白乃庙-吉中造山带东段早古生代地层的识别及其地质意义

那福超 付俊彧** 宋维民 孙巍 刘英才 伍月 赵岩

前寒武纪地块可为揭示地球早期演化中超大陆的汇聚和裂解过程提供十分可靠的约束,是探索前寒武纪地壳组成和演化的窗口。如在古元古代中期(2.10～1.80Ga),全球发生了大规模的碰撞造山事件,在全球各古老大陆间或内部都有2.10～1.80Ga碰撞造山带的分布,包括南美的Transamazonian 造山带(2.10～2.00Ga)(Swapp and Onstott, 1989; Bertrand and Jardim de Sá, 1990; Alkmim and Marshak, 1998)、南非的Limpopo带(～2.00Ga)(Holzeretal., 1998; Kröneretal., 1999)、波罗的地盾的Kola-Karelia造山带(1.90～1.80Ga)(Berthelsen and Marker, 1986)、西伯利亚克拉通的Akitkan造山带(1.90～1.80Ga)(Rosenetal., 1994; Frostetal., 1998)、印度克拉通的中印度构造区(～1.80Ga)(Jainetal., 1991; Bhowmiketal., 1999; Mazumderetal., 2000)和华北克拉通的中部造山带(～1.85Ga)(Zhao, 2001; Wildeetal., 2002; Zhaoetal., 2002a, 2003, 2011)等。基于上述造山带的研究,Rogers and Santosh(2002)和Zhaoetal.(2002a)提出了Columnia超大陆。该超大陆在古元古代晚期-中元古代早期(1.80～1.30Ga)期间发生裂解,留下了一些非造山岩浆活动和铁镁质岩墙群等标志,例如华北克拉通南缘1.79～1.75Ga的熊耳群火山岩及相伴的侵入岩(Zhaoetal., 2002b, 2004; Heetal., 2009; Wangetal., 2010; Cuietal., 2011, 2013)和内部～1.78Ga放射状铁镁质岩墙(Hallsetal., 2000; Pengetal., 2006, 2007; Peng, 2015; 韩宝福等,2007; 王冲等,2016; 彭澎,2016)、劳伦古陆Thelon盆地东部大量1.77～1.75Ga非造山型花岗岩和基性岩脉群(Petersonetal., 2015)等。

中亚造山带东段夹持于西伯利亚板块、华北板块和塔里木板块之间,包括多个前寒武纪地块,从北到南包括额尔古纳地块、兴安-艾力格庙地块、松嫩地块和布列亚-佳木斯-兴凯地块(图1)。额尔古纳地块的前寒武纪记录较多,包括太古宙黑云角闪片麻岩和二长花岗岩(2606～2464Ma,邵军等,2015,Houetal., 2020)、古元古代黑云斜长片麻岩和花岗质片麻岩(1872～1741Ma,孙立新等,2013a;Lietal., 2019; Fengetal., 2022)、新元古代花岗岩类和片麻岩类等(957～737Ma,Wuetal., 2011, 2012;佘宏全等,2012;张丽等,2013;Gouetal., 2013;Tangetal., 2013;边红业等,2014;Geetal., 2015; 郭宇飞等,2016;赵硕等,2016a, b, 2020;Zhaoetal., 2016; 杨华本等,2017;Fengetal., 2022)和一系列新元古代副变质岩(800～601Ma,Wuetal., 2012;Zhaoetal., 2016; Xuetal., 2018);兴安-艾力格庙地块的前寒武纪地质体主要出露在地块西部的苏尼特左旗-锡林浩特地区和中部的龙江-乌兰浩特地区,西部出露有新元古代片麻状二长花岗岩(921±30Ma,Yangetal., 2021)、中元古代片麻状花岗岩类和花岗质片麻岩等(1469～1360Ma,孙立新等,2013b,2018,2020;Hanetal., 2017;Yangetal., 2021;Wangetal., 2022)和中-新元古代副片麻岩(1406～921Ma,Yangetal., 2021;Wangetal., 2022),中部分布有古元古代斜长角闪岩、二长花岗岩和石英二长岩(2480～1808Ma,Zhangetal., 2017;张超等,2018;程招勋等,2018;吴新伟等,2022)和中-新太古代二长花岗岩和花岗岩(2699～2544Ma,Wuetal., 2018;钱程等,2018;吴新伟等,2022);松嫩地块的前寒武纪记录主要分布在松辽盆地的东侧和南部,其中东侧小兴安岭-张广才岭地区出露有新元古代片麻状花岗岩类、变玄武安山岩等(953～787Ma,王少轶和刘宝山,2014;Luanetal., 2017a, 2019, 2022; Zhangetal., 2022)和新元古代副变质岩(843～551Ma,高福红等,2013;权京玉等,2013;Wangetal., 2014),盆地南部钻孔识别出古元古代变闪长岩、变辉长岩和变花岗岩角砾(1873～1808Ma,Wangetal., 2006;Peietal., 2007);布列亚-佳木斯-兴凯地块上的前寒武纪地质体较多,其中北侧布列亚地块出露有新元古代角闪岩、角闪黑云片麻岩、变辉长岩和片麻状花岗岩类等(950～789Ma,Sorokinetal., 2017, 2019; Yangetal., 2020),南侧佳木斯-兴凯地块上包括新元古代斜长角闪岩和花岗质片麻岩类(898～752Ma,颉颃强等,2008;Yangetal., 2017, 2018)、新元古代片岩类(1113～569Ma,Luanetal., 2017b)和新太古代角闪岩(2539±4Ma,Hanetal., 2020)。

图1 中亚造山带东段各微陆块中前寒武纪地质体分布

除上述前寒武纪地块外,在中亚造山带东段的最南部,华北克拉通北缘的白乃庙-吉中早古生代造山带内,近年来也陆续识别出了一系列前寒武纪地质记录,包括中元古代变质地层(～1268Ma,Yanetal., 2020; Zhouetal., 2021; 杨泽黎等,2021)和新太古代-新元古代岩浆岩(2650～546Ma,Wangetal., 2016a, 2021; 郭云鹏等,2018;崔玉良等,2019;Cuietal., 2019; Liuetal., 2020b; Wenetal., 2020; Lietal., 2021;Zhangetal., 2021; Maetal., 2022; Chengetal., 2023)。上述研究表明白乃庙-吉中早古生代造山带中存在前寒武纪地体,但仍存在以下问题有待解决。一是造山带东、西两段中的诸多前寒武纪地体是否曾同属于一个微陆块?二是不同学者对于白乃庙-吉中造山带中微陆块基底的构造亲缘性仍存在着争议(Wangetal., 2016b; 钱程等,2020;Zhouetal., 2021; 杨泽黎等,2021;Lietal., 2021; Maetal., 2022; Chengetal., 2023)。

本文所研究的头道沟组出露于白乃庙-吉中早古生代造山带的东段,一些学者认为这套地层与周围一系列镁铁质-超镁铁质岩及呼兰岩群(524～357Ma,郗爱华等,2013)等共同组成一套蛇绿混杂岩带(徐公愉,1991; 孟繁兴,1992),是长春-延吉构造带的重要组成部分,但一直缺少高精度测年资料等资料,使得业内对于其形成时代和构造属性存在着争议。本文对头道沟组进行详细的野外填图和地质年代学和地球化学研究,结合区域地质资料,确定头道沟组的形成时代及构造属性,同时结合前人发表的数据,揭示白乃庙-吉中早古生代造山带中微陆块基底的起源,为进一步探讨中亚造山带东段前寒武纪构造演化提供资料。

1 区域地质和样品描述

白乃庙-吉中早古生代造山带位于中亚造山带东段的最南部,从内蒙古中部的包尔汉图向东延伸至吉林的延吉地区,由一系列早古生代岛弧侵入岩(473～411Ma,Jianetal., 2008; Zhangetal., 2013, 2014; 裴福萍等,2014;Zhouetal., 2018a;Chenetal., 2020; 赵春强等,2021;周路路等,2022)、岛弧火山岩(519～423Ma,Zhangetal., 2013, 2014; 柳长峰等,2014;钱筱嫣等,2017;杨泽黎等,2019;赵春强等,2021;胡晓佳等,2022)、蛇绿岩(490～480Ma,Jianetal., 2008)和高压变质岩(变质年龄453～440Ma,唐克东,1992;De Jongetal., 2006;廖闻等,2015)等组成,被认为是早古生代时期古亚洲洋南向俯冲的产物。近年来,业内学者在这条造山带内陆续识别出一些前寒武纪地质记录,包括西段巴彦敖包-赤峰地区中元古代晚期变质地层(1351～1104Ma,Yanetal., 2020; Zhouetal., 2021; 杨泽黎等,2021)、新元古代辉绿岩(546 ± 2Ma,Liuetal., 2020b)、古元古代-新太古代岩浆岩(2650～1860Ma,Wangetal., 2016a, 2021; 郭云鹏等,2018; Cuietal., 2019; 崔玉良等,2019;Zhangetal., 2021; Chengetal., 2023)和古元古代变质事件(1933～1733Ma,陈井胜等,2015;Wangetal., 2021; 钱程等,2020;Chengetal., 2023);此外,东段开原-延吉地区还发现有中-古元古代花岗岩类、片麻岩和角闪岩等(1752～1321Ma,Wenetal., 2020;Lietal., 2021;Maetal., 2022)(图1)。

头道沟组出露于吉林省中部吉林市口前镇头道沟地区(图2),白乃庙-吉中早古生代造山带东段。该组由长春地质学院吉林区测大队1960年建立,原指永吉县头道沟一带的绿片岩相变质地层,曾被划归为呼兰群(长春地质学院, 1960(1)长春地质学院. 1960. 吉林市幅、磐石县幅1/20万区域地质调查.年度总结报告)。新近的研究工作根据岩性组合将其划分为三段:下段以变辉长岩、变玄武岩和变辉长岩为主,顶底均可见云母石英片岩;中段以变闪长岩和变辉绿闪长岩为特征,夹有阳起钠长片岩和黑云千枚岩;上段包括阳起石岩、斜长阳起石岩、阳起石片岩、变中酸性火山岩、绿泥石英片岩和绢云石英片岩等(鲁若飞等,2003)。相较于区域上的黄莺屯岩组和小三顶子岩组,头道沟组以发育阳起石片岩和阳起石岩为特征,且不同地区的头道沟组的变形特征差异较大。位于研究区东侧三家河西沟-头道沟地区的头道沟组变形程度较强,片理、小型褶皱和揉皱均十分发育,以条带状阳起石片岩为主,并伴生有超铁镁质岩;而研究区西侧新立屯附近的头道沟组多以块状构造为主,以阳起石岩和阳起石片岩为特征。在头道沟组内部见中二叠世辉绿岩脉侵入体(付俊彧等,2018),其边缘地带多被早侏罗世花岗岩侵入或被下侏罗统地层不整合覆盖。

图2 头道沟地区地质略图(据付俊彧等,2018修改)

本文采集三家河西沟北西2.1km的黑云绿帘阳起片岩(DB13033,43°30′59″N、126°26′42″E)和头道沟东1.8km的条带状钠长阳起片岩(GY1922,43°30′15″N、126°25′03″E)作为研究对象,采样位置见图2。

黑云绿帘阳起片岩具粒状鳞片变晶结构,片状及褶皱构造,由方解石(5%)、黑云母(5%)、阳起石(55%)、绿帘石(10%)、及长英质矿物(25%)组成(图3a,c)。方解石多为他形粒状、团块状,高级白干涉色,分布于阳起石之间。黑云母呈均匀细小片状集合体,弯曲定向构成片理,新鲜黄褐色,多色性显著。阳起石呈纤维状、柱状,边缘齿状,柱面一组完全解理,淡绿色,微弱多色性,粒径为0.1mm以下,可见其与长石、石英及黑云母相间定向分布,与黑云母共同构成片理。绿帘石为他形粒状集合体,高突起,干涉色较高。长英质矿物以石英为主,少量长石表面较脏,集合体呈条带状。

图3 头道沟地区头道沟组阳起石片岩野外露头及显微照片

条带状钠长阳起片岩具粒状柱状变晶结构,片状构造,弱条带状构造,由阳起石(50%)、钠长石(45%)及石英(5%)组成(图3b,d)。可见明显的暗色及浅色条带相间分布,其中暗色条带以阳起石为主,少量钠长石、石英,浅色条带以钠长石及石英为主、少量阳起石,共同构成条带状构造。阳起石多呈长柱状或针柱状、放射状集合体,柱面一组完全解理,长轴定向分布,长粒径为0.1～0.6mm,多呈蓝绿-黄绿色。钠长石大部分呈他形粒状,少量半自形柱状,大部分双晶、环带不显示,少见聚片双晶带较宽。粒径为0.08～0.12mm。石英呈他形粒状,与钠长石、阳起石共生。

2 分析方法

锆石单矿物分选由河北省区域地质调查研究所完成。锆石制靶、阴极发光(CL)照相测试由北京锆年领航科技有限公司完成。锆石U-Pb同位素定年在天津地质矿产研究所利用LA-ICP-MS进行分析,ICP-MS为Agilent7500a。本次实验采用的激光束斑直径为35μm,以氦气作为剥蚀物质的载气。LA-ICP-MS分析方法和流程详见Yuanetal.(2004)。测试数据的计算处理采用ISO-PLOT 3.0程序(Ludwig, 2003)。测试数据和加权平均年龄的误差均为1σ,年龄取值小于1000Ma采用206Pb/238U年龄,年龄取值大于1000Ma采用207Pb/206Pb年龄,其加权平均值具95%的置信度(Ludwig, 2003)。

3 测试结果

本次工作对头道沟组黑云绿帘阳起片岩和条带状钠长阳起片岩进行了锆石U-Pb同位素年龄测试,锆石U-Pb定年数据及计算结果见表1。

黑云绿帘阳起片岩(DB13033)锆石为浅黄色或无色,粒径介于40～150μm,长宽比约1:1～3:1,部分锆石边部发育薄层暗色增生边,可能与后期变质作用有关。阴极发光图像显示大部分锆石具有较为清晰的岩浆震荡环带(图4),除46号测点外,其余测点的Th/U比值介于0.13～1.74(平均为0.61),具有显著岩浆锆石成因特征。本文对样品的57颗锆石进行了58次分析,剔除谐和度低于95%的19个测点,剩余39个测点分析结果表明,年龄范围在1080～2647Ma(图5a,b),主要存在7组谐和年龄,分别为1171～1080Ma(n=10)、1211～1201Ma(n=3)、1349～1325Ma(n=3)、1484～1445Ma(n=8)、1579～1524Ma(n=7)、1751～1726Ma(n=7)和2647±8Ma(n=1)。其中最年轻的一组加权平均年龄(1080±16Ma)代表了其原岩的沉积下限。

图4 头道沟地区头道沟组阳起石片岩锆石CL图像及测点位置

图5 头道沟地区头道沟组阳起石片岩碎屑锆石协和图和直方图

条带状钠长阳起片岩(GY1922)锆石多呈无色,粒径主要集中在35～110μm之间,长宽比约1:1～2:1,部分锆石边部发育与后期变质作用有关的薄层暗色增生边,阴极发光图像显示大部分锆石具有较为清晰的岩浆震荡环带(图4),除8、22号测点外,其余测点的Th/U比值介于0.44～1.55(平均为0.96),具有显著岩浆锆石成因特征。剔除掉谐和度低于95%的4个测点,其余47个测点的年龄分析结果主要集中在919～631Ma(n=40)之间(图5c,d),除此之外还存在少量的古生代年龄(408～229Ma,n=4)和古元古代年龄(2512～1986Ma,n=3)。其中少量的古生代年龄可能为后期热扰动所致,最年轻的加权平均年龄(631±8Ma)代表了其原岩的沉积下限。

4 讨论

4.1 头道沟组的形成时代及构造意义

前述一些学者认头道沟组与周围一系列镁铁质-超镁铁质岩及呼兰岩群等共同组成一套蛇绿混杂岩带(徐公愉,1991; 孟繁兴,1992;刘永江等,2019),是长春-延吉蛇绿混杂岩带的组成部分,但对于这条蛇绿混杂岩带的形成时代存在前寒武纪(孟繁兴,1992)、早古生代(王荃等,1991)、晚古生代(邵济安和唐克东,1995)和晚二叠-早三叠世(刘永江等,2010,2019;Liuetal., 2017; Xiaoetal., 2018; Zhouetal., 2019)等不同的认识。作为蛇绿混杂岩带的重要组成部分,头道沟组的形成时代可以为解决上述争议提供重要证据。但由于受变质变形作用较强、且缺少化石和精确的年代学资料等制约,目前对于这套地层的形成时代一直没有定论。先前的一些研究工作通过岩性对比将其划过为早古生代,但依据并不充分。为此,本文通过从头道沟组中变碎屑岩中寻找最年轻的碎屑锆石来限定其沉积下限,同时结合火成岩锆石U-Pb定年资料来确定该地层的形成时代。

通过对头道沟组黑云绿帘阳起片岩和条带状钠长阳起片岩中碎屑锆石的LA-ICP-MS U-Pb测年分析,分别获得了1080±16Ma和631±8Ma两个最年轻年龄,其中631Ma这些年龄代表了头道沟组的沉积下限。除此之外,一些学者对头道沟组内的变火成岩进行了一些研究,例如Dingetal.(2022)在头道沟村东1.5km的角闪石岩、变闪长岩、变堆晶辉长岩和变玄武岩中分别获得475±2Ma、488±1Ma、460±2Ma、492±3Ma和491±5Ma的年龄数据,这些年龄与Songetal.(2019)在头道沟组中获得的火成岩年代学资料较为吻合。综上所述,头道沟组的形成时代跨度较大,初步可以厘定为631～460Ma。已有研究表明,头道沟地区铁镁质-超铁镁质岩形成时代为469Ma(Songetal., 2019),与头道沟组中的蛇绿岩时代近似(Dingetal., 2022),稍晚于石头口门蛇绿岩(530Ma,Dingetal., 2022)。结合区域上的早古生代弧岩浆杂岩(裴福萍等,2014;Maetal., 2020)的存在,表明长春-延吉蛇绿混杂岩带是早古生代时期形成的一条构造带,代表了古亚洲洋分支“吉中洋”的闭合位置。

4.2 卷入白乃庙-吉中早古生代造山带中的前寒武纪地体是否属于同一个微陆块?

白乃庙-吉中早古生代造山带位于中亚造山带最南端,由西向东延伸约1300km,是白乃庙岛弧向南与华北克拉通碰撞形成(Zhangetal., 2019; Chenetal., 2020; Maetal., 2020),上志留-下泥盆统西别河组与下伏早古生代地质体之间的区域性不整合及高压变质矿物的出现标志着碰撞作用的结束(唐克东,1992;De Jongetal., 2006; 张允平等,2010;廖闻等,2015)。造山带中部被松辽盆地覆盖,依据早古生代地质体的出露情况可分为白乃庙-赤峰段(西段)和开原-延吉段(东段)。前述近年来陆续有学者在造山带内识别出前寒武纪地质体,但相较于西段而言,造山带东段的前寒武纪地质记录较少,主要为吉林省伊通市陈家屯地区出露少量的古-中元古代地质体,其他区域尽管未识别出前寒武纪地质体,但也可以通过碎屑锆石和捕获锆石来加以印证。本次工作在吉中头道沟地区的头道沟组变碎屑岩中识别出大量的前寒武纪碎屑锆石年龄(2647～631Ma),结合头道沟地区铁镁质-超铁镁质岩中也存在大量的前寒武纪捕获锆石年龄(3446～558Ma, 付俊彧等,2018;Songetal., 2019; Dingetal., 2022),表明吉中头道沟地区存在前寒武纪地体。除此之外,Wangetal.(2016b)在延边地区江域群中也识别出大量的前寒武纪碎屑锆石年龄(3329～554Ma),也暗示该地区前寒武纪地质体的存在。区域电性和地震深反射剖面显示,在扎木伦河-敖汉旗、怀德-扎木伦河和公主岭地区具有克拉通基底的特征(史书林等,1991;Zhangetal., 2014;韩江涛等,2019)。综上所述,白乃庙-吉中早古生代造山带存在着前寒武纪地体,但由于受到强烈的构造热事件的破坏及中新生代地层的覆盖,仅靠地表零星出露的前寒武纪地质体资料,难以讨论卷入造山带内的这些前寒武纪地质体是否来自于同一个微陆块。

为了更客观的探讨这一问题,我们对造山带东、西两段晚志留世之前(碰撞事件发生之前)地层的前寒武纪碎屑锆石进行统计,碎屑锆石年龄谱显示,吉中段(东段)与白乃庙段(西段)具有较为类似的特征(图6a, b),最大峰值年龄均集中在～0.6Ga和～1.8Ga,并具有～0.9Ga、～1.0Ga、1.1～1.2Ga、～1.5Ga和～2.5Ga的次级峰值。其次,在前寒武纪碎屑锆石Hf同位素对比图中也可以看出(图6c),东、西两段～1.5Ga、～1.8Ga和～2.5Ga碎屑锆石的εHf(t)值是一致的。尽管1.2Ga～0.6Ga碎屑锆石的εHf(t)数据相对较少,但在图中也可以观察到二者具有一定的相似性。再者,Chengetal.(2023)通过对造山带岩浆岩Nd-Hf同位素数据的对比研究,发现西、中和东段的锆石Hf同位素模式年龄和全岩Nd同位素年龄均具有很好的对应性(Zhangetal., 2014),这也揭示了造山带中存在基底组成相对一致的地体。据此,认为白乃庙-吉中早古生代造山带内的诸多前寒武纪地体曾同属于一个微陆块。

图6 白乃庙-吉中早古生代造山带东、西两段前寒武纪碎屑锆石年龄组成对比及t-εHf(t)关系图

4.3 白乃庙-吉中早古生代造山带中微陆块基底的构造亲缘性探讨

沉积岩(及变沉积岩)物源分析可以有效限定其源区性质(Darby and Gehrels, 2006; Cawoodetal., 2007),利用碎屑锆石的模式年龄不仅可以探讨源区的构造演化历史,同时也可以为追索源区基底岩石的组成提供相对可靠的信息。前文已述,白乃庙-吉中早古生代造山带内前寒武纪地质具有相同的基底特征,可能来自一个相同的破碎的微地块,但目前对于该基底的构造亲缘性仍存在着争议,具体包括以下几种观点:与华北克拉通具有构造亲缘性(钱程等,2020;杨泽黎等,2021);是一个与塔里木克拉通具亲缘性的大陆碎片(Zhouetal., 2021);与冈瓦纳大陆具亲缘性 (Wangetal., 2016b);与华北克拉通、冈瓦纳大陆和塔里木克拉通均不同,而与劳伦-波罗的联合大陆具亲缘性(Lietal., 2021; Maetal., 2022)或来自一个未知板块(Chengetal., 2023)。为进一步探讨这一问题,本次工作将白乃庙-吉中造山带内的前寒武纪碎屑锆石年龄与中亚造山带周缘克拉通和冈瓦纳大陆的碎屑锆石年龄进行对比,以此来探讨白乃庙-吉中造山带微陆块基底的构造亲缘性。为了更为客观的探讨上述问题,本次工作仅使用前寒武纪和早古生代地层中前寒武纪碎屑锆石的年龄数据。

白乃庙-吉中早古生代造山带前寒武纪碎屑锆石年龄谱系图存在显著的中-新元古代年龄峰值(图7a),这与西伯利亚克拉通和华北克拉通存在着明显的差异。西伯利亚和华北克拉通在中-新元古代存在少量的岩浆活动,但多以铁镁质岩浆岩为主(侯贵廷等,1998;Gladkochubetal., 2001, 2006, 2007;Sklyarovetal., 2003; Likhanov and Santosh, 2017),铁镁质岩很难产生大量的锆石,且极容易被剥蚀(Cawoodetal., 2012)。因此我们排除了白乃庙-吉中早古生代造山带中微陆块与西伯利亚克拉通和华北克拉通的亲缘性。塔里木克拉通位于中国西南部,由太古宙变质基底及后太古宙盖层组成。易子渊等(2023)通过建立完整的塔里木克拉通新元古界碎屑锆石年龄数据库,识别出0.9～0.7Ga和2.1～1.8Ga两期主要年龄峰值,但几乎没有格林威尔期年龄(1.25～0.98Ga),而在白乃庙-吉中造山带内存在大量这一时期的碎屑锆石。再者,塔里木克拉通广泛发育1.85～1.73Ga伸展构造背景的A型花岗岩(张永旺等,2021),而白乃庙-吉中造山带在1.75Ga时期处于与俯冲相关的汇聚环境(Maetal., 2022)。因此也可排除白乃庙-吉中早古生代造山带中微陆块与塔里木克拉通的亲缘性。本次工作在头道沟组变碎屑岩中获得大量的泛非期碎屑锆石年龄峰值(～0.6Ga)(图7a),表明泛非期岩浆活动在造山带内较为活跃,这也是区别于周围克拉通的一个显著特征。泛非期事件是一次晚前寒武纪至寒武纪非洲大陆乃至整个冈瓦纳大陆的构造运动(LeFort et al, 1986; Veevers, 2003),导致了冈瓦纳大陆的形成(任留东和王浩,2023)。通过前寒武纪碎屑锆石年龄谱系图可以看出,白乃庙-吉中造山带带内微陆块存在的显著年龄峰值(2734～2329Ma、1990～1388Ma、1275～757Ma和672～550Ma)与冈瓦纳大陆的碎屑锆石年龄峰值(2882～2364Ma、1929～1411Ma、1305～811Ma和705～517Ma)具有很好的吻合性(图7a, b),且造山带前寒武纪碎屑锆石的εHf(t)值与同属冈瓦纳大陆的澳大利亚(Kempetal., 2006; Dhuimeetal., 2012)、印度(Ravikantetal., 2011)及南极洲(Dhuimeetal., 2012)均有很好的吻合度。综合上述分析,我们认为白乃庙-吉中造山带中微陆块的基底与冈瓦纳大陆具有明显的构造亲缘性。值得指出的是,泛非期岩浆-变质事件广泛分布在中亚造山带东段的各地块中(额尔古纳、兴安及布列亚-佳木斯-兴凯地块)(Zhouetal., 2011; 周建波等,2011),但目前在白乃庙-吉中造山带内还未发现这一时期的变质事件,因此该造山带内的微陆块在冈瓦纳大陆中的位置可能与上述地块相距较远(Wangetal., 2016b)。

图7 白乃庙-吉中造山带与冈瓦纳大陆前寒武纪碎屑锆石年龄组成对比及t-εHf(t)关系图

5 结论

(1)吉中地区头道沟组的形成时代为631～460Ma,是长春-延吉蛇绿混杂岩带的重要组成部分,该蛇绿混杂岩带形成于早古生代,代表了古亚洲洋分支“吉中洋”的闭合位置。

(2)白乃庙-吉中造山带东、西两段前寒武纪碎屑锆石年龄谱系和εHf(t)值均具有很好的对应性,同时造山带不同地区岩浆岩的锆石Hf同位素模式年龄和全岩Nd同位素年龄都基本一致,表明卷入该造山带中的前寒武纪地体曾同属于一个微陆块。

(3)白乃庙-吉中造山带中微陆块基底与西伯利亚克拉通、华北克拉通和塔里木克拉通的亲缘性较差,而与冈瓦纳大陆亲缘性好。

致谢感谢自然资源部东北矿产资源监督检测中心钟辉和刘欣在薄片鉴定方面给予的帮助;感谢两名匿名审稿专家和本刊编辑对本文提出的修改意见。