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1 第 42 卷第 12 期地球科学 Earth Science Vol.42 No 年 12 月 htp:// Dec doi: /dqkx 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生 : 来自岩石地球化学 锆石 U-Pb 年代学及 Hf 同位素证据 商青青 1, 任云生 1*, 陈聪 2, 段明新 3, 孙琦 1, 薛世远 4 1. 吉林大学地球科学学院, 吉林长春 中国地质调查局沈阳地质调查中心, 辽宁沈阳 武警黄金部队第三支队, 黑龙江哈尔滨 吉林省有色金属地质勘查局 603 队, 吉林延吉 摘要 : 延边地区官地铁矿床地处华北克拉通北缘与兴蒙造山带东段接合带附近的和龙地块北部, 是东北地区发现和开发较早的典型 BIF 型铁矿床之一. 该矿床的主矿体呈层状 似层状 透镜状赋存于鞍山群甲山组上段. 为确定该矿床的形成与变质时代以及构造背景, 重点对含矿岩系中的斜长片麻岩 角闪斜长片麻岩和斜长角闪岩进行岩石地球化学 锆石 U-Pb 年代学以及 Hf 同位素研究. 原岩恢复表明, 斜长片麻岩的原岩为流纹英安质 - 英安质火山碎屑岩, 角闪斜长片麻岩的原岩为安山岩, 斜长角闪岩的原岩为玄武岩.LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学研究发现, 官地地区在新太古代末 - 古元古代初期发生了岩浆作用 (2508~2483Ma) 和变质事件 (2472~2459Ma), 且该期岩浆 - 变质事件与铁矿的形成有着密切的联系. 斜长角闪岩的原岩 - 玄武岩形成于弧后盆地环境, 反映了官地铁矿形成时的构造环境 ; 角闪斜长片麻岩中锆石的 ε Hf (t) 值介于 -5.0~ +4.2, 二阶段 Hf 模式年龄 (t DM2 ) 为 3182~2889Ma, 表明岩浆源区以中太古代古老地壳物质的熔融为主. 通过与国内外典型 BIF 型铁矿床的对比研究认为, 官地铁矿属 Algoma 型 BIF, 与新太古代晚期华北克拉通大规模 BIF 成矿事件密切相关 ; 官地地区在新太古代初期 (2.8~2.7Ga) 可能存在地壳增生事件 ; 和龙地块亲华北克拉通的构造属性, 为索伦 - 西拉木伦 - 长春缝合带的东延问题研究提供了新的证据. 关键词 :Hf 同位素 ; 锆石 U-Pb 定年 ; 地壳增生 ; 官地铁矿 ; 和龙地块 ; 地球化学. 中图分类号 :P597.3;P 文章编号 : (2017) 收稿日期 : TectonicSetingofGuandiIronDepositandArcheanCrustalGrowthofHelongMasifin NEChina:EvidencefromPetrogeochemistry, ZirconU-PbGeochronologyandHfIsotope ShangQingqing 1,RenYunsheng 1*,ChenCong 2,Duan Mingxin 3,SunQi 1,XueShiyuan 4 1.ColegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun ,China 2.ShenyangCenterofGeologySurvey,ChinaGeologicalSurvey,Shenyang ,China 3.No.3GoldGeologicalPartyofCAPF,Harbin ,China 4.The603TeamofJilinNonferrousMetalGeologicalExplorationBureau,Yanji ,China Abstract:TheGuandiirondeposithasbeendiscoveredanddevelopedforseveralyearsandhasbeenconsideredasatypicalBIFtypeirondepositinYanbianarea,NortheastChina.ThisdepositislocatedatthenorthpartoftheHelongmassif,atthejoint ofthenorthchinacratonandthexing an-mongoliaorogenicbelt.thestratiformandlenticularironorebodiesaredominantly hostedwithinthemetamorphicrocksofjiashanformation,anshangroup.inordertodeterminetheformationage,metamorphicageandtectonicsetingoftheguandideposit,inthispaper,thegeochemistry,la-icp-mszirconu-pbdatingandzircon Hfisotopefortheore-hostingplagiogneiss,amphiboleplagiogneissandamphibolitewereconducted.Theresultsindicatethat 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 973 课题 (No.2013CB429802); 吉黑东部地区资源远景调查评价 (No ). 作者简介 : 商青青 (1991-), 女, 硕士研究生, 矿产普查与勘探专业.ORCID: X @qq.com * 通讯作者 : 任云生,ORCID: renys@jlu.edu.cn 引用格式 : 商青青, 任云生, 陈聪, 等,2017. 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生,42(12):

2 第 12 期商青青等 : 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生 2209 theprotolithoftheplagiogneissisrhyodaciteanddacitepyroclasticrock,theprotolithoftheamphiboleplagiogneissisandesite,theprotolithoftheamphiboliteisbasalt.thela-icp-mszirconu-pbdatingdataimplythattheguandiareaexperienced thelateneoarcheantoearlypaleoproterozoic magmaticevent (ca.2508~2483 Ma)and metamorphicevent (ca.2472~ 2459Ma),bothofwhichhavecloselygeneticrelationship withtheironformationoftheguandiirondeposit.geochemical characteristicsoftheore-hostingamphiboliteindicatethattheyformedintheback-arcbasinseting,whichisalsointerpretedas thetectonicsetingoftheguandiirondeposit.theε Hf (t)valuesofzircongrainsfromamphiboleplagiogneissrangefrom -5.0 to +4.2,andthecorrespondingtwo-stageHfmodelages(t DM2 )arefrom3182mato2889ma,bothofwhichindicatethatthe initialmagmawasmainlyderivedfromthepartialmeltingofthe Mesoarcheancrust.Onthebasisofcomparisonwithseveral representativebandedironformations(bifs)athomeandabroad,itcanbeconcludedthattheguandiirondepositbelongsto thealgoma-typebifs,andwascausedbythelateneoarcheanlarge-scalebifmetalogenicevent,whichwerewidelydeveloped inthenorthchinacraton.theguandiareatookplaceacrustalgrowtheventattheearlyneoarchean ( Ga).Moreover,thispaperproposesthattheHelongmassifhasafinitiestotheNorthChinaCraton,whichprovidesnewevidenceforthe eastwardterminationofthesolonker-xarmoron-changchunsutureintheyanbianarea. Keywords:Hfisotope;zirconU-Pbdating;crustalgrowth;Guandiirondeposit;Helongmassif;geochemistry. 0 引言 条带状铁建造 (BIF 型铁矿 ) 是世界上最主要的铁矿资源类型, 形成于 3.8~1.9 Ga(Hustonand Logan,2004; 沈保丰等,2005). 我国的 BIF 铁矿主要分布于华北克拉通及其相邻区域, 形成峰期为新太古代晚期 (2.56~2.52 Ga)( 张连昌等,2011; 2012; 翟明国,2012), 与华北克拉通早前寒武纪岩浆活动峰期 (2.6~2.5Ga) 基本一致, 但明显晚于包括华北克拉通在内的全球典型克拉通新太古代早期 (2.8~2.7Ga) 地壳增生事件 (Wuetal.,2005; 翟明国,2010;ZhaiandSantosh,2011; 张连昌等,2012), 其原因可能与新太古代晚期华北克拉通各陆块间发生强烈的侧向增生 ( 板块俯冲 - 拼合 ) 事件有关 ( 沈其韩等,2005;Zhaietal.,2007; 翟明国,2012; 张连昌等,2013). 吉林省延边地区官地铁矿为东北地区发现和开发较早的典型 BIF 型铁矿床之一. 由于该矿床地处华北克拉通北缘与兴蒙造山带接壤部位, 该矿床的成矿时代 地质演化以及构造背景的研究, 不仅对东北地区 BIF 型铁矿的理论研究 成矿规律总结具有重要意义, 而且对区内早前寒武岩浆事件和地壳增生事件的深入探讨, 以及确定该区构造归属具有重要启示意义. 近年来, 围绕该矿床的成矿地质条件 矿床特征和找矿方向取得了一些资料和成果 ( 李兴国等,2010; 李晨辉等,2011; 卢秀全等,2014), 但该矿床形成与变质时代以及构造背景等研究仍是空白. 为此, 本文重点选取官地矿区含矿岩系中的斜长片麻岩 角闪斜长片麻岩以及斜长角闪岩, 通过岩石 地球化学 锆石 U-Pb 年代学以及锆石 Hf 同位素分 析, 探讨该矿床的变质岩原岩类型 形成时限 地质 演化 构造背景 岩浆源区以及区内太古宙地壳增生 事件. 1 矿床地质特征 官地铁矿床位于华北克拉通北缘与兴蒙造山带 东段接合带附近的和龙地块内 ( 图 1). 呈北西向展布 的鞍山群是区内时代最老 分布最广的地层, 构成和 龙地块结晶基底, 其自下而上可分为鸡南组 百日坪 组与甲山组. 其中, 甲山组上段长英片麻岩层是官地 铁矿区内的主要含矿地层, 其主要岩性为斜长角闪 岩 角闪长英片麻岩 长英片麻岩, 局部夹斜长角闪 岩 变粒岩 ( 浅粒岩 ) 磁铁石英岩等. 矿体主要赋存于 大型向斜的核 翼交汇处, 褶皱构造与矿体的形成有 着密切的联系. 区内北北西向大断裂和南西向小断裂 对矿体具有不同程度的破坏作用. 区内岩浆岩以花岗 岩 闪长岩等脉岩为主, 穿切区内主要含矿层位. 官地矿床的铁矿体主要呈层状 似层状 透镜状 扁豆状及簸箕状, 产于甲山组上段长英片麻岩层, 与 围岩呈整合接触 ( 图 2, 图 3a). 其含矿岩石以磁铁石英 岩为主, 其次为黑云长英片麻岩 长英质片麻岩 云母 片岩 斜长浅粒岩等. 矿石类型主要为条带状磁铁石 英岩矿石, 其次为块状磁铁角闪岩矿石. 条带状磁铁 石英岩中的硅质层 ( 宽 2~3mm) 主要由石英和少量 的磁铁矿组成, 铁质层主要由磁铁矿和少量石英 角 闪石组成 ; 块状磁铁角闪岩主要由角闪石 磁铁矿和 少量石英组成, 其中角闪石含量约为 45%.

3 2210 地球科学 htp:// 第 42 卷 图 1 延边地区大地构造位置图 (a) 及区域地质图 (b) Fig.1 TectoniclocationofNEChina(a)andgeologicalsketchmapofYanbianArea(b) a. 据金炳成 (2012) 修改 ;b. 据 Wuetal.(2011) 修改 图 2 官地铁矿矿区地质图 Fig.2 GeologicalsketchofGuandiirondeposit 据吉林省有色金属地质勘查局 603 队 (2013) 修改 2 样品描述及测试方法 对矿区内含矿岩系中的斜长片麻岩 ( 样品编号为 15GD-11) 角闪斜长片麻岩 ( 样品编号为 15GD-12) 和斜长角闪岩 ( 样品编号为 15GD-14) 进行主微量元素分析 锆石 LA-ICP-MSU-Pb 测年和 Hf 同位素分析. 3 件样品的取样位置分别为 : 'E, ' N; 'E, 'N; 'E, 'N( 图 2). 野外剖面观察分析发现, 区内矿体的含矿岩石主要为斜长角闪岩 斜长片麻岩和角闪斜长片麻岩, 铁矿体与围岩产状一致, 二者常呈整合接触, 其中, 斜长片麻岩产于矿体上盘, 而角闪斜长片麻岩和斜长角闪岩产于矿体下部, 表明含矿变质岩与矿体在时空上关系密切 ( 图 3a). 斜长片麻岩 : 片麻状构造, 细粒板粒状变晶结构, 主要由 30% 斜长石 (0.1~0.6mm, 轻微绢云母化 ) 和 30% 石英 (0.1~0.3mm) 组成, 其次为 20% 绿帘石 (0.1~0.3mm) 18% 云母以及少量磁铁矿. 其中褐绿色黑云母呈鳞片状, 粒径为 0.1~0.3m, 轻微绿泥石化 ( 图 3b). 角闪斜长片麻岩 : 片麻状构造, 中细粒柱状板状变晶结构, 主要由 58% 斜长石 (0.5~2.5mm) 40% 角闪石 (0.5~3.0mm, 轻微绿泥石化 ) 和少量绿帘石组成 ( 图 3c).

4 第 12 期商青青等 : 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生 2211 图 3 官地铁矿矿体特征 (a) 及斜长片麻岩 (b) 角闪斜长片麻岩 (c) 与斜长角闪岩 (d~f) 的岩相学特征 Fig.3 Orebodycharacteristics(a)andpetrographiccharacteristicsofplagiogneiss(b),amphiboleplagiogneiss(c),amphibolite(d-f)from Guandiirondeposit Pl. 斜长石 ;Hbl. 角闪石 ;Q. 石英 ;Bt. 黑云母 ;Ep. 绿帘石 ;Chl. 绿泥石 ;Spn. 榍石 斜长角闪岩 : 片麻状构造, 中细粒板柱状变晶结构, 主要由 66% 角闪石 (0.5~3.0mm) 34% 斜长石 (0.5~2.5mm) 和少量榍石组成 ( 图 3d~3f). 主量和微量元素测试在中国地质大学 ( 北京 ) 科学研究院实验中心完成. 主量元素采用 Leeman ProdigyICP-OES( 美国 ) 等离子体质谱仪分析完成, 大部分检测精度优于 1%; 微量元素和稀土元素的测试分析采用 ICP-MS-7500a 型激光等离子体质谱仪 ( 美国 Agilent) 完成, 分析精度优于 5%. 分析结果如表 1 所示. 锆石单矿物的挑选 样品的制靶和反射光 透射光照相以及锆石阴极发光 (CL) 图像均由河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成. 锆石 U-Th-Pb 同位素测试及锆石微量元素分析在吉林大学东北亚矿产资源评价国土资源部重点实验室完成, 采用 COMPExPro 型 193nm ArF 准分子激光器, 束斑直径为 32μm, 每测定 6 个样品点测定一个锆石 和一个 NIST610, 年龄计算以标准锆石 为外标进行同位素比值分馏校正, 元素浓度计算采用 NIST610 作外标,Si 作内标 (Wiedenbeck etal.,1995), 同位素比值及年龄误差均为 1σ. 其具 体试验测定过程可参见侯可军等 (2009). 锆石同位 素数据相关处理用 Gliter4.0 完成, 运用 Anderson 进行普通铅校正 (Andersenetal.,2002), 运用 Isoplot3.0 计算锆石加权平均值 (Ludwig,2003), 并绘制锆石 U-Pb 年龄谐和图 ( 图 5), 运用 minipet2.02 绘制 207 Pb/ 206 Pb-Th/U 年龄图解和稀土元素球粒陨 石标准化配分图 ( 图 6). 锆石 Hf 同位素测试是在中国地质科学院矿产资 源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室 完成, 采用 Neptune 多接收电感耦合等离子体质谱仪 和 NewwaveUP213 紫外激光剥蚀系统 (LA-MC-ICP- MS), 测试中采用 He 作为剥蚀物质载气, 束斑直径 40μm, 激光剥蚀时间为 26s, 同时使用锆石国际标样 GJ-1 作外标, 分析过程中锆石标准 GJ-1 的 176 Hf/ 177 Hf 测试加权平均值为 ±8(2σ,n=10). 相关仪器 运行条件及详细分析流程见侯可军等 (2007). 3 分析结果 3.1 岩石地球化学 官地矿区不同岩石类型的主量元素分析结果表

5 2212 地球科学 htp:// 第 42 卷! "# $ %$" & ' "# && "& %% %%( %%) %%* %% %(% %(%( %(%) %(%* %(% %*% %*%( %*%) %*%* +&,( -!.(/ --.) -!.) -!./ -*.!(./0!).)!(.*/!(.*(!)./ ).- (.-( *./- *.0 &,(../.(.).(0. -..! *./.00. 1(,).-0.0*.)/.*!.** ).-) ).* ).-! ). 0 ). / ).! ).!( ).* ).- (,).!*.!0 (.!!.0 ).( *./! *.0(.-.(! *.*-./ (.)/./!./!,...!.!.! (.(.0.0 ',.. *. 0. *.!( (./* (.0* (./- ). (.)0!.(!.**. (.)),.0.(* (.(!.!( (.)/ ).- ).-/ ).- ).!! ).-! 0. / 0.! (, *.!) *.*- ).*! *.(! ) !0.-*.-!!. (..0 (.( (.* (,.(.)-.)*.*(.-0. *. (. (.-*.!.*/. -.)0.)* (,......(.(.(*.(.(.-.0.*.*,.)!..0.(!./) ).-) ).0 ).0( ).!0 ).*..-.*!.!) //.** //.*- //.** //.*! //.)/ //. //. //. /0./0 //.) /0. 0 /0. 0 /0.!* /0.!.0(.(..!.-! ).( ).*0 ).*/ ). ( *.*)./.!( &.!./0 (.-).)( *.)0!.*! -.(!. ( -./.) *.! 0.- *.(/!.!0!. )).! )0/.* *.( **-.* (!. )*0. *. )(. (*0. *0*.* *(.* / (.0 /*). 0*. 0(. *.! (. ((!. 0!(.!*/!. -!*. 00)!. -((!. )0.!!!. **-*. )/-. + ).-./ *.) ).*)!.-.!.*. ( *./ /.-0 *(.-* *!.0! *)./* )0./( & 0/.!!0.* 00(. /-).* ((0!. )/-. *)-!. *(/0. **(!. *) *. -)*.!*-0.!)!. -*. 2 (.- 0./ )*. /./ *. // (0.).- )**.( )!/. ))-. )(!.! ).-0 (!.!! (-.)* ))./( )(.-* (/.* *!.( )!.!.* ((.! )!.0 )!. ) *.* (0).( )*.! *(-.0.! -(.!)).*!!.* ---.(!/).* -( !). -!).!!/. (.! (.(- ).( (./.(* (./ ).)/. ) )./ (. *).*.0* *).0 *.-! & (.) (.(!.*) ).( -. *).-! (.(.*(.* *)./*.!.) /.) /.) *..)-!.(* *.! )!.*! ).( *0.(! *(.0.(* ().( (-.*0 )!. 0 */.* 3 *.(! (). (.*! 0./0 (.(! *.-0 *-.!! *!.( *!.0( ).)./ -. ). /!./* -./.(!!.)!!.!0 /.-) /.*0 ((. (.)( ((. (. 0 (.* ((.!( ((.)! (./0 4 (0.*! (-.)* ((.0 (/.!0 )*.( 0.0 /.( 0.)- (.)0./.. -.(!.- + /0.( )(. ))!.(!. ()0.* ***..! *-!.* *!.! */).( )0-. )-.! *(/.0 *)0. 5 *.( ).!.) ).0/ /.0 ).* ).00 ).)/./ (.*! (/.)! )(.*! (0. (-.*( 3 /./0!*. 0 /).) -.0 (!.! /0.-./ -*.! (*.) 0).0 0.)!.*(!*.)! 0.(0.-. *.)0.- (.( *.!/. (.) *..0 *.-0 *.-).- -. * ".((.!.0.((.)-.).(/.(*.*.).)!.).(.() 6! /.(!0.* - -.0!/).! (. (0!.* )(!.( (/!.( )0!.0 ) (.0 (. (0*.0 //./!*.0!.((./ )0.)( *.*! -. ( ().)( (0.( (-.! (!.)( (!.)! (.0) (.0! *./ ). * (.*! (. * /.* /.(! 0*.-* *.0! 0.!.*0 -./0./* ).!( (/.-* ).)* ).**

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7 2214 地球科学 htp:// 第 42 卷 图 4 官地铁矿区含矿岩石微量元素原始地幔标准化蛛网图 (a) 和稀土元素球粒陨石标准化配分图 (b) Fig.4 Primitive-mantle-normalizedtraceelementpaterns(a)andchondrite-normalizedREEpaterns(b)oftheore-hosting rocksfrom Guandiirondeposit 原始地幔标准化值与球粒陨石标准化值分别据 Sunand McDonough(1989) 与 Taylorand Mclennan(1985) 明, 在主量元素的平均含量上, 斜长片麻岩与长英质火成岩类相似,SiO2 含量为 76.14%,Na2O+K2O 为 5.51%,Na2O>K2O,TFe3O2 为 2.20%,MgO 和 CaO 含量较低 ; 角闪斜长片麻岩与中性岩类接近, SiO2 含量为 63.02%,MgO+CaO 为 6.55%,Na2O 为 5.75%,Na2O>>K2O,TFe3O2 为 4.92%; 斜长角闪岩与中性 - 基性岩类相似,SiO2 含量为 53.89%,MgO + CaO 为 14.20%,TFe3O2 为 11.60%,Na2O 为 2.12%,Na2O>>K2O. 不同岩性的微量元素组成特征分析表明 ( 表 1, 图 4a),3 种岩性的样品均表现为富集 Rb Ba K Sr 等大离子亲石元素, 而亏损 Th Nb Ta Ti 等高场强元素. 其中斜长片麻岩中 REE 含量变化范围较大, 位于 ~ , 平均值为 ,LREE/HREE 为 17.16~27.46,(La/ Yb) N 为 19.46~56.79, 属轻稀土明显富集型,Eu 正异常明显 (δeu=1.49~5.39),ce 负异常明显 (δce= 为 0.78~0.89); 角闪斜长片麻岩 REE 含量相对较高且较为稳定, 介于 ~ 之间, 平均值为 ,LREE/ HREE 为 10.32~12.01,(La/Yb) N 为 14.35~ 17.30, 属轻稀土富集型,Eu 和 Ce 异常均不明显 (δeu=0.93~1.06,δce=0.93~ 1.03); 斜长角闪岩 REE 含量较为稳定, 介于 ~ 之间, 平均值为 ,LREE/ HREE 为 3.48~4.51,(La/Yb) N 为 2.79~3.89, 属轻稀土轻微富集型,Eu 负异常明显 (δeu=0.81~ 0.86),Ce 负异常不明显 (δce=0.98~0.99). 结合不同岩性的稀土元素球粒陨石标准化分布模式图 ( 图 4b), 三者倾斜程度逐渐减小, 前两者属右倾型, 表明两者轻重稀土存在着不同程度的分馏, 而斜长角闪岩的稀土元素分配模式更趋向于平坦型, 与玄武岩较为相似. 3.2 锆石 U-Pb 定年不同样品中的锆石颗粒边部均较为圆滑, 多为椭圆状 ; 斜长片麻岩和角闪斜长片麻岩的锆石颗粒较大, 长度约为 130~200μm, 宽度约为 90~ 150μm, 长宽比为 3 2~2 1, 多具核边结构, 核部较暗, 具微弱岩浆环带, 为岩浆成因, 边部较亮, 无分带或弱分带, 多为变质成因 ; 而斜长角闪岩的锆石颗粒较小, 长度约为 60~100μm, 宽度约为 60~ 80μm, 长宽比为 1 1~5 3, 仅部分核边结构发育, 核部岩浆环带清晰, 为岩浆成因, 边部较亮, 无分带, 为变质成因. 结合锆石 CL 图像及 U-Pb 谐和年龄图 ( 图 5), 除去个别较不和谐的年龄数据, 按成因类型可将锆石测年数据分成两组, 分别为岩浆核年龄和变质边年龄. 斜长片麻岩中 35 个锆石核部测点 207 Pb/ 206 Pb 年龄范围为 2581~2409Ma, 上交点年龄为 2542± 37Ma, 207 Pb/ 206 Pb 加权平均年龄为 2493±13 Ma ( 图 5a), 在误差范围内基本一致 ;11 个边部测点 207 Pb/ 206 Pb 年龄范围为 2489~2402Ma, 上交点年龄为 2467±47 Ma, 207 Pb/ 206 Pb 加权平均年龄为 2459±13Ma, 在误差范围内基本一致 ( 图 5b). 岩浆核 Th U 的质量分数分别为 ~ 和 ~ ,Th/U 值为

8 第 12 期商青青等 : 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生 2215 图 5 官地铁矿含矿岩石锆石 U-Pb 谐和年龄图以及典型 CL 图像 Fig.5 ConcordiaU-Pbagesandrepresentativecathodoluminescence(CL)imagesforzircongrainsfromtheore-hostingrocks ofguandiirondeposit a. 斜长片麻岩锆石岩浆核部 ;b. 斜长片麻岩锆石变质边部 ;c. 角闪斜长片麻岩锆石岩浆核部 ;d. 角闪斜长片麻岩锆石变质边部 ;e. 斜长角闪岩锆石岩浆核部 ;f. 斜长角闪岩锆石变质边部 0.28~6.11; 变质边部 Th U 的质量分数分别为 ~ 和 ~ ,Th/U 值为 0.29~2.26( 表 2, 图 6a). 岩浆核 REE= ~ , 变质边 REE= ~ ( 图 6b). 在锆石的稀土元素球粒陨石标准化配分图 ( 图 6b) 上, 核部 Ce 正异常 (δce=31.08~75.77) 及 Eu 负异常 (δeu=0.04~0.25); 边部 Ce 正异常 (δce=39.00~ 77.20) 及 Eu 负异常 (δeu=0.04~0.12). 角闪斜长片麻岩中 15 个锆石核部测点 207 Pb/ 206 Pb 年龄范围为 ~ Ma, 207 Pb/ 206 Pb 加权平均年龄为 2508±28Ma( 图 5c);9 个边部测点 207 Pb/ 206 Pb 年龄范围为 ~ 2339Ma, 加权平均年龄为 2467±45Ma( 图 5d). 岩浆核 Th U 的质量分数分别为 ~ 和 ~ ,Th/U

9 2216 地球科学 htp:// 第 42 卷 表 2 官地铁矿区含矿岩石 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 定年分析结果 ( 单位 :Ma) Table2 LA-ICP-MSzirconU-Pbdatingdataoftheore-hostingrocksfrom Guandiirondeposit 测点号 Th(10-6 ) U(10-6 ) Th/U 207 Pb/ 206 Pb 1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ 207 Pb/ 206 Pb 1σ 斜长片麻岩 15GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD

10 第 12 期商青青等 : 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生 2217 续表 2 测点号 Th(10-6 ) U(10-6 ) Th/U 207 Pb/ 206 Pb 1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ 207 Pb/ 206 Pb 1σ 角闪斜长片麻岩 15GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD 斜长角闪岩 15GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD

11 2218 地球科学 htp:// 第 42 卷 图 6 官地铁矿含矿岩石锆石 Th/U- 207 Pb/ 206 Pb 年龄图解 (a) 及稀土元素球粒陨石标准化配分图 (b) Fig.6 DiagramsofTh/U- 207 Pb/ 206 Pb (Ma)(a),andchondrite-normalizedREEpaterns(b)forzircongrainsfromtheorehostingrocksofGuandiirondeposit 图 7 官地铁矿角闪斜长片麻岩锆石 ε Hf (t)- 207 Pb/ 206 Pb 年龄图解 (a) 和 t DM2-207 Pb/ 206 Pb 年龄图解 (b) Fig.7 Diagramsofε Hf (t)- 207 Pb/ 206 Pb (Ma)(a)andt DM2-207 Pb/ 206 Pb(Ma)(b)fortheanalyzedzircongrainsfromtheamphiboleplagiogneissofGuandiirondeposit 鞍山地区 BIF 型铁矿床的年龄数据来自代堰锫等 (2013a;2013b) 值为 0.11~0.66; 变质边 Th U 的质量分数分别为 ~ 和 ~ ,Th/U 值为 0.12~0.57( 表 2, 图 6a). 岩浆核 REE= ~ , 变质边 REE= ~ ( 图 6b). 在锆石的稀土元素球粒陨石标准化配分图 ( 图 6b) 上, 核部 Ce 正异常 (δce=1.58~90.23) 及 Eu 负异常 (δeu=0.29~0.42); 边部 Ce 正异常 (δce= 15.66~100.45) 及 Eu 负异常 (δeu=0.31~0.59). 斜长角闪岩中 20 个锆石核部测点 207 Pb/ 206 Pb 年龄范围为 2554~2403Ma, 207 Pb/ 206 Pb 加权平均年龄为 2483±25 Ma( 图 5e);1 个边部测点 207 Pb/ 206 Pb 年龄为 2472±10 Ma( 图 5f). 岩浆核 Th U 的质量分数分别为 ~ 和 ~ ,Th/U 值为 0.07~2.64; 变质边 Th U 的质量分数分别为 ~ 和 ~ ,Th/U 值为 0.22~0.30( 表 2, 图 6a). 岩浆核 REE= ~ , 变质边 REE= ~ ( 图 6b). 在锆石的稀土元素球粒陨石标准化配分图 ( 图 6b) 上, 核部 Ce 正异常 (δce=0.71~90.69) 及 Eu 负异常 (δeu= 0.39~1.25); 边部 Ce 正异常 (δce= 3.09~17.32) 及 Eu 负异常 (δeu=0.22~0.52). 此外, 在角闪斜长片麻岩和斜长角闪岩中, 还发现 3 个较为年轻的锆石变质边部测点, 其 207 Pb/ 206 Pb 年龄分别为 2308±21 Ma 2304± 40Ma 2357±10Ma.

12 第 12 期商青青等 : 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生 2219 表 3 官地铁矿区角闪斜长片麻岩锆石 Hf 同位素分析结果 Table3 ZirconHfisotopiccompositionsofamphiboleplagiogneissfrom Guandiirondeposit 样品号 207 Pb/ 206 Pb(Ma) 176 Yb/ 177 Hf ±2σ 176 Lu/ 177 Hf ±2σ 176 Hf/ 177 Hf ±2σ ε Hf (t) t DM1 (Ma)t DM2 (Ma) 15GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD GD 注 : 相关计算公式和标准值参见侯可军等 (2007). 3.3 锆石 Hf 同位素对角闪斜长片麻岩中的锆石进行 U-Pb 测年的同时, 在年龄点的同一位置上进行锆石 Hf 同位素原位微区分析. 其中 8 个岩浆核测点 176 Hf/ 177 Hf 值为 ~ ἐ Hf (t) 值为 -3.7~4.2, 单阶段 Hf 模式年龄 (t DM1 ) 为 2866~2811Ma, 二阶段 Hf 模式年龄 (t DM2 ) 为 3154~2889Ma;8 个变质边测点 176 Hf/ 177 Hf 值介于为 ~ , ε Hf (t) 值均为负值 (-5.0~-0.1), 单阶段 Hf 模式年龄 (t DM1 ) 为 2858~2808Ma, 二阶段 Hf 模式年龄 (t DM2 ) 为 3182~3006 Ma( 表 3). 在 ε Hf (t) 与 207 Pb/ 206 Pb 年龄关系图解 ( 图 7a) 上, 所有测点均落于 3.2~2.8Ga 地壳演化线之间, 且 ε Hf (t) 值与 207 Pb/ 206 Pb 年龄值显示正相关关系. 在 t DM2 与 207 Pb/ 206 Pb 年龄关系图解 ( 图 7b) 上,16 个锆石测点 t DM2 介于 3182~2889Ma 之间, 与锆石 207 Pb/ 206 Pb 年龄 (2339~2686Ma) 显示负相关关系. 4 讨论 4.1 原岩建造类型根据岩相学研究和岩石主量元素平均含量分析可知, 官地铁矿含矿岩系中的斜长片麻岩 角闪斜长片麻岩和斜长角闪岩的原岩可能分别为酸性 中性和中基性火成岩. 同时 3 种不同岩性岩石的稀土元素球分配模式图倾斜程度逐渐减小 ( 图 4b), 表明三者岩性存在着逐渐过渡趋势, 而斜长角闪岩的稀土 元素分配模式与玄武岩较为相似, 表明其原岩很可能为玄武岩. Shaw(1972) 建立的变质岩 (SiO2>53.5%) 原岩性质判别函数的计算结果表明, 斜长片麻岩和角闪斜长片麻岩样品的 DF 值均大于 0, 表明其均偏向于正变质岩 ; 结合西蒙南 (al+fm)-(c+alk)/si 图解 (Simonen,1953) TiO2-SiO2 图解 (Tarney, 1976) 以及范德坎普和比克豪斯 Si-mg 图解 ( 图 8a~ 8c) 中, 斜长片麻岩落入火成岩与沉积岩界线附近且有偏向于沉积的趋势, 角闪斜长片麻岩和斜长角闪岩均落入火成岩区, 表明斜长片麻岩原岩很可能是介于火山岩与沉积岩之间的过渡岩石, 即火山碎屑岩, 角闪斜长片麻岩原岩为火成岩, 而斜长角闪岩原岩有可能为火成岩. 依据基性变质岩所建立的 CaO-MgO-<FeO> 图解 (Walkeretal.,1959) 以及 x 1 和 x 2 判别函数 (ShawandKudo,1965), 斜长角闪岩落入正角闪岩类区 ( 图 8d) 且 x 1 和 x 2 均大于零, 故斜长角闪岩原岩为火成岩. 在 ACFM 图解 ( 王仁民等,1987) 中, 斜长片麻岩投入中酸性火山岩 - 泥质岩过渡区域, 角闪斜长片麻岩投入中酸性火山岩内, 斜长角闪岩投入基性火山岩及泥灰岩内 ( 图 8e), 进一步确定了斜长片麻岩的原岩为火山碎屑岩, 角闪斜长片麻岩原岩为中酸性火山岩, 而斜长角闪岩原岩为基性火山岩. 在 Zr/TiO2 * Nb/Y 图解 (Winchester andfloyd,1977) 中, 斜长片麻岩落入流纹英安岩 - 英安岩区域, 角闪斜长片麻岩落入安山岩内, 斜长角

13 2220 地球科学 htp:// 第 42 卷 图 8 官地铁矿含矿岩石原岩恢复图解 Fig.8 Diagramsofprotolithrestorationfortheore-hostingrocksfrom Guandiirondeposit 闪岩落入玄武岩内 ( 图 8f). 综上所述, 斜长片麻岩的原岩应为流纹英安质 - 英安质火山碎屑岩, 角闪斜长片麻岩的原岩应为安山岩, 斜长角闪岩的原岩应为玄武岩. 4.2 变质岩形成时限及区域岩浆 - 变质事件在岩石中锆石的微量元素组成以及相关模式图中 ( 图 6),3 种不同岩性变质岩的锆石中的 Th U REE 质量分数和 Th/U 值的平均值逐渐降低, 说明三者岩性存在渐变趋势, 进一步证实了上述原岩恢复结果的正确性 ; 岩浆核的 Th U REE 质量分数和 Th/U 值均高于变质边, 也证实了锆石核部与边部成因不同. 锆石均表现富集重稀土的特征, 且岩浆核与变质边均具明显 Ce 正异常和 Eu 负异常, 显示岩浆成因特征 (Hoskin and Schaltegger, 2003), 表明变质边是在原有岩浆锆石的基础上发生重结晶作用而形成 (HoskinandBlack,2000; 吴元保和郑永飞,2004). 因此, 锆石核部测点所得加权平均年龄很可能代表了岩浆锆石的结晶年龄, 间接指示原岩的形成时间 ; 而锆石变质边部测点所得加权平均年龄很可能代表了原岩变质时限, 间接指示区内变质事件的时限 ;3 个较为年轻的锆石变质边部测点, 207 Pb/ 206 Pb 年龄分别为 2308±21 Ma 2304±40Ma 2357±10Ma, 它们可能代表了区内后期改造事件的时限. 野外剖面观察发现, 斜长片麻岩产于矿体上盘, 而角闪斜长片麻岩和斜长角闪岩产于矿体下部, 故可根据 3 种岩石的形成时限来限定矿体的形成时间, 从而判断出官地铁矿的形成时间. 斜长片麻岩 角闪斜长片麻岩 斜长角闪岩的原岩依次为流纹英安质 - 英安质火山碎屑岩 安山岩 玄武岩, 原岩形成时间依次为 2493±13Ma 2508±28Ma 2483± 25Ma, 在误差范围内基本一致 ; 变质时限依次为 2459±13Ma 2467±45Ma 2472±10Ma, 在误差范围内基本一致. 可见, 新太古代末 - 古元古代初期 (2508~ 2483Ma), 官地地区发生了基性 - 中酸性火山喷发事件, 初期以大面积玄武质岩浆喷出为主, 末期以安山质 - 流纹英安质岩浆的喷出为主, 伴随着火山沉积作用, 形成原始含铁建造层 - 玄武岩 安山岩和流纹英安质 - 英安质火山碎屑岩等 ; 而后在古元古代初期 (2472~2459Ma), 区内遭受区域变质作用, 形成区内变质岩系 - 斜长角闪岩 角闪斜长片麻岩和斜长片麻岩等 ; 随后在 2357~2304Ma 期间, 受后期构造热事件改造影响, 区内成矿物质重新活化 迁移和聚集. 官地铁矿的形成与新太古代末 - 古元古代初的岩浆事件 (2508~2483Ma) 有着密切的联系, 该期岩浆事件很可能代表了一个火山 - 沉积旋回 ( 沈保丰和骆辉,1994). 4.3 官地铁矿构造背景及成因类型利用地球化学性质稳定的高场强元素, 尤其是

14 第 12 期商青青等 : 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生 2221 Zr Hf Nb Ta 以及 HREE, 可以对岩石的构造环境进行有效的示踪. 斜长角闪岩 Zr/Hf=37.10~ 38.63,Nb/Ta=8.77~15.79,Th/Ta=1.73~3.69, 与弧后盆地玄武岩最为接近 (38.13,14.88,3.69); Sm/Nd=0.24~0.25, 与岛弧玄武岩最为接近 (0.24; 杨婧等,2016a,2016b). 斜长角闪岩的 Y/Nb 值为 3.64~6.86, 符合拉斑玄武岩的特征 (Pearce and Cann,1973). 在 Ti-Zr-Y 和 Ti-Zr 判别图解 (PearceandCann,1973) 中, 斜长角闪岩的样品多数落于 MORB 和岛弧拉斑玄武岩区 ( 图 9a 9b). 在 Zr/Y-Zr 判别图解 (Pearceand Norry,1979) 中, 样品均落入 MORB 和火山弧玄武岩区域 ( 图 9c). 以上研究表明, 斜长角闪岩的原岩具有岛弧拉斑玄武岩与洋中脊玄武岩 (MORB) 的双重特征. 弧后盆地玄武岩既具有洋中脊的特征, 又具有岛弧的特征 (Fretzdorfetal.,2002;Taylorand Martinez, 2003;Gil,2010), 故斜长角闪岩的原岩 - 玄武岩形成于弧后盆地中, 间接指示了官地地区铁矿沉积时 (2556~2542Ma) 的构造背景. 华北克拉通东部地块的岩浆作用一直延续到了 a, 并发生了 26~ a 的变质作用 (Kröneretal.,1998; Zhaoetal.,2001); 到了 a 左右, 和龙地块发生了一次重要的新太古代末 - 古元古代初期的俯冲 - 碰撞拼合事件 ( 翟明国,2012; 张连昌等,2013; 李忠水,2016; 沈其韩等,2016). 故官地铁矿很可能形成于俯冲 - 碰撞拼合背景下的弧后盆地环境中. ZhaiandSantosh(2011) 和沈其韩等 (2016) 对华北克拉通前寒武纪演化史的研究表明, 华北克拉通各微陆块在 2.6~2.5Ga 以陆 - 陆碰撞 弧 - 弧碰撞 弧 - 陆碰撞的形式拼合 ;2.5~2.45Ga, 以各陆块间的变质和岩浆侵入作用为标志, 华北克拉通基本形成 ; 而在此期间, 华北克拉通内鞍 - 本地区处于岛弧或弧后 + 地幔柱背景下. 这也进一步证实了 官地铁矿形成于弧后盆地环境. 根据条带状铁建造 (BIF) 的形成条件, 可将 BIF 型铁矿分为 Algoma 型和 Superior 型 (Gross, 1980).Algoma 型 BIF 单层厚度较小, 通常分布于绿 岩带附近, 常与镁铁质 超镁铁质和长英质的火山岩 或火山碎屑岩相关联, 一般形成于岛弧 - 弧后盆地 或克拉通内裂谷带环境 ; 而 Superior 型 BIF 规模较 大, 常与碎屑岩 - 碳酸盐岩相密切伴生, 一般形成于 被动大陆边缘或克拉通盆地环境 (Gross,1983). 绿岩带主要由基性 - 酸性火山旋回组成, 其被 变质沉积岩分隔, 多经历了低绿片岩相或绿片岩 相 - 角闪岩相, 有些甚至达到麻粒岩相的区域变质 作用 ( 如 Superior 绿岩带中的 NorthCaribou 绿岩 带和 Abitibi 绿岩带 ;Biczoketal.,2012;Thurston etal.,2012). 华北克拉通太古宙绿岩带由以镁铁质 为主的变火山 - 沉积岩系组成, 多分布在花岗岩类 或灰色片麻岩内, 自下而上可分为下部的变镁铁质 火山岩 中部的变长英质 - 安山质火山岩和上部的 变浊积岩 变碳酸盐岩 ( 沈保丰和骆辉,1994). 前人 将吉林省太古宙绿岩地体分为早期绿岩带和晚期绿 岩带, 其中和龙地块内的绿岩相当于晚期绿岩带的 上部 ( 杨复顶等,2009), 其原岩由基性 - 中酸性火山 岩或火山碎屑岩及沉积岩组成. 通过官地铁矿与国内外典型 Algoma 型铁矿 ( 鞍山 - 本溪地区弓长岭铁矿和朝鲜茂山铁矿 ) Algoma 型向 Superior 型过渡型铁矿 ( 鞍山 - 本溪地区西鞍山铁矿 ) 和 Superior 型铁矿 ( 山西袁家村铁 矿 ) 在成矿地质条件 矿床地质特征 成因类型以及 成矿构造背景等方面的对比研究发现 ( 表 4), 官地 铁矿与弓长岭铁矿 茂山铁矿的含矿变质岩系原岩 均主要为一套基性 - 中酸性火山沉积建造, 变质程 度均主要为角闪岩相的中级区域变质, 构造背景为 弧后 岛弧或活动大陆边缘环境 ; 而西鞍山铁矿和袁 图 9 官地铁矿斜长角闪岩构造判别图解 Fig.9 Tectonicdiscriminationdiagramsofamphibolitefrom Guandiirondeposit

15 2222 地球科学 htp:// 第 42 卷 表 4 官地铁矿与国内外 BIF 型铁矿对比 Table4 ComparisonamongGuandiirondepositandBIF-typeirondepositsathomeandabroad 矿区类别官地铁矿弓长岭铁矿西鞍山铁矿袁家村铁矿茂山铁矿 地层单位鞍山群甲山组鞍山群茨沟组鞍山群樱桃园组吕梁群袁家村组茂山群 形成时代 新太古代末 ~2500Ma 新太古代 ~2548Ma 新太古代 ~2540Ma 古太古代 2.3~2.1Ga 新太古代 <2500Ma 含矿变质岩系 含矿岩石 斜长角闪岩 角闪长英片麻岩 长英片麻岩 变粒岩 ( 浅粒岩 ) 斜长角闪岩 黑云变粒岩 云母石英片岩 石英岩 浅粒岩 绿泥千枚岩 绢云千枚岩 二云变粒岩 碳质千枚岩 石英片岩 绿泥片岩 绢云绿泥片岩 滑石镁铁闪石片岩 变质石英砂岩 角闪岩 原岩类型 基性 - 中酸性火山岩 - 火山碎屑岩 基性 - 中酸性火山岩及碎屑沉积岩 粉砂岩 - 泥岩 - 硅铁质沉积建造 富铝的粘土碎屑和碳酸盐软泥 拉斑质玄武岩 - 安山岩 - 英安岩 变质程度 广泛角闪岩相, 局部绿片岩相 广泛角闪岩相, 局部绿片岩相 绿片岩相 广泛绿片岩相, 局部低角闪岩相 广泛低角闪岩相, 局部高角闪岩相 控矿构造 北西向单斜构造 弓长岭背斜 - 复向斜构造 - 矿体特征 层状 似层 状透镜状 层状层状 似层状层状层状 矿石类型磁铁石英岩磁铁石英岩 磁铁石英岩和假象赤铁石英岩 磁铁石英岩 磁铁石英岩 矿石矿物 磁铁矿为主, 钛铁矿 赤铁矿 磁铁矿为主, 赤铁矿 假象赤铁矿 磁铁矿 假象赤铁赤铁矿 赤铁矿 磁铁矿为主, 近地表见赤铁矿 镜铁矿 菱铁矿 磁铁矿和少量赤铁矿 矿石组构矿石结构变晶结构为主变晶结构为主变晶结构为主变晶结构为主变晶结构为主 矿石组构 矿石构造 条带状构造为主, 块状构造 条带状构造 块状构造 条带状 条纹状构造 块状构造 条带状构造 条带状构造 成因类型 火山沉积变质型 火山沉积变质型, 相当于 Algoma 型 Algoma 型向 Superior 型过渡型 Superior 型 构造背景弧后盆地弧后盆地环境浅海大陆架环境大陆架浅水环境 Algoma 型 岛弧或活动大陆边缘环境 资料来源 本文 李志红等 (2012); 李延河等 (2014) 李志红等 (2008); 崔培龙 (2014) 王长乐等 (2014; 2015) 吴琼 (2017) 家村铁矿的含矿变质岩系原岩分别为一套沉积岩建造 碎屑岩 - 碳酸盐建造, 变质程度均主要为绿片岩相的低级区域变质, 构造背景均为稳定的大陆架浅海环境. 综上所述, 官地铁矿与弓长岭铁矿 茂山铁矿同属 Algoma 型铁矿床. 4.4 和龙地块太古宙地壳增生及构造意义官地矿床角闪斜长片麻岩的锆石 ε Hf (t) 值变化范围较大, 有正有负, 可能是新生地壳物质与古老地壳物质共同参与熔融的结果, 反映了岛弧岩浆的显著特征 ( 张连昌等,2013; 李碧乐等,2016); 锆石 ε Hf (t) 值多为负值, 表明角闪斜长片麻岩的原岩 - 安山岩在形成过程中岩浆源区以古老地壳物质的熔融为主 ; 部分 ε Hf (t) 值为正值, 反映有部分幔源物质的加入. 在 ε Hf (t)- 207 Pb/ 206 Pb 年龄图解上 ( 图 7a), 锆石变质边部的 ε Hf (t) 值往往低于岩浆核部的 ε Hf (t) 值, 同样指示了岩浆的壳幔混合作用 ; 锆石沿 着 3.2~2.8Ga 地壳演化线变化, 也表明岩浆源区以古老地壳物质的熔融为主. 此外, 锆石 t DM2 为 3182~ 2889 Ma, 与锆石 207 Pb/ 206 Pb 年龄 (2 339 ~ 2686Ma) 存在较大差异 ( 图 7b), 表明原岩岩浆源区存在大量中太古代 (2889~3182Ma) 古老地壳物质的混染, 并于 2601Ma 左右发生熔融形成安山质岩浆. 结合代堰锫等 (2013a,2013b) 对鞍山地区典型 Algoma 型铁矿锆石 Hf 同位素的研究 ( 图 7a), 表明官地铁矿床与鞍山地区 Algoma 型铁矿床在岩浆源区 ( 以中太古代古老地壳物质的熔融为主 ) 方面具有可比性. 官地地区角闪斜长片麻岩中年龄最老锆石岩浆核测点的 176 Hf/ 177 Hf 为 ἐ Hf (t) 为 4.2, 与同期亏损地幔值较为接近, 其 207 Pb/ 206 Pb 年龄 (2686±14Ma) 单阶段模式年龄 (t DM1 =2811Ma) 及二阶段模式年龄 (t DM2 =2889Ma) 也较为接近. 同

16 第 12 期商青青等 : 延边官地铁矿构造背景与和龙地块太古宙地壳增生 2223 冲 - 拼合 ), 从而导致华北克拉通内 BIF 成矿事件在新太古代晚期广泛发育. 华北克拉通与西伯利亚克拉通的最终闭合位置一直是中亚造山带研究的焦点问题之一. 近年来, 越来越多的研究表明, 索伦 - 西拉木伦 - 长春缝合带可作为两者的最终闭合位置 (Chenetal.,2009; 周建波等,2012; 韩杰,2013; 苏美霞等,2014). 对于其在延边地区的东延位置普遍存在富尔河 - 古洞河一带 ( 吉林省地质矿产局,1988;Zhangetal.,2004) 敦化 - 延吉一线 ( 张炯飞,1997) 大山咀 - 安图 - 开山屯一带 (Jiaetal.,2004) 以及汪清 - 珲春一带 (Sunetal.,2013;Chenetal.,2014) 等不同认识 ( 图 图 10 华北克拉通 (a) 佳木斯 - 兴凯 (b) 官地铁矿区 (c) 锆石年龄频谱图 Fig.10 Relativeprobabilitydistributionofthezirconages fromthenorthchinacraton(a),jiamusi-xinḡ kaiblock (b),andguandiirondeposit(c) 三者纵坐标一致 ; 华北克拉通年龄数据源自 Copeetal.(2005), Yangetal.(2006),Lietal.(2009), 胡国辉等 (2012); 佳木斯 - 兴凯年龄数据源自周建波等 (2012); 官地铁矿区年龄数据源自商青青等 (2017) 和本文 1). 官地铁矿区锆石年龄主要分布于 2600~ 2400Ma, 与华北克拉通 佳木斯 - 兴凯地块的锆石年龄 (Copeetal.,2005;Yangetal.,2006;Lietal., 2009; 胡国辉等,2012; 周建波等,2012) 对比表明 ( 图 10), 官地铁矿区与华北克拉通更具亲缘性. 综上, 官地地区在 BIF 铁矿构造背景 岩浆源区以及早前寒武纪地壳增生事件上与华北克拉通具有可比性, 说明官地地区在新太古代末 - 古元古代初期为华北地区克拉通前期的弧后盆地, 其所属构造单元 - 和龙地块应属华北克拉通, 进一步佐证了索伦 - 西拉木伦 - 长春缝合带向东延至官地铁矿以北地区. 时作者在官地地区含矿岩石 - 斜长浅粒岩的锆石核部发现一颗 207 Pb/ 206 Pb 年龄为 2730±6Ma 的捕获锆石, 指示官地地区可能存在新太古代初期 (2.8~ 2.7Ga) 地壳增生事件. 结合翟明国 (2010) 张连昌等 (2012;2013) 和万渝生等 (2012) 对华北克拉通内 BIF 铁矿及早前寒武纪地壳增生事件的研究,2.6~2.5Ga 是 BIF 形成的主要集中期, 特别是新太古代晚期 (2.56~ 2.52Ga);2.8~2.7Ga 是华北克拉通地壳增生的重要阶段 (Jiangetal.,2010;ZhaiandSantosh,2011; 曹正琦等,2016). 华北克拉通 BIF 形成时代与早前寒武纪岩浆活动时间 (2.6~2.5Ga) 基本一致, 而与地壳增生年龄峰值有偏差, 表明 BIF 的形成与岛弧岩浆活动或地壳侧向增生作用具有成因联系, 同时也说明在 2.8~2.7Ga 的巨量地壳生长之后, 华北地区并没有顺利进入稳定的克拉通阶段, 而是继续发生小规模地壳生长和已有地壳的分异 ( 沈其韩等, 2005;Zhaietal.,2007; 张连昌等,2012; 翟明国, 2012), 使各陆块间发生强烈的侧向增生 ( 板块俯 5 结论 (1) 新太古代末 古元古代初期官地地区发生 了岩浆作用 (2508~2483Ma) 和变质事件 (2472~ 2459Ma). 岩浆事件以基性 - 中酸性火山喷发为 主, 该期岩浆 - 变质事件与铁矿的形成有着密切的 联系. (2) 官地铁矿形成于弧后盆地中, 属典型 Algoma 型铁矿, 是广泛发育于华北克拉通内的新太古 代晚期 BIF 成矿事件的结果 ; 其所属的和龙地块存 在着新太古代初期 (2.8~2.7Ga) 地壳增生事件. (3) 和龙地区在 BIF 铁矿形成时代 构造背景 岩浆源区 早前寒武纪地壳增生事件以及新太古代 区域地质演化上与华北克拉通具有可比性. (4) 官地地区在新太古代晚期为华北地区克拉 通前期的弧后盆地, 所属和龙地块应归属华北克拉 通, 为索伦 西拉木伦 长春缝合带的东延问题的 研究提供了新的证据. 致谢 : 野外地质工作得到吉林省有色金属地质

17 2224 地球科学 htp:// 第 42 卷 勘查局 603 队的大力帮助, 杨群等同学参与野外样品采集, 赵璇 赖科等同学帮助完成 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年代学测试分析工作, 岩石地球化学分析和锆石 Hf 同位素测试分析分别得到中国地质大学 ( 北京 ) 科学研究院实验中心和中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室的帮助. 两位审稿人对本文提出了宝贵的建议, 在此一并表示衷心的感谢! References Andersen,T.,Grifin,W.L.,Pearson,N.J.,2002.CrustalEvolutionintheSW PartoftheBalticShield:TheHfIsotopeEvidence.Journalof Petrology,43(9): doi: /petrology/ BGMRJP (BureauofGeologyand MineralResourcesofJilin Province),1988.RegionalGeologyofJilinProvince.GeologicalPublishingHouse,Beijing (inchinese). BiczokJ.,Holings,P.,Klipfel,P.,etal.,2012.Geochronology ofthe North Caribou GreenstoneBelt,SuperiorProvinceCanada:ImplicationsforTectonicHistoryandGold Mineralizationatthe Musselwhite Mine.Precambrian Research, : doi: /jṗrecamres Cao,Z.Q.,Zhai,W.J.,Jiang,X.F.,etal.,2016.About2.5 Ga Tectono-Metamorphic Eventin Southern Margin of NorthChinaCratonandItsSignificance.EarthScience, 41(4): (inchinesewithenglishabstract). Chen,B.,Jahn,B.M.,Tian,W.,2009.EvolutionoftheSolonker Suture Zone:Constraints from Zircon U-Pb Ages,HfIsotopic Ratiosand Whole-Rock Nd-SrIsotopeCompositionsofSubduction-andColision-Related Magmas and Forearc Sediments.Journal of Asian EarthSciences,34(3): doi: /j.jseaes Chen,C.,Ren,Y.S.,Zhao,H.L.,etal.,2014.PermianAgeof thewudaogougroupineastern Yanbian:DetritalZircon U-Pb Constraintsonthe Closureofthe Palaeo- AsianOceaninNortheastChina.InternationalGeology Review,56(14): doi: / Cope,T.,Rits,B.D.,Darby,B.J.,etal.,2005.LatePaleozoic Sedimentationonthe Northern Margin ofthe North ChinaBlock:Implicationsfor RegionalTectonicsand ClimateChange.InternationalGeologyReview,47(3): doi: / Cui,P.L.,2014.MetalogenicTectonicSeting,Metalogenicand ProspectingModelsforPrecambrianIron-Formationinthe Anshan-BenxiArea(Dissertation).Jilin University,Chanḡ chun(inchinesewithenglishabstract). Dai,Y.P.,Zhang,L.C.,Zhu,M.T.,etal.,2013a.Chentaigou BIF-TypeIron Deposit,Anshan Area Associated with ArcheanCrustalGrowth:ConstraintsfromZirconU-Pb DatingandHfIsotope.ActaPetrologicaSinica,29(7): (inChinesewithEnglishabstract). Dai,Y.P.,Zhang,L.C.,Zhu,M.T.,etal.,2013b.Mineralization,CrustalGrowthandGenesisofRichOreofArcheanBIFsintheAnshanArea.ActaMineralogicaSinica, (S2): (inchinese). Fretzdorf,S.,Livermore,R.A.,Devey,C.W.,etal.,2002. PetrogenesisoftheBack-ArcEastScotiaRidge,South AtlanticOcean.Journalof Petrology,43(8): doi: /petrology/ Gil,R.,2010.Igneous Rocks and Processes:A Practical Guide.WileȳBlackwel,Chichester. Gross,G.A.,1980.A ClassificationofIronFormationsBased ondepositionalenvionments.canadian Mineralogist, 18(2): Gross,G.A.,1983.TectonicSystemsandtheDepositionof Iron-Formation.Precambrian Research,20 (2-4): doi: / (83) Han,J.,2013.TheFinalColisionoftheXar Moron River- ChangchunSuture:EvidencefromtheZirconU-PbDatingoftheLinxiFormation,Inner Mongolia (Dissertation).Jilin University,Changchun (in Chinese with Englishabstract). Hoskin,P.W.O.,Black,L.P.,2000.MetamorphicZirconFormationbySolid-StateRecrystalizationofProtolithIḡ neous Zircon.Journalof Metamorphic Geology,18 (4): doi: /j x Hoskin,P.W.O.,Schaltegger,U.,2003.TheCompositionof ZirconandIgneousand MetamorphicPetrogenesis.ReviewsinMineralogyandGeochemistry,53(1): doi: / Hou,K.J.,Li,Y.H.,Tian,Y.R.,2009.InSitu U-PbZircon Dating Using Laser Ablation-MultiIon CountinḡICP- MS.Mineral Deposits,28(4): (in Chinese withenglishabstract). Hou,K.J.,Li,Y.H.,Zou,T.R.,etal.,2007.LaserAblation-MC- ICP-MSTechniqueforHfIsotopeMicroanalysisofZircon anditsgeologicalapplications.actapetrologicasinica,23 (10): (inChinesewithEnglishabstract). Hu,G.H.,Zhao,T.P.,Zhou,Y.Y.,etal.,2012.Depositional Ageand Provenance ofthe Wufoshan Groupinthe Southern Marginofthe NorthChinaCraton:Evidence from DetritalZirconU-PbAgesand HfIsotopicCom-

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