赞皇杂岩官都岩群时代与物源——来自黑云变粒岩与石英岩碎屑锆石U-Pb-Hf同位素与稀土元素组成的约束

刘平华，杨崇辉，杜利林，田忠华，邹 雷，王义龙, 3，张宇佳, 3

(1. 中国地质科学院 地质研究所， 北京 100037； 2. 中国科学院 地质与地球物理研究所， 北京 100029； 3. 东华理工大学 核资源与环境国家重点实验室， 江西 南昌 330013)

华北克拉通中部造山带主要由太古宙-古元古代变质基底和中元古代-新生代的盖层组成(Zhaoetal., 2005， 2012； Zhao and Zhai， 2013； Tang and Santosh， 2018)，带内早前寒武纪变质基底经历了长期而复杂的地质过程，较为全面地记录了华北克拉通太古宙-古元古代不同阶段的演化历史(Kusky and Li， 2003； Zhaoetal., 2005， 2012； Kröneretal., 2005， 2006； Faureetal., 2007； Zhangetal., 2007， 2009； Trapetal., 2009a， 2009b， 2012； Wang Zetal., 2010； Diwuetal., 2011； Zhai and Santosh, 2011, 2013； Duetal., 2015， 2016a， 2016b， 2017； Wang J Petal., 2015， 2017a， 2017b； Kuskyetal., 2016)。中部造山带太古宙-古元古代变质基底的深入研究，不仅对准确刻画华北克拉通早前寒武纪地质过程，而且对探究地球早期的动力学演变过程具有重要意义。赞皇杂岩位于华北克拉通中部造山带中南段东侧，是研究华北克拉通中部造山带新太古代-古元古代构造演化的关键地区，近年来备受关注，尤其是前人对赞皇地区新太古代-古元古代花岗岩类、古元古代变沉积岩(如甘陶河群)和古元古代变质作用都有较详细的研究(牛树银等， 1994； 杨崇辉等， 2011a， 2011b， 2015； Xiaoetal., 2011, 2014； Yangetal., 2013； Duetal., 2016b； Wangetal., 2017a， 2017b； Zouetal., 2021)。而针对官都岩群的研究较为薄弱， 目前对官都岩群的形成时代与环境存在两种截然不同的认识， 一种观点认为其形成于古元古代的被动大陆边缘(Lietal., 2016； Tangetal., 2016)； 而另一种观点认为官都岩群属于新太古代晚期混杂岩带(Wangetal., 2017a， 2017b； Zhongetal., 2021)。因此， 本文以官都岩群中的黑云变粒岩与石英岩为研究对象， 在野外地质观测与薄片观察的基础上， 对其进行锆石矿物包体、U-Pb-Hf同位素与稀土元素分析， 以期进一步限定官都岩群的沉积时代， 初步探讨赞皇杂岩新太古代晚期变质事件的地质意义。

1 地质概况

赞皇杂岩位于华北克拉通中部造山带中段东侧， 北侧为阜平杂岩， 东西宽40 ～ 60 km， 南北长约140 km， 总体呈纺锤形的北北东-南南西向展布(牛树银等， 1994； Trapetal., 2012)。现有研究资料表明， 赞皇杂岩新太古代-古元古代变质基底主要包括新太古代TTG片麻岩、新太古代晚期壳熔花岗质片麻岩、新太古代赞皇岩群、新太古代-古元古代官都岩群、古元古代甘陶河群和古元古代变基性岩与花岗岩(河北省地质矿产局， 1989； 王岳军等， 2003； 杨崇辉等， 2011a， 2011b； Xieetal., 2012； Yangetal., 2013； Duetal., 2016b)。近年来， 前人对该杂岩陆续进行了相关研究(Wangetal., 2015， 2017a， 2017b； Tangetal., 2016； Lietal., 2016； 李伦等， 2017； Xiaoetal., 2021； Zouetal., 2021)。其中， 新太古代TTG片麻岩主要为2 750 ～ 2 700 Ma英云闪长质片麻岩(Yangetal., 2013)和2 550 ～ 2 500 Ma 英云闪长质-花岗闪长质片麻岩(杨崇辉等， 2011b， 2015)， 这些TTG片麻岩被解释为俯冲背景下板片熔融形成的(杨崇辉等， 2011b， 2015； Yangetal., 2013)； 而新太古代晚期壳熔花岗质片麻岩则指示同碰撞或后碰撞的构造环境(杨崇辉等， 2011b， 2015； Yangetal., 2013)， 并以黄岔岩体为代表， 该岩体呈岩株状出露于河北省邢台市西部山区， 主要由片麻状、似斑状二长花岗岩组成， 前人对该岩体开展了LA-ICP-MS 锆石U-Pb测年， 获得岩体形成时代为2 488 Ma(李伦等， 2017)。赞皇岩群主要呈残片状分布于TTG片麻岩中， 为一套中高级变质杂岩， 主要包括条带状黑云斜长/二长片麻岩、(石榴)斜长角闪岩与条带状石榴蓝晶黑云斜长/二长片麻岩等岩石(Xiaoetal., 2011， 2014； Zouetal., 2021)。官都岩群呈NE-SW狭长的带状展布于赞皇杂岩中部， 主要包括(绿帘)斜长角闪岩、(透闪)大理岩、黑云变粒岩、(长石)石英岩以及少量石榴黑云斜长片麻岩与云母(石英)片岩等， 经历了高绿片岩相-高角闪岩相变质作用(王启超等， 2008； Trapetal., 2009b； Zhongetal., 2021)。甘陶河群出露于赞皇杂岩西北部， 呈近南北向分布， 主要岩石类型包括变质砂岩与变质玄武岩， 局部夹板岩与碳酸盐岩， 普遍遭受了绿片岩相变质(河北省地质矿产局， 1989； Liuetal., 2012； Xieetal., 2012； 杨崇辉等， 2015； Duetal., 2016b)， 根据甘陶河群变质中酸性火山岩与变质砂岩中锆石U-Pb定年结果， 甘陶河群的时代为2 100～1 900 Ma(Duetal., 2016b)。相关研究表明， 古元古代花岗岩主要分布于赞皇杂岩西北部(杨崇辉等， 2011a)， 以许亭花岗岩最为典型， 呈岩基状侵入新太古代TTG片麻岩和赞皇岩群中， 主要由钾长花岗岩与二长花岗岩组成， 含少量钠长花岗岩， 无暗色包体， 偶见围岩的捕掳体， 局部含少量钾长石斑晶， 构成似斑状结构。SHRIMP 锆石U-Pb定年与地球化学研究结果表明， 许亭花岗岩侵位时代为2 090～2 070 Ma， 具有A型花岗岩的地球化学特征， 可能形成于陆内裂谷环境(杨崇辉等， 2011a； Duetal., 2016a)。

2 野外地质关系与岩石学特征

样品21ZT20-1(黑云变粒岩)采自内丘县南赛乡萨岭村西北约2.5 km省道S328公路旁(图1)， 经纬度坐标为37°20′13.45″(北纬)、 114°16′32.64″(东经)， 属于官都岩群下段(河北省地质矿产局， 1989)。如图2所示， 在省道S328公路旁约100 m范围内， 出露的主体为官都岩群黑云变粒岩和石英岩夹云母(石英)片岩； 在黑云变粒岩的露头上断续出露花岗质细脉， 有的花岗质细脉因遭受了强烈的剪切作用而透镜化； 在弱变形域， 黑云变粒岩或石英岩常分布有云母石英片岩薄层， 显示了变余粒序层理的特征。野外构造观测表明， 云母石英片岩片理倾向西偏北310°， 倾角约为20°。黑云变粒岩新鲜面呈灰白色， 细粒鳞片粒状变晶结构， 块状构造， 主要矿物包括钾长石、石英与黑云母， 钾长石以微斜长石为主， 含少量斜长石、电气石与钛铁矿(图3)， 副矿物主要包括锆石、独居石、磷钇矿、金红石与磷灰石。根据野外产状与矿物组成特征， 推测其原岩为泥砂质沉积岩。

样品21ZT22-1(石英岩)采自邢台县北小庄镇雀寨村东约3 km板车山路旁(图1)， 经纬度坐标为37°17′41.88″(北纬)、114°10′35.83″(东经)， 亦属于官都岩群下段(河北省地质矿产局， 1989)。如图2所示， 该点石英岩先后至少经历了两期变形作用， 早期变形以形成露头尺度的同斜紧闭褶皱为特征， 野外可见其轴面发生弯曲， 并叠加了第2期宽缓褶皱； 第2期构造变形以形成相对较大的宽缓褶皱与窗棂构造为特征， 并伴随有花岗伟晶岩的侵入。石英岩新鲜面为灰白色， 中细粒粒状变晶结构， 块状构造， 局部因强烈的剪切与挤压变形， 片理构造与宽缓褶皱较为发育， 其主要组成矿物为石英， 含少量斜长石(图3)， 副矿物主要包括锆石、独居石、磷钇矿、金红石和磷灰石。

官都岩群石英岩与黄岔岩体以韧性剪切构造接触为主， 在接触界线附近， 官都岩群的石英岩和黄岔岩体均发生了强烈的韧性剪切变形， 形成了典型的糜棱岩带(李伦等， 2017)， 如图2f～2i所示， 但局部仍可见黄岔花岗岩侵入并包裹官都岩群石英岩和细粒黑云斜长片麻岩， 表明官都岩群与黄岔岩体原来应为侵入接触关系。

3 分析方法

对黑云变粒岩和石英岩样品进行了锆石U-Pb测年、锆石稀土元素分析、锆石TIMA矿物包体鉴定和锆石Hf同位素测试。锆石分选在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成。锆石靶制备完成后， 对锆石颗粒进行透射光和反射光显微照片的拍摄， 以便了解锆石颗粒含包裹体和表面裂纹发育的情况。最后将锆石靶镀金， 进行阴极发光图像(CL)照相以便观察锆石内部结构。锆石阴极发光图像(CL)拍摄在南京宏创地质勘查技术服务有限公司利用TESCAN 场发射扫描电镜(型号MIRA 3LMH)完成， 实验过程中加速电压8 kV， 吸收电流1.2 nA， 每80 s扫描一次。锆石内部矿物包体TIMA分析在南京宏创地质勘查技术服务有限公司采用配有4个能谱探头(EDAX Element 30)的Mira-3扫描电镜完成， 锆石靶在实验前进行喷碳， 实验中加速电压25 kV， 电流9 nA， 工作距离15 mm， 电流和BSE信号强度使用铂法拉第杯自动程序校准， EDS信号使用Mn标样校准。测试中使用解离模式， 同时获取BSE图和EDS数据， 每个点的X射线计数为1 000。像素大小3 μm， 能谱步长9 μm。

锆石U-Pb定年与稀土元素分析在南京宏创地质勘查技术服务有限公司完成。激光剥蚀平台采用Resolution SE型193 nm深紫外激光剥蚀进样系统(Applied Spectra， 美国)， 配备S155型双体积样品池。质谱仪采用Agilent 7900型电感耦合等离子体质谱仪(Agilent， 美国)。详细的调谐参数见Thompson等(2018)， 采用束斑直径30 μm、剥蚀频率10 Hz、能量密度3.5 J/cm2、扫描速度3 μm/s的激光参数剥蚀NIST 612， 调节气流以获得高的信号强度(238U～6×105cps)、低的氧化物产率(ThO/Th<0.2%)。锆石U-Pb年龄数据处理采用Iolite程序(Patonetal., 2010)， 锆石91500作为校正标样， GJ-1作为监测标样， 每隔10～12个样品点分析2个91500标样及1个GJ-1标样。通常采集20 s的气体空白、35 ～ 40 s的信号区间进行数据处理， 按指数方程进行深度分馏校正(Patonetal., 2010)。以NIST 610 作为外标、91Zr作为内标计算微量元素含量。

锆石Lu-Hf 同位素分析在南京大学内生金属与成矿机制国家重点实验室完成。分析过程中， 能量密度6.0 J/cm2， 束斑直径50 μm， 频率8 Hz， 共剥蚀40 s， 剥蚀气溶胶由氦气送入MC-ICP-MS完成测试。测试过程中每隔10颗样品锆石交替测试2颗标准锆石(包括GJ-1、91500、Plešovice、Mud Tank、Penglai)， 以检验锆石Hf同位素比值数据质量。

锆石Hf同位素数据处理过程： 首先采用179Hf/177Hf=0.732 5 获得Hf同位素质量歧视因子βHf； 通过锆石自身的172Yb/173Yb实测数据， 获得Yb同位素质量歧视因子βYb， 再采用176Yb/172Yb=0.588 7(Vervoortetal., 2004)扣除176Yb对176Hf的同量异位干扰； 由于Lu只有175Lu与176Lu两个同位素， 因此假定βLu=βHf ， 再采用176Lu/175Lu=0.026 55(Vervoortetal., 2004)扣除176Lu对176Hf的同质异位干扰。

4 锆石阴极发光图像特征

黑云变粒岩样品(21ZT20-1)中的锆石颗粒相对较小， 其粒度为50～140 μm， 呈紫红色， 以短柱状晶形为主， 少数颗粒为不规则状晶形， 长宽比为1∶1～2.5∶1。在锆石阴极发光图像中(图4)， 绝大多数碎屑锆石具有中等发光效应(灰色-灰白色)， 并可见较为清晰的岩浆韵律环带， 少数锆石核部环带明显被切割或熔蚀(图4i)。锆石阴极发光图像、背散射电子图像与TIMA矿物相扫描分析表明(图5)， 发育岩浆韵律环带的核部含有少量长英质矿物包体， 主要包括石英、钾长石、斜长石与磷灰石(图5)， 尤其是在有的岩浆型碎屑锆石内部鉴别出钾长石+石英+斜长石的多相矿物包体， 进一步证明这些锆石是从花岗质岩浆中晶出的。

石英岩(21ZT22-1)中的锆石颗粒相对较大， 其粒度为80 ～ 280 μm， 呈紫红色， 多数为长柱状晶形， 少数为浑圆状晶形， 长宽比介于1∶1～3∶1之间。从石英岩锆石的阴极发光图像特征来看(图6)， 多数锆石为长柱状晶形， 从核部至边部具有相对中等的发光效应(灰色)， 普遍发育典型的岩浆韵律环带结构， 有的岩浆型碎屑锆石核部明显被切割或熔蚀， 显示了变质重结晶锆石的特征(图6i； 吴元保等， 2004)。少数锆石具有相对强的发光效应(灰白色)， 并发育十分典型的板状环带结构(图6)， 显示了高温岩浆锆石的特征。锆石阴极发光图像、背散射电子图像与TIMA矿物相扫描分析表明(图7)， 石英岩中有的锆石含有长英质矿物包体， 主要包括钾长石、石英、斜长石、绿泥石、黑云母、磁铁矿与磷灰石(图7)， 与样品21ZT20-1类似， 在样品21ZT22-1中有的锆石中鉴别出钾长石+石英+绿泥石+黑云母+磁铁矿的多相矿物包体， 证明这些锆石是从花岗质岩浆中晶出的。

5 锆石U-Pb年龄

对黑云变粒岩(21ZT20-1)中锆石进行了U-Pb测年， 共分析了130个锆石测点， 获得了125个有效年龄， 其分析结果见表1与图8a。依据分析点的锆石阴极发光图像与U-Pb年龄结果， 125个锆石微区的207Pb/206Pb年龄可进一步划分2组。其中， 第1组123个碎屑锆石的Th与U含量变化较大， 分别为18.20×10-6～981.00×10-6与38.80×10-6～ 563.00×10-6， 相应的Th/U为0.24 ～ 2.44。如图8a所示， 大部分该组锆石获得的207Pb/206Pb年龄比较分散， 介于2 574±27 Ma～2 434±97 Ma之间， 构成的不一致上交点年龄为2 521±5 Ma， 略小于位于谐和线附近的15个最大的207Pb/206Pb加权平均年龄(2 544±9 Ma)， 大致代表该组锆石的形成时代下限。此外， 2个变质重结晶锆石的Th、U含量分别为28.70×10-6～82.50×10-6与59.60×10-6～141.40×10-6， 相应的Th/U值为0.48 ～0.58(表1)。2个测点获得的207Pb/206Pb年龄相对集中(图8)， 分别为2 519±40 Ma 与 2 531±69 Ma(表1)。

表1 赞皇杂岩官都岩群黑云变粒岩锆石LA-ICP-MS U-Pb 测试结果

续表1-1 Continued Table 1-1

续表1-2 Continued Table 1-2

续表1-3 Continued Table 1-3

选择了石英岩(21ZT22-1)中156粒锆石进行U-Pb测年， 共分析了160个测点的U-Pb同位素测试， 获得了160个有效年龄， 其分析结果见表2与图8b。依据分析点的锆石阴极发光图像与U-Pb年龄结果， 160个锆石微区的207Pb/206Pb年龄可进一步划分3组。其中， 第1组2个新太古代早期碎屑锆石的Th、U含量分别为48.20×10-6、79.20×10-6与46.10×10-6、150.00×10-6， 相应的Th/U值分别为0.53 与 1.05， 2个测点的207Pb/206Pb年龄分别为2 677±20 Ma与2 671±32 Ma； 第2组146个新太古代晚期碎屑锆石的Th与U含量变化较大， Th、U含量分别为10.30×10-6～ 1 433.00×10-6与17.50×10-6～ 690.00×10-6， 相应的Th/U值为0.07 ～ 3.11。如图8b所示， 该组锆石获得的207Pb/206Pb年龄相对分散， 介于2 552±29 Ma～2 467±51 Ma之间， 构成的不一致上交点年龄为2 512±3 Ma， 略小于位于谐和线附近15个最大的207Pb/206Pb加权平均年龄(2 536±6 Ma)， 大致代表该组锆石的形成时代下限； 第3组12个变质重结晶锆石Th与U含量分别为22.50×10-6～ 674.20×10-6与 57.70×10-6～ 319.60×10-6， 相应的Th/U值为0.32 ～ 2.11(表2)， 12个测点获得的207Pb/206Pb年龄为2 527±25 Ma 至 2 464±41 Ma， 对应的加权平均年龄为2 501±10 Ma(图8c)。

表2 赞皇杂岩官都岩群石英岩锆石LA-ICP-MS U-Pb 测试结果

续表2-1 Continued Table 2-1

续表2-2 Continued Table 2-2

续表2-3 Continued Table 2-3

续表2-4 Continued Table 2-4

6 锆石稀土元素组成与特征

对黑云变粒岩(21ZT20-1)与石英岩(21ZT22-1)中锆石分别进行了125个与160个测点的稀土元素化学成分分析， 其分析结果见表3、表4， 稀土元素配分曲线如图8所示。

表3 赞皇杂岩官都岩群黑云变粒岩锆石稀土元素分析结果 wB/10-6

续表3-1 Continued Table 3-1

续表3-2 Continued Table 3-2

续表4-1 Continued Table 4-1

续表4-2 Continued Table 4-2

续表4-3 Continued Table 4-3

如图8与表3所示， 黑云变粒岩中123个碎屑锆石的稀土元素总含量变化范围较大， 介于209.47×10-6～2 398.52×10-6之间(图8b， 表3)， 从球粒陨石标准化稀土元素配分曲线特征可以明显看出， 123个碎屑锆石测点具有轻稀土元素相对亏损， 而重稀土元素相对富集的特征， 但不同测点轻稀土元素亏损与重稀土元素富集程度存在一些差异，其LuN/SmN值变化较大， 为8.62 ～ 299.91； 123个碎屑锆石具有正Ce异常与负Eu异常， 但不同测点存在明显差异， Ce/Ce*值为1.54 ～ 212.02， Eu/Eu*值为0.08 ～ 2.30。2个变质锆石测点稀土元素总含量变化较小， 分别为512.55×10-6与 987.45×10-6； 从球粒陨石标准化稀土元素配分曲线特征可以明显看出， 2个变质成因的锆石轻稀土元素明显亏损， 而重稀土元素明显富集， 相应的稀土元素配分模式显示重稀土元素明显上翘， 相应的LuN/SmN值为33.47～52.55； 2个变质锆石具有正Ce异常与负Eu异常的特征， Ce/Ce*值为8.98～13.21； Eu/Eu*值为0.17～0.19(表3)。

石英岩中148个碎屑锆石具有变化相对较大的稀土元素总量， 介于99.3×10-6～ 2 137.59×10-6之间(图8d， 表4)。从球粒陨石标准化稀土元素配分曲线特征可以明显看出， 148个碎屑锆石具 有轻稀土元素相对亏损， 而重稀土元素相对富集的特征， 但不同测点轻稀土元素亏损与重稀土富集程度存在一些差异， 其LuN/SmN值为7.56 ～ 230.30， 有的碎屑锆石稀土元素配分模式显示重稀土元素明显上翘； 148个碎屑锆石多数具有正Ce异常与负Eu异常， 但不同测点存在一些差异， Ce/Ce*值为1.11～364.56， Eu/Eu*值为0.05～1.09。石英岩中12个变质重结晶型锆石的稀土元素总含量较高， 为271.93×10-6～ 740.36×10-6(图8f， 表4)， 在球粒陨石标准化稀土元素配分图中， 它们轻稀土元素亏损， 而重稀土元素富集， 相应的LuN/SmN值为42.99～92.57(表4)； 12个变质重结晶型锆石具有明显的正Ce异常与负Eu异常， 但不同测点存在一些微小的差异， Ce/Ce*值为14.65 ～ 84.40， Eu/Eu*值为42.99～92.57。

7 锆石Hf同位素特征

在锆石U-Pb测年的基础上， 选择了51个新太古代晚期岩浆型碎屑锆石进行了原位Lu-Hf同位素分析， 其具体分析结果见表5。可以明显看出， 51个测点的176Lu/177Hf值为0.000 384～0.001 917，176Hf/177Hf值为0.281 240～0.281 441。利用每个锆石测点已获得的207Pb/206Pb年龄进行计算， 获得176Hf/177Hfi值为0.281 209 ～ 0.281 349，εHf(t)值为1.36 ～ 6.37， 一阶段和两阶段模式年龄分别为 2 779～2 592 Ma和2 950～2 629 Ma(图9)。

表5 赞皇杂岩官都岩群石英岩碎屑锆石Lu-Hf同位素分析结果

8 讨论

8.1 官都岩群沉积时代

官都岩群是赞皇杂岩中重要的变质地层单元之一， 其沉积时代的准确限定对于客观恢复赞皇杂岩与华北克拉通中部造山带新太古代-古元古代构造演化历史具有重要的意义， 但有关其形成时代目前还存在不同认识。早期在开展赞皇地区1∶20万区域地质调查时将赞皇岩群自下而上划分为放甲铺组、北赛组、红鹤组与石家栏组(河北省地质矿产局， 1989； 王启超等， 2008)。1∶5万临城幅等区域地质调查与新编的1∶50万河北省地质图认为赞皇地区存在以红鹤组二段角闪质岩层为核部的倒转向斜， 并将红鹤组改名为“官都组”或“官都群”； 同时指出官都岩群与新太古代变质侵入体之间为不整合接触关系， 而侵入官都岩群的黄岔岩体的锆石U-Pb一致线年龄为2 210 Ma(王启超等， 2008)。因此， 结合赞皇地区太古宙地质体多数U-Pb、Sm-Nd年龄在2 450 Ma 左右， 1∶5万临城幅等区域地质调查报告推测官都岩群的形成时代可能为2 450 ～ 2 061 Ma(王启超等， 2008)。

近年来， 不同学者对官都岩群与黄岔花岗岩岩体进行了SHRIMP或LA-ICP-MS锆石 U-Pb测年。其中， Tang 等(2016)对官都岩群大理岩开展了锆石U-Pb测年， 获得了13个锆石U-Pb年龄， 并认为官都岩群的沉积时代为2 033 ～ 1 900 Ma； Li 等(2016)对官都岩群泥质片岩也开展了类似的工作， 亦认为官都岩群沉积时代为古元古代。值得指出的是， Tang等(2016)与Li 等(2016)尽管对官都岩群开展了碎屑锆石U-Pb测年， 但由于测点数相对较少， 且对于经历了高绿片岩相-高角闪岩相变质的官都岩群而言， 其获得碎屑锆石的最小一组表面年龄可能比其真实年龄偏小， 提出官都岩群形成属于古元古代的认识值得商榷。

Wang等(2015) 与李伦等(2017)对侵入官都岩群的黄岔岩体开展系统的锆石U-Pb测年， 从4个样品岩浆锆石中获得了十分一致的U-Pb年龄， 分别为2 517±20 Ma、2 513±13 Ma、2 506±10 Ma与2 488±6 Ma， 并根据黄岔岩体局部侵入官都岩群的野外地质关系， 推测官都岩群的形成时代为太古宙， 而非古元古代。

本文对官都岩群中黑云变粒岩与石英岩中碎屑锆石开展了系统U-Pb测年， 并获得了271个有效的碎屑锆石年龄， 2个样品获得最年轻一组碎屑锆石中靠近谐和线附近且最大206Pb/206Pb加权平均年龄分别为2 544±9 Ma与2 536±4 Ma， 大致限定了官都岩群的最大沉积时代。结合区域上， 官都岩群被黄岔花岗岩岩体侵入的地质关系(Wangetal., 2017a； 李伦等， 2017)， 初步限定官都岩群的沉积时代为新太古代末期， 但更准确的沉积时代及其与赞皇岩群的关系有待进一步研究。

8.2 官都岩群物质源区

从官都岩群碎屑锆石阴极发光图像与稀土元素配分曲线图(图4， 图6)可以明显看出， 绝大多数碎屑锆石发育典型的岩浆震荡环带与岩浆锆石稀土元素配分模式， 指示官都岩群的物源区主要来自中酸性岩浆岩。此外， TIMA矿物相扫描分析结果(图5， 图7)表明， 在官都岩群部分碎屑锆石内部含有长英质矿物包体， 如钾长石+斜长石+石英+黑云母+绿泥石+磁铁矿等(图7)， 进一步证明赞皇地区官都岩群的物源区主要为中酸性岩浆岩。

从图10可以明显看出， 赞皇地区官都岩群307颗碎屑锆石的207Pb/206Pb年龄组成的年龄频率直方图显示其主峰年龄为2 512 Ma， 但其中也保留少量2 700 ～ 2 650 Ma的碎屑锆石年龄信息。赞皇地区新太古代晚期2 550 ～ 2 500 Ma岩浆岩分布广泛， 主体为TTG片麻岩(杨崇辉等， 2011b， 2015； Wangetal., 2017a； 李伦等， 2017； 赵保强等， 2019)， 该阶段的岩浆活动为官都岩群黑云变粒岩和石英岩的原岩提供了重要的物源。从图10还可以看出， 官都岩群的碎屑锆石年龄图谱与赞皇岩群相似， 以出现新太古代碎屑锆石的主峰年龄为特征， 而与甘陶河群的碎屑锆石年龄图谱明显不同， 后者以出现新太古代与古元古代中期碎屑锆石年龄为特征， 这可能暗示官都岩群与甘陶河群是属于不同沉积时代的变质地层。

锆石Lu-Hf同位素体系具有与Sm-Nd体系相似的特性而广泛应用于岩石的物质演化研究(吴福元等， 2007)。本文所研究的2 550 ～ 2 500 Ma碎屑锆石εHf(t)值为1.36 ～ 6.37， 计算结果位于2 850 ～ 2 700 Ma 地壳演化线之间(图9)。与自然铅丢失不同， 由于早期地质事件引起锆石的铅丢失会导致计算获得εHf(t)值偏低。碎屑锆石两阶段Hf模式年龄主要为2 854～2 629 Ma， 对应的峰值年龄为2 780 Ma， 与赞皇杂岩主体的新太古代TTG片麻岩锆石Hf和全岩Nd同位素结果一致。上述有关官都岩群中2 550～2 500 Ma碎屑锆石Hf同位素特征表明， 赞皇与华北克拉通其它地区类似(杜利林等， 2020； 王建龙等， 2020)， 2 850 ～ 2 700 Ma为赞皇杂岩大陆地壳生长的重要阶段。

8.3 构造意义

华北克拉通东部陆块与西部陆块内部广泛发育～2 500 Ma区域变质事件， 而在中部造山带内1 950 ～ 1 800 Ma变质作用非常强烈(Zhaoetal., 2012； Qianetal., 2013； Tang and Santosh, 2018)。因此， 长期以来中部造山带被认为是一个典型的古元古代碰撞造山带。如图1所示， 近年来， 在中部造山带的登峰、赞皇、左权、阜平和恒山等地区陆续发现有新太古代晚期～2 500 Ma变质年龄(程裕淇等， 2004； Xiaoetal., 2014； 杨崇辉等， 2015； 肖玲玲等， 2019； 王建龙等， 2020)。利用SHRIMP锆石U-Pb测年技术， 程裕淇等(2004)在阜平杂岩长英质麻粒岩中获得2 538±14 Ma的变质年龄； 类似地， 王建龙等(2020)也在阜平杂岩元坊岩组浅粒岩中获得了2 531±15 Ma的变质年龄。Xiao 等(2014)从赞皇杂岩含榴黑云斜长片麻岩变质锆石中获得了2 531±15 Ma变质年龄； 肖玲玲等(2019)在左权杂岩3件角闪质片麻岩中分别获得了2 500±9 Ma、2 492±6 Ma与2 507±15 Ma变质年龄。Huang 等(2020) 在登峰杂岩石榴斜长角闪岩中获得了2 531±15 Ma变质榍石年龄。Qian 等(2021)在恒山杂岩TTG质片麻岩中获得了2 501±25 Ma的变质年龄。此外， 笔者在怀安杂岩含榴紫苏斜长片麻岩中也获得了2 501±25 Ma的变质年龄(刘平华等， 未发表数据)。

本文在官都岩群黑云变粒岩和石英岩变质锆石中均获得了新太古代晚期变质年龄信息， 分别为2 522±34 Ma与2 501±10 Ma。本文所得变质重结晶锆石微区与核部锆石微区具有清晰的界线， 部分切割或改造了核部锆石， 均指示了变质重结晶锆石的特征(吴元保等， 2004)， 说明官都岩群或其源区岩石经历了一次重要的变质事件， 这与前人在官都岩群石英岩中获得一组2 485±9 Ma的变质年龄相似(张帆等， 2019)。结合区域上在中部造山带登峰、左权、阜平、恒山和怀安地区均陆续报道了新太代晚期～2 500 Ma的变质年龄信息， 表明中部造山带经历了十分强烈的～2 500 Ma区域变质作用， 该期变质事件可能与新太古代晚期华北克拉通初步克拉通化有关， 有关其明确的构造意义还有待进一步研究。

9 结论

对官都岩群黑云变粒岩与石英岩中锆石开展了内部矿物包体、U-Pb测年、锆石Hf同位素与稀土元素的综合研究与分析， 结合已发表的相关数据， 获得以下初步认识：

(1) 根据官都岩群黑云变粒岩与石英岩中碎屑锆石内部矿物包体、阴极发光图像结构与U-Pb年龄结果， 认为碎屑锆石中最年轻一组谐和的207Pb/206Pb年龄为2 544 Ma或2 536 Ma， 大致限定了其原岩的最大沉积时代， 结合区内官都岩群被黄岔花岗岩岩体侵入的地质关系， 说明官都岩群的沉积时代为新太古代末期， 而非古元古代。

(2) 官都岩群黑云变粒岩与石英岩碎屑锆石年龄图谱十分相似， 最主要的峰值年龄为2 512 Ma， 说明官都岩群主要物源为新太古代晚期中酸性岩浆岩； 锆石Hf同位素分析揭示2 850 ～ 2 700 Ma代表赞皇地区最强烈的地壳生长阶段。

(3) 与中部带其它杂岩类似， 官都岩群黑云变粒岩与石英岩中的变质锆石记录了～2 500 Ma的变质年龄， 表明华北克拉通中部造山带经历了十分强烈的～2 500 Ma区域变质作用， 该期变质事件可能与新太古代晚期华北克拉通初步克拉通化有关。

致谢感谢南京宏创地质勘查技术服务有限公司袁秋云、武现伟、杜军与李利博士在实验测试过程和数据处理过程中提供的帮助； 感谢中国地质科学院地质研究所张进研究员在论文写作过程中的指导与帮助； 感谢两位审稿专家认真审阅了本文， 并提出了宝贵的修改意见。

本文献给沈其韩院士100周岁寿诞， 并向先生始终如一的严谨治学态度和在变质地质学与前寒武纪地质学领域的卓越贡献致敬！