王朝陽(yáng),王 濤,張穎慧

(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)研究所，北京 100037)

北美地盾是由不同年齡塊體經(jīng)多期造山事件匯聚拼貼而成的復(fù)雜嵌合體(Dickin, 2004； Whitmeyer and karlstrom，2007)。一系列中元古代基底巖石在北美阿巴拉契亞造山帶西部呈帶狀不連續(xù)分布(圖1a； Rankinetal.，1989； Tolloetal.，2004)。這些基底巖石從最北端的加拿大紐芬蘭島向南延伸到美國(guó)的阿拉巴馬州(圖1a)，出露在一系列以斷層為邊界的復(fù)背斜核部，且大多記錄了格林威爾期(1 190～980 Ma)的巖漿構(gòu)造熱事件，以具有麻粒巖相的變質(zhì)作用區(qū)別于阿巴拉契亞造山帶內(nèi)新元古代和古生代巖石單元。前人將其定義為出露于阿巴拉契亞造山帶前緣的格林威爾基底殘片(Rankin and Douglas，1976)。

加拿大紐芬蘭島位于阿巴拉契亞造山帶的東北部(圖1a)，與北美東部其他地區(qū)相比，該區(qū)未遭受后期瑞亞克洋閉合導(dǎo)致的變形、變質(zhì)和巖漿作用影響，且早期增生相關(guān)的造山作用的證據(jù)保存得相對(duì)較好，是研究古大西洋演化及阿巴拉契亞造山帶早期拼合過(guò)程的絕佳場(chǎng)所(van Staaletal.，1998，2009； Hibbardetal.，2006，2007，2010)。紐芬蘭島作為格林威爾基底殘片出露的最北緣，大量中元古代基底巖石零散地分布在阿巴拉契亞造山帶西部Humber帶一系列構(gòu)造夾層中，其中包括北部的Long Range基底(約8 500 km2)和南部Steel Mountain基底(約1 200 km2)及Indian Head Range基底(約80 km2)(圖1b、1c)。前人研究認(rèn)為，北部地塊記錄了1 080～980 Ma及1 500 Ma的造山歷史，而與之對(duì)應(yīng)的南部地塊，記錄了Pinwarian(1.5 Ga)的造山歷史，缺乏格林威爾期巖漿或變質(zhì)疊加，并進(jìn)一步認(rèn)為Steel Mountain基底北部的Corner Blook Lake地塊可能是沿Humber帶邊緣經(jīng)大規(guī)模走滑產(chǎn)生的異地基底地塊(Brem，2007； Van Staal and Barr，2012； Linetal.，2013)。近年來(lái)，隨著部分與格林威爾期有關(guān)的巖漿或變質(zhì)事件在南部Corner Blook Lake地塊被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，有人提出了不同的認(rèn)識(shí)(Hodginetal.，2021)。而與之相鄰的Indian Head Range地塊年齡相對(duì)匱乏，僅有少量變形花崗巖、侵入變形花崗巖的巖墻、英云閃長(zhǎng)巖包體和泥質(zhì)副片麻巖年齡報(bào)道(Allen，2009； Hodginetal.，2021)。其中，Hodgin等(2021)采用LA-ICP-MS和TIMS法分別在巖體內(nèi)正長(zhǎng)花崗巖及后期的花崗巖脈中獲得1 143±27 Ma和1 136.30±0.58 Ma鋯石U-Pb年齡。鑒于該地塊地質(zhì)復(fù)雜，該地區(qū)精確的格林威爾期巖漿事件的厘定對(duì)區(qū)域基底構(gòu)造屬性劃分至關(guān)重要，詳細(xì)的構(gòu)造巖漿事件演化仍需更多的年齡加以限定，有必要準(zhǔn)確厘定該區(qū)主體的變形花崗巖侵位時(shí)代，因此，本文在前人研究基礎(chǔ)上，對(duì)紐芬蘭島西部Humber帶內(nèi)Indian Head Range地塊內(nèi)的元古宙二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行了鋯石U-Pb及Nd-Hf同位素研究，以期在年代學(xué)及地殼生長(zhǎng)方面為深入了解紐芬蘭島西部格林威爾基底屬性提出新的制約。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖體與樣品特征

北美阿巴拉契亞造山帶是全球最典型的增生造山帶之一(Williamsetal.，1988)。該造山帶記錄了早古生代-晚古生代(515～275 Ma)的多期造山事件，一系列與古大西洋和瑞亞克洋打開(kāi)-閉合相關(guān)的增生事件最終實(shí)現(xiàn)了北美勞倫大陸與岡瓦納大陸的拼合，進(jìn)而形成潘吉尼亞超大陸(Wilson，1966； van Staaletal.，1998，2009； Nanceetal.，2008； Hibbardetal.，2010)。 前人將紐芬蘭島從西向東大致劃分為親勞倫大陸的Humber帶和Notre Dame亞帶以及親岡瓦納大陸的Exploits亞帶、Gander和Avalon帶，其中Notre Dame亞帶與Exploits亞帶之間以Red Indian縫合線(xiàn)為界，代表了古大西洋的閉合(圖1b, van Staaletal.，1996； Fortey and Cocks，2003； Harperetal.，2009)。

圖1 北美大陸東部[a，據(jù)Rankin和Douglas(1976)、Gower等(1990)、Bartholomew 和Lewis(1992)修改]、紐芬蘭阿巴拉契亞[b、c，據(jù)van Staal和Barr(2012)、Hodgin 等(2021)修改]構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨癐ndian Head Range地塊區(qū)域地質(zhì)圖[d，據(jù)Brem等(2006)修改]Fig.1 Tectonic subdivision of the eastern North America (a, modified after Rankin and Douglas, 1976; Gower et al., 1990; Bartholomew and Lewis, 1992), Newfoundland Appalachian (b and c, modified after van Staal and Barr, 2012 and Hodgin et al., 2021) and regional geological map of Indian Head Range block (d, modified after Brem et al., 2006)BVBL—Baie Verte Brompton斷裂帶； CF—Cabot斷層； HRF—Humber River 斷層； RIL—Red Indian縫合線(xiàn)BVBL—Baie Verte Brompton Line; CF—Cabot Fault; HRF—Humber River Fault; RIL—Red Indian Line

紐芬蘭島西部的Humber帶主要由中元古代結(jié)晶基底及其上覆變形的新元古代晚期-奧陶紀(jì)沉積巖和少量的火山巖組成(Heamanetal.，2002)。前者具有勞倫大陸基底的構(gòu)造屬性，后者則與裂谷、被動(dòng)大陸邊緣以及前陸盆地的環(huán)境密切相關(guān)(Williams and Hiscott，1987； Knightetal.，1991； Waldronetal.，1998； Lavoieetal.，2003)。Humber帶西部沿Logan構(gòu)造線(xiàn)與阿巴拉契亞構(gòu)造前緣邊界一致(圖1a，Hibbardetal., 2006)，東部邊界則是由糜棱巖和許多不連續(xù)蛇綠巖破碎帶組成的Baie Verte Brompton斷裂帶(BVBL)所限定(圖1c，van Staaletal.，1998； van der Veldenetal.，2004)。基于其與阿巴拉契亞變質(zhì)核的位置，帶內(nèi)與格林威爾造山帶相關(guān)的基底殘片大致可劃分為強(qiáng)變形的內(nèi)部帶和弱變形的外部帶(圖1c，Hatcher，1984； Bartholomew，1984； Tolloetal.，2004)，它們沿Humber River斷層分布(Williams，1979； Cawoodetal，1994)，前者包含Steel Mountain基底，以其北部的Corner Brook Lake地塊為代表，后者以Indian Head Range地塊和Long Range地塊為主(圖1c)。其中Long Range地塊主要由長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖、黑云母片巖及斜長(zhǎng)巖組成，長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖局部被志留紀(jì)變質(zhì)基性巖脈所切割(Williams，1995； Heamanetal.，2002)，而Corner Brook Lake地塊及Indian Head Range地塊的巖石組合與之相似，主要由麻粒巖相和高角閃巖相片麻巖、變形的黑云母花崗巖、斜長(zhǎng)巖及少量長(zhǎng)英質(zhì)片麻巖組成(圖1d，Williams and Cawood，1989； Cawood and van Gool，1998； Allen，2009)。

本文研究的二長(zhǎng)花崗巖體(圖2a)位于Indian Head Range基底西北部(圖1d)，Long Gull湖附近。巖體主要由發(fā)育不同程度面理構(gòu)造的正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖組成，兩者未見(jiàn)直接的接觸關(guān)系。前人將其統(tǒng)稱(chēng)為變形的黑云母花崗巖單元，出露面積大于10 km2。巖體內(nèi)還包含花崗巖脈、英云閃長(zhǎng)巖包體及副片麻巖殘留體。其中二長(zhǎng)花崗巖野外可見(jiàn)由鉀長(zhǎng)石和石英組成的眼球狀構(gòu)造，直徑可達(dá)3 cm(圖2b)。古生代沉積巖不整合覆蓋在花崗質(zhì)片麻巖基底之上，巖體橫切變質(zhì)輝長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)巖及花崗質(zhì)片麻巖單元，且被發(fā)育面理構(gòu)造的花崗閃長(zhǎng)巖所切割，暗示其年齡介于兩者之間(Cawood and Williams，1988； Sung，1992)。本文二長(zhǎng)花崗巖樣品(20NL15-1)采自紐芬蘭西南部Humber邊緣外部帶，Long Gull湖南部(圖1c、1d)，與上述前人報(bào)道的正長(zhǎng)花崗巖年齡的地點(diǎn)相距1.2 km。巖石發(fā)育面理，具眼球狀構(gòu)造。巖石樣品新鮮面為灰黑色-肉紅色，具中細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)(圖2b)，主要礦物組合為斜長(zhǎng)石(30%～35%)、鉀長(zhǎng)石(15%～25%)、石英(30%～35%)、黑云母(10%)，副礦物有鋯石、磷灰石、磁鐵礦等。其中，斜長(zhǎng)石粒度在2～4 mm，發(fā)育聚片雙晶； 鉀長(zhǎng)石粒度在1～4 mm； 石英的粒度在2～4 mm； 黑云母含量粒度較小，呈細(xì)小的纖維狀充填在長(zhǎng)石礦物之間(圖2c、2d)。

2 分析方法

2.1 鋯石U-Pb年齡及Hf同位素

本文樣品的鋯石U-Pb定年在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所礦物/包裹體微區(qū)分析實(shí)驗(yàn)室使用激光剝蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICPMS)完成。測(cè)試儀器為Agilent 7900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氦氣作為剝蝕物質(zhì)載氣，頻率為5 Hz，激光束斑直徑為30 μm，能量密度2 J/cm2。計(jì)算年齡時(shí)以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)進(jìn)行同位素比值校正，以GJ-1為監(jiān)控盲樣，本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)定的91500(1 061.5±3.2 Ma，2σ)、GJ-1(604±3 Ma，2σ)年齡在不確定度范圍內(nèi)與推薦值一致。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法見(jiàn)于超等(2019)，所給定的同位素比值和年齡的誤差均在2σ水平。值得注意的是，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中91500標(biāo)樣的207Pb信號(hào)較低且部分鋯石的U含量較低，導(dǎo)致207Pb/206Pb誤差相對(duì)較大，在206Pb/238U年齡與207Pb/206Pb年齡基本相同的情況下，對(duì)于>1 000 Ma的年齡同樣可采用206Pb/238U年齡指示巖體的形成時(shí)代(宋彪，2015； 王彥斌等，2022)。

鋯石Hf同位素分析利用武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司的激光剝蝕多接受等離子質(zhì)譜(LA-MC-ICP-MS)完成測(cè)試，其中激光剝蝕型號(hào)為Coherent公司生產(chǎn)的Geolas HD，MC-ICP-MS 型號(hào)為T(mén)hermo Fisher公司生產(chǎn)的Neptune Plus。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用He作為剝蝕物質(zhì)載氣，將剝蝕物質(zhì)從激光探測(cè)傳送到MC-ICP-MS之前與Ar 混合，形成混合氣。剝蝕直徑采用44 μm。詳細(xì)儀器操作條件和分析方法可參照文獻(xiàn)(Huetal.，2012)。分析點(diǎn)與U-Pb定年分析點(diǎn)為同一位置或其附近或在其完整晶形對(duì)應(yīng)的另一側(cè)。在本次測(cè)試中，為確保分析數(shù)據(jù)的可靠性，Ple?ovice、91500和GJ-1這3個(gè)國(guó)際鋯石標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際樣品同時(shí)分析，Ple?ovice用于進(jìn)行外標(biāo)校正以進(jìn)一步優(yōu)化分析測(cè)試結(jié)果，91500和GJ-1作為第2標(biāo)樣監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)校正質(zhì)量，Ple?ovice、91500和GJ-1的外部精密度(2SD)優(yōu)于0.000 020，測(cè)試值與推薦值確保在誤差范圍內(nèi)一致。采用國(guó)際常用的高Yb/Hf值標(biāo)樣Temora 2來(lái)監(jiān)控高Yb/Hf值鋯石的測(cè)試數(shù)據(jù)。以上標(biāo)樣推薦值請(qǐng)參考Zhang和Hu(2019)。

2.2 全巖Nd同位素

全巖Nd同位素前處理和測(cè)試由武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司采用德國(guó)Thermo Fisher Scientific公司的MC-ICP-MS完成。146Nd/144Nd被用于計(jì)算Nd的質(zhì)量分餾因子(0.721 9，Linetal.，2016)。實(shí)驗(yàn)流程采用兩個(gè)Nd同位素標(biāo)樣(GSB 04-3258-2015和AlfaNd)之間插入樣品進(jìn)行分析。分析數(shù)據(jù)采用專(zhuān)業(yè)同位素?cái)?shù)據(jù)處理軟件Iso-Compass進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(Zhang and Hu，2019)。GSB 04-3258-2015的143Nd/144Nd分析測(cè)試值為0.512 440±6(2SD，n=31)與推薦值0.512 438±6(2SD)在誤差范圍內(nèi)一致，表明本儀器的穩(wěn)定性和校正策略的可靠性滿(mǎn)足高精度的Nd同位素分析。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法見(jiàn)Li 等(2017)。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石年齡

本文選取Indian Head Range基底二長(zhǎng)花崗巖樣品進(jìn)行了鋯石CL圖像采集和U-Pb年齡測(cè)試以及鋯石原位Lu-Hf同位素分析測(cè)試。部分鋯石樣品的陰極發(fā)光(CL)圖像(圖3a)顯示，鋯石多呈半自形-自形柱狀或橢圓狀，粒徑介于80～180 μm之間，具有明顯的核邊結(jié)構(gòu)。邊部呈灰黑色，暗示其具變質(zhì)成因特點(diǎn)，本次研究為獲得變形花崗巖的侵位年齡，僅對(duì)鋯石核部年齡進(jìn)行測(cè)定； 核部呈亮白色，發(fā)育明顯的震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶(圖3a)，結(jié)合其相對(duì)較高的Th/U值為0.36～0.70，表明其具巖漿成因特點(diǎn)。鋯石U-Pb定年結(jié)果(表1、圖3b、3c)顯示，22個(gè)測(cè)點(diǎn)全部位于諧和線(xiàn)上或附近，206Pb/238U年齡值介于1 158～1 140 Ma之間，206Pb/238U加權(quán)平均年齡值為1 149±4 Ma(MSWD=0.61)，表明該二長(zhǎng)花崗巖的巖漿侵位可能發(fā)生于1 149±4 Ma。

3.2 Nd-Hf同位素

本文二長(zhǎng)花崗巖樣品20NL15-1的Nd同位素測(cè)試和計(jì)算結(jié)果為：147Sm/144Nd=0.156 33，143Nd/144Nd =0.512 219，εNd(0)= -8.2，εNd(t)=-2.3，fSm/Nd=-0.205 23，tDM1=2.46 Ga ，tDM2=1.94 Ga (按Indian Head Range地塊二長(zhǎng)花崗巖結(jié)晶年齡t=1 149 Ma計(jì)算)。另外，本文對(duì)前人在紐芬蘭島Humber帶內(nèi)中元古代基底中所獲得的Nd-Hf同位素(Owenetal.，1992； Dickin，2004； Allen，2009)，使用相同的參數(shù)及公式進(jìn)行了重新計(jì)算，以期在同一尺度上對(duì)帶內(nèi)基底的地殼形成及演化得到更加全面的認(rèn)識(shí),計(jì)算結(jié)果顯示Long Range地塊內(nèi)約1.5 Ga的花崗質(zhì)片麻巖類(lèi)εNd值大致可以劃分為兩組，分別介于-2.5～+2.3和+3.2～+5.0之間，其tDM2分別為2.24～1.85 Ga和1.78～1.63 Ga； 而約1.0 Ga的花崗質(zhì)巖體的εNd值介于-1.6～1.2之間，tDM2在1.78～1.55 Ga之間。

表1 Indian Head Range地塊二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS U-Pb定年分析結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data of the monzogranite in the Indian Head Range block

在鋯石的U-Pb定年的基礎(chǔ)上，對(duì)測(cè)試結(jié)果中所有不諧和度小于5%的測(cè)點(diǎn)都進(jìn)行了原位Lu-Hf同位素分析。分析結(jié)果(表2)顯示樣品中鋯石εHf值為+1.93～+3.65，介于虧損地幔與球粒隕石演化線(xiàn)之間，相應(yīng)的模式年齡tDM1和tDM2值分別為1.58～1.52 Ga和1.84 ～1.73 Ga。

表2 Indian Head Range地塊二長(zhǎng)花崗巖的鋯石Lu-Hf測(cè)試結(jié)果Table 2 Zircon Lu-Hf data for the monzogranite in the Indian Head Range block

4 討論

4.1 紐芬蘭島Humber地塊巖漿事件年代學(xué)格架

研究區(qū)紐芬蘭島西部Humber帶基底花崗質(zhì)巖石主要分布在外部帶的Long Range、Indian Head Lange地塊以及內(nèi)部帶的Corner Brook Lake地塊。盡管該區(qū)域具有悠久的研究歷史，但受早期測(cè)試手段和方法的影響，其年代學(xué)研究相比于紐芬蘭島內(nèi)古生代造山帶的研究相對(duì)滯后(van Staaletal.，2007，2009； Van Staal and Barr，2012)。前人通過(guò)對(duì)北部Long Range內(nèi)花崗質(zhì)片麻巖類(lèi)進(jìn)行的詳細(xì)年代學(xué)研究，認(rèn)為紐芬蘭島西部Humber帶基底的巖漿事件整體上可以劃分為1 530～1 466 Ma和1 032～985 Ma兩期，前者片麻巖類(lèi)可以與鄰區(qū)拉布拉多和魁北克的Pinwarian巖漿事件(1 510～1 450 Ma)相關(guān)聯(lián)(Tucker and Gower，1994； Wasteneysetal.，1997； Heamanetal.，2004)； 后者以花崗質(zhì)侵入體為主，受到格林威爾造山事件的影響(Heamanetal.，2002)。而南部的Corner Brook Lake地塊被認(rèn)為形成于1 549～1 510 Ma(Currieetal.，1992； Cawoodetal.，1996； Linetal.，2013)，同樣相似的年齡也發(fā)現(xiàn)在臨近的Indian Head Range地塊北部的巨斑狀片麻巖中(Allen，2009)。值得注意的是，在Indian Head Range地塊上呈不整合覆蓋的拉布拉多組砂巖碎屑鋯石的年齡峰值以約1.15 Ga為主，缺乏約1.50 Ga的峰值，有學(xué)者認(rèn)為基底風(fēng)化的碎屑礦物可能經(jīng)沉積物分散作用被帶走，并被更遙遠(yuǎn)來(lái)源的碎屑所取代(Allen，2009)。近年來(lái)，隨著越來(lái)越多高精度鋯石U-Pb同位素年代學(xué)數(shù)據(jù)的積累，區(qū)域內(nèi)基底的研究取得了一定的進(jìn)展，例如，Hodgin等(2021)在Indian Head Range地塊和Corner Blook Lake地塊內(nèi)花崗巖脈和正片麻巖中分別獲得了1 136.30±0.58 Ma和1 138.39±0.98 Ma的鋯石TIMS年齡，明顯打破了前人有關(guān)南部地塊不存在格林威爾期巖漿事件的認(rèn)識(shí)(Brem，2007； Van Staal and Barr，2012； Linetal.，2013)。但該地塊主體巖石單元的年代學(xué)特征仍需要更多的年齡資料確定，尤其是Indian Head Range地塊。前人對(duì)黑云母花崗巖單元中的正長(zhǎng)花崗巖樣品(B1752)分析發(fā)現(xiàn)，樣品中鋯石測(cè)點(diǎn)大致可以劃分為約1.0 Ga的變質(zhì)鋯石和1.55～1.07 Ma的巖漿鋯石兩組(Hodginetal.，2021)。前者變質(zhì)鋯石被認(rèn)為是巖體遭受格林威爾變質(zhì)事件影響的產(chǎn)物，這可能與本文樣品中的變質(zhì)邊所反映的變質(zhì)事件相一致； 后者鋯石CL圖像中普遍缺乏震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶且年齡誤差較大，因此，作為該地塊主體的花崗巖類(lèi)仍缺乏精確的年齡約束。

本文選取的Indian Head Lange地塊二長(zhǎng)花崗質(zhì)巖石鋯石多發(fā)育核邊結(jié)構(gòu)，核部發(fā)育明顯的震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶，結(jié)合其相對(duì)較高的Th/U值(0.36～0.70)，暗示其具典型的巖漿成因特點(diǎn)，與前人研究相比，其鋯石特征對(duì)限制巖體形成年代具有更好的指示作用。本文定年結(jié)果顯示，二長(zhǎng)花崗巖巖體侵位于1 149±4 Ma，證明了區(qū)域約1.15 Ga的巖漿事件的存在，即研究區(qū)Indian Head Lange地塊主體花崗巖類(lèi)形成于中元古代晚期(約1.15 Ga)，該期基底巖石為上覆不整合覆蓋的拉布拉多組砂巖提供了物源。

綜合區(qū)域年代學(xué)研究成果(圖4)，可以看出，Humber帶內(nèi)基底至少存在峰期為約1.50 Ga、1.15 Ga和約1.0 Ga的3期巖漿事件。此外，內(nèi)部帶的Corner Brook Lake地塊和外部帶的Indian Head Range地塊年齡非常相似，它們以具有Pinwarian巖漿事件及格林威爾期的巖漿-構(gòu)造熱事件為特征，可以大致與北部的Long Range地塊及鄰區(qū)拉布拉多省的Pinware地塊相類(lèi)比。

圖4 Humber帶基底地塊樣品年齡分布直方圖(a)和勞倫大陸東部邊緣地塊年齡對(duì)比圖[b，據(jù)Heaman 等(2004) 和 Lin 等(2013)修改； 十字代表花崗質(zhì)巖漿事件，斜線(xiàn)代表變質(zhì)事件)]Fig.4 Histogram showing age patterns of basement samples in the Humber zone (a) and geochronological summary and comparison to adjacent margin of eastern Laurentia (b, modified after Heaman et al.，2004 and Lin et al., 2013; the cross represents granitic magmatic event, and the slash represents metamorphic event)

4.2 紐芬蘭島格林威爾基底的地殼演化

格林威爾造山帶內(nèi)巖體年齡主要由太古宙-中元古代年齡組成，并具有向東南方向逐漸變年輕的趨勢(shì)，反映了古元古代到中元古代東南勞倫大陸的地殼增生(Hoffman，1989； Rivers，1997； Karlstrometal.，2001)。前人通過(guò)對(duì)紐芬蘭島西部Humber帶內(nèi)Long Range地塊內(nèi)花崗質(zhì)巖石的Nd同位素研究，認(rèn)為L(zhǎng)ong Range地塊可以分為北部的古元古代和中元古代新生地殼，分別與陸內(nèi)格林威爾省前人識(shí)別的古元古代拉布拉多和中元古代魁北克地塊相對(duì)應(yīng)，代表了元古宙期間增生到勞倫大陸的年輕弧地體。地塊邊界橫截Long Range地塊，并與魁北克省七島港西部邊界相對(duì)應(yīng)，代表增生洋弧地體的碰撞縫合帶(Dickin，2004)。如前所述，本文還對(duì)前人的Nd同位素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了重新計(jì)算，結(jié)果顯示，研究區(qū)Humber帶內(nèi)基底地塊花崗質(zhì)巖石的地殼生長(zhǎng)期主要為古元古代，中元古代的地殼以再造為主，地殼生長(zhǎng)可能十分有限(圖5a)。

圖5 Humber帶內(nèi)全巖εNd(t)-t 圖(a)及鋯石εHf(t)-t 圖(b)Fig.5 Whole rock εNd(t)-t(a) and zircon εHf(t)-t(b) diagrams for the basement samples in the Humber zone

前人對(duì)鋯石的研究表明，Lu-Hf同位素具有較高的封閉溫度，且與Nd同位素相比，受后期巖漿熱事件以及變質(zhì)作用的影響較小?？紤]到Humber帶內(nèi)基底巖石普遍經(jīng)歷了麻粒巖相-角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用(Williams and Cawood，1989； Cawoodetal.，1996)，鋯石Lu-Hf 同位素對(duì)于經(jīng)歷過(guò)研究區(qū)具有復(fù)雜地質(zhì)歷史的巖石具有更好的指示作用。Indian Head Range基底約1 500 Ma和約1 150 Ma的巖體和區(qū)域Long Range基底內(nèi)約1 000 Ma的巖體這3期巖漿事件的εHf 值分別為+5.00～+9.36、+1.93～+3.65和-0.63～+4.83(圖5b，本文及Allen，2009)，主體均介于虧損地幔與球粒隕石演化線(xiàn)之間，相應(yīng)的模式年齡tDM2值分別為1.90 ～1.64 Ga(平均值為1.79 Ga)、1.84～1.73 Ga(平均值為1.81 Ga)和1.81～1.74 Ga(平均值為1.77 Ga)[根據(jù)本文及Allen(2009)自行計(jì)算]。其εHf 值與Humber邊緣碎屑沉積巖中獲得的Hf同位素值的演化趨勢(shì)相一致(圖5b，Allen，2009)。結(jié)合其相似的年齡組成特征以及密切的野外接觸關(guān)系，我們認(rèn)為紐芬蘭島Humber帶內(nèi)3期花崗質(zhì)巖漿事件均來(lái)自于古元古代新生地殼物質(zhì)，分別經(jīng)過(guò)Pinwarian造山事件以及Grenvillian造山事件中的Shawinigan期(1 190～1 140)和Ottanwan期(1 090～1 020 Ma)的地殼再造事件。

4.3 大地構(gòu)造意義

元古宙是板塊構(gòu)造體制下全球構(gòu)造格局首次發(fā)生重大變革的重要時(shí)期(Torsvik，1996； Scotese，2009)。古元古代-中元古代晚期，北美勞倫大陸東部處于活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造環(huán)境，在先后經(jīng)歷了Labradorian(1 680～1 660 Ma)、Pinwarian(1 500～1 450 Ma)和Elzevirian(1 240～1 220 Ma)的3期造山事件后，與俯沖相關(guān)的鈣堿性弧花崗巖、島弧和弧后沉積巖增生到勞倫邊緣，并促成了勞倫大陸的實(shí)際性生長(zhǎng)(Rivers，1997； Whitmeyer and Karlstrom，2007； Hynes and Rivers，2010)，相關(guān)的增生事件從勞倫大陸西南部一直延伸到了波羅的古陸(Condie，2013； Robertsetal.，2013)。隨后的格林威爾造山作用(1 085～985 Ma)結(jié)束了這段與俯沖相關(guān)的地殼生長(zhǎng)的漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期，并在與羅迪尼亞超大陸拼合的過(guò)程中，通過(guò)勞倫古陸東南緣與亞馬遜大陸北緣的“陸-陸碰撞”拼合到一起，碰撞伴隨著格林威爾省內(nèi)地殼巖石發(fā)生3期構(gòu)造逆沖、地殼縮短和高級(jí)變質(zhì)作用(1 190～1 140 Ma的Shawinigan期、1 090～1 020 Ma的Ottawan期和1 010～980 Ma的Rigolet期； Rivers，1997； Gower and Krogh，2002； Keppieetal.，2003； 周金城等，2008； Loewyetal.，2015)。隨后，伸展垮塌和裂谷作用導(dǎo)致了羅迪尼亞超大陸的解體，該過(guò)程在北阿巴拉契亞山脈伴隨著古大西洋的穿時(shí)性打開(kāi)，并以發(fā)育板內(nèi)巖漿事件為特征(van Staal and Barr，2012)。

加拿大紐芬蘭島阿巴拉契亞造山帶Humber帶內(nèi)完整發(fā)育了中元古代格林威爾遠(yuǎn)端基底碎片及其上覆新元古代晚期—奧陶紀(jì)勞倫大陸的裂谷-被動(dòng)邊緣沉積層序，其基底地塊的年齡組成及同位素特征是研究格林威爾基底及重建后續(xù)構(gòu)造史的關(guān)鍵。前人認(rèn)為，基底殘片大致可劃分為內(nèi)部帶和外部帶，前者被認(rèn)為是原地基底，可以與西部鄰近的格林威爾構(gòu)造省相關(guān)聯(lián)(Gower and Krogh，2002)，后者則被認(rèn)為是在羅迪尼亞大陸裂解后、古大西洋打開(kāi)期間或之后從勞倫大陸側(cè)向平移過(guò)來(lái)的(Bondetal.，1984； Cawoodetal.，2001)，并在隨后在增生到勞倫大陸期間經(jīng)歷了橫向平移(Hatcher，2002； Hatcheretal.，2007； Brem，2007； Linetal.，2013)。本文有關(guān)紐芬蘭島Humber帶內(nèi)Indian Head Range地塊二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb年代學(xué)研究結(jié)果表明，其巖體形成于1 149±4 Ma，為帶內(nèi)存在格林威爾期造山事件提供了新的證據(jù)。結(jié)合前人研究成果，說(shuō)明在Humber帶南部基底地塊內(nèi)部帶和外部帶廣泛存在Shawinigan期巖漿活動(dòng)，這也與勞倫東部邊緣遠(yuǎn)端廣泛存在的Shawinigan晚期巖漿活動(dòng)相一致(Karabinosetal.，2008)，該期巖漿事件被認(rèn)為是弧后盆地閉合和弧增生的產(chǎn)物(Gower and Krogh，2002； Cawood and Pisarevsky，2017)。Nd-Hf同位素結(jié)果顯示，島內(nèi)基底地塊約1.5 Ga、約1.15 Ga、約1.0 Ga的3期巖漿事件具有相似的同位素演化趨勢(shì)，表明它們均來(lái)源于古元古代新生地殼物質(zhì)，是經(jīng)后期造山事件改造的結(jié)果。本文在年代學(xué)和同位素方面均顯示了內(nèi)部帶和外部帶特征的一致性，進(jìn)一步證實(shí)了前人關(guān)于Humber帶內(nèi)格林威爾基底橫跨Humber River斷層具有連續(xù)性分布的特征、均為原地基底的認(rèn)識(shí)，它們與勞倫大陸遠(yuǎn)端東部邊緣具有一致的構(gòu)造-巖漿歷史，區(qū)內(nèi)不存在側(cè)向平移的外來(lái)基底。Humber帶內(nèi)基底新的年代學(xué)格架的建立及同位素資料也為阿巴拉契亞造山帶內(nèi)古老微陸塊的溯源對(duì)比提供了依據(jù)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)加拿大紐芬蘭島Humber帶西南部Indian Head Range塊體中的二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb年代學(xué)和Nd-Hf同位素研究，初步得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1) 二長(zhǎng)花崗巖鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡值為1 149±4 Ma，代表該巖體的侵位年齡，為塊體中存在格林威爾期巖漿事件提供了新的證據(jù)。結(jié)合區(qū)域年代學(xué)研究，認(rèn)為Humber帶發(fā)育約1.5 Ga、約1.15 Ga和約1.0 Ga的3期花崗質(zhì)巖漿事件。

(2) 該二長(zhǎng)花崗巖全巖εNd(t)值(-2.3)和鋯石εHf(t)值(+1.93～+3.65)顯示，Humber帶內(nèi)地殼來(lái)源于古元古代新生地殼物質(zhì)，分別經(jīng)過(guò)Pinwarian造山事件以及格林威爾造山事件中的Shawinigan期和Ottanwan期的地殼再造事件。

(3) Humber帶內(nèi)格林威爾基底地塊均為原地基底，支持前人認(rèn)識(shí)，即Humber River斷層兩側(cè)具有相似的基底。帶內(nèi)基底地塊與勞倫大陸遠(yuǎn)端東部邊緣具有一致的構(gòu)造-巖漿歷史。

致謝在加拿大紐芬蘭島開(kāi)展野外工作中得到了滑鐵盧大學(xué)地球科學(xué)系的大力支持以及中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)中心趙巖博士的幫助，同時(shí)兩位審稿專(zhuān)家給出了許多建設(shè)性意見(jiàn)，使本文更加完善，在此對(duì)他們表示誠(chéng)摯的感謝！