引用本文
罗志波. 阿拉善地块早前寒武纪大陆地壳的形成与演化.地球科学进展, 2015, 30(8): 878-890
Luo Zhibo. Formation and Evolution of Early Precambrian Continental Crust in Alxa Block. Advances in Earth Science, 2015, 30(8): 878-890  
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阿拉善地块早前寒武纪大陆地壳的形成与演化
罗志波
天津市地球物理勘探中心,天津 300170
摘要

通过对已有锆石U-Pb和Hf同位素数据进行综合分析,探讨了阿拉善地块早前寒武纪大陆地壳生长与再造的规律。数据表明,阿拉善地块内目前发现最古老锆石年龄约为3.6 Ga。3.0~3.6 Ga的碎屑锆石以及Hf模式年龄指示阿拉善地块存在中—古太古代地壳残片,其地壳生长可追溯至古太古代早期。与华北克拉通其他地区相似,阿拉善地块于新太古代2.7~2.9 Ga和2.5~2.6 Ga发育2次较为明显的地壳生长事件,前者在规模上可能大于后者。约2.5 Ga TTG构造—岩浆热事件作为华北克拉通化的标志事件,在阿拉善地块也同样存在,该期岩浆活动主体表现为对2.7~2.9 Ga新生地壳重熔再造,并可能存在更为古老地壳物质的混合,少部分为2.5~2.6 Ga新生地壳的即时再造。至古元古代时期,阿拉善地块发育2.30~2.35 Ga,2.15~2.17 Ga,2.00~2.10 Ga,1.95~1.98 Ga和1.90 Ga 5个阶段（幕式）构造—岩浆热事件,其物质来源以2.7~2.9 Ga和2.5~2.6 Ga古老地壳再造为特征,也存在一些更为年轻的（约2.1 Ga）新生地壳物质。阿拉善地块在古元古代时期即存在太古宙地壳再造,也存在初生地壳生长。关键词：早前寒武纪;地壳生长;地壳再造;锆石Hf同位素;阿拉善地块

关键词: Early Precambrian; Crustal growth; Crustal reworking; Zircon Hf isotope; Alxa Block.
中图分类号:P533 文献标识码:A 文章编号:1001-8166(2015)08-0878-13
Formation and Evolution of Early Precambrian Continental Crust in Alxa Block
Luo Zhibo
Tianjin Geophysical Exploration Center, Tianjin 300170, China
Abstract

By the analysis of the published zircon U-Pb ages and Hf isotope data, this paper firstly presents a comprehensive review about the staggered growth and reworking of early Precambrian continental crust in Alxa Block. The results show that the ancient crustal remnants of Alxa Block was formed in Meso-Paleo Archean, which was recorded by 3.0~3.6 Ga detrital zircons and Hf model ages. The early crustal growth of Alxa Block could be traced back to early Paleo-archean. Currently, the oldest zircon U-Pb age is about 3.6 Ga. Analogous to the other places of North China Craton, the Alxa Block underwent two-stage crustal growth at 2.7~2.9 Ga and 2.5~2.6 Ga respectively, and the former might be wider. The ~2.5 Ga (TTG) tectono-magmatic event, which represents the North China continent’s cratonization, also existed in Alxa Block. The corresponding zircon Hf isotope data indicate that the TTGs were mainly derived by melting of 2.7~2.9 Ga juvenile crust, possibly by mixing with a certain ancient crust, and a small portion was produced by instant reworking of 2.5~2.6 Ga juvenile crust. Proceeding to Paleo-proterozoic, the Alxa Block underwent multi-stage tectono-magmatic events, approximately peaked at 2.30~2.35 Ga, 2.15~2.17 Ga, 2.00~2.10 Ga, 1.95~1.98 Ga and ~1.90 Ga. The continental crust was mainly formed by reworking of 2.7~2.9 Ga and 2.5~2.6 Ga juvenile crust, simultaneously by a fraction of ~2.1 Ga juvenile crust. In Paleo-proterozoic, not only the Archean crustal reworking but also the juvenile crustal growth existed in Alxa Block.

Keyword: Early Precambrian; Crustal growth; Crustal reworking; Zircon Hf isotope; Alxa Block.

早前寒武纪大陆地壳的形成与演化一直以来是国内外众多地质科学家研究的前沿课题[1~3], 并已逐步成为我国国家自然科学基金项目重点研究内容[4, 5]。该课题涉及许多地球科学上极具争论性的焦点问题。例如, 板块构造是否始于太古宙[6]?大陆地壳是“ 渐生长模式” [7, 8]或幕式生长[9], 还是在地球早期就已基本形成[10]?地幔柱与板块构造体制在早期地壳演化扮演角色如何[11~14]?其主旨内容可归结为地壳生长和再造这两个方面来进行探讨[15]。所谓地壳生长（crustal growth）是指从地幔直接派生出来的岩浆形成玄武质下地壳[1]或初始地壳在很短时间内（﹤200 Ma）发生重熔形成地壳物质的过程[16]。地壳再造（crustal reworking）则是指初始生长地壳转化为硅铝质地壳并向成熟度更高方向演化的地质过程。其中下地壳重熔作用可能是再造的一种重要方式[17]。基于高精度MC-ICP MS的锆石Hf同位素分析为研究早期地壳生长与再造提供了更为可靠的科学依据[18~20]。

阿拉善地块位于华北克拉通最西端, 夹于北祁连造山带和中亚造山带之间, 西侧与塔里木板块相邻（图1a）, 所处大地构造位置极为复杂, 加之地理条件恶劣、基岩出露有限（图1c）, 对阿拉善地块早期地壳的组成、形成与演化, 以及基底构造属性等问题的研究略为薄弱, 并且以往研究也未对阿拉善地块早期地壳形成与演化做系统性的综合分析。近年来, 随着国家基础地质与矿产调查, 以及各类专项研究的投入, 获得了大量高精度锆石U-Pb年代学以及相应Hf同位素数据[21~32], 为探索阿拉善地块早期大陆地壳生长与再造提供了可能。本文通过汇总以上数据, 对阿拉善地块早前寒武纪地壳形成、演化做初步探讨。

1 阿拉善地块古太古代地壳生长

华北克拉通最早由若干个古陆核组成, 并于太古宙时期沿陆核周围生长形成胶辽、迁怀、许昌、阜平、集宁和阿拉善地块（图1b）。大量中太古代以前的岩石和锆石的相继报道已表明, 华北克拉通存在较为广泛的古太古代— 冥古宙地壳残片物质[31], 指示其地壳生长很可能达古太古代— 冥古宙晚期。阿拉善地块作为华北克拉通西端组成部分, 同样存在早期地壳残片的形成, 记录载体为变质沉积岩中碎屑锆石, 其年龄分布在3.0~3.6 Ga之间[24, 32]（表1）。另外, 从获得的有关阿拉善地块新太古代TTG、古元古代变质表壳岩与重熔花岗岩的锆石Hf同位素数据中也可以看出, 这些岩石中均具有3.0~3.6 Ga Hf模式年龄的岩浆锆石, 并且对应的ε Hf(t)绝大部分为低的负值（-17.62~3.66, 表1）, 说明这些锆石的寄主岩浆大部分来自更为古老地壳物质的重熔再造, 暗示阿拉善地块的地壳生长很可能早达古太古代时期。依据已有的锆石U-Pb年龄和Hf同位素数据（表1）, 直接或间接证实阿拉善地块存在中— 古太古代地壳残片的形成, 其时代约3.0~3.6 Ga, 或更为古老。阿拉善地块早期地壳形成可追溯至古太古代时期。

图1 阿拉善地块大地构造位置(a, b)及地质简图(c)（(a), (c)据参考文献[32]修改; (b)据参考文献[33]修改）Fig.1 Tectonic framework and simplified geologic map of the Alxa Block ((a), (c) modified from reference [32], (b) modified from reference [33])

表1 阿拉善地块中— 古太古代地壳残片锆石U-Pb(①)和Hf模式年龄(②)记录 Table 1 Zircon U-Pb (①) and Hf mode ages(②) records of the Meso-Paleo Archean crustal remnants in Alxa Block
2 中— 新太古代地壳生长

太古宙的陆壳增生一般认为是围绕古陆核形成微陆块演化过程[15, 33, 36, 37]。约2.5 Ga 构造— 岩浆事件作为华北克拉通化的标志事件[35], 在该时期形成以TTG为代表的大面积正片麻岩, 并占据整个华北克拉通变质基底岩石约70%以上的主体部分[38]。约2.5 Ga因此也被早期研究者认为是华北克拉通最重要的地壳生长时期[39], 该认识也得到Nd, Hf同位素进一步的佐证[40~42]。近年来基于大量的Hf同位素数据, 越来越多研究者则认为华北克拉通最重要的地壳生长应发生在2.7~2.9 Ga[43~47], 与北美、西澳、非洲南部等克拉通的地壳生长时期相同[48, 49], 约2.5 Ga构造— 岩浆热事件更多的为2.7~2.9 Ga新生地壳重熔再造[50]。因此, 从目前已有的研究成果来看, 华北克拉通在2.7~2.9 Ga和2.5~2.6 Ga时期都存在地壳生长的地质过程[51~54], 并且2.7~2.9 Ga可能为地壳巨量生长时期, 在规模上很可能大于2.5~2.6 Ga地壳生长。与世界上其他克拉通所不同的是, 华北克拉通2.7~2.9 Ga新生地壳在约2.5 Ga时期很可能发生更为强烈的重熔再造, 因而未被大量保存。

本文通过汇总已发表的锆石U-Pb年龄及Hf同位素数据做进一步分析表明, 作为华北克拉通早前寒武纪变质基底组成部分之一, 阿拉善地块也同样存在2.7~2.9 Ga和2.5~2.6 Ga地壳生长; 前者规模可能大于后者。

2.1 2.7~3.0 Ga地壳生长

记录阿拉善地块2.7~3.0 Ga地壳生长地质信息主要表现以下几类：

2.1.1 碎屑锆石与岩浆捕获或继承锆石

该类锆石均为岩浆成因。从表2可以看出, 变质表壳岩中碎屑锆石以及新太古代（约2.5 Ga）TTG、古元古代岩浆捕获与继承锆石, 均见有2.7~3.0 Ga年龄分布。前人在汇总阿拉善基底组成岩石的锆石U-Pb年龄谱线上也显示2 752 Ma左右的一个峰值[34], 表明阿拉善地块在该时期应存在一次较为明显构造— 岩浆活动, 与地壳生长有关。

表2 阿拉善地块 2.7~2.9 Ga地壳生长的锆石U-Pb年龄记录 Table2 Zircons U-Pb age recordes of the 2.7~2.9 Ga crustal growth in Alxa Block

2.1.2 约2.5 Ga TTG 锆石Hf同位素

宫江华[29]从岩石地球化学以及锆石U-Pb年代学证实阿拉善地块存在新太古代约2.5 Ga TTG构造— 岩浆热事件, 并对其进行锆石Hf同位素研究。本文通过进一步汇总分析表明, TTG岩石锆石可分为2组（图2）, 以第一组锆石占较大比例。第一组锆石Hf模式年龄主要分布于2.7~3.0 Ga[29], 峰值年龄约2 820 Ma, 明显大于岩石形成年龄（约2.5 Ga）, 表明TTG岩石源区应为中— 新太古代2.7~3.0 Ga 由亏损地幔分异出来的新生地壳。相应ε Hf(t)位于球粒陨石与亏损地幔生长线之间, 暗示源区还可能存在更为年青地壳物质参与, 但主体上仍为2.7~3.0 Ga新生地壳。第二组锆石Hf模式年龄﹥3.0 Ga, 并且ε Hf(t)均为负值（-2.84~-0.55, 表1）, 暗示TTG源区应存在少量更为古老的地壳物质。

2.1.3 古元古代地壳重熔岩浆岩锆石Hf同位素

研究表明, 继古陆核形成以及早期地壳生长, 华北克拉通在古元古代时期经历了多阶段的重熔再造[55], 与世界多数克拉通有所不同。近年来, 有关阿拉善地块古元古代构造-岩浆事件相继被报道[21~27, 29], 并获得相应Hf同位素数据。就目前已有的年代学数据（图3）可以看出, 阿拉善地块古元古代岩浆锆石U-Pb年龄分布大致可分为~1.90 Ga, 1.95~1.98 Ga, 2.00~2.10 Ga, 2.15~2.17 Ga和2.30~2.35 Ga 5组。进一步的

图2 阿拉善地块约2.5 Ga TTG锆石Hf模式年龄分布图(a)和ε Hf(t)与年龄相关图(b)(数据引自参考文献[29])Fig.2 Distribution diagram of the Hf model ages(a) and the plots of ε Hf(t) versus U-Pb ages(b) for ~2.5 Ga TTG in Alxa Block (date cited from reference [29])

Hf数据整理还可看出, 2.0 Ga锆石Hf模式年龄中部分分布于2 620~2 949 Ma, 峰值年龄2 727 Ma, ε Hf(t)为-5.49~-0.02[27, 29]; 2.15 Ga锆石Hf模式年龄均分布于2 607~2 974 Ma, 峰值2 760 Ma, ε Hf(t)为-4.09~2.10[27, 29]; 2.34 Ga锆石Hf模式年龄均分布于2 610~2 931 Ma, 峰值2 750 Ma, ε Hf(t)为-1.70~1.40[26]; 上述3期岩浆锆石在锆石Hf模式年龄均具有约2.7~2.9 Ga集中区域, 该值远大于岩石形成年龄, 并且相应的ε Hf(t)总体上以负值为主（图4）, 暗示岩浆源区主体上应为2.7~2.9 Ga新生地壳。

综上表明, 阿拉善地块在2.7~3.0 Ga应存在一次较为明显的地壳生长, 并相继于新太古代末约2.5 Ga、元古代约2.34 Ga, 2.15 Ga和2.0 Ga时期遭受重熔再造。

图3 阿拉善地块古元古代岩浆锆石中2.7~3.0 Ga Hf模式年龄分布图(a)和ε Hf(t)与年龄相关图(b)（数据引自参考文献[21~23, 25~27, 29, 30]）Fig.3 Distribution diagram of the 2.7~3.0 Ga Hf model ages(a) and the plots of corresponding ε Hf(t) versus U-Pb ages(b) for palaeoproterozoic magmatic zircons in Alxa Block (date cited from references[21~23, 25~27, 29, 30])

2.2 2.5~2.6 Ga 地壳生长

从整理的锆石Hf同位素数据可以看出：①1.95 Ga岩浆锆石Hf模式年龄中存在部分2 400~2 662 Ma的年龄值, 峰值年龄约2 503 Ma（图5a）, 远大于岩石形成年龄（﹥550 Ma）, ε Hf(t)为-1.00~3.20[28], 总体为正值, 并大致位于2.5 Ga地壳演化线上（图5c）; ②. 2.0 Ga岩浆锆石Hf模式年龄中也存在部分2 400~2 650 Ma的年龄值, 峰值年龄约2 529 Ma（图5b）, 远大于岩石形成年龄（﹥500 Ma）, ε Hf(t)总体为正值[27, 29], 大致位于2.5 Ga地壳演化线上（图5c）; ③. 在~2.5 Ga TTG岩石中还发现3颗具较高ε Hf(t)值岩浆锆石, 数值为6.61~7.42, 与同期亏损地幔值相近（图5c）, Hf模式年龄2 546~2 596 Ma[29], 与锆石U-Pb年龄相近（﹤100 Ma）, 指示岩石源区应为来自亏损地幔分异的新生地壳。这些锆石Hf同位素特征可表明, 1.95 Ga和2.0 Ga两期岩浆源区主要为新太古代末2.5~2.6 Ga新生地壳物质。

基于此, 本文初步认为, 阿拉善地块在2.5~2.6 Ga时期也存在一次较为明显的地壳生长, 并经历约500~550 Ma地壳滞留后, 于2.0 Ga和1.95 Ga发生重熔再造。

3 阿拉善地块古元古代地壳生长与再造

汇总古元古代岩浆岩锆石U-Pb年龄数据见表3, 年龄分布见图5。可以看出, 阿拉善地块古元古代岩浆活动的年龄分布在1.90~2.35 Ga, 未见2.35~2.45 Ga年龄, 进一步大致可分为1.90 Ga, 1.95~1.98 Ga, 2.00~2.10 Ga, 2.15~2.17 Ga和2.30~2.35 Ga 5组（图3）, 可能对应着阿拉善地块内不同阶段幕式岩浆活动。2.35~2.45 Ga应为阿拉善地块构造静寂期, 与华北及世界上其他克拉通相似[35, 56]。进一步的Hf数据分析表明, 阿拉善地块上述5个不同阶段岩浆活动所对应的地壳演化性质也有所不同。

3.1 2.30~2.35 Ga岩浆锆石

该时期锆石Hf模式年龄均分布于2 610~2 931 Ma, 峰值约2 750 Ma, ε Hf(t)为-1.70~1.40[26], 位于球粒陨石线附近（图4）, 表明阿拉善地块在该时期地壳演化性质为古老地壳重熔再造阶段, 并且主要为2.7~2.9 Ga时期新生地壳再造。

图4 阿拉善地块古元古代岩浆锆石中2.7~3.0 Ga Hf模式年龄分布图(a)和ε Hf(t)与年龄相关图(b)（数据引自参考文献[26, 27, 29]）Fig.4 Distribution diagram of the 2.7~3.0 Ga Hf model ages(a) and the plots of corresponding ε Hf(t) versus U-Pb ages(b) for palaeoproterozoic magmatic zircons in Alxa Block (date cited from references[26, 27, 29])

3.2 2.15~2.17 Ga岩浆锆石

该时期锆石Hf模式年龄均分布于2 607~2 974 Ma, 峰值2 760 Ma, ε Hf(t)为-4.09~2.10[27, 29], 位于球粒陨石线附近（图4）, 总体上与2.30~2.35 Ga时期锆石Hf同位素组成相近。约2.15 Ga阿拉善地块仍表现为2.7~2.9 Ga新生地壳重熔再造阶段。

3.3 2.00~2.10 Ga岩浆锆石

该时期锆石Hf同位素组成较为复杂, 进一步可将其分为4组。第一组岩浆锆石Hf模式年龄为2 650~2 950 Ma, 峰值年龄2 727 Ma（图4a）, 远大于岩石形成年龄（﹥700 Ma）, ε Hf(t)为-5.49~-0.02[27, 29], 均位于球粒陨石线之下（图4b）; 第二组岩浆锆石Hf模式年龄为2 400~2 650 Ma, 峰值年龄约2 529 Ma（图5b）, 远大于岩石形成年龄（﹥500 Ma）, ε Hf(t)为-0.35~4.50[27, 29], 总体为正值, 高于第一组岩浆锆石ε Hf(t)值, 并大致位于2.5 Ga地壳演化线上（图5c）。第三组锆石Hf模式年龄为2 200~2 400 Ma, 峰值年龄约2 317 Ma（图6a）, ε Hf(t)为2.58~7.30, 均为正值[27, 29], 总体高于第二组岩浆锆石ε Hf(t)值, 大致位于球粒陨石线与0.75倍同期亏损地幔线之间（图6b）。第四组锆石Hf模式年龄为2 050~2 200 Ma（图6a）, 与锆石形成年龄相近（﹤200 Ma）, 并且ε Hf(t)普遍较高（7.50~9.74）[27, 29], 位于0.75倍同期亏损地幔线与同期亏损地幔线之间（图6b）。较为复杂的锆石Hf同位素组成可能暗示2.00~2.10 Ga岩浆源区物质不均一, 或存在不同端元组分。第一、二组锆石Hf同位素特征表明其源区物质应分别主要为2.7~2.9 Ga、2.5~2.6 Ga新生地壳物质, 局部可能存在2期古老地壳物质混合源区。第三组锆石Hf模式年龄介于2 200~2 400 Ma之间, 明显小于约2.5 Ga, 并且ε Hf(t)均为正值, 位于球粒陨石线与0.75倍同期亏损地幔线之间, 说明其源区应存在更为年青的（古元古代）新生地壳或幔源物质的加入, 与第四组锆石特征相对应。第四组锆石Hf模式年龄与其形成年龄相近, ε Hf(t)大致位于0.75倍同期亏损地幔线之上, 明显具有新生地壳特征, 表明阿拉善地块内还应存在古元古代（约2.1 Ga）新生地壳生长。上述第三组锆石的形成则很可能来自新太古代末古老地壳（2.5~2.6 Ga）与古元古代（约2.1 Ga）新生地壳的混合源区。综上可知, 2.00~2.10 Ga构造— 岩浆活动即有对古老地壳物质2.7~2.9 Ga、2.5~2.6 Ga的重熔再造, 也存在对古元古代（约2.1 Ga）新生地壳即时再造, 其源区物质可能存在上述不同端元组分。

3.4 1.95~1.98 Ga岩浆锆石

与2.00~2.10 Ga时期岩浆锆石相比, 该时期锆石Hf同位素组成相对简单, 仍可进一步分为2组。第一组锆石Hf模式年龄分布于2 400~2 662 Ma, 峰值年龄约2 503 Ma（图7a）, 远大于岩石形成年龄, ε Hf(t)为-1.00~3.20[28], 总体为正值, 并且大致位于2.5 Ga地壳演化线上（图7b）, 具有与2.00~2.10 Ga第二组岩浆锆石相似的Hf特征, 均反映其母岩主体应为2.5~2.6 Ga新生地壳物质。第二组锆石Hf模式年龄分布于2 076~2 379 Ma（图7a）, ε Hf(t)为3.50~8.30[28], 高于第一组, 并且大致位于球粒陨石线与0.75倍同期亏损地幔线之间（图7b）, 与2.00~2.10 Ga第三组岩浆锆石Hf特征相似, 暗示源区可能同样存在古元古代新生地壳物质的参与。1.95~1.98 Ga岩浆活动主体主表现为2.5~2.6 Ga新生地壳再造事件, 部分锆石Hf同位素还指示其源区存在古元古代新生地壳物质的参与。

3.5 约1.90 Ga岩浆锆石

目前对该期岩浆活动记录的报道相对较少。已有的Hf同位素数据（表1）表明, 该期岩浆锆石Hf组成相对单一, Hf模式年龄较大, 分布于3 000~3 138 Ma, 并且ε Hf(t)均为负值（-4.30~-9.80）。因此, 约1.90 Ga岩浆活动仅表现为对更为古老地壳物质的再循环。

综上可以看出, 阿拉善地块在古元古代时期大致发育2.30~2.35 Ga, 2.15~2.17 Ga, 2.00~2.10 Ga, 1.95~1.98 Ga和1.90 Ga 5个阶段（幕式）构造— 岩浆活动, 其物质来源以2.7~2.9 Ga和2.5~2.6 Ga古老地壳再造为特征, 也存在一些更为年轻的（约2.1 Ga）新生地壳物质。

4 阿拉善地块早前寒武纪地壳形成与演化

从目前已有的数据来看, 阿拉善地块内发现较为可靠的最古老锆石年龄约为3.6 Ga[24], 3.0~3.6 Ga古老锆石也相继有所报道, 而新太古代TTG、古元古代变质表壳岩与重熔花岗岩中获得的3.0~3.6 Ga锆石Hf模式年龄（表1）, 进一步证实阿拉善地块存在中— 古太古代地壳残片, 并且于新太古代— 古元古代时期应经历了强烈重熔再造。但遗憾的是前人并未对3.0~3.6 Ga锆石进行相应Hf同位素研究。因此, 上述锆石的母岩即可能来自更古老地壳物质（冥古宙）的再循环, 也可能是早期初生地壳残片。阿拉善地块早期大陆形成时限还有待进一步研究。

图5 阿拉善地块古元古代岩浆岩锆石U-Pb年龄分布图(数据引自参考文献[27~29])Fig.5 Distribution diagram of the palaeoproterozoic magmatic rocks’ zircon U-Pb ages in Alxa Block (date cited from references [27~29])

表3 阿拉善地块古元古代岩浆岩锆石U-Pb年龄 Table 3 Zircon U-Pb ages of the Paleoproterozoic magmatic rocks in Alxa Block

阿拉善地块内暂未见广泛2.7~3.0 Ga岩浆活动, 仅在变质表壳岩中碎屑锆石以及新太古代（约2.5 Ga）TTG、古元古代岩浆捕获与继承锆石中见有记录（表2）。但这一现象并不表示阿拉善地块内不存在2.7~3.0 Ga时期地壳生长。前人研究已表明, 岩浆岩锆石U-Pb年龄并不能代表地壳生长的时间, 锆石Hf同位素在定量大陆地壳生长时更为优越[57]。从汇总锆石Hf同位素数据来看, 阿拉善地块新太古代末约2.5 Ga、古元古代2.34 Ga, 2.15 Ga和2.0 Ga岩浆锆石Hf模式年龄主要集中在2.7~3.0 Ga, 并且随着锆石年龄变小, ε Hf(t)值也逐渐降低至负值。显然, 上述岩浆锆石Hf同位素均指示阿拉善地块应存在2.7~3.0 Ga较大规模的地壳生长, 并且该时期新生地壳可能于新太古代末约2.5 Ga、古元古代2.34 Ga, 2.15 Ga和2.0 Ga时期遭受多阶段强烈的重熔再造而未被大量保存。约2.5 Ga TTG 构造— 岩浆事件作为华北克拉通化的标志事件[35], 在阿拉善地块也同样存在[32, 58]。相应的Hf同位素分析表明, 该期岩浆活动主体表现为对2.7~2.9 Ga新生地壳重熔再造, 并可能存在更为古老地壳物质的混合。同时还存在3颗ε Hf(t)值（ε Hf(t)=6.61~7.42）与同期亏损地幔值相近, Hf模式年龄（2 546~2 596 Ma）也与锆石U-Pb年龄相近的岩浆锆石[29], 指示源区应存在亏损地幔分异的新生地壳物质。另外, 在汇总的2.0 Ga、1.95 Ga岩浆锆石Hf模式年龄中也见2.5~2.6 Ga集中区域与, 相应的ε Hf(t)值均位于2.5 Ga地壳演化线上, 进一步指示阿拉善地块应存在2.5~2.6 Ga地壳生长。与华北克拉通其他地区相似, 阿拉善地块于新太古代2.7~2.9 Ga和2.5~2.6 Ga时期发育2次较为明显的地壳生长事件; 前者在规模上可能大于后者。

图6 阿拉善地块2.00~2.10 Ga 岩浆锆石Hf模式年龄分布图(a)和ε Hf(t)与年龄相关图(b)( 数据引自参考文献[27, 29])Fig.6 Distribution diagram of the Hf model ages(a) and the plots of ε Hf(t) versus U-Pb ages(b) for 2.00~2.10 Ga magmatic zircons in Alxa Block (date cited from references [27, 29])

图7 阿拉善地块~1.95 Ga 岩浆锆石Hf模式年龄分布图(a)和ε Hf(t)与年龄相关图(b)(数据引自参考文献[28])Fig.7 Distribution diagram of the Hf model ages(a) and the plots of ε Hf(t) versus U-Pb ages(b) for about 1.95 Ga magmatic zircons in Alxa Block (Date cited from reference [28])

至古元古代时期, 阿拉善地块大致发育2.30~2.35 Ga, 2.15~2.17 Ga, 2.00~2.10 Ga, 1.95~1.98 Ga和1.90 Ga 5个阶段（幕式）构造— 岩浆活动。2.30~2.35 Ga, 2.15~2.17 Ga锆石Hf模式年龄主要集中于2.7~2.9 Ga, 并且ε Hf(t)总体位于球粒陨石线附近, 表明阿拉善地块在古元古代早期主要表现为2.7~2.9 Ga新生地壳重熔的再造, 表现形式较单一。至2.00~2.10 Ga时期其形成过程较为复杂, 锆石Hf模式年龄可见2 650~2 950 Ma、2 400~2 650 Ma、2 200~2 400 Ma和2 050~2 200 Ma 4组集中区域, 相应ε Hf(t)随Hf模式年龄减小而逐渐变大, 至第四组锆石时其ε Hf(t)位于0.75倍同期亏损地幔线之上（图6c）, 相应Hf模式年龄也与锆石形成年龄相近, 明显具有新生地壳特征。2.00~2.10 Ga锆石Hf同位素表明阿拉善地块该阶段的地壳形成即有古老地壳物质2.7~2.9Ga, 2.5~2.6 Ga的重熔再造, 也存在古元古代（约2.1 Ga）新生地壳参与, 其源区物质可能存在多种端元组分。1.95~1.98 Ga岩浆锆石Hf模式年龄主要集中在2 400~2 670Ma和2 076~2 379 Ma之间, 具有与2.00~2.10 Ga第二、三组锆石相似Hf同位素组成, 表明阿拉善地块在1.95~1.98 Ga时期主体表现为2.5~2.6 Ga新生地壳的重熔再造, 部分源区也存在古元古代新生地壳物质的参与, 但未见2.7~2.9 Ga地壳物质记录。至约1.90 Ga时期岩浆锆石Hf模式年主要集中在3 000~3 138 Ma之间, 并且ε Hf(t)均为负值（-4.30~-9.80）, 表明阿拉善地块至古元古代晚期仅表现为古老地壳物质的再造。综上所述, 阿拉善地块在古元古代时期地壳形成总体上以2.7~2.9Ga和2.5~2.6 Ga古老地壳再造为特征, 但也存在一些更为年轻的（约2.1 Ga）新生地壳物质。阿拉善地块在古元古代时期即存在太古宙地壳再造, 也存在初生地壳生长。

5 结论

3.0~3.6 Ga的古老碎屑锆石以及Hf模式年龄表明阿拉善地块存在中— 古太古代地壳残片, 其地壳生长可追溯至古太古代早期。

与华北克拉通其他地区相似, 阿拉善地块于新太古代2.7~2.9 Ga和2.5~2.6 Ga发育2次较为明显的地壳生长事件; 前者在规模上可能大于后者。

阿拉善地块~2.5 Ga TTG岩浆活动主体表现为对2.7~2.9 Ga新生地壳重熔再造, 并可能存在更为古老地壳物质的混合, 少部分为2.5~2.6 Ga新生地壳的即时再造。

阿拉善地块至古元古代时期大致发育2.30~2.35 Ga, 2.15~2.17 Ga, 2.00~2.10 Ga, 1.95~1.98 Ga和1.90 Ga 5个阶段（幕式）构造— 岩浆热事件, 即存在太古宙地壳再造, 也存在初生地壳生长。

The authors have declared that no competing interests exist.

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