贛江流域(南昌段)水系沉積物物源示蹤研究：來自鋯石U-Pb同位素證據(jù)的約束

李小聰，王安東，萬建軍，李全忠，林樂夫

(1.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境省部共建國家重點實驗室培育基地，江西 南昌　330013；2.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌　330013；3.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥　230009)

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贛江流域(南昌段)水系沉積物物源示蹤研究：來自鋯石U-Pb同位素證據(jù)的約束

李小聰1,2，王安東1,2，萬建軍1,2，李全忠3，林樂夫1,2

(1.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境省部共建國家重點實驗室培育基地，江西 南昌330013；2.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌330013；3.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥230009)

贛江為長江八大支流之一，是江西省第一大河流，為研究贛江水系沉積物的物質(zhì)來源，利用LA-ICP-MS分析技術(shù)，對贛江河流(南昌段)沉積物碎屑鋯石進行了U-Pb年齡研究。對3個河砂樣品中的140顆碎屑鋯石進行了測試，獲得有效測試點123個。測試結(jié)果表明：鋯石U-Pb年齡主要有7個年齡段，分別是134～197 Ma、221～290 Ma、386～484 Ma、520～625 Ma、727～895 Ma、980～1 110 Ma、2 502～2 861 Ma。所表現(xiàn)出來的主要年齡區(qū)間分別與已知的構(gòu)造-巖漿熱事件時間相對應(yīng)(燕山運動、印支-海西運動、加里東運動、晉寧運動、呂梁運動)。大多數(shù)鋯石顆粒具有明顯的巖漿結(jié)晶環(huán)帶且Th/U>0.4，表明這些鋯石多為巖漿成因。通過對贛江流域及周邊各個地區(qū)的年代學(xué)對比研究揭示：年齡段為134～197 Ma的鋯石大部分來自贛中南—閩西—粵北地區(qū)；221～290 Ma的印支期鋯石主要來自贛南地區(qū)，而海西期的鋯石來自贛中、九嶺地區(qū)；386～484 Ma的鋯石主要來自贛中南地區(qū)，少量來自贛西北；520～625 Ma的鋯石可初步判斷來自贛南地區(qū)；727～895 Ma的鋯石主要來自贛北江南造山帶附近的九嶺地區(qū)；980～1 110 Ma和2 502～2 861 Ma的鋯石主要來自華夏地塊腹地的贛南—粵北地區(qū)。因此，贛江水系沉積物碎屑鋯石U-Pb年齡可以有效地限定贛江流域的主要物質(zhì)來源。

水系沉積物；碎屑鋯石；U-Pb年齡；物源分析；贛江流域

0　引　言

贛江是江西省第一大河流，也是長江八大支流之一，按流域面積居長江八大支流的第七位，按水量則僅次于岷江、湘江、沅江居第四位，而單位面積產(chǎn)水量則居八大支流之首[1]，對江西工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了舉足輕重的作用。前人對贛江流域沉積物的研究主要涉及到長江流域[2-6]，而對贛江流域沉積物物源缺乏系統(tǒng)的研究，導(dǎo)致人們對贛江流域經(jīng)歷的各種地質(zhì)事件并沒有明確的答案，對贛江流域水系沉積物中碎屑鋯石的物質(zhì)來源也尚無定論。

近年來，有關(guān)物源分析方法發(fā)展較快，包括稀土元素、同位素地球化學(xué)與單顆粒碎屑礦物微區(qū)分析方法的廣泛運用，以及分不同粒級組分或根據(jù)需要選擇特定粒級組分進行物源分析逐漸代替了全樣分析法，使得物源示蹤效果得到顯著提高。隨著分析技術(shù)的快速發(fā)展，單顆粒礦物的地球化學(xué)分異特征得到充分利用[7-8]。其中鋯石作為沉積物中最為常見且穩(wěn)定性極高的重礦物，以其U-Pb同位素體系封閉溫度高、受沉積作用和成巖作用影響小等特點，目前已被廣泛應(yīng)用于物源分析[ 2,6,9-10]。碎屑鋯石的U-Pb年齡不受沉積分選過程影響，年齡譜系特征直接反映了沉積物源區(qū)巖石的年齡組成。根據(jù)沉積巖碎屑鋯石年齡分布確定碎屑沉積巖物質(zhì)來源、沉積時代和形成的構(gòu)造環(huán)境，已成為國際上研究熱點之一[11-12]。運用激光剝蝕等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)的原位微區(qū)分析技術(shù)，結(jié)合陰極發(fā)光圖像，可識別出鋯石的繼承年齡、變質(zhì)年齡和結(jié)晶年齡，目前已經(jīng)發(fā)展到可以測定出0.1 Ma的鋯石年齡[13]，可以更精確地反映沉積物形成過程中的多期不同地質(zhì)事件的發(fā)生時間。

河流系統(tǒng)記錄了流域構(gòu)造與氣候演化的歷史，河流沉積物攜帶了其剝蝕、搬運以及流域源區(qū)的信息。而河流碎屑鋯石記錄了源自地殼物質(zhì)的信息，這些地殼物質(zhì)可能沒有被保存下來，或者尚未出露。因此河流碎屑鋯石是研究地殼生長和演化的有力工具[14-17]。近年來，應(yīng)用河流沉積物碎屑鋯石來指示物源以及流域陸殼生長及構(gòu)造演化的研究越來越廣泛[2,6,15-16,18-20]。本文對贛江流域水系沉積物進行碎屑鋯石U-Pb年齡研究，旨在限定贛江的物質(zhì)來源，并結(jié)合已有資料探討贛江流域所經(jīng)歷的巖漿事件和構(gòu)造活動。

1　地質(zhì)概況與樣品來源

贛江為鄱陽湖五大河流之首，是江西省第一大河流，位于長江以南、南嶺以北。它發(fā)源于石城縣洋地鄉(xiāng)石寮崠，位于東經(jīng)116°22′、北緯25°57′，河口為永修縣吳城鎮(zhèn)望江亭，位于東經(jīng)116°01′、北緯29°11′，主河道長823 km。贛江流域地理位置在東經(jīng)113°30～116°40′、北緯24°29～29°11′之間，面積82 809 km2，其中江西省境內(nèi)81 527 km2，占流域面積 98.45%。贛江流域東臨撫河流域，西以羅霄山脈與湘江流域毗鄰，南以大庾嶺、九連山與東江、北江為界，北通鄱陽湖。流域東西窄而南北長，南北最長550 km，東西平均寬約148 km，呈不規(guī)則四邊形[21]。

贛江主要一級支流有湘水、濂水、梅江、平江、桃江、章水、遂川江、蜀水、孤江、禾水、烏江、袁水、肖江、錦江14條。贛州以上為上游，貢水為主河道，流域面積27 095 km2，河長312 km，沿途匯入主要支流有湘水、濂水、梅江、平江、桃江、章水。贛江自贛州市至新干縣為中游，河段長303 km，東西兩岸均有較大的支流匯入，東岸有孤江、烏江，西岸有遂川江、蜀水及禾水。贛江在新干縣以下稱為下游。新干至吳城干流長208 km，東岸無較大支流匯入，西岸有袁河、錦江匯入。自南向北流經(jīng)贛州、萬安、吉安、樟樹等20多個縣市至南昌市以下[22]，繞揚子洲分為左右兩股汊道。左股分為西支、北支，右股分為中支、南支，四支又各有分汊注入鄱陽湖。各支入湖水道以西支為主流，經(jīng)新建縣聯(lián)圩、鐵河至吳城望江亭入湖。

贛江流域位于歐亞大陸板塊的東南緣，域北和域中南分屬于揚子地塊和華夏地塊，兩者在新元古代相互拼貼為統(tǒng)一的華南陸殼板塊。流域內(nèi)巖漿活動頻繁，巖漿巖分布甚廣。各類巖漿巖產(chǎn)出的總面積約占流域面積的1/5。巖石類型有超基性巖、基性巖、中性巖、中酸性巖、酸性巖和堿性巖等，其中尤以廣泛分布的酸性-中酸性巖類最為重要。巖體形成的地質(zhì)時代經(jīng)中—晚元古代到新生代，其中以加里東期和燕山期巖漿活動最為強烈。從流域北部到南部，從西北向東南，巖漿巖類的時代漸趨變新。

對贛江流域進行了系統(tǒng)的野外地質(zhì)考察后，采集了贛江干流(南昌段)6個樣品，如圖1所示，編號分別為14GJ01、14GJ02、14GJ03、14GJ04、14GJ05、14GJ06。

2　樣品制備與分析方法

通過對所取的6個樣品進行初步分析研究，發(fā)現(xiàn)樣品14GJ01、14GJ02和14GJ03具有相似性，樣品14GJ04和14GJ05也具有類性的特征，故本次研究選取具有代表性的14GJ03、14GJ05和14GJ06 共 3個樣品進行實驗分析測試。每個樣品質(zhì)量大約為3 kg，送至河北廊坊市河北區(qū)域地質(zhì)調(diào)查實驗室進行鋯石靶的制作。鋯石分選采用常規(guī)重力分選和顯微鏡下手工挑選的方法進行，通過淘洗和使用重液等物理方法分離鋯石，然后在雙目鏡下精選，剔除雜質(zhì)。將選出的鋯石顆粒用雙面膠粘在載玻片上，放上PVC環(huán)，然后將環(huán)氧樹脂和固化劑進行充分混合后注入PVC 環(huán)中，待樹脂充分固化后將鋯石顆粒從載玻片上剝離，并對其進行拋光到核心出露。用反射光和透射光照相，然后鍍金，用陰極發(fā)光(CL)照相，以檢查鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。根據(jù)鋯石光學(xué)圖像和CL圖像，避開裂紋和包裹體，確定合適的測點位置(圖2)。鋯石的透射光和反射光及陰極發(fā)光照相在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境省部共建國家重點實驗室培育基地的掃描電鏡(捷克FEI公司生產(chǎn)，儀器型號為NNS450)下完成。

圖1　贛江流域示意圖Fig.1　The sketch map of the Ganjiang River basin

鋯石U-Pb同位素分析在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院利用激光剝蝕等離子質(zhì)譜法(LA-ICP-MS)測定。ICP-MS儀器為美國Agilent 公司生產(chǎn)的Agilent 7500a，該儀器獨有的屏蔽炬(ShieldTorch)可明顯提高分析靈敏度。激光剝蝕系統(tǒng)為美國Coherent Inc公司生產(chǎn)的GeoLasPro。該系統(tǒng)為工作波長193 nm的ComPex102 ArF 準分子激光器，樣品上的光斑大小為4～160 μm，能量密度范圍1～45 J/cm2，單脈沖能量可達200 mJ，最高重復(fù)頻率20 Hz。在分析過程中，激光剝蝕的斑束直徑選為32 μm，頻率為6 Hz，采樣方式為單點剝蝕，以He 作為剝蝕物質(zhì)的載氣。每測定5個樣品點測定兩次標準鋯石91500。每測10個樣品點測一次NIST610和年齡監(jiān)控樣Plesovice。每個分析點的氣體背景采集時間為25 s，信號采集時間為50 s。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算)采用由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)劉勇勝等編寫的ICPMSDataCal 軟件[23-24]。鋯石微量元素含量利用NIST 610作為外標、91Zr作內(nèi)標元素的方法進行定量計算[23]，NIST610中元素含量的推薦值據(jù)GeoReM數(shù)據(jù)庫。鋯石標準91500的U-Th-Pb同位素比值推薦值據(jù)Wiedenbeck et al.[25]。采用標準鋯石Plesovice作為監(jiān)控樣，控制年齡的分析精度。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計算均采用Isoplot/Ex_ver3[26]完成。鋯石U-Th-Pb同位素比值、年齡數(shù)據(jù)及鋯石微量元素的單次測量的標準偏差為1σ，加權(quán)平均年齡采用1σ。

3　結(jié)果與討論

3.1測試結(jié)果

3.1.1鋯石特征

對贛江樣品14GJ03中50個碎屑鋯石、樣品14GJ05中50個碎屑鋯石和樣品14GJ06中40個碎屑鋯石進行分析測試。從CL圖像(圖2)可以看出，鋯石一般為灰白色到深褐色，很少是無色透明的顆粒。鋯石多為棱柱狀或長柱狀自形晶，粒徑為100～250 μm，具有較大的長寬比值(比值最大可達4∶1)。大部分鋯石顯示出較差的分選及磨圓，指示這些碎屑巖中的碎屑物質(zhì)來源于較近的源區(qū)；少部分鋯石呈棱角狀、渾圓狀，反映一些鋯石顆粒經(jīng)歷了較長距離的搬運。年輕的鋯石比年齡老的鋯石磨圓度更差并且其粒徑表現(xiàn)得更多樣。幾乎所有鋯石都有明顯的韻律震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，表明其為巖漿成因；部分鋯石呈面狀、斑雜狀，指示其變質(zhì)成因，此外，還發(fā)現(xiàn)少量鋯石顆粒具核邊結(jié)構(gòu)，說明有多期增生現(xiàn)象的存在[27]。

圖2　贛江碎屑鋯石 CL 圖像Fig.2　Detrital zircon CL images of the Ganjiang River

本研究中大部分鋯石Th/U>0.4，僅有少數(shù)鋯石Th/U<0.1(表1)，指示研究所用大多數(shù)鋯石均為巖漿鋯石，少量為變質(zhì)鋯石[27]，此結(jié)果與鋯石CL圖像相符。此外，還有部分鋯石的 Th/U 比值介于巖漿與變質(zhì)成因鋯石之間(0.1～0.4 )，可能反映其變質(zhì)重結(jié)晶作用不徹底[27]，或受到了后期地質(zhì)事件改造的結(jié)果。另外，以14GJ06樣品為例，從其鋯石稀土元素配分模式圖(球粒隕石標準值來自Taylor and McLennan[28])可以看出(圖3)，幾乎所有鋯石(黑線表示)的REE配分曲線也顯示出巖漿鋯石的典型特征[29]，即富集HREE，虧損LREE，從LREE到HREE的球粒隕石歸一化值呈逐步上升的趨勢，并且具有Ce的正異常和Eu的負異常，但也有部分樣品并沒有明顯的韻律環(huán)帶，其微量元素(虛線表示)顯示平坦的LREE分布模式，沒有明顯的正Ce或負Eu異常，這類鋯石可能經(jīng)受了后期多次高溫事件或流體的影響[30]。

圖3　贛江14GJ06樣品碎屑鋯石稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖Fig.3　Chondrite-normalized REE pattern of detrital zircons of 14GJ06 from the Ganjiang River

3.1.2鋯石年代學(xué)結(jié)果

對贛江樣品14GJ03中50個碎屑鋯石、樣品14GJ05中50個碎屑鋯石和樣品14GJ06中40個碎屑鋯石進行LA-ICP-MS U-Pb同位素測定，刪除了鋯石U-Pb年齡諧和度小于90%的數(shù)據(jù)點，分別剩余48個、41個、34個諧和鋯石年齡數(shù)據(jù)(表1)。

從鋯石U-Pb諧和圖(圖4)可知，絕大多數(shù)鋯石U-Pb數(shù)據(jù)都落在諧和線上或者位于諧和線附近，僅個別數(shù)據(jù)偏離諧和線，說明樣品數(shù)據(jù)諧和性好，具有可靠性。對于所測鋯石年齡>1 000 Ma的數(shù)據(jù)，采用207Pb /206Pb年齡，而對于<1 000 Ma的數(shù)據(jù)，采用206Pb /238U 年齡[31-32]。

表1　贛江樣品碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)測試結(jié)果

(續(xù))表1　贛江樣品碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)測試結(jié)果

(續(xù))表1　贛江樣品碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)測試結(jié)果

圖4　贛江樣品碎屑鋯石 U-Pb 諧和圖和年齡譜圖Fig.4　The U-Pb concordia plots and age distribution patterns of detrital zircons in the Ganjiang River

由于贛江上、下游樣品14GJ03、14GJ05和14GJ06的年齡分布特征相似，故將3個樣品年齡合并討論，作為贛江河流沉積物年齡分布特征。從贛江樣品碎屑鋯石U-Pb年齡分布直方圖(圖5)可以看出，贛江河流沉積物碎屑鋯石U-Pb年齡主要集中于7個階段：(1)134～197 Ma(峰值為151 Ma)，占總數(shù)的15%；(2)221～290 Ma(峰值為226 Ma)，占總數(shù)的10%；(3)386～484 Ma(峰值為433 Ma)，占總數(shù)的43%；(4)520～625 Ma，占總數(shù)的3%；(5)727～895 Ma，占總數(shù)的9%；(6)980～1 110 Ma，占總數(shù)的11%；(7)2 502～2 861 Ma，占總數(shù)的5%。其中所表現(xiàn)出來的主要年齡區(qū)間可分別與已知的巖漿事件時間相對應(yīng)(燕山運動、印支-海西運動、加里東運動、晉寧運動、呂梁運動)。

圖5　贛江樣品碎屑鋯石 U-Pb 年齡分布直方圖　Fig.5　Detrital zircon U-Pb age histogram in sediments from the Ganjiang River

3.2贛江流域沉積物來源討論

3.2.1年齡為134～197 Ma

此組鋯石年齡段顯示為燕山期。燕山期花崗巖在江西境內(nèi)分布廣泛，其中武夷山地區(qū)出露700 km2年齡為88～140 Ma和3 000 km2年齡為146～189 Ma的花崗巖，九嶺山出露200 km2年齡為171 Ma的花崗巖侵入于新元古代形成的巖體中，武功山地區(qū)出露10 km2年齡為126～144 Ma的花崗巖[33-34]；贛南崇義—大余—上猶地區(qū)鎢錫多金屬成巖成礦年齡介于170～150 Ma，集中在160～150 Ma[35-37]，贛南安遠縣園嶺寨鉬礦成巖成礦年齡分別為165 Ma和160 Ma[38]、江背巖體形成年齡約為155 Ma[39]、龍源壩巖體年齡為156 Ma[40]、柯樹北巖體成巖年齡為189 Ma[41]；江西附近的粵、浙、閩地區(qū)也分布著大量的燕山期巖體。早侏羅世巖漿活動分布有限，規(guī)模小，主要沿南嶺山脈東西向構(gòu)造帶展布于贛南—閩西—粵北地區(qū)；中侏羅世巖漿巖在浙閩沿海地區(qū)分布較少，廣泛分布在華夏地塊的內(nèi)陸，主要包括兩種產(chǎn)出形態(tài)，一種呈近東西向分布于南嶺山脈，另一種近北東向分布于武夷山褶皺帶兩側(cè)，出露面積大于前者；燕山期晚期(<140 Ma)的巖漿作用形成了東南沿海地區(qū)大面積的火山-侵入巖類，總體呈北東向分布[42-43]。地理位置上，贛東北和浙江位于鄱陽湖的東部，贛江位于鄱陽湖的南部。贛東北和浙江地區(qū)的物質(zhì)剝蝕搬運可進入贛江下流處的鄱陽湖中而不能進入到贛江。因此，該組年齡段鋯石大部分來自贛中南—閩西—粵北地區(qū)。

3.2.2年齡為221～290 Ma

此組鋯石年齡段顯示為印支—海西期，且印支期占主要部分。印支—海西運動的構(gòu)造表現(xiàn)在華南各區(qū)隨處可見。南嶺及其鄰區(qū)印支期花崗巖巖體分布廣泛，在湘南—桂北、贛南—粵北、粵西南云開大山東麓以及閩西等地均有印支期花崗巖體分布。但巖體分布較分散，無明顯帶狀分布特點，數(shù)目和總出露面積不大，即使在分布相對廣泛的南嶺地區(qū)，印支期花崗巖總面積(3 260 km2)也僅相當(dāng)于該區(qū)燕山期花崗巖出露面積的1/10左右，這些巖體主要形成于距今 230～200 Ma 之間[44-47]，即形成于晚三疊世。于揚等[48]對贛南清溪巖體中的鋯石樣品進行了U-Pb法年代學(xué)研究，測年結(jié)果顯示該巖體主體年齡為 229 Ma和227 Ma，屬于印支期產(chǎn)物，并不是前人認為的屬于加里東期。前人對贛中地區(qū)印支—海西期花崗巖研究較少，僅在贛江中西部金灘巖體、麥斛巖體、蒙山巖體和贛中樂安縣咸口花崗巖巖體出露210 km2的二疊紀—三疊紀花崗巖[49-50]。此外，贛西北九嶺地區(qū)也有200 km2的二疊紀花崗巖出露[33]。因此，贛江中印支期鋯石主要來自贛南地區(qū)，而海西期的鋯石來自贛中、九嶺地區(qū)。

3.2.3年齡為386～484 Ma

此組年齡段鋯石含量最多，顯示為加里東期。1957年，徐克勤等[51]在江西上猶和南康首次發(fā)現(xiàn)2個加里東期花崗巖體，這在華南花崗巖研究歷程中是一個具有里程碑性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。之后，俞受鋆發(fā)現(xiàn)分布于湘贛南部及粵北交界的諸廣山大巖基的東坡也被泥盆紀地層不整合覆蓋[52]，進一步證實了華南加里東運動的存在。根據(jù)現(xiàn)有資料，華南出露有100多個加里東期花崗巖，總面積2萬余km2，大者3 000余km2，小者10余km2，主要分布于武夷—云開地區(qū)、萬洋山—諸廣山地區(qū)、湖南雪花頂、江西武功山和桂東北等地，其巖漿鋯石U-Pb年齡為 480～390 Ma，高峰期為430～400 Ma[34,53-55]。贛江流域內(nèi)出露大規(guī)模的加里東期花崗巖體，空間上呈面狀分布。湘贛交界部位呈南北向展布的寧岡巖體的鋯石年齡為434 Ma[56]；在贛中南部的付坊、樂安、龍回、上猶、寧岡、會同、寧化、額婆8個巖體的鋯石結(jié)晶年齡為443～401 Ma[39,57-58]；贛中西部的張佳坊、豐頂山、山莊3個巖體的U-Pb年齡分別為440 Ma、402 Ma、424 Ma[59]。由于加里東運動正是全球各地褶皺造山-巖漿活動的高峰期，故此組年齡段的鋯石在贛江流域內(nèi)各個地區(qū)都有不同程度的出露，贛中最多，贛南其次，贛北最少。因此該年齡段的鋯石主要來自贛中南地區(qū)，只有小部分來自贛西北。

3.2.4年齡為520～625 Ma

此年齡段對應(yīng)泛非事件。目前江西甚至華南地表均尚無相應(yīng)的該年齡段的巖漿巖石和構(gòu)造形跡的記錄，可能的原因是該期巖石未出露地表或者剝蝕殆盡。向磊等[60]對贛南泰和、井岡山、遂川、崇義一帶的沉積物碎屑鋯石研究也發(fā)現(xiàn)了此年齡段的存在。可初步判斷該年齡段的鋯石來自贛南地區(qū)。

3.2.5年齡為727～895 Ma

此鋯石年齡區(qū)間與新元古代的晉寧運動以及羅迪尼亞超級大陸的裂解時間一致[61-62]，可視為贛江流域沉積物對該事件的響應(yīng)。江南隆起區(qū)處于揚子板塊和華夏板塊的結(jié)合部位，區(qū)內(nèi)出露大量的新元古代巖體，巖體類型主要為花崗巖，以九嶺地區(qū)(4 000 km2)巖體出露最多[33]，呈近東西向至北東東向展布，年齡區(qū)間主要為811～835 Ma[63-66]，江西其他地區(qū)也有小面積的該年齡段巖體被報道，如贛中周潭群的沉積年齡為830～820 Ma[67-68]。因此可以確定該年齡段的贛江鋯石主要來自九嶺地區(qū)。

3.2.6年齡為980～1 110 Ma

此年齡段與全球格林威爾期大致相當(dāng)。前人在華夏地塊的研究中，已發(fā)現(xiàn)眾多格林威爾期年齡信息的存在。例如，贛南鶴仔地區(qū)發(fā)育的片麻狀花崗閃長巖，其鋯石Pb-Pb蒸發(fā)法年齡為(996±29) Ma[69]；王麗娟等[30]對華夏地塊粵中增城及贛南鶴仔基底變質(zhì)巖中碎屑鋯石進行年代學(xué)研究，獲得了0.9 ～1.0 Ga的年齡峰；舒良樹等[70]對武夷山西緣的興寧縣徑南鎮(zhèn)變流紋巖展開鋯石SHRIMP U-Pb定年研究，獲得約0.98 Ga的結(jié)晶年齡，并發(fā)現(xiàn)大量1.10 Ga的捕獲鋯石；李永明等[63]則在武夷山西南段的江西省會昌—安遠一帶梅坑仔巖體中獲得(996±29) Ma成巖年齡值和在贛南興國楊村石英角斑巖中獲得單顆粒鋯石U-Pb法1 032 Ma的年齡值；向磊等[60]在贛南地區(qū)泥盆紀和奧陶紀粗碎屑巖中獲得了約1.0 Ga的最顯著年齡峰；于津海等[71]在粵東北龍川地區(qū)變質(zhì)沉積巖年代學(xué)研究中也發(fā)現(xiàn)了960～1 133 Ma的鋯石U-Pb年齡。這些格林威爾期鋯石年齡的發(fā)現(xiàn)，大多分布于華夏地塊腹地的贛南—粵北地區(qū)。因此可以斷定該年齡段的鋯石主要來自華夏地塊腹地的贛南—粵北地區(qū)。

3.2.7年齡為2 502～2 861 Ma

此年齡段屬于新太古代，主要表現(xiàn)為華南板塊太古宙基底、太古宙陸核的存在或古老物質(zhì)的再循環(huán)。這一年齡信息在華南其他地區(qū)也有報道，如在粵北和贛南地區(qū)，在變質(zhì)巖的碎屑鋯石年齡譜中出現(xiàn)了2 500 Ma左右的峰值[60,71-74]，在發(fā)源于江西信豐縣的北江水系沉積物中也發(fā)現(xiàn)了約2 500 Ma的鋯石[75]。因此可初步判斷該年齡段鋯石來自華夏地塊腹地的贛南—粵北地區(qū)。

3.3贛江河流沉積物U-Pb年齡的地質(zhì)意義

新太古代時期是全球地殼增長的一個階段。該年齡的碎屑鋯石幾乎在全球大陸上都有發(fā)現(xiàn)[15,76-79]。該事件被認為導(dǎo)致了原始穩(wěn)定大陸的形成以及古老陸核的形成。贛江鋯石中發(fā)現(xiàn)了2 502～2 861 Ma的新太古代年齡，在粵北南雄地區(qū)和南嶺一些基底變質(zhì)巖地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了太古宙年齡的鋯石[71-72,80-81]，證實了華南板塊太古宙基底或太古宙陸核的存在。本次測試捕捉到的這個古構(gòu)造信息對深入開展華南板塊基底的早期演化研究是有借鑒價值的。新太古代晚期—古元古代早期的巖漿活動事件主要涉及古老基底的再循環(huán)，古元古代晚期—中元古代早期巖漿大多起源于新生地殼物質(zhì)[82]。在贛江樣品中還發(fā)現(xiàn)有幾顆古元古代早期—中元古代晚期的鋯石，其可能為古老基底的再循環(huán)而產(chǎn)生，進一步證實了華南大陸古老基底和古老陸殼的存在。

贛江沉積物其中一個主要鋯石年齡區(qū)間為980～1 110 Ma，對應(yīng)了全球羅迪尼亞大陸聚合、格林威爾期造山運動的時間。實際上，前人在華夏地塊南部的研究中，已發(fā)現(xiàn)眾多格林威爾期年齡信息的存在。例如，贛南鶴仔地區(qū)發(fā)育的片麻狀花崗閃長巖，其鋯石Pb-Pb蒸發(fā)法年齡為(996±29) Ma[63]；武夷山西緣的興寧縣徑南出露有SHRIMP巖漿鋯石U-Pb年齡為(972±8) Ma的變質(zhì)流紋巖[70]；于津海等[81]在粵北南雄地區(qū)新元古代變質(zhì)沉積巖中獲取了大量年齡值為1 000 Ma的碎屑鋯石；覃小鋒等[83]在廣東云開大山的云開群變質(zhì)巖中獲得的鋯石年齡值變化于1 035～900 Ma。綜合這些資料，我們可以推斷華南地塊可能曾經(jīng)存在一個格林威爾期的造山帶。這些年齡信息為前人提出的新元古代華夏地塊和揚子陸塊曾發(fā)生過拼貼聚合事件的觀點提供了參考依據(jù)。

贛江沉積物另一個主要的鋯石年齡區(qū)間(727～895 Ma)與新元古代的晉寧運動以及羅迪尼亞超級大陸裂解的時間一致[62]，可視為贛江流域?qū)υ撌录捻憫?yīng)。在華南的許多地方，這一裂解事件的物質(zhì)表現(xiàn)以及構(gòu)造形跡是非常明顯的。例如，在華南武夷、贛中—贛南、南嶺、云開等地古陸殘塊中發(fā)育的新元古代輝長巖、輝綠巖、花崗巖，規(guī)模較大的新元古代南華紀裂谷盆地等[61]，就是此期裂解作用的產(chǎn)物。同時該年齡段是揚子地塊和華夏地塊聚合(1 000～820 Ma)階段[53,84]。多個運動事件導(dǎo)致了揚子地塊和華夏地塊廣泛分布該期巖漿巖[85]，使得沉積物中富集該年齡段的碎屑鋯石。

另外，泛非運動標志著岡瓦納大陸的形成(540～600 Ma)[85]。Li 和Powell[86]認為，華南板塊在岡瓦納超級大陸形成期間處在一個相對孤立的位置，然而通過鋯石U-Pb年齡及古地磁的研究表明，華南板塊在當(dāng)時應(yīng)該位于岡瓦納大陸的東部，與印度板塊北緣和澳洲板塊西北緣相連[87]。雖然泛非事件在華南地表無明顯表現(xiàn)，但贛江沉積物碎屑鋯石顯示出的520～625 Ma年齡組，反映華南板塊在當(dāng)時曾經(jīng)受到過泛非事件的影響。

樣品中鋯石年齡最集中的區(qū)間是386～484 Ma(峰值為433 Ma)。這一年齡段正是全球各地褶皺造山-巖漿活動的高峰期，被稱為加里東構(gòu)造運動事件。中國境內(nèi)的加里東運動事件主要表現(xiàn)為華夏地塊內(nèi)部的陸內(nèi)造山運動，這次強烈且廣泛的地殼運動導(dǎo)致泥盆紀地層大規(guī)模地呈角度不整合覆蓋于整個華南前泥盆紀地層之上[53]。伴隨著這一運動，形成了大量的加里東期花崗巖。巖體侵位于震旦紀—寒武紀地層中，少數(shù)侵入到中—上奧陶世地層中(如寧岡巖體)，并被泥盆紀沉積不整合覆蓋，如贛南的金溪巖體、湖坪巖體。在CL圖像上，這些鋯石的晶形較完整，韻律環(huán)帶清晰，且Th/U比值較高，指示其為巖漿成因。這和贛中南部地表出露的、具有相同年齡段的大量花崗巖體這一事實非常吻合。如贛南上猶縣陡水巖體、南康市龍回巖體、井岡山市寧岡巖體、贛中的山莊巖體和慈竹巖體等，其巖漿鋯石U-Pb年齡集中在440～400 Ma[53,56,88]。 贛江沉積物樣品中部分鋯石應(yīng)該為這些巖體剝蝕、搬運堆積的產(chǎn)物。

海西運動導(dǎo)致華夏地塊和揚子克拉通南緣發(fā)育一定面積的花崗巖[89]。印支期為華南板塊與華北板塊的主要拼貼期[54]。印支—海西運動使得贛江流域沉積物221～290 Ma的鋯石含量較高。強烈的燕山期巖漿活動是在華南板塊形成后的背景上發(fā)生的[54]。燕山運動使華南燕山期(134～197 Ma)花崗巖十分發(fā)育，分布廣泛，多沿大斷裂分布。主要分布于贛中南地區(qū)、諸廣山地區(qū)、雩山地區(qū)、武夷山地區(qū)，這些巖體往往構(gòu)成復(fù)式巖體的主體，主體中有晚期巖體的侵入，有的呈獨立巖體產(chǎn)出，如營前、南村、招攜、青龍山等巖體。在贛中南地區(qū)及武夷山地區(qū)，發(fā)育一套陸相火山-沉積巖系，有時亦以次火山侵入體的形式出現(xiàn)，贛江斷裂帶是中國東南部晚中生代的火山巖線[90]。贛江鋯石中183～220 Ma年齡段的鋯石只有1顆，表明J1時期似乎是巖漿活動的相對寧靜期。該時期的巖漿活動甚少發(fā)生，或者說同位素年齡值為183～220 Ma的巖漿活動記錄較少。對這一現(xiàn)象的一個合理解釋是，這一時期華南正是從近東西走向的早中生代印支期特提斯構(gòu)造域，向北東走向的晚中生代燕山期古太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)變的過渡時期。轉(zhuǎn)變發(fā)生的地域，或者說兩構(gòu)造域疊置表現(xiàn)清楚的地域就在南嶺，而不是浙閩，并由此造成南嶺地區(qū)印支期和燕山早期的花崗巖在空間上重疊和巖石類型的類同[44]。

通過以上分析表明，贛江流域鋯石是多成因、多階段的，由此說明華南陸殼基底可能具有多旋回幕式生長的特征。

4　結(jié)　論

通過對贛江流域水系沉積物碎屑鋯石U-Pb年齡的系統(tǒng)分析與可能物源區(qū)的年代學(xué)對比研究，得出如下結(jié)論。

(1)測試贛江流域水系沉積物碎屑鋯石140顆，獲得有效測試點123個。測試結(jié)果表明：鋯石U-Pb年齡主要集中于7個年齡段，分別是134～197 Ma、221～290 Ma、386～484 Ma、520～625 Ma、727～895 Ma、980～1 110 Ma、2 502～2 861 Ma，尤其以386～484 Ma占主體。所表現(xiàn)出來的主要年齡區(qū)間可分別與已知的巖漿事件時間相對應(yīng)(燕山運動、印支—海西運動、加里東運動、晉寧運動、呂梁運動)。

(2)通過對贛江流域各個地區(qū)的年代學(xué)對比研究揭示：年齡段為134～197 Ma的鋯石大部分來自贛中南—閩西—粵北地區(qū)；221～290 Ma的印支期鋯石主要來自贛南地區(qū)，而海西期的鋯石來自贛中、九嶺地區(qū)；386～484 Ma的鋯石主要來自贛中南地區(qū)，少量來自贛西北；520～625 Ma的鋯石可初步判斷來自贛南地區(qū)；727～895 Ma的鋯石主要來自贛北江南造山帶附近的九嶺地區(qū)；980～1 110 Ma和2 502～2 861 Ma的鋯石主要來自華夏地塊腹地的贛南—粵北地區(qū)。

(3)贛江流域水系沉積物碎屑鋯石U-Pb年齡記錄了華南地塊經(jīng)歷的巖漿運動和事件時間，能夠進一步揭示華南板塊的形成與演化歷史，尤其是華夏地塊及江南造山帶的地殼演化信息，同時為華南板塊是否有全球格林威爾期造山作用記錄提供了進一步的約束。

(4)碎屑鋯石U-Pb年齡分析方法可以有效地從年代學(xué)方面對贛江流域的主要物質(zhì)來源進行限定。

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Tracing the Stream Sediment of the Ganjiang River(Nanchang Section)：Constraint from the Detrital Zircon U-Pb Isotope Evidence

LI Xiaocong1,2, WANG Andong1,2, WAN Jianjun1,2, LI Quanzhong3, LIN Lefu1,2

(1.StateKeyLaboratoryBreedingBaseofNuclearResourcesandEnvironment,EastChinaInstituteofTechnology,Nanchang,Jiangxi330013,China;2.CollegeofEarthSciences,EastChinaInstituteofTechnology,Nanchang,Jiangxi330013,China;3.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei,Anhui230009,China)

The Ganjiang River is the biggest river in Jiangxi Province, which is also one of eight major tributaries of the Yangtze River. In order to investigate the material source of stream sediment in the Ganjiang River, the U-Pb age of detrital zircons from the Ganjiang River (Nanchang Section) were carried out by the LA-ICP-MS analysis technique. One hundred and twenty three spots are effective among the 140 analytical spots. The data suggest that zircons are mainly composed of 7 age stages, including 134-197 Ma, 221-290 Ma, 386-484 Ma, 520-625 Ma, 727-895 Ma, 980-1,110 Ma and 2,502-2,861 Ma, respectively, corresponding to the known tectonic-magmatic thermal events, i.e., Yanshanian Movement, Indosinian-Hercynian Movement, Caledonian Movement, Jinning Movement, Lüliang Movement. The Th/U ratios of most zircons with distinct magmatic zoning are more than 0.4, indicating that they are of magmatic origin. The result reveals that the zircons of 134-197 Ma mainly come from Southern and Central Jiangxi, Western Fujian and Northern Guangdong area. The Indosinian zircons of 221-290 Ma mainly stem from Southern Jiangxi and Hercynian zircons from Central Jiangxi and Jiuling area. The zircons of 386-484 Ma mainly come from Southern and Central Jiangxi and some are from Northwestern Jiangxi Province. The zircons of 520-625 Ma could be judged that they come from Southern Jiangxi. The zircons of 727-895 Ma are mainly from Jiuling area. The zircons of 980-1,100 Ma and 2,502-2,861 Ma mainly come from Southern Jiangxi and Northern Guangdong in Cathaysia Block. Therefore, the main material resource of the Ganjiang River could be effectively constrained by the U-Pb age of the detrital zircon from stream sediment.

stream sediment; detrital zircon; U-Pb chronology; provenance analysis; the Ganjiang River

2015-08-14；改回日期：2015-12-02；責(zé)任編輯：樓亞兒。

江西省教育廳科研項目(GJJ14476)；東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境實驗室自主基金項目(Z201403)；國家自然科學(xué)基金項目(41303041)；東華理工大學(xué)博士啟動基金項目(DHBK2013101)。

李小聰，男，碩士研究生，1990年出生，地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，主要從事同位素地球化學(xué)、地球化學(xué)研究工作。Email: 297247787@qq.com。

王安東，男，博士，講師，1985年出生，地球化學(xué)專業(yè)，主要從事同位素地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)及地?zé)釋W(xué)的相關(guān)研究工作。Email：adw008@mail.ustc.edu.cn。

P597

A

1000-8527(2016)03-0514-14