張彥杰,孫 磊,周效華,廖圣兵,王存智,朱意萍

(1.南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,江蘇 南京 210016;2.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院,江蘇 南京 210018)

皖贛相鄰區(qū)新元古代構(gòu)造演化探討

張彥杰1,孫 磊2,周效華1,廖圣兵1,王存智1,朱意萍1

(1.南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,江蘇 南京 210016;2.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院,江蘇 南京 210018)

皖贛相鄰區(qū)廣布的淺變質(zhì)陸緣細碎屑巖為主含少量火山物質(zhì)的復(fù)理石建造體,大量高精度同位素測年數(shù)據(jù)顯示,該淺變質(zhì)地層應(yīng)形成于 821Ma～840Ma間的新元古代早期。綜合沉積事件、巖漿事件和構(gòu)造事件等提出皖贛相鄰區(qū)新元古代經(jīng)歷了古揚子板塊東南緣裂開—陸緣小洋盆有限俯沖—弧陸碰撞造山—造山期后陸殼裂陷沉積的構(gòu)造演化過程。

江南造山帶北緣;新元古代;構(gòu)造演化;島弧火山巖;江西;安徽

皖贛相鄰區(qū)主體是圍繞揚子板塊東南緣發(fā)展起來的元古代大陸邊緣小洋盆地帶,區(qū)內(nèi)以廣布一套淺變質(zhì)的陸緣細碎屑巖為主含少量火山物質(zhì)的復(fù)理石建造體為特征。長期以來,眾多學(xué)者根據(jù)早期的同位素年代數(shù)據(jù)和時限分布較廣的微古植物,將其形成時代置于中元古代。然而,近些年包括筆者在內(nèi)的不少地學(xué)同行在研究區(qū)一帶應(yīng)用 SHR IMP及 LA-I CP MS等測年方法在原定位于“中元古代”的地層中無一例外地獲得了一大批(已知曉的年齡數(shù)據(jù) 22組)集中在821Ma～840Ma間的鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)。由此表明,皖贛相鄰區(qū)廣為發(fā)育的該套淺變質(zhì)巖系形成時代應(yīng)屬新元古代早期,其以景德鎮(zhèn)—鄣源—伏川區(qū)域斷裂帶為界,南部稱溪口巖群,以北屬雙橋山群 (圖 1)。通過系統(tǒng)的分析研究,認為溪口巖群屬拉張構(gòu)造背景下的活動大陸邊緣構(gòu)造沉積環(huán)境,而雙橋山群主體顯示火山弧構(gòu)造沉積環(huán)境下的建造組合,上覆南華紀 -早古生代濱淺海相為主的地層組合,認為屬板內(nèi)伸展機制下形成的穩(wěn)定型蓋層沉積,二者之間除局部保留有角度不整合痕跡外,大部分均被斷裂構(gòu)造所分割,區(qū)域上,主要分布于休寧—祁門縣毗鄰的北部一帶。

根據(jù)野外調(diào)查,發(fā)現(xiàn)并建立了鄣源構(gòu)造混雜巖帶 (另文論述),其由新元古代基性巖碎塊或碎片及溪口巖群火山 -陸緣細碎屑復(fù)理石基質(zhì)組成,該構(gòu)造帶北東向延伸被休寧中生代陸相紅盆掩蓋后可與伏川蛇綠巖帶相接,南西向經(jīng)贛東北瑤里鎮(zhèn)可與景德鎮(zhèn)—宜豐深斷裂帶相連,是一條多期活動的中深層為主、中淺層構(gòu)造摻雜的區(qū)域性超殼構(gòu)造變形帶,構(gòu)造變形主要顯示自北而南多層次多期疊瓦狀復(fù)合逆沖運動學(xué)特征。構(gòu)造混雜帶中基性巖殘塊包括蝕變枕狀—塊狀基性熔巖、輝長 -輝綠巖等,它們在空間上緊密相伴,以前者分布最具規(guī)模,巖塊大小懸殊,多呈透鏡狀、團塊狀、帶狀、楔狀及不規(guī)則狀產(chǎn)出,巖塊間多被規(guī)模不等的斷層及逆沖剪切片理分割。鄣源一帶基性巖帶出露最寬,約 500余 m,帶內(nèi)基性巖被自北而南的高角度逆沖斷層所切割 (圖2),另有出露寬度不大的強韌性變形的鈣硅泥沉積體呈構(gòu)造透鏡體混雜于基性巖中。研究認為,鄣源基性巖塊與伏川蛇綠巖基性巖類具相似的地球化學(xué)特征及相近的產(chǎn)出地質(zhì)特征、空間分布位態(tài)等,認為屬伏川蛇綠巖西延組成部分 (另文闡述),形成于具有陸殼性質(zhì)的大陸邊緣區(qū)的弧后盆地構(gòu)造環(huán)境或陸殼上的小洋盆地內(nèi),屬大陸邊緣區(qū)弧后盆地擴張演化過程中的地幔巖漿活動的產(chǎn)物。值得一提的是皖南伏川蛇綠巖與贛東北樟樹墩蛇綠巖在產(chǎn)狀、巖石類型組合、εNd(T)值及微量元素特征等方面存有不

1 區(qū)域地質(zhì)基本特征

圖1 皖贛相鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖

圖2 鄣源構(gòu)造混雜巖帶剖面圖

同程度差異,顯示二者起源于不同的構(gòu)造成生環(huán)境,贛東北蛇綠巖形成于弧間盆地擴張環(huán)境。本次在伏川蛇綠巖偉晶輝長巖及其上覆英安質(zhì)凝灰?guī)r中分別獲得 844±11Ma和 837±10Ma的鋯石 SHR IMP UPb年齡數(shù)據(jù),說明分布于皖南呈北東向帶狀展布的基性巖巖塊與淺變質(zhì)復(fù)理石基質(zhì)具非常接近或一致的形成年齡,屬新元古代早期之產(chǎn)物。

本區(qū)自晉寧運動以來歷經(jīng)多期不同層次伸展、壓縮、剪切機制下構(gòu)造變形、巖漿再造、變質(zhì)作用和沉積作用。構(gòu)造平、剖面結(jié)構(gòu)總體反映了多期次不同成因與類型構(gòu)造的疊加復(fù)合,其中最主要顯示以晉寧主造山期俯沖—碰撞構(gòu)造為骨架,以發(fā)育區(qū)域透入性構(gòu)造面理為主要特點,并疊加加里東—印支期陸內(nèi)逆沖推覆構(gòu)造,使區(qū)內(nèi)地質(zhì)體呈逆沖巖片疊置,燕山期又強烈疊加北東向平移剪切構(gòu)造和伸展斷陷盆地等,呈現(xiàn)出復(fù)雜構(gòu)造的圖像。

2 新元古代構(gòu)造演化階段劃分

2.1 早期裂解沉積作用

在揚子和華夏古板塊之間存在一元古代華南大洋已被大家所認知,但洋盆形成和消亡的地質(zhì)時代有中元古代、中新元古代及新元古代之爭。近年來,隨著區(qū)域大量高精度同位素年代學(xué)的研究,愈來愈多的證據(jù)顯示古華南洋關(guān)閉致?lián)P子、華夏古板塊碰撞對接是在新元古代早期之末的晉寧運動。該階段或略早,古華南洋發(fā)生向北的洋內(nèi)俯沖消減,俯沖作用引起地幔對流使揚子板塊東南緣引張,并最終形成大陸邊緣弧及陸緣盆地 (圖 3-A)。早期盆地充填以新元古代溪口巖群火山 -陸緣碎屑復(fù)理石建造為特征,常見鮑馬序列 ad、ade、bd段組合層序,巖石結(jié)構(gòu)及成分成熟度較低,碎屑多呈次棱角狀,含有巖屑及長石成分,顯示快速堆積濁流相沉積特征。在碎屑巖微量元素判別圖 (圖 4)中,溪口巖群樣品點主要落在大陸邊緣及其附近區(qū)域,具拉張構(gòu)造背景下的沉積作用特征。此次,在鄣公山一帶溪口巖群不同部位分別獲得 835.4±9.4Ma(虹關(guān)村)、841.5±8Ma(溪口鄉(xiāng) )和 828.5 ±7.9Ma(沱川鄉(xiāng) )、826.1 ±3.9Ma(浙嶺)的最年輕碎屑鋯石 SHR IMP U-Pb年齡和 LA-LCP-MS鋯石 U-Pb年齡,顯示該套地層可能形成于 830Ma～840Ma之間,從而制約了古揚子?xùn)|南緣早期裂解時限。拉張初期火山物質(zhì)較少,以溪口巖群板橋巖組為代表的陸緣細碎屑巖沉積為主,進一步拉張,火山活動增強,形成溪口巖群木坑巖組火山 -陸緣碎屑沉積,隨著拉張強度的不斷增強,陸殼減薄直至開裂,地幔巖漿活動,形成伏川—鄣源一帶具大陸邊緣小洋盆特征的蛇綠巖組合。

圖3 江南造山帶新元古代構(gòu)造演化模式圖

2.2 陸緣小洋盆有限俯沖作用

繼裂解作用之后,由于地幔柱流能量的迅速減弱,構(gòu)造變形場由伸展轉(zhuǎn)化為收縮體制,以伏川—鄣源蛇綠巖為代表的陸緣小洋盆發(fā)生向北的小規(guī)模的有限俯沖(圖 3-B),俯沖誘發(fā)消減板片之上地幔楔部分熔融,產(chǎn)生新元古代中基性、中酸性鈣堿性火山巖系。本次在雙橋山群地層中發(fā)現(xiàn)大量凝灰?guī)r及少許安山巖、流紋巖夾層,經(jīng)系統(tǒng)分析研究,這些巖石屬中鉀鈣堿性巖石系列,不同巖類稀土、微量元素球粒隕石標準化模式圖 (圖 5、圖 6)具基本一致的型式,顯示其同源性,在酸性火山巖構(gòu)造判別圖解中與火山弧構(gòu)造環(huán)境最具相關(guān)性 (圖 7),巖石εNd(T)值為-0.306～2.099,反映成巖物質(zhì)具殼、?；旌咸卣?另文論述)。另分布在九嶺—許村一帶的新元古代花崗質(zhì)巖體具陸殼和洋殼巖石地球化學(xué)雙重特征,邢鳳鳴等認為屬初始陸殼改造型或不成熟陸殼重熔型花崗巖,暗示這些中酸性巖體具板塊消減帶巖漿弧成因信息。同時,在較高的地?zé)崽荻认?產(chǎn)生高熱流場,使九嶺地體下部構(gòu)造層古—中元古代星子巖群發(fā)生角閃巖相動熱變質(zhì)(?)。持續(xù)的俯沖消減使陸緣小洋盆不斷狹縮,轉(zhuǎn)化為大陸邊緣海盆,盆地的基底是大陸地殼或大陸地殼的增生部分,新元古代雙橋山群屬該構(gòu)造盆地沉積響應(yīng),為一套火山 -陸緣碎屑濁積巖夾中基性—中酸性火山熔巖的建造組合,其中碎屑巖在微量元素判別圖(圖 4)中,樣品投影點主體落在少部分落大陸島弧區(qū)域。因此,有理由認為,雙橋山群原巖沉積構(gòu)造環(huán)境與大陸島弧關(guān)系較密切,暗示與俯沖作用相關(guān)的沉積特征。

圖4 新元古代淺變質(zhì)碎屑巖構(gòu)造判別圖解

關(guān)于俯沖作用發(fā)生的時代根據(jù)相關(guān)同位素年齡判斷如下：本次在祁門以南雙橋山群不同層位玻屑晶屑凝灰?guī)r中分別獲得 832.5±9.5Ma(侯潭)的鋯石 SHR IMP U-Pb年齡及 830.4±4.9Ma(祁紅鄉(xiāng))、827.5±4.1Ma(侯潭 )的 LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年齡,在其中一安山巖及流紋巖夾層中分別獲得 822±6Ma(塔坊鄉(xiāng) )及 821.2 ±4.6Ma(金子牌 )的 LAI CP-MS鋯石U-Pb年齡,另在千枚狀凝灰質(zhì)砂巖中分別獲得 830.8±8.6Ma(祁紅鄉(xiāng))和 827.4±6.6Ma(侯潭)的碎屑鋯石 SHR IMP U-Pb年齡和 LA-LCPMS鋯石 U-Pb年齡。此外,在祁門縣西鄰的經(jīng)公橋一帶雙橋山群橫涌組和安樂林組斑脫巖中分別獲得831±5Ma和 829±5Ma的鋯石 SHR IMP U-Pb年齡。其次,在皖南許村花崗質(zhì)巖體中獲得 834.5±8.3Ma的鋯石 SHR IMP U-Pb年齡。綜合上述年齡數(shù)據(jù),是否可以提取如下兩個信息：一是雙橋山群形成年齡不早于 832.5±9.5Ma,約束的最佳估計值在 821Ma～832Ma之間;二是陸緣小洋盆開始俯沖的時間不應(yīng)小于 832.5±9.5Ma。

圖5 火山巖稀土元素標準化模式圖

圖6 火山巖微量元素標準化模式圖

圖7 火山巖構(gòu)造判別圖解

2.3 弧 -陸碰撞造山作用

持續(xù)的俯沖消減,海盆不斷狹縮,最終導(dǎo)致弧后陸緣小洋盆關(guān)閉,弧 -陸碰撞 (圖 3-C),形成一系列近南北向擠壓機制下構(gòu)造組合,使新元古代地層發(fā)生北東東向展布的緊閉同斜褶皺及逆沖型脆韌性剪切構(gòu)造變形,形成首次區(qū)域葉理事件,由于強烈的構(gòu)造面理置換及期后構(gòu)造疊加,明顯可識別的早期褶曲為露頭尺度級原始層理片內(nèi)無根褶曲 (圖 8)。伴隨此次構(gòu)造變動,發(fā)生區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用。同時,由于強烈的擠壓,使有限俯沖作用致地殼中深層次的陸緣小洋盆型蛇綠巖被剪切、逆沖回返至地殼淺層部位,與火山 -陸源碎屑復(fù)理石基質(zhì)共同組成構(gòu)造混雜巖系。碰撞造山作用使地殼強烈抬升,沿造山帶北麓形成磨拉石堆積,歷口群與下伏雙橋山群高角度不整合面之間出露的數(shù)十至數(shù)百米不等的礫巖及含礫砂巖層屬碰撞造山后期發(fā)育在前陸盆地的擠壓型磨拉石盆地沉積,標志著一個沉積旋回,巖漿事件和構(gòu)造旋回的結(jié)束。

圖8 溪口巖群緊閉同斜褶曲構(gòu)造(F1)(段莘鄉(xiāng)官坑村北)

關(guān)于碰撞造山作用的時限可用歷口群形成時代的下限及雙橋山群沉積時代上限進行約束,區(qū)域上歷口群和河上鎮(zhèn)群層位完全可對比基本被大家認知,李正祥等在浙西河上鎮(zhèn)群中部層位虹赤村組流紋巖中獲得 802±11Ma SHR IMP鋯石 U-Pb協(xié)和年齡,且絕大部分測試點年齡值均落在 807±11Ma,考慮到與虹赤村組整合接觸的下部駱家門組的沉積時間,王劍認為河上鎮(zhèn)群開始接受沉積的下限年齡值不應(yīng)小于 807±11Ma。另外,高林志等在整合接觸于虹赤村組之上的上墅組斑脫巖中獲得 767±5Ma的鋯石 SHR IMP U-Pb年齡,從而對河上鎮(zhèn)群及其相關(guān)地層上限年齡進行了約束。考慮到本次標定的雙橋山群上限年齡,認為碰撞作用發(fā)生的最可能時限在 807Ma～821Ma間。此次,在該套淺變質(zhì)地層同變質(zhì)變形分泌石英脈中獲得 816Ma(祁門縣老胡村)的 LA-I CP-MS鋯石 U-Pb協(xié)和年齡,為更確切制約碰撞造山作用發(fā)生的時限提供了年代學(xué)依據(jù)。

2.4 碰撞造山期后陸殼裂陷沉積作用

陸緣小洋盆俯沖—碰撞閉合后,大陸動力學(xué)機制由擠壓轉(zhuǎn)為松弛拉張,在固化不強的大陸殼基底上發(fā)生新的裂陷作用,前陸磨拉石盆地轉(zhuǎn)為拉張的裂谷型盆地 (圖 3-D)。在皖浙贛一帶出露的歷口群和河上鎮(zhèn)群火山 -陸緣碎屑沉積組合體為 Rodinia超大陸裂解后的早期裂谷沉積,裂解的下限年齡可用河上鎮(zhèn)群開始接受沉積的時限進行約束。皖南的歷口群早期葛公鎮(zhèn)組屬類磨拉石復(fù)成分礫巖及砂礫巖沉積,之上為鄧家組成熟度較高、碎屑成分以石英為主的陸緣碎屑巖建造,其頂部的鋪嶺組為一套基性火山巖建造,形成于拉張構(gòu)造環(huán)境。同時在贛東北石耳山一帶形成后造山鋁質(zhì) A型花崗巖體,前人在石耳山雜巖體不同部位獲得 814Ma及 766Ma～768Ma的鋯石 U-Pb年齡。區(qū)域上,該裂谷盆地一直演化到早古生代中后期,期間地殼振蕩頻繁,但總體仍處于伸展構(gòu)造環(huán)境,該裂谷盆地直到加里東造山運動閉合。

3 結(jié) 語

綜上所述,可以得出以下幾點結(jié)論。

①提供了大量高精度同位素測年數(shù)據(jù),將對重新思考江南造山帶構(gòu)造演化的時限等問題有重要意義。廣布于皖贛相鄰區(qū)的淺變質(zhì)陸緣細碎屑巖為主含少量火山物質(zhì)的復(fù)理石建造體形成于約 821Ma～840Ma的新元古代早期,其以景德鎮(zhèn)—鄣源—伏川區(qū)域斷裂帶為界,南部為形成于大陸邊緣拉張構(gòu)造環(huán)境下的溪口巖群,認為其形成時限在 830Ma～840Ma間。北部的雙橋山群顯示與俯沖作用相關(guān)的火山弧構(gòu)造沉積環(huán)境,約束的最佳形成時限在821Ma～832Ma之間。

②鄣源基性巖塊與伏川蛇綠巖基性巖類具相似的地球化學(xué)特征及相近的產(chǎn)出地質(zhì)特征、空間分布位態(tài)等,認為屬伏川蛇綠巖西延組成部分,形成于具有陸殼性質(zhì)的大陸邊緣區(qū)的弧后盆地構(gòu)造環(huán)境或陸殼上的小洋盆地內(nèi)。

③區(qū)內(nèi)雙橋山群中基性、中酸性火山巖具基本一致的巖石地球化學(xué)特征,顯示其同源性,分析認為形成于火山弧構(gòu)造環(huán)境。

④越來越多的資料顯示,江南造山帶屬新元古代早期的碰撞造山帶,該階段皖贛相鄰區(qū)經(jīng)歷了古揚子板塊東南緣裂開 -陸緣小洋盆有限俯沖—弧陸碰撞造山—造山期后陸殼裂陷沉積的構(gòu)造演化過程。

4 致 謝

加拿大滑鐵盧大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)系林壽發(fā)博士親赴野外指導(dǎo)采集 SHR IMP鋯石 U-Pb同位素樣并完成其測試,南京大學(xué)地球科學(xué)系王曉磊教授參與了部分 LA-ICP-MS鋯石 U-Pb同位素樣野外采集并對所有 LA-ICP-MS鋯石 U-Pb測試數(shù)據(jù)進行了整理。撰稿過程中,與江西省地勘局原總工程師楊明桂研究員級高級工程師及中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所高林志、丁孝忠研究員進行過有意義的交流。曾勇研究員級高級工程師對文稿進行了審閱。在此一并致以衷心感謝!

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Discussions on Neoproterozoic tectonic evolution in Anhui-Jiangxi bordered region

ZHANG Yan-jie1,SUN Lei2,ZHOU Xiao-hua1,L I AO Sheng-bing1,WANG Cun-zhi1,ZHU Y i-p ing1

(1.Nanjing Institute of Geology andMineral Resources,Nanjing 210016,China;2.Geological Survey of Jiangsu Province,Nanjing 210018,China)

The flysch for mation,mainly containing marginal epimetamorphic fine clastic rocks and some volcanic rocks,was widely distributed in Anhui-Jiangxi bordered region.A massof high precision isotopic dating showed that the epimetamorphic stratawere likely formed in earlyNeoproterozoic around 821Ma～840Ma.Integrated with deposit event,magmatic event and tectonic event,itwas proposed that the southeastmargin of Yangtze ancient block went through such processes inNeoproterozoic：the diving ofmarginal s mallocean basin,the collision of arc and continent,post-orogenic rift intergrowth sedimentation of continental crust.

North margin of Jiangnan orogen;Neoproterozoic;Tectonic evolution;Island arc volcanic rocks;Jiangxi;Anhui

P542;P534

A

1674-3636(2010)04-0351-07

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.04.351

2010-01-12;編輯：詹庚申

中國地質(zhì)調(diào)查局“安徽 1∶5萬平里、江潭、瑤里、虹關(guān)幅區(qū)調(diào)”項目 (1212010610609)

張彥杰 (1971—),男,高級工程師,長期從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作.