东准噶尔铜华岭中酸性侵入体锆石U-Pb年代郭丽爽2009.pdf

北京大学学报自然科学版，第45卷，第5期，2∞9年9月 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vo1.45, No.5 CSept. 2009 新疆东准噶尔铜华岭中酸性侵入体 钻石U-Pb年代学研究 郭丽爽1，3张锐2刘玉琳1.t 许发军2苏犁4 1.造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京大学地球与空间科学学院，北京1∞871;2.新疆有色地质 勘查局地质研究所，乌鲁木齐83∞00;3.兰州大学西部环境教育部重点实验室，兰州730∞0; 4.中国地质大学北京地学实验中心，北京l∞083;↑通讯作者，E-mail ylliu 摘要伊吾县铜华岭中酸性侵入体位于新疆北部东准噶尔阿尔曼太断裂和克拉麦里断裂之间的野马泉岛弧区，岩 性主要为闪长吩岩、英云闪长岩和二长花岗岩等。通过错石LA-ICP-MSU-Pb年代学方法，对这3种岩性进行精确 定年，其206Pb/238 U的加权平均年龄分别为427.4士3.2，422.8士3.2和418.5t2.6 Ma，说明铜华岭岩体是早古生代岩 浆活动的产物，为东准噶尔早古生代造山带演化提供了花岗岩证据。 关键词东准噶尔;铜华岭岩体;错石U-Pb年代学 中图分类号P588; P597 Zircon U-Pb Age of Tonghualing Intermediate-Acid Intrusive Rocks, Eastern Junggar, Xinjiang GUO LishuangI.3 , ZHANG Rui2, LIU Yulin 1 ，宁，XU Fajun2, SU Li4 1.币leKey Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution, Ministry of Education, School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871; 2, Xinjiang Geological Institute of Nonferrous Geoexploration Bureau, Urumqi 830000; 3. Key Laboratory of Westem China s Environmental Systems of the Ministry of Education, Lanzhou 730000; 4. The Geological Lab Center, China University of Geosciences, Beijing 100083; t Corresponding Author, E-mail ylliu Abstract Tonghualing intermediate-acid intrusive rocks is located in Yemaquan arc between Armantai fault and Kelameili fault , Eastem Jungg町，North Xinjiang.羽田intermediate-acid intrusive rocks are principally composed of diorite-porphyry, tonalite and monzogranite. Zircons from these rocks are dated using LA-ICP-MS U-Pb and yield weighted mean 206Pbp38 U age of 427.4 士3.2，422.8t 3.2 and 418.5t 2.6 Ma respectively, indicating that there are Early Paleozoic magmatic activities in Eastem Junggar. This work supplies evidence for orogenic evolution in Early Paleozoic in this area. Key words Eastem Junggar; Tonghualing intermediate-acid intmsive rocks; zircon; U-Pb chronology 新疆准噶尔地区是中亚造山带的重要组成部 分，其周边广泛发育蛇绿岩带[叫，其中分布在东准 噶尔的蛇绿岩主要为阿尔曼太蛇绿岩带和克拉麦里 蛇绿岩带，前人对其时代进行了详细的研究队12]推 进了对古亚洲洋演化的认识。另外东准噶尔还广泛 分布晚古生代后碰撞花岗岩[13叫，但是在东准噶尔 地区关于早古生代花岗岩体的研究稀少。铜华岭中 酸性侵入岩位于阿尔曼太蛇绿岩带和克拉麦里蛇绿 岩带之间的野马泉岛弧区，近几年新疆有色地质勘 查局在该岩体中发现了斑岩型铜矿，因其与先前发 现的土屋斑岩铜矿和包古图斑岩铜矿位于同一成矿 带上，因此其含矿斑岩的形成时代问题备受关注。 本文通过错石LA-ICP-MS年代学研究，首次获得含 矿岩体年龄为427- 419 Ma，证明其与土屋、包古图 国家重点基础研究发展计划项目2007CB411305和兰州大学2∞8年接受国内博士生访学项目资助 收稿日期2008-10-31;修回日期2∞忌12-29 819 北京大学学报自然科学版 的含矿斑岩时代分别为334t 3和311.4t3.3 Ma[口.18J不一致，同时还证明东准噶尔地区存在早 古生代的中酸性侵入岩。 1 区域地质概况 研究区位于东准噶尔哈密市伊吾县境内，津毛 湖镇北30km的位置，向东与蒙古国交界，处于阿尔 曼太断裂和克拉麦里断裂之间的野马泉岛弧区图 1 [7.12J。断裂构造以北东向为主，自东向西共有4 条F，，飞，F3和F4，近等问距平行排列，F2断裂规 模最大，长约6km，纵贯全区见图1。其次为北西 向后期断裂，规模小，往往错断地层和前期北东向断 裂，在平行和垂直断裂方向有脉岩发育。 区域上中酸性侵入岩广泛分布，从中性到酸性 侵入岩均有出露，呈岩基、岩株状产出。其中，英云 闪长岩分布最广，石英闪长岩和二长花岗岩次之。 铜华岭岩体岩性复杂，其主要岩性为英云闪长岩，其 次为石英闪长岩，另外还有闪长吩岩和二长花岗 岩等，铜矿化主要与英云闪长岩和石英闪长岩有关。 研究区分布较多岩脉，岩性有安山岩、闪长盼岩和 辉绿吩岩等，多数沿北西向和北东向分布，与两组断 层方向大体一致。 研究区出露地层属下石炭统雅满苏组C，y，下 部主要为钙质砂岩与灰白色薄层状生物碎屑灰岩， 其中有海百合茎、贝壳类、珊珊等化石;上部主要 为熔结凝灰岩及晶屑凝灰质岩，夹少量熔结集块岩。 由于地处戈壁区，覆盖较为严重，侵入岩和地层的接 16673 16674 16675 第45卷 触关系不很清楚。 2 样品岩石学特征 本文共对3个样品进行了LA-ICP-MS错石U-Pb 年代学分析，它们分别为闪长吩岩、英云闪长岩和 二长花岗岩，采样位置见图10 样品Th-3为闪长功岩。斑晶主要为斜长石和 角闪石，以斜长石为主。斑晶含量为30。斜长石 呈板状，发育绢云母化;角闪石为自形一半自形，蚀 变强烈，只保留假象。基质发生强烈的绿泥石化。 矿化强，硫化物呈星点状和浸染状分布。 样品η1-2为英云闪长岩，斜长石含量60，呈 自形长柱状、宽板状，发育素占土化，绢云母化;石英 含量25，呈他形粒状充填在长石颗粒间;黑云母 含量15，呈片状，颗粒较小，强烈的绿泥石化，伴 有石膏化和黄铁矿化。副矿物为错石和磷灰石。 样品Th-5为二长花岗岩，含斜长石30，皇自 形到半自形板状，发育站士化、碳酸盐化和绢云母 化;何长石含量30，为半自形到他形，黠土化发 育;石英含量30，呈他形粒状分布在长石晶间或 颗粒边缘;黑云母含量10，自形片状，强烈的绿泥 石化，与石英一起分布在长石颗粒间，解理发育，伴 有矿化。矿化较弱，主要为黄铜矿，呈星点状分布。 3 实验方法 错石阴极发光图像在北京大学电镜室扫描电镜 上完成的，LA-ICP-MSU-Pb年代学分析在中国地质 km 4863 4861 回第四系 D钙质砂岩夹 生物灰岩 EZ熔结凝灰岩、 品屑凝灰岩 4860 脉岩 主丁千中酸性 侵入体 4859 断层 2-1采样位置 及编号 图1铜华岭矿区地质图;左上角插图为新疆北部构造简圈据文献[12J修改 Fig.l Geological sketch map of To吨huali吨mine;the insert is tectonic map of North Xin 820 第5期郭丽爽等新疆东准噶尔铜华岭中酸性侵入体错石U-Pb年代学研究 大学北京地学实验中心元素地球化学研究室完 成，分析仪器为美国New Wave Research Inc.公司生 产的激光剥蚀进样系统UP193SS和美国AGILENT 科技有限公司生产的Agilent7500a型四级杆等离子 体质谱仪联合构成的激光等离子质谱仪LA-ICP- MS。本次分析激光器工作频率为10Hz，剥蚀物质 载气为高纯度He气，流量为o. 7 L/ min; Agilent等离 子质谱仪工作条件冷却器流量15L/min，辅助气 Ar流量1.13Llmin，采集时间为45S;测试点束斑 直径为36μm错石u/Pb比值及年龄校准选用标准 错石91500;数据处理采用GliUer4.40年龄值选用 206 Pb/238 U年龄，单个数据点误差均为lσ，加权平均 值误差为2σ。 4 测试结果 本文对3个样品的错石进行了LA-ICP-MSU-Pb 年代学测试，部分错石阴极发光图像见图2，年代学 分析结果见图3和表10 Th-3闪长吩岩的错石主要为短柱状，长100- 180μm，发育岩浆震荡环带，个别错石阴极发光弱， 无环带特征回到a。测定了21个错石的21个 点，其中Th-3-04年龄值明显偏离其他数据点，不参 与年龄值计算;其余20个点都位于谐和线上或谐 和线附近见图3a和表1 , 206 Pb/38 U加权平均年 龄为427.4土3.2 Ma, MSWD 1.0，代表岩浆结晶 年龄。 Th-3 4 吧鞠除按 200 il1l Th-2 b 200μm 42. 4如 c 4 200μm 标注为206Ph/ 23SU表观年龄 Mal，圆圈及圆圈内数字 代表测点位置及编号 图2样晶错石阴极发光图像 Fig.2 Cathodeluminescence images of analyzed zircon grains Th-2英云闪长岩的错石有两种形态一是长 柱状，长150-450μm，呈宽的环带;二是细小的粒 状，粒径为90-200μm，震荡环带较发育，有的阴极 发光较弱，无环带，但是两种形态错石的年代学特征 没有差异图2b。共测定了28个错石颗粒的28 个点，Th-2-05和Th-2-18偏离谐和线较远，不参与计 算，另外26个点都位于谐和线上或谐和线附近见 图3b和表1 , 206 Pb/238 U加权平均年龄为422.8t 3 .2 Ma, MSWD 1. 4 ，代表岩浆结晶年龄。 Th-5二长花岗岩的错石形态变化大，从针状 到柱状再到粒状都有出现，所以其长度变化很大， 60 -250μm，有的岩浆震荡环带发育，有的发光弱， oo ro AU AU D“mN\ 』ιZN 口 。。 时 ，、J ro hv nu \』ι主N 0.065 .Jl 巳叫 骂 0.076 0.072 0.064 0.060 0.35 0.075 0.055 0.075 0.055 a 380 平均年龄川olo3川 MSWD 1.0 0.45 0.55 0.65 207Pb I 2J5U 0.75 b 3 平均年龄422.8士3.2Ma MSWD 1.4 0.46 0.50 0.54 0.58 0.62 207Pb / 235U Th-5 460 c 380 平均年龄418.5olo 2.6Ma MSWD 0.75 0.42 0.46 0.50 0.54 0.58 0.62 凹7Pb/ 2J5U 圈3错石U-Pb谐和图 Fig.3 Concordia diagram of zircon U-Pb isotopes 821 第45卷北京大学学报自然科学版 表1哈密铜华岭岩体错石LA-ICP-MSU-Pb年代学测试结果 Table 1 Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating result of Tonghualing rocks 2田Pb特p坦 U 207Pb ‘Pu 206 Pb/238 U U Ip.g. g-l 节1 Iμg.g-l 误差Iσ/Ma年龄IMa误差Iσ 9 7 7 OYQ。句，『，咱JOXU 425 438 431 422 427 422 439 423 419 442 423 433 吁0806 ζυζO 『，， 吁，哼 F 句， 8 7 句rO句ro 句，， 000 。rO 呵/句rO 哼， 8 7 正υ句，zroro 822 421 429 421 426 417 427 432 435 421 411 417 417 427 415 432 437 425 431 416 426 425 423 422 430 431 424 430 420 431 437 419 429 428 422 比值 0.06812 0.07028 0.06914 0.07370 0.06763 0.06844 0.06760 0.07043 0.06779 0.06720 0.07100 0.06786 0.06952 0.06744 0.06875 0.06756 0.06831 0.06683 0.06851 0.06930 0.06977 0.06754 0.06579 0.06683 0.06679 0.06841 0.06652 0.06928 0.07011 0.06809 0.06907 0.06667 0.06836 0.06814 0.06782 0.06759 0.06905 0.06916 0.06799 0.06892 0.06735 0.06919 0.07006 0.06717 0.06878 0.06867 0.06594 0.06769 8 8 458 0.50350 0.535∞ 。.53441 0.60392 。.52662 0.52013 0.49910 0.60361 7 6 10 8 6 7 7 7 412 0.00146 O.∞111 0∞128 O.∞132 0∞114 0.00145 0∞138 O.∞117 0.00117 0.00113 0∞129 O.∞114 O.∞125 O.∞133 0.00119 0.00119 0∞108 0.00107 O.∞173 0.00138 0.00103 O.∞116 O.∞101 O.∞107 O.∞120 0∞110 O.∞112 O.∞113 0.00128 0∞122 0.00118 O.∞099 O.∞111 0.00107 0.00119 0.00131 O.∞131 0∞106 O.∞110 O.∞109 O.∞107 O.∞108 0.00135 O.∞108 0.00107 O.∞109 0∞104 O.∞105 误差Iσ 0.05654 0.02663 0.03818 0.03320 0.03侃泪 。.05151 0.04231 0.03440 0.02879 0.03174 0.02971 0.02870 0.03715 0.04433 0.03158 0.03498 0.02404 0.02359 0.09921 0.04709 0.01705 0.02835 0.01795 0.02629 0.02692 0.02635 0.03033 0.02852 0.04046 0.03344 0.02910 0.01969 0.02851 0.02532 0.03175 0.05069 0.04839 0.02059 0.02613 0.02191 0.02251 0.02422 0.04011 0.0241 0.02039 0.02502 0.02350 0.02251 比值 U/Th 点号 0.28 0.32 0.44 。.45 0.30 0.30 0.43 25.55 80.39 38.10 46.49 55.76 24.90 25.85 7.21 26.10 16.69 19.94 25.24 7.58 7.74 27.30 0.51037 0.52195 0.56167 。.49 0.42 0.40 0.42 55.41 47.10 19.81 22.36 13.09 28.47 14.10 TH-3-01 η1-3-02 TH-3-03 TH-3-04 TH-3-05 η1-3-06 TH-3-07 TH-3-08 TH-3-09 TH-3-1O TH-3-11 56.35 31.43 68.63 42.24 0.51641 0.54052 。.58212 0.54083 0.51215 0.49921 0.51900 0.50253 0.57190 0.50828 0.53326 0.49679 0.50850 0.50744 0.55144 0.51153 0.52947 0.53025 0.51928 0.52222 0.50666 0.49094 0.51099 0.51516 0.51656 0.50532 0.53405 0.52041 0.52649 0.54630 0.52962 0.53306 0.51478 0.50852 0.50210 0.49934 0目50146 0.41 0.33 0.33 0.35 0.37 0.49 0.60 0.29 0.26 0.37 0.51 0.37 0.49 0.29 29.34 46.06 49.29 78.37 75.60 16.50 26.50 131.41 49.40 98.82 0.33 0.33 0.55 0.35 75.71 39.45 60.39 57.00 70.39 44.27 0.47 0.47 0.62 0.36 0.30 44.57 56.23 113.74 65.37 73.47 9.54 16.24 18.47 38.25 45.06 4.73 6.96 48.14 25.28 36.29 36.92 11.36 19.98 18.64 38.12 15.34 20.84 26.29 70.22 23.21 21.44 22.98 TH-3-12 TH-3-13 TH-3-14 TH-3-15 TH-3-16 TH-3-17 TH-3-18 TH-3-19 TH-3-20 TH-3-21 白1-2-01 TH-2-02 TH-2-03 TH-2-04 TH-2-05 TH-2-06 TH-2-07 TH-2-08 TH-2-09 TH-2-10 TH-2-11 TH-2-12 TH-2-13 TH-2-14 0.53 0.39 0.32 0.45 0.38 0.37 0.36 0.55 0.42 0.38 0.36 0.28 0.33 0.39 43.77 28.74 100.37 80.71 94.39 89.22 88.42 35.54 67.48 107.25 70.82 80.69 82.29 29.53 11.41 9.16 32.87 31.22 42.43 33.55 32.93 12.70 37.06 45.35 2币56 28.81 23.45 η1-2-15 TH-2-16 TH-2-17 TH-2-18 TH-2-19 TH-2-20 TH-2-21 TH-2-22 TH-2-23 TH-2-24 TH-2-25 TH-2-26 TH-2-27 第5期郭丽爽等新疆东准噶尔铜华岭中酸性侵入体错石U-Pb年代学研究 续表 点号 Th U Iμg g-l Iμgg-l U/Th 回7Pb祷p35U 比值误差1σ 206Pb份p38U 比值误差Jσ 206 PbP38U 年龄IMa误差σ/Ma 咀1-2-2841.01 TH-5-01 37.80 TH-5-02 52.79 TH-5-03 37.36 THδ-04 25.17 TH-5-05 128.39 TH-5-06 16.59 TH-5-07 56.92 白1-5-089.70 TH-5-09 51.16 TH-5-1O 77.43 TH-5-11 40.82 TH-5-12 107.10 TH-5-13 19.12 T曰-5-1474.80 TH-5-15 19.68 TH-5-16 69.38 TH-5-17 31.99 TH-5-18 68.52 TH-5-19 55.05 TH-5-20 41. 97 TH-5-21 37.00 TH-5-22 61.16 TH-5-23 45.30 TH-5-24 29.58 107.49 96.21 119.22 92.50 66.54 378.60 51. 73 143.54 33.75 186.19 238.52 127.34 148.50 58.61 184.38 63.49 145.83 77.02 279.91 108.78 105.74 86.41 143.40 110.55 80.00 0.38 0.39 0.44 0.40 0.38 0.34 0.32 0.40 0.29 0.27 0.32 0.32 0.72 0.33 0.41 0.31 0.48 0.42 0.24 0.51 0.40 0.43 0.43 0.41 0.37 0.49455 0.54948 0.48749 0.51061 0.49928 0.51812 0.54455 0.51819 0.48672 0.49609 0.49710 0.50000 0.52223 0.55431 0.52306 0.50112 0.49582 0.52349 0.51769 0.51757 0.50881 0.51497 0.50653 0.48608 0.49953 0.02146 0.02891 0.01820 0.01788 0.02417 0.01218 0.02497 0.01655 0.04140 0.01489 0.01386 0.01804 0.01614 0.03444 0.01591 0.02576 0.01671 0.02197 0.01404 0.02111 0.02009 0.02010 0.01771 0.01998 0.02240 0.06540 0.06619 0.06603 0.06831 0.06615 0.06771 0.06687 0.06657 0.06762 0.06731 0.06556 0.06658 0.06822 0.06467 0.06700 0.06637 O.。币746 0.06863 0.06797 0.06787 0.06656 0.06795 0.06665 0.06661 0.06593 m 川阳阳刚刚Mwmw刚刚川川阳川川刚刚刚mm川川阳 。unUAUnunυnunυnununUAUAUAUnυnUAUAUAUnunυnununununu Mmuu 药 un 口问υnmmWMN 药MWMMHn 咽 AMAnMUMAUNMU A怜A 丛 TA 丛 TA 丛 TA 丛 TA 斗A丛TA斗 A怜A怜A 体 A丛 TA 丛 TA 丛 TA 丛 TA 丛 TA 丛 TA 斗 A丛 TA 丛 TA 丛 TA 件 A斗， “TA斗 正υζυ 乐。正U4UζO吁，正 U句fζU4uroζU叮ζU 吁，正 U叮FLU正UζUζUζυκU4U 说明Pb骨指放射成因铅。 呈弱环带或无环带图2c。共测定了24颗错石 的24个点，3个数据点Th-5-01，Th-5-06和Th-5-13 不谐和，其余21个点都位于谐和线上或谐和线附近 见图3c和表1，捎Pb/ 238 U加权平均年龄为418.5 t 2.6 Ma,MSWD 0.75，代表岩浆结晶年龄。 以上3个样品的年龄分析表明，早期的闪长吩 岩形成于427Ma，英云闪长岩形成于423Ma，最年 轻的二长花岗岩形成于419Ma，说明铜华岭岩体形 成于志留纪，为加里东期花岗岩，岩浆演化可能持续 了大约8Mao 5 讨论 东准噶尔地区位于中亚造山带的中部，区内分布 有阿尔曼太和克拉麦里两条蛇绿岩带，前人对其时代 进行了详细研究，存在一定的争议 [1，3，7，9.11-12.1四]。徐新 等[7J认为阿尔曼太洋从寒武纪就开始形成，自北向 南俯冲，结束于早泥盆世，而克拉麦里洋形成于早古 生代，从奥陶纪开始由南向北俯冲消减，两个蛇绿岩 带之间即为野马泉岛弧。本文所研究的铜华岭中酸 性侵入岩即位于野马泉岛弧区，以往由于缺乏年代 学资料，加之本区覆盖严重，侵入岩与地层的接触界 线不清楚，所以多数资料上都把该岩体的时代定为 石炭.二叠纪。本次定年结果证明铜华岭时代为中 晚志留世，与阿尔曼太洋和克拉麦里洋的俯冲时间 相对应，代表了该时期确实有俯冲事件的发生。而 且还有一个问题值得深入思考和研究奥陶纪一志 留纪时期阿尔曼太洋和克拉麦里洋都向野马泉岛弧 发生了俯冲，为什么留下了微乎其微的与俯冲相关 的岩石学证据致使至今对于东准噶尔早古生代花 岗岩的研究很少，本文首次报道了东准噶尔地区早 古生代花岗岩的时代，其错石LA-ICP-MSU-Pb年龄 为427- 419 Ma。 东准噶尔地区阿尔曼太和克拉麦里蛇绿岩带之 间泥盆纪和石炭纪地层分布最广泛，早古生代地层 记录很少。与阿尔曼太蛇绿岩带伴生的早古生代地 层只有奥陶.志留纪含放射虫的硅质岩及扎河坝南 823 北京大学学报自然科学版 东、阿尔曼太蛇绿岩带以北的少量晚奥陶世碳酸盐 岩岩块O与克拉麦里蛇绿岩相伴生的早古生代地层 有分布在克拉麦里断裂南、北两侧的志留系及分布 在麦钦乌拉山南坡的荒草坡群llJ。由此可见，东准 噶尔地区早古生代地层分布有限，以晚古生代泥盆 系和石炭系为主o1 20万津毛湖幅地质图中，根据 地层中产出的鳞木化石把该区地层定为下石炭统， 而新疆有色地质勘查局地质研究所在该区进行1 1 万地质填图，认为岩体与地层为侵入接触关系。我 们通过错石LA-ICP-MSU-Pb年代学方法对该岩体 进行定年，其年龄为427-419 Ma，属于中晚志留世。 由此看来，岩体时代与围岩地层的时代相矛盾，地层 时代及地层与岩体的关系有待进一步研究，如果地 层时代有问题，那么东准噶尔早古生代地层的分布 范围将会扩大，区域上与分布在阿尔曼太断裂和克 拉麦里断裂的早古生代地层相联系，它们都含有大 量的海百合和珊珊等化石，岩性上略有差异，可能是 由于其所处的构造环境不同引起的O早古生代地层 在东准噶尔的分布为我们进一步探讨东准噶尔早古 生代的陆壳基底提供了重要信息O 致谢感谢刘树文教授、朱永峰教授和韩宝福 教授在论文撰写过程中给予的建议、指导和帮助。 参考文献 [1 J 何国琦，李茂松，贸进斗，等.论新疆东准噶尔蛇绿 岩的时代及其意义北京大学学报自然科学版， 2001,376 852-858 [2J 何国琦，刘建波，张跃迁，等.准噶尔盆地同缘克拉 玛依早古生代蛇绿混杂岩带的厘定.岩石学报， 2007,237 1573-1576 [3J 李锦轶.新疆东准噶尔蛇绿岩的基本特征和侵位历 史.岩石学报，1995, 11 增刊73-84 [4J 吴波，何国琦，吴泰然，等.新疆布尔根蛇绿混杂岩 的发现及其大地构造意义.中国地质，2∞6， 33 3 476-486 [5J 朱永峰，徐新.新疆塔尔巴哈台发现早奥陶世蛇绿混 杂岩.岩石学报，2006, 2212 2833-2842 [6J 王宗秀，周离志，李涛.对新疆北部蛇绿岩及相关问 题的思考和认识.岩石学报，2003, 194 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