江南造山帶中段新元古代構(gòu)造演化

關(guān)鍵詞 新元古代；江南造山帶；冷家溪群；板溪群；碎屑鋯石

第一作者簡介 蔡欣豫，男，1999年出生，博士研究生，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)，E-mail： caixyae86@126.com

通信作者 王偉，男，教授，E-mail： wwz@cug.edu.cn

中圖分類號 P597 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0引言

新元古代是地球歷史演化的重要時(shí)期，這一時(shí)期最重要的地質(zhì)過程是Rodinia超大陸的聚合和裂解及伴隨的諸多全球性關(guān)鍵地質(zhì)事件[1]。作為Rodinia超大陸重建重要組成之一的華南板塊，記錄了新元古代的巖漿—構(gòu)造—沉積—成礦事件、古氣候變化、埃迪卡拉紀(jì)多細(xì)胞生命演化等，同樣也引起廣泛的關(guān)注[2?5]。江南造山帶是連接揚(yáng)子地塊和華夏地塊的縫合帶，記錄了華南板塊的形成過程，對于理解華南在該時(shí)期的地質(zhì)過程，以及隨后的古氣候、古環(huán)境、生命演化等都非常重要。前人針對與江南造山帶形成相關(guān)的巖漿時(shí)間進(jìn)行了大量的研究，取得了諸多成果，主要是關(guān)于揚(yáng)子地塊和華夏地塊拼合的界限、時(shí)間以及動力學(xué)機(jī)制等問題[1，5?15]。其中核心爭論是揚(yáng)子地塊和華夏地塊沿江南造山帶（又稱四堡或晉寧造山帶）在何時(shí)拼合[16]，華南板塊在新元古代時(shí)期的構(gòu)造屬性如何。一些研究認(rèn)為，揚(yáng)子地塊和華夏地塊之間的碰撞發(fā)生在約1 000～880 Ma[1，17?21]；另外一些研究則發(fā)現(xiàn)該拼合發(fā)生在約860～800 Ma[4，22?28]。關(guān)于兩板塊的拼合方式包括向南俯沖[29]、向北俯沖[30?33]、發(fā)散式雙重俯沖[11，26，34]和剪切閉合[32，35]等。相應(yīng)地，主要有地幔柱假說（plume-rift）、板片—島弧模型（slab-arc model）和板片— 裂谷模型（plateriftmodel）三種不同的構(gòu)造演化模型[17，22，30，36]。

前人對于華南板塊新元古代這一時(shí)期的研究多依托于巖漿事件的信息，沉積巖方面的研究則相對匱乏[37?39]。當(dāng)原生的巖漿—變質(zhì)—構(gòu)造事件受到后期改造很難完整保留下來時(shí)，沉積盆地的物源和構(gòu)造背景分析則可以為盆—山過程提供關(guān)鍵的信息，尤其是對于前寒武紀(jì)的造山事件。江南造山帶中段湖南地區(qū)發(fā)育完整的新元古代地層，主要包括下伏的冷家溪群和上覆的板溪群，二者被與造山事件相關(guān)的角度不整合所分割。因此，探究它們的沉積時(shí)代、物源和構(gòu)造背景，對于理解江南造山帶中部地殼的新元古代構(gòu)造演化過程具有重要意義。

1地質(zhì)背景

江南造山帶為NEE走向且呈NW向弧形拱出的地質(zhì)構(gòu)造單元，東西向長約1 500 km，其位于華南板塊中部靠東的位置[40?42]（圖1）。造山帶西南起桂北地體往南，東北至懷玉地體，整個造山帶跨越了浙江、安徽、江西、湖南、貴州、廣西等區(qū)域[43?46]，是一套由弱變質(zhì)、強(qiáng)變形的巨厚火山—沉積建造及同時(shí)期的侵入巖體所組成的地質(zhì)單元。

江南造山帶中段湘中—湘東（北）地區(qū)的新元古代沉積地層自下而上（從老到新）依次可以分為冷家溪群、板溪群、南華系/成冰系和震旦/埃迪卡拉系[6，47]（表1）。其中揚(yáng)子地塊南部的新元古代沉積基底中包含兩套低級變質(zhì)的地層，并被區(qū)域的角度不整合所隔開，其中不整合面之下為冷家溪群，與之相當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)期地層單元主要包括廣西的四堡群、貴州的梵凈山群和江西的雙橋山群等。冷家溪群作為組成江南造山帶的褶皺基底之一，早期學(xué)者通過研究其地層中的侵入巖而限定其為中元古代地層[48?50]。隨著地質(zhì)定年精度的大幅提高，研究得到基底內(nèi)侵入巖的年齡主要為840～790 Ma[51?54]。此外，碎屑鋯石和火山凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡對基底地層的時(shí)代進(jìn)一步限制在860～820 Ma[7，55?59]。新的年齡數(shù)據(jù)基本可以確定江南造山帶褶皺基底形成于新元古代而非中元古代。冷家溪群具有低級變質(zhì)（綠片巖相）、強(qiáng)變形的特征，主要為深綠色低級變質(zhì)的砂巖、粉砂巖、泥巖組成的類復(fù)理石沉積，局部夾基性—酸性火山巖（如具有柱狀節(jié)理或枕狀構(gòu)造的熔巖和火山碎屑巖），地層顯示高角度緊閉褶皺及等斜褶皺[19，43，60]。孫海清等[61]依據(jù)區(qū)域巖石組合特征指出冷家溪群下部為海相深水盆地沉積細(xì)碎屑巖系，上部為盆地斜坡相濁流（扇）沉積粗碎屑巖系。冷家溪群自下而上可以分為六個巖組，依次為易家橋組、潘家沖組、雷神廟組、黃滸洞組、小木坪組、大藥姑組[62]，研究區(qū)僅出露下部五個組。

上覆于角度不整合的為板溪群，與之相當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)期地層以丹州群、高澗群等為代表（表1）?，F(xiàn)有的地質(zhì)年代學(xué)研究表明，板溪群形成于815～715 Ma[5，33，63?67]。板溪群整體變形變質(zhì)較弱，僅在局部發(fā)育較為寬緩的褶皺構(gòu)造，主要由砂巖、板巖、礫巖、泥灰?guī)r、碳酸鹽巖、頁巖和火山碎屑巖組成，并被新元古代基性、超基性巖石所侵入[16，60，68]。研究區(qū)板溪群自下而上分為寶林沖組、橫路沖組、馬底驛組、通塔灣組、五強(qiáng)溪組、多益塘組、百合垅組、牛牯坪組[62]。

2野外產(chǎn)狀和樣品采集

研究區(qū)位于揚(yáng)子地塊東南部江南造山帶中段湘中—湘東北地區(qū)（圖2a滄水鋪地區(qū)、圖2b板溪村地區(qū)、圖2c長沙地區(qū)、圖2d衡陽地區(qū)）。區(qū)內(nèi)最老地層為新元古代冷家溪群，向上為板溪群、南華—震旦紀(jì)、顯生宙地層，且有第四系覆蓋物堆積。研究區(qū)內(nèi)發(fā)生多期次巖漿、構(gòu)造活動，以燕山期、喜馬拉雅期次為主，發(fā)育多組斷層裂隙[43]，沿NNW、NNE 展布居多。

研究區(qū)出露冷家溪群變砂巖、板巖，層內(nèi)廣泛發(fā)育緊閉褶皺，局部可見槽模構(gòu)造、水平層理等現(xiàn)象，整體指示了較強(qiáng)的變形作用，局部地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)（圖3）。野外出露板溪群礫巖、砂巖、板巖，層內(nèi)變質(zhì)變形較弱，發(fā)育多種層理構(gòu)造，沖洗交錯層理、槽狀交錯層理、透鏡狀層理等，指示其沉積于水動力較強(qiáng)，水流方向不斷變化的環(huán)境之下（圖3）。對野外露頭實(shí)地考察并采集代表性巖石樣品共六件，根據(jù)所屬地層從老到新樣品號依次為ww259、ww253、ww295、ww380、ww375、ww343，包括來自冷家溪群雷神廟組的長石砂巖、黃滸洞組的砂質(zhì)板巖以及小木坪組的黃綠色泥質(zhì)粉砂巖共三件樣品，以及來自板溪群底部的紫紅色砂質(zhì)礫巖、紫紅色砂巖以及板溪群上部五強(qiáng)溪組上段的長石砂巖共三件樣品（圖3）。樣品的獲取和制備過程中盡量避免了脈體、蝕變和風(fēng)化產(chǎn)物等的干擾。

3分析方法

將3～5 kg的巖石樣品粉碎至60～100目，之后進(jìn)行重力淘洗并使用電磁分選以分離鋯石重礦物。得到的鋯石顆粒在雙目顯微鏡下進(jìn)行手工挑選，嵌入環(huán)氧樹脂中，然后拋光至大概2/3，并進(jìn)行透、反射光和陰極發(fā)光照片的拍攝。

3.1鋯石U?Pb同位素分析

鋯石的U-Pb同位素的分析在中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。將型號為GeoLas Pro型193nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7700x 型四極桿電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）聯(lián)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。193nm ArF準(zhǔn)分子激光，激光能量密度為10 J/cm²，剝蝕束斑直徑為32 μm，頻率為5 Hz，持續(xù)時(shí)間為45 s（相當(dāng)于225個脈沖）。使用氦氣作為載氣，將剝蝕的氣溶膠有效地輸送到ICP-MS。測試之前在樣品表面進(jìn)行5～10 s預(yù)剝蝕處理，排除或減少普通鉛的污染。鋯石91500被用作校正元素分餾的主要標(biāo)樣，同時(shí)將鋯石GJ-1和Ple?ovice[69]作為未知樣品進(jìn)行了質(zhì)量控制分析。鋯石的微量元素組成以NIST SRM 610作為外標(biāo)，91Zr作為二級標(biāo)準(zhǔn)。使用軟件ICPMSDataCal進(jìn)行了背景和鋯石信號的離線選擇和整合，以及微量元素分析和U-Pb測年的時(shí)間漂移校正和定量校準(zhǔn)[70]。普通鉛的校正采用MS Excel程序ComPbCorr#3.17進(jìn)行校正[71]，數(shù)據(jù)使用Isoplot程序進(jìn)行處理[72]。測試結(jié)果顯示檢測標(biāo)樣GJ-1（601±17 Ma，2σ，MSWD=1.3）和PL（334.2±7.5 Ma，2σ，MSWD = 2.9）的一致年齡與推薦值（GJ-1：599.8±1.7 Ma，2σ；PL：337.13±0.37 Ma，2σ）一致[69，73]。

3.2鋯石Lu?Hf同位素分析

鋯石Lu-Hf同位素分析與U-Pb同位素定年在同一顆粒相同位置上進(jìn)行。使用香港大學(xué)Nu Plasma等離子HR多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（MCICPMS）和M-50 193nm準(zhǔn)分子激光燒蝕系統(tǒng)對鋯石進(jìn)行Hf同位素分析。實(shí)驗(yàn)采用的測試束斑直徑為55±2 μm，頻率為10 Hz，能量密度為15 J/cm²，在靜態(tài)收集模式下同時(shí)測量原子質(zhì)量為172～179的同位素。¹⁷⁶Yb 與¹⁷⁶Hf 的同量異位干擾已針對¹⁷⁶Yb/¹⁷²Yb 比值矯正為0.588 6[74]。Yb同位素比值的儀器質(zhì)量偏差校正使用指數(shù)定律歸一化為1.352 74 的¹⁷²Yb/¹⁷³Yb^[74]，使用指數(shù)定律，Hf 同位素比率歸一化為0.732 5的¹⁷⁹Hf/¹⁷⁷Hf[75]。獲得Yb 和Hf 之間的關(guān)系βYb=0.872βHf，并將其用于質(zhì)量偏置偏移[76]。通過測量無干擾的¹⁷⁵Lu同位素的強(qiáng)度并使用推薦的¹⁷⁶Lu/¹⁷⁵Lu比值0.02655 來校正¹⁷⁶Lu 與¹⁷⁶Hf 的干擾^[77]。由于¹⁷⁶Lu的信號強(qiáng)度對176Hf的貢獻(xiàn)不大（通常lt;1%），可以假設(shè)Lu同位素的質(zhì)量偏差（β_Lu）與βHf相同^[78]。在分析過程中，通過測量未知樣品的鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500和GJ-1進(jìn)行質(zhì)量控制，以評估分析數(shù)據(jù)的可靠性。

4結(jié)果

4.1鋯石陰極發(fā)光圖像和Th/U比值

冷家溪群和板溪群沉積巖樣品中的鋯石顆粒大多數(shù)為淺黃色至無色，透明至半透明，鋯石顆粒大小集中在90～200 μm。陰極發(fā)光圖像顯示，幾乎所有的新元古代以來的晶粒保留了較好的自形—半自形棱柱狀，呈現(xiàn)振蕩環(huán)帶，指示其為巖漿成因。古元古代晚期—中元古代的鋯石多不規(guī)則，但仍保留較為明顯的振蕩環(huán)帶，部分鋯石存在較薄的亮邊。較為古老的古元古代早期的碎屑鋯石多渾圓狀，存在核—邊、核—?！吔Y(jié)構(gòu)，核部顯示繼承鋯石的特征（圖4）。

超過98%的碎屑鋯石Th/U值均大于0.1（圖5），結(jié)合碎屑鋯石的陰極發(fā)光圖像，認(rèn)為所測試的鋯石點(diǎn)位均為巖漿成因。

4.2鋯石U?Pb 地質(zhì)年代學(xué)

總計(jì)對六件樣品中428顆碎屑鋯石進(jìn)行了U-Pb地質(zhì)年代學(xué)分析，部分分析結(jié)果展示在圖6中。其中²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡數(shù)據(jù)用于小于1000 Ma 的顆粒、²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年齡數(shù)據(jù)用于大于1 000 Ma的顆粒，此外共收集冷家溪群、板溪群碎屑鋯石U-Pb年齡1576個數(shù)據(jù)點(diǎn)^{[16，30，35，40，56，61，66，79?81]}（圖7）。

4.2.1冷家溪群（樣品ww259、ww253和ww295）

樣品ww259是從冷家溪群下部雷神廟組采集的長石砂巖。對所含的62顆鋯石進(jìn)行分析，其中55個分析點(diǎn)的U-Pb年齡具有較高的協(xié)和度（91%～110%），年齡介于2586～848 Ma，并給出了三個年齡峰，分別在2406 Ma、1740 Ma和918 Ma左右（圖7f）。ww259樣品最年輕的兩個鋯石²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡顯示852.3±4.23 Ma的加權(quán)平均年齡，限定衡陽地區(qū)的冷家溪群下部雷神廟組開始沉積于852 Ma 或之后。樣品ww253是從冷家溪群中部黃滸洞組采集的砂質(zhì)板巖。對所含的77顆鋯石進(jìn)行分析，除2個點(diǎn)外其余數(shù)據(jù)顯示較高的協(xié)和度（92%～99%）。75顆高協(xié)和度鋯石的U-Pb年齡在2985～822 Ma，并顯示三個年齡峰值，分別約為2335 Ma、1750 Ma 和872 Ma（圖7d）。該樣品最年輕的兩個鋯石²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡顯示821±3.19 Ma的加權(quán)平均年齡，指示衡陽地區(qū)的冷家溪群黃滸洞組開始沉積晚于821 Ma。樣品ww295是從冷家溪群上部小木坪組采集的黃綠色泥質(zhì)粉砂巖。對所含的47顆鋯石進(jìn)行了分析，除7個點(diǎn)外其余數(shù)據(jù)顯示較高的協(xié)和度（90%～99%），其余40顆協(xié)和的鋯石給出2444～835 Ma的年齡范圍，并具有三個年齡峰值，分別為2422 Ma、1620Ma和857 Ma（圖7b）。該樣品最年輕的8 個鋯石²⁰⁶Pb/²³⁸U 年齡顯示840±3.54 Ma 的加權(quán)平均年齡，且在最年輕的鋯石835±5 Ma在誤差范圍之內(nèi)，表明長沙地區(qū)冷家溪群小木坪組最大沉積年齡晚于835 Ma。

4.2.2板溪群（樣品ww380、ww375和ww343）

樣品ww380是從板溪群寶林沖組所采集的一塊紫紅色砂質(zhì)礫巖，位于不整合面之上約10 m。該樣品共分析了80顆碎屑鋯石，其中77個分析點(diǎn)的U-Pb年齡具有較高的協(xié)和度（97%～104%），年齡范圍在2 606～806 Ma，并給出了2 479 Ma、1 790 Ma 和851 Ma處的三個主要年齡峰值（圖7e），其中較年輕的一組鋯石的加權(quán)平均年齡815.6±3.6 Ma，解釋為滄水鋪地區(qū)板溪群的底界年齡。樣品ww375是在樣品ww380附近所采集的一塊紫紅色砂巖，前者層位較后者稍微向上20 m，層位為板溪群橫路沖組。共從該樣品中分析了80顆碎屑鋯石，其中77顆協(xié)和的鋯石（91%～106%）定義了2656～769 Ma 的年齡范圍，并給出了三個年齡峰，分別為2480 Ma、1880 Ma和850 Ma 左右（圖7c）。樣品最年輕的3 顆鋯石²⁰⁶Pb/²³⁸U年齡顯示773±2.68 Ma的加權(quán)平均年齡，說明滄水鋪地區(qū)板溪群下部的橫路沖組的最大沉積年齡在773 Ma之后。樣品ww343為采集于板溪群上部百合垅組上部的一塊長石砂巖。共從該樣品中分析了80顆碎屑鋯石，除14個點(diǎn)外其余數(shù)據(jù)顯示較高的協(xié)和度（90%～104%），66個協(xié)和的年齡數(shù)據(jù)顯示介于2495～746 Ma，且在2 455 Ma、1950 Ma和794 Ma處顯示出三個主要年齡峰值（圖7a）。樣品最年輕的2個鋯石²⁰⁶Pb/²³⁸U年齡顯示747±4.18 Ma的加權(quán)平均年齡，指示在板溪村地區(qū)板溪群上部的百合垅組的最大沉積年齡在747 Ma之后。

4.3鋯石Lu?Hf 同位素

選擇冷家溪群上部小木坪組和板溪群下部寶林沖組、橫路沖組的三個樣品ww295、ww380 以及ww375，對來自其中顯示出協(xié)和U-Pb年齡的碎屑鋯石共64顆進(jìn)行原位Hf同位素分析，結(jié)果顯示不整合面上下地層樣品的鋯石εHf（t）與U-Pb年齡分布圖如圖8a所示。整體上，大部分鋯石具有低于球粒隕石均一庫的ε_Hf（t）值（-0.7～-37.7），說明這些鋯石的母巖漿以古老大陸地殼重熔為主。在中、新元古代時(shí)期，少量鋯石的ε_Hf（t）值大于0，尤其是新元古代鋯石的εHf（t）值接近虧損地幔值（+10.5），表明有幔源物質(zhì)的貢獻(xiàn)。冷家溪群和板溪群樣品中鋯石的Hf同位素顯示不同的模式年齡分布。冷家溪群上部巖石中鋯石的二階段Hf 模式年齡基本介于3.5～1.9 Ga，在3.1～2.7 Ga有一年齡峰值（圖8b）。對于板溪群樣品，其鋯石二階段Hf 模式年齡介于3.6～1.0 Ga，在3.3～3.0 Ga、2.7～2.2 Ga 和1.8～1.5 Ga 處有三個年齡峰值（圖8c，d）。

5討論

5.1冷家溪群、板溪群的沉積時(shí)代

根據(jù)獲得的測年結(jié)果，來自冷家溪群雷神廟組、黃滸洞組、小木坪組的三個樣品顯示冷家溪群的底界年齡小于852 Ma，上部小木坪組沉積上限年齡應(yīng)在835 Ma之后，這與從其他區(qū)域冷家溪群中的碎屑鋯石測試結(jié)果具有一致性[30，39?41，61，66，81?88]，并且也與冷家溪群相當(dāng)?shù)钠渌略糯练e地層序列得到的鋯石U-Pb測年結(jié)果基本相近，包括溪口群、梵凈山群、四堡群等[38，80?81，85，88?94]。此外，在冷家溪群以及同時(shí)代地層中報(bào)道了825～790 Ma的侵入巖年齡[31，54，84，95?97]。結(jié)合前人得到的數(shù)據(jù)，冷家溪群的年齡上限（最大沉積年齡）理論上須小于從碎屑鋯石中獲得的最年輕鋯石約825 Ma[33，61，66，82，87，98]，同時(shí)應(yīng)該比所報(bào)道的侵入巖更老，因此認(rèn)為江南造山帶中部的冷家溪群的沉積年齡上限約為825 Ma。

關(guān)于不整合面之上板溪群的沉積年齡，本研究中底礫巖樣品ww380中最年輕的一組鋯石U-Pb加權(quán)年齡為815.6±3.6 Ma，同樣在湖南長沙望城區(qū)剖面、湘北石門縣剖面以及湘東北剖面均獲得基本一致的鋯石U-Pb年齡[66，81，85?86]。此外，有研究指出板溪群底部的滄水鋪組中的火山巖、火山集塊巖年齡為814±12 Ma、821±13 Ma[99?100]，且馬底驛組中凝灰?guī)r年齡為820±3 Ma[82]，綜上數(shù)據(jù)認(rèn)為板溪群沉積始于約820 Ma。本文所采集板溪群上部樣品ww343中最年輕鋯石約746 Ma，前人報(bào)道了板溪群頂部最年輕的鋯石年齡約725 Ma[89?90，101?102]，結(jié)合上覆南華紀(jì)地層底界的沉積年齡小于720 Ma[66，103]，以及全球性冰川事件的限制[38，88，91，104?106]，認(rèn)為板溪群沉積始于約820 Ma，約725 Ma沉積終止。

早在20世紀(jì)50年代，湖南省地質(zhì)局研究人員就桃源縣茶庵鋪剖面發(fā)現(xiàn)了夾在冷家溪群和板溪群之間的新元古代角度不整合面，并取名為“武陵運(yùn)動”的產(chǎn)物，大致與廣義的晉寧運(yùn)動相當(dāng)。貴州、湖南地區(qū)以角度不整合為主，桂北地區(qū)丹州群與下部四堡群從角度不整合過渡到平行不整合（表1）。研究通過上下地層的沉積界限來限制該不整合形成的大致時(shí)代。桂北地區(qū)武陵不整合的時(shí)間限制為835～795Ma[107]或832～803 Ma[108]。貴州梵凈山地區(qū)結(jié)合梵凈山群的沉積上限以及不整合上方地層底部的凝灰?guī)r，將武陵不整合的時(shí)間限制在816～814 Ma[56，109]。湘西北、湘東北、湘北地區(qū)的研究指出武陵不整合時(shí)間為830～809 Ma[81]、822～802 Ma[98]、827～798 Ma[66，110]。結(jié)合冷家溪群、板溪群的沉積時(shí)代，認(rèn)為該角度不整合形成于825～820 Ma，與前人的報(bào)道年齡范圍一致。

5.2冷家溪群、板溪群的沉積物源

碎屑鋯石的年齡圖譜統(tǒng)計(jì)與源區(qū)對比已被廣泛運(yùn)用于示蹤沉積物源。根據(jù)所采集的六件樣品（綠色直方圖），以及收集前人研究中的1 576顆碎屑鋯石年齡（黃色背景）得到的KDE圖譜（圖7）。由KDE年齡圖譜顯示上下地層最為顯著的峰值均分布于新元古代920～790 Ma內(nèi)（圖7）。之前的研究報(bào)道了江南造山帶地區(qū)存在大量的新元古代巖漿巖，譬如年齡在800～760 Ma 伸展相關(guān)的火山巖[80，89?90，111]，830～800 Ma同碰撞或碰撞后花崗巖[24，31]，以及990～840 Ma在江南造山帶地區(qū)及華夏地塊發(fā)現(xiàn)的蛇綠混雜巖以及弧相關(guān)巖漿巖[24，34，38，88，91，112?113]。因此，廣泛分布于江南造山帶的新元古代巖漿巖可能是該地區(qū)冷家溪群至板溪群沉積終止過程中的重要物源之一。之前的研究根據(jù)鋯石晶型認(rèn)為冷家溪群、板溪群的物源較近[66]，并且本研究中鋯石的Th/U比值（圖5）以及鋯石的Hf同位素與江南造山帶新元古代巖漿巖對比結(jié)果（圖9）也支持這一觀點(diǎn)。

下伏冷家溪群中元古代峰值介于1750～1620 Ma，而上覆板溪群年齡峰值介于1950～1790 Ma，尤其是冷家溪群上部1 620 Ma與板溪群下部1790 Ma峰值的明顯差異（圖7），且絕大多數(shù)冷家溪群碎屑鋯石負(fù)的鋯石ε_Hf（t）也表明其物源以古老大陸地殼物質(zhì)的重熔為主，而板溪群存在一定比例的正εHf（t）值的鋯石（圖9），說明沉積物的源巖具有幔源物質(zhì)的貢獻(xiàn)，上下兩套地層古—中元古代的沉積物來源有所差異。江南造山帶地區(qū)雖然存在這一時(shí)期的成巖，但其對兩套地層尤其是冷家溪群貢獻(xiàn)較小。依據(jù)上文所述，兩套地層物源來源較近，因此其最可能的源區(qū)位于華夏地塊或者揚(yáng)子地塊內(nèi)部，通過對比碎屑鋯石及揚(yáng)子地塊和華夏地塊巖漿巖的Hf同位素特征發(fā)現(xiàn)（圖10），冷家溪群自下而上古元古代晚期1750～1620 Ma的峰值與揚(yáng)子地塊西南緣如魚洞子、后河雜巖的Hf同位素特征接近，而華夏地塊這一時(shí)期的巖漿事件報(bào)道較少或者尚未發(fā)現(xiàn)，或者尚未剝露沉積于冷家溪群之中。而在揚(yáng)子地塊和華夏地塊均報(bào)道了1950～1 750 Ma的巖漿事件，但與碎屑鋯石對比發(fā)現(xiàn)，冷家溪群、板溪群鋯石的Hf同位素特征與揚(yáng)子地塊內(nèi)部崆嶺雜巖、董嶺雜巖以及越南北部的片麻巖更為相似，其中冷家溪群與華夏地塊巖漿巖Hf同位素特征范圍基本無交集，而板溪群部分鋯石點(diǎn)與華夏地塊的巖漿巖Hf 同位素特征范圍有所重疊（圖10）。

同樣，KDE年齡圖譜也顯示冷家溪群最古老的鋯石年齡峰值介于2 500～2 450 Ma，上覆板溪群則相對年齡介于2 420～2 330 Ma，同樣支持兩套地層物源有所差異。而新太古代晚期至古元古代早期的碎屑鋯石顯示2 650～2 450 Ma的沉積物來源主要是揚(yáng)子地塊中的崆嶺雜巖、鐘祥雜巖，以及揚(yáng)子地塊西緣—西南緣的巖漿巖，并且冷家溪群碎屑鋯石Hf同位素特征與揚(yáng)子地塊這些源區(qū)更為接近（圖10）。2 450～2 300 Ma的物源除了揚(yáng)子地塊西南緣的魚洞子、后河以及越南北部的來源外，華夏地塊也顯示其內(nèi)部存在這一時(shí)期的巖石基底，并且板溪群碎屑鋯石Hf同位素特征除了能和揚(yáng)子地塊進(jìn)行對比外，與華夏地塊這一時(shí)期巖漿巖的鋯石也顯示出相似性。所收集的巖漿巖也表明揚(yáng)子地塊和華夏地塊可能存在廣泛的太古宙基底[34，113，120?124]。

綜合碎屑鋯石年齡KDE圖譜以及與潛在源區(qū)Hf同位素特征對比，本文認(rèn)為冷家溪群和板溪群物源有所不同，冷家溪群物源主要來自揚(yáng)子地塊內(nèi)部，而板溪群物源除了揚(yáng)子地塊來源外，可能還存在華夏地塊的物質(zhì)供給。造成這一結(jié)果的主要原因可能是冷家溪群沉積終止之前，揚(yáng)子地塊和華夏地塊尚未拼合，而在拼合之后開始沉積板溪群。

5.3江南造山帶中部沉積—構(gòu)造演化

冷家溪群上限大致在825 Ma左右，晚于全球性的格林威爾造山運(yùn)動[125?128]?；诶浼蚁褐猩皫r的地球化學(xué)特征，以在江南造山帶多個地區(qū)報(bào)道的冷家溪群中所夾的大陸邊緣島弧環(huán)境下形成的拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖系列巖石，一些研究者認(rèn)為冷家溪群是基于溝—弧—盆體系下沉積在弧后盆地的產(chǎn)物[39，42，61，129?133]。研究報(bào)道了與弧后盆地具有地球化學(xué)親緣性如伏川蛇綠巖的鋯石U-Pb 年齡為824±3 Ma[134]，以及在江南造山帶中—西段地區(qū)的860～835Ma的鎂鐵質(zhì)巖石[135?136]，這些研究表明冷家溪群所在的弧后盆地閉合可能始于860 Ma，在825 Ma完全閉合[5，56]。此后，開啟揚(yáng)子地塊和華夏地塊的拼合。以冷家溪群和板溪群為界的高鎂火山巖序列的地球化學(xué)特征和地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)認(rèn)為揚(yáng)子地塊和華夏地塊最終拼合于822～815 Ma[137]，碎屑鋯石U-Pb年也表明碰撞發(fā)生于825～815 Ma[11]，根據(jù)825 Ma的過鋁質(zhì)花崗質(zhì)巖漿作用以及805 Ma的雙峰式巖漿作用，有學(xué)者提出碰撞發(fā)生于825～805 Ma，且在805 Ma之后變?yōu)榘鍍?nèi)機(jī)制[26，138]。而冷家溪群地層內(nèi)發(fā)育大量的褶皺則可能由洋內(nèi)弧與揚(yáng)子地塊的拼合作用有關(guān)，在碰撞的過程中，大量S型花崗巖侵入了揚(yáng)子地塊的褶皺沉積序列[26，54，139]。此外，對碎屑鋯石進(jìn)行CAD（年齡累積曲線）投圖（圖11），冷家溪群的沉積環(huán)境顯示出匯聚盆地的特征，同樣支持了弧后盆地這一觀點(diǎn)。

結(jié)合已有的巖石學(xué)證據(jù)以及本文沉積學(xué)方面的工作，認(rèn)為江南造山帶中段偏傾向于已提出的板片—裂谷模型。在805 Ma之后，進(jìn)入碰撞后伸展作用并發(fā)育陸內(nèi)裂谷。碎屑鋯石的CAD圖譜顯示了板溪群沉積于伸展環(huán)境中的沉積盆地（圖11）。揚(yáng)子地塊和華夏地塊拼合后，進(jìn)入造山后伸展期，地幔流上升，并引發(fā)陸內(nèi)裂谷作用，沿前江南造山帶形成南華盆地。有研究得到板溪群凝灰質(zhì)巖石的年齡為770～766 Ma，微量元素表明其源于大陸地殼，并有后期造山流體的疊加，板溪群凝灰質(zhì)巖石顯示出火山弧的親緣性，但其在與裂谷事件有關(guān)的伸展環(huán)境中積累，鋯石Hf同位素?cái)?shù)據(jù)表明新生（即新元古代）弧源物質(zhì)和古元古代非均質(zhì)地殼的混合物是這些巖石的巖漿源區(qū)物質(zhì)[115]。此外，研究報(bào)道了年齡為780～750 Ma的一系列雙峰式堿性巖石，被認(rèn)為是造山后伸展的產(chǎn)物[16，139，141?142]，這些巖石同樣是軟流圈地幔大規(guī)模上升流和從造山到造山后構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志[142]。在此期間還形成了許多斷層、非造山花崗巖侵入體和雙峰火山巖[24，80，89，111]，以及江南造山帶東部約800～760 Ma裂谷相關(guān)火山巖的地質(zhì)年代和地球化學(xué)特征，且造山帶后伸展可能沿整個造山帶具有跨時(shí)性[80，89?90]。結(jié)合拼合后的華南板塊的碰撞后伸展和裂谷作用的諸多證據(jù)，同裂谷巖漿作用集中發(fā)生于780～760 Ma[143?144]。板溪群凝灰?guī)r和侵入的S型花崗巖的主、微量元素特征揭示了俯沖作用的影響，地幔上涌引發(fā)的快速裂谷作用可能導(dǎo)致地幔和地殼之間的強(qiáng)烈相互作用，正如鋯石中變化的Hf同位素所記錄的[115]，而裂谷作用一直持續(xù)到板溪群沉積上限720 Ma以后逐漸減緩。

6結(jié)論

（1） 冷家溪群沉積始于852 Ma之前，沉積上限在825 Ma左右；板溪群沉積下限在820 Ma左右，沉積上限應(yīng)在720 Ma之后。

（2） 碎屑鋯石Th/U值指示冷家溪群、板溪群碎屑鋯石為火成巖來源，江南造山帶的新元古代巖漿巖可能是該地區(qū)新元古代沉積地體重要物源之一。冷家溪群物源來自揚(yáng)子地塊內(nèi)部，在冷家溪群沉積終止前揚(yáng)子地塊和華夏地塊尚未拼合，拼合之后開始沉積板溪群，板溪群沉積物或有華夏地塊的物源貢獻(xiàn)。

（3） 冷家溪群于溝弧盆體系下沉積在弧后盆地，盆地閉合終于冷家溪群沉積上限約825 Ma，此時(shí)，沉積地層內(nèi)發(fā)育大量的褶皺以及大量S型花崗巖侵入褶皺基底中。板溪群沉積于碰撞后伸展作用背景下陸內(nèi)裂谷的盆地，同裂谷巖漿作用集中發(fā)生在780～760 Ma，裂谷作用于板溪群沉積結(jié)束逐漸減弱。

致謝 感謝高劍峰和胡國輝在野外和采樣過程中的幫助。感謝中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與香港大學(xué)及相關(guān)人員在鋯石U?Pb 和Lu?Hf 同位素測試過程中的幫助。感謝審稿專家提出的寶貴建議！