五河巖群殷家澗巖組變質(zhì)火山巖夾層鋯石U-Pb年齡及地質(zhì)意義

鐘華明，王 翔，鄧佳良

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院， 安徽合肥 230001）

0 引言

蚌埠隆起區(qū)位于華北陸塊東南緣，區(qū)內(nèi)廣泛出露早前寒武紀(jì)變質(zhì)結(jié)晶基底，主要包括新太古代～古元古代五河巖群上、下亞群、鳳陽群及少量的古元古代花崗（片麻） 巖（圖1），其中以五河巖群出露范圍最廣；做為華北陸塊東南緣變質(zhì)基底的重要組成部分，五河巖群長期以來受到了廣大地質(zhì)學(xué)者們的關(guān)注，尤其近年來，于蚌埠地區(qū)獲得了一系列年齡數(shù)據(jù)，其中TTG片麻巖年齡主要集中在～2.8～2.45Ga，變質(zhì)鉀長花崗巖年齡～2.1Ga；碎屑鋯石年齡范圍主要分布在～3.0～1.8Ga，峰值年齡約～2.5Ga、～2.1Ga。這些年齡數(shù)據(jù)分布范圍廣，差別較大，造成了對于五河巖群上、下亞群的形成時間、沉積時限等問題一直存在較大爭議[1～3]。鑒于此，本次工作選取五河巖群上亞群殷家澗巖組中變晶屑凝灰?guī)r夾層進行了LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年代學(xué)研究，對五河巖群上亞群的沉積時限予以限定。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于郯廬斷裂帶以西約60km，距大別造山帶北端約 300km （圖1） 。區(qū)內(nèi)變質(zhì)表殼巖系主要出露在五河到鳳陽一帶，以五河巖群、鳳陽群為主。五河巖群主體為一套復(fù)理石-火山建造，主要由酸性、中基性-超基性火山巖、凝灰?guī)r和雜砂巖、泥灰質(zhì)巖石及少量鐵質(zhì)碧玉巖組成?！栋不帐〉刭|(zhì)志（修編）》[4]依據(jù)五河巖群巖組間變質(zhì)程度、變形強度的差異，將巖群分為上、下亞群，下亞群自下而上分為西堌堆巖組、莊子里巖組和峰山李巖組；上亞群自下而上分為小張莊巖組和殷家澗巖組；下亞群普遍與TTG片麻巖共生，并共同經(jīng)歷了角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用，局部含麻粒巖相的高級變質(zhì)巖；上亞群變質(zhì)表殼巖系不與TTG片麻巖共生，且變質(zhì)程度較淺，為低綠片巖相。

圖1 蚌埠地區(qū)地質(zhì)略圖（據(jù)劉貽燦等,2015[5]修改）Fig.1 Geological sketch map of the Bengbu area (modified after Liu Yi-can et al.,2015[5])

本次工作的研究對象為殷家澗巖組，以鳳陽縣殷澗鎮(zhèn)老青山剖面為代表，巖性為一套灰、灰白色中厚—塊層狀變石英角斑巖、變石英角斑質(zhì)凝灰熔巖，白云石英片巖及深綠色中厚層—塊層狀綠簾斜長角閃巖、綠簾石巖夾玫灰色石英巖、絹云石英片巖，頂部為灰白色石英巖；剖面未見底，屬濱海相陸源碎屑與雙峰式火山巖組合；在鳳陽縣周圩一帶，巖性主要為雙峰式變火山巖[6]。殷家澗巖組原巖總體屬陸源碎屑及細(xì)碧角斑巖建造。然而，也有學(xué)者認(rèn)為殷家澗組為一套陸相噴發(fā)的火山巖建造，代表大陸裂谷早期拉張環(huán)境的產(chǎn)物，并結(jié)合白云母K-Ar年齡1650Ma 認(rèn)為殷家澗組不屬于五河群[7]。因此，對于殷家澗巖組的沉積時限及歸屬，仍存在較大爭議。

2 樣品野外特征

本次工作采樣地點位于鳳陽縣殷澗鎮(zhèn)東南約10km白云山北部一處影視城內(nèi)，樣品采自五河巖群上亞群殷家澗巖組中似層狀變晶屑凝灰?guī)r夾層，夾層出露厚度15～20m，產(chǎn)狀138°＜24°，上下層位均為灰白色中厚層石英巖；變晶屑凝灰?guī)r沿走向出露約150～200m，兩側(cè)為殘坡積物掩蓋。巖石呈磚紅色、暗紫色（圖2），變凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由晶屑（15%～20%），凝灰質(zhì)（75%～80%）組成；晶屑主要為灰白色長石及少量石英，多呈棱角狀－不規(guī)則狀，長軸1～5mm；巖石表面發(fā)育較多孔洞，推測由晶屑脫落形成；在區(qū)域變質(zhì)作用影響下，巖層發(fā)育硅化，巖石中孔洞具較為明顯的壓扁拉長現(xiàn)象并呈似定向排列。所取樣品編號為HJYSC-1。

圖2 變晶屑凝灰?guī)r野外露頭特征Fig.2 Outcrop characteristics of metacrystalline tuff in the field

3 鋯石U-Pb測年結(jié)果

樣品中挑選的鋯石在透射光下主要呈無色透明狀，鋯石顆粒晶形變化較均勻，基本為長柱、渾圓狀或不規(guī)則狀，鋯石的晶形呈半自形-他形，長軸50～200μm，短軸在35～100μm，長寬比值介于1∶1～3∶1。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示（圖3），鋯石內(nèi)部特征主要為核邊結(jié)構(gòu)、弱分帶或震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)。

樣品共測試分析了鋯石35顆，數(shù)據(jù)點35個：包括20個諧和年齡數(shù)據(jù)，15個不諧和年齡數(shù)據(jù)?？捎媚挲g數(shù)據(jù)可分為2組：

第一組年齡：有5個點，年齡為2843～3009Ma，屬于新太古代。鋯石Th元素含量為17.5×10-6～283×10-6，U元素含量為59.1×10-6～249×10-6，Th/U比值為0.3～1.14。本組年齡測試的均為鋯石內(nèi)核，為巖體的繼承性年齡。

圖3 變晶屑凝灰?guī)r中鋯石陰極發(fā)光圖像測試點號、年齡( Ma)值已標(biāo)出Fig.3 Cathode luminescence image of zircon from metacrystalline tuff (test point number and age (Ma) value have been marked)

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第二組年齡：有13個點，年齡為2102～2200Ma，屬古元古代。鋯石T h元素含量為7 8.9×1 0-6～408×10-6，U元素含量為145×10-6～400×10-6，Th/U比值為0.49～2.07，鋯石內(nèi)部呈弱分帶或震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)，應(yīng)為巖漿成因鋯石。在諧和圖上（圖4），大部分點落在諧和線上，其權(quán)重平均年齡為2140±17Ma。該組年齡代表巖石的成巖年齡。

圖4 變晶屑凝灰?guī)r鋯石 U- Pb 諧和圖和加權(quán)平均值Fig.4 LA-ICP-MS U- Pb concordia and weighted mean values of metacrystalline tuff zircons

4 討論及地質(zhì)意義

前人對蚌埠地區(qū)早前寒武紀(jì)地質(zhì)體進行了較為詳細(xì)的年代學(xué)研究，取得了較多的研究成果。其中獲得的五河巖群下亞群內(nèi)變鐵鎂質(zhì)巖年齡主要為～2.55～2.4Ga；碎屑鋯石年齡值分布在～3.0～2.3Ga，峰值年齡約～2.5Ga；與下亞群變質(zhì)表殼巖系緊密共生的TTG片麻巖成巖年齡為～2.55～2.4Ga[1-3]；表明五河巖群下亞群形成時間應(yīng)＞2.4Ga。

而上亞群中僅見報道碎屑鋯石年齡，缺少能準(zhǔn)確限定其形成時間的年代學(xué)數(shù)據(jù)年齡；碎屑鋯石年齡值范圍為～2.7～1.8Ga，峰值年齡約～2.5Ga，～2.1Ga，與下亞群碎屑鋯石年齡值相比明顯較新[1]。此外，五河縣以南約10km出露古元古代花崗巖體為莊子里巖體和磨盤山（或稱石門山） 巖體，二者分別出露莊子里村南部和石門山鎮(zhèn)北部，均位于郯廬斷裂帶內(nèi)（圖1）；二者巖性相似，由鉀長花崗（片麻）巖組成；鋯石年代學(xué)研究表明，兩巖體繼承鋯石的年齡在2.48Ga，侵位年齡在2.10～2.06Ga[8]，與五河巖群上亞群中碎屑鋯石～2.1Ga的年齡峰值對應(yīng)，代表著蚌埠地區(qū)存在一期～2.1Ga的構(gòu)造-巖漿-熱事件。

國際上常用火山凝灰?guī)r中巖漿鋯石的同位素年代學(xué)結(jié)果約束沉積地層的精確時代[9]。本次研究通過LA-ICP-MS U-Pb法測定五河巖群上亞群殷家澗巖組中變晶屑凝灰?guī)r夾層的成巖年齡為2140±17Ma；首次準(zhǔn)確限定五河巖群上亞群的沉積時限在～2.1Ga左右，為古元古代中期。

由此可見，五河巖群上、下亞群的沉積時間存在很大間隔，結(jié)合上、下巖群在變質(zhì)程度及變形強度方面的較大差異，雖然在區(qū)域上未見兩者之間接觸關(guān)系，但在兩者之間應(yīng)存在著較大的構(gòu)造界面。

5 結(jié)論

（1）殷家澗巖組中所夾變晶屑凝灰?guī)r成巖年齡為2140±17Ma，代表了殷家澗巖組的形成時間；準(zhǔn)確限定了五河巖群上亞群的沉積時限為古元古代中期。結(jié)合莊子李巖體、磨盤山巖體等古元古代變質(zhì)鉀長花崗巖的成巖年齡，表明蚌埠-五河地區(qū)存在著～2.1Ga的構(gòu)造-巖漿-熱事件。

（2）五河巖群上、下亞群在形成時間、變質(zhì)程度、變形強度等方面存在著明顯差異，推測兩者之間應(yīng)存在較大的構(gòu)造界面。