華北克拉通南緣欒川群大紅口組形成時代及其對新元古代構造演化的制約*

胡國輝 張拴宏 張琪琪 王世炎

1. 中國地質科學院地質力學研究所，北京 1000812. 自然資源部古地磁與古構造重建重點實驗室，北京 1000813. 河南省地質調查院，鄭州 450001

華北克拉通南緣豫西地區保存有較為完整的變質結晶基底，其上被中-新元古代沉積蓋層不整合覆蓋，該套沉積蓋層主要包括熊耳群火山-沉積巖系(1.80～1.75Ga)及其上的中-新元古代陸源碎屑巖-碳酸鹽巖沉積序列(李欽仲等, 1985；關保德等，1988；河南省地質礦產局，1989；周洪瑞等，1998；高林志，2002；左景勛，2002；趙太平等，2002，2004；Heetal., 2009；Wangetal., 2010；Cuietal., 2011, 2013)。按照長期以來的地層劃分方案，豫西地區中-新元古代沉積地層主要包括嵩萁地區中-新元古代五佛山群、澠池-確山地區中元古代汝陽群和新元古代洛峪群以及熊耳山地區中元古代官道口群和新元古代欒川群等(河南省地質礦產局，1989)，其上被震旦系-寒武系地層不整合覆蓋。以往的研究認為豫西地區中-新元古代沉積地層發生在1.8～0.6Ga漫長的時間內(關保德等，1988；河南省地質礦產局，1989；河南省地質科學研究所，1990[注]河南省地質科學研究所. 1990. 河南省欒川群研究. 1-84；胡健民等，1996；Xiaoetal., 1997；周洪瑞等，1998；尹崇玉和高林志，2000；高林志等，2002；Gaoetal., 2009)，但是近年來洛峪群洛峪口組凝灰巖夾層的鋯石U-Pb年齡(1.61～1.64Ga)限定了該區汝陽群-洛峪群的形成時代為1.75～1.60Ga(蘇文博等，2012；蘇文博，2016；李承東等，2017)。同時鋯石U-Pb年代學研究結果表明燕遼地區中-新元古代沉積主體(長城系、薊縣系和下馬嶺組)可能在中元古代中期(～1.32Ga)已經結束(高林志等，2007，2008; Suetal.，2008；李懷坤等，2009；蘇文博等，2010)，華北克拉通中部和南部普遍缺失中元古代中-晚期沉積記錄(蘇文博，2016)。因此，以往認為的燕遼地區和華北南緣的部分被認為是新元古代的地層應該形成于中元古代，這使得地層的劃分和對比發生了較大的變化。

近年來很多學者對豫西地區中元古代沉積地層的厘定和構造演化作了大量研究(趙太平等，2004，2015；高林志等，2009；蘇文博等，2012；Zhangetal., 2016a; 蘇文博，2016； Liuetal., 2019)，但由于新元古代地層沒有準確的劃分，對該地區新元古代的構造演化缺乏進一步的認識。豫西地區新元古代欒川群分布于華北南緣與秦嶺造山帶相鄰的欒川-盧氏地區，沿洛南-欒川斷裂帶(LL斷裂帶)分布(圖1)。洛南-欒川斷裂帶是秦嶺造山帶與華北克拉通南緣的拼合帶，帶內發育大量的斷層和韌性剪切帶，具有左旋斜向俯沖的運動學特征(宋傳中等，2009)。目前，大量的年齡數據表明，秦嶺、大別-蘇魯造山帶和華南板塊具有強烈的新元古代早-中期巖漿活動(Lietal., 2003; Zhengetal., 2004, 2008; Zhouetal., 2006, 2009; Yuetal., 2008; Dongetal., 2014; Dong and Santosh, 2016)，并且可能與Rodinia超大陸的裂解有關，但該時期的巖漿活動在華北南緣較少出現。欒川群是目前發現的華北南緣出露最早的新元古代火山-沉積地層，主要由下部的碎屑巖-碳酸鹽巖和上部的堿性火山巖組成，形成于淺海-潮坪相沉積環境(蔣干清等，1994)，并有大量輝長巖侵入，已有的研究結果表明其具有多期侵入特征(830Ma和849Ma, Wangetal., 2011; Lingetal., 2015)。欒川群大紅口組堿性火山巖以粗面質熔巖為主，前人根據大紅口組粗面巖的Sm-Nd、Rb-Sr等時線年齡(682±60Ma和660±29Ma)認為欒川群形成于震旦紀晚期(張宗清等，1991；魯祖惠等，1994；石銓曾等，1996)，但是年齡誤差較大，不能準確限定欒川群的形成時代，且與近期獲得的大紅口組粗面巖(～860Ma，閻國翰等，2010)和變流紋斑巖(854±8Ma，賈超，2018)的鋯石U-Pb年齡相差較大。由于欒川群侵入巖具有多期次侵入特征，已有的年齡不能很好的限定其形成時代，而大紅口組火山巖斷續分布于華北南緣欒川斷裂帶附近，延伸約320km(王躍峰，2000)，其是否具有多期次噴發尚不確定。因此，需要對大紅口組堿性火山巖的年齡進行精確測定，以更好的限定欒川群的沉積時代。

為了探討秦嶺造山帶新元古代構造演化以及與華北克拉通的構造關系，前人對秦嶺造山帶內的新元古代巖漿活動做了大量研究，認為北秦嶺和華北克拉通南緣在新元古代早期(1000～900Ma)發生碰撞(董云鵬等，2003a；陸松年等，2003；王濤等，2005；丁仨平等，2006；劉會彬等，2006；Dongetal., 2014；Dong and Santosh, 2016)，在～890Ma進入后碰撞伸展演化階段(張成立等，2004)，844Ma左右北秦嶺造山帶由碰撞后伸展轉換為板內非造山拉張階段(包志偉等，2008)。華北克拉通南緣發現的欒川群大紅口組堿性火山巖和侵入到欒川群的輝長巖具有“雙峰式”巖石組合特征，表現為板內裂谷環境(石銓曾等，1996；王躍峰，2000；Wangetal., 2011)，是否與北秦嶺同時期的板內非造山事件有關需要進一步研究。因此，精確限定大紅口組堿性火山巖的年齡，結合已有的巖石學和地球化學特征以及區域構造分析，對于研究華北南緣新元古代巖漿事件和構造演化及其與北秦嶺新元古代構造關系具有重要意義。

圖1 華北克拉通南緣欒川地區地質簡圖(據河南省地質科學研究所，1990修改)Fig.1 Simplified geological map of Luanchuan area in the southern margin of the NCC

圖2 豫西地區欒川群地質剖面(圖1中的F-F′剖面)(據河南省地質科學研究所, 1990修改)Fig.2 Representative geological section showing the volcanic rocks and gabbro intrusions within the Neoproterozoic Luanchuan Group in western Henan Province (Line F-F′ in Fig.1)

1 地質背景

華北克拉通自古元古代末最終碰撞拼合之后，發生裂解形成了西北部的渣尓泰-白云鄂博裂谷、東北部的燕遼裂谷和南部的熊耳裂谷，沿著這三大裂谷帶發育巨厚的中-新元古代沉積蓋層(關保德等，1988；高林志和喬秀夫，1992；李懷坤，1995；趙太平等，2002，2004； Luetal., 2002, 2008；Lietal., 2007；高林志等，2008；胡波等，2009)。華北克拉通南緣沉積蓋層非常發育，尤其是與秦嶺造山帶相鄰的欒川地區，沉積蓋層分布廣泛，主要由熊耳群火山-沉積巖系(趙太平等，2002，2004)、中元古代官道口群(Zhuetal., 2011)和新元古代欒川群以及更年輕的沉積地層組成。熊耳群以火山熔巖為主，主要為玄武安山質巖石，夾有火山碎屑巖和沉積巖。官道口群角度不整合覆蓋于熊耳群之上，主要由下部的石英砂巖和上部的燧石條帶白云巖、泥砂質白云巖和隱晶質白云巖組成，含少量的砂礫頁巖，且疊層石發育。

欒川群整合覆蓋于官道口群之上，為一套陸源碎屑巖-碳酸鹽巖建造，沉積厚度達2000m左右，以含碳質和石煤層為主要特征，沉積環境主要為淺海-潮坪相(蔣干清等，1994)。欒川群自下而上分為三川組、南泥湖組、煤窯溝組和大紅口組。三川組上部為條帶狀大理巖，頂部為絹云鈣質片巖，下部為變質砂巖、變質石英砂巖夾千枚巖，底部為含礫變質砂巖；南泥湖組上部為片狀大理巖和炭質絹云片巖，局部為云母片巖夾石英巖和大理巖，下部為薄層狀細粒石英巖；煤窯溝組上部為白云石大理巖夾千枚巖、含炭大理巖和鈣質片巖(河南省地質科學研究所，1990)，中部為白云石大理巖、疊層石大理巖，下部為石英大理巖與石英巖、片巖互層，底部為變質白云細砂巖；大紅口組以堿性粗面質熔巖為主，少量粗面質集塊巖、角礫巖、凝灰巖和粗玄巖，夾絹云石英片巖和白云石大理巖(圖2)(關保德等，1988；河南省地質礦產局，1989；河南省地質科學研究所，1990；王志宏等，2008)。

圖3 欒川群大紅口組火山巖典型野外照片Fig.3 Representative field photographs of the volcanic rocks in the Dahongkou Formation of the Luanchuan Group

圖4 欒川群大紅口組火山巖顯微照片Q-石英; Kfs-鉀長石; Ser-絹云母; Pl-斜長石Fig.4 Micrographs of the volcanic rocks in the Dahongkou Formation of the Luanchuan GroupQ-quartz; Kfs-K-feldspar; Ser-sericite; Pl-plagioclase

秦嶺造山帶是揚子板塊和華北板塊之間的復合造山帶，主要包括前寒武紀基底(早前寒武紀深變質結晶基底和中-新元古代淺變質基底)、新元古代-中三疊世受板塊構造控制的相關構造巖石單元、中新生代陸內斷陷盆地和廣泛的巖漿活動(張國偉等，2001)，記錄了秦嶺造山帶不同階段多種構造運動的性質和特征。以商丹和勉略縫合帶為界可劃分為北秦嶺構造帶、南秦嶺構造帶和揚子板塊北緣構造帶，與華北克拉通南緣相連的北秦嶺構造帶呈狹窄帶狀分布在洛南-欒川斷裂帶和商丹縫合帶之間，北秦嶺主要構造單元自北向南依次為寬坪群、二郎坪群、秦嶺群、松樹溝蛇綠巖和丹鳳混雜巖，是秦嶺造山帶中變形變質、巖漿活動最為強烈的地帶，各構造單元之間均以斷裂帶為界，表現為透鏡體狀相互拼接在一起(張國偉等，2001；Dongetal., 2011；Shietal., 2013；Zhaoetal., 2015)。

寬坪群呈帶狀分布于最北部，是北秦嶺構造活動帶的主要組成部分，其下部主要由斜長角閃巖和綠片巖組成，中部以石英片巖為主，上部主要為大理巖(河南省地質礦產局，1989；張本仁等，2002；李承東等，2018)，變質程度達綠片巖相-角閃巖相。二郎坪群位于寬坪群和秦嶺群之間，主體為一套火山-沉積巖系，巖石組合主要為鎂鐵-超鎂鐵質雜巖、層狀鎂鐵質熔巖、石英角斑巖及凝灰巖，出現大量碳酸鹽巖和硅質巖(張宗清等，1994；孫勇等，1996)，該地層遭受了綠片巖相-低角閃巖相變質作用。秦嶺群為該區最古老的結晶基底，主要由黑云母斜長片麻巖、鈣硅酸鹽和石墨大理巖組成，夾少量變基性巖(張國偉等，2001；張宗清等, 2006；Caoetal., 2017；Shietal., 2018)。松樹溝蛇綠巖總體呈北西向展布的透鏡狀構造巖片，主要是一套變質的鎂鐵-超鎂鐵質巖石，以斜長角閃質或角閃質糜棱巖為主，夾高壓基性麻粒巖或石榴單斜輝石巖殘塊(劉良和周鼎武，1994；董云鵬等，1997；陳丹玲等，2002)。丹鳳雜巖主體為變火山巖系，伴隨少量變碎屑沉積巖，火山巖以變玄武巖為主，其次為少量變安山巖類(張宗清等，1994；張國偉等，2001；張本仁等，2002)，遭受了綠片巖-角閃巖相變質作用。

2 大紅口組巖石學特征

粗面巖為大紅口組火山巖的主要組成部分，呈青灰-褐紅色(圖3)，具變余斑狀結構，基質為變余粗面結構。巖石局部發生變質作用，有少量細小的絹云母片。斑晶主要由鉀長石及少量石英組成，總體來看，鉀長石斑晶大小約0.28～1.94mm，多為微斜長石及條紋長石，局部顆粒隱約可見條紋及格子雙晶發育，且晶內裂紋發育普遍；石英斑晶粒徑為0.24～0.56mm，部分可見晶內裂紋發育。基質具微粒結構，主要由長石、石英組成，粒徑均小于0.20mm，長石基本絹云母化及粘土化強烈，石英局部顆粒發育靜態重結晶作用，顆粒間呈平直接觸，絹云母呈他形細鱗片狀(圖4a)。

圖5 欒川群大紅口組火山巖鋯石CL圖像圓圈內數字為分析點號，碎屑鋯石下方數據為其206Pb/238U年齡Fig.5 Representative CL images for zircons from the volcanic rocks in the Dahongkou Formation of the Luanchuan GroupThe numbers in the circles are analytical spots and the data under each photo is 206Pb/238U age

欒川群南泥湖組大理巖和煤窯溝組片巖中有大量輝長巖侵入(圖2)，而正長斑巖侵入到大紅口組片巖中，發生不同程度的蝕變，獨居石U-Pb年齡表明其形成于早古生代(作者未發表數據)。正長斑巖呈淺紅色，具有斑狀結構，塊狀構造。斑晶主要由鉀長石組成，少量的斜長石和石英，斑晶約占全巖含量的35%。其中，鉀長石呈板狀，裂紋發育，被石英和后期粘土雜質充填，部分發育絹云母化、黏土化和綠簾石化；斜長石聚片雙晶發育，發育粘土化、絹云母化；石英晶內裂紋發育，沿裂紋部位充填有后期粘土等雜質。基質具細粒結構，成分與斑晶一致。其中石英呈他形粒狀，部分分布于長石裂隙中；鉀長石部分發生絹云母化和黏土化；斜長石呈半自形板狀；絹云母呈鱗片狀，大部分分布于長石周圍。副礦物見鋯石及磷灰石，另見不透明金屬礦物(圖4b)。

3 樣品及分析方法

本文用于鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析的粗面巖樣品采自河南省欒川縣陶灣鎮以北約5km處，樣品17Y05-2、18Y015和18Y017的GPS位置分別為33°52′12.0″N/111°27′15.1″E、33°52′16.0″N/111°27′13.7″E和33°52′17.4″N/111°27′14.8″E。

選取新鮮的粗面巖樣品破碎到40～60目，然后用常規方法分選鋯石，并在雙目鏡下挑純。將鋯石樣品置于環氧樹脂中，然后磨至約1/3，使鋯石露出核部，用于陰極發光及LA-ICP-MS分析。測試前用體積百分比為3%的HNO3清洗樣品表面，以除去樣品表面的污染。然后進行透射光和反射光照相，鋯石陰極發光照相在武漢上譜分析科技有限責任公司完成。典型陰極發光圖像見圖5。

樣品17Y05-2的鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析在西北大學地質學系大陸動力學國家重點實驗室完成。實驗條件及方法見參考文獻Yuanetal. (2004，2008)。實驗中所使用的激光剝蝕系統為美國相干(Cohernet)公司生產的GeoLas 200M 深紫外(DUV)193nm UArF準分子(excimer)激光剝蝕系統，使用的ICP-MS型號為Agilent 7500a。實驗中采用的激光斑束直徑為32μm。U、Th、Pb及其它微量元素以29Si作為內標，NIST 610作外標進行校正。數據處理采用GLITTER (ver 4.0)程序，年齡計算以標準鋯石91500為外標進行同位素比值分餾校正，鋯石諧和圖用Isoplot程序(ver 3.0)獲得(Ludwig, 2003)。

樣品18Y015和18Y017的鋯石U-Pb同位素分析在武漢上譜分析科技有限責任公司使用Agilent 7700e型ICP-MS進行測試，加載COMPexPro 102 ArF 193nm準分子激光器和MicroLas光學系統。詳細的儀器參數和分析流程見Zongetal. (2017)。所測鋯石的粒徑在80～200μm，采用激光束斑直徑和剝蝕頻率分別為32μm和5Hz，能量密度為8J/cm2，U-Pb同位素分析處理過程中采用鋯石91500和NIST610作外標進行同位素和微量元素分餾校正。數據處理采用軟件ICPMSDataCal (Liuetal., 2008, 2010)完成。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制采用Isoplot程序(ver 3.0)完成(Ludwig, 2003)。

4 分析結果

3個粗面巖樣品的鋯石U-Pb年齡分析結果見表1。

表1 欒川群大紅口組火山巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析結果

Table 1 LA-ICP-MS U-Pb dating results for zircons from the volcanic rocks in the Dahongkou Formation of the Luanchuan Group

測點號ThU(×10-6)Th/U207Pb/206Pb206Pb/238U207Pb/235U207Pb/206Pb(Ma)206Pb/238U(Ma)207Pb/235U(Ma)比值±σ比值±1σ比值±1σ年齡±1σ年齡±1σ年齡±1σ17Y05-2粗面巖-012052840.720.09610.00180.26310.00213.48850.0564155034150611152513 -023372371.420.11780.00210.33380.00285.42320.0858192432185714188914 -034835470.880.06730.00120.14030.00101.30130.02018453784658469 -045876190.950.06700.00150.13830.00111.27770.026183746835683612 -0587.21120.780.09810.00200.27640.00243.74150.0689158938157312158015 -0668.21340.510.10090.00230.27420.00263.81780.0793164141156213159717 -072583800.680.09860.00150.27840.00193.78520.0469159728158310159010 -0888.02000.440.13190.00210.32420.00255.89760.0780212327181012196111 -093293810.860.06860.00170.13890.00121.31460.029688750839785213 -1056.887.80.650.06650.00300.13960.00191.27970.0563821928431183725 -112201731.280.11640.00200.33760.00275.41700.0788190130187513188812 -127067011.010.06790.00120.13930.00091.30410.01898663584158488 -131913530.540.06820.00150.13910.00111.30850.025287644839685011 -141623260.500.13490.00190.39500.00287.34680.0812216324214613215510 -151595200.310.13070.00170.31040.00195.59360.051921072217431019158 -164064670.870.07110.00120.13850.00091.35700.01899593383658718 -174684201.120.06800.00130.13930.00101.30610.021886839841684810 -1842.560.70.700.06730.00310.13990.00201.29840.0585848948441184526 -191231630.760.10110.00250.26990.00283.76230.0871164545154014158519 -2076.41380.550.10150.00430.21310.00352.98150.1210165276124518140331 -212663090.860.10590.00160.22500.00163.28650.041617312813088147810 -223525220.680.13920.00170.41080.00267.88130.069722172122191222188 -2367.81280.530.09670.00190.27620.00233.68370.0642156236157212156814 -242606120.420.12700.00150.28560.00175.00120.04262057211620918207 -254244181.020.11340.00160.24060.00163.76250.04021855251390815859 -2672.261.61.170.09950.00250.27600.00293.78510.0895161446157115159019 -271001650.610.10020.00270.27060.00303.73750.093416274915441515792018Y015粗面巖-0146.61220.380.06900.00250.13980.00161.33480.048789875843986121 -021763140.560.06600.00200.13990.00141.27750.036480968844883616 -031963250.600.06910.00200.14040.00141.34220.039390261847886417 -0438.41060.360.06680.00250.13970.00171.28660.045783176843984020 -0526.684.10.320.07430.00330.13980.00171.43510.06471050898431090427 -0671.41650.430.07020.00260.14130.00161.37180.0500100078852987721 -076696311.060.07010.00200.14020.00141.36640.038993158846887517 -081232410.510.11640.00300.33830.00355.47800.1413190246187917189722 -092583390.760.06940.00210.13940.00131.34060.037790956841786316 -101762660.660.13330.00300.39440.00347.32200.1615214240214316215120 -1163.981.50.780.10400.00330.26780.00343.86320.1177169859152917160625 -121111590.700.10030.00250.26970.00273.76990.0915162946154014158620 -1330.368.00.450.09790.00360.26970.00363.68090.1369158465153918156730 -141073070.350.11220.00280.30430.00294.75920.1171183645171315177821 -152443100.790.06520.00180.14010.00141.27360.036678359845883416 -162683860.690.06690.00190.13630.00121.26670.034283559824783115 -1756.592.90.610.09660.00300.26650.00283.56480.1074156159152314154224 -181982870.690.07210.00220.14030.00161.40920.046398963846989320 -191001470.680.06910.00220.14000.00151.34770.042690267844986718 -2064.384.80.760.09630.00300.27550.00323.68700.1132155459156916156925 -212844580.620.06650.00170.14020.00131.29230.032982056846784215

續表1

Continued Table 1

測點號ThU(×10-6)Th/U207Pb/206Pb206Pb/238U207Pb/235U207Pb/206Pb(Ma)206Pb/238U(Ma)207Pb/235U(Ma)比值±σ比值±1σ比值±1σ年齡±1σ年齡±1σ年齡±1σ-2246.971.20.660.09670.00300.27230.00293.64280.110815615915531515592418Y017粗面巖-0174.537.12.010.17420.00980.49260.010112.02440.6329259999258244260649 -0287.276.31.140.06650.00440.13940.00291.28300.07888201398411683835 -031011460.690.06880.00380.14010.00231.35860.07108941148451387131 -041081380.780.10960.00460.30480.00444.73310.18681794109171522177333 -056495391.210.06640.00290.14000.00181.31440.0508818908451085222 -061181650.720.09250.00430.28140.00433.68960.1568148089159821156934 -071102310.480.09040.00410.25560.00383.28040.1331143586146819147632 -081461800.810.07050.00230.14000.00171.36130.041894467845987218 -091614930.330.11780.00400.32700.00375.47870.1682192461182418189726 -101771810.980.11130.00400.35210.00445.55890.1837182165194521191028 -112543020.840.06190.00280.13920.00181.21990.0526672968401081024 -121481920.770.09090.00400.26090.00333.35550.1393144481149417149432 -1377.54750.160.12520.00540.39710.00527.04930.2868203176215624211836 -1426.813.12.050.15610.00870.44280.00999.66780.5142241495236344240449 -151301320.980.10530.00520.30440.00484.55570.2236172092171324174141 -1675.21610.470.10810.00590.31880.00494.88470.26011769100178424180045 -171592350.670.06510.00220.14010.00151.26900.041777677845983219 -1836.31580.230.06510.00480.14010.00271.29590.09447891548451584442 -191701840.920.06700.00230.13980.00171.30190.044083972844984719 -2065.692.00.710.06880.00290.14000.00181.32860.0516894868441085822 -211251810.690.06570.00260.14450.00211.31750.0557798858701285324 -2263.41210.520.06830.00370.13770.00271.28150.06948761128311583831 -2340.849.70.820.06730.00550.14020.00331.30930.10728561368461985047

圖6 欒川群大紅口組火山巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.6 U-Pb concordia diagrams for zircons from the volcanic rocks in the Dahongkou Formation of the Luanchuan Group

樣品18Y015分選出的鋯石較大，粒徑為80～180μm，大部分鋯石呈次圓狀和棱角狀， CL圖像上大多數鋯石顯示巖漿震蕩環帶(圖5)。對該樣品共測定了22個點，諧和度均較好，鋯石Th/U比值為0.32～1.06。9個測點為繼承鋯石，其207Pb/206Pb年齡為1554～2142Ma，其中6個點的206Pb/238U加權平均年齡為1542±12Ma(MSWD=1.14)。其余12個測點的206Pb/238U年齡為841～852Ma(去除信號區間較窄的測試點16)，加權平均年齡為845±5Ma(MSWD=0.11)(圖6)，該12顆鋯石的陰極發光圖像較均勻，多數鋯石具有明顯的巖漿振蕩環帶，其Th/U比值較高(0.32～1.06)，顯示出巖漿結晶鋯石的特點，所以該206Pb/238U加權平均年齡(845±5Ma)應該代表欒川群大紅口組火山巖的結晶年齡。

樣品18Y017分選出的鋯石大小不一，粒徑為50～200μm，大部分鋯石呈次圓狀和棱角狀，表現為亮白色和灰黑色，部分鋯石具有較明顯的巖漿震蕩環帶(圖5)。對該樣品共測定了23個點，諧和度均較好，鋯石Th/U比值為0.16～2.05。11個測點為繼承鋯石，其207Pb/206Pb年齡為1435～2599Ma，其余12個測點的206Pb/238U年齡為841～870Ma，加權平均年齡為846±6Ma(MSWD=0.52)(圖6)，該12顆鋯石的陰極發光圖像較均勻，呈灰白色和灰黑色，環帶較為明顯，其Th/U比值較高(0.23～1.21)，為巖漿成因的鋯石，所以該206Pb/238U加權平均年齡(846±6Ma)代表了欒川群大紅口組火山巖的結晶年齡。

5 討論

5.1 欒川群的沉積時代

欒川群大紅口組雖然發現有很多堿性火山巖和正長斑巖、輝長巖等侵入巖，但由于分布相對較少，且適于定年的礦物含量不多，其年齡一直沒有很好的限定。張宗清等(1991)測得大紅口組粗面巖的Sm-Nd等時線年齡為682±60Ma，Rb-Sr等時線年齡為660±29Ma,認為時代應屬震旦紀。魯祖惠等(1994)通過磷灰石裂變徑跡方法所得到的第二組年齡值(550±38Ma)認為大紅口組火成巖的形成年齡應該大于550±38Ma。閻國翰等(2010)在欒川群大紅口組堿性粗面巖中獲得了約860.3±8.2Ma的鋯石SHRIMP U-Pb年齡，認為欒川群主體應早于這一年齡，形成于新元古代青白口紀。由于欒川群內輝長巖侵入體的年齡已經被限定在～849Ma(Lingetal., 2015)和～830Ma(Wangetal., 2011)，因此，欒川群的年齡應早于830Ma。欒川群下伏的官道口群上部白術溝組最年輕的一組碎屑鋯石年齡介于1100～1000Ma之間(Liuetal., 2019)，賈超(2018)獲得的白術溝組變質沉積巖最年輕的碎屑鋯石年齡為991±72Ma，表明欒川群應該晚于1000Ma。蘇文博(2016)通過巖性特征和地層疊覆關系以及大紅口組堿性火山巖的年齡(～860Ma，閻國翰等，2010)認為欒川群三川組可與魯山一帶的董家組對比，欒川群主體應歸屬于傳統的“青白口系”(1000～850Ma)。本文新獲得的3個大紅口組堿性火山巖樣品的鋯石U-Pb年齡為840±4Ma、845±5Ma和846±6Ma，結合閻國翰等(2010)的研究成果，可以限定大紅口組火山巖的形成時代主要在840～860Ma，從而限定欒川群的時代為新元古代早期(1000～840Ma)。

5.2 華北南緣與北秦嶺新元古代構造意義

華北克拉通自～1.85Ga完成最終碰撞拼合，之后經歷了四期巖漿活動，分別為～1780Ma的熊耳群火山巖和基性巖墻(趙太平等，2002，2004；Pengetal., 2005, 2008; Heetal., 2009; Wangetal., 2010；胡國輝等, 2010)、1720～1620Ma的非造山巖漿組合(楊進輝等, 2005; Zhangetal., 2007; 高維等, 2008; Zhao and Zhou, 2009; 張拴宏等, 2013)、～1320Ma的輝綠巖床(Zhangetal., 2009, 2012a, b, 2017; 李懷坤等, 2009)和～900Ma的鎂鐵質巖墻群(Wangetal., 2011; Pengetal., 2014; 翟明國等，2014；Zhaietal., 2015)。邵濟安等(2002)認為華北克拉通存在1.8～1.7Ga、1.3～1.2Ga和0.8～0.7Ga三次伸展事件，閻國翰等(2007)提出華北克拉通板內拉張性巖漿作用分別與哥倫比亞(Columbia)和羅迪尼亞(Rodinia)超大陸的拉張裂解事件有關。已有的研究資料表明，華北克拉通古元古代末-中元古代巖漿活動的頻率強度大，空間分布廣，但是新元古代巖漿活動較為局限，主要分布于華北克拉通東南緣(邵濟安等，2002; Pengetal., 2011a, b;王清海等，2011; Zhaietal., 2015; Zhangetal., 2016b)，而華北南緣的新元古代巖漿活動較少，主要為豫西地區欒川群大紅口組火山巖和侵入欒川群的輝長巖等。欒川群大紅口組火山巖高硅(SiO2=60%～67%)、富鉀(K2O=6%～10%)(王躍峰，2000)，與輝長巖(SiO2=44.8%～50.1%，Wangetal.，2011)構成典型的雙峰系列，地球化學特征均表明其形成于板內裂谷環境(石銓曾等，1996；王躍峰，2000；Wangetal.，2011)。由于欒川群所處的地理位置的特殊性和復雜性，其與秦嶺-大別造山帶的構造演化關系密切。

秦嶺造山帶是華北陸塊與揚子陸塊之間的匯聚帶，以蛇綠巖、微陸塊和強烈的構造推覆為特點，經歷了自中元古代以來多次的板塊碰撞和分離過程(Meng and Zhang, 2000; 董云鵬等，2003a；包志偉等，2008；Dong and Santosh, 2016)，其內部被北部商丹縫合帶和南部勉略縫合帶分割成北秦嶺、南秦嶺和南部揚子地塊北緣帶。已有的研究表明，北秦嶺至新元古代早期為一獨立地體(Dong and Santosh, 2016; Yuetal., 2016; Caoetal., 2017; Shietal., 2018)，在980～900Ma發生碰撞造山事件(陸松年等，2003；王濤等，2005；丁仨平等，2006；劉會彬等，2006)，北秦嶺商洛地區形成于碰撞后構造環境的蔡凹花崗巖體(889±10Ma)，是秦嶺新元古代碰撞造山強烈擠壓之后碰撞階段巖漿作用的產物(張成立等，2004)。包志偉等(2008)通過總結秦嶺造山帶新元古代的巖漿活動認為890～860Ma秦嶺造山帶進入碰撞后伸展構造演化階段，北秦嶺方城堿性正長巖(～844Ma)具有板內裂谷環境巖漿巖的地球化學特征，形成于板內非造山構造環境，表明北秦嶺可能在～844Ma已經完成了由碰撞后向板內非造山拉張構造環境的轉變(包志偉等，2008)。北秦嶺860～710Ma的巖漿活動記錄較少，主要分布在南秦嶺和揚子陸塊周邊地區，發育有大量與拉張環境有關的雙峰式巖漿活動(Lietal., 2002；陸松年等，2003；Lingetal., 2003；李獻華等，2005；Wangetal. 2012)。

前人對華北克拉通和秦嶺造山帶中-新元古代巖漿活動做了大量的研究和對比，探討兩者的構造演化關系。張本仁等(1998)和董云鵬等(2003a)認為北秦嶺于中元古代早期拼接到華北克拉通南緣，在1300～1000Ma發生擴張裂解，形成寬坪裂谷-洋盆構造。松樹溝蛇綠巖的存在則表明1000Ma以前華北克拉通和揚子克拉通之間存在一洋盆(古秦嶺洋)，全巖Sm-Nd等時線年齡(～1030Ma)和Nd模式年齡(1271～1440Ma)限定了古洋盆存在時限大約為1.0～1.4Ga(董云鵬等，1997，2003b)。秦嶺雜巖中的長英質高壓麻粒巖(礦物對Sm-Nd等時線年齡為983±140Ma，李曙光等，1991；劉良等，1996)和大量同碰撞型花崗巖的發現(裴先治等，1996，2003；陸松年等，2003)表明華北克拉通、北秦嶺和揚子克拉通在新元古代早期(1000～900Ma)匯聚靠攏，北秦嶺再次拼貼于華北克拉通南緣(Dong and Santosh, 2016)，可能與Rodinia超大陸聚合的造山過程有關(陸松年等, 2003, 2004; Wangetal., 2003, 2013a)。北秦嶺新元古代早期主要有979～911Ma和889～844Ma兩期巖漿活動，分別形成于碰撞/同碰撞和碰撞后構造背景(Wangetal., 2013b; Dongetal., 2014; Dong and Santosh, 2016)。商洛地區蔡凹花崗巖體(889±10Ma)表明秦嶺在～ 890Ma由主碰撞擠壓轉向后碰撞伸展演化階段(張成立等，2004)。華北南緣形成于板內裂谷環境的欒川群火山巖(840～860Ma)和輝長巖(830Ma和849Ma)與北秦嶺形成于板內非造山構造環境的方城堿性正長巖(～844Ma)等巖漿活動共同指示了華北南緣與北秦嶺在新元古代早期已經碰撞拼合，而在～845Ma均處于板內拉張階段。

6 結論

(1)華北克拉通南緣欒川群大紅口組堿性火山巖以粗面質巖石為主，粗面巖主要由鉀長石和石英組成，高硅富鉀，與侵入到欒川群的輝長巖構成典型的雙峰式巖石組合。

(2)欒川群大紅口組三個粗面巖樣品的鋯石年齡為840±4Ma、845±5Ma和846±6Ma，結合已有的欒川群下伏地層最年輕的碎屑鋯石年齡(～1000Ma)，限定欒川群的形成時代為新元古代早期(1000～840Ma)。

(3)欒川群大紅口組堿性火山巖形成于板內裂谷環境，與北秦嶺同時期的巖漿活動指示了華北南緣與北秦嶺在～845Ma均處于板內拉張階段。

致謝 野外工作和樣品測試得到了中國科學院廣州地球化學研究所趙太平研究員、河南省地質調查院韓江偉高級工程師和西北大學第五春榮教授的大力幫助；王孝磊教授、包志偉研究員、彭頭平研究員、祝禧艷副研究員和周艷艷副研究員對本文提出了寶貴的修改意見；在此表示衷心感謝！