北祁连构造带东端拼贴过程的探讨——金柳滩韧性剪切带锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素特征

朱子璇，何艳红，陈亮，徐可心

1)西北大学地质学系，西安，710069；2)西北大学大陆动力学国家重点实验室，西安，710069；3)西安交通大学附属中学，西安，710043

内容提要: 金柳滩韧性剪切带位于北祁连构造带东端山门镇，是陇山岩群与葫芦河岩群拼贴的构造边界。通过陇山岩群的黑云角闪斜长片麻岩和金柳滩韧性剪切带内的花岗质糜棱岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析发现：陇山岩群的黑云角闪斜长片麻岩形成于461.9±7.0 Ma；金柳滩韧性剪切带内的花岗质糜棱岩获得了～460 Ma，～420 Ma和～380 Ma三组年龄。其中，～460 Ma的锆石具清晰的振荡环带、高的Th/U值、左倾型的REE模式和显著的Ce正异常以及Eu负异常的特征，表明了～460 Ma为原岩的形成年龄；～420 Ma和～380 Ma的锆石虽然具有类似岩浆成因的REE模式，但是其内部结构显示为弱环带或者无环带的特征，为变质成因锆石的特征。～420 Ma锆石的高Th/U值暗示其为超固相线变质锆石，富Th的矿物(如独居石等)已经熔融消失。～380 Ma锆石显示变化的Th含量和稳定的U含量，明显区别于～420 Ma锆石，表明其生长过程中有Th富集的矿物(如独居石)同时晶出。金柳滩韧性剪切带内糜棱岩中发育条带状构造，以及浅色糜棱岩发育条片状暗色体，记录了部分熔融作用。因此，～420 Ma和～380 Ma代表了两期部分熔融的时限。综合剪切带南侧葫芦河岩群～440 Ma的最大沉积年龄，金柳滩韧性剪切带形成时代限定于440～420 Ma。此外，陇山岩群黑云斜长角闪片麻岩锆石具有正的εHf(t)值(10.26～15.13)和487～790 Ma的tDM2年龄，记录了强烈的早古生代陆壳生长事件。花岗质糜棱岩锆石εHf(t)值和tDM2年龄分别为-4.02～4.46和1120～1660 Ma，指示其源区以中元古代或者更加古老的陆壳物质为主。因此，北侧陇山岩群和南侧葫芦河岩群均不可能是花岗质糜棱岩的原岩，暗示其在440～420 Ma金柳滩韧性剪切带形成过程中已被强烈消减，与早古生代碰撞抬升地质作用过程一致。

宝鸡—天水地区位于秦岭与祁连造山带结合部位(简称秦祁结合部位)，是我国中央造山带东西衔接的枢纽地区。已有研究表明北秦岭构造带和北祁连构造带均为早古生代大洋盆地，且具有南侧主大洋和北侧弧后盆地的构造格架(李王晔等，2007; Dong Yunpeng et al.， 2011; Cheng Hao et al.， 2012; Song Shuguang et al.， 2013; Li Yuan et al.， 2015; 王国强等，2018; 韩奎等，2019)。同时，岩浆岩记录显示北秦岭和北祁连造山带均经历了～530 Ma的洋盆裂解、510～440 Ma的俯冲消减和440～420 Ma的碰撞拼合阶段(Wang Xiaoxia et al.， 2013; 张成立等，2013; Song Shuguang et al.， 2013; Chen Yuxiao et al.， 2014)。综上，二者具有相似的构造格局和演化历史，很可能构成了一个连通的原特提斯洋分支洋盆(徐学义等，2008; Tseng et al.， 2009; 孟祥舒等，2017)。但是，北祁连和北秦岭造山带的构造线分别以NW和NWW向不同程度斜交于新阳—元龙大型韧性走滑剪切带(魏博等，2015)，致使两侧岩石单元的对比存在困难。347.95±2.17 Ma和325.70±1.72 Ma的黑云母40Ar-39Ar坪年龄代表了新阳—元龙韧性剪切带形成的顶界年龄(丁仨平等，2009)。花岗岩脉体中锆石U-Pb年龄(403±3.5 Ma)限定了商丹缝合带(商南—丹凤缝合带)西延的武山韧性剪切带形成的顶界年龄(Liang Xiao et al.， 2017)。因此，北秦岭—北祁连构造结合部位的主要韧性剪切带在早古生代时期已经奠定了现今的构造格架。但是，北祁连构造带东端内断层形成和活动时限的研究尚未进行，严重阻碍了对秦—祁结合部位俯冲—碰撞造山过程的全面认识。

北祁连构造带东端主要变质地层单元间互相以韧性逆冲断层接触，记录了早古生代各个岩石单元的拼贴历史。金柳滩韧性逆冲剪切带位于北祁连东端山门镇，为陇山岩群与葫芦河岩群的构造边界(1∶25万天水市幅)。本文在野外踏勘的基础上，选取了北侧陇山岩群黑云斜长片麻岩和剪切带内糜棱岩样品，进行了阴极发光(CL)、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学以及Hf同位素分析测试，旨在厘定金柳滩韧性逆冲剪切带形成及活动的时限，为北秦岭—北祁连的俯冲—碰撞造山过程提供限制。

1 地质构造背景和岩体特征

图2 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带糜棱岩野外照片Fig. 2 Field photographs of granitic mylonite outcrops in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

北祁连造山带东端东北部以固关—八渡断裂为界与鄂尔多斯地块相邻，南部与北秦岭造山带以新阳—元龙韧性剪切带相接，西部被大面积新生代黄土覆盖。该地区自北向南依次出露陇山岩群、陈家河岩群、红土堡基性火山岩和葫芦河岩群(图1)。陇山岩群为一套角闪岩相中深变质岩系，具有长英质片麻岩、斜长角闪岩、富铝质片麻岩和大理岩的岩石组合。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示长英质片麻岩形成于新太古代—古元古代(何艳红等，2005b)，代表了前寒武纪结晶基底。陈家河岩群由低绿片岩相变质中酸性火山岩和陆源碎屑岩组成。其中中酸性火山岩具有大离子亲石元素富集，高场强元素亏损的地球化学特征，指示其形成于岛弧环境(何世平等，2007b)。SHRIMP锆石U-Pb分析获得了447.4±8.5 Ma的形成年龄(Li Xiyao et al., 2018)。红土堡火山岩主体为一套中—低钾拉斑质玄武岩，伴有少量辉长(绿)岩和硅质岩。拉斑质玄武岩具有不同程度富集的轻稀土(LREE)和大离子亲石元素(LILE)，以及相对亏损的高场强元素(HSFE)的地球化学特征，显示岛弧向洋中脊(MORB)过渡的弧间裂谷(或初始弧后盆地)特征(何世平等，2007b; Li Xiyao et al.， 2018)。枕状玄武岩LA-ICP-MS锆石U-Pb分析给出443.4±1.7 Ma的形成年龄(何世平等，2007c)。葫芦河岩群为一套低角闪岩相—绿片岩相变质碎屑岩系，是一套早志留世447～434 Ma弧后盆地闭合期间的残余海盆海相复理石沉积组合(裴先治等，2012)。综上，陈家河群中酸性火山岩、红土堡组变基性火山岩及葫芦河群浅变质碎屑岩系共同构成了北祁连造山带东端早古生代弧—盆体系。以上各岩石单元呈构造透镜体状沿NW方向展布，彼此之间以断层接触或者被古生代和中生代岩体侵吞。

金柳滩韧性逆冲剪切带出露于清水县东山门镇以南(图1)，是分隔北侧陇山岩群和南侧葫芦河岩群的构造边界，呈NW—SE向展布，宽约数百米至1 km左右，东段被中生代花岗岩侵吞，西段被第四纪黄土覆盖。北侧陇山岩群主要由黑云斜长片麻岩组成，南侧葫芦河岩群主要由灰色—深灰色黑云母石英片岩和二云母石英片岩组成。据1∶25万天水市幅报道金柳滩韧性逆冲剪切带糜棱面理产状为35°～40°∠55°～65°，总体显示具有自北东向南西方向韧性逆冲剪切特征。韧性剪切带内出露不同类型的糜棱岩。条带状糜棱岩中碎斑状和眼球状的长石呈条带状分布(图2a)。浅色花岗质初糜棱岩中可见到条片状暗色体，二者之间界限模糊(图2b)，反映了塑性流动的特征。以上特征指示了不同程度的混合岩化作用。

本文对北侧的陇山岩群黑云角闪斜长片麻岩(16LS02-1)和金柳滩韧性剪切带糜棱岩(16LS01-1和16LS06-2)分别进行了采样。16LS02-1为黑云角闪斜长片麻岩，片麻状构造，粒状变晶结构，主要矿物有斜长石(35%～40%)、石英(15%～20%)、角闪石(30%～40%)和黑云母(5%～10%)，副矿物有磷灰石、锆石和不透明矿物(图3a、b)。16LS01-1为花岗质糜棱岩，糜棱结构，碎斑含量为70%左右，主要是斜长石(70%)和钾长石(30%)组成。斜长石可见简单双晶，绢云母化明显，边部可以见到交代蠕英结构，指示了钾长石对斜长石的交代作用；钾长石较干净；微细粒石英、长石和黑云母和绿泥石构成了基质，含量约为30%。副矿物有磷灰石、榍石、锆石以及不透明矿物(图3c、d)。16LS06-2为花岗质糜棱岩，糜棱结构。碎斑含量为35%左右，主要有钾长石(45%)、斜长石(25%)和石英(30%)。钾长石呈他形粒状，发育条纹结构和格子双晶；斜长石具有核幔结构，发育变形纹；石英发育波状消光，部分呈丝带状围绕着长石碎斑分布，显示明显的塑性流动构造。基质含量为65%，主要为丝带状石英、微细粒石英、长石、黑云母和绿泥石的集合体。副矿物有磷灰石、榍石、锆石以及不透明矿物(图3e、f)。

图3 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带黑云角闪斜长片麻岩和花岗质糜棱岩镜下照片: (a) 16LS02-1单偏光；(b) 16LS02-1正交偏光；(c) 16LS01-1单偏光；(d) 16LS01-1正交偏光；(e) 16LS06-2单偏光；(f) 16LS06-2正交偏光Fig. 3 Microscopic photographs of biotite amphibole plagiogneiss and granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt: (a) 16LS02-1， single-polarized light；(b) 16LS02-1， cross-polarized light；(c) 16LS01-1， single-polarized light；(d) 16LS01-1， cross-polarized light；(e) 16LS06-2， single-polarized light；(f) 16LS06-2， cross-polarized lightAmp—角闪石；Pl—斜长石；Bi—黑云母；Q—石英；Chl—绿泥石；Kfs—钾长石Amp—amphibole; Pl—plagioclase; Bi—biotite; Q—quartz; Chl—Chlorite; Kfs—K feldspar

图4 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带黑云角闪斜长片麻岩和花岗质糜棱岩锆石阴极发光(CL)图像及测试位置: (a) 样品16LS02-1; (b) 样品16LS01-1; (c) 样品16LS06-2Fig. 4 Cathodoluminescence(CL) images and test positions of zircons from biotite amphibole plagiogneiss and granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt: (a) Sample16LS02-1; (b) Sample16LS01-1; (c) Sample16LS06-2

2 分析方法

2.1 锆石U-Pb同位素分析

本文样品的锆石分选在河北省区域地质矿产调查研究所实验室进行，锆石阴极发光(CL)照相和LA-ICP-MS法单颗粒锆石微区U-Pb同位素测定在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行。锆石的CL图像分析使用Gatan公司生产的MonoCL3阴极荧光探测仪的电子显微扫描电镜；微量元素和U-Pb年龄使用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)同时测定，分析仪器为Hewlett Packard公司带有Shield Torch的Agilient 7500a ICP-MS，激光剥蚀系统由MicroLas公司生产的光学系统所组成的GeoLas 200M以及德国Lambda Physik公司生产的ComPex102Excimer激光器联机进行，激光器为193nmArF准分子激光器，单脉冲能量210 mJ，最高重复频率20 Hz，平均功率4 W。

LA-ICP-MS激光剥蚀采样方式为单点剥蚀，激光束直径为30 μm，剥蚀深度为20～40 μm。实验中采用He作为剥蚀物质的载气，用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM610进行仪器最佳化。锆石年龄采用国际标准锆石91500作为外标标准物质，元素含量采用NIST SRM610作为外标，29Si作为内标元素进行主量(P、Ca)、微量(Th、U、Pb)、稀土及高场强元素(Nb、Ta、Hf、Ti)的含量计算和校正。数据采集选用跳峰方式，每测定6个未知样品点后插入1次标样测定。样品的同位素比值和元素含量数据处理采用法参见文献(Yuan Honglin et al.， 2004, 2008)。

2.2 锆石Hf同位素分析

锆石原位Hf同位素分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。采用Nu Plasma HR MC-ICP-MS系统，选取U-Pb年龄谐和度90%～110%的分析点，在相同位置进行了Lu-Hf同位素测定。测试的激光斑束直径为44 μm，激光的脉冲频率为8 Hz，每个测点的背景采集时间为30 s，样品剥蚀时间为50 s，吹扫时间为40 s，剥蚀厚度为20～30 μm。在分析过程中，将标准锆石样品91500和Mudtank为监控样品。本文模式年龄的计算以球粒陨石n(176Hf)/n(177Hf)=0.282772，n(176Lu)/n(177Hf)=0.0332(Blichert-Toft and Albarède, 1997)，亏损地幔Hf模式年龄(tDM1)采用n(176Hf)/n(177Hf)=0.28325，n(176Lu)/n(177Hf)=0.0384计算(Griffin et al.， 2000)。εHf(t)计算采用的176Lu的衰变常数为1.867×10-11a-1(Söderlund et al.， 2004)，二阶段Hf模式年龄(tDM2)采用平均大陆壳n(176Lu)/n(177Hf)=0.015计算(Griffin et al.， 2002)。

表2(b) 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带花岗质糜棱岩(16LS06-2)锆石微量元素数据分析结果 Table 2(b) Analytical results of trace element data of zircons from granitic mylonite(16LS06-2) in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

3 结果

3.1 样品16LS02-1

3.2 样品16LS01-1

图5 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带黑云角闪斜长片麻岩(16LS02-1)LA-ICP-MS锆石U-Pb测试结果(a)和锆石稀土元素配分图解(b)Fig. 5 LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram (a) and REE patterns (b) of the zircons from biotite amphibole plagiogneiss in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

图6 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带黑云角闪斜长片麻岩16LS02-1(a)和花岗质糜棱岩16LS01-1(b)锆石εHf(t)—年龄图解Fig. 6 Illustration of εHf(t)—age of zircons from biotite amphibole plagiogneiss(a) and granitic mylonite(b) in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

3.3 样品16LS06-2

花岗质糜棱岩(16LS06-2)的锆石为无色，半自形—自形长柱状，长宽比介于1∶1～3∶1之间。CL图像显示大部分锆石发光较弱，具有模糊的振荡环带核部和不发光的、无结构的边部(图4c)。对该样品的23个锆石颗粒进行了24个分析点，分析结果见表1。因为Pb丢失的影响，本次测试未得到谐和年龄。本文选取谐和度((207Pb/235U)/(206Pb/238U)*100)在100～113范围左右的16个测试点投Tera-Wasserburg谐和图。测试点(6、7、24)构成一条不一致线，其交点年龄为452±19 Ma(MSWD=0.097)(图8a)。Th/U值为0.31～0.62。REE球粒陨石标准化配分模式图显示为左倾型曲线(图8b)，具有轻稀土元素亏损、重稀土元素富集和明显的Eu负异常等特征，与岩浆成因的锆石特征一致。除点21较为分散外，其余12个测试点构成了另外一条不一致线。它们的206Pb/238U加权平均年龄为381.1±8.7 Ma(MSWD=0.36)(图8a)，Th/U值为0.17～1.03。REE模式图虽然显示为左倾型配分曲线(图8c)，明显的Ce正异常和Eu负异常等特征，但轻稀土含量变化较大，反映了变质成因的特征。因此，452±19 Ma和381.1±8.7 Ma应该分别代表了锆石核部结晶年龄和边部变质年龄，与花岗质糜棱岩16LS01-1岩浆锆石和变质锆石的年龄在误差范围内一致，表明～460 Ma和～380 Ma是具有地质意义的。

4 讨论

4.1 金柳滩韧性剪切带的形成年龄

韧性剪切带内糜棱岩样品的锆石形态复杂，发育残余的岩浆成因核、改造的幔部和变质成因的边部。样品16LS01-1非常清晰地记录了～460 Ma、～420 Ma和～380 Ma三组锆石的U-Pb年龄。～460 Ma锆石颗粒具有清晰的振荡环带、高的Th/U值、左倾型的REE模式、显著的Ce正异常和Eu负异常，为典型的岩浆成因锆石。因此，～460 Ma被解释为岩浆锆石的结晶年龄；样品16LS06-2的锆石U-Pb体系虽然已经被～380 Ma热事件强烈重置，但依然保留了452±19 Ma的不一致线年龄。所以，～460

表3 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带黑云角闪斜长片麻岩(16LS02-1)和花岗质糜棱岩(16LS01-1)锆石Lu-Hf同位素分析结果Table 3 Zircon Lu-Hf isoplot data of biotite amphibole plagiogneiss and granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

Ma应该代表了花岗质糜棱岩原岩的形成年龄。

样品16LS01-1中～420 Ma锆石具有弱环带或者无环带的内部结构特征，清晰地指示本组锆石的晶格经历了改造作用(Rubatto, 2017)。微量元素分析(表2)显示其Yb/SmN的值相比～460 Ma岩浆锆石升高，说明晶格中大半径的LREE相对小半径的HREE逐渐被优化出晶格(图10a)，指示了锆石的重结晶过程(Hoskin et al.， 2000; Tomaschek et al.， 2003; Nardi et al.， 2013)。其高的Th/U值(0.23～2.23)与超固相线变质锆石一致(Yakymchuk et al.， 2018)。研究区内糜棱岩中发育的条带状构造，以及浅色糜棱岩的条片状暗色体表明了部分熔融作用的发生。因此，～420 Ma锆石的高Th/U值很可能是在超固相线变质峰期时富Th的矿物(如独居石等)熔融消失导致熔体Th富集以后的结果。所以，本研究将～420 Ma解释为了花岗质糜棱岩原岩发生部分熔融的时限。

图7 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带花岗质糜棱岩(16LS01-1)LA-ICP-MS锆石U-Pb测试结果(a)和锆石稀土元素配分图解:～460 Ma(b); ～420 Ma(c); ～380 Ma(d)Fig. 7 LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram (a) and REE patterns of the zircons from granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt: ～460 Ma(b); ～420 Ma(c); ～380 Ma(d)

图8 北祁连构造带东端金柳滩韧性韧性剪切带花岗质糜棱岩(16LS06-2)锆石Tera-Wasserburg 谐和图(a)和锆石稀土元素配分图解：～460 Ma(b)； ～380 Ma(c)Fig. 8 Tera-Wasserburg concordia diagram (a) and REE patterns for the zircon from granite mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt： ～460 Ma(b)； ～380 Ma(c)

～380 Ma锆石基本无内部结构，为典型的变质锆石结构。其左倾型REE分配模式和高的Th/U值(0.32～2.38)与～420 Ma的变质锆石类似，暗示着二者的相似成因。但是，～380 Ma锆石显示相对稳定的U含量和变化的Th含量(图9a)，明显区别于～420 Ma锆石，表明其生长过程中有Th富集的矿物(如独居石)同时晶出。～420 Ma无独居石的结晶到～380 Ma独居石的晶出表明～380 Ma深熔岩浆具有较低的温度(Yakymchuk et al.， 2017)。样品16LS06-2的～380 Ma锆石显示了与样品16LS01-1中～380 Ma锆石具有基本一致的微量元素特征，即具有类似岩浆成因的左倾型REE分配模式和高的Th/U值。同样地，该组锆石～380 Ma依然显示相对稳定的U含量和显著变化的Th含量(图9b)，指示变质锆石生长的同时独居石已经开始晶出。综上，花岗质糜棱岩原岩均形成于～460 Ma，而～420 Ma和～380 Ma为糜棱岩发生部分熔融的时限。韧性剪切带北侧461.9±7.0 Ma陇山岩群黑云角闪斜长片麻岩(16LS02-1)和南侧葫芦河岩群～440 Ma最大沉积年龄(裴先治等，2012; Zhao Shujuan et al.， 2020)限定了金柳滩韧性剪切带形成于～440 Ma之后。同时，～440 Ma陈家河岩群中酸性岛弧岩浆和红土堡岩群中弧后裂解作用有关的基性火山岩表明北祁连东端早古生代为岛弧—弧后体系，中祁连陆块还未和华北克拉通拼贴碰撞(何世平等，2007b,c; Zhang Hongfu et al.， 2006; 陈隽璐等，2007; Li Xiyao et al.， 2018)。华北克拉通南缘和北祁连构造带东端碎屑锆石U-Pb谱值对比研究显示二者于晚奥陶世—早志留世拼贴，形成了一系列碰撞—挤压的逆冲断层和紧闭褶皱(Zhao Shujuan et al.， 2020)。糜棱岩中钾长石、黑云母单矿物40Ar/39Ar同位素测年结果及与地层和岩浆活动的关系表明北祁连南缘右行韧性走滑剪切带形成于440～380 Ma(戚学祥等，2004)。412～417 Ma的变质年龄峰值指示了北祁连造山带东段的碰撞造山作用(徐学义等，2008)。418±3.2 Ma阎家店高锶低钇质(adakitic)岩石指示北祁连东端已经进入碰撞后伸展阶段(孟祥舒等，2017)。此外，北侧陇山岩群和南侧葫芦河岩群均未见～420 Ma岩浆或者变质锆石的报道，暗示～420 Ma是受金柳滩韧性剪切带活动诱发的部分熔融岩浆的记录。因此，金柳滩韧性剪切带很可能形成于440～420 Ma北祁连东端俯冲结束后的碰撞拼合阶段。

4.2 金柳滩韧性剪切带糜棱岩源区岩石的属性

花岗质糜棱岩16LS01-1样品中～460 Ma锆石具有非常一致的n(176Hf)/n(177Hf)值，对应的εHf(t)和tDM2年龄分别为-0.16～0.15和1430～1445 Ma(表3)，指示其来自于中元古代的地壳物质。～420 Ma的锆石具有分散的n(176Hf)/n(177Hf)值，其对应的εHf(t)和tDM2年龄分别变化于-4.02～4.46和1120～1660 Ma之间(图10b)。这些变化的n(176Hf)/n(177Hf)值既可能是不同程度古老物质混合的产物(Kemp et al.， 2007; Yang Jinhui et al.， 2007)，也有可能是均匀源区深熔或变质作用过程中非锆石Hf参与的结果(Maki et al.， 2014; Chen Yixiang et al.， 2015)。深熔/变质作用过程中新生锆石不仅会继承原有锆石的Hf同位素组成，也会吸收其他矿物分解释放出的放射性成因Hf。因为锆石基本不具有放射性成因Hf的积累，所以非锆石Hf的参与只会造成n(176Hf)/n(177Hf)值的升高。本文数据显示大部分～420 Ma锆石继承了～460 Ma岩浆锆石的Lu-Hf特征，显示与岩浆锆石具有一致的n(176Hf)/n(177Hf)值和tDM2年龄。但分析点21具有较高的n(176Hf)/n(177Hf)(0.282659)和较年轻的tDM2年龄(1120 Ma)。结合其高的MREE含量，εHf(t)的增加以及较年轻的tDM2年龄推测是变质作用过程中熔融的角闪石为熔浆提供了非锆石Hf的结果，并不指示新生地壳物质的添加。低的n(176Hf)/n(177Hf)(0.282404)值和1647～1660 Ma的tDM2年龄既可能继承自古老的源区物质，也可能是部分熔融阶段中元古代或者更加古老的陆壳物质卷入深熔岩浆的结果。无论如何，北祁连东端新太古代—古元古代的结晶基底(何艳红等，2005a,b)、红土堡基性火山岩1782±34 Ma的捕掳锆石(何世平等，2007b)和1765 Ma±57 Ma长宁驿花岗质片麻岩(王银川等，2012)的存在均为本地区古老物质的混入提供了物质基础。

～380 Ma锆石n(176Hf)/n(177Hf)值(0.282479～0.282623)与～420 Ma锆石的比值(0.282404～0.282659)基本一致，表明前者的Hf同位素组成继承于后者。因此，其具有与～420 Ma锆石一致的εHf(t)和tDM2年龄。综上，1120～1660 Ma的tDM2年龄指示花岗质糜棱岩主要为中元古代陆壳物质或者更加古老的陆壳物质在～460 Ma熔融再造的产物。

图9 北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带花岗质糜棱岩锆石U—Th图解: (a) 16LS01-1; (b) 16LS06-2Fig. 9 Diagrams of U—Th of the zircon from granitic mylonite in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt: (a) 16LS01-1; (b) 16LS06-2

图10 北祁连构造带东段金柳滩韧性剪切带花岗质糜棱岩锆石(16LS01-1)Yb/SmN—n(206Pb)/ n(238U)(a)和tDM2—n(206Pb)/ n(238U)(b)图解Fig. 10 Yb/SmN—n(206Pb)/ n(238U) (a) and tDM2—n(206Pb)/ n(238U) (b) diagrams of the zircons from the granitic mylonite(16LS01-1) in Jinliutan ductile shear zone in the eastern North Qilian structural belt

相比之下，陇山岩群黑云斜长角闪片麻岩(16LS02-1)中～460 Ma锆石具有正的εHf(t)值(10.26～15.13)，接近于同时期的亏损地幔组成。因此，金柳滩韧性剪切带内花岗质糜棱岩和陇山岩群黑云斜长角闪片麻岩来自于不同的岩浆源区。同时，韧性剪切带南侧的葫芦河群最大沉积年龄为～440 Ma(裴先治等，2012; Zhao Shujuan et al.， 2020)，表明葫芦河群碎屑岩亦不可能是花岗质糜棱岩的原岩。所以，～460 Ma花岗质糜棱岩的原岩在～440 Ma红土堡弧后盆地俯冲—碰撞过程中已经被破坏消减了(Li Xiyao et al.， 2018)。

4.3 金柳滩韧性剪切带对北祁连构造带东端早古生代演化历史的响应

北祁连构造带东端陈家河岛弧火山岩—红土堡弧后火山岩构成了早古生代岛弧—弧后建造(Li Xiyao et al.， 2018)。454.7±1.7 Ma的王家岔石英闪长岩体、447.7±5.4 Ma的新街花岗质片麻岩和～440 Ma的阎家店闪长岩体侵入于新太古代—古元古代结晶基底岩系陇山岩群中(何艳红等，2005a; Zhang Hongfu et al.， 2006; 陈隽璐等，2007; 裴先治等，2007; 魏方辉等，2012)，指示北祁连造山带东端为早古生代大陆边缘弧。443.4±1.7 Ma的红土堡基性火山岩和436.0±3.8 Ma的扫帚滩基性岩墙表明北祁连构造带东端从岛弧岩浆阶段向弧后伸展的构造背景转换(陈隽璐等，2006; 何世平等，2007; 李桐等，2017; Li Xiyao et al.， 2018)。434±10 Ma的草川铺二长花岗岩体具有高Sr、低Y以及富集Nd同位素的特征，指示其为加厚下地壳的部分熔融，暗示了红土堡弧后盆地的关闭(Zhang Hongfu et al.， 2006)。因此，北祁连构造带东端大量发育的460～430 Ma岩浆作用详细地展示了其俯冲—弧后裂解—碰撞的地质过程。～418 Ma高Mg高锶低钇中酸性岩(高镁 adakite)的发现指示了加厚地壳开始减薄，北祁连构造带东端开始由碰撞挤压向造山后伸展转变(孟祥舒等，2017)。但是，晚志留世至早泥盆世的岩浆记录在秦岭—祁连结合部位仅零星分布(徐学义等，2008)，限制了造山后构造过程的探讨。420～400 Ma HP—UHP岩石的退变质年龄和造山后岩浆作用的发育表明早泥盆世北秦岭—北祁连构造带已经进入碰撞后抬升—伸展的构造阶段(张成立等，2013; Song Shuguang et al.， 2013; Liu Liang et al.， 2016)。泥盆纪碎屑岩和磨拉石沉积更是明确指示北秦岭—北祁连构造带已经全面碰撞抬升(Song Shuguang et al.， 2013; Dong Yunpeng et al.， 2013, 2016)。武山韧性剪切带的形成年龄(420～403 Ma)记录了北秦岭商丹洋的闭合过程(Dong Yunpeng et al.， 2016; Liang Xiao et al.， 2017)。金柳滩韧性剪切带形成年龄介于440～420 Ma之间，记录了陇山岩群与早志留世葫芦河岩群拼贴的地质过程，暗示了北祁连构造带东端红土堡弧后盆地于早—中志留世已经闭合。综上可知，北祁连构造带东端红土堡弧后盆地的闭合碰撞时限可能早于北秦岭商丹洋的闭合。新阳—元龙韧性剪切带的～350 Ma黑云母40Ar-39Ar坪年龄反映了在早石炭世之前北祁连和北秦岭构造带已经发生了走滑拼贴作用(丁仨平等，2009)。

5 结论

(1)北祁连构造带东端清水县山门镇地区的陇山岩群黑云角闪斜长片麻岩(16LS02-1)LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果显示其形成于461.9±7.0 Ma(MSWD=2.5，n=27)。锆石Lu-Hf同位素分析显示其εHf(t)为10.26～15.13，tDM2为487～790 Ma，是新生地壳部分熔融的产物。

(2)北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带内花岗质糜棱岩(16LS01-1)LA-ICP-MS锆石U-Pb测年得到了3组年龄：462.9±9.4 Ma(MSWD=0.024，n=3)、420.8±4.3 Ma(MSWD=0.23，n=9)和383.4±5.1 Ma(MSWD=0.63，n=15)。REE配分模式、Th/U值和微量元素分析显示462.9±9.4 Ma为典型的岩浆锆石结晶年龄，420.8±4.3 Ma为超固相线独居石熔融消失条件下变质锆石的年龄，而383.4±5.1 Ma为亚固相线独居石晶出条件下变质锆石的年龄；锆石Lu-Hf同位素分析显示花岗质糜棱岩(16LS01-1)的原岩为中元古代的陆壳物质。

(3)北祁连构造带东端金柳滩韧性剪切带内花岗质糜棱岩(16LS06-2)LA-ICP-MS锆石U-Pb测年得到了2组年龄：452±19 Ma(MSWD=0.097，n=3)和381.1±8.7 Ma(MSWD=0.36，n=12)，与样品16LS01-1的年代学测试结果基本一致；REE配分模式、Th/U值和微量元素分析表明452±19 Ma代表了原岩的形成年龄，381.1±8.7 Ma代表了独居石晶出的变质作用时间。

(4)北侧围岩陇山岩群黑云角闪斜长片麻岩和南侧葫芦河岩群的锆石年龄限定了金柳滩韧性剪切带可能形成于440～420 Ma。

(5)金柳滩韧性剪切带内花岗质糜棱岩具有～460 Ma形成年龄和低的n(176Hf)/n(177Hf)值(0.282485～0.282493)，暗示陇山岩群与葫芦河岩群拼贴过程存在物质的消减。

注 释/Note

❶ 裴先治，李勇，丁仨平，苏春乾，郭俊锋，李永军，陈淑娥，赵欣，张骏，李佐臣，杨家喜. 2005. 天水市幅(I48C002003)1∶25万区域地质调查成果报告. 西安： 长安大学地质调查研究院.