Deep electrical structure and dynamic mechanism of the Helanshan tectonic belt
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摘要:
贺兰山构造带是华北克拉通西部中生代以来的典型陆内构造变形区域。对野外采集的大地电磁数据进行分析与反演，获取贺兰山构造带的深部电性结构。结果揭示，贺兰山构造带上地壳发育逆冲推覆构造，中下地壳存在完整且厚实的地壳根。大地电磁测深剖面显示，贺兰山构造带西北部的河套盆地深部存在向NW方向上涌的低电阻率通道，东南部的银川地堑与鄂尔多斯盆地存在地幔物质上涌的特征。贺兰山构造带晚侏罗世WNW—ESE向挤压的褶皱冲断带与白垩纪以来的构造隆升过程和西太平洋板块俯冲作用相关，记录了早期深部地幔物质向NW方向上涌的现象。在新生代西太平洋板块持续俯冲与回撤过程中，以及青藏高原向东北缘扩展的联合控制下，贺兰山构造带的邻区深部地幔物质向地壳上涌，导致鄂尔多斯盆地深部岩石圈发生减薄，地幔物质与地壳发生交代作用，在刚性的贺兰山块体限制下，形成现今的盆山构造格局。
Abstract:Helanshan tectonic belt is a typical intracontinental contractional deformation area of the western North China Craton since the Mesozoic. Based on the analysis and inversion of magnetotelluric data collected in the field, the deep electrical structure of the Helanshan tectonic belt was obtained. The results reveal that the Helanshan tectonic belt develops the thrust−nappe structure in the upper crust, and there are intact and thick crustal roots in the middle and lower crust. The magnetotelluric sounding profile shows that there is a low resistivity channel upwelling to the NW of the Helanshan tectonic belt, and there are mantle material upwelling characteristics in the Yinchuan Garben and Ordos Bain in the southeast. The Helanshan tectonic belt of the Late Jurassic WNW—ESE compressive fold−thrust belt and the Cretaceous tectonic uplift process are related to the subduction of the Western Pacific Plate, which records the early upwelling of deep mantle material in the NW direction. Controlling by the Cenozoic Western Pacific Plate subduction and rollback and the Tibetan Plateau growth northward, the adjacent area of the Helanshan tectonic belt deep mantle material upwelling into the crust. Then, the Ordos Basin deep lithosphere thinned, forming the present basin and mountain tectonic pattern.
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吉塘变质杂岩系分布于澜沧江西南，沿他念他翁山链呈北西—南东向长条状展布，西起巴青县老巴青乡，经类乌齐、吉塘，东至左贡县(图 1)，构成北澜沧江北侧他念他翁山脉主体，东部以前称为北澜沧江变质岩系，交通要道位于吉塘镇，也称为吉塘变质岩系、吉塘群、吉塘变质核杂岩，在类乌齐一带又称类乌齐群[1]。在时代归属上有多种划分方案，20世纪50年代初李璞等在三江地区开展地质调查，将山露于吉塘—类乌齐地区的变质岩命名为“吉塘变质岩、“泄巴变质岩和“类乌齐变质岩”，认为其时代为前寒武纪[2-3]。四川地质局第三区域地质测量大队①将其划分为古生界变质岩系，西藏地勘局第一地质大队②将其划分为变质岩系酉西杂岩群，形成时代为古生代。周云生等[4]将其称为北澜沧江变质岩带，划分为下部酉西杂岩群，上部卡贡群，时代为晚古生代。《“三江”区域地质图》称为吉塘群，其时代划归前石炭纪[5]。艾长兴等[6]称其为吉塘群，时代为泥盆系；雍永源等[7]称其为北澜沧江变质岩带，划分为上部酉西群，下部吉塘群，酉西群为早古生代，吉塘群归属前寒武纪。王根厚[1]称为吉塘变质杂岩系，划分为酉西岩组和吉塘岩组构造片岩，时代置于前石炭纪。
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图 1 研究区大地构造位置图(a)和藏东吉塘变质杂岩空间分布图(b)Figure 1. Tectonic location map of study area(a)and spatial distribution map of Jitang metamorphic complex, eastern Tibet(b)本文沿用雍永源等[7]的北澜沧江变质岩带，划分为上部酉西群、下部吉塘群。西藏自治区地热地质大队③对吉塘群中具片麻状、条纹(条痕)状、眼球状、混合岩化现象的岩石进行锆石U-Pb定年研究，表明其形成于印支期，原岩为(碎裂岩化、糜棱岩化)中—酸性花岗岩，与吉塘复式花岗岩形成时代一致，将其归于吉塘复式花岗岩。本文所指吉塘群岩性组合为片麻岩、斜长角闪岩、片岩等。
近年随着锆石U-Pb同位素定年技术广泛应用，众多研究者从吉塘群片麻岩中不断得出众多年龄。李才等[8]在类乌齐地区吉塘群花岗片麻岩得到锆石U-Pb年龄为254~227 Ma。沙绍礼等[9]利用锆石U-Pb和白云母Ar-Ar法分别得到240±12 Ma和226±2 Ma的年龄，认为吉塘变质杂岩体形成于中生代，很可能不存在变质基底。陶琰等[10]对吉塘镇吉塘群出露的花岗岩采用U-Pb定年，获得其年龄为249~220 Ma，花岗岩岩浆源岩为具有变质杂砂岩成分的古元古代吉塘群片麻岩，由此认为吉塘变质杂岩体中生代的锆石年龄很可能代表古特提斯洋俯冲岩浆事件的年龄，并不代表变质基底的形成时代。
目前关于吉塘群的形成时代认识不统一，报道的形成时代从元古宙—中生代，跨度很大。本文以察雅县吉塘镇多穷沟出露的吉塘群为研究对象，对黑云二长片麻岩进行LA-ICP-MS锆石年龄研究，同时与类乌齐地区吉塘群对比，在此基础上限定吉塘群形成时代的下限，讨论成岩后期变质事件，研究结果有助于解析藏东吉塘群变质结晶基底的形成时代及后期的变质演化过程。
1. 地质背景与岩石特征
研究区地处羌北-昌都地块、双湖-查吾拉-澜沧江结合带及羌塘-左贡地块交汇部位，大地构造位置独特(图 1-a)。地层分区为羌塘-三江地层大区之北澜沧江构造地层分区(图 2-a), 构造运动十分发育，吉塘镇吉塘群位于桑多-吉塘逆冲推覆断裂之间，地层呈北西—南东向展布，与区域构造迹线一致(图 2-b)。吉塘群主要出露岩性为灰色、浅灰色、灰白色黑云二长片麻岩片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、二云片岩，以残留体或捕虏体形式产于印支期吉塘复式花岗岩中，受印支期岩浆改造程度较高。
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图 2 藏东吉塘地区地层分区简图(a)和吉塘镇吉塘岩群地质图(b)T3—上三叠统沉积岩地层；C1kg—下石炭统卡贡组；Pt3Jbmg—吉塘岩群黑云二长片麻岩；Pt3Jabl—吉塘岩群斜长角闪岩残留体；Pt3Jplg—吉塘岩群黑云斜长片麻岩残留体；Pt3Jbmg+mis—吉塘岩群黑云二长片麻岩、二云片岩残留体；cs—酉西岩群变质砾岩；PzYqs+mis—酉西岩群石英片岩、二云片岩；sls—酉西岩群钠长片岩；hos—酉西岩群角闪片岩；ggT3—上三叠统片麻状花岗岩；ηγT3—晚三叠世二长花岗岩；γσοT3—晚三叠世英云闪长岩；ξγT3—晚三叠世正长花岗岩；γσT3—晚三叠世花岗闪长岩；γσπT3—晚三叠世花岗闪长斑岩；1—逆断层；2—性质不明断层；3—侵入接触界线；4—混合岩化作用；5—样品采集位置及编号Figure 2. Simplified map showing stratigraphic division in Jitang area(a)and simplified geological map of Jitang Group in Jitang town(b), eastern Tibet2. 测试方法
锆石分选、微量元素分析及U-Pb同位素定年均在武汉上谱分析科技有限责任公司完成。原岩样品经过粉碎、淘洗后去除轻矿物部分，重砂部分经电磁选后得到含有少量杂质的锆石样品，最后在双目镜下挑选出锆石晶体。选择晶形较好、无裂隙的锆石颗粒粘贴在环氧树脂表面，制成锆石样品靶，打磨样品靶，使锆石的中心部位暴露出来进行抛光。对锆石进行反射光、透射光显微照相和阴极发光(CL)图像分析，根据反射光、透射光及锆石CL图像，选择代表性的锆石颗粒和区域进行U-Pb测年。
锆石微量元素及U-Pb同位素定年利用LA-ICP-MS分析完成，激光剥蚀系统为GeolasPro，ICP-MS为Agilent 7700e，激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，分析精度优于2%，在等离子体中心气流中加入少量氮气，以提高仪器灵敏度、降低检出限和改善分析精密度[11]。另外，激光剥蚀系统配置了信号平滑装置，即使激光脉冲频率低达1 Hz，采用该装置后能获得光滑分析信号[12]；时间分辨分析数据包括20~30 s空白信号和50 s样品信号；对分析数据离线处理采用ICP-MS DataCal[13-14]软件完成；详细的仪器操作条件和数据处理方法见Liu等[14-15]。
锆石微量元素含量利用USGS参考玻璃Nist610作为外标，Si为内标的方法进行定量计算；U-Pb同位素定年中采用标准锆石91500为外标进行同位素分馏校正，每分析5个样品点分析测试1次91500；对于与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的变化采用线性内插的方式进行校正，标准锆石91500的U-Th-Pb同位素比值推荐值据Wiedenbeck等[16]。样品锆石的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均值计算均采用Isoplot/Ex_ver3[17]完成。
3. 锆石特征及U-Pb定年结果
从黑云二长片麻岩样品D7769中分选出较多的锆石颗粒，多呈圆状、次圆状、碎片状、短柱状等，外部形态显示磨蚀程度不等。大多数锆石为40~180 μm，长宽比介于1.2~3.3之间。阴极发光图像按锆石形态可分为2类，一类锆石具有明显的核-边结构，核部较宽，有明显的岩浆结晶环带，是残留核(图 3，点5、54、11等)，边部较窄，隐约可见环带结构，为变质边(图 3，点3、4、7等)；另一类为无核-边结构，隐约可见岩浆环带结构的板状锆石，未受到变质作用影响(图 3，点39、50)。本次研究从中随机挑选105颗锆石进行U-Pb年龄测定，测试时避开了裂隙和包体。
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图 3 吉塘群黑云二长片麻岩代表性锆石阴极发光(CL)图像Figure 3. Representative zircon CL images of the biotite monzogneiss from the Jitang Group样品LA-ICP-MS原位U-Pb年龄测试结果见表 1，各测点Th和U含量及Th/U值差异较大，U含量为10×10-6~1752×10-6，Th含量为4×10-6~2135×10-6，Th/U值为0.02~2.87。锆石原位U-Pb测年结果显示，年龄跨度较大，排除谐和度较差及受热液混杂影响的18、20、56、74、77、85、86、102、103测点后，获得96个有效分析点，谐和度较高(图 4-a)，锆石谐和年龄变化范围为2818~203 Ma，年龄结果大于1000 Ma时采用207Pb/206Pb年龄，其余采用206Pb/238U年龄。
表 1 吉塘岩群黑云二长片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb分析结果Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb dating results of the biotite monzogneiss in the Jitang Group测点号 元素含量10-6 Th/U 同位素比值 年龄/Ma 谐和
度/%采用年
龄/MaTh U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ D7769-01 237 429 0.55 0.0553 0.0017 0.5254 0.0160 0.0683 0.0006 433 70.4 429 10.7 426 3.9 99 426 D7769-02 78.5 562 0.14 0.0541 0.0011 0.3668 0.0126 0.0489 0.0013 372 48.1 317 9.3 308 7.7 96 308 D7769-03 18.1 265 0.07 0.0509 0.0024 0.2264 0.0109 0.0320 0.0004 239 109.2 207 9.0 203 2.5 98 203 D7769-04 10.8 489 0.02 0.0526 0.0015 0.2918 0.0111 0.0399 0.0008 309 58.3 260 8.8 252 5.1 96 252 D7769-05 72.3 143 0.51 0.0720 0.0017 1.3352 0.0325 0.1343 0.0011 985 17.6 861 14.1 812 6.5 94 812 D7769-06 69.3 521 0.13 0.0728 0.0013 1.5615 0.0353 0.1554 0.0023 1007 37.8 955 14.0 931 13.0 97 931 D7769-07 163 968 0.17 0.0498 0.0014 0.2473 0.0073 0.0357 0.0004 187 66.7 224 5.9 226 2.4 99 226 D7769-08 106 220 0.48 0.0975 0.0016 3.6266 0.0632 0.2692 0.0022 1577 31.5 1555 13.9 1537 11.4 98 1577 D7769-09 262 1388 0.19 0.0495 0.0013 0.2270 0.0060 0.0330 0.0003 172 63.0 208 4.9 210 1.6 99 210 D7769-10 7.85 426 0.02 0.0554 0.0014 0.3327 0.0103 0.0432 0.0007 428 53.7 292 7.9 273 4.3 93 273 D7769-11 156 388 0.40 0.0742 0.0013 1.7650 0.0356 0.1720 0.0021 1048 35.2 1033 13.1 1023 11.8 99 1048 D7769-12 69.6 628 0.11 0.0573 0.0017 0.4574 0.0171 0.0573 0.0012 502 63.0 382 11.9 359 7.2 93 359 D7769-13 325 873 0.37 0.0547 0.0015 0.4543 0.0144 0.0602 0.0011 398 58.3 380 10.1 377 6.9 99 377 D7769-14 449 673 0.67 0.0601 0.0011 0.7638 0.0192 0.0917 0.0016 609 43.5 576 11.1 566 9.5 98 566 D7769-15 211 685 0.31 0.0511 0.0016 0.2506 0.0080 0.0355 0.0004 256 74.1 227 6.5 225 2.5 99 225 D7769-16 39.3 209 0.19 0.0638 0.0015 0.9704 0.0269 0.1100 0.0017 744 50.0 689 13.9 673 9.9 97 673 D7769-17 286 486 0.59 0.0711 0.0011 1.5282 0.0252 0.1554 0.0012 961 33.3 942 10.1 931 6.5 98 931 D7769-18 69.4 494 0.14 0.0516 0.0021 0.2854 0.0169 0.0393 0.0014 265 99.1 255 13.4 248 8.7 97 248 D7769-19 17.2 48.4 0.35 0.0711 0.0024 1.3701 0.0450 0.1399 0.0014 961 63.9 876 19.3 844 8.2 96 844 D7769-20 287 510 0.56 0.0702 0.0012 0.9926 0.0187 0.1022 0.0008 1000 36.0 700 9.6 627 4.6 89 627 D7769-21 320 1752 0.18 0.0783 0.0010 1.7517 0.0243 0.1616 0.0012 1155 26.2 1028 9.0 966 6.5 93 966 D7769-22 156 391 0.40 0.0729 0.0011 1.5791 0.0254 0.1565 0.0011 1011 26.9 962 10.0 937 6.3 97 937 D7769-23 113 412 0.27 0.0693 0.0012 1.1428 0.0403 0.1182 0.0035 909 37.0 774 19.1 720 20.4 92 720 D7769-24 166 240 0.69 0.0726 0.0014 1.7374 0.0341 0.1727 0.0013 1011 40.7 1022 12.7 1027 7.2 99 1011 D7769-25 69.4 167 0.42 0.0701 0.0017 1.4609 0.0497 0.1487 0.0033 931 54.6 914 20.5 894 18.7 97 894 D7769-26 209 220 0.95 0.0709 0.0014 1.5404 0.0303 0.1571 0.0011 954 36.1 947 12.1 941 5.9 99 941 D7769-27 27.8 35.6 0.78 0.0814 0.0029 1.8069 0.0631 0.1610 0.0016 1231 68.5 1048 22.8 962 9.1 91 962 D7769-28 17.0 306 0.06 0.0549 0.0016 0.3046 0.0089 0.0403 0.0005 409 64.8 270 6.9 255 3.2 94 255 D7769-29 43.6 992 0.04 0.0528 0.0011 0.2955 0.0079 0.0404 0.0006 320 48.1 263 6.2 255 4.0 96 255 D7769-30 101 217 0.47 0.0811 0.0016 1.7554 0.0382 0.1567 0.0020 1233 37.5 1029 14.1 938 11.3 90 938 D7769-31 146 323 0.45 0.0716 0.0014 1.3836 0.0273 0.1400 0.0011 974 6.5 882 11.7 844 6.1 95 844 D7769-32 123 295 0.42 0.1990 0.0028 12.4358 0.2954 0.4512 0.0084 2818 24.2 2638 22.4 2401 37.5 90 2818 D7769-33 329 986 0.33 0.0604 0.0009 0.7903 0.0125 0.0948 0.0006 617 33.3 591 7.1 584 3.5 98 584 D7769-34 302 638 0.47 0.0694 0.0011 1.2213 0.0236 0.1275 0.0016 911 33.0 810 10.8 773 8.9 95 773 D7769-35 3.50 10.4 0.34 0.0708 0.0056 1.3547 0.0974 0.1418 0.0027 950 157.3 870 42.0 855 15.2 98 855 D7769-36 69.1 485 0.14 0.0714 0.0013 1.5198 0.0337 0.1539 0.0016 969 38.9 938 13.6 923 9.0 98 923 D7769-37 245 469 0.52 0.0679 0.0014 1.0308 0.0499 0.1071 0.0041 866 43.7 719 24.9 656 23.8 90 656 D7769-38 902 881 1.02 0.0685 0.0011 1.1177 0.0189 0.1182 0.0009 883 33.3 762 9.1 720 4.9 94 720 D7769-39 551 400 1.38 0.1323 0.0019 5.9745 0.1035 0.3263 0.0035 2129 23.9 1972 15.1 1821 17.1 92 2129 D7769-40 110 637 0.17 0.0770 0.0011 1.8225 0.0285 0.1713 0.0014 1120 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D7769-81 210 324 0.65 0.0778 0.0014 1.6667 0.0335 0.1545 0.0016 1143 41.7 996 12.8 926 8.7 92 926 D7769-82 118 186 0.63 0.0724 0.0015 1.6279 0.0339 0.1623 0.0013 996 42.6 981 13.1 969 7.0 98 969 D7769-83 165 243 0.68 0.0756 0.0014 1.4400 0.0271 0.1374 0.0011 1085 34.3 906 11.3 830 6.1 91 830 D7769-84 417 1000 0.42 0.0749 0.0012 1.4251 0.0226 0.1372 0.0010 1066 32.6 899 9.5 829 5.5 91 829 D7769-85 79.4 408 0.19 0.0643 0.0015 0.6266 0.0167 0.0701 0.0009 750 48.1 494 10.4 437 5.5 87 437 D7769-86 148 543 0.27 0.0776 0.0013 1.3782 0.0251 0.1280 0.0014 1137 33.0 880 10.7 777 7.7 87 777 D7769-87 83.1 312 0.27 0.0760 0.0012 1.7573 0.0300 0.1668 0.0016 1094 32.9 1030 11.1 995 9.1 96 995 D7769-88 49.0 98.8 0.50 0.0716 0.0017 1.4495 0.0373 0.1457 0.0018 976 53.9 910 15.5 877 10.0 96 877 D7769-89 153 151 1.01 0.0621 0.0017 0.8529 0.0223 0.0995 0.0010 676 63.9 626 12.2 611 5.7 97 611 D7769-90 448 522 0.86 0.0907 0.0015 2.5088 0.0470 0.1993 0.0022 1440 32.6 1275 13.6 1172 12.0 91 1440 D7769-91 223 409 0.54 0.0801 0.0015 1.9418 0.0413 0.1743 0.0019 1198 37.0 1096 14.3 1036 10.3 94 1198 D7769-92 108 299 0.36 0.0765 0.0013 1.4680 0.0250 0.1385 0.0011 1109 34.4 917 10.3 836 6.5 90 836 D7769-93 146 373 0.39 0.0781 0.0012 1.9649 0.0344 0.1819 0.0022 1150 36.1 1104 11.8 1077 12.0 97 1150 D7769-94 294 513 0.57 0.0711 0.0015 1.1359 0.0326 0.1158 0.0026 961 45.4 771 15.5 707 14.9 91 707 D7769-95 132 277 0.47 0.0746 0.0015 1.6725 0.0341 0.1622 0.0012 1058 40.7 998 13.0 969 6.6 97 969 D7769-96 124 170 0.73 0.0731 0.0015 1.6443 0.0351 0.1630 0.0015 1017 43.1 987 13.5 973 8.2 98 973 D7769-98 2135 743 2.87 0.2801 0.0042 24.4270 0.4092 0.6307 0.0056 3365 23.5 3286 16.5 3152 22.3 95 3365 D7769-100 112 231 0.49 0.0683 0.0019 1.2870 0.0438 0.1361 0.0031 877 89.8 840 19.5 823 17.8 97 823 D7769-101 254 814 0.31 0.0688 0.0013 1.4036 0.0305 0.1470 0.0015 894 39.4 890 12.9 884 8.5 99 884 D7769-102 185 522 0.36 0.0694 0.0016 1.4180 0.0399 0.1477 0.0026 911 52.8 897 16.8 888 14.9 99 888 D7769-103 354 1144 0.31 0.0699 0.0014 1.4330 0.0280 0.1477 0.0012 928 41.8 903 11.7 888 6.7 98 888 D7769-104 142 511 0.28 0.0744 0.0016 1.7229 0.0379 0.1673 0.0013 1051 44.4 1017 14.2 997 7.1 98 997 D7769-105 401 974 0.41 0.0845 0.0015 2.5123 0.0458 0.2142 0.0017 1303 30.6 1276 13.3 1251 8.9 98 1303 D7769-106 165 218 0.76 0.0876 0.0020 2.6309 0.0580 0.2163 0.0019 1373 43.7 1309 16.2 1262 10.3 96 1373 D7769-107 105 188 0.56 0.1078 0.0025 4.4692 0.1049 0.2985 0.0031 1763 42.6 1725 19.5 1684 15.4 97 1763 ![]()
图 4 吉塘群黑云二长片麻岩锆石U-Pb年龄谐和图Figure 4. Zircon U-Pb concordia diagrams for the biotite monzogneiss from the Jitang Gruop对96个年龄值进行统计分析，年龄值频率分布图上形成多个组/峰(图 5)，U-Pb年龄值可分为2组：第一组437~203 Ma，锆石有效分析点13个，具有明显的核-边结构，年龄值均测试于锆石边部(图 3)，为锆石变质增生边，隐约见环带结构，Th含量为7.75×10-6~325×10-6，U含量为265×10-6~1388×10-6，Th/U值除1号点为0.55外均小于0.1，其年龄代表原岩成岩后期遭受变质作用的时间，13个变质年龄集中分布在5个组/峰值(图 5)，分别为226~ 203 Ma(n=4)，255~252 Ma(n=3)，308~273 Ma(n=3)，377~359 Ma(n=2)，427 Ma(n=1)；第二组2818~566 Ma(图 4-c)，锆石有效分析点83个，具核-边或板状结构，且具核-边结构的锆石核部具有环带结构，Th含量为3.5×10-6~2134×10-6，U含量为10×10-6~1752×10-6，Th/U值为0.1~2.87，大多数大于0.4，显示出岩浆成因的锆石特征[18]，年龄测试点位于锆石核部；板状结构锆石数量少，无变质边，无环带，外形浑圆，年龄测试点位于锆石中心部位(图 3)；该段年龄值代表锆石的形成时间，83个年龄值在相对频率分布图上形成多个密集连续的组/峰(图 5)，分别为584~566 Ma(n=2)，615~611 Ma(n=3)，673~634 Ma(n=6)，739~707 Ma(n=5)，787~756 Ma(n=4)，855~808 Ma(n=12)，894~865 Ma(n=8)，941~906 Ma(n=11)，973~962 Ma(n=5)，1048~995 Ma(n=6)，1150~ 1100 Ma(n=9)，>1198 Ma(n=12)，最年轻年龄值为566± 9.51 Ma。
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图 5 黑云二长片麻岩锆石U-Pb年龄相对频数分布图Figure 5. Relative frequency distribution diagram of zircon U-Pb age in the biotite monogenesis4. 讨论
4.1 吉塘地区吉塘群原始沉积时限和原岩
锆石作为副矿物广泛存在于各类岩石中，具有非常高的封闭温度和稳定性，对锆石进行结构分析和原位微区定年可以提供岩石形成、变质时代等重要信息[19-20]。碎屑沉积岩锆石U-Pb定年的基本原理为：随机选取足够量的碎屑锆石进行单颗粒锆石定年，然后对结果进行统计分析，利用最年轻的一组年龄限定最大沉积时间。利用这种方法确定地层时代的准确度有限，难以获得精准的绝对年龄值，但用于限定无化石或火山岩夹层的地层时代范围非常有效；对于副变质岩，碎屑锆石没有受到后期变质事件影响，同位素体系保持封闭，可以采用这种方法限定其原始沉积时代。
黑云二长片麻岩样品第二组锆石U-Pb年龄值为2818~566 Ma，测点锆石具有核-边结构或板状结构，且测点均位于锆石的核部或中心。具核-边结构的锆石核部形态显示，它们是不同磨蚀程度的碎屑锆石，CL图像揭示核部为岩浆成因，后期有变质作用生成的变质边；板状结构锆石外部形态表明，其为磨蚀程度不同的碎屑锆石，成岩后期未遭受变质作用。锆石年龄谐和度高(图 4)，碎屑锆石U-Pb同位素体系保持封闭，锆石核部或中心部位未受到后期变质事件的影响，可用第二组年龄限定寄主岩石的原始沉积时代。黑云二长片麻岩的碎屑锆石年龄分布在566~2818 Ma较宽的范围，表明其物源丰富多样，既有太古宙古老物质，也有新元古代物质。这些年龄形成多个群组，年龄分布连续，最年轻锆石年龄为566±9.5 Ma，表明吉塘群最大沉积时限不早于566±9.5 Ma，形成时代为新元古代晚期；该年龄值与陈奇等[21]间接推测的多穷沟吉塘群黑云斜长片麻岩年龄560 Ma相近。
雍永源等[7]认为，吉塘群原岩具有碎屑岩或杂砂岩的特征；陶琰等[10]认为，吉塘群原岩建造中包含火山弧成因的英安岩或英安质火山碎屑岩；陈奇等[21]认为，斜长片麻岩原岩以长英质粘土岩和砂砾岩为主，沉积岩碎屑物质主要来自花岗质岩石、长英质火山岩或类似TTG的源岩；野外地质调查发现，黑云二长片麻岩虽然变质程度较高，且由于受到部分混合岩化和构造改造强烈，原岩组构特征残留很少，但在采样点附近的黑云二长片麻岩中保留了“成分层”(图版Ⅰ-d)。这种“成分层”体现在主要矿物长石、石英、黑云母含量上的不同，部分“成分层”长石矿物减少变成云母片岩。这种“成分层”差异是沉积岩特有的现象。锆石CL图像显示，锆石多呈圆状、次圆状，具有较明显的搬运磨蚀再沉积特征，说明黑云二长片麻岩原岩为碎屑岩；第二段2818~566 Ma的锆石核部具有环带结构，Th/U值均大于0.1，平均0.55，这是岩浆锆石典型的特征，结合岩石矿物成分说明，碎屑物多来源于中—酸性花岗质岩石、长英质火山岩等。
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图版Ⅰa.黑云二长片麻岩残留于印支期二长花岗岩；b.黑云二长片麻岩手标本照片；c.二长片麻岩弱混合岩化现象；d.黑云二长片麻岩夹石英片岩组成的“成分层”差异；e.黑云二长片麻岩镜下照片；f.石英、长石和云母组成的S-C组构；Pl—斜长石；Qz—石英；Ms—白云母；Bit—黑云母；Kf—钾长石图版Ⅰ.陈奇等[21]对吉塘群黑云斜长片麻岩的锆石U-Pb年代学研究认为，吉塘群变质结晶基底源岩由泛非期和格林威尔造山期构造-岩浆热事件形成，在560 Ma的沉积时代之前，源区可能发生了4次岩浆事件；结合本次第二段2818~566 Ma出现多组或峰，锆石为岩浆锆石，可能代表在566±9.51 Ma沉积时代之前物源区中—酸性岩浆活动频繁，多组/峰年龄值分别对应频繁的岩浆活动时间，表明频繁的岩浆活动为后期吉塘群黑云二长片麻岩原岩沉积提供了丰富的物源。
4.2 类乌齐吉塘群与吉塘地区吉塘群对比
西藏地质调查院对类乌齐地区吉塘群④(报告称类乌齐变质岩套，本文称类乌齐地区吉塘群)在以往基础上进行了解体；西藏地勘局地热地质大队对吉塘地区吉塘群③在以往基础上进行了解体，二者的对比结果见表 2。
表 2 藏东吉塘地区吉塘群与类乌齐地区片麻岩套对比Table 2. Comparison of the Jitang Group in Jitang area and Leiwuqi gneiss suite, eastern Tibet单元名称 单元代号 岩性组合 原岩恢复 特征变质矿物 变质相带 构造环境 形成时代 类乌齐吉塘群④ 宁达片麻岩单元 Nd<gn>T3 浅灰白色花岗质片麻岩、花岗质片糜岩、二长片麻岩、黑云斜长片麻岩、花岗质粗糜棱岩、碎裂花岗岩等 正片麻岩 矽线石/红柱石铁铝榴石/角闪石/黑云母/斜长石 高绿片岩—低角闪岩相 火山弧及同碰撞花岗岩 227±0.6 Ma[8] 加隆片麻岩单元 JL<gn>T1 眼球状、条纹条带状黑云母(角闪)斜长片麻岩、黑云母花岗质片麻岩、黑云斜长(二长)片麻岩、花岗质片糜岩、碎斑岩、碎粒岩等 正片麻岩 同碰撞花岗岩 246.3±1.7 Ma④、248.3±1.5 Ma④、247.3±1.3 Ma④ 加压玛片麻岩单元 JY<gn>P3 浅灰色、灰白色角闪花岗质片糜岩、黑云斜长片麻岩和浅灰色片麻状黑云二长花岗岩等 正片麻岩 同碰撞花岗岩 253±9 Ma④(片麻状花
岗岩)254±8 Ma[8](片
麻状花岗岩)、246.3 ±
0.8[23](片麻状花岗岩)都拉扎片麻岩单元 DL<gn>P1 片麻状碎裂细粒二长花岗岩 正片麻岩 同碰撞花岗岩 281.8±1.9 Ma④ 查秋赛组 AnOcq. 浅灰色-灰色石榴子石黑云斜长片麻岩，灰色-深灰色条纹条带状钙铝榴石二云斜长片麻岩、浅灰绿色(角闪)斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩，局部夹少量黑云斜长片岩和矽线石云英岩等 碎屑岩夹火山岩建造 主体区间年龄为438.2±3.6~700 Ma，时代置于前奥陶纪⑥ 吉塘地区吉塘群③ 纽多岩体 ηγT2/γο 灰白色碎裂岩化细粒二长花岗岩/灰白色碎裂岩化黑云母 低—高角闪岩相带 同碰撞花岗岩 不早于566±9.5 Ma(黑云
二长片麻岩)吉塘复式花岗岩 γσοT3/ξγT3/γοT3/ηγT3 眼球状、条纹条带状、片麻状黑云母二长花岗岩、浅灰色片麻状黑云二长花岗岩、灰白色二长花岗岩/条纹条痕条带状混合岩化英云闪长岩、浅灰色片麻状英云闪长岩、灰白色英云闪长岩/灰色糜棱岩化花岗岩闪长岩、灰白色碎裂花岗岩闪长岩/灰白色条纹条痕弱混合岩化正长花岗岩、灰白色正长花岗岩等 碎屑岩夹火山岩建造 绿泥石/绢云母/绿帘石/角闪石/铁铝榴石/云母斜长石/碱性长石 被动陆源 吉塘群 Pt3Jabl 斜长片麻岩、二长片麻岩、黑云母(二云)片岩(非正式填图单元) 岛弧玄武岩 Pt3Jabl 斜长角闪岩 基性火山岩 从表 2分析，类乌齐地区吉塘群经解体后可分为两部分，第一部分为形成于印支期的宁达片麻岩单元(227 Ma)、加隆片麻岩单元(246.3 Ma)、加压片麻岩单元(253 Ma)、都拉扎片麻岩单元(281.8 Ma)，为同碰撞正片麻岩；吉塘地区吉塘群围岩或附近同样分布印支期花岗岩体，吉塘岩体(225.7~222.8 Ma)、纽多岩体(262~243.6 Ma)形成的大地构造环境为同碰撞—后碰撞。第二部分为查秋赛组，岩石组合为二长(斜长)片麻岩、片岩、云英岩，原岩为碎屑岩夹火山岩，这部分与解体后的吉塘地区吉塘群③岩性一致。
吉塘镇多穷沟地质路线调查发现，印支期岩浆岩具有片麻状构造、条纹(条痕)状构造、眼球状构造及碎裂岩化、糜棱岩化混合岩化(图版Ⅰ-c)等现象，且多发育在岩体与围岩接触带、韧性剪切带及脆-韧性断裂附近，说明吉塘地区在印支期中—酸性岩体形成后，经历了构造-岩浆的改造作用，这与类乌齐地区吉塘群经解体④后的正片麻岩相似。这部分不属于吉塘群的变质基底物质，属于华力西期—印支期岩浆活动的产物，应将类乌齐吉塘群中的正片麻岩部分归属于华力西期—印支期岩浆岩。
4.3 吉塘群变质事件厘定
吉塘群最大沉积时限不早于566±9.51 Ma，其后年龄记录了变质事件发生的时间；锆石U-Pb变质年龄主要为437~203 Ma，测点位于具核-边结构锆石的变质增生边上，在相对频率分布图上出现多个峰值/组(图 5)，代表了不同的变质事件。
陶琰等[10]认为，吉塘复式花岗岩岩浆源岩为杂砂岩成分的吉塘群副片麻岩。樊炳良等[22]认为，吉塘复式花岗岩源岩可能为吉塘群。西藏地勘局地热地质大队③在吉塘复式花岗岩中测得各类中—酸性花岗岩形成时间在225.7~213 Ma范围，为印支期岩浆活动的产物，该年龄与变质组/峰226~ 203 Ma(n=4)在误差范围内一致，为吉塘复式花岗岩岩浆活动引起吉塘群变质事件的时间。吉塘群主要以残留体或捕虏体形式分布于吉塘复式花岗岩中，说明印支期岩浆活动对吉塘群改造程度大，在吉塘复式花岗岩锆石U-Pb年龄值中出现大于吉塘群黑云二长片麻岩沉积下限的年龄566±9.51 Ma，可能与本次岩浆活动捕虏吉塘群锆石关系密切，导致吉塘群重融。
李才等[8]于恩达附近的片麻状花岗岩中获得锆石U-Pb年龄为254±8 Ma。王新雨等[24]在纽多岩体南部花岗闪长岩中获得锆石U-Pb年龄为262±1.3 Ma。周新等[25]在纽多细粒花岗岩中获得锆石U-Pb年龄为258.1±1.9 Ma。樊炳良等[26]测得纽多二长花岗岩年龄为243.6±1.4 Ma。这些年龄值与变质年龄组/峰255~252 Ma接近，说明印支期岩浆活动引起吉塘群的又一次变质事件的发生。
变质年龄组/峰273~427 Ma的变质事件目前在吉塘地区尚未报道，但是在类乌齐地区吉塘群中正片麻岩部分相关年龄报道较多。据区域地质调查报告⑤，在吉塘群博日松多岩组二云片麻岩中获取单颗粒锆石U-Pb年龄300±14 Ma；在吉塘群都拉扎片麻岩单元的片麻状碎裂细粒二长花岗岩中获得锆石U-Pb年龄281.8±1.9 Ma。据此认为，308~ 273 Ma(n=3)可能为华力西期岩浆活动对吉塘群产生的变质事件的记录。
雍永源等[7]在多穷沟酉西群片岩中获得Rb-Sr等时线年龄371.5±0.5 Ma，认为是变质年龄。本次变质年龄组/峰377~359 Ma(n=2)，所测锆石(图 3，点12、13)具明显的核-边结构，边部具明显的环带，为岩浆活动引起的锆石生长产生的增生边，可能为岩浆活动引起的吉塘群在华力西期的又一次变质事件的记录。
河南省地勘局区域地质调查队⑥在侵入吉塘群觉拉片麻岩的片麻状细粒黑云二长花岗岩中获得Rb-Sr等时线年龄438.2±3.6 Ma。该年龄与本次变质年龄组/峰427 Ma(n=1)在误差范围内一致，可能代表吉塘群在加里东期岩浆活动中同样受到了变质作用。
综上，可分析得出吉塘群原岩成岩后经历了5期岩浆变质事件，变质时期从加里东期不断持续到印支期。其中印支期遭受到2期岩浆变质事件，变质事件年龄峰/组年龄为255~252 Ma、226~203 Ma；华力西期遭受到2期岩浆变质事件，变质事件年龄峰/组年龄为377~359 Ma、308~273 Ma；加里东期遭受到1期岩浆变质事件，变质事件年龄峰/组年龄为427 Ma。其中，印支期岩浆活动对吉塘群改造程度大，可能导致吉塘群重融。
5. 结论
(1) 吉塘群黑云二长片麻岩原岩为副变质岩，碎屑物质多来源于太古宙、新元古代的中—酸性花岗质岩石、长英质火山岩等，吉塘群最大沉积时限不早于566±9.51 Ma，形成时代为新元古代，在此时间之前岩浆活动频繁，为吉塘群沉积提供了丰富的物质来源。
(2) 吉塘地区吉塘群与类乌齐吉塘群在物质组成上具有相似性；类乌齐地区吉塘群中正片麻岩单元形成于华力西期—印支期，不属于吉塘群结晶基底物质，应该从吉塘群中分解，归属于华力西期—印支期岩浆活动产生的岩浆岩部分。
(3) 吉塘群原岩成岩后经历了5期岩浆变质事件，吉塘群沉积后从加里东期—印支期不断遭受到岩浆活动引起的变质，变质事件年龄峰/组为427 Ma、377~359 Ma、308~273 Ma、255~252 Ma、226~203 Ma；其中226~203 Ma岩浆活动对吉塘群改造程度大，可能导致吉塘群重融。
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图 1 华北克拉通构造域分布（a，据Chen et al., 2022修改）、贺兰山及周缘构造体系图（b，构造体系据Kind et al., 2002; Xiao et al., 2003; Zuza et al., 2016; Li et al., 2021; Zhang et al., 2022修改）和贺兰山构造带地质简图（c，底图据宁夏省地质局, 1974, 1978, 1980a,b,c修改; 构造单元划分据赵红格, 2003; 杨向阳, 2018修改）
JF—吉兰泰断裂；CF—查汗断裂；QGF—青铜峡−固原断裂；EHF—贺兰山东麓断裂；WHF—贺兰山西缘断裂；HF—黄河断裂；BYF—巴彦浩特断裂；RF—汝萁沟断裂；ZYF—正谊关断裂
Figure 1. Distribution of the North China Craton tectonic domain (a), tectonic system map of the Helanshan and its periphery (b) and geological schematic map of the Helanshan tectonic belt (c)
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图 2 大地电磁测站布置方式示意图（a）和大地电磁数据采集分析流程图（b）
Figure 2. Schematic diagram of the layout of the magnetotelluric station (a) and flow chart of magnetotelluric data acquisition and analysis (b)
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图 3 Bahr阻抗张量拟断面图（a）和Caldwell相位张量拟断面图（b）
Figure 3. Pseudo profiles of Bahr impedance tensor (a) and Caldwell phase tensor (b)
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图 4 MT测线相位张量图
a—10−2频率；b—10−1频率；c—100频率；d—101频率；e—102频率；f—103频率
Figure 4. MT line phase tensor diagram
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图 5 MT测线地质廊带与玫瑰花图及感应矢量图
a—MT测线廊带地质图；b—不同周期电流方向玫瑰花图；c—不同构造单元电性主轴玫瑰花图；d—不同周期感应矢量图
Figure 5. MT line geological corridor with roses map and induction vector maps
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图 6 MT测线静态位移及静态校正对比图
Figure 6. Comparison of static displacement and static correction of MT line
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图 8 MT测线构造廊带与浅层反演模型构造解释及前人地球物理资料解释图
a—MT测线构造廊带剖面图；b—TE模式反演模型构造解释图；c—TE + TM模式反演模型构造解释图；d—深地震反射剖面及解释图（剖面位置见图1−c，据刘保金等，2017）；e—大地电磁测深剖面及解释图（剖面位置见图1−b，据Li et al., 2022）；BYF—巴彦浩特断裂；ZBF—宗别立断裂；RF—汝箕沟断裂；EHF—贺兰山东麓断裂；WHF—贺兰山西缘断裂；HF—黄河断裂；ZYF—正谊关断裂; HLF—贺兰山断裂；UMR—地震反射波组；Moho—莫霍面；CR—反射界面
Figure 8. Structure interpretation diagram of MT line structure corridor and superficial layer inversion model and interpretation of previous geophysical data
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图 9 MT测线视电阻率与相位曲线图
a—贺兰山构造带（027 ~ 040测点）；b—银川地堑（055 ~ 067测点）；c—西缘冲断带（044 ~ 054测点）；d—天环坳陷（068 ~ 079测点）；e—伊陕斜坡（080 ~ 101测点）；f—河套盆地（012 ~ 026测点）
Figure 9. Apparent resistivity and phase curves of MT line
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图 10 深层TE模式反演构造解释图
a—贺兰山构造带及周缘地形剖面；b—贺兰山构造带及周缘深层TE模式反演构造解释图；BYF—巴彦浩特断裂；ZBF—宗别立断裂；RF—汝箕沟断裂；EHF—贺兰山东麓断裂；WHF—贺兰山西缘断裂；HF—黄河断裂；ZYF—正谊关断裂；HLF—贺兰山断裂
Figure 10. Construction interpretation diagram of deep TE model inversion
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