全国地层工作与地层学研究新进展成果交流会
滹沱群建系研究—滹沱群地质年代格架和重大地质事件序列
中国地质科学院地质研究所
伍家善 刘敦一 耿元生
一、滹沱群简介
二、滹沱群底界年龄
三、滹沱群中部变基性火山岩年龄
四、滹沱群变质、构造、岩浆热事件年龄
五、滹沱群地质年代格架和重大地质事件序列
一、滹沱群简介
滹沱群主要分布于山西五台山南坡，东自石咀—耿镇以西，西至原平奇村一带，西南至定襄蒋村—河边村一带，总面积约1500Km2。它是中朝古陆块内早元古代地层发育完整、顶底齐全、研究程度较高的一套浅变质岩系。滹沱群研究始于1882年李希霍芬（F. V. Richthofen），后经维里士（Willis et al, 1904）建立滹沱纪、杨杰（1936）、王曰伦（1953）、赵宗溥（1954）、马杏垣等（1957）研究，将滹沱群划分为变质砾岩、南台石英岩、豆村板岩、东冶灰岩等4个岩石地层单位，并认为滹沱群与下伏五台系和上覆茶房子灰岩均为角度不整合。此后，1965—1967年，华北地质研究所、山西地质局区调队共同研究了滹沱群，特别是山西省区测队在该区进行了1：20万平型关幅、盂县幅区域地质填图，在此基础上，山西区测队将滹沱群细分为三个亚群（豆村、东冶、郭家寨）、12组，将青石村组置于东冶亚群底部。1986年白谨等将滹沱群划分为三个亚群14个组，自下而上为豆村亚群四集庄组、南台组、大石岭组、青石村组；东冶亚群纹山组、河边村组、建安村组、大关洞组、槐荫村组、北大兴组、天蓬脑组；郭家寨亚群西河里组、黑山背组、雕王山组。1989年山西省地矿局编写的山西省地质志，对滹沱群的划分仍采用山西区测队1967的方案，并将滹沱群升格为超群，亚群升为群。1996年中国地层典古元古界编写 组采用白谨1986年方案。
长达100多年的研究，滹沱群自下而上可分为三个大的岩石地层单位，即豆村、东冶、郭家寨亚群。豆村、东冶亚群为连续沉积、由碎屑岩为主逐渐过渡为碳酸盐岩建造，层序清楚。郭家寨亚群为反旋回的磨拉石建造，不整合于东冶与豆村亚群之上。豆村亚群底部四集庄组砾岩不整合于太古界五台群之上。滹沱群之上被中元古界高于庄组不整合覆盖，肯定了滹沱群时代为早元古代。这些重要的地质结论，为滹沱群建立可靠的岩石地层单位提供了较好的前提。
本课题的任务是在上述基础上，首先查明滹沱群自下而上原岩形成时代、沉积时限、褶皱、变质及岩浆侵入等重大地质事件的同位素年龄，继而建立早元古代滹沱群地质年代格架和重大地质事件演化的序列。
二、滹沱群底界年龄
滹沱群底部四集庄组主要分布于原平县东部，五台县西北部，呈北东—南西向展布，厚几十米至2000多米，角度不整合于五台群之上。
该组底部为厚层变质砾岩。变质砾岩中砾石主要为花岗岩、石英岩、条带状铁矿和绿片岩等，大小不等，多呈椭圆状，直径一般为15—20cm，最大者达70—100cm，他们均来自下伏五台群基底岩层中。查明这套变质砾岩的沉积时间即可限定滹沱群底界的年龄。为此，我们进行三方面的研究。一是在变质砾岩中寻找变质火山岩夹层，从中选出锆石，直接测定火山岩中锆石的生成年龄；二是在变质砾岩中挑选花岗岩砾石样品，测定花岗岩中锆石年龄；三是在变质砾石之上部长石砂岩中挑选碎屑锆石；测定碎屑锆石的年龄。后两种方法即可限定滹沱群底部形成的上限年龄。
（一）四集庄砾岩中变基性火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄
1、七图村东南变质砾岩中变质基性火山岩夹层的岩石、地球化学特征
2、变质基性火山岩（HT04-04）SHRIMP锆石U-Pb年龄测定
将20kg样品粉碎、淘洗，共选得150余粒锆石，在国土资源部离子探针中心开放实验室测定，其结果为：
（二）、四集庄组底部砾岩中花岗岩砾石同位素年龄研究
1、花岗岩砾石样品——采自五台县东雷乡王全庄北沟四集庄底部变质砾岩中：
2、花岗岩砾石的SHRIMP锆石U-Pb年龄
根据上述两个花岗岩砾石中锆石的U-Pb年龄均大于25亿年，与五台群中花岗岩年龄较一致，四集庄底部砾岩成岩年龄应小于2529Ma。
（三）、南台组下部长石砂岩（HT05-06）中锆石U-Pb年龄测定
样品采自五台县东雷乡王会庄北东1500米东山坡四集庄砾岩层之上。该岩层呈中厚层状，近东西走向延伸，具水平层理及斜层理、波痕等。岩石呈粉色，砂状结构。碎屑矿物主要为斜长石、钾长石、石英。胶结物为粉砂质。
（四）、滹沱群底界年龄的讨论
根据滹沱群底部变质基性火山岩锆石年龄2517±13Ma，以及砾岩中两个花岗岩砾石的年龄分别为2529±10Ma，2553±17Ma，长石砂岩中碎屑锆石年龄2523 Ma，可以确定滹沱群底界年龄应为2500Ma。
三、滹沱群中部变基性火山岩年龄
青石村组顶部变基性火山岩产出于豆村亚群之顶部，河边村组顶部变基性火山岩位于东冶亚群之下部，精确测定这两处基性火山岩的年龄，即可准确限定滹沱群豆村亚群与东冶亚群的分界时限，以及其他有关地质事件的年龄，具有十分重要的地质意义。1986年，伍家善、刘敦一等用传统的锆石U-Pb方法测得刘定寺变基性火山岩（青石村组）锆石U-Pb年龄2366±94Ma，1996年王汝铮、李惠民等测得青石村组和河边村组变基性火山岩锆石U-Pb年龄分别为2450±10Ma和2400±20Ma，上述结果为限定滹沱群下、中两个亚群分界提供了重要的依据。2003年S. A .Wilde等报道了五台山台怀镇南滹沱群变质火山—沉积岩中长英质凝灰岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为2180±5Ma和2087±9Ma，他们认为滹沱群的火山岩年龄为2180Ma。上述两种认识相差甚远，因此有必要用SHRIMP的方法，精确测定青石村组和河边村组变基性火山岩的形成时代。
1、青石村组顶部和河边村组变基性火山岩的产状
2、青石村组顶部和河边村组变基性火山岩的显微特征
3、青石村组顶部和河边村组变基性火山岩的岩石及地球化学特征
4、青石村组顶部和河边村变基性火山岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄测定结果
滹沱群中部基性火山岩形成时代及有关问题的讨论
根据前人及我们最近的工作结果，大致可以获得如下几点基本认识：
1、青石村组顶部基性火山岩锆石获得一组2550Ma的年龄，这些锆石铅丢失较明显，偏离谐和线，部分锆石晶面被熔蚀，可能是岩浆中的继存锆石，不代表火山岩就位的年龄。
2、前人曾在该组火山岩中获得2450和2366Ma的锆石年龄，这两个年龄可能是火山岩中新与老两种锆石的混合年龄。因此推测青石村组顶部火山岩的就位年龄应小于2366Ma.
3、我们在该组火山岩样品中曾发现有2300Ma年龄的个别锆石，由于样品少，未获得可靠的数据，但提供了重要信息。
4、已知滹沱群底部四集庄组形成年龄始于2500Ma左右，在沉积了4500—5000米厚的岩层后，青石村组顶部基性火山岩喷出，如果将4500—5000米厚的沉积岩沉积所需的时间计算在内，青石村基性火山岩成岩年龄大约应在2366—2300Ma。
5、河边村组顶部基性火山岩形成于青石村组基性火山岩之后，其间夹有厚约1000米左右的纹山组和河边村组沉积岩。无疑河边村基性火山岩形成年龄应小于青石村组基性火山岩的形成年龄。但两者均有2500Ma左右的继存锆石，可以认为它们是同源的。河边村顶部基性火山岩（HT05-02）中有2272Ma的锆石，这一年龄与滹沱群22亿年左右的岩浆构造事件年龄接近，可能代表该火山岩受后期热事件改造的年龄。因此，河边村顶部的成岩年龄大于22亿年，约在23亿年左右。
四、滹沱群变质、构造、岩浆热事件年龄
前人的研究表明，郭家寨亚群不整合于已褶皱变质的豆村亚群和东冶亚群之上，该不整合代表了一次重要的构造热事件，为了查明该事件的年龄，我们对侵入于滹沱群下部的花岗斑岩、辉石闪长岩进行了锆石U－Pb年龄研究。
1、黄金山东花岗斑岩（HT04－12）样品露头及显微照片
黄金山东花岗斑岩出露于五台县阳白乡黄金山东500m山坡，呈北东向椭圆形(500×300m)，约0.5km2，侵于四集庄组上部长石石英岩中。在岩体中部有一北西向辉绿岩脉侵入。
2、红表村西辉石闪长岩（HT04-10）样品露头及显微照片
辉石闪长岩(HT04-10)出露于五台县阳白乡红表村西2000m山坡，呈向南东突出的马鞍形，北东长1800m，北西800m，总面积约1.44km2。该岩体多顺层 侵入于南台组下部绢云母长石石英岩。
3、花岗斑岩（HT04－12）和辉石闪长岩（HT04-10）岩石、地球化学特征
