揚(yáng)子?xùn)|南緣高澗群底部鋯石SHRIMP U-Pb年齡

羅　來，賀　良，孫海清，黃建中

揚(yáng)子?xùn)|南緣高澗群底部鋯石SHRIMP U-Pb年齡

羅來，賀良，孫海清，黃建中

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙 410116）

分布在凱里－懷化－溆鋪－雙峰－衡陽－萍鄉(xiāng)一線以南，疊覆于武陵運(yùn)動界面之上的陸緣斜坡－盆地相沉積被稱為高澗群或下江群，被認(rèn)為屬板溪群的同期異相沉積。但迄今為止卻還沒有直接在高澗群底部獲得可靠的年齡數(shù)據(jù)，以致二者的時限及對應(yīng)關(guān)系難以確認(rèn)。本文通過高澗群石橋鋪組玄武-安山質(zhì)火山角礫巖的采樣分析，獲得鋯石SHRIMP U-Pb年齡828.8±9.6 Ma，與相當(dāng)層位的湖北花山群底部的層狀玄武巖SHRIMP U-Pb年齡824±9 Ma基本一致。因此，推斷揚(yáng)子?xùn)|南緣沉積盆地從武陵造山運(yùn)動結(jié)束至裂谷作用啟動這一轉(zhuǎn)換過程的時間點(diǎn)可能在830Ma左右。這一認(rèn)識為揚(yáng)子?xùn)|南緣裂谷盆地演化與充填序列由南東向北西形成依次超覆的“楔狀地層”模式提供了有力的約束性證據(jù)。

同位素年齡；玄武-安山質(zhì)火山角礫巖；石橋鋪組；高澗群；揚(yáng)子?xùn)|南緣

近年來，大量的專家學(xué)者［1-4］對華南板溪群及其相當(dāng)層位進(jìn)行了研究并取得重要的進(jìn)展和研究成果。研究認(rèn)為板溪群是分布在凱里-懷化-溆鋪-雙峰-衡陽-萍鄉(xiāng)一線以北的楊子陸塊東南被動陸緣淺海正常沉積地層，并可劃分為兩個巖石序列：底部在益陽及以東地區(qū)和梵凈山地區(qū)都發(fā)育了一套安山質(zhì)火山集塊-火山碎屑巖；下部為一套紫紅色-灰綠色陸緣碎屑-鈣泥質(zhì)沉積組合；上部為一套陸源碎屑-火山碎屑沉積組合。板溪群與上覆富祿組或南沱組呈假整合～不整合接觸關(guān)系，俗稱“紅板溪”。而分布在凱里-懷化-溆鋪-雙峰-衡陽-萍鄉(xiāng)一線以南、零陵—耒陽一線以北，疊覆于武陵運(yùn)動界面之上的陸緣斜坡-盆地相沉積被稱為高澗群或下江群，被認(rèn)為屬于板溪群的同期異相沉積，俗稱“黑板溪”，其也可以劃分出兩個巖石序列：底界僅在湖南中部地區(qū)出露，為中基性玄武-安山質(zhì)火山碎屑沉積，稱為石橋鋪組，與下伏冷家溪群假整合-整合接觸；下部為鈣泥質(zhì)-黑色細(xì)碎屑沉積組合；上部為陸源碎屑-火山碎屑、泥質(zhì)巖建造。高澗群在洪江-溆鋪以東與上覆長安組假整合，以西與富祿組不整合。研究認(rèn)為板溪群與高澗群是相變關(guān)系，但在湖南卻沒有發(fā)現(xiàn)過渡相帶，下江群以及江西東橋一帶的板溪期沉積是否為過渡相？相配置是否符合原型盆地演化特征？已成為當(dāng)前需要深入研究的學(xué)術(shù)問題。在上述研究的基礎(chǔ)上，許多研究者［5-6］還進(jìn)行了很多年代學(xué)方面的工作，在湖南益陽地區(qū)獲得的板溪群底界鋯石SHRIMP U-Pb年齡在821～814 Ma之間，據(jù)此推斷原型盆地裂解啟動時間不晚于820 Ma。但迄今為止卻還沒有在高澗群底部獲得可靠的年齡數(shù)據(jù)的報道。

最近筆者之一［7］在湘西南城步地區(qū)獲得侵入高澗群中的花崗閃長巖-二長花崗巖鋯石LA-ICP-MS、SHRIMP U-Pb年齡分別為835 Ma與840 Ma。據(jù)此數(shù)據(jù)分析，顯然高澗群與板溪群的劃分、對比以及盆地的演化遠(yuǎn)比以往的認(rèn)識要復(fù)雜，二者底界的時限很可能并非以往推斷的不大于820 Ma。

由上可見，板溪群與高澗群底界的時限及對應(yīng)關(guān)系，亦即揚(yáng)子?xùn)|南緣裂谷盆地的初始裂解時間以及不同區(qū)段接受沉積的時間并未得到最終確認(rèn)。這就是本文意圖探討的主要問題。

1　充填序列

高澗群出露完整的剖面，主要有湖南省雙峰縣高澗剖面，隆回縣石橋鋪以及城步漿坪剖面。地層序列三地基本一致：可分為上下兩個沉積旋回。下部旋回底部為火山—陸源碎屑巖系，稱石橋鋪組，也是本次年代學(xué)研究的主要對象；往上為鈣質(zhì)巖系，以灰紫色為特征，稱黃獅洞組；其上沉積了一套深灰色至灰黑色、黑色細(xì)碎屑巖系夾沉凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r。上部旋回之下部為灰色長石石英砂巖夾板巖，稱架枧田組；上部為板巖夾粉砂巖，稱巖門寨組。

2　鋯石年代學(xué)分析

2.1樣品及分析方法

樣品采集點(diǎn)為隆回縣石橋鋪電站旁，巖性為高澗群石橋鋪組玄武-安山質(zhì)火山角礫巖（圖1），地理坐標(biāo)：110°49′27″；27°30′48″，編號SQP。鋯石的挑選工作由湖南省地質(zhì)調(diào)查院巖礦測試中心重砂實(shí)驗(yàn)室完成。在室內(nèi)先將巖石樣品粉碎至60目以下，經(jīng)常規(guī)的人工粗—精淘洗和電磁選方法富集，再在雙目顯微鏡下從中挑選出晶形和透明度較好的鋯石顆粒，將其和標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM（年齡為417 Ma）一起制作成樣品靶，將樣品靶打磨并拋光至大多數(shù)鋯石顆粒的中心暴露出來，然后在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行反射光和透射光照相，以及使用掃描電鏡進(jìn)行陰極發(fā)光圖像分析（圖2）。鋯石的陰極發(fā)光圖像及年齡測定（使用SHRIMPⅡ）均在北京離子探針中心完成。分析原理和流程見Comp-ston、Willians （1998）等［8-9］。一次離子流強(qiáng)度為5～8 nA，一次離子流束斑直徑為25～30 μm。樣品點(diǎn)清洗時間為120～180 s。每個數(shù)據(jù)點(diǎn)測定為5組掃描。使用標(biāo)準(zhǔn)鋯石SL13和TEM，分別用于校正U含量和206Pb/238U比值。數(shù)據(jù)處理和U-Pb諧和圖繪制采用Ludwig博士編寫的Squid 1.0及Isoplot程序［10-11］。單點(diǎn)的同位素比值誤差為1σ相對誤差，年齡絕對誤差1σ，平均值對應(yīng)的誤差為95%置信度。

2.2分析結(jié)果

分析鋯石以透明—半透明的柱狀晶體為主，陰極發(fā)光圖像均顯示出巖漿結(jié)晶成分環(huán)帶；粒度大小長為180～250μm，柱狀晶體長寬比為2∶1～4∶1。其U-Pb年齡分析結(jié)果見表1和圖3、圖4。雖晶體形態(tài)有所不同但CL圖像顯示出典型的巖漿成因生長環(huán)帶結(jié)構(gòu)，均屬于巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物（圖2），鋯石CL圖像色律強(qiáng)弱不等，這種差異可能反映了不同鋯石之間Th、U等元素含量的不同。鋯石晶體測點(diǎn)號的選取，結(jié)合了可見光和CL圖像以避開鋯石晶體中的裂紋和包裹體而避免測定結(jié)果的含義不清楚。10個鋯石點(diǎn)的U-Pb年齡測試的206Pb/238U年齡值變化在（850.2±15.7）～（805.8±15.5）Ma之間，加權(quán)平均年齡為828.8±9.6 Ma，MSWD=0.72，95%conf，代表鋯石結(jié)晶時間。10個分析點(diǎn)都分布于諧和線上，表明這些鋯石沒有U或Pb的丟失或加入，樣品可信度高（圖3、圖4）。

圖1　石橋鋪組底部玄武-安山質(zhì)火山角礫巖Fig.1 The basaltic-andesitic volcanic breccia at the bottom of the Shiqiaopu Formation

圖2　鋯石顆粒CL圖像Fig.2 CL images of zircom grains

3　討論

圖3　鋯石SHRIMP U-Pb諧和圖Fig.3 Concordia diagram Zircon SHRIMP U-Pb ages

圖4　鋯石SHRIMP U-Pb頻譜圖Fig.4 Spectrum graph Zircon SHRIMP U-Pb ages

隨著大量新元古代凝灰?guī)r中鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)的報道，對揚(yáng)子?xùn)|南緣的武陵運(yùn)動與格林威爾造山期等同的認(rèn)識［12-13］，得到了越來越多的質(zhì)疑［14-17］。武陵運(yùn)動作為華南地區(qū)已確定的最早的一次構(gòu)造運(yùn)動，以俯沖造山作用為主，在湖南的響應(yīng)主要是揚(yáng)子地塊東南緣的弧—陸碰撞匯聚形成江南造山帶。目前，較為統(tǒng)一的認(rèn)識是將組成江南造山帶褶皺基底的冷家溪群及其相當(dāng)層位置于新元古代，王劍等［18］對武陵運(yùn)動不整合面之上的板溪群的研究和高精度同位素年代數(shù)據(jù)的獲取，認(rèn)為雖然武陵運(yùn)動可能不能與格林威爾造山運(yùn)動相提并論，但仍不失為揚(yáng)子?xùn)|南緣一個重要的構(gòu)造運(yùn)動，是一個在地層劃分中的重要界面。通過對上覆地層板溪群的研究，認(rèn)為板溪群為一套側(cè)向延伸不連續(xù)、地層厚度和沉積相變化大的“楔狀地層”，屬典型裂谷成因，裂谷盆地開啟時間約為814 Ma，并提出沉積盆地充填序列由南東向北西形成依次超覆，底界應(yīng)該以新元古代沉積地層與“晉寧—四堡”造山帶之間的不整合面為界，其底界年齡不大于820 Ma［19-21］。

表1　鋯石SHRIMP U-Th-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 Results of zircon SHRIMP U-Th-Pb isotope analysis

武陵運(yùn)動在湖南造成的變形及不整合效應(yīng)因所處構(gòu)造位置的不同而存在顯著差異，總體趨勢是由西向東、由北向南褶皺變形由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱，在湘北地區(qū)影響強(qiáng)烈，湘中—湘南地區(qū)影響相對較小。具體表現(xiàn)在板溪群分布區(qū)內(nèi)，板溪群與下伏冷家溪群以角度不整合為主，而在高澗群分布區(qū)內(nèi)，其與下伏冷家溪群多為假整合—整合接觸，構(gòu)造環(huán)境處于弧前盆地向島弧發(fā)展的過渡區(qū)［7、22］。主要物質(zhì)記錄有840～835 Ma的源于洋殼俯沖形成的島弧型花崗巖［7］。

本文中高澗群石橋鋪組底部玄武-安山質(zhì)角礫巖SHRIMP U-Pb年齡為828.8±9.6 Ma，這一年齡與鄰區(qū)相當(dāng)層位的鄂西南花山群底部侵入的玄武巖SHRIMP U-Pb年齡824±9 Ma［23］基本一致。同時，在湘西南地區(qū)采集到與高澗群呈侵入關(guān)系的二長花崗巖、花崗閃長巖，所獲得的年齡年齡為835.6±6.7 Ma、840±8 Ma［7］，巖石化學(xué)成分反映為過鋁質(zhì)鈣堿性系列，大部分Na2O＞K2O，個別樣品K2O＞Na2O，局部見暗色微粒包體。在K2O-Na2O圖解上，多數(shù)樣品位于I區(qū)，顯示出I型花崗巖的特點(diǎn)，而I型花崗巖多與碰撞俯沖有關(guān)［24］。這與張玉芝等［25］對江南造山帶板溪群滄水鋪礫巖上下層位碎屑鋯石的U-Pb年齡研究得出揚(yáng)子與華夏陸塊沿江南隆起帶碰撞的結(jié)束時間（835±12 Ma）基本一致。

上述數(shù)據(jù)雖依據(jù)巖漿巖與地層的接觸關(guān)系、巖漿巖本身的特征及同位素測定結(jié)果等獲得，屬間接性結(jié)論，但年齡數(shù)據(jù)多集中在830 Ma左右，與饒家榮等［26］認(rèn)為的新元古代揚(yáng)子板塊東南緣島弧巖漿活動的時間約為878～822 Ma，其中872～835 Ma發(fā)生島弧巖漿火山—陸源碎屑沉積作用這樣的年齡框架基本相同，這與以往提出的揚(yáng)子?xùn)|南緣陸間裂谷盆地演化及其開啟時間推斷在820 Ma的界限存在一定差異。故此認(rèn)為高澗群沉積時限可能要早于820 Ma，也就是說揚(yáng)子?xùn)|南緣裂谷盆地中心接受沉積的時間可能在830 Ma左右，而往陸緣方向依次沉積超覆的時間則為821～814 Ma，符合“楔狀地層”模式［27］。

在湘中盆地，高澗群與下伏冷家溪群二者的沉積可能是連續(xù)的，二者只存在沉積相和物質(zhì)組成的差異。孫海清等［7］通過對湘西南高澗群的分析研究，認(rèn)為高澗群的沉積序列是一個明顯的連續(xù)的海退序列，與下伏冷家溪群之間并未發(fā)生沉積間斷，綜合認(rèn)為高澗群分布區(qū)在盆地的演化過程中，有可能根本上就沒有沿著經(jīng)典的板塊構(gòu)造演化模式發(fā)展，而可能是由于武陵運(yùn)動導(dǎo)致?lián)P子地塊南緣弧—陸匯聚，而作為高澗群分布區(qū)的湘中—湘南屬武陵運(yùn)動影響較弱地區(qū)，處于造山帶的前緣殘余盆地環(huán)境。

武陵運(yùn)動后，華南有大規(guī)模的火山巖漿侵入作用，武陵運(yùn)動拉張裂陷形成的深大斷裂產(chǎn)生多向性逆沖掩覆、俯沖，導(dǎo)致?lián)P子?xùn)|南緣前緣島弧與揚(yáng)子地塊發(fā)生強(qiáng)烈碰撞，擠壓變形，伴隨著在俯沖碰撞過程中俯沖板片下插，引起的深部地幔物質(zhì)上涌而形成巖漿弧，在巖漿弧的初期弧前盆地的演化已經(jīng)停止，形成所謂的殘余盆地，這為隨后的高澗群的物質(zhì)沉積提供空間，期間伴生的拉張作用共同導(dǎo)致了火山巖噴發(fā)或侵位，并使基底巖石部分熔融而形成花崗閃長巖［28-29］。

4　結(jié)論

（1）湘中高澗群石橋鋪組底部玄武-安山質(zhì)角礫巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為828.8±9.6 Ma，可與區(qū)域上鄂西南的花山群相對比。這一年齡佐證了揚(yáng)子?xùn)|南緣從武陵運(yùn)動結(jié)束至裂谷作用的啟動這一轉(zhuǎn)換過程的時間點(diǎn)可能在830 Ma的觀點(diǎn)。

（2）高澗群底界年齡數(shù)據(jù)的確認(rèn)，為揚(yáng)子?xùn)|南緣裂谷盆地充填序列由南東（盆地中心）向北西（陸緣淺海）形成依次超覆的“楔狀地層”模式提供了佐證。

（3）高澗群沉積環(huán)境可能屬武陵造山帶外殘余盆地，裂谷盆地疊加在殘余盆地之上，底界年齡的確認(rèn)為這一認(rèn)識提供了支持。

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LUO Lai，HE Liang，SUN Hai-Qing，HUANG Jian-Zhong

（1.Hunan Institute of Geological Survey，Changsha 410116，Hunan，China）

Gaojian Group or Xiajiang Group which distribute in the south of Kaili-Huaihua-Xupu-Shuangfeng-Hengyang-Pingxiang and overstep in the motion interface of Wuling was formed in continental margin slopes-sedimentary basins.It also belongs to the different sedimentary phase in the same period of Banxi Group.But it still has no reliable age data obtaining directly from the bottom of Gaojian Group so far so that their time limit and their corresponding relation are difficult to confirm.By the sample analyzing of the volcanic breccia of Xuanwu-Anshanzhi in Shiqiaopu Formation Gaojian Group，the author gets that the SHRIMP U-Pb age of 828.8±9.6Ma，which is consistent with the SHRIMP U-Pb age of 824±9 Ma of layered basalt from the bottom of Huashan Group in Hubei.So we can infer that the shifting time from the ending of the Wuling Orogeny to the starting of rifting function in the evolution process of southeastern margin of Yangtze may be about 830 Ma.It provided strong evidence for the basin evolution in the southeastern margin of Yangtze and the sequence overriding the model of wedge formation from southeast to northwest successively.

SHRIMP U-Pb age；Basaltic-andesitic volcanic breccias；Shiqiaopu Formation；Gaojian Group；Southeastern margin of the Yangtze Craton

中圖分類法：P534.3；P597+.3A

1007-3701（2016）01-015-06

10.3969/j.issn.1007-3701.2016.01.003

2015-06-30；

2016-01-27.

國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金資助項(xiàng)目“華南新元古代‘楔狀地層’沉積充填系列及其大地構(gòu)造屬性研究”（編號：41030315）、中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“華南板溪群地層劃分及巖相古地理研究”（編號：1212011121108）、中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“湖南1∶5萬鐵絲塘、草市、冠市街、樟樹腳幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”（編號：12120114024101）資助.

羅來（1982—），男，工程師，主要從事沉積學(xué)研究工作，E-mail：Luohn2011@163.com.