小秦岭地区太华群锆石U—Pb年龄及华北克拉通南缘地壳演化
摘 要：以小秦岭地区太华群二长片麻岩为研究对象，分析其地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征。地球化学分析显示其原岩为高钾钙碱性花岗质岩石，稀土元素总含量较高（229×10=-6），轻、重稀土元素分馏明显（w（La）N/w（Yb）N =45.39），有明显的Eu负异常（0.43）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示其富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素和亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素。锆石U-Pb定年结果显示，其原岩的形成时代为古元古代早期（247 Ga）。锆石Hf同位素分析结果显示：初始N（=176Hf）/N（=177Hf）值变化范围很小，为0.281 284～0.281 328，εHf（t）值均为正值（0.93～5.18）；二阶段Hf模式年龄为2.70～2.89 Ga，新生地壳（现代岛弧火山）Hf模式年龄为2.54～2.73 Ga，接近于锆石结晶年龄（247 Ga），指示华北克拉通南缘在这一时期有明显的新生地壳生长。华北克拉通南缘在新太古代早期（2.7～2.9 Ga）、新太古代晚期—古元古代早期（2.2～2.5 Ga）和古元古代中期（1.8～2.1 Ga）有3期重要的构造热事件。新太古代早期及晚期有明显的新生地壳生长（εHf（t） >0），新太古代晚期—古元古代早期和古元古代中期的岩浆活动有明显的新生地壳生长，同时还伴随有古老地壳物质的再循环和改造（εHf（t） >0或εHf（t） <0）。
关键词：地球化学；锆石U-Pb年龄；Hf同位素；太古代；地壳演化；太华群；华北克拉通；小秦岭地区
中图分类号：P597 文献标志码：A
0 引 言
华北克拉通基底通常被分为东部陆块、西部陆块和中部造山带[1-3]。华北克拉通南缘受到古元古代西部陆块和东部陆块沿中部造山带聚合和华北边缘增生作用的影响[1-4]，形成了太古代—古元古代变质基底（如登封群、太华群和官道口群等）和中元古代—早古生代弱变质的铁镁质火山岩和沉积岩盖层系列（如熊耳群、高山河群、栾川群、陶湾群等）[5-8]。
2.5～2.6 Ga时期的岩石组成了约80%的华北克拉通前寒武纪基底，包括2.5～2.6 Ga时期的TTG质（英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩）片麻岩、超基性—基性火山岩、2.5 Ga时期的同构造紫苏花岗岩和花岗岩以及2.5～2.55 Ga时期的双峰式火山岩和沉积岩盖层，被划分为高级片麻岩构造组合以及中—低级花岗岩绿片岩带[9-11]。而华北克拉通东部陆块和西部陆块2.5～2.6 Ga时期的岩石具有逆时针的P-T-t轨迹，代表了地幔岩浆的底侵；中部造山带为走滑韧性剪切带，发生了大规模的逆冲叠覆，其变质期约为1.85 Ga，具有顺时针的P-T-t轨迹，和俯冲及陆陆碰撞背景相符，华北克拉通发生克拉通化的时间约为1.85 Ga[12]。华北克拉通在1.6～1.8 Ga期间发生了陆块裂解，形成初始裂谷、基性岩墙群、斜长岩、奥长环斑花岗岩、碱性花岗岩和超钾质火山岩等一系列指示陆壳减薄和破裂的地质事件[8，13]。
研究区位于华北克拉通南缘的小秦岭地区，样品采自太华群。小秦岭地区出露的地层除太华群外，还有熊耳群、官道口群和新生界地层。岩浆活动主要表现为华山、文峪、老牛山、娘娘山等花岗岩体的侵入。作为华北克拉通南缘重要的岩石单元，熊耳群以火山熔岩为主，还含有沉积夹层和火山碎屑岩，地层自下而上分为大古石组、许山组、鸡蛋坪组和马家河组[14]。熊耳群火山岩形成的构造背景至今仍有较大争议，有岛弧[15]、裂谷[16]和地幔柱[17]等不同认识。官道口群通常呈角度不整合覆盖于熊耳群之上，变质程度较浅。原岩主要为碳酸盐岩、碎屑岩、硅质岩，自下而上分为高山河、龙家园、巡检司、杜关和冯家湾5个岩性组[18]。官道口群变质沉积岩中有明显的250、185 Ga锆石年龄峰，其沉积物来自于华北克拉通，其全岩εNd（t） 值和碎屑锆石εHf（t）值论证了古老地壳物质（年龄大于25 Ga）和新生地壳物质（或地壳改造再循环物质，年龄为2.1～2.3 Ga）对官道口群砂岩的源区均有贡献[19]。
目前，太华群形成时代主要有新太古代和古元古代2种认识[5，20-24]。时毓等曾对小秦岭地区的一个太华群变质岩进行过研究[25]，发现其形成于古元古代之前，而在1.91 Ga时代发生了一期强烈的变质作用，使其形成时代和Hf同位素组成不同于华山北侧的太华群[21]以及鲁山地区太华群。因此，有必要厘清这些不同地区不同时代太华群岩石的成因联系，重建太华群以及其形成的构造背景。笔者运用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石 Hf同位素分析技术，对小秦岭地区太华群的一个二长片麻岩进行了分析，发现其与邻近的一个片麻岩具有完全不同的形成时代和Hf同位素组成，且具有古元古代早期（2.47 Ga）的形成时代和正的εHf（t） 值；通过与太华群及华北克拉通南缘其他构造单元的Hf同位素对比研究，探讨了华北克拉通南缘的地壳形成和演化。
1 地质概况和样品特征
1.1 地质概况
太华群为一套古老的中—高级变质岩，分布于华北克拉通南缘的陕西省华县到河南省舞阳一带，包括小秦岭和河南省崤山、熊耳山、鲁山、舞阳等地区（图1）。
其总体呈NW—SE向展布，由西向东从陇山、骊山，经小秦岭地区华山、灵宝、崤山，到洛宁县熊耳山地区、鲁山县背孜—马楼地区和叶县辛店—舞阳县铁山庙地区，向东可能到安徽省西部，断续延展1 000 km。太华群分为耐庄组、荡泽河组、铁山岭组、水底沟组和雪花沟组等地层单元[22，26-27]。其中，耐庄组和荡泽河组被归为下太华群，铁山岭组、水底沟组和雪花沟组归为上太华群。下太华群以TTG质片麻岩为主，局部夹斜长角闪岩；上太华群以变质沉积岩为主，主要为富铝质副片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、石英岩等，可与孔兹岩系对比[27-28]。本文研究样品QL0703-2为二长片麻岩，与文献[25]中黑云斜长片麻岩（样品QL0703-1）采自同一地点。但黑云斜长片麻岩仅获得了变质年龄，没有原岩锆石残留，因此，无法获得原岩的形成时代。为了确定不同岩性形成时代及两者之间的关系，并为华北克拉通南缘的地壳演化提供信息，笔者又对样品QL0703-2进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析以及地球化学研究工作。
4 讨 论
4.1 太华群的形成时代
华北克拉通南缘的小秦岭、崤山、熊耳山、鲁山和舞阳等地的太华群被认为不是一种形成时代基本一致的简单地层单元，而是因构造作用拼贴于华北克拉通的特殊构造单元[27]。太华群被分为两部分：一部分形成于新太古代早期（2.7～2.9 Ga），主要分布于鲁山地区，少量分布于其他地区；另一部分形成于新太古代晚期—古元古代早期，主要分布于熊耳山和小秦岭地区，少量分布于鲁山地区[25]。最近，在小秦岭地区太华群花岗质片麻岩中获得了（2 346±28）Ma的锆石年龄，并测得侵入其中的崤河花岗岩体的时代为（2 328±14）Ma，侵入太华群的片麻状伟晶花岗岩和花岗岩脉的锆石U-Pb年龄为（1 881±24）、（1 866±19）Ma，进一步论证了华北克拉通东部陆块和西部陆块沿中部造山带碰撞拼合的时间为古元古代，两陆块之间的大洋在1.85 Ga已经关闭并发生碰撞、造山[52]。
摘 要：以小秦岭地区太华群二长片麻岩为研究对象，分析其地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征。地球化学分析显示其原岩为高钾钙碱性花岗质岩石，稀土元素总含量较高（229×10=-6），轻、重稀土元素分馏明显（w（La）N/w（Yb）N =45.39），有明显的Eu负异常（0.43）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示其富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素和亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素。锆石U-Pb定年结果显示，其原岩的形成时代为古元古代早期（247 Ga）。锆石Hf同位素分析结果显示：初始N（=176Hf）/N（=177Hf）值变化范围很小，为0.281 284～0.281 328，εHf（t）值均为正值（0.93～5.18）；二阶段Hf模式年龄为2.70～2.89 Ga，新生地壳（现代岛弧火山）Hf模式年龄为2.54～2.73 Ga，接近于锆石结晶年龄（247 Ga），指示华北克拉通南缘在这一时期有明显的新生地壳生长。华北克拉通南缘在新太古代早期（2.7～2.9 Ga）、新太古代晚期—古元古代早期（2.2～2.5 Ga）和古元古代中期（1.8～2.1 Ga）有3期重要的构造热事件。新太古代早期及晚期有明显的新生地壳生长（εHf（t） >0），新太古代晚期—古元古代早期和古元古代中期的岩浆活动有明显的新生地壳生长，同时还伴随有古老地壳物质的再循环和改造（εHf（t） >0或εHf（t） <0）。
关键词：地球化学；锆石U-Pb年龄；Hf同位素；太古代；地壳演化；太华群；华北克拉通；小秦岭地区
中图分类号：P597 文献标志码：A
0 引 言
华北克拉通基底通常被分为东部陆块、西部陆块和中部造山带[1-3]。华北克拉通南缘受到古元古代西部陆块和东部陆块沿中部造山带聚合和华北边缘增生作用的影响[1-4]，形成了太古代—古元古代变质基底（如登封群、太华群和官道口群等）和中元古代—早古生代弱变质的铁镁质火山岩和沉积岩盖层系列（如熊耳群、高山河群、栾川群、陶湾群等）[5-8]。
2.5～2.6 Ga时期的岩石组成了约80%的华北克拉通前寒武纪基底，包括2.5～2.6 Ga时期的TTG质（英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩）片麻岩、超基性—基性火山岩、2.5 Ga时期的同构造紫苏花岗岩和花岗岩以及2.5～2.55 Ga时期的双峰式火山岩和沉积岩盖层，被划分为高级片麻岩构造组合以及中—低级花岗岩绿片岩带[9-11]。而华北克拉通东部陆块和西部陆块2.5～2.6 Ga时期的岩石具有逆时针的P-T-t轨迹，代表了地幔岩浆的底侵；中部造山带为走滑韧性剪切带，发生了大规模的逆冲叠覆，其变质期约为1.85 Ga，具有顺时针的P-T-t轨迹，和俯冲及陆陆碰撞背景相符，华北克拉通发生克拉通化的时间约为1.85 Ga[12]。华北克拉通在1.6～1.8 Ga期间发生了陆块裂解，形成初始裂谷、基性岩墙群、斜长岩、奥长环斑花岗岩、碱性花岗岩和超钾质火山岩等一系列指示陆壳减薄和破裂的地质事件[8，13]。
研究区位于华北克拉通南缘的小秦岭地区，样品采自太华群。小秦岭地区出露的地层除太华群外，还有熊耳群、官道口群和新生界地层。岩浆活动主要表现为华山、文峪、老牛山、娘娘山等花岗岩体的侵入。作为华北克拉通南缘重要的岩石单元，熊耳群以火山熔岩为主，还含有沉积夹层和火山碎屑岩，地层自下而上分为大古石组、许山组、鸡蛋坪组和马家河组[14]。熊耳群火山岩形成的构造背景至今仍有较大争议，有岛弧[15]、裂谷[16]和地幔柱[17]等不同认识。官道口群通常呈角度不整合覆盖于熊耳群之上，变质程度较浅。原岩主要为碳酸盐岩、碎屑岩、硅质岩，自下而上分为高山河、龙家园、巡检司、杜关和冯家湾5个岩性组[18]。官道口群变质沉积岩中有明显的250、185 Ga锆石年龄峰，其沉积物来自于华北克拉通，其全岩εNd（t） 值和碎屑锆石εHf（t）值论证了古老地壳物质（年龄大于25 Ga）和新生地壳物质（或地壳改造再循环物质，年龄为2.1～2.3 Ga）对官道口群砂岩的源区均有贡献[19]。
目前，太华群形成时代主要有新太古代和古元古代2种认识[5，20-24]。时毓等曾对小秦岭地区的一个太华群变质岩进行过研究[25]，发现其形成于古元古代之前，而在1.91 Ga时代发生了一期强烈的变质作用，使其形成时代和Hf同位素组成不同于华山北侧的太华群[21]以及鲁山地区太华群。因此，有必要厘清这些不同地区不同时代太华群岩石的成因联系，重建太华群以及其形成的构造背景。笔者运用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石 Hf同位素分析技术，对小秦岭地区太华群的一个二长片麻岩进行了分析，发现其与邻近的一个片麻岩具有完全不同的形成时代和Hf同位素组成，且具有古元古代早期（2.47 Ga）的形成时代和正的εHf（t） 值；通过与太华群及华北克拉通南缘其他构造单元的Hf同位素对比研究，探讨了华北克拉通南缘的地壳形成和演化。
1 地质概况和样品特征
1.1 地质概况
太华群为一套古老的中—高级变质岩，分布于华北克拉通南缘的陕西省华县到河南省舞阳一带，包括小秦岭和河南省崤山、熊耳山、鲁山、舞阳等地区（图1）。
其总体呈NW—SE向展布，由西向东从陇山、骊山，经小秦岭地区华山、灵宝、崤山，到洛宁县熊耳山地区、鲁山县背孜—马楼地区和叶县辛店—舞阳县铁山庙地区，向东可能到安徽省西部，断续延展1 000 km。太华群分为耐庄组、荡泽河组、铁山岭组、水底沟组和雪花沟组等地层单元[22，26-27]。其中，耐庄组和荡泽河组被归为下太华群，铁山岭组、水底沟组和雪花沟组归为上太华群。下太华群以TTG质片麻岩为主，局部夹斜长角闪岩；上太华群以变质沉积岩为主，主要为富铝质副片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、石英岩等，可与孔兹岩系对比[27-28]。本文研究样品QL0703-2为二长片麻岩，与文献[25]中黑云斜长片麻岩（样品QL0703-1）采自同一地点。但黑云斜长片麻岩仅获得了变质年龄，没有原岩锆石残留，因此，无法获得原岩的形成时代。为了确定不同岩性形成时代及两者之间的关系，并为华北克拉通南缘的地壳演化提供信息，笔者又对样品QL0703-2进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析以及地球化学研究工作。
4 讨 论
4.1 太华群的形成时代
华北克拉通南缘的小秦岭、崤山、熊耳山、鲁山和舞阳等地的太华群被认为不是一种形成时代基本一致的简单地层单元，而是因构造作用拼贴于华北克拉通的特殊构造单元[27]。太华群被分为两部分：一部分形成于新太古代早期（2.7～2.9 Ga），主要分布于鲁山地区，少量分布于其他地区；另一部分形成于新太古代晚期—古元古代早期，主要分布于熊耳山和小秦岭地区，少量分布于鲁山地区[25]。最近，在小秦岭地区太华群花岗质片麻岩中获得了（2 346±28）Ma的锆石年龄，并测得侵入其中的崤河花岗岩体的时代为（2 328±14）Ma，侵入太华群的片麻状伟晶花岗岩和花岗岩脉的锆石U-Pb年龄为（1 881±24）、（1 866±19）Ma，进一步论证了华北克拉通东部陆块和西部陆块沿中部造山带碰撞拼合的时间为古元古代，两陆块之间的大洋在1.85 Ga已经关闭并发生碰撞、造山[52]。
摘 要：以小秦岭地区太华群二长片麻岩为研究对象，分析其地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征。地球化学分析显示其原岩为高钾钙碱性花岗质岩石，稀土元素总含量较高（229×10=-6），轻、重稀土元素分馏明显（w（La）N/w（Yb）N =45.39），有明显的Eu负异常（0.43）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示其富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素和亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素。锆石U-Pb定年结果显示，其原岩的形成时代为古元古代早期（247 Ga）。锆石Hf同位素分析结果显示：初始N（=176Hf）/N（=177Hf）值变化范围很小，为0.281 284～0.281 328，εHf（t）值均为正值（0.93～5.18）；二阶段Hf模式年龄为2.70～2.89 Ga，新生地壳（现代岛弧火山）Hf模式年龄为2.54～2.73 Ga，接近于锆石结晶年龄（247 Ga），指示华北克拉通南缘在这一时期有明显的新生地壳生长。华北克拉通南缘在新太古代早期（2.7～2.9 Ga）、新太古代晚期—古元古代早期（2.2～2.5 Ga）和古元古代中期（1.8～2.1 Ga）有3期重要的构造热事件。新太古代早期及晚期有明显的新生地壳生长（εHf（t） >0），新太古代晚期—古元古代早期和古元古代中期的岩浆活动有明显的新生地壳生长，同时还伴随有古老地壳物质的再循环和改造（εHf（t） >0或εHf（t） <0）。
关键词：地球化学；锆石U-Pb年龄；Hf同位素；太古代；地壳演化；太华群；华北克拉通；小秦岭地区
中图分类号：P597 文献标志码：A
0 引 言
华北克拉通基底通常被分为东部陆块、西部陆块和中部造山带[1-3]。华北克拉通南缘受到古元古代西部陆块和东部陆块沿中部造山带聚合和华北边缘增生作用的影响[1-4]，形成了太古代—古元古代变质基底（如登封群、太华群和官道口群等）和中元古代—早古生代弱变质的铁镁质火山岩和沉积岩盖层系列（如熊耳群、高山河群、栾川群、陶湾群等）[5-8]。
2.5～2.6 Ga时期的岩石组成了约80%的华北克拉通前寒武纪基底，包括2.5～2.6 Ga时期的TTG质（英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩）片麻岩、超基性—基性火山岩、2.5 Ga时期的同构造紫苏花岗岩和花岗岩以及2.5～2.55 Ga时期的双峰式火山岩和沉积岩盖层，被划分为高级片麻岩构造组合以及中—低级花岗岩绿片岩带[9-11]。而华北克拉通东部陆块和西部陆块2.5～2.6 Ga时期的岩石具有逆时针的P-T-t轨迹，代表了地幔岩浆的底侵；中部造山带为走滑韧性剪切带，发生了大规模的逆冲叠覆，其变质期约为1.85 Ga，具有顺时针的P-T-t轨迹，和俯冲及陆陆碰撞背景相符，华北克拉通发生克拉通化的时间约为1.85 Ga[12]。华北克拉通在1.6～1.8 Ga期间发生了陆块裂解，形成初始裂谷、基性岩墙群、斜长岩、奥长环斑花岗岩、碱性花岗岩和超钾质火山岩等一系列指示陆壳减薄和破裂的地质事件[8，13]。
研究区位于华北克拉通南缘的小秦岭地区，样品采自太华群。小秦岭地区出露的地层除太华群外，还有熊耳群、官道口群和新生界地层。岩浆活动主要表现为华山、文峪、老牛山、娘娘山等花岗岩体的侵入。作为华北克拉通南缘重要的岩石单元，熊耳群以火山熔岩为主，还含有沉积夹层和火山碎屑岩，地层自下而上分为大古石组、许山组、鸡蛋坪组和马家河组[14]。熊耳群火山岩形成的构造背景至今仍有较大争议，有岛弧[15]、裂谷[16]和地幔柱[17]等不同认识。官道口群通常呈角度不整合覆盖于熊耳群之上，变质程度较浅。原岩主要为碳酸盐岩、碎屑岩、硅质岩，自下而上分为高山河、龙家园、巡检司、杜关和冯家湾5个岩性组[18]。官道口群变质沉积岩中有明显的250、185 Ga锆石年龄峰，其沉积物来自于华北克拉通，其全岩εNd（t） 值和碎屑锆石εHf（t）值论证了古老地壳物质（年龄大于25 Ga）和新生地壳物质（或地壳改造再循环物质，年龄为2.1～2.3 Ga）对官道口群砂岩的源区均有贡献[19]。
目前，太华群形成时代主要有新太古代和古元古代2种认识[5，20-24]。时毓等曾对小秦岭地区的一个太华群变质岩进行过研究[25]，发现其形成于古元古代之前，而在1.91 Ga时代发生了一期强烈的变质作用，使其形成时代和Hf同位素组成不同于华山北侧的太华群[21]以及鲁山地区太华群。因此，有必要厘清这些不同地区不同时代太华群岩石的成因联系，重建太华群以及其形成的构造背景。笔者运用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石 Hf同位素分析技术，对小秦岭地区太华群的一个二长片麻岩进行了分析，发现其与邻近的一个片麻岩具有完全不同的形成时代和Hf同位素组成，且具有古元古代早期（2.47 Ga）的形成时代和正的εHf（t） 值；通过与太华群及华北克拉通南缘其他构造单元的Hf同位素对比研究，探讨了华北克拉通南缘的地壳形成和演化。
1 地质概况和样品特征
1.1 地质概况
太华群为一套古老的中—高级变质岩，分布于华北克拉通南缘的陕西省华县到河南省舞阳一带，包括小秦岭和河南省崤山、熊耳山、鲁山、舞阳等地区（图1）。
其总体呈NW—SE向展布，由西向东从陇山、骊山，经小秦岭地区华山、灵宝、崤山，到洛宁县熊耳山地区、鲁山县背孜—马楼地区和叶县辛店—舞阳县铁山庙地区，向东可能到安徽省西部，断续延展1 000 km。太华群分为耐庄组、荡泽河组、铁山岭组、水底沟组和雪花沟组等地层单元[22，26-27]。其中，耐庄组和荡泽河组被归为下太华群，铁山岭组、水底沟组和雪花沟组归为上太华群。下太华群以TTG质片麻岩为主，局部夹斜长角闪岩；上太华群以变质沉积岩为主，主要为富铝质副片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、石英岩等，可与孔兹岩系对比[27-28]。本文研究样品QL0703-2为二长片麻岩，与文献[25]中黑云斜长片麻岩（样品QL0703-1）采自同一地点。但黑云斜长片麻岩仅获得了变质年龄，没有原岩锆石残留，因此，无法获得原岩的形成时代。为了确定不同岩性形成时代及两者之间的关系，并为华北克拉通南缘的地壳演化提供信息，笔者又对样品QL0703-2进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析以及地球化学研究工作。
4 讨 论
4.1 太华群的形成时代
华北克拉通南缘的小秦岭、崤山、熊耳山、鲁山和舞阳等地的太华群被认为不是一种形成时代基本一致的简单地层单元，而是因构造作用拼贴于华北克拉通的特殊构造单元[27]。太华群被分为两部分：一部分形成于新太古代早期（2.7～2.9 Ga），主要分布于鲁山地区，少量分布于其他地区；另一部分形成于新太古代晚期—古元古代早期，主要分布于熊耳山和小秦岭地区，少量分布于鲁山地区[25]。最近，在小秦岭地区太华群花岗质片麻岩中获得了（2 346±28）Ma的锆石年龄，并测得侵入其中的崤河花岗岩体的时代为（2 328±14）Ma，侵入太华群的片麻状伟晶花岗岩和花岗岩脉的锆石U-Pb年龄为（1 881±24）、（1 866±19）Ma，进一步论证了华北克拉通东部陆块和西部陆块沿中部造山带碰撞拼合的时间为古元古代，两陆块之间的大洋在1.85 Ga已经关闭并发生碰撞、造山[52]。
关键词：地球化学；锆石U-Pb年龄；Hf同位素；太古代；地壳演化；太华群；华北克拉通；小秦岭地区
中图分类号：P597 文献标志码：A
0 引 言
华北克拉通基底通常被分为东部陆块、西部陆块和中部造山带[1-3]。华北克拉通南缘受到古元古代西部陆块和东部陆块沿中部造山带聚合和华北边缘增生作用的影响[1-4]，形成了太古代—古元古代变质基底（如登封群、太华群和官道口群等）和中元古代—早古生代弱变质的铁镁质火山岩和沉积岩盖层系列（如熊耳群、高山河群、栾川群、陶湾群等）[5-8]。
2.5～2.6 Ga时期的岩石组成了约80%的华北克拉通前寒武纪基底，包括2.5～2.6 Ga时期的TTG质（英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩）片麻岩、超基性—基性火山岩、2.5 Ga时期的同构造紫苏花岗岩和花岗岩以及2.5～2.55 Ga时期的双峰式火山岩和沉积岩盖层，被划分为高级片麻岩构造组合以及中—低级花岗岩绿片岩带[9-11]。而华北克拉通东部陆块和西部陆块2.5～2.6 Ga时期的岩石具有逆时针的P-T-t轨迹，代表了地幔岩浆的底侵；中部造山带为走滑韧性剪切带，发生了大规模的逆冲叠覆，其变质期约为1.85 Ga，具有顺时针的P-T-t轨迹，和俯冲及陆陆碰撞背景相符，华北克拉通发生克拉通化的时间约为1.85 Ga[12]。华北克拉通在1.6～1.8 Ga期间发生了陆块裂解，形成初始裂谷、基性岩墙群、斜长岩、奥长环斑花岗岩、碱性花岗岩和超钾质火山岩等一系列指示陆壳减薄和破裂的地质事件[8，13]。
研究区位于华北克拉通南缘的小秦岭地区，样品采自太华群。小秦岭地区出露的地层除太华群外，还有熊耳群、官道口群和新生界地层。岩浆活动主要表现为华山、文峪、老牛山、娘娘山等花岗岩体的侵入。作为华北克拉通南缘重要的岩石单元，熊耳群以火山熔岩为主，还含有沉积夹层和火山碎屑岩，地层自下而上分为大古石组、许山组、鸡蛋坪组和马家河组[14]。熊耳群火山岩形成的构造背景至今仍有较大争议，有岛弧[15]、裂谷[16]和地幔柱[17]等不同认识。官道口群通常呈角度不整合覆盖于熊耳群之上，变质程度较浅。原岩主要为碳酸盐岩、碎屑岩、硅质岩，自下而上分为高山河、龙家园、巡检司、杜关和冯家湾5个岩性组[18]。官道口群变质沉积岩中有明显的250、185 Ga锆石年龄峰，其沉积物来自于华北克拉通，其全岩εNd（t） 值和碎屑锆石εHf（t）值论证了古老地壳物质（年龄大于25 Ga）和新生地壳物质（或地壳改造再循环物质，年龄为2.1～2.3 Ga）对官道口群砂岩的源区均有贡献[19]。
目前，太华群形成时代主要有新太古代和古元古代2种认识[5，20-24]。时毓等曾对小秦岭地区的一个太华群变质岩进行过研究[25]，发现其形成于古元古代之前，而在1.91 Ga时代发生了一期强烈的变质作用，使其形成时代和Hf同位素组成不同于华山北侧的太华群[21]以及鲁山地区太华群。因此，有必要厘清这些不同地区不同时代太华群岩石的成因联系，重建太华群以及其形成的构造背景。笔者运用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石 Hf同位素分析技术，对小秦岭地区太华群的一个二长片麻岩进行了分析，发现其与邻近的一个片麻岩具有完全不同的形成时代和Hf同位素组成，且具有古元古代早期（2.47 Ga）的形成时代和正的εHf（t） 值；通过与太华群及华北克拉通南缘其他构造单元的Hf同位素对比研究，探讨了华北克拉通南缘的地壳形成和演化。
1 地质概况和样品特征
1.1 地质概况
太华群为一套古老的中—高级变质岩，分布于华北克拉通南缘的陕西省华县到河南省舞阳一带，包括小秦岭和河南省崤山、熊耳山、鲁山、舞阳等地区（图1）。
其总体呈NW—SE向展布，由西向东从陇山、骊山，经小秦岭地区华山、灵宝、崤山，到洛宁县熊耳山地区、鲁山县背孜—马楼地区和叶县辛店—舞阳县铁山庙地区，向东可能到安徽省西部，断续延展1 000 km。太华群分为耐庄组、荡泽河组、铁山岭组、水底沟组和雪花沟组等地层单元[22，26-27]。其中，耐庄组和荡泽河组被归为下太华群，铁山岭组、水底沟组和雪花沟组归为上太华群。下太华群以TTG质片麻岩为主，局部夹斜长角闪岩；上太华群以变质沉积岩为主，主要为富铝质副片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、石英岩等，可与孔兹岩系对比[27-28]。本文研究样品QL0703-2为二长片麻岩，与文献[25]中黑云斜长片麻岩（样品QL0703-1）采自同一地点。但黑云斜长片麻岩仅获得了变质年龄，没有原岩锆石残留，因此，无法获得原岩的形成时代。为了确定不同岩性形成时代及两者之间的关系，并为华北克拉通南缘的地壳演化提供信息，笔者又对样品QL0703-2进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析以及地球化学研究工作。
4 讨 论
4.1 太华群的形成时代
华北克拉通南缘的小秦岭、崤山、熊耳山、鲁山和舞阳等地的太华群被认为不是一种形成时代基本一致的简单地层单元，而是因构造作用拼贴于华北克拉通的特殊构造单元[27]。太华群被分为两部分：一部分形成于新太古代早期（2.7～2.9 Ga），主要分布于鲁山地区，少量分布于其他地区；另一部分形成于新太古代晚期—古元古代早期，主要分布于熊耳山和小秦岭地区，少量分布于鲁山地区[25]。最近，在小秦岭地区太华群花岗质片麻岩中获得了（2 346±28）Ma的锆石年龄，并测得侵入其中的崤河花岗岩体的时代为（2 328±14）Ma，侵入太华群的片麻状伟晶花岗岩和花岗岩脉的锆石U-Pb年龄为（1 881±24）、（1 866±19）Ma，进一步论证了华北克拉通东部陆块和西部陆块沿中部造山带碰撞拼合的时间为古元古代，两陆块之间的大洋在1.85 Ga已经关闭并发生碰撞、造山[52]。
摘 要：以小秦岭地区太华群二长片麻岩为研究对象，分析其地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征。地球化学分析显示其原岩为高钾钙碱性花岗质岩石，稀土元素总含量较高（229×10=-6），轻、重稀土元素分馏明显（w（La）N/w（Yb）N =45.39），有明显的Eu负异常（0.43）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示其富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素和亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素。锆石U-Pb定年结果显示，其原岩的形成时代为古元古代早期（247 Ga）。锆石Hf同位素分析结果显示：初始N（=176Hf）/N（=177Hf）值变化范围很小，为0.281 284～0.281 328，εHf（t）值均为正值（0.93～5.18）；二阶段Hf模式年龄为2.70～2.89 Ga，新生地壳（现代岛弧火山）Hf模式年龄为2.54～2.73 Ga，接近于锆石结晶年龄（247 Ga），指示华北克拉通南缘在这一时期有明显的新生地壳生长。华北克拉通南缘在新太古代早期（2.7～2.9 Ga）、新太古代晚期—古元古代早期（2.2～2.5 Ga）和古元古代中期（1.8～2.1 Ga）有3期重要的构造热事件。新太古代早期及晚期有明显的新生地壳生长（εHf（t） >0），新太古代晚期—古元古代早期和古元古代中期的岩浆活动有明显的新生地壳生长，同时还伴随有古老地壳物质的再循环和改造（εHf（t） >0或εHf（t） <0）。
关键词：地球化学；锆石U-Pb年龄；Hf同位素；太古代；地壳演化；太华群；华北克拉通；小秦岭地区
中图分类号：P597 文献标志码：A
0 引 言
华北克拉通基底通常被分为东部陆块、西部陆块和中部造山带[1-3]。华北克拉通南缘受到古元古代西部陆块和东部陆块沿中部造山带聚合和华北边缘增生作用的影响[1-4]，形成了太古代—古元古代变质基底（如登封群、太华群和官道口群等）和中元古代—早古生代弱变质的铁镁质火山岩和沉积岩盖层系列（如熊耳群、高山河群、栾川群、陶湾群等）[5-8]。
2.5～2.6 Ga时期的岩石组成了约80%的华北克拉通前寒武纪基底，包括2.5～2.6 Ga时期的TTG质（英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩）片麻岩、超基性—基性火山岩、2.5 Ga时期的同构造紫苏花岗岩和花岗岩以及2.5～2.55 Ga时期的双峰式火山岩和沉积岩盖层，被划分为高级片麻岩构造组合以及中—低级花岗岩绿片岩带[9-11]。而华北克拉通东部陆块和西部陆块2.5～2.6 Ga时期的岩石具有逆时针的P-T-t轨迹，代表了地幔岩浆的底侵；中部造山带为走滑韧性剪切带，发生了大规模的逆冲叠覆，其变质期约为1.85 Ga，具有顺时针的P-T-t轨迹，和俯冲及陆陆碰撞背景相符，华北克拉通发生克拉通化的时间约为1.85 Ga[12]。华北克拉通在1.6～1.8 Ga期间发生了陆块裂解，形成初始裂谷、基性岩墙群、斜长岩、奥长环斑花岗岩、碱性花岗岩和超钾质火山岩等一系列指示陆壳减薄和破裂的地质事件[8，13]。
研究区位于华北克拉通南缘的小秦岭地区，样品采自太华群。小秦岭地区出露的地层除太华群外，还有熊耳群、官道口群和新生界地层。岩浆活动主要表现为华山、文峪、老牛山、娘娘山等花岗岩体的侵入。作为华北克拉通南缘重要的岩石单元，熊耳群以火山熔岩为主，还含有沉积夹层和火山碎屑岩，地层自下而上分为大古石组、许山组、鸡蛋坪组和马家河组[14]。熊耳群火山岩形成的构造背景至今仍有较大争议，有岛弧[15]、裂谷[16]和地幔柱[17]等不同认识。官道口群通常呈角度不整合覆盖于熊耳群之上，变质程度较浅。原岩主要为碳酸盐岩、碎屑岩、硅质岩，自下而上分为高山河、龙家园、巡检司、杜关和冯家湾5个岩性组[18]。官道口群变质沉积岩中有明显的250、185 Ga锆石年龄峰，其沉积物来自于华北克拉通，其全岩εNd（t） 值和碎屑锆石εHf（t）值论证了古老地壳物质（年龄大于25 Ga）和新生地壳物质（或地壳改造再循环物质，年龄为2.1～2.3 Ga）对官道口群砂岩的源区均有贡献[19]。
目前，太华群形成时代主要有新太古代和古元古代2种认识[5，20-24]。时毓等曾对小秦岭地区的一个太华群变质岩进行过研究[25]，发现其形成于古元古代之前，而在1.91 Ga时代发生了一期强烈的变质作用，使其形成时代和Hf同位素组成不同于华山北侧的太华群[21]以及鲁山地区太华群。因此，有必要厘清这些不同地区不同时代太华群岩石的成因联系，重建太华群以及其形成的构造背景。笔者运用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石 Hf同位素分析技术，对小秦岭地区太华群的一个二长片麻岩进行了分析，发现其与邻近的一个片麻岩具有完全不同的形成时代和Hf同位素组成，且具有古元古代早期（2.47 Ga）的形成时代和正的εHf（t） 值；通过与太华群及华北克拉通南缘其他构造单元的Hf同位素对比研究，探讨了华北克拉通南缘的地壳形成和演化。
1 地质概况和样品特征
1.1 地质概况
太华群为一套古老的中—高级变质岩，分布于华北克拉通南缘的陕西省华县到河南省舞阳一带，包括小秦岭和河南省崤山、熊耳山、鲁山、舞阳等地区（图1）。
其总体呈NW—SE向展布，由西向东从陇山、骊山，经小秦岭地区华山、灵宝、崤山，到洛宁县熊耳山地区、鲁山县背孜—马楼地区和叶县辛店—舞阳县铁山庙地区，向东可能到安徽省西部，断续延展1 000 km。太华群分为耐庄组、荡泽河组、铁山岭组、水底沟组和雪花沟组等地层单元[22，26-27]。其中，耐庄组和荡泽河组被归为下太华群，铁山岭组、水底沟组和雪花沟组归为上太华群。下太华群以TTG质片麻岩为主，局部夹斜长角闪岩；上太华群以变质沉积岩为主，主要为富铝质副片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、石英岩等，可与孔兹岩系对比[27-28]。本文研究样品QL0703-2为二长片麻岩，与文献[25]中黑云斜长片麻岩（样品QL0703-1）采自同一地点。但黑云斜长片麻岩仅获得了变质年龄，没有原岩锆石残留，因此，无法获得原岩的形成时代。为了确定不同岩性形成时代及两者之间的关系，并为华北克拉通南缘的地壳演化提供信息，笔者又对样品QL0703-2进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析以及地球化学研究工作。
4 讨 论
4.1 太华群的形成时代
华北克拉通南缘的小秦岭、崤山、熊耳山、鲁山和舞阳等地的太华群被认为不是一种形成时代基本一致的简单地层单元，而是因构造作用拼贴于华北克拉通的特殊构造单元[27]。太华群被分为两部分：一部分形成于新太古代早期（2.7～2.9 Ga），主要分布于鲁山地区，少量分布于其他地区；另一部分形成于新太古代晚期—古元古代早期，主要分布于熊耳山和小秦岭地区，少量分布于鲁山地区[25]。最近，在小秦岭地区太华群花岗质片麻岩中获得了（2 346±28）Ma的锆石年龄，并测得侵入其中的崤河花岗岩体的时代为（2 328±14）Ma，侵入太华群的片麻状伟晶花岗岩和花岗岩脉的锆石U-Pb年龄为（1 881±24）、（1 866±19）Ma，进一步论证了华北克拉通东部陆块和西部陆块沿中部造山带碰撞拼合的时间为古元古代，两陆块之间的大洋在1.85 Ga已经关闭并发生碰撞、造山[52]。
摘 要：以小秦岭地区太华群二长片麻岩为研究对象，分析其地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征。地球化学分析显示其原岩为高钾钙碱性花岗质岩石，稀土元素总含量较高（229×10=-6），轻、重稀土元素分馏明显（w（La）N/w（Yb）N =45.39），有明显的Eu负异常（0.43）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示其富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素和亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素。锆石U-Pb定年结果显示，其原岩的形成时代为古元古代早期（247 Ga）。锆石Hf同位素分析结果显示：初始N（=176Hf）/N（=177Hf）值变化范围很小，为0.281 284～0.281 328，εHf（t）值均为正值（0.93～5.18）；二阶段Hf模式年龄为2.70～2.89 Ga，新生地壳（现代岛弧火山）Hf模式年龄为2.54～2.73 Ga，接近于锆石结晶年龄（247 Ga），指示华北克拉通南缘在这一时期有明显的新生地壳生长。华北克拉通南缘在新太古代早期（2.7～2.9 Ga）、新太古代晚期—古元古代早期（2.2～2.5 Ga）和古元古代中期（1.8～2.1 Ga）有3期重要的构造热事件。新太古代早期及晚期有明显的新生地壳生长（εHf（t） >0），新太古代晚期—古元古代早期和古元古代中期的岩浆活动有明显的新生地壳生长，同时还伴随有古老地壳物质的再循环和改造（εHf（t） >0或εHf（t） <0）。
关键词：地球化学；锆石U-Pb年龄；Hf同位素；太古代；地壳演化；太华群；华北克拉通；小秦岭地区
中图分类号：P597 文献标志码：A
0 引 言
华北克拉通基底通常被分为东部陆块、西部陆块和中部造山带[1-3]。华北克拉通南缘受到古元古代西部陆块和东部陆块沿中部造山带聚合和华北边缘增生作用的影响[1-4]，形成了太古代—古元古代变质基底（如登封群、太华群和官道口群等）和中元古代—早古生代弱变质的铁镁质火山岩和沉积岩盖层系列（如熊耳群、高山河群、栾川群、陶湾群等）[5-8]。
2.5～2.6 Ga时期的岩石组成了约80%的华北克拉通前寒武纪基底，包括2.5～2.6 Ga时期的TTG质（英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩）片麻岩、超基性—基性火山岩、2.5 Ga时期的同构造紫苏花岗岩和花岗岩以及2.5～2.55 Ga时期的双峰式火山岩和沉积岩盖层，被划分为高级片麻岩构造组合以及中—低级花岗岩绿片岩带[9-11]。而华北克拉通东部陆块和西部陆块2.5～2.6 Ga时期的岩石具有逆时针的P-T-t轨迹，代表了地幔岩浆的底侵；中部造山带为走滑韧性剪切带，发生了大规模的逆冲叠覆，其变质期约为1.85 Ga，具有顺时针的P-T-t轨迹，和俯冲及陆陆碰撞背景相符，华北克拉通发生克拉通化的时间约为1.85 Ga[12]。华北克拉通在1.6～1.8 Ga期间发生了陆块裂解，形成初始裂谷、基性岩墙群、斜长岩、奥长环斑花岗岩、碱性花岗岩和超钾质火山岩等一系列指示陆壳减薄和破裂的地质事件[8，13]。
研究区位于华北克拉通南缘的小秦岭地区，样品采自太华群。小秦岭地区出露的地层除太华群外，还有熊耳群、官道口群和新生界地层。岩浆活动主要表现为华山、文峪、老牛山、娘娘山等花岗岩体的侵入。作为华北克拉通南缘重要的岩石单元，熊耳群以火山熔岩为主，还含有沉积夹层和火山碎屑岩，地层自下而上分为大古石组、许山组、鸡蛋坪组和马家河组[14]。熊耳群火山岩形成的构造背景至今仍有较大争议，有岛弧[15]、裂谷[16]和地幔柱[17]等不同认识。官道口群通常呈角度不整合覆盖于熊耳群之上，变质程度较浅。原岩主要为碳酸盐岩、碎屑岩、硅质岩，自下而上分为高山河、龙家园、巡检司、杜关和冯家湾5个岩性组[18]。官道口群变质沉积岩中有明显的250、185 Ga锆石年龄峰，其沉积物来自于华北克拉通，其全岩εNd（t） 值和碎屑锆石εHf（t）值论证了古老地壳物质（年龄大于25 Ga）和新生地壳物质（或地壳改造再循环物质，年龄为2.1～2.3 Ga）对官道口群砂岩的源区均有贡献[19]。
目前，太华群形成时代主要有新太古代和古元古代2种认识[5，20-24]。时毓等曾对小秦岭地区的一个太华群变质岩进行过研究[25]，发现其形成于古元古代之前，而在1.91 Ga时代发生了一期强烈的变质作用，使其形成时代和Hf同位素组成不同于华山北侧的太华群[21]以及鲁山地区太华群。因此，有必要厘清这些不同地区不同时代太华群岩石的成因联系，重建太华群以及其形成的构造背景。笔者运用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石 Hf同位素分析技术，对小秦岭地区太华群的一个二长片麻岩进行了分析，发现其与邻近的一个片麻岩具有完全不同的形成时代和Hf同位素组成，且具有古元古代早期（2.47 Ga）的形成时代和正的εHf（t） 值；通过与太华群及华北克拉通南缘其他构造单元的Hf同位素对比研究，探讨了华北克拉通南缘的地壳形成和演化。
1 地质概况和样品特征
1.1 地质概况
太华群为一套古老的中—高级变质岩，分布于华北克拉通南缘的陕西省华县到河南省舞阳一带，包括小秦岭和河南省崤山、熊耳山、鲁山、舞阳等地区（图1）。
其总体呈NW—SE向展布，由西向东从陇山、骊山，经小秦岭地区华山、灵宝、崤山，到洛宁县熊耳山地区、鲁山县背孜—马楼地区和叶县辛店—舞阳县铁山庙地区，向东可能到安徽省西部，断续延展1 000 km。太华群分为耐庄组、荡泽河组、铁山岭组、水底沟组和雪花沟组等地层单元[22，26-27]。其中，耐庄组和荡泽河组被归为下太华群，铁山岭组、水底沟组和雪花沟组归为上太华群。下太华群以TTG质片麻岩为主，局部夹斜长角闪岩；上太华群以变质沉积岩为主，主要为富铝质副片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、石英岩等，可与孔兹岩系对比[27-28]。本文研究样品QL0703-2为二长片麻岩，与文献[25]中黑云斜长片麻岩（样品QL0703-1）采自同一地点。但黑云斜长片麻岩仅获得了变质年龄，没有原岩锆石残留，因此，无法获得原岩的形成时代。为了确定不同岩性形成时代及两者之间的关系，并为华北克拉通南缘的地壳演化提供信息，笔者又对样品QL0703-2进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析以及地球化学研究工作。
4 讨 论
4.1 太华群的形成时代
华北克拉通南缘的小秦岭、崤山、熊耳山、鲁山和舞阳等地的太华群被认为不是一种形成时代基本一致的简单地层单元，而是因构造作用拼贴于华北克拉通的特殊构造单元[27]。太华群被分为两部分：一部分形成于新太古代早期（2.7～2.9 Ga），主要分布于鲁山地区，少量分布于其他地区；另一部分形成于新太古代晚期—古元古代早期，主要分布于熊耳山和小秦岭地区，少量分布于鲁山地区[25]。最近，在小秦岭地区太华群花岗质片麻岩中获得了（2 346±28）Ma的锆石年龄，并测得侵入其中的崤河花岗岩体的时代为（2 328±14）Ma，侵入太华群的片麻状伟晶花岗岩和花岗岩脉的锆石U-Pb年龄为（1 881±24）、（1 866±19）Ma，进一步论证了华北克拉通东部陆块和西部陆块沿中部造山带碰撞拼合的时间为古元古代，两陆块之间的大洋在1.85 Ga已经关闭并发生碰撞、造山[52]。
