1.   引言

卡拉加斯地区位于巴西太古宙亚马逊克拉通盆地的东南部边缘，其东邻托坎廷斯(Tocantins)—巴西利亚(Brasilia)早古生代褶皱带，南接Parecis新生代盆地，西部及北部被广泛分布的中新元古代沉积地层围绕。地理位置在5°30'~7°00' S、49°00'~51° 00' W的范围内，面积约10000 km²。这一地区是世界上矿床类型最为丰富、资源聚集程度最高的成矿区之一，也是世界上重要且古老的太古宙变质基底，是世界上著名的古老的变质岩区（Santos et al., 2000; Tassinari et al., 2004），其基底杂岩（兴谷杂岩）的组成、结构、特征与时代及对区域构造演化和成矿的控制等引起众多专家学者的关注，并形成了许多研究成果（Pinheiro et al., 1997; Cordani et al., 2000; Tallarico et al., 2004; Grainger et al., 2008; Silva et al., 2008; Groves et al., 2010）。但是，基底杂岩高级变质岩系地层系统的调查与研究在这一地区仍然是个薄弱的环节，对麻粒岩-片麻岩区地质构造与组成的认识仍不全面，为基底地层系统的重建及早期地壳增生过程和构造演化历史研究带来很大的困难。

在前人研究的基础上，进一步调查了兴谷杂岩的区域地质，利用构造-岩石的方法（杨振升等, 2003; 耿元生等, 2006）将基底杂岩进一步划分为镁铁-超镁铁质岩、紫苏花岗岩、片麻岩和变质深成岩体以及变质表壳岩五个主要部分，并对侵入其中的变质深成岩体进行了年代学研究，以期客观地认识基底杂岩的特征与形成时代。

2.   卡拉加斯地区地质背景

卡拉加斯地区前寒武纪地层出露广泛，以太古宙地层分布最广，其次为古元古代地层，边缘则为时代较新的中新元古代和古生代地层（图 1）。它由两个太古宙构造单元组成（Cordani et al., 2000），北部Itacaiúnas成矿带（ISB）和南部Rio Maria似花岗岩-绿岩地体（RMGGT）。

图  1  巴西卡拉加斯地区地质图（据Villas et al., 2001修改）

1—新元古代—早古生代Araguaia褶皱带（500~600 Ma）；2—Gorotire（Paredão）组；3—非造山花岗岩（1.8~1.9 Ga）；4—Uatumã超群（1.8~2.0 Ga）；5—元古宙铁镁质/超铁镁质岩体；6—新太古代花岗岩（2.5~2.76 Ga）；7—Rio Fresco/Águas Claras群（2.68 Ga）；8—Itacaiunas超群（2.76 Ga）；9—新太古代铁镁质/超铁镁质岩体：Luanga（2.76 Ga）；10—中太古代花岗闪长岩：Rio Maria（2.87 Ga）；11—中太古代奥长花岗岩：Mogno（2.87 Ga）；12—中太古代层状铁镁质/超铁镁质杂岩: Serra Azul（2.97 Ga）；13—绿岩岩石：Andorinhas超群（2.9 Ga）；14—Xingú杂岩（2.9 Ga）；15—Pium麻粒岩杂岩（3.0 Ga）；16—逆冲断层；17—剪切断层；18—走滑断层；19—一般断层；20—样品位置

Figure  1.  Geological map of Carajás mineral province in Brazil(modified after Villas et al., 2001)

1-Neoproterozoic-Early Paleozoic Araguaia Fold Belt(500~600 Ma); 2-Gorotire(Paredão)Formation; 3-Anorogenic granites(1.8~1.9 Ga); 4-Uatumã Supergroup(1.8~2.0 Ga); 5-Proterozoic mafic-ultramafic complexes; 6—Neoarchean granites(2.5~2.76 Ga); 7-Rio Fresco/Águas Claras Group(2.68 Ga); 8-Itacaiunas Supergroup(2.76 Ga); 9-Neoarchean mafic/ultramafic complexes: Luanga(2.76 Ga); 10-Mesoarchean granodiorite: Rio Maria(2.87 Ga); 11-Mesoarchean Trondhjemite: Mogno(2.87 Ga); 12-Layered Mesoarchean mafic/ultramafic complexes: Serra Azul(2.97 Ga); 13-Greenstone belt sequences: Andorinhas Supergroup(2.9 Ga); 14-Xingú complex(2.9 Ga); 15-Pium complex(3.0 Ga); 16-Thrust fault; 17-Shear fault; 18-Strike—slip fault; 19-Fault; 20-Sampling position

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中太古代兴谷杂岩是卡拉加斯地区的结晶基底，由麻粒岩相-角闪岩相的片麻岩、混合花岗岩-火山沉积岩组成，表壳岩为角闪岩相的变质沉积岩，包括超镁铁质变辉长岩、辉石岩、闪长岩和透闪石片岩，变质（枕状）玄武岩及钙质石英岩，以及富镁铁角闪岩、富硫和富锰的变沉积岩、大理岩和石墨片岩组成的火山-沉积岩系，构造变形强烈，一般认为其属中太古代，年龄为3~2.8 Ga（Grainger et al., 2008; Zappettini et al., 2005; Machado et al., 1991）。兴谷杂岩主体分布在卡拉加斯南部的Rio Maria花岗岩-绿岩地体（RMGGT）中，也称为Rio Maria花岗岩-绿岩杂岩体（Grainger et al., 2008; Zappettini et al., 2005）。

新太古代Itacaiúnas超群属于卡拉加斯地区的褶皱基底，自下而上划分为萨洛博（Igarapé Salobo）群、波露卡（Igarapé Pojuca）群、帕拉（Grão Pará）群和巴伊亚（Igarapé Bahia）群，它们是卡拉加斯地区最主要、也是世界上保存最好的新太古代火山-沉积岩序列，许多学者研究（Cordani et al., 2000; Grainger et al., 2008; Zappettini et al., 2005; Machado et al., 1991）认为火山活动的时间发生在2.75 Ga。新太古代清水（Águas Claras）群/弗勒斯柯河（Rio Fresco）组是浅海相-河流相沉积的砂岩和粉砂岩，不整合覆盖于之前的地层及岩石之上。

卡拉加斯地区的盖层是中元古界乌阿托马（Uatumá）群（表 1），东部地区被新元古代—早古生代（500~600 Ma）的阿拉瓜依亚（Araguaia）超群沉积不整合覆盖（Grainger et al., 2008; Zappettini et al., 2005）。

表  1  卡拉加斯地区变质地层与岩石组成

Table  1.  Simplified stratigraphic table of Carajás mineral province

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这一地区最重要的构造形迹是位于Sapucaia地区（图 1）分割北部Itacaiúnas成矿带（ISB）和南部Rio Maria似花岗岩-绿岩地体（RMGGT）之间的巨型东西向剪切带，将卡拉加斯地区分为铁铜金成矿区和金成矿区。南北两侧为卡拉加斯向斜和走向E-W到NWW-SEE的Carajás断层系、Cinzento断层系、Inaja断层系（图 1）。

区域结晶基底岩石在中太古代未期（2859±2）Ma（Moreto et al., 2011）经历了混合岩化作用，自老而新形成由麻粒岩相、角闪岩相岩石单元；新太古代的褶皱基底火山岩-沉积岩石（Itacaiúnas超群）发生了低绿片岩相区域变质作用，局部走滑断层附近处遭受强烈剪切作用，形成角闪岩相动力变质岩石。

3.   兴谷杂岩地质特征

3.1   兴谷杂岩的名称及含义

对兴谷杂岩的最早定义，是席尔瓦等（Silva et al., 1974）命名的“兴谷岩群”，原义仅表示Araguaia地区的结晶基底岩石，认为兴谷岩群的岩石组成以麻粒岩相-角闪岩相片麻岩和由花岗闪长岩和英云闪长岩组成的片麻岩为主（Silva et al., 1974），并将这一地区火山沉积序列（即Itacaiúnas超群）下伏的片麻岩、变质花岗岩或花岗质岩石组合都划分在此岩群范围内。

后来其概念在亚马逊南部的整个克拉通被广泛推广和采用，并一度扩展到任何属于火山沉积序列（Itacaiúnas超群或被认为是相当于Itacaiúnas超群）以前的地层或岩石都统称为“兴谷岩群”。尽管有学者认为这个术语已经成为对亚马逊克拉通基底岩石加深研究和深化认识的最大障碍（Bizzi et al., 2003），但它仍然被广泛使用。

3.2   对兴谷杂岩认识及释义

随着卡拉加斯的地质调查的深入，兴谷岩群也逐渐解体出新的地层和岩石单位，比如Arco Verde Mata-Surrão Cumaru、Rio Maria、Xinguara Mogno、Parazônia、Pium、Guarantã等（Bizzi et al., 2003），有学者在卡拉加斯北部地区兴谷岩群中识别出了TTG片麻岩套（Macambira et al., 2001），逐渐认识并改称兴谷岩群为兴谷杂岩（Barros et al., 2001）。

巴西地调局研究（Bizzi et al., 2003）并重新定义为：兴谷杂岩是混合岩化的花岗岩-绿岩岩石组合，这个名称的应用应当仅限于卡拉加斯地区的太古宙结晶基底岩石，其东自卡拉加斯—兴谷地区，西止于尹利利（Iriri）河流域，即中巴西地盾区的Bacajá地区和卡拉加斯周边。兴谷杂岩的时代包括年龄3.05~2.85 Ga的岩石（Machado et al., 1991）。巴西地调局在2000年完成的1:250 000 Xinguaia幅和2004年完成的1:1 000 000 Araguaia幅地质图中对其进行了分解，独立分出了以Pium为代表的麻粒岩杂岩，将表壳岩归为Andorinhas超群和Tucumã群、São Félix群和Gradaús群。

本次研究认为兴谷杂岩的主体是以麻粒岩相-角闪岩相片麻岩和混合岩为主的中太古代变质岩，含有少量富镁铁角闪岩、富硫和富锰的变沉积岩、大理岩和石墨片岩。实际上它包含了Pium麻粒岩杂岩、Andorinhas绿岩岩石和Serra Azul层状超铁镁质-铁镁质杂岩等复杂的岩石类型。参照国内对高级变质的麻粒岩-片麻岩区地质调查与研究成果（沈其韩，2002; 冯艳芳等, 2010），将其中的紫苏花岗岩、花岗质深成岩从片麻岩中剥离出来，并进一步分解出不同时期的表壳岩和变质深成侵入体。

3.3   兴谷杂岩的地质特征

表壳岩系包括早期的Andorinhas超群中的绿岩岩石（年龄在3.05~2.96 Ga）和晚期的Tucumã群、São Félix群和Gradaús群。早期的Andorinhas超群由Babaçu群和Lagoa Seca群组成，Babaçu群主要由基性火山岩以及超基性火山岩组成（科马提岩、纯橄岩、辉石岩、拉斑玄武岩），底部为变辉长岩、玄武岩以及英安岩，已经获得的Sm-Nd等时线年龄为（3046±74）Ma（Souza et al., 2001）；Lagoa Seca群由浊积岩以及钙碱性火山岩组成，锆石U-Pb的年龄（Pimentel et al., 1994）显示为（2979±5）Ma。晚期的Tucumã, São Félix和Gradaús群出现较多变质沉积岩（杂砂岩和浊积岩）的岩石，含有来自早期表壳岩的含铁沉积岩碎屑，年龄为（2868±8）Ma（Avelar et al., 1999）。基性超基性火山岩普遍存在于Tucumã群和Gradaús群中。

相伴其左右的是二期片麻岩套，它是由英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩的组分派生而来（TTG片麻岩套），主要是灰色斜长石-角闪石-黑云母片麻岩，其突出特征是具有韧性剪切形成的条带，并局部过渡到非变形的深成岩体。早期与Andorinhas超群相伴的是英云闪长岩型TTG片麻岩套，由较Andorinhas超群年龄略小的英云闪长岩和奥长花岗岩组成（2924 ± 2）Ma（Leite, 2001）、（2957±21）Ma（Macambira et al., 2001），其中识别出如Rio Maria, Mogno，Guarantã, Mata-Surrão等变质深成岩体，它的年龄为3.05~2.96 Ga，被认为是由于石榴子石-斜长角闪岩的部分熔融或者由于俯冲环境的榴辉岩重熔的产物（Althoff et al., 2000），代表该区域演化变迁中的原始岛弧物质。晚期与Tucumã, São Félix和Gradaús群相伴的花岗闪长岩型TTG片麻岩套，主要为花岗闪长岩以及二长花岗岩，代表性的如Xinguara、Água Fria、Xingú和Parazônia等变质深成岩体，这些TTG片麻岩套显示钙碱性花岗岩的特点（如Xinguara花岗岩），它们构成这一时期第二阶段的岩浆弧，指示已经存在地壳与洋壳的部分熔融并发生了较强的混染作用，年龄为2.87~2.8 Ga，其中Água Fria奥长花岗岩(2864± 21) Ma（Leite, 2001），Parazônia闪长岩的年龄为2858 Ma（Pimentel et al., 1994）。

以混合岩为主的变质岩，在众多文献中均有描述（Grainger et al., 2008; Bizzi et al., 2003; Macambira et al., 2001; Barros et al., 2001），宜进一步限定仅为其中发育大量长英质脉体的条带状、片麻状的岩石，而其中夹有富镁铁角闪岩、富硫和富锰的变沉积岩、大理岩和石墨片岩的组合，可能存在孔兹岩系（沈其韩, 2002）。

已经识别出的Pium和Serra Azul两个杂岩。Pium麻粒岩杂岩由紫苏花岗岩和紫苏花岗闪长岩组成，该类岩石在兴谷杂岩中还有大量分布并不时会被发现；Serra Azul杂岩以层状的科马提岩和拉斑玄武岩为代表，它与Babaçu群或Tucumã群的基性-超基性火山岩类似，其中的侵入体应单独划分。

中巴西地盾区Bacajá地区和卡拉加斯地区，兴谷杂岩在花岗岩穹隆-滑脱伸展带-走滑剪切区分布。花岗岩穹隆（Rio Maria地区）是一系列穹状隆起与穹间褶皱组合而成的花岗岩-绿岩穹隆构造，包括Xingura, Tucumã, Cumaru次级穹隆，构成面积约5000 km²的残存构造（图 1）。主穹隆的中心以兴谷杂岩（片麻岩和混合岩）为主，次级穹隆的核部发育TTG片麻岩套和解体出来的变质深成岩。穹间出露Andorinhas超群等表壳岩系，绿岩岩石围绕次级穹窿的核部环带状分布，其中发育环状的伸展断层系或滑脱构造，外部（如Sapucaia地区）在前期剪切带的基础上进一步形成滑脱伸展带。穹窿的南北侧是多组近东西向巨型走滑剪切带，Carajás断层系和Cinzento断层系和Inaja断层系分割兴谷杂岩形成不同的构造区域，其中花岗质片麻岩大面积分布，东西两端上覆有后期沉积盖层，被构造改造。

综合认为兴谷杂岩是一套花岗岩-绿岩岩石组合，是以麻粒岩相-角闪岩相片麻岩和混合岩为主的变质岩，含少量富镁铁角闪岩、富硫和富锰的变沉积岩、大理岩和石墨片岩，它代表南美克拉通中太古代新生地壳形成和陆壳生长过程中多幕TTG侵入事件的产物。其中所含的镁铁-超镁铁质岩、紫苏花岗岩、片麻岩、变质深成岩体以及变质表壳岩都应该单独划分，逐步解体（翟明国等, 2001）。

4.   侵入体及其地质年龄

4.1   岩体及其基本特征

卡拉加斯地区经历了多期不同组分的花岗质岩浆的侵入作用(Grainger et al., 2008; Zappettini et al., 2005)。

中太古代的侵入岩包括一些非混合的片麻岩套和超铁镁质-铁镁质杂岩体以及其中识别出的变质深成岩体。早期的片麻岩套为英云闪长质片麻岩-奥长花岗质片麻岩，如Mogno, Rio Maria, Guarantã, Mata-Surrão等变质深成岩体，其中Mogna奥长花岗岩年龄为(2968±3) Ma、Rio Maria花岗闪长岩年龄为(2872 ± 5) Ma(Moreto et al., 2011)；晚期的片麻岩套为花岗闪长质片麻岩以及二长花岗质片麻岩，如Xinguara，Água Fria，Xingú，Parazônia等变质深成岩体。

Pium麻粒岩杂岩为由长英质岩石（紫苏花岗岩和紫苏花岗闪长岩）组成的浅色麻粒岩，已经获得（3002±14）Ma的U-Pb锆石结晶年龄(Pidgeon et al., 2000)。Serra Azul杂岩为层状-条带状的超铁镁质-铁镁质岩石组合，下部为科马提岩和拉斑玄武岩，上部为含有长英质火山岩的沉积岩，具有杂岩体的性质，超铁镁质侵入体的年龄为(2970±7) Ma (Pimentel et al., 1994)，被Mogna奥长花岗岩和Rio Maria花岗闪长岩侵入(Moreto et al., 2011)。

新太古代侵入体包括片麻状的闪长岩、花岗岩和碱性花岗岩，仍有超铁镁质-铁镁质杂岩体。片麻状花岗岩也有两期(Moreto et al., 2011)：一是2.76~2.74 Ga的碱性-过铝质片麻状花岗岩，如Estrela岩体；二是2.57 Ga的过碱性-准铝质片麻状花岗岩，以老Salobo和Itacaiúnas花岗岩为代表，与铜金矿的形成有关(Torresi et al., 2012)。超铁镁质-铁镁质岩体主要分布在北部Itacaiúnas成矿带（ISB）和南部Rio Maria似花岗岩-绿岩地体(RMGGT)间的过渡区域，构造侵位于兴谷杂岩和Andorinhas绿岩岩石中，如Vermelho岩体和Luanga岩体，主要由（橄榄）辉长岩、苏长岩组成，伴有紫苏花岗岩、云英闪长岩、花岗闪长岩等，形成时代为2.763 Ga (Moreto et al., 2011)，富镍、镁。

古元古代沿ISB和RMGGT间的过渡区域（Sapucaia地区）发育大量超铁镁-铁镁质杂岩岩块和碱性岩，其构造属性目前并不明了。这一时期还有数个碱性花岗岩侵入体，如Carajás花岗岩体和Cigano花岗岩体，它们属碱性的非造山花岗岩，与亚马逊克拉通区域广泛分布的元古宙A型花岗岩相当(Machado et al., 1991)，常见云英岩化，形成了广泛的铜、铁和锡矿化。

新元古代—早古生代卡拉加斯地区不仅形成了强烈的褶皱，而且产生了大量的同褶皱花岗岩和伟晶岩，常呈复式岩体或岩体群产出，单体呈线型延伸，并与区域褶皱构造线一致，是大规模穹窿-滑脱构造的形成时期同期的产物。岩体内有时可见碳酸盐及其他岩石包体，花岗岩的年龄为600~550 Ma(Grainger et al., 2008)，如Formiga花岗岩，代表了该区域最年轻的花岗岩岩浆作用，接触带常具矽卡岩化，与金矿关系密切（董永观等, 2015）。

4.2   岩体锆石测定样品采集及测定方法

笔者等在巴西考察期间，对卡拉加斯地区东南部Sossego铜金矿床和东北部Salobo铜金矿外围的兴谷杂岩进行了调查研究（曾勇等, 2015），采集了兴谷杂岩中的紫苏花岗岩和片麻状黑云母花岗闪长岩样品3件（图 2）。其中KLJS01岩性为细粒紫苏花岗岩，位于Parauapebas镇通往Sossego铜金矿的公路线上，坐标49° 51'53.79"W、6° 24'22.21"S；KLJS03岩性为中-细粒紫苏花岗岩，坐标49°55' 38.88"W、6°24'24.72"S，它与KLJS01的紫苏花岗岩宏观特征相近，与Pium麻粒岩杂岩的浅色麻粒岩可对比；KLJS09岩性为中粗粒片麻状黑云母花岗闪长岩，位于Sossego铜金矿通往Alvo 118铜金矿的公路上，坐标50° 9'1.41"W、6°28'12.58"S。

图  2  巴西卡拉加斯地区花岗质侵入体宏观及微观照片

KLJS01—紫苏花岗岩，粒状变晶结构，主要由钾长石和石英组成，次为斜长石，少量斜方辉石；KLJS03—紫苏花岗岩，中-细粒状变晶结构，主要由钾长石、斜长石和石英组成，少量斜方辉石；KLJS09—片麻状黑云母花岗闪长岩，主要由钾长石、石英、斜长石和黑云母组成。Pl—斜长石；Bi—黑云母；Kf—钾长石；Qz—石英；Opx—斜方辉石

Figure  2.  Macroscopic and microscopic photos of metagranitic intrusion samples in Carajas province of Brazil

KLJS01-Charnockite, granoblastic texture, mainly composed of k-feldspar and quartz, plagioclase, and small amounts of orthopyroxene; KLJS03-Charnockite medium-fine granoblastic structure, mainly composed of potassium feldspar and plagioclase quartz, and a small amount of orthopyroxene; KLJS09-Gneissic biotite granodiorite, mainly composed of K-feldspar, quartz, plagioclase and biotite. Pl-Plagioclase; Bi: Biotite; Kf-K-Feldspar; Qz-Quartz; Opx-Orthopyroxene

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锆石样品破碎和挑选由河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成。用水将样品表面清洗并晾干粉碎至80目，然后经过水粗淘、强磁分选、电磁分选之后，在双目实体显微镜下手工挑选锆石。选择其中200粒锆石颗粒用于制作环氧树脂样品靶，经过打磨和抛光后，拍摄锆石反射光和透射光、阴极荧光(CL)图像（图 3）。锆石微区原位U-Th-Pb同位素测定在天津地质矿产研究所同位素实验室完成，利用Thermo Fisher公司制造的Neptune激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪(LA-MC-ICP MS)进行，仪器配置和试验流程参见文献（李怀坤等, 2009）。与等离子体质谱仪配套的进样设备激光器为美国ESI公司生产的UP193-FX ArF准分子激光器，激光波长193 nm，脉冲宽度5 ns。根据锆石阴极荧光照片、显微镜下反射光和透射光照片选择锆石的合适部位（图 3），利用193 nm激光器对锆石进行剥蚀，采用的激光剥蚀的斑束直径为35 μm，激光能量密度为10~11 J·cm^-2，频率为8~10 Hz，激光剥蚀物质以He为载气送入Neptune的电感耦合等离子体中。

图  3  巴西卡拉加斯地区花岗质侵入体测年样品锆石阴极发光图像照片

Figure  3.  Zircon cathodoluminescence image photo of metagranitic intrusion samples in Carajas province of Brazil

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实验获得的分析数据处理采用GJ-1作为外部锆石年龄标准进行U、Pb同位素分馏校正，采用中国地质大学刘勇胜博士研发的ICP MS DataCal程序和Ludwig的Isoplot程序进行数据处理，利用NIST612玻璃标样作为外标计算锆石样品的Pb、U、Th含量。

4.3   岩体锆石U-Pb定年结果

对3个样品所选取的72颗锆石进行了72个测点测试，所得数据见表 2。锆石颗粒阴极发光图像（图 3）显示：锆石呈自形柱状，晶棱锋锐、清晰，大小60~200 μm不等，长宽比为1.5: 1~3: 1，震荡环带发育，U/Th比值较高、且＞1(U/Th=2.6)，显示为岩浆结晶锆石。部分锆石边部有窄的增生边，表明可能遭受过后期热事件的改造（高林志等, 2010; 陈海东等, 2014）。

表  2  巴西卡拉加斯地区样品锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄分析结果

Table  2.  Zircon LA-ICP-MS U-Pb isotope analytical results of Crajas province of Brazil

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KLJS01紫苏花岗岩样品共测定了24个锆石U-Th-Pb同位素数据点（表 2、图 4A），除了3个测点具有较大的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb表面年龄值（点6：3205 Ma，点15：3467 Ma，点22：3223 Ma），可能为继承或捕获锆石。谐和图显示在谐和线下方呈较好的不一致线，上交点年龄为(2899±45) Ma，代表着岩石的形成时代。它的野外产状与Pium麻粒岩杂岩一致，为该时期卡拉加斯地区广泛分布的麻粒岩杂岩的部分。

图  4  巴西卡拉加斯地区花岗质侵入体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄谐和图

A—KLJS01紫苏花岗岩；B—KLJS03紫苏花岗岩；C—KLJS09片麻状黑云母花岗闪长岩

Figure  4.  Zircon LA-ICP-MS U-Pb age concordia diagram of metagranitic intrusion in Carajas province of Brazil

KLJS01-Charnockite(A); KLJS03-Charnockite(B); KLJS09-Gneissic biotite granodiorite(C)

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样品KLJS03紫苏花岗岩的锆石U-Th-Pb同位素测定测年结果见表 2和图 4B。本样品共测定了24个U-Th-Pb同位素数据点，24个点的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb表面年龄值相差不大，仅有一个（点19）较小，其余23个年龄值集中在2724~2763 Ma，加权平均年龄为(2738.26±11) Ma。全部数据点具有非常一致的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb表面年龄，谐和图显示在谐和线下方呈较好的不一致线，表明该岩石受到后期构造热事件的影响，发生了Pb丢失，不一致线上交点年龄为(2742±9.5) Ma，代表着锆石冷却结晶的时代，即岩石的形成年龄。该样品与新太古代时期的碱性-过铝质片麻状花岗岩具有相同的特点，为与Estrela岩体同期的花岗岩变质形成。

样品KLJS09片麻状黑云母花岗闪长岩共测定了24个锆石U-Th-Pb同位素数据点(表 2、图 4C)。其中点14的年龄值非常小，其²⁰⁶Pb/²³⁸U表面年龄为（772±5）Ma，²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb表面年龄为(1958±18) Ma，表明后期有不同程度的Pb丢失；点20的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb表面年龄为(3017±16) Ma，可能为捕获或继承锆石。该样品的锆石年龄谱主要集中在2419~2830 Ma，谐和图显示在谐和线下方呈较好的不一致线，不一致线上交点年龄为(2831±19) Ma，代表着岩石的形成时代，它与这一地区中太古代TTG片麻岩套一致，是中太古代时期第二阶段的岩浆弧的一部分。

5.   基底时代的约束与源区

5.1   基底时代的约束

兴谷杂岩主要是以麻粒岩相-角闪岩相片麻岩和混合岩为主的变质岩，变质程度达到高角闪岩相至麻粒岩相，其中识别出了(2968±3) Ma的Mogna奥长花岗岩和(2872±5) Ma的Rio Maria花岗闪长岩(Moreto et al., 2011)。代表原始岛弧的TTG片麻岩套年龄限定在3.05~2.96 Ga，第二阶段的岩浆弧的年龄为2.87~2.85 Ga，兴谷杂岩的时代约束在3.05~2.85 Ga。

从本文的测试结果分析，卡拉加斯地区兴谷杂岩中的紫苏花岗岩和花岗质片麻岩形成时代为2899~2742 Ma，基本反映了卡拉加斯地区中新太古代的主要岩浆-热事件。这与早期不同方法（全岩Rb-Sr和锆石U-Pb蒸发法）获得的年龄基本一致(Pimentel et al., 1994; Avelar et al., 1999; Moreto et al., 2011)，表明这一年龄准确可靠。

兴谷杂岩时限范围，正是南美克拉通前寒武纪岩浆-热事件集中发生时期，也是卡拉加斯地区早期陆壳形成的一个重要阶段。兴谷杂岩所代表的南美克拉通基底与中国大陆华北克拉通的（微）陆块的基底有许多共同点：基底形成于中-晚太古代，各自都包含大于3.05 Ga以前的陆壳形成记录（翟明国, 2012; 万渝生等, 2015）；基底呈花岗岩穹窿构造形态产出，或改造成以花岗岩穹窿-滑脱伸展带或走滑剪切的水平和近水平构造（李三忠等, 2015）；岩石主要为麻粒岩、片麻岩岩系和花岗岩绿岩岩石构成，含有代表板块俯冲过程原始岛弧成分的TTG片麻岩套；基底的高级变质岩-片麻岩区变质程度可达高角闪岩相-麻粒岩相，而花岗岩-绿岩岩石的变质程度较低；都经历了二阶段的克拉通化过程，最终在古元古代末（1.82~1.95 Ga）固结形成多层结构的克拉通基底（翟明国, 2012; 张传林等, 2012）；这些共同的特点指示着它们都是哥伦比亚（Columbia）超大陆形成过程中的原始陆块，并且经历了后期的克拉通破坏过程（赵越等, 2010）。

但是两个克拉通基底仍然存在一些差异：兴谷杂岩形成时代（3.05~2.85 Ga）较华北克拉通的太华杂岩、曹庄杂岩、阜平杂岩等总体较老；兴谷杂岩中代表陆壳形成和生长的TTG片麻岩套的年龄为3.0 Ga、2.86 Ga，而华北克拉通的TTG片麻岩套的年龄高峰期在2.7 Ga、2. 5 Ga；卡拉加斯地区典型的火山沉积岩序列时间发生在2.75 Ga，华北克拉通在2.5~2.6 Ga间发生大规模的火山活动，初步克拉通化和大规模BIF形成时间相差1~2.5 Ga。这种时间上的差异正是南美克拉通、华北克拉通共同参与全球板块构造活动相互影响的结果。

5.2   碎屑物质的源区

作为世界上最早最著名的太古宙岩石出露区，卡拉加斯地区早前太古代岩石的年代学研究已经有很多详细的描述，不同时代的前寒武纪碎屑岩中发现大量大于3.05 Ga的锆石(Santos et al., 2000; Tassinari et al., 2004; Cordani et al., 2000)。从Pium麻粒岩杂岩获得的锆石SHRIMP U-Pb年龄为(3002±14) Ma(Pidgeon et al., 2000)的结果表明，卡拉加斯地区还有更古老的基底存在。

由于早于3002 Ma的岩石还从未在地表发现，一般认为这一地区的碎屑物质物源的主体应来自3.05~2.85 Ga的岩石(Macambira et al., 2001)。有关碎屑锆石的研究证实这一地区变质沉积岩的形成过程中存在着比3.05 Ga更古老的岩石侵蚀作用，如Macambira和Lancelo在Rio Maria和卡拉加斯获得3.19 Ga的碎屑锆石年龄(Macambira et al., 2001)；Machado和Macambira分别在Musa花岗岩和Jamon花岗岩中的继承锆石中获得了3.20 Ga和3.13 Ga的年龄(Machado et al., 1991; Macambira et al., 2001)；目前报道(Bizzi et al., 2003; Teixeira et al., 2002)的最古老继承锆石的时代分别是(3679±8) Ma和(3594±2) Ma（始太古代）。

本次在KLJS01-03样品得到了继承或捕获锆石年龄3205~3223 Ma、最老3467 Ma的结果，进一步确认这一地区有比3.05 Ga更加古老的基底存在，并可能存在大于3205 Ma的古太古代基底和碎屑物质源区。

6.   结论

综合前人研究成果及本次调查情况和年代学资料，得出以下主要结论：

（1）兴谷杂岩是以麻粒岩相-片麻岩和混合岩为主体的古老变质岩，含有大量未完全解体的变质深成岩体，还有必要在现有工作基础上将其进一步分解出镁铁-超镁铁质岩、紫苏花岗岩、片麻岩、变质深成岩体以及变质表壳岩等岩石单元。

（2）兴谷杂岩形成于3.05~2.85 Ga期间，可进一步分出3.05~2.96 Ga和为2.96~2.85 Ga的两个构造时段的表壳岩和TTG片麻岩套，在Rio Maria地区，它已经解体成为一个以高级变质岩-片麻岩区为主的岩石构造单元。

（3）卡拉加斯地区应该存在比3.05 Ga更古老的变质岩石单元，可能是大于3.205 Ga的古太古代基底，如果存在的话它应该不是兴谷杂岩，而是另一个更古老的构造岩石单元。