廣東南雄斷裂帶Ar-Ar年齡及其地質(zhì)意義*

李出安，鄒和平

(1.廣東省地質(zhì)調(diào)查院,廣東 廣州 510080；2.中山大學(xué)地球科學(xué)系，廣東 廣州 510275；3.中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510301)

南雄斷裂帶是粵北地區(qū)重要的北東向斷裂構(gòu)造，既是控制南雄白堊紀(jì)-古近紀(jì)盆地形成演化的邊界斷裂帶，也是南雄-始興地區(qū)重要的成礦構(gòu)造帶。前人對(duì)該斷裂帶已做過一定的研究并且基本厘定其為一條大型的拉伸剝離斷層，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)對(duì)比認(rèn)為其主要活動(dòng)時(shí)期為白堊紀(jì)[1-3]。前人在對(duì)粵北區(qū)域構(gòu)造-巖漿作用研究上也獲得過不少年齡數(shù)據(jù)，例如，始興縣司前二云母花崗巖，用鋯石ICPMS U-Pb法測(cè)得是151±11 Ma[4]；諸廣山仁化-樂昌中粒斑狀黑云母花崗巖全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡為147 Ma，始興石人嶂中粗粒斑狀黑云母花崗巖全巖Rb-Sr等時(shí)線年齡為132 Ma[5]；諸廣山南部輝綠巖脈的Sm-Nd等時(shí)線年齡為94±7 Ma，Rb-Sr等時(shí)線年齡為102±8 Ma[1]；南雄斷裂帶附近兩處基性巖脈曾測(cè)得106.7±2.1 Ma和110.0±3.0 Ma的K-Ar年齡[6]；南雄盆地中始興當(dāng)?shù)跖判鋷r的自形鋯石的SHRIMP U-Pb年齡為95.9±0.8 Ma[3]。但迄今為止，對(duì)南雄斷裂帶構(gòu)造變形時(shí)間的熱年代學(xué)研究仍然缺乏。

為了更準(zhǔn)確地分析該斷裂帶的發(fā)育歷史、變形期次以及更深入地認(rèn)識(shí)區(qū)域構(gòu)造演化史，我們?cè)谠敿?xì)的野外地質(zhì)調(diào)查和巖石薄片鏡下觀察的基礎(chǔ)上，對(duì)南雄斷裂帶韌性剪切變形進(jìn)行了Ar-Ar熱年代學(xué)研究。

1 南雄斷裂帶的基本特征

南雄斷裂帶西起廣東仁化縣長壩南側(cè)，總體走向變化于NE40°～70°之間，經(jīng)周田以東向北東延伸過南雄北部鄧坊至江西信豐一帶，傾向SE，早期糜棱面理傾角30°～35°，晚期斷層面傾向與早期面理傾向一致，局部傾角較陡，達(dá)55°～60°。斷裂帶上盤或南東盤下降，形成南雄盆地和信豐盆地，其中沉積白堊紀(jì)至古近紀(jì)的紅層；斷裂帶下盤或北西盤廣泛出露震旦紀(jì)～奧陶紀(jì)變質(zhì)巖及中生代花崗巖(圖1)。沿?cái)嗔褞С舜罅堪l(fā)育淺層次脆性變形造成的碎裂巖系列，如硅化碎裂巖、斷層角礫巖外，下盤頂部還發(fā)育厚度幾十至幾百米不等的深層次韌性變形產(chǎn)生的長英質(zhì)或花崗質(zhì)糜棱巖。糜棱巖的主要礦物組合為石英、長石、白云母、黑云母。鏡下觀察見石英具強(qiáng)烈的波狀消光，亞顆粒發(fā)育，動(dòng)態(tài)重結(jié)晶明顯；長石呈透鏡狀或呈σ-δ旋轉(zhuǎn)碎斑；云母定向排列，多與長石和石英礦物構(gòu)成S-c組構(gòu)，或塑性變形成為“云母魚”。構(gòu)造巖的發(fā)育和組構(gòu)特征說明該斷裂具有多期次活動(dòng)的特點(diǎn)，早期為緩傾角伸展型正斷層，韌性變形強(qiáng)烈，晚期為中-高角度脆性正斷層。

圖1 廣東南雄地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)舒良樹等，2004修改)[3]

2 糜棱巖白云母Ar-Ar年代學(xué)測(cè)試結(jié)果

本次測(cè)試樣品取自始興縣沿溪公路旁的南雄斷裂帶(圖2a)下盤花崗質(zhì)糜棱巖(圖2b)(野外編號(hào)：SX3-5-1，GPS坐標(biāo)：N25°02.955′，E114°04.659′)。礦物已強(qiáng)烈塑性變形，動(dòng)態(tài)重結(jié)晶明顯，石英、云母構(gòu)成S-c組構(gòu)(圖2c)，顯示為強(qiáng)烈韌性剪切變形-變質(zhì)的產(chǎn)物。挑選變形最具特征的糜棱巖樣品，碎樣后在廣東省有色金屬研究院選礦室挑選出白云母。

圖2 始興縣沿溪公路旁南雄斷裂帶剖面(a)、下盤糜棱巖野外露頭(b)和鏡下特征(c)

Ar-Ar年代學(xué)測(cè)試在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素年代學(xué)和地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室GV5400 質(zhì)譜上采用激光熔樣階段加熱方法完成，激光熔樣階段加熱Ar-Ar年代學(xué)測(cè)試方法的具體分析流程詳見文獻(xiàn)[7]，年齡計(jì)算和作圖并采用了Ar-Ar數(shù)據(jù)處理軟件ArArCALC(version 2.2c )[8]。

南雄斷裂帶糜棱巖中白云母Ar-Ar激光加熱測(cè)年結(jié)果(表1)獲得非常平坦的Ar-Ar年齡譜(圖3)，坪年齡(tp)為(94.6±0.4)Ma(MSWD=1.43)，全熔年齡為(93.7±0.4)Ma，等時(shí)線年齡(ti)為(94.8±0.4)Ma(MSWD=1.53),三者十分相近，而且初始40Ar/36Ar值為285.1±13.9，與一般采用的現(xiàn)今標(biāo)準(zhǔn)值(295.5±5)基本一致，說明測(cè)試所得年齡值可靠。

表1 南雄斷裂帶糜棱巖白云母Ar-Ar激光階段加熱定年結(jié)果

測(cè)試者：中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素年代學(xué)和地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室邱華寧

圖3 南雄斷裂帶糜棱巖樣品白云母Ar-Ar年齡譜(a)和正等時(shí)線年齡(b)

3 南雄斷裂帶樣品的Ar-Ar年齡解釋

本次測(cè)試采用激光階段加熱的方式共14加熱個(gè)階段。第1階段視年齡為81.1±2.0 Ma，析出39Ar占總析出量的2.91%，可能反映斷裂活動(dòng)后期受到的一次熱擾動(dòng)，這與前人研究南雄盆地內(nèi)有一層玄武巖具有82 Ma的K-Ar年齡數(shù)據(jù)相一致[3]；第2階段視年齡為88.9±1.0 Ma，析出39Ar占總析出量的4.85%，應(yīng)該也是一次熱擾動(dòng)事件的反映，可能對(duì)應(yīng)于斷裂后期的韌脆性-脆性轉(zhuǎn)換和硅化作用時(shí)間；第6～13階段構(gòu)成一個(gè)較明顯的坪，其坪年齡為94.6±0.4 Ma，代表動(dòng)力變質(zhì)新生礦物白云母的冷卻年齡(封閉溫度350±50 ℃)[14]，也代表斷裂帶伸展變形強(qiáng)烈韌性剪切的年齡；第14階段的視年齡為117.3±2.7 Ma，對(duì)應(yīng)析出1.88%的39Ar，可能為斷裂早期動(dòng)-熱變質(zhì)-變形作用的反映。

4 地質(zhì)意義

1)南雄斷裂帶的活動(dòng)時(shí)代。

南雄斷裂帶經(jīng)歷了韌性-脆韌性-脆性活動(dòng)的長期演化階段。Ar-Ar法測(cè)年結(jié)果表明，南雄斷裂帶中生代伸展活動(dòng)開始于早白堊世(117.3±2.7 Ma)，強(qiáng)烈的伸展變形和韌性剪切主要發(fā)生在早白堊世末-晚白堊世初(94.6±0.4 Ma)，其后可能在88.9±1.0 Ma和81.1±2.0 Ma還發(fā)生過2次較明顯的熱擾動(dòng)事件。斷裂帶晚期脆性活動(dòng)的年齡還有待其它測(cè)年方法的分析和研究來解決。

2)區(qū)域構(gòu)造對(duì)比。

區(qū)域上，鄒和平等[9]對(duì)廣東南澳和蓮花山斷裂帶Ar-Ar熱年代學(xué)的研究中，測(cè)得南澳斷裂帶后期韌-脆性轉(zhuǎn)化和地殼伸展年齡大致為86 Ma，蓮花山斷裂帶后期韌-脆性轉(zhuǎn)化和地殼伸展年齡為97～66 Ma；東南沿海地區(qū)沿北東向斷裂形成一系列堿性(A 型) 花崗巖和基性巖脈的形成年齡為90～94 Ma左右[10-11]， 如漳州新村巖體為93～97 Ma[12]、魁岐巖體為93 Ma 、筆架山巖體為92 Ma[13]。南雄拉伸剝離斷裂帶韌性剪切變形年齡(94.6±0.4 Ma)與南雄當(dāng)?shù)跖判鋷r鋯石SHRIMP U-Pb年齡95.9±0.8 Ma[3]一致，并與華南白堊紀(jì)構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生重要拉張活動(dòng)的時(shí)間[6]相對(duì)應(yīng)，這為判斷華南晚中生代巖石圈伸展作用發(fā)生的時(shí)間進(jìn)一步提供了斷裂活動(dòng)的熱年代學(xué)制約。

5 結(jié) 論

1) Ar-Ar激光階段加熱定年結(jié)果表明，南雄斷裂帶中生代拉伸剝離正斷層活動(dòng)開始于早白堊世初(117.3±2.7 Ma)，強(qiáng)烈的伸展變形韌性剪切發(fā)生在早白堊世末-晚白堊世初(Ar-Ar坪年齡為94.6±0.4 Ma)，其后在88.9±1.0 Ma和81.1±2.0 Ma還可能發(fā)生過2次較明顯的熱擾動(dòng)事件。

2)南雄斷裂帶Ar-Ar測(cè)年數(shù)據(jù)為進(jìn)一步判斷華南白堊紀(jì)巖石圈伸展作用發(fā)生的時(shí)間提供了新的熱年代學(xué)制約，或者說，早白堊世末-晚白堊世初是區(qū)域巖石圈伸展的重要時(shí)期。

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