江南造山帶東段鄣源枕狀玄武巖的年代學(xué)與構(gòu)造屬性研究＊

周效華，高天山，馬雪，張彥杰，廖圣兵，余明剛，陳丹丹，朱延輝

（1 南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210093）（2 南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，南京 210016）

中國揚子板塊和華夏板塊之間有一明顯帶狀分布的元古代淺變質(zhì)的沉積地層和一系列巖漿巖單元，被稱之為“江南造山帶”［1，2］。近年來不少學(xué)者對該造山帶內(nèi)的前寒武系巖漿巖進行了一系列的同位素定年研究，大量的數(shù)據(jù)反映出該造山帶主體形成于新元古代早期［3－11］。江南造山帶主體應(yīng)形成于新元古代，制約著顯生宙以來區(qū)域構(gòu)造的演化，江南造山帶基底構(gòu)造格局及物質(zhì)組成研究對區(qū)域找礦具有重要意義。

隨著贛東北蛇綠混雜巖、皖南伏川蛇綠混雜巖以及江紹斷裂帶東端蛇綠混雜巖的不斷被確定［12－14］，以及多條與這些縫合帶有關(guān)、具有島弧性質(zhì)的火山巖帶的確定，暗示江南造山帶具有多島弧拼貼、多縫合的特點。

近年，筆者在安徽鄣公山北坡的鄣源村溪口巖群地層中發(fā)現(xiàn)了一套枕狀構(gòu)造發(fā)育的玄武巖。江南造山帶北側(cè)這套具有洋殼性質(zhì)的玄武巖的發(fā)現(xiàn)，不僅意味該時期造山帶北側(cè)的洋盆尚未完全閉合，而且暗示皖南伏川縫合帶有可能呈近東西向，經(jīng)休寧、鄣源一直延伸到贛北的廬山地區(qū)，而不是原來認(rèn)為的接贛東北縫合帶。本文通過野外詳細(xì)調(diào)查，采取枕狀玄武巖樣品，并在北京離子探針中心進行了SHRIMP U－Pb測年。結(jié)合同位素年齡、地球化學(xué)數(shù)據(jù)和區(qū)域上的最新研究成果，探討了其構(gòu)造屬性，以期對江南造山帶北側(cè)構(gòu)造格局和洋盆的閉合時間進行限定。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

在江南造山帶東段，發(fā)育呈構(gòu)造巖塊產(chǎn)出的鎂鐵質(zhì)巖漿巖，呈北東－南西向分布于皖贛相鄰區(qū)鄣公山北坡瑤里－鄣源－江潭一帶，包括空間上密切共生的蝕變枕狀－塊狀玄武巖、輝長巖、輝綠巖等，以構(gòu)造巖塊或巖片形式產(chǎn)于新元古代火山－陸緣細(xì)碎屑巖組成的復(fù)理石中，與圍巖呈斷層接觸關(guān)系，巖塊與圍巖均經(jīng)歷強烈的剪切變形作用，強烈糜棱巖化，總體顯示構(gòu)造混雜巖帶特征。圍巖主體是圍繞揚子板塊東南緣發(fā)展起來的大陸邊緣弧后盆地帶淺變質(zhì)的陸緣細(xì)碎屑巖為主并含少量火山物質(zhì)的復(fù)理石建造體［15－18］。圍巖以宜豐－景德鎮(zhèn)－歙縣斷裂帶為界，南部稱溪口巖群，以北屬雙橋山群（圖1）。

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，其中以前者分布最具規(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。在鄣源一帶基性巖帶出露最寬，約500余米，帶內(nèi)基性巖被自北而南的高角度逆沖斷層所切割，形成了由塊狀玄武巖、枕狀玄武巖及少量蝕變細(xì)粒輝長巖、輝綠巖等組成的混雜巖塊（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，基性巖南北兩側(cè)以脆性斷裂構(gòu)造與淺變質(zhì)復(fù)理石建造體相接觸。

2 樣品及分析方法

2．1 玄武巖巖相學(xué)特征

鄣源玄武巖主要為塊狀－枕狀玄武巖，巖石蝕變較強?？煞譃閴K狀玄武巖和枕狀玄武巖，以枕狀玄武巖最為發(fā)育，巖枕呈圓－橢圓狀，枕形態(tài)完好，枕橫截面從5cm×10cm 到150cm×50cm 不等，主體為40cm×25cm 左右，邊緣具環(huán)帶構(gòu)造，氣孔構(gòu)造，據(jù)大量巖枕的統(tǒng)計特征，長軸走向約75°～85°，短軸165°～175°，枕南側(cè)面普遍較為平直或略凹，北側(cè)則整體向外凸出，根據(jù)大量巖枕的特征判斷玄武巖上層面指向345°，巖枕之間充填有硅質(zhì)、鈣質(zhì)及隱晶質(zhì)等。

玄武巖具變余少斑結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為間隱－間粒結(jié)構(gòu)。斑晶主要為斜長石，斜長石弱絹云母化，聚片雙晶尚清楚，斜長石局部密集排列，有近平行狀或近于束狀，顯示水下噴發(fā)的淬碎結(jié)構(gòu)，另可見少許橄欖石及粒狀輝石?；|(zhì)主要由微晶斜長石、輝石等組成，其間充填的火山玻璃，已脫?；?。

2．2 分析方法

圖1 皖贛相鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖（據(jù)文獻(xiàn)［16］［46］修改）Fig．1 Sketch structural map in the adjacent area between Anhui and Jiangxi provinces

圖2 鄣源鎂鐵質(zhì)構(gòu)造混雜巖帶剖面圖Fig．2 Section map of the Zhangyuan mafic tectonic melange belt

本次定年樣品為枕狀玄武巖（樣品ZY－3），經(jīng)破碎、重液分選后在雙目顯微鏡下挑選出鋯石20 余顆。將代表性鋯石與標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM（417 Ma［19］）一起制靶，詳細(xì)制靶過程見文獻(xiàn)［20］。首先在光學(xué)顯微鏡下對鋯石靶進行照相（包括透射光和反射光），然后在掃描電子顯微鏡下進行鋯石陰極發(fā)光（CL）成像研究，查明鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及成因［21］，以選擇最佳測定點（如避開有包裹體或雜質(zhì)、裂縫、U 含量特高部位和橫跨在核－增生層的邊界等）。最后，將樣品靶表面鍍金，以增強其導(dǎo)電性．鋯石分選工作在河北地質(zhì)調(diào)查院完成，鋯石制靶和陰極發(fā)光（CL）圖像照相在中國地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心完成。鋯石SHRIMP U－Pb－Th 同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心SHRIMPⅡ上完成，詳細(xì)的分析流程見參考文獻(xiàn)［22］。分析過程中，一次離子流強度4nA，一次離子流束斑為20～30 nm 左右。每個數(shù)據(jù)點測點由5 組掃描獲得．標(biāo)樣為M257（U 含量為840ppm）［23］和TEM（年齡為417 Ma）［19］，分別用于U 含量和年齡校正。標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM 與未知樣品比例為1∶2～1∶3，以檢驗儀器狀態(tài)的穩(wěn)定性與實現(xiàn)對未知樣品測定數(shù)據(jù)的同位素分餾進行校正。數(shù)據(jù)處理和年齡計算采用程序SQUID1．02 和ISOPLOT3．0［24，25］；衰變常數(shù)使用Steiger和Jager［26］的推薦值；普通鉛校正使用直接測定204Pb的方法［27］，其組成用Stacey－Kramers 模式［28］給出相應(yīng)時間的地殼平均Pb同位素組成。

全巖化學(xué)分析在南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實驗測試中心完成，其中主量元素采用荷蘭Panalytical公司生產(chǎn)的Axios型波長色散X 射線熒光光譜儀測定，分析精度優(yōu)于5%；微量元素采用Finnigan ELEMENT 2 型電感耦合等離子質(zhì)譜（ICP－MS）測定，分析精度優(yōu)于5%，具體分析方法見文獻(xiàn)［29］。

3 分析結(jié)果

3．1 枕狀玄武巖鋯石SHRIMP U－Pb年齡

枕狀玄武巖（樣品ZY－3）中的鋯石顆粒呈淺黃色－無色透明，長柱狀、半截椎狀晶型，晶面光滑，多為次棱角狀，部分邊部有磨圓現(xiàn)象而呈次圓狀，一般鋯石晶體長軸60～120μm，長／寬一般介于1．5～2．5之間，震蕩環(huán)帶較清晰（圖3a），鋯石的Th／U 比值除測點4．1略?。?．29）外，其它測點具有較高的Th／U 比值（0．4～1．79），說明為典型的巖漿成因鋯石。鋯石測年數(shù)據(jù)列于表1，15個測點數(shù)據(jù)有12個點位于諧和線上，其中測點4．1、10．1和14．1的年齡分別為1534±26 Ma、1192．9±20．6 Ma、1335±17 Ma和958±16 Ma），應(yīng)屬于捕獲鋯石。另外9個測點（1．1、2．1、3．1、5．1、7．1、8．1、11．1、12．1、13．1）的年齡變化范圍為862．1 Ma－921．2 Ma（加權(quán)平均年齡為885±10 Ma，置信度為95%，MSWD＝1．7），可能代表了與雙溪塢弧巖漿活動一致的巖漿事件。3 個測點的206Pb／238U年齡變化范圍為825．5～832．8Ma，加權(quán)平均年齡為（832±19）Ma（置信度為95%，MSWD＝0．07）（圖3b），加權(quán)平均年齡與表面年齡一致，代表了枕狀玄武巖的形成年齡。

圖3 鄣源玄武巖鋯石的陰極發(fā)光圖像（a）和SHRIMP U－Pb年齡諧和圖（b）Fig．3 Zircon CL images（a）and SHRIMP U－Pb concordia diagram（b）for the Zhangyuan basalts

3．2 巖石地球化學(xué)

玄武巖樣品的主量、微量與稀土元素分析結(jié)果列于表2。SiO2含量為51．74%～53．10%，Al2O3含量介于13．02% ～14．81%，MgO 含量高達(dá)7．97%～8．75%（Mg＃＞60），Na2O 含量變化于1．31%～2．7%，而K2O 含量則較低（0．09%～0．74%），貧堿（Na2O＋K2O＝1．40%～3．44%）、較富鈉（Na2O ＝1．31%～2．70%）、具高Na2O／K2O比值（3．36～14．56）和高的FeO／Fe2O3比值（2．27～3．50），TiO2含量介于0．65%～0．82%，CaO 含量介于6．24% ～8．95%，MnO 介于0．13% ～0．15%，P2O5含量介于0．07%～0．08%。在TAS分類命名圖解上，樣品投點均位于亞堿性系列的玄武安山巖區(qū)域（圖4a），在FAM 圖上則投入拉斑玄武巖系列區(qū)域（圖4b）。

圖4 安徽鄣源枕狀玄武巖的地球化學(xué)圖解Fig．4 Geochemical diagrams of the pillow basalts in Zhangyuan aera，Anhui Province

玄武巖樣品具有低的稀土元素總量（50．6～60．98）×10－6，輕、重稀土元素的分餾程度中等（（La／Yb）N＝2．48～3．72；（La／Sm）N＝1．85～2．30），稀土元素的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線呈較平滑的右傾型（圖5a），呈弱負(fù)Eu異常（δEu＝0．71～0．87）。

玄武巖樣品具有較高Cr（239～429）×10－6和Ni（89．8～133）×10－6，在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上（圖5b），顯示明顯負(fù)Nb異常，并強烈虧損高場強元素HFSE（P，Ti等），類似島弧巖漿巖特征。

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表2 安徽鄣源玄武巖主量元素（×10－2）、微量元素（×10－6）、稀土元素（×10－6）含量及相關(guān)參數(shù)Table 2 Major（10－2），trace（10－6），rare－earth（10－6）elements and relevant parameters of Zhangyuan basalts

圖5 安徽鄣源枕狀玄武巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖（a）和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（b）Fig．5 Chondrite－normalized REE patterns（a）and primitive mantle－normalized trace elements spidergrams（b）for the pillow basalts in Zhangyuan aera，Anhui Province

4 討論

4．1 枕狀熔巖的形成時間

本次工作中，SHRIMP鋯石U－Pb測年結(jié)果顯示，枕狀玄武巖形成于（832±19）Ma，表明鄣源枕狀玄武巖形成于新元古代中期。

董樹文等（2010）［30］在江南造山帶中段的江西廬山地區(qū)獲得與枕狀熔巖共生的英安巖的SHRIMP鋯石U－Pb年齡為840±7Ma。丁炳華等（2008）［31］在伏川蛇綠巖堆晶巖異剝橄欖巖及侵入到方輝橄欖巖中的輝長巖巖脈中分別獲得（827±9）Ma和（848±12）Ma的鋯石SHRIMP UPb年齡，認(rèn)為伏川一帶的基性－超基性巖形成時代為827～848 Ma。Chuan－lin Zhang（2013）［32］在伏川蛇綠巖輝長巖中獲得（822±3）Ma、（819±3）Ma和（827±3．3）Ma的鋯石U－Pb年齡，認(rèn)為伏川蛇綠巖就位于840～820Ma。因此，鄣源枕狀熔巖的形成時代與伏川蛇綠巖、廬山枕狀熔巖一致。

在鄣源一帶的枕狀玄武巖出露規(guī)模較大，最寬處寬約500余米，而大面積出露的基性熔巖年齡則可能代表的是洋盆有一定規(guī)模時的時間［33］。

4．2 鄣源玄武巖的構(gòu)造環(huán)境

關(guān)于江南造山帶新元古代巖漿巖的成因目前主要有三種觀點：（1）島弧模式［34－39］，認(rèn)為這些巖漿活動是洋殼俯沖消減于揚子板塊下引起的島弧巖漿，揚子地塊周緣的俯沖造山運動可能持續(xù)到820 Ma或更晚；（2）地幔柱成因［40－43］，認(rèn)為這些巖漿活動是地幔柱成因，在830～750 Ma期間，Rodinia超大陸下存在一個超級地幔柱，通過兩次地幔柱活動導(dǎo)致了華南大規(guī)模的巖漿作用，并最終導(dǎo)致了Rodinia超大陸的裂解；（3）板塊－裂谷模式，認(rèn)為這些巖漿產(chǎn)物是早期?。懪鲎病⑼砥诶瓘埧逅痛箨懥压鹊脑僭飚a(chǎn)物［44，45］。

圖6 安徽鄣源枕狀玄武巖的地球化學(xué)圖解Fig．6 Geochemical diagrams of the pillow basalts in Zhangyuan aera，Anhui Province

在玄武巖的構(gòu)造環(huán)境判別圖V－Ti／1000 圖解上，鄣源枕狀玄武巖主要投在島弧玄武巖區(qū)域（圖6a）；在MnO－TiO2－Pb2O5圖解上，投在島弧拉斑玄武巖區(qū)域（圖6b）；在Th－Hf－Ta圖解上，投在破壞性板塊邊緣的玄武巖及其分異物區(qū)域（圖6c）；在Nb＊2－Zr／4－Y圖解上，也投在了火山弧玄武巖區(qū)域（圖6d）。周新民等（1989）對伏川蛇綠巖套進行了系統(tǒng)研究，認(rèn)為伏川蛇綠巖形成于陸殼上的小洋盆地內(nèi)，該盆地具有類似弧后盆地或陸內(nèi)裂谷的性質(zhì)［14］。程光華等（2000）根據(jù)皖贛相鄰鄣公山地區(qū)的構(gòu)造巖石組合，提出了“鄣公山弧后盆地”的概念［16］。張彥杰等（2012）通過對鄣源基性巖地質(zhì)及巖石地球化學(xué)特征等的分析，認(rèn)為鄣源基性巖形成于低速擴張的陸緣小洋盆擴張脊環(huán)境，具初始洋殼基性巖特征，并提出鄣源基性巖可能屬皖南伏川蛇綠巖西延組成部分［46］。綜上所述，本文認(rèn)為，鄣源地區(qū)新元古代的枕狀玄武巖應(yīng)發(fā)育于弧后小洋盆－島弧構(gòu)造環(huán)境。

鄣源枕狀玄武巖的時代為832±19 Ma，反映了在這個時期揚子和華夏兩大陸塊之間仍存在明顯的洋陸俯沖作用過程。從時間上限定了江南造山帶至少在這個時期仍未關(guān)閉，造山作用應(yīng)該發(fā)生在此之后。

4．3 地質(zhì)構(gòu)造意義

新元古代早期，古華南大洋向北俯沖消減引起地幔對流使揚子板塊東南緣引張，并最終形成了大陸邊緣弧及陸緣盆地［47－49］，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。拉張初期火山物質(zhì)較少，以陸緣細(xì)碎屑巖沉積為主。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，產(chǎn)生鄣源一帶具初始洋殼特征的基性巖組合。董樹文等（2012）通過對廬山地區(qū)新元古代細(xì)碧－角斑巖系枕狀熔巖的系統(tǒng)研究，認(rèn)為這套巖石形成環(huán)境為陸殼基礎(chǔ)上的弧后小洋盆［30］。

從區(qū)域構(gòu)造分析，位于江南造山帶東段北緣的鄣源基性巖快所代表的弧后小洋盆向東應(yīng)該與伏川蛇綠巖代表的新元古代洋殼對比，向西應(yīng)可與廬山地區(qū)枕狀熔巖相連。鄣源細(xì)碧巖、廬山細(xì)碧巖與伏川細(xì)碧巖一樣均發(fā)育在陸塊撕裂地殼強烈減薄拉斷的部位，代表了與板塊俯沖有關(guān)的狹窄的擴張的弧后盆地環(huán)境。因此，江南造山帶的大地構(gòu)造格局是否是一般認(rèn)為的歙縣蛇綠巖沿著贛東北斷裂（縫合帶）向南東延伸與贛東北蛇綠巖相接，值得進一步工作。

5 結(jié)論

（1）鄣源枕狀熔巖SHRIMP鋯石U－Pb年齡為832±19 Ma，代表弧后小洋盆有一定規(guī)模的時間。鄣源枕狀玄武巖的年齡反映遲至832±19 Ma，揚子和華夏兩大陸塊之間仍存在明顯的洋陸俯沖作用過程。從時間上限定了江南造山帶至少在這個時期仍未關(guān)閉。

（2）從區(qū)域構(gòu)造分析，位于江南造山帶東段北緣的鄣源基性巖塊所代表的弧后小洋盆向東應(yīng)該與歙縣含蛇綠巖的新元古代洋殼對比，向西應(yīng)可與廬山地區(qū)枕狀熔巖相連。

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