华北克拉通北缘白乃庙组变质火山岩锆石定年与岩石地球化学特征

白乃庙组绿片岩是白乃庙铜金矿床赋存层位,矿区构造上位于华北克拉通北缘古生代陆缘增生带内。岩石学、岩石地球化学特征指示该绿片岩原岩为中基性火山岩。对白乃庙组变质火山岩的锆石LA-MC-ICP-MS UPb年代学研究表明,该火山岩形成年龄为449±3Ma(n=33,MSWD=4.0),为晚奥陶世岩浆活动的产物。白乃庙组变质火山岩具有低的SiO2(43.47%~54.64%)、TiO2(0.60%~1.31%)和P2O5(0.08%~0.35%),宽的MgO(3.98%~12.99%)含量,属于钙碱性系列岩石,岩石富集大离子亲石元素K、Sr等,亏损高场强元素Nb、Ta,Zr、Hf也表现为轻微的亏损。轻重稀土分馏明显,具有不同程度的Eu异常(Eu/Eu*=0.7~1.2)和轻微负的Ce异常(Ce/Ce*=0.74~1.01)。岩石地球化学特征表明白乃庙变质火山岩经历了一定程度的结晶分异,橄榄石和单斜辉石为主要的结晶相。该变质火山岩具有较低的Ti/Y(2.5~5.0)和Zr/Y(189~355)值、低的176 Hf/177 Hf比值和较宽的εHf(t)值,暗示源区可能为岩石圈地幔,且受到了地壳的混染。Nb和Ta强烈亏损、极低的Nb/Ta值(0.08~1.09)以及Ce的负异常表明与大洋板块的俯冲作用有关,岩浆源区可能已受到俯冲组分的影响。构造环境判别显示白乃庙变质火山岩为与消减作用有关的大陆弧岩浆岩。锆石二阶段Hf模式年龄(tDM2)变化范围为1073~1470Ma,平均值为1285Ma(n=30),暗示华北板块北缘在中—新元古代时期曾发生过一次重要的构造热事件。