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加拿大纽芬兰岛Indian Head Range地块格林威尔期二长花岗岩年龄、Nd-Hf同位素特征
——块体属性与演化新证据

2022-07-19王朝阳张颖慧

岩石矿物学杂志 2022年4期
关键词:锆石花岗岩同位素

王朝阳,王 涛,张颖慧

(中国地质科学院 地质研究所,北京 100037)

北美地盾是由不同年龄块体经多期造山事件汇聚拼贴而成的复杂嵌合体(Dickin, 2004; Whitmeyer and karlstrom,2007)。一系列中元古代基底岩石在北美阿巴拉契亚造山带西部呈带状不连续分布(图1a; Rankinetal.,1989; Tolloetal.,2004)。这些基底岩石从最北端的加拿大纽芬兰岛向南延伸到美国的阿拉巴马州(图1a),出露在一系列以断层为边界的复背斜核部,且大多记录了格林威尔期(1 190~980 Ma)的岩浆构造热事件,以具有麻粒岩相的变质作用区别于阿巴拉契亚造山带内新元古代和古生代岩石单元。前人将其定义为出露于阿巴拉契亚造山带前缘的格林威尔基底残片(Rankin and Douglas,1976)。

加拿大纽芬兰岛位于阿巴拉契亚造山带的东北部(图1a),与北美东部其他地区相比,该区未遭受后期瑞亚克洋闭合导致的变形、变质和岩浆作用影响,且早期增生相关的造山作用的证据保存得相对较好,是研究古大西洋演化及阿巴拉契亚造山带早期拼合过程的绝佳场所(van Staaletal.,1998,2009; Hibbardetal.,2006,2007,2010)。纽芬兰岛作为格林威尔基底残片出露的最北缘,大量中元古代基底岩石零散地分布在阿巴拉契亚造山带西部Humber带一系列构造夹层中,其中包括北部的Long Range基底(约8 500 km2)和南部Steel Mountain基底(约1 200 km2)及Indian Head Range基底(约80 km2)(图1b、1c)。前人研究认为,北部地块记录了1 080~980 Ma及1 500 Ma的造山历史,而与之对应的南部地块,记录了Pinwarian(1.5 Ga)的造山历史,缺乏格林威尔期岩浆或变质叠加,并进一步认为Steel Mountain基底北部的Corner Blook Lake地块可能是沿Humber带边缘经大规模走滑产生的异地基底地块(Brem,2007; Van Staal and Barr,2012; Linetal.,2013)。近年来,随着部分与格林威尔期有关的岩浆或变质事件在南部Corner Blook Lake地块被陆续发现,有人提出了不同的认识(Hodginetal.,2021)。而与之相邻的Indian Head Range地块年龄相对匮乏,仅有少量变形花岗岩、侵入变形花岗岩的岩墙、英云闪长岩包体和泥质副片麻岩年龄报道(Allen,2009; Hodginetal.,2021)。其中,Hodgin等(2021)采用LA-ICP-MS和TIMS法分别在岩体内正长花岗岩及后期的花岗岩脉中获得1 143±27 Ma和1 136.30±0.58 Ma锆石U-Pb年龄。鉴于该地块地质复杂,该地区精确的格林威尔期岩浆事件的厘定对区域基底构造属性划分至关重要,详细的构造岩浆事件演化仍需更多的年龄加以限定,有必要准确厘定该区主体的变形花岗岩侵位时代,因此,本文在前人研究基础上,对纽芬兰岛西部Humber带内Indian Head Range地块内的元古宙二长花岗岩进行了锆石U-Pb及Nd-Hf同位素研究,以期在年代学及地壳生长方面为深入了解纽芬兰岛西部格林威尔基底属性提出新的制约。

1 区域地质背景及岩体与样品特征

北美阿巴拉契亚造山带是全球最典型的增生造山带之一(Williamsetal.,1988)。该造山带记录了早古生代-晚古生代(515~275 Ma)的多期造山事件,一系列与古大西洋和瑞亚克洋打开-闭合相关的增生事件最终实现了北美劳伦大陆与冈瓦纳大陆的拼合,进而形成潘吉尼亚超大陆(Wilson,1966; van Staaletal.,1998,2009; Nanceetal.,2008; Hibbardetal.,2010)。 前人将纽芬兰岛从西向东大致划分为亲劳伦大陆的Humber带和Notre Dame亚带以及亲冈瓦纳大陆的Exploits亚带、Gander和Avalon带,其中Notre Dame亚带与Exploits亚带之间以Red Indian缝合线为界,代表了古大西洋的闭合(图1b, van Staaletal.,1996; Fortey and Cocks,2003; Harperetal.,2009)。

图1 北美大陆东部[a,据Rankin和Douglas(1976)、Gower等(1990)、Bartholomew 和Lewis(1992)修改]、纽芬兰阿巴拉契亚[b、c,据van Staal和Barr(2012)、Hodgin 等(2021)修改]构造单元划分及Indian Head Range地块区域地质图[d,据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断裂带; CF—Cabot断层; HRF—Humber River 断层; RIL—Red Indian缝合线BVBL—Baie Verte Brompton Line; CF—Cabot Fault; HRF—Humber River Fault; RIL—Red Indian Line

纽芬兰岛西部的Humber带主要由中元古代结晶基底及其上覆变形的新元古代晚期-奥陶纪沉积岩和少量的火山岩组成(Heamanetal.,2002)。前者具有劳伦大陆基底的构造属性,后者则与裂谷、被动大陆边缘以及前陆盆地的环境密切相关(Williams and Hiscott,1987; Knightetal.,1991; Waldronetal.,1998; Lavoieetal.,2003)。Humber带西部沿Logan构造线与阿巴拉契亚构造前缘边界一致(图1a,Hibbardetal., 2006),东部边界则是由糜棱岩和许多不连续蛇绿岩破碎带组成的Baie Verte Brompton断裂带(BVBL)所限定(图1c,van Staaletal.,1998; van der Veldenetal.,2004)。基于其与阿巴拉契亚变质核的位置,带内与格林威尔造山带相关的基底残片大致可划分为强变形的内部带和弱变形的外部带(图1c,Hatcher,1984; Bartholomew,1984; Tolloetal.,2004),它们沿Humber River断层分布(Williams,1979; Cawoodetal,1994),前者包含Steel Mountain基底,以其北部的Corner Brook Lake地块为代表,后者以Indian Head Range地块和Long Range地块为主(图1c)。其中Long Range地块主要由长英质片麻岩、黑云母片岩及斜长岩组成,长英质片麻岩局部被志留纪变质基性岩脉所切割(Williams,1995; Heamanetal.,2002),而Corner Brook Lake地块及Indian Head Range地块的岩石组合与之相似,主要由麻粒岩相和高角闪岩相片麻岩、变形的黑云母花岗岩、斜长岩及少量长英质片麻岩组成(图1d,Williams and Cawood,1989; Cawood and van Gool,1998; Allen,2009)。

本文研究的二长花岗岩体(图2a)位于Indian Head Range基底西北部(图1d),Long Gull湖附近。岩体主要由发育不同程度面理构造的正长花岗岩和二长花岗岩组成,两者未见直接的接触关系。前人将其统称为变形的黑云母花岗岩单元,出露面积大于10 km2。岩体内还包含花岗岩脉、英云闪长岩包体及副片麻岩残留体。其中二长花岗岩野外可见由钾长石和石英组成的眼球状构造,直径可达3 cm(图2b)。古生代沉积岩不整合覆盖在花岗质片麻岩基底之上,岩体横切变质辉长岩、斜长岩及花岗质片麻岩单元,且被发育面理构造的花岗闪长岩所切割,暗示其年龄介于两者之间(Cawood and Williams,1988; Sung,1992)。本文二长花岗岩样品(20NL15-1)采自纽芬兰西南部Humber边缘外部带,Long Gull湖南部(图1c、1d),与上述前人报道的正长花岗岩年龄的地点相距1.2 km。岩石发育面理,具眼球状构造。岩石样品新鲜面为灰黑色-肉红色,具中细粒粒状结构(图2b),主要矿物组合为斜长石(30%~35%)、钾长石(15%~25%)、石英(30%~35%)、黑云母(10%),副矿物有锆石、磷灰石、磁铁矿等。其中,斜长石粒度在2~4 mm,发育聚片双晶; 钾长石粒度在1~4 mm; 石英的粒度在2~4 mm; 黑云母含量粒度较小,呈细小的纤维状充填在长石矿物之间(图2c、2d)。

2 分析方法

2.1 锆石U-Pb年龄及Hf同位素

本文样品的锆石U-Pb定年在中国地质科学院地质研究所矿物/包裹体微区分析实验室使用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)完成。测试仪器为Agilent 7900型电感耦合等离子体质谱仪。实验过程中氦气作为剥蚀物质载气,频率为5 Hz,激光束斑直径为30 μm,能量密度2 J/cm2。计算年龄时以国际标准锆石91500为外标进行同位素比值校正,以GJ-1为监控盲样,本次实验过程中测定的91500(1 061.5±3.2 Ma,2σ)、GJ-1(604±3 Ma,2σ)年龄在不确定度范围内与推荐值一致。详细的实验分析步骤和数据处理方法见于超等(2019),所给定的同位素比值和年龄的误差均在2σ水平。值得注意的是,实验过程中91500标样的207Pb信号较低且部分锆石的U含量较低,导致207Pb/206Pb误差相对较大,在206Pb/238U年龄与207Pb/206Pb年龄基本相同的情况下,对于>1 000 Ma的年龄同样可采用206Pb/238U年龄指示岩体的形成时代(宋彪,2015; 王彦斌等,2022)。

锆石Hf同位素分析利用武汉上谱分析科技有限责任公司的激光剥蚀多接受等离子质谱(LA-MC-ICP-MS)完成测试,其中激光剥蚀型号为Coherent公司生产的Geolas HD,MC-ICP-MS 型号为Thermo Fisher公司生产的Neptune Plus。实验过程中采用He作为剥蚀物质载气,将剥蚀物质从激光探测传送到MC-ICP-MS之前与Ar 混合,形成混合气。剥蚀直径采用44 μm。详细仪器操作条件和分析方法可参照文献(Huetal.,2012)。分析点与U-Pb定年分析点为同一位置或其附近或在其完整晶形对应的另一侧。在本次测试中,为确保分析数据的可靠性,Plešovice、91500和GJ-1这3个国际锆石标准与实际样品同时分析,Plešovice用于进行外标校正以进一步优化分析测试结果,91500和GJ-1作为第2标样监控数据校正质量,Plešovice、91500和GJ-1的外部精密度(2SD)优于0.000 020,测试值与推荐值确保在误差范围内一致。采用国际常用的高Yb/Hf值标样Temora 2来监控高Yb/Hf值锆石的测试数据。以上标样推荐值请参考Zhang和Hu(2019)。

2.2 全岩Nd同位素

全岩Nd同位素前处理和测试由武汉上谱分析科技有限责任公司采用德国Thermo Fisher Scientific公司的MC-ICP-MS完成。146Nd/144Nd被用于计算Nd的质量分馏因子(0.721 9,Linetal.,2016)。实验流程采用两个Nd同位素标样(GSB 04-3258-2015和AlfaNd)之间插入样品进行分析。分析数据采用专业同位素数据处理软件Iso-Compass进行数据处理(Zhang and Hu,2019)。GSB 04-3258-2015的143Nd/144Nd分析测试值为0.512 440±6(2SD,n=31)与推荐值0.512 438±6(2SD)在误差范围内一致,表明本仪器的稳定性和校正策略的可靠性满足高精度的Nd同位素分析。详细的实验分析步骤和数据处理方法见Li 等(2017)。

3 分析结果

3.1 锆石年龄

本文选取Indian Head Range基底二长花岗岩样品进行了锆石CL图像采集和U-Pb年龄测试以及锆石原位Lu-Hf同位素分析测试。部分锆石样品的阴极发光(CL)图像(图3a)显示,锆石多呈半自形-自形柱状或椭圆状,粒径介于80~180 μm之间,具有明显的核边结构。边部呈灰黑色,暗示其具变质成因特点,本次研究为获得变形花岗岩的侵位年龄,仅对锆石核部年龄进行测定; 核部呈亮白色,发育明显的震荡生长环带(图3a),结合其相对较高的Th/U值为0.36~0.70,表明其具岩浆成因特点。锆石U-Pb定年结果(表1、图3b、3c)显示,22个测点全部位于谐和线上或附近,206Pb/238U年龄值介于1 158~1 140 Ma之间,206Pb/238U加权平均年龄值为1 149±4 Ma(MSWD=0.61),表明该二长花岗岩的岩浆侵位可能发生于1 149±4 Ma。

3.2 Nd-Hf同位素

本文二长花岗岩样品20NL15-1的Nd同位素测试和计算结果为: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地块二长花岗岩结晶年龄t=1 149 Ma计算)。另外,本文对前人在纽芬兰岛Humber带内中元古代基底中所获得的Nd-Hf同位素(Owenetal.,1992; Dickin,2004; Allen,2009),使用相同的参数及公式进行了重新计算,以期在同一尺度上对带内基底的地壳形成及演化得到更加全面的认识,计算结果显示Long Range地块内约1.5 Ga的花岗质片麻岩类εNd值大致可以划分为两组,分别介于-2.5~+2.3和+3.2~+5.0之间,其tDM2分别为2.24~1.85 Ga和1.78~1.63 Ga; 而约1.0 Ga的花岗质岩体的εNd值介于-1.6~1.2之间,tDM2在1.78~1.55 Ga之间。

表1 Indian Head Range地块二长花岗岩LA-ICP-MS U-Pb定年分析结果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data of the monzogranite in the Indian Head Range block

在锆石的U-Pb定年的基础上,对测试结果中所有不谐和度小于5%的测点都进行了原位Lu-Hf同位素分析。分析结果(表2)显示样品中锆石εHf值为+1.93~+3.65,介于亏损地幔与球粒陨石演化线之间,相应的模式年龄tDM1和tDM2值分别为1.58~1.52 Ga和1.84 ~1.73 Ga。

表2 Indian Head Range地块二长花岗岩的锆石Lu-Hf测试结果Table 2 Zircon Lu-Hf data for the monzogranite in the Indian Head Range block

4 讨论

4.1 纽芬兰岛Humber地块岩浆事件年代学格架

研究区纽芬兰岛西部Humber带基底花岗质岩石主要分布在外部带的Long Range、Indian Head Lange地块以及内部带的Corner Brook Lake地块。尽管该区域具有悠久的研究历史,但受早期测试手段和方法的影响,其年代学研究相比于纽芬兰岛内古生代造山带的研究相对滞后(van Staaletal.,2007,2009; Van Staal and Barr,2012)。前人通过对北部Long Range内花岗质片麻岩类进行的详细年代学研究,认为纽芬兰岛西部Humber带基底的岩浆事件整体上可以划分为1 530~1 466 Ma和1 032~985 Ma两期,前者片麻岩类可以与邻区拉布拉多和魁北克的Pinwarian岩浆事件(1 510~1 450 Ma)相关联(Tucker and Gower,1994; Wasteneysetal.,1997; Heamanetal.,2004); 后者以花岗质侵入体为主,受到格林威尔造山事件的影响(Heamanetal.,2002)。而南部的Corner Brook Lake地块被认为形成于1 549~1 510 Ma(Currieetal.,1992; Cawoodetal.,1996; Linetal.,2013),同样相似的年龄也发现在临近的Indian Head Range地块北部的巨斑状片麻岩中(Allen,2009)。值得注意的是,在Indian Head Range地块上呈不整合覆盖的拉布拉多组砂岩碎屑锆石的年龄峰值以约1.15 Ga为主,缺乏约1.50 Ga的峰值,有学者认为基底风化的碎屑矿物可能经沉积物分散作用被带走,并被更遥远来源的碎屑所取代(Allen,2009)。近年来,随着越来越多高精度锆石U-Pb同位素年代学数据的积累,区域内基底的研究取得了一定的进展,例如,Hodgin等(2021)在Indian Head Range地块和Corner Blook Lake地块内花岗岩脉和正片麻岩中分别获得了1 136.30±0.58 Ma和1 138.39±0.98 Ma的锆石TIMS年龄,明显打破了前人有关南部地块不存在格林威尔期岩浆事件的认识(Brem,2007; Van Staal and Barr,2012; Linetal.,2013)。但该地块主体岩石单元的年代学特征仍需要更多的年龄资料确定,尤其是Indian Head Range地块。前人对黑云母花岗岩单元中的正长花岗岩样品(B1752)分析发现,样品中锆石测点大致可以划分为约1.0 Ga的变质锆石和1.55~1.07 Ma的岩浆锆石两组(Hodginetal.,2021)。前者变质锆石被认为是岩体遭受格林威尔变质事件影响的产物,这可能与本文样品中的变质边所反映的变质事件相一致; 后者锆石CL图像中普遍缺乏震荡生长环带且年龄误差较大,因此,作为该地块主体的花岗岩类仍缺乏精确的年龄约束。

本文选取的Indian Head Lange地块二长花岗质岩石锆石多发育核边结构,核部发育明显的震荡生长环带,结合其相对较高的Th/U值(0.36~0.70),暗示其具典型的岩浆成因特点,与前人研究相比,其锆石特征对限制岩体形成年代具有更好的指示作用。本文定年结果显示,二长花岗岩岩体侵位于1 149±4 Ma,证明了区域约1.15 Ga的岩浆事件的存在,即研究区Indian Head Lange地块主体花岗岩类形成于中元古代晚期(约1.15 Ga),该期基底岩石为上覆不整合覆盖的拉布拉多组砂岩提供了物源。

综合区域年代学研究成果(图4),可以看出,Humber带内基底至少存在峰期为约1.50 Ga、1.15 Ga和约1.0 Ga的3期岩浆事件。此外,内部带的Corner Brook Lake地块和外部带的Indian Head Range地块年龄非常相似,它们以具有Pinwarian岩浆事件及格林威尔期的岩浆-构造热事件为特征,可以大致与北部的Long Range地块及邻区拉布拉多省的Pinware地块相类比。

图4 Humber带基底地块样品年龄分布直方图(a)和劳伦大陆东部边缘地块年龄对比图[b,据Heaman 等(2004) 和 Lin 等(2013)修改; 十字代表花岗质岩浆事件,斜线代表变质事件)]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 纽芬兰岛格林威尔基底的地壳演化

格林威尔造山带内岩体年龄主要由太古宙-中元古代年龄组成,并具有向东南方向逐渐变年轻的趋势,反映了古元古代到中元古代东南劳伦大陆的地壳增生(Hoffman,1989; Rivers,1997; Karlstrometal.,2001)。前人通过对纽芬兰岛西部Humber带内Long Range地块内花岗质岩石的Nd同位素研究,认为Long Range地块可以分为北部的古元古代和中元古代新生地壳,分别与陆内格林威尔省前人识别的古元古代拉布拉多和中元古代魁北克地块相对应,代表了元古宙期间增生到劳伦大陆的年轻弧地体。地块边界横截Long Range地块,并与魁北克省七岛港西部边界相对应,代表增生洋弧地体的碰撞缝合带(Dickin,2004)。如前所述,本文还对前人的Nd同位素数据进行了重新计算,结果显示,研究区Humber带内基底地块花岗质岩石的地壳生长期主要为古元古代,中元古代的地壳以再造为主,地壳生长可能十分有限(图5a)。

图5 Humber带内全岩εNd(t)-t 图(a)及锆石εHf(t)-t 图(b)Fig.5 Whole rock εNd(t)-t(a) and zircon εHf(t)-t(b) diagrams for the basement samples in the Humber zone

前人对锆石的研究表明,Lu-Hf同位素具有较高的封闭温度,且与Nd同位素相比,受后期岩浆热事件以及变质作用的影响较小。考虑到Humber带内基底岩石普遍经历了麻粒岩相-角闪岩相的区域变质作用(Williams and Cawood,1989; Cawoodetal.,1996),锆石Lu-Hf 同位素对于经历过研究区具有复杂地质历史的岩石具有更好的指示作用。Indian Head Range基底约1 500 Ma和约1 150 Ma的岩体和区域Long Range基底内约1 000 Ma的岩体这3期岩浆事件的εHf 值分别为+5.00~+9.36、+1.93~+3.65和-0.63~+4.83(图5b,本文及Allen,2009),主体均介于亏损地幔与球粒陨石演化线之间,相应的模式年龄tDM2值分别为1.90 ~1.64 Ga(平均值为1.79 Ga)、1.84~1.73 Ga(平均值为1.81 Ga)和1.81~1.74 Ga(平均值为1.77 Ga)[根据本文及Allen(2009)自行计算]。其εHf 值与Humber边缘碎屑沉积岩中获得的Hf同位素值的演化趋势相一致(图5b,Allen,2009)。结合其相似的年龄组成特征以及密切的野外接触关系,我们认为纽芬兰岛Humber带内3期花岗质岩浆事件均来自于古元古代新生地壳物质,分别经过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)的地壳再造事件。

4.3 大地构造意义

元古宙是板块构造体制下全球构造格局首次发生重大变革的重要时期(Torsvik,1996; Scotese,2009)。古元古代-中元古代晚期,北美劳伦大陆东部处于活动大陆边缘的构造环境,在先后经历了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,与俯冲相关的钙碱性弧花岗岩、岛弧和弧后沉积岩增生到劳伦边缘,并促成了劳伦大陆的实际性生长(Rivers,1997; Whitmeyer and Karlstrom,2007; Hynes and Rivers,2010),相关的增生事件从劳伦大陆西南部一直延伸到了波罗的古陆(Condie,2013; Robertsetal.,2013)。随后的格林威尔造山作用(1 085~985 Ma)结束了这段与俯冲相关的地壳生长的漫长地质时期,并在与罗迪尼亚超大陆拼合的过程中,通过劳伦古陆东南缘与亚马逊大陆北缘的“陆-陆碰撞”拼合到一起,碰撞伴随着格林威尔省内地壳岩石发生3期构造逆冲、地壳缩短和高级变质作用(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)。随后,伸展垮塌和裂谷作用导致了罗迪尼亚超大陆的解体,该过程在北阿巴拉契亚山脉伴随着古大西洋的穿时性打开,并以发育板内岩浆事件为特征(van Staal and Barr,2012)。

加拿大纽芬兰岛阿巴拉契亚造山带Humber带内完整发育了中元古代格林威尔远端基底碎片及其上覆新元古代晚期—奥陶纪劳伦大陆的裂谷-被动边缘沉积层序,其基底地块的年龄组成及同位素特征是研究格林威尔基底及重建后续构造史的关键。前人认为,基底残片大致可划分为内部带和外部带,前者被认为是原地基底,可以与西部邻近的格林威尔构造省相关联(Gower and Krogh,2002),后者则被认为是在罗迪尼亚大陆裂解后、古大西洋打开期间或之后从劳伦大陆侧向平移过来的(Bondetal.,1984; Cawoodetal.,2001),并在随后在增生到劳伦大陆期间经历了横向平移(Hatcher,2002; Hatcheretal.,2007; Brem,2007; Linetal.,2013)。本文有关纽芬兰岛Humber带内Indian Head Range地块二长花岗岩的锆石U-Pb年代学研究结果表明,其岩体形成于1 149±4 Ma,为带内存在格林威尔期造山事件提供了新的证据。结合前人研究成果,说明在Humber带南部基底地块内部带和外部带广泛存在Shawinigan期岩浆活动,这也与劳伦东部边缘远端广泛存在的Shawinigan晚期岩浆活动相一致(Karabinosetal.,2008),该期岩浆事件被认为是弧后盆地闭合和弧增生的产物(Gower and Krogh,2002; Cawood and Pisarevsky,2017)。Nd-Hf同位素结果显示,岛内基底地块约1.5 Ga、约1.15 Ga、约1.0 Ga的3期岩浆事件具有相似的同位素演化趋势,表明它们均来源于古元古代新生地壳物质,是经后期造山事件改造的结果。本文在年代学和同位素方面均显示了内部带和外部带特征的一致性,进一步证实了前人关于Humber带内格林威尔基底横跨Humber River断层具有连续性分布的特征、均为原地基底的认识,它们与劳伦大陆远端东部边缘具有一致的构造-岩浆历史,区内不存在侧向平移的外来基底。Humber带内基底新的年代学格架的建立及同位素资料也为阿巴拉契亚造山带内古老微陆块的溯源对比提供了依据。

5 结论

本文通过对加拿大纽芬兰岛Humber带西南部Indian Head Range块体中的二长花岗岩的锆石U-Pb年代学和Nd-Hf同位素研究,初步得出如下几点结论:

(1) 二长花岗岩锆石206Pb/238U加权平均年龄值为1 149±4 Ma,代表该岩体的侵位年龄,为块体中存在格林威尔期岩浆事件提供了新的证据。结合区域年代学研究,认为Humber带发育约1.5 Ga、约1.15 Ga和约1.0 Ga的3期花岗质岩浆事件。

(2) 该二长花岗岩全岩εNd(t)值(-2.3)和锆石εHf(t)值(+1.93~+3.65)显示,Humber带内地壳来源于古元古代新生地壳物质,分别经过Pinwarian造山事件以及格林威尔造山事件中的Shawinigan期和Ottanwan期的地壳再造事件。

(3) Humber带内格林威尔基底地块均为原地基底,支持前人认识,即Humber River断层两侧具有相似的基底。带内基底地块与劳伦大陆远端东部边缘具有一致的构造-岩浆历史。

致谢在加拿大纽芬兰岛开展野外工作中得到了滑铁卢大学地球科学系的大力支持以及中国地质调查局沈阳中心赵岩博士的帮助,同时两位审稿专家给出了许多建设性意见,使本文更加完善,在此对他们表示诚挚的感谢!

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