寿，祝先生健康长寿！
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