高林志, 尹崇玉, 丁孝忠, 王澤九, 張 恒

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 北京 100037; 2)中國地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037

華南地區(qū)新元古代年代地層標定及地層對比

高林志1), 尹崇玉1), 丁孝忠1), 王澤九2), 張 恒1)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 北京 100037; 2)中國地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037

華南地區(qū)新元古代地層區(qū)域上涉及中國上、下?lián)P子地區(qū), 包括中國地層表中的青白口系、南華系和震旦系, 時代上分別對應(yīng)國際地層年代表中拉伸系、成冰系和埃迪卡拉系。傳統(tǒng)劃分是以晉寧運動(四堡運動)為標志劃分為中元古界和新元古界, 近年來, 通過地層中凝灰?guī)r鋯石SHRIMP U-Pb的測定, 華南地區(qū)新元古代年代表已進行了有效年代學(xué)標定, 突出了地層對比的可靠性和新的構(gòu)造觀點解譯。華南古陸構(gòu)造演化研究需要以構(gòu)造為綱, 明確了古陸周緣地層發(fā)育了中元古代晚期相關(guān)沉積記錄, 而華南古陸內(nèi)部, 特別是江南造山帶為武陵運動的構(gòu)造運動產(chǎn)物。本文將報道桂西地區(qū)青白口系拱洞組底部SHRIMP鋯石U-Pb年代學(xué)測定數(shù)據(jù)(799.8±5.5) Ma, 江西與湖南交界長安組底部獲得凝灰?guī)r鋯石年齡(770±10) Ma, 湘西北長安組底部獲得凝灰?guī)r鋯石年齡(758.6±5.4) Ma和灣溪口村長安組冰磧巖距底部十多米處獲得凝灰?guī)r鋯石年齡(743.8±4.1) Ma。上述年齡進一步提供華南地區(qū)冰磧巖地層的年代學(xué)依據(jù)。

華南地區(qū); 新元古代; 年代地層; 青白口系; 南華系

在中國地層格架中, 華南古陸主要由揚子陸塊和華夏陸塊組成, 在變質(zhì)基底與沉積蓋層研究和標定中突出了兩個問題。一、上揚子地區(qū)(揚子塊體)是具有三個構(gòu)造演化階段的產(chǎn)物, 即古老結(jié)晶基底、變質(zhì)基底和沉積蓋層的特點, 代表地層為崆嶺巖群, 神農(nóng)架群和南華系, 目前, 揚子塊體西南緣和北緣古老結(jié)晶基底上普遍發(fā)育與格林威爾造山帶同期的沉積記錄, 代表地層為昆陽群。二、下?lián)P子地區(qū)(江南塊體)突出的地質(zhì)問題是未見古老結(jié)晶基底, 而在揚子陸塊和華夏陸塊之間發(fā)育了帶狀分布的元古代淺變質(zhì)的沉積地層和一系列巖漿巖, 曾被稱為“江南古陸”(Dong et al., 2015)。傳統(tǒng)上, 江南古陸變質(zhì)基底的上限年齡是通過沿造山帶發(fā)育的 S型花崗巖和超鎂鐵輝長橄欖巖侵位年齡來限定的?！敖显焐綆А钡臓幷摻裹c在于新元古界南華系之下, 是否存在雙層褶皺基底？兩者之間的不整合是否就對應(yīng)是格林威爾造山？同時也涉及到“江南造山帶”啟動的時間？盡管, 格林威爾造山帶同期地層的鋯石同位素年齡證據(jù)僅見于揚子陸塊西南緣的地層中, 而江南造山帶南部僅鐵砂街組為格林威爾造山帶同期地層沉積(高林志等, 2013c), 值得注意的是華南古陸北緣湖北大洪山和神農(nóng)架地區(qū)以及川滇地區(qū)依據(jù)鋯石測年確定格林威爾造山帶同期地層(張傳恒等, 2007; 耿元生等, 2007; 李懷坤等, 2013)是否是黔西北地區(qū)的梵凈山群、四堡群、冷家溪和雙橋山群中發(fā)現(xiàn)的大量繼承鋯石的(900~1000 Ma)物源? 當(dāng)“江南造山帶”所謂的中元古代地層(四堡群、梵凈山群、冷家溪和雙橋山群等), 隨著精確鋯石U-Pb年齡的不斷發(fā)現(xiàn), 已根本否定了“江南造山帶”為中元古代地層; 華南地區(qū)四堡群、梵凈山群、冷家溪和雙橋山群等地層中鋯石測年數(shù)據(jù)(高林志等, 2010a, b, 2011a, b, c, d, e, 2012, a, b, c, 2013, a, b, c, d), 不僅對整個江南古陸變質(zhì)基底新元古代地層進行了限定, 也質(zhì)疑了揚子塊體和華夏塊體與全球古地理格局的關(guān)系？在南華系之前形成了一套似蓋層過渡層的沉積(板溪群、丹州群、下江群等), 與下覆地層四堡群(梵凈山群、冷家溪群、雙橋山群)同等低綠片巖之間的構(gòu)造關(guān)系？因此, 對二者之間的沉積關(guān)系的解疑將有利于我們理解江南造山帶的地質(zhì)背景、成礦條件以及地層劃分等問題。

1 華南地區(qū)江南造山帶

“江南造山帶”一詞是在20世紀30至40年代中國地質(zhì)學(xué)家研究湘、黔、桂、贛、皖、浙等省古老變質(zhì)巖基礎(chǔ)上, 由黃汲清(1945)提出“江南古陸”。郭令智等(1980, 1996), 又先后稱其為“江南地軸”、“江南造山帶”(圖 1)。至今為止, 有關(guān)“江南造山帶”變質(zhì)基底形成的構(gòu)造屬性和演化特征的認識, 經(jīng)歷了三個階段。第一階段: 20世紀60年代前槽臺構(gòu)造, 認為其構(gòu)造屬性是地槽回返的褶皺帶(陳國達, 1956); 第二階段: 70年代后, 隨“板塊構(gòu)造”理論的引入和發(fā)展, 認為“江南造山帶”變質(zhì)基底的形成是華夏板塊向揚子板塊俯沖, 由島弧、弧后盆地組成的洋陸碰撞造山帶(郭令智等, 1980)。至20世紀90年代王鴻禎等提出以湘贛交界為界, 分為東、西兩段;西段屬以裂陷為主的被動大陸邊緣, 為780 Ma前形成褶皺基地的“新地臺”; 東段則以持續(xù)發(fā)展的主動大陸邊緣為特征(王鴻禎等, 1994)。第三階段: 21世紀初, 根據(jù)華南地區(qū)侵入四堡群及其相當(dāng)層位并被板溪群及其相當(dāng)層位不整合覆蓋的花崗巖體和地層的研究, 確定巖體主要為淡色花崗巖(MPG)和含堇青石花崗閃長巖(CPG), SHRIMP鋯石U-Pb測年, 該巖體年齡大體在840~820 Ma范圍內(nèi)(Li et al., 2003; Wang et al., 2003)。但是, 有關(guān)學(xué)者仍然堅持將“四堡運動”與“格林威爾運動”相對比, 并將其納入Rodinia超大陸全球的構(gòu)造體系; 將板溪群(相應(yīng)地層)視為Rodinia超大陸于1000 Ma后裂解的產(chǎn)物, 并以此推斷裂解源于“地幔超柱”的活動(Li et al., 2003)。周金城等(2008)首先發(fā)表文章對“江南造山帶”為“格林威爾運動”的對比提出質(zhì)疑。隨著大量晚前寒武紀地層中斑脫巖SHRIMP鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)的獲得,為再次認識“江南造山帶”變質(zhì)基底形成和演化提供新的可靠定年數(shù)據(jù)(高林志等, 2011e, 2012a)。

1.1 江南造山帶年代地層新認識

近年來, 江南古陸變質(zhì)基底地層中斑脫巖中的最新SHRIMP鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)在新年表修正中占有重要位置(高林志等, 2008, 2010c)。江南古陸的爭論焦點在于新元古代南華系之下, 如何理解雙層褶皺基底的問題？它涉及到江南造山帶起始的時間和江南古陸邊界如何限定？然而, “江南古陸”的變質(zhì)基底時代問題隨著鋯石U-Pb年齡的不斷發(fā)現(xiàn),使人們開始懷疑“江南古陸”是否存在中元古代地層(Wang et al., 2006), 進而懷疑到“江南造山帶”是否等同于格林威爾造山帶。新的證據(jù)表明, 在整個“江南古陸”上沿著揚子陸塊的南緣或東緣發(fā)育的一些火山巖都顯示武陵運動面(820 Ma)與下伏地層之間有著地球動力和構(gòu)造的轉(zhuǎn)換關(guān)系(高林志等, 2010c)。在南華系之前形成了一套似蓋層過渡層沉積。對它們之間的沉積關(guān)系的解疑有利于我們理解江南造山帶的地質(zhì)背景和成礦條件、以及地層劃分等問題。首先江南造山帶東段雙橋山群斑脫巖中獲得高精度SHRIMP鋯石U-Pb測年((831±6) ~ (829± 6) Ma, 高林志等, 2008), 極大推動了對江南古陸變質(zhì)基底的地層時代定位, 隨后在桂黔交界的四堡群斑脫巖中獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡(842 Ma; 高林志等, 2010b), 并在上覆地層下江群甲路組斑脫巖中測得SHRIMP鋯石U-Pb年齡(814 Ma; 高林志等, 2010a)以及對侵入四堡群又被下江群覆蓋的摩天嶺花崗巖中獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡(827 Ma;高林志等, 2010a)限定四堡群沉積的上限, 由此“四堡運動”基本限定在827~814 Ma之間。特別是冷家溪群頂部斑脫巖SHRIMP U-Pb鋯石年齡822 Ma和板溪群斑脫巖 SHRIMP U-Pb鋯石年齡 802 Ma,將“武陵運動”限定在只有20 Ma的構(gòu)造事件(高林志等, 2011c)。

圖1 華南古陸中—新元古代地層分布圖Fig.1 Distribution of Meso–Neoproterozoic strata in the old land of South China

圖2 江南造山帶中、新元古代地層對比(高林志等, 2014c)Fig.2 Correlation of Meso–Neoproterozoic strata in the Jiangnan Orogenic Belt(GAO et al., 2014c)

筆者認為晚寒武紀地層中凝灰?guī)r(斑脫巖)高精度SHRIMP鋯石U-Pb年齡應(yīng)代表了沉積地層的年齡, 江南古陸變質(zhì)基底地層(梵凈山群、四堡群、冷家溪群、雙橋山群等)時代被限定在新元古代地層。地層中斑脫巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡不僅限定的“武陵運動”時限, 也認為其沉積的時代與格林威爾期造山帶無關(guān)。廬山地區(qū)星子群碎屑鋯石 SIMS U-Pb年齡((834±4) Ma)和上覆地層筲箕洼組((830± 5) Ma)(關(guān)俊朋等, 2010)以及筲箕洼組流紋巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡((840±6) Ma, (833±4) Ma和(831±3) Ma, 高林志等, 2012c), 基本動搖了江南古陸變質(zhì)最老結(jié)晶基底地層時代。

關(guān)于一系列“構(gòu)造運動”的認識, 傳統(tǒng)上一直將板溪群(及其相當(dāng)?shù)貙?與下伏冷家溪群(及相當(dāng)?shù)貙?之間的不整合, 如“武陵運動”、“四堡運動”、“雙橋山運動”和“神功運動”等看作是1000 Ma前后的全球格林威爾造山運動的表現(xiàn)。而板溪群及相當(dāng)?shù)貙优c南華系(原震旦系下統(tǒng))間的區(qū)域不整合如晉寧運動等則大體限定在 820 Ma(高林志等, 2011e)。但是現(xiàn)在大量測年資料表明, 在“江南造山帶”變質(zhì)基底范圍內(nèi)未見有＞1000 Ma的地層, 其主要的變質(zhì)、變形作用都發(fā)生在830~780 Ma。因此,筆者認為“江南古陸”變質(zhì)基底的形成、揚子古陸大陸邊緣的增生及揚子古陸的最終定型與格林威爾運動無關(guān), 而是我國南方“晉寧運動”期的產(chǎn)物。

1.2 江南造山帶雙溪塢群在地層柱中的位置

地處江紹拼合帶的紹興市平水鎮(zhèn)發(fā)育了一套新元古代低變質(zhì)地層, 浙江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(1990)將一套島弧型海相細碧角斑巖建造命名為“平水群”。俞國華等(1995)將平水群降格為平水組并將其置于雙溪塢群之下。陳志洪等(2009)報道了平水群角斑巖 LA-ICP-MS U-Pb年齡((904±3) Ma, (906±10) Ma)和 Hf同位素及其全巖地球化學(xué)組成,提出平水群的主體年齡可能形成于新元古代早期。李春海等(2010)報道了平水銅礦, 礦體下部的含硫化物石英脈中鋯石 LA-ICP-MS幾組年齡, 認為(899±21) Ma為成礦年齡。

筆者獲得平水組沉積年齡為905 Ma, 而雙溪塢群北塢組獲得高精度鋯石U-Pb年齡(902±7) Ma、章村組(899±8) Ma、(878±9) Ma以及在駱家門組底礫巖(閃長巖)獲得(901±9) Ma和(893±6) Ma(高林志等, 2014c)。從而, 將浙西地區(qū)雙溪塢群標定在地層柱中 908~878 Ma新元古代早期沉積; 雙溪塢群明顯早于贛、湘、黔、桂等地區(qū)的雙橋山群、冷家溪群、溪口群、梵凈山群和四堡群時代, 因此, 突出了雙溪塢群與河上鎮(zhèn)群之間的神功運動問題, 明顯與武陵運動或四堡運動限定時間不一致(高林志等, 2013a, 2014a, c; 張恒等, 2015a, b)。

1.3 江南造山帶南界限定

江西地處華南塊體的核心地帶, 其中江西境內(nèi)萍鄉(xiāng)—東鄉(xiāng)—廣豐斷裂帶對構(gòu)造分區(qū)和地層劃分具有深遠影響; 該斷裂延伸約400余km, 走向EW向,部分NEE向; 沿萍鄉(xiāng)、宜春、新余、東鄉(xiāng)、鉛山至廣豐, 橫貫江西中部, 東接浙江的江山—紹興斷裂帶, 該斷裂帶為一長期活動的區(qū)域性深大斷裂帶,也是劃分揚子準地臺與華南褶皺系的一級分界線。該斷裂將贛北與贛南前寒武紀地層分割開來。低綠片巖相當(dāng)新元古代雙橋山群(831~824 Ma)、登山群(<820 Ma)及未變質(zhì)的南華紀(<760 Ma)以上的蓋層,主要發(fā)育在贛西北和贛東北廣大地區(qū); 而贛南地區(qū)(主要由贛西和贛東組成)僅發(fā)育了板溪群潭頭群(滸嶺組、神山組、庫里組和上施組)和南華系楊家橋群(古家組、下坊組、大沙江組)的蓋層, 并且均輕度變形和變質(zhì)。

贛東北與福建接壤地區(qū)普遍發(fā)育了一套較深度變質(zhì)地層, 其中鐵沙街組(1132~1172 Ma; 高林志等, 2013c; 張恒等, 2015b)、田里片巖(923 Ma)、周潭組(834~809 Ma; 王孝磊等, 2013)和萬源群(930~811 Ma )主要發(fā)育在江紹斷裂帶之中。由于該斷裂帶也是一條深大斷裂的韌性斷裂帶, 也是一條多期構(gòu)造影響的斷裂帶, 其間的深變質(zhì)地層一直是地質(zhì)學(xué)家不斷通過確定地層時代來探討華南構(gòu)造背景的主題。

贛東北鐵沙街組僅出露在江紹斷裂帶以南地區(qū)。沿浙贛鐵路線南, 從鉛山鵝湖, 弋陽周潭、慈竹, 西至余江馬荃, 分布帶狀高綠片巖相-低角閃巖相當(dāng)變質(zhì)巖系, 成 EW 向展布, 為欽杭斷裂帶東段的主體部分。鐵沙街組為該帶與楊子地臺東南緣之間的一套低綠片巖相淺變質(zhì)巖系。其構(gòu)造位置為贛東北—皖南元古代溝弧盆體系(徐備, 1990), 海溝或弧前沉積物及混雜巖體系。程海等通過其變流紋巖樣品的化學(xué)分析, 發(fā)現(xiàn)REE為Eu虧損較大, ∑REE高和 LREE富集, 巖石還具有高硅、貧鈉富鉀等特點。鐵沙街組最早報道細碧巖Rb-Sr等時線年齡值為 1159 Ma, 石英角斑巖單顆粒鋯石 U-Pb年齡為1201~1091 Ma, 變流紋巖單顆粒鋯石 U-Pb年齡為(1196±6) Ma(程海等, 1991), 以及高精度SHRIMP鋯石U-Pb年齡1132~1172 Ma(高林志等, 2013c; 張恒等, 2015b), 基本確定其地層時代隸屬為中元古代晚期。

圖3 華南陸塊上冰磧巖的期次(左圖中黑三角為出露剖面)Fig.3 Episodes of diamictite in South China (left figure shows outcrops by black triangle)

皖浙贛交界地區(qū)在構(gòu)造上屬于中—新元古代弧-陸碰撞型造山帶, 該地區(qū)發(fā)育了完整的新元古代火山巖-沉積巖系。由于地處萍—紹斷裂帶之間, 各中間地塊有著不同的命名(自西向東為萬源巖群、周潭巖群、鐵砂街組、田里片巖、陳蔡群), 彼此的時代定位和年代學(xué)關(guān)系不清, 其構(gòu)造意義一直是中外地質(zhì)學(xué)家爭論的焦點。其中, 浙皖贛交界突出問題是涉及到中、新元古代火山-沉積巖系的地層對比,包括同期異相對比關(guān)系, 甚至擴大到江南造山帶主體巖性上(Gao et al., 2012a, b)。傳統(tǒng)認識, 受早期測年方法的制約和后期變質(zhì)的影響和地球化學(xué)指數(shù)投圖分析以及多樣的成礦構(gòu)造背景分析, 浙皖贛交界中—新元古代火山-沉積巖系定年一直為多解性,也極大地影響了對揚子塊體與華夏塊體的構(gòu)造解疑和對江紹斷裂帶討論(李江海和穆劍, 1999; 余達淦等, 1999; Li et al., 2007; Xu et al., 2007; 薛懷民等, 2010; 楊明桂等, 2012; 王自強等, 2012)。目前, 構(gòu)造帶中的地層對比主要依據(jù)精確的地層定年, 其中雙橋山群斑脫巖鋯石U-Pb年齡831~829 Ma(高林志等, 2008), 德興張村西淺變質(zhì)流紋巖(860±3) Ma(劉樹文等, 2012)和雙溪塢群安山巖905~878 Ma年齡,鐵砂街組精確的鋯石 SHRIMP U-Pb年齡((1132± 8) Ma, (1140±7) Ma, (1143±9) Ma和(1172±10) Ma),在時空上有著連續(xù)的演化關(guān)系(圖2)。鐵砂街組明確定位于中元古代晚期塊體, 是目前江南造山帶南緣或江紹斷裂帶中最老火山-沉積巖實體。確定鐵砂街組精確定年將對江紹斷裂帶邊界和限定鐵沙街型同期銅礦帶有著重要構(gòu)造地層學(xué)意義。

2 華南古陸新元古代蓋層沉積

新元古代成冰系(Cryogenian)在國際地層年表中為 850~635 Ma, 其中“雪球地球”的三套冰期(Cryogenian glaciations)基本上發(fā)育在 755~635 Ma之間, 后者與中國新元古代南華系時代(780~ 635 Ma)大體相當(dāng)。目前成冰系的頂界為635 Ma, 即挨迪卡拉系的底界年齡(GSSP); 關(guān)于當(dāng)前成冰系的底界年齡(GSSP), 爭議的焦點有三: ①以最早冰川的出現(xiàn)為界; ②以寒冷事件沉積為界; ③以全球發(fā)育最廣泛的冰磧巖為界。南非Kaigas冰期年代大體小于770 Ma, 但是其全球分布廣泛性較差, 在競爭中很可能落選。國際成冰系工作組建議成冰系底界,考慮以下 4個基本特征: ①冰磧巖(tillite)存在; ②氧碳同位素的變化曲線(C/O); ③化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA); ④年代地層學(xué)數(shù)據(jù)(U-Pb dating)。

2.1 揚子古陸冰期沉積

圖4 丹州群拱洞組下部(樣品號: 2012119)與南華系長安組(樣品號: N21-4, TS22-2)同位素年齡鋯石特征Fig.4 Features of zircon in the Gongdong Formation, Danzhou Group (2012119) and the Chang’an Formation, Nanhua system (N21-4, TS22-2)

依據(jù)華南地區(qū)南華紀地層研究的最終成果和野外地層發(fā)育特征, 可識別有三個冰期和三個間冰期, 即長安冰期和富祿間冰期; 古城冰期和大塘坡間冰期; 南沱冰期和上覆地層間冰期。由于華南地區(qū)冰磧巖出露在空間展布上不甚清楚, 通常將富祿組包含“含鐵建造”和“含錳建造”為一個沉積體系, 因此對華南冰期普遍認識為兩套冰期, 并與澳大利亞斯圖特(Sturnian)和馬利諾(Marinian)冰期對比。2011年筆者等在湖南鳳凰城6 km處發(fā)現(xiàn)了一條富祿組、古城組、南沱組的連續(xù)剖面后, 結(jié)合黔桂地區(qū)的長安組和富祿組的連續(xù)剖面; 由此確定華南地區(qū)應(yīng)發(fā)育三套冰期的野外特征(圖3)。南華系啟動的標志有兩種冰磧巖和冰水沉積, 通常為冰磧巖的出現(xiàn), 華南地區(qū)南華系最早冰磧巖為長安組所代表。

目前爭論的焦點有兩點: 1)長安組是否與蓮沱組對比; 2)長安組底部凝灰?guī)r鋯石年代學(xué)限定或板溪群頂部鋯石凝灰?guī)r的最小年代對南華系的制約。由此產(chǎn)生兩種不同的對比方案。中國前寒武紀地層對比是以標準剖面為依據(jù)的, 三峽地區(qū)是我國震旦系標準剖面的發(fā)育地區(qū), 自全國地層委員會將其分為南華系和震旦系以后, 原震旦系下統(tǒng)(蓮沱組和南沱組)就成為南華系的標準。由于蓮沱組為砂巖,其歸屬歷來都有人認為它應(yīng)與板溪群大套砂巖對比,因此, 板溪群的同位素年齡經(jīng)常被有的學(xué)者視為蓮沱組的年齡, 將其歸入前冰期。但是, 湖南地質(zhì)調(diào)查研究院、廣西地質(zhì)調(diào)查研究院、貴州地質(zhì)調(diào)查研究院同行更傾向?qū)⑸忋M砂巖與富祿組砂巖對比。那么華南地區(qū)南華系長安組的底部年齡就成中外地質(zhì)學(xué)家探討全球冰期啟動時間的目標之一。目前,長安組的底部年齡是大家尋覓的最終目標, 筆者認為首先要確定連續(xù)的界線層型剖面, 其同位素年代數(shù)據(jù)將較為可靠。筆者在廣西羅城黃金洞剖面確定了四堡群、丹州群與長安組連續(xù)的剖面并獲得凝灰?guī)r鋯石年齡系列數(shù)據(jù), 首先在四堡群魚西組沉積地層中凝灰砂巖獲得的鋯石 U-Pb年齡(842±13) Ma,而侵入四堡群閃長巖鋯石U-Pb年齡(834±4) Ma, 其次丹州群合桐組凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡(801± 3) Ma(高林志等, 2013d)、拱洞組底部鋯石U-Pb年齡(799.8±5.5) Ma(本文)和頂部(786±6) Ma, 南華系長安組的底界年齡分別為(778±5) Ma和大塘坡組年齡(661±7) Ma(Gao et al., 2013)。上述年齡基本將廣西羅城剖面長安組限定在 778 Ma左右, 但該年齡與其他地區(qū)和不同科學(xué)家獲得的年齡有明顯沖突。因此依然需要通過華南廣大地區(qū)系列剖面界線年齡來佐證該年齡的可靠性(高林志等, 2014b)。2.2 冰期沉積與下覆地層的年代

圖5 拱洞組和長安組凝灰?guī)r鋯石U-Pb協(xié)和圖Fig.5 Zircon U-Pb concordant diagram of tuff bedding of the Gongdong and Chang’an formations

2.2.1 地層序列及采樣層位

湘黔桂地區(qū)發(fā)育了較完整的冰磧巖且與下覆地層為連續(xù)沉積, 是理想的界線剖面; 有以下特點:黔桂地區(qū)丹州群拱洞組與長安組為連續(xù)沉積, 本文選擇了黔桂交界地區(qū)丹州群拱洞組底部凝灰?guī)r鋯石年齡和江西廣寒寨官溪村和湖南懷化地區(qū)鐵山鄉(xiāng)剖面長安組底部凝灰?guī)r鋯石年齡。2012119-1樣品采自黔桂三江地區(qū)丹州群拱洞組底部; 采樣坐標: N25°35.168′; E109°31.896′; N21-4樣品采自江西與湖南交界廣寒寨鄉(xiāng)官溪村長安組底部; 采樣坐標: N27°23′40.6″; E113°43′45.3″。TS22-2樣品采自湘西北鐵山鄉(xiāng)長安組底部; 采樣坐標 N27°18′50.0″, E110°16′3.3″。

2.2.2 分析方法

鋯石 U-Pb年齡測定在北京離子探針中心的SHRIMP-II上進行, 詳細的分析流程, 年齡測定時儀器質(zhì)量分辨率約為 5000(1%峰高), 一次離子流O?2強度為4 nA。一次離子流束斑直徑為45 μm左右, 每個數(shù)據(jù)點測定由 5次掃描構(gòu)成。測定質(zhì)量峰為(90Zr216O+),204Pb+, 背景值,206Pb+,207Pb+,208Pb+,238U+, (232Th16O)+和(238U16O)+。分別采用標準鋯石TEM和SL13進行元素間的分餾校正及U含量標定;其中TEM具有U-Pb諧和年齡, 其206Pb/238U年齡為(416.8±1.1) Ma, 但U、Th及Pb含量不均一; SL13的年齡為572 Ma,238U含量為238×10-6。原始數(shù)據(jù)的處理和鋯石U-Pb諧和圖的繪制采用Ludwig博士編寫的Squid和Isoplot程序。普通鉛校正根據(jù)實測的204Pb進行, 普通鉛的組成根據(jù)Stacey和Kramers(1975)給出的模式計算得到。數(shù)據(jù)表中, 年齡的誤差為 1σ絕對誤差, 同位素比值的誤差為 1σ相對誤差; 文中所使用的207Pb/206Pb年齡、206Pb/238U年齡加權(quán)平均值和諧和年齡計算值(Concordia age)具95%的置信度誤差。

表1 丹州群拱洞組凝灰?guī)r樣品2012119-1鋯石SHRIMP U-Pb年齡測定結(jié)果Table 1 SHRIMP dating results of 2012119-1 for zircons from the Gongdong Formation, Danzhou Group

表2 長安組樣品N421-4鋯石SHRIMP U-Pb年齡測定結(jié)果Table 2 SHRIMP dating results of sample N421-4 zircons from the Chang’an Formation

2.2.3 分析結(jié)果

所采鋯石雖形態(tài)不相同, 但是 CL圖像顯示出典型的巖漿生長振蕩環(huán)帶和韻律結(jié)構(gòu), 均屬于巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物(圖4)。靶臺上鋯石樣品在鋯石的CL圖像顯示下, 對照可見光下的特征進行標點選樣, 排除裂隙發(fā)育和較多包裹體顆粒的鋯石。2012119-1(拱洞組)樣品、N21-4(長安組)和 22-2(長安組)樣品的鋯石晶型完好, 為淺黃色-無色透明鈍圓形晶體。鋯石粒度多在100~200 μm之間。大量的研究表明, 巖漿鋯石的U、Th含量較高, Th/U比值較大(一般大于 0.4)。①拱洞組的凝灰?guī)r樣品(2012119-1)12顆鋯石, 10個測點中U含量變化范圍為36×10-6~203×10-6; Th含 量 變 化 范 圍 為63×10-6~365×10-6, 個別的更大; Th/U值變化范圍為0.90~0.3.34(表 1)。②長安組凝灰?guī)r樣品(N21-2)20個測點中 U含量變化范圍為 53×10-6~469×10-6; Th含量變化范圍為62×10-6~769×10-6; Th/U值變化范圍為 0.53~1.76(表 2)。③長安組凝灰?guī)r樣品(N22-4)18個測點中 U含量變化范圍為 41×10-6~601×10-6; Th含量變化范圍為42×10-6~429×10-6; Th/U值變化范圍為0.50~2.01(表3)。

表3 長安組樣品T22-2鋯石SHRIMP U-Pb年齡測定結(jié)果Table 3 SHRIMP dating results of sample T22-2 zircons from the Chang’an Formation

鋯石U-Pb年齡: ①拱洞組凝灰?guī)r樣品(2012119-1)共測試了12個數(shù)據(jù)點。剔除其中2個數(shù)據(jù)點(表1)。樣品的其余10個數(shù)據(jù)點均位于諧和線(圖5左上圖)。10個數(shù)據(jù)點的206Pb/238U年齡為(799.8±5.5) Ma, 對應(yīng)的MSWD=1.31。最終10個數(shù)據(jù)點的206Pb/238U年齡加權(quán)平均值((799.8± 5.5) Ma)為拱洞組底部凝灰?guī)r的形成時代。②長安組凝灰?guī)r樣品(N22-4)共測試了20個數(shù)據(jù)點。數(shù)據(jù)點均位于諧和線, 明顯可分兩組年齡(圖5右上圖),一組繼承鋯石(6個數(shù)據(jù)點)的206Pb/238U 年齡為(840±9) Ma, 代表了捕獲下覆地層鋯石年齡; 另一組鋯石(8個數(shù)據(jù)點)206Pb/238U 年齡加權(quán)平均值(770±10) Ma, 代表長安組凝灰?guī)r的形成時代。③長安組凝灰?guī)r樣品(N21-2)共測試了 18個數(shù)據(jù)點,剔除繼承鋯石的數(shù)據(jù)點, 其最小一組年齡206Pb/238U年齡加權(quán)平均值(758.6±5.4) Ma, 代表長安組凝灰?guī)r的形成時代。

2.2.4 地層意義

丹州群拱洞組凝灰?guī)r鋯石 U-Pb加權(quán)平均年齡為(799.8±5.5) Ma, 結(jié)合以上鋯石的 CL圖像(圖 4)和Th/U值(表1)所顯示的巖漿成因的特征, 這一定年結(jié)果應(yīng)代表了丹州群拱洞組底部同沉積噴發(fā)的火山凝灰?guī)r年齡, 結(jié)合丹州群拱洞組頂部凝灰?guī)r鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為(786.8±5.6) Ma(Gao et al., 2013), 上述鋯石年齡確定了丹州群拱洞組沉積時代大體在 800~787 Ma之間, 該年齡的限定也確定了長安組所代表的冰期事件應(yīng)晚于787 Ma。由于長安組與下覆地層基本為連續(xù)沉積, 筆者在華南古陸東南緣進行大范圍的地層追索, 在江西與湖南交界的廣寒寨鄉(xiāng)官溪村長安組底部獲得凝灰?guī)r鋯石年齡(770±10) Ma(本文), 在湘西北地區(qū)的鐵山鄉(xiāng)長安組底部獲得凝灰?guī)r鋯石年齡(758.6±5.4) Ma(本文)和新路河鎮(zhèn)灣溪口村長安組冰磧巖距底部十多米處獲得凝灰?guī)r鋯石年齡(743.8±4.1) Ma(另文)以及結(jié)合廣西黃金洞剖面長安組底部凝灰?guī)r鋯石(778.4± 5.2) Ma(Gao et al., 2013)?；緦㈤L安組所代表的南華系第一期冰期的時代為780 Ma。

3 結(jié)論

本文通過SHRIMP鋯石U-Pb年齡探討了中國華南古陸新元古代地層的年代學(xué)標定依據(jù)和華南地區(qū)新元古代地層的新標定; 同時通過贛南鐵沙街組石英角斑巖鋯石年齡試論了華南古陸北緣和西緣可能發(fā)育有格林威爾造山期的地層; 用大量的同位素年代學(xué)數(shù)據(jù)探討“四堡運動”為代表構(gòu)造運動, 并確定為華南古陸內(nèi)部一次重要的構(gòu)造運動的意義;提供了似蓋層丹州群(板溪群)與蓋層南華系底部的新華的同位素年代數(shù)據(jù)和南華系三套冰期的劃分依據(jù)。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China (No.41372038), China Geological Survey (No.12120113013900) and Basic Research Project of Ministry of Science and Technology, China (No.2011FY120100).

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Rating Data of the Neoproterozoic Chronostratigraphy and Stratigraphic Correlation in South China

GAO Lin-zhi1), YIN Chong-yu1), DING Xiao-zhong1), WANG Ze-jiu2), ZHANG Heng1)
1) Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 2) Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037

Neoproterozoic strata in South China consist of Qingbaikouan, Nanhuan and Sinian systems in Chinese Time Scale which can be respectively correlated with Tonian, Cryogenian and Ediacaran systems in the International Time Scale.The South China area is subdivided into two parts, i.e., Upper and Lower Yangtze blocks.Traditionally, the Jinning Movement or Sibao Movement is regarded as the marker for the boundary between the Mesoproterozoic and the Neoproterozoic.In recent years, the SHRIMP U-Pb determination of the tuff zircons from the strata has yielded effective dating data for chronology of Neoproterozoic strata, which give prominence to the reliability of the stratigraphic correlation and add interpretation of new tectonic viewpoints.We should take the tectonic as the key to tectonic evolution studies so as to reconfirm the depositional records of Late Mesoproterozoic on the margin of South China.However, the Sibao movement is a late orogeny in the interior of South China old land.The new chronostratigraphic data promote tectonic division, stratigraphic correlation and understanding of stratabound deposits.At the same time, a framework will contribute to the stratigraphic correlation of global and continental blocks.In this paper, the authors present the SHRIMP zircon U-Pb data ((799.8±5.5) Ma) obtained at the bottom of Qingbaikouan Gongdong Formation in western Guangxi, the SHRIMP zircon U-Pb age of

(770±10) Ma for the Chang’an Formation in Jiangxi- Hunan border area, the SHRIMP zircon U-Pb age of (758.6±5.4) Ma for the bottom of the Chang’an Formation in western Hunan, and the SHRIMP zircon U-Pb age of(743.8±4.1) Ma for the strata 10 m above the bottom of the Chang’an Formation at Wanxikou Village.These data further provide the geochronologic basis for dismictite strata in South China.

South China; Neoproterozoic; chronostratigraphy; Qingbaikouan; Nanhuan

P534.3; P539.2

A

10.3975/cagsb.2015.05.04

本文由國家自然科學(xué)基金項目“華南長安冰期下界年齡及成冰紀生物地層學(xué)研究”(編號: 41372038)、中國地質(zhì)調(diào)查局項目“中國及鄰區(qū)新元古代年代地層格架及全球?qū)Ρ取?編號: 12120113013900)和科技部基礎(chǔ)性工作專項“中國地質(zhì)志歐亞大陸大地構(gòu)造圖編制”(編號: 2011FY120100) 聯(lián)合資助。

2015-03-08; 改回日期: 2015-05-18。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

高林志, 男, 1955年生。研究員。主要從事生物地層、層序地層、災(zāi)變事件地層研究。通訊地址: 100037, 北京阜外大街百萬莊26號。電話: 010-68999690。E-mail: gaolzh@cags.ac.cn。