扬子陆核与神农架地块中元古代相互关系:来自锆石U-Pb年代学和Hf同位素的约束

通常将华南克拉通的形成理解为扬子陆块与华夏陆块于新元古代沿江南造山带的碰撞拼合,但对两陆块内部的组成和演化关系的了解却相对有限。通过对比神农架地区和扬子陆核区前寒武纪地层碎屑锆石的年龄结构及其原位Hf同位素组成特征,分析了扬子陆块西北部中元古代晚期-新元古代早期的构造演化规律,并对其与统一华南克拉通形成的关系进行了探讨。对前人数据进行统计和对比的结果表明,神农架群碎屑锆石年龄谱中记录了约1.6Ga的年龄峰值,且其原位Hf-O同位素分析指示该期岩浆事件存在幔源物质加入,而相应的岩浆事件(锆石)在扬子陆块陆核区(崆岭地区)前寒武纪地层或岩浆岩单元中缺乏记录。结合神农架群细粒沉积岩Nd同位素地层学特征,指示中元古代时期神农架地区位于活动大陆边缘的构造环境,且神农架群沉积地层的碎屑物质并非由扬子陆核区的崆岭基底岩系经风化-剥蚀作用提供,即非扬子陆核区的边缘盆地。这些证据说明,在新元古代以前,神农架地区与扬子陆核区之间属于两个独立的次一级微陆块。     

扬子地块与华夏地块的西段界线： 来自桂北和桂东新元古界—寒武系沉积岩的证据

华夏块体与扬子块体拼合带在广西境内的界线一直没有统一的认识.本文对桂北和桂东两个地区的新元古代—寒武纪浅变质沉积岩开展系统的地球化学、碎屑锆石年代学和Hf同位素学研究,以期为此提供岩石学证据.研究显示桂东大瑶山藤县地区存在南华系—震旦系沉积岩,沉积时代晚于741～622 Ma.这些南华系—震旦系沉积岩的碎屑锆石年龄谱以明显的～1.0Ga年龄峰和～2.5Ga弱峰为特征,相似于桂东广泛分布的寒武系沉积岩以及西华夏南岭-云开地体基底变质岩的锆石年龄谱.桂北龙胜地区新元古代沉积岩具有不同的碎屑锆石年龄谱,以一个～0.80 Ga主峰和两个(～2.0 Ga、～2.5 Ga)弱峰为特征,具有扬子南缘新元古代沉积岩的典型年龄谱.桂北新元古代沉积岩具有低的K2 O/Na2 O、Al2 O3/(Na2 O+CaO)和CIA指数,指示源区风化程度和成分成熟度较低,而桂东地区南华系—震旦系和寒武系沉积岩与之相反,说明源区的风化程度以及成分成熟度较高.主量元素和微量元素特征都表明桂北地区新元古代沉积岩的源区中有更多的镁铁质组分,相似于江南造山带其他地区新元古代沉积岩;而桂东地区南华系—震旦系和寒武系沉积岩的源区有较多长英质组分,相似于华夏南岭—云开地区新元古代沉积岩.结合桂东震旦系沉积岩具有与南岭-云开地体基底岩石相似的碎屑锆石Hf同位素组成,可以确定桂东大瑶山地区属于西华夏地块,而桂北龙胜地区属于扬子地块南缘江南造山带.因此,扬子地块与华夏地块西段的界线最有可能从桂北龙胜地区与桂东大瑶山地区之间通过.     

滇东南震旦-寒武纪沉积岩的碎屑锆石组成和对扬子-华夏界线的限制

滇东南屏边地区的基底组成一直是个谜。该区域的构造属性对约束扬子地块和华夏地块的西段界线非常重要。本文 对出露于该地区的震旦-寒武纪沉积岩进行了碎屑锆石U-Pb-Hf同位素分析。二个样品的锆石U-Pb同位素分析显示这二个 地层中的碎屑物质组成相似,都是以新元古代（700~937 Ma）碎屑物质为主,构成了~815 Ma的主峰。岩石中都含有少量 古-中元古代碎屑物质。屏边群沉积岩样品六个最年轻谐和锆石年龄变化于696~761 Ma,指示屏边形成于新元古代晚期, 与震旦系相当。屏边地区基底变质沉积岩的碎屑锆石年龄谱为一明显富集新元古代年龄的单峰模式,不同于华夏地块和印 支地块的年龄谱,而与扬子地块南缘及扬子西缘的沉积岩相似。Hf同位素特征也显示了与扬子地块（尤其是西缘）的亲缘 关系。结合其他证据,本文认为滇东南屏边地区属于扬子地块,扬子地块与华夏地块分界线的西延部分应该在研究区以南 或东南,而不可能是研究区以北的师宗-弥勒-罗甸断裂。碎屑锆石年龄分布特征还指示屏边群这套浅变质碎屑岩沉积于弧 后盆地,暗示扬子地块西南缘的新元古代俯冲作用可能一直持续到~752 Ma之后。     

扬子陆核的生长和再造：锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究

对宜昌三峡附近崆岭杂岩中混合岩、片麻岩和变沉积岩以及莲沱砂岩进行了锆石U-Pb和Hf-O同位素研究,研究结果深化了我们对扬子陆核生长和再造的认识。在莲沱砂岩中发现了老达3.8Ga的碎屑锆石,说明扬子陆块可能存在这个年龄的地壳物质;其Hf同位素组成指示初生地壳生长出现在4.0Ga。崆岭杂岩中混合岩和片麻岩的U-Pb年龄表明,在3.2～3.3Ga和2.9～3.0Ga有两期重要的岩浆活动,指示扬子陆核可能于中太古代就开始形成。锆石Hf同位素研究则指示,其原岩至少从3.5Ga就开始从亏损地幔分异出来。混合岩和变沉积岩中所记录的1.9～2.0Ga变质事件,是扬子陆核再造并发生克拉通化的主要时期。而广泛分布于扬子陆块周边的新元古代岩浆活动不仅导致了许多太古宙和古元古宙地壳重熔,而且引起了初生地壳的快速再造。     

湘东新元古代沉积岩的地球化学和碎屑锆石年代学特征及其构造意义

本文对湘东湘乡-醴陵地区和湘东南桂阳地区的新元古代浅变质沉积岩进行了岩石地球化学研究和锆石U-Pb定年及锆石Lu-Hf同位素分析。研究显示两个地区的碎屑沉积岩具有相似的中等的成分成熟度,但大的K₂O/Na₂O变化指示不同沉积岩经历了不同程度的风化淋滤作用。两个地区多数样品的稀土分配模式与澳大利亚后太古代页岩(PAAS)的稀土分配模式相似,但总体具有更高的含量,尤其是重稀土。湘东地区板溪群沉积岩含有更高的相容元素(如Sc, Cr, Ni),说明源区具有更多的中基性组分,而湘东南震旦纪沉积岩主要由再循环物质组成。碎屑锆石U-Pb定年结果表明湘东新元古代沉积岩中含有大量850~800Ma的碎屑锆石,而缺少1000Ma左右的碎屑锆石,显示了与扬子地块的亲缘性。而湘东南新元古代沉积岩中含有丰富的Grenville期和一定数量的~2.5Ga的碎屑锆石,相似于华夏地块物质组成。表明扬子地块和华夏地块在西南地区的分界线很可能就从湘东的湘乡-醴陵地区和湘东南的桂阳地区之间通过。前人对华南早古生代沉积岩中碎屑锆石的年代学研究显示湘东和湘东南地区的早古生代沉积岩的物质组成均相似于华夏地块,指示它们的源区是东南的华夏地块。因此,从新元古代到早古生代,湘东地区的沉积物源区发生了重大改变,暗示在新元古代晚期(震旦纪)与早古生代(中寒武世)之间发生过一次构造运动,使华夏地块逐渐隆起或使湘东-湘西盆地进一步沉陷,从而使湘乡-醴陵地区从早古生代开始接受了来自华夏地块的碎屑物质。这期构造运动可能与泛非构造事件相关。     

扬子北部三峡地区南沱组冰碛岩的物源特征:锆石年龄和地球化学证据

扬子陆块新元古代地层发育完整并广泛分布,三峡地区南沱组冰碛岩是扬子北部南华纪的冰成杂砾岩,不整合地覆盖在新元古代黄陵花岗岩之上.南沱组冰碛岩成分复杂,分选性差,缺乏可对比的标志,其沉积时代和物源组成研究较少且存在争议.对南沱组冰碛岩开展锆石U-Pb定年工作,得到最年轻的锆石年龄为706±7 Ma,印证了南沱组沉积时代应不早于700 Ma的说法,并可与Marinoan冰期对应.所获得锆石U-Pb年龄谱峰值主要分为~3.0 Ga,2.5~2.3 Ga,2.05~1.95 Ga和900~700 Ma,反映了扬子陆块4次地壳再造事件,其中古元古代和太古代年龄与崆岭杂岩相似,900~800 Ma和800~700 Ma的锆石年龄与附近黄陵花岗岩和扬子北缘岩体一致.冰碛砂岩的微量元素和同位素组成分异明显,可能是扬子北缘岩体、黄陵花岗岩和崆岭杂岩不同程度混合的结果.南沱组冰碛岩中包裹的花岗质砾石表现出不同的微量元素特征,具有偏低的稀土含量和亏损的重稀土组成,结合其锆石U-Pb年龄和Sr-Nd同位素特征,这些花岗质砾石主体可能来自于附近黄陵花岗岩和崆岭岩基.南沱组冰碛岩的物质组成特征反映了新元古时期,扬子地区强烈的裂谷岩浆作用所导致的北高南低的地势环境.      

扬子与华夏地块西南端界线:来自钦防地区碎屑锆石U-Pb年代学的制约

广西钦防地区位于扬子地块和华夏地块结合带的西南段,是华南唯一的海相志留系与下泥盆统连续沉积出露区.对钦防地区志留系地层中的沉积岩展开了精细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析和测试.分析结果表明,7个代表性沉积岩样品的年龄频谱图显示出了~2.5 Ga、~1.0 Ga、~0.47 Ga 3个明显的年龄峰值,暗示太古代全球地壳生长事件（~2.5 Ga）、格林威尔期造山运动（~1.0 Ga）以及早古生代构造事件（~0.47 Ga）在华南地区保存有记录.结合锆石的阴极发光图像特征和相关区域地质资料,推测~2.5 Ga、~1.0 Ga和~0.47 Ga碎屑锆石均主要来源于钦防地区东北侧的云开地块,钦防地区与华夏地块具有亲缘性,早古生代时期钦防地区可能为一夭折的裂谷,这一时期华夏与扬子地块西南端的分界线至少位于钦防地区的西北侧.      

阿拉善地块南缘龙首山东段“龙首山岩群”的再厘定——来自碎屑锆石U-Pb定年的证据

龙首山东段滑石口井地区存在一套浅变质的沉积岩系,原被认为属于古元古代“龙首山岩群”.本文取自这套变沉积岩系的2件样品的碎屑锆石年龄范围介于0.52～3.56 Ga之间,与相邻的寒武系大黄山群碎屑锆石年龄谱相似,其时代可能为中、晚寒武世.取自原“龙首山岩群”和寒武系大黄山群的3件变沉积岩样品中,共获得129个谐和的碎屑锆石年龄,主要分布在0.7～1.2 Ga(约占47％,峰值～0.8、～0.94、～1.0 Ga)和2.5～2.8 Ga(约占31％,峰值～2.5、～2.7 Ga),相对较小的年龄群集中在0.5～0.6 Ga(约占7％,峰值～0.56 Ga)和1.4～1.8 Ga(约占10％,峰值～1.5 Ga),其余年龄零星分布于1.8～2.4 Ga,少量锆石年龄＞3.0 Ga.碎屑物源分析认为,大黄山群的碎屑物质主要来自祁连地块,其中新元古代末一早古生代初期的碎屑物质来自北祁连造山带相关的火成岩,新元古代碎屑物质来自祁连地块广泛分布的新元古代岩浆岩,而中元古代一太古宙碎屑物质可能来自祁连地块再循环的变质基底岩石.结合区域地质资料认为,龙首山东段的浅变质沉积岩系和寒武系大黄山群可能沉积于祁连地块北侧的大陆边缘,在构造背景上属于祁连造山带,而不属于阿拉善地块.     

扬子陆核北崆岭地区“马槽园群”的新认识

扬子陆核北崆岭地区孔子河-樟村坪一带的"马槽园群"被认为是崆岭地区唯一出露的青白口纪沉积记录,对探讨扬子陆块在Rodinia超大陆中的位置及汇聚与裂解过程具有重要意义.通过对其进行岩石学、沉积学和碎屑锆石年代学研究,并与紧密伴存的南沱组进行对比,结果表明:"马槽园群"与南沱组的空间分布、砾石大小、分选、磨圆等特征相似,都体现了快速混杂堆积特点;最年轻锆石年龄限定"马槽园群"沉积时代晚于786 Ma,南沱组则在657~635 Ma之间,两者具有相似的碎屑锆石年龄谱特征.由此表明北崆岭地区的这套杂砾岩为新元古代冰碛岩,可与区域上南沱组对比,同属Marinoan冰期产物,而不能以马槽园群称之;其沉积物源来自于邻近崆岭杂岩、黄陵花岗岩和神农架群.      

桐柏山造山带南麓随州群变沉积岩中碎屑锆石的年代学及其地质意义

扬子克拉通北缘的随州——枣阳地区是整个秦岭——桐柏山——大别山——苏鲁造山带及其前陆地区受晚三叠世(印支期)扬子板块向华北板块深俯冲并发生高压——超高压变质作用影响最小的地区,因而扬子克拉通北缘的前寒武纪基底在这里得到了较多的保存。它们不仅为研究扬子克拉通北缘新元古代构造环境提供了难得的样品,也为研究造山带内变质杂岩的原岩性质提供了参照物。出露的前寒武纪基底包括新元古代的变质火山——沉积岩系(随州群)以及大量的超镁铁质——镁铁质岩床群。本文用LA-ICP-MS锆石U-Pb法对随州群中变质沉积岩中的碎屑锆石进行了系统的年代学研究,结果表明:①随州群变质沉积岩中最年轻碎屑锆石的年龄约为720Ma,表明随州群的主要沉积作用应晚于该时间;②年龄介于700～1000Ma时间段的锆石颗粒构成了随州群变质沉积岩中最大的碎屑锆石群体,峰值在800Ma左右,说明新元古代,尤其是新元古代中、晚期形成的岩浆岩是随州群沉积岩最重要的一个物源;③随州群变质沉积岩中也出现了较多1700～2100Ma年龄段的锆石颗粒,说明古元古代中、晚期形成的岩浆岩也是随州群沉积岩的重要物源之一;④随州群沉积岩具有古元古代早期,甚至太古代年龄的碎屑锆石,说明扬子克拉通北缘可能存在层位相当的物源。     

扬子陆块庙湾蛇绿岩中橄榄岩的同位素年代学及其构造意义

扬子陆核崆岭高级变质地体内出露一套强变形的基性-超基性岩岩石组合, 主要呈似层状、透镜状分布于崆岭群中, 该套变基性-超基性岩组合对扬子陆块早期构造演化过程具有重要意义.通过同位素稀释法(isotope dilution thermal ionization mass spectrometry, 简称ID-TIMS)获得该套岩石组合中蛇纹石化方辉橄榄岩全岩Sm-Nd等时线年龄为1063±12Ma, 说明Sm-Nd同位素体系可用于对超低含量、发生强蚀变作用的超基性岩样品进行定年.样品Nd同位素组成相对均一(ε_Nd(t)值为6.90~7.32), 表明形成于封闭体系中, 其对应Nd同位素两阶段模式年龄为1.13~1.09Ga, 与形成年龄接近, 说明来自亏损软流圈地幔部分熔融.结合区域上已有的中元古代末期到新元古代早期构造岩浆事件研究, 认为在该时期扬子陆块可能由多个微陆块组成, 就扬子陆核而言, 其与扬子陆块西侧之间很可能存在分隔的大洋.      

武当地区新元古代岩浆岩地球化学特征及其对南秦岭晋宁期区域构造性质的指示

对南秦岭武当地区武当群火山岩、基性侵入岩墙群和耀岭河群火山岩系统的元素和Nd同位素地球研究化学研究表明，武当群火山岩为形成于约1．0－0．9Ga的新元古代陆缘岛弧火山岩，而耀岭河群火山岩与武当地区基性侵入岩墙群为0．82－0．78Ga形成的大陆裂谷型同源岩浆岩；分别可与扬子克拉通北缘西乡群和南秦岭陕西境内的镇安磨沟峡火山岩、扬子克拉通北缘的火地垭群铁船山组碱性火山岩和望江山基性侵入岩群相对比，揭示出南秦岭与扬子克拉通北缘于晋宁期属统一的陆块。扬子克拉北缘和南秦岭大量的新元古代岩浆岩所具有的1．2－0．9GaNd同位素模式年龄和较高的εNd正值特征表明，晋宁期是扬子克拉通地壳增生和大陆岩石圈演化的重要时期之一。     

Geochemistry of Basic Dykes in Wudang Block and Its Tectonic Significance

Geochemical characteristics of the Neoproterozoic basic dykes widely exposed in the Wudang block of South Qinling show that the dykes possess the characteristics of continental tholeiitic basalts and were formed in a setting of continental rifting.Therefore,there was an ancient continental block in the areas of southern Qinling and Yangtze block during the Jinning period,and an important firting event of this ancient block occurred in the Early Neoproterozoic.     

扬子板块北缘新元古代构造属性的岩浆事件制约

黄陵地区新元古代侵入杂岩可为研究扬子板块北缘新元古代构造演化过程及其深部动力学机制提供关键信息。依据岩石组合及分布特征，可将黄陵杂岩划分为黄陵庙岩套、三斗坪岩套、大老岭岩套和晓峰岩套四个单元。本文以黄陵杂岩的围岩崆岭杂岩中花岗片麻岩、黄陵庙黑云母花岗岩和三斗坪闪长岩为研究对象，在系统的野外地质和岩石学研究基础上，开展了LA- ICP- MS锆石U- Pb年代学分析。结果表明，崆岭杂岩花岗片麻岩原岩年龄为1978±13 Ma，且记录了2.5 Ga的构造- 热事件。黄陵庙黑云母花岗岩和三斗坪闪长岩分别形成于815±9 Ma和813±6 Ma，与黄陵庙岩套和三斗坪岩套的侵位时限基本一致。综合分析本次研究结果与前人资料，认为黄陵杂岩主要形成于863~794 Ma，为新元古代早期岩浆活动的产物。通过综述区域地质和地球化学研究资料，认为黄陵杂岩形成于新元古代早期活动大陆边缘的构造环境，提出扬子板块北缘在新元古代早期经历了长期的俯冲- 增生造山过程。     

Geochemical Characteristics of Archean High-Grade Terrain of Kongling Complex and Early Crustal Evolution of Yangtze Craton

ＴｈｅＹａｎｇｔｚｅａｎｄＮｏｒｔｈＣｈｉｎａｃｒａｔｏｎｓ（ｓｍＹＣａｎｄＮＣＣ）ａｒｅｔｗｏｏｆｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｅｎｔｉｎＣｈｉ－ｎａ,ａｎｄｃｏｎｎｅｃｔｗｉｔｈｔｈｅｆａｍｏｕｓＱｉｎｌｉｎ...     

滇中地区昆阳群物源及构造环境

昆阳群的形成时代、沉积环境、源岩性质等一直存在较大争议,为了查明滇中地区昆阳群的物源及其形成的构造环境,文章在分析昆阳群沉积组合和沉积相的基础上,对昆阳群3件变质砂岩样品中的碎屑锆石进行LA-ICPMS锆石U-Pb年龄测定,对昆阳群20件极低级变质碎屑岩进行地球化学分析。从昆阳群黄草岭组、黑山头组和美党组中分别获得了最年轻的谐和年龄为984.0 Ma、945.0 Ma和954.0 Ma;碎屑锆石年龄峰谱显示,在1.0 Ga、1.35Ga、1.73 Ga和2.44 Ga出现了统计峰值,其年龄主要集中在1.73 Ga和1.35 Ga。表明昆阳群源区主要经历了1.0 Ga、1.35 Ga、1.73 Ga和2.44 Ga的构造热事件,资料显示扬子地块西南缘出露的大红山群形成时代为1.7 Ga,格林威尔期的构造热事件时期为1.0~1.3 Ga。此外,地球化学分析结果表明昆阳群源岩主要是形成于大陆岛弧—活动大陆边缘的石英质旋回沉积、长英质岩石和少量镁铁质岩石。在中元古代晚期—新元古代早期(0.95~1.0 Ga),Rodinia超大陆形成阶段,在扬子地块西南缘的弧后前陆盆地中形成昆阳群的沉积组合,物源主要来自扬子地块西南缘的大红山群和格林威尔期岛弧的岩石。     

扬子陆块~2.0 Ga的区域变质事件对南北黄陵古元古代差异演化的启示

扬子陆核黄陵地区发育较为完整的太古宙—古元古代片麻岩、表壳岩组合(即崆岭杂岩),前人调查研究认为南北黄陵Ar-Pt1具有一致的物质组成和地质演化过程。笔者分别对南北黄陵太古宙花岗质片麻岩进行锆石年代学研究发现,北黄陵2件样品(HL013-1、HL013-2)均存在大量锆石发育岩浆核-变质边结构,都获得～2.8 Ga原岩结晶年龄和～2.0 Ga变质年龄;而南黄陵1件样品(HL005-3)以具振荡环带结构的岩浆锆石为主,仅获得～2.9 Ga原岩结晶年龄。结合前人研究成果发现,～2.0 Ga的变质年龄在北黄陵太古宙—古元古代的花岗片麻岩、表壳岩中广泛发育,而在南黄陵相似建造中均未获得,一定程度上说明北黄陵地区广泛遭受～2.0 Ga的区域变质作用而南黄陵不发育,南北黄陵在古元古代可能处在不同地块或者同一地块不同部位。2.1～1.6 Ga的构造岩浆事件的分布特点说明扬子陆块可能存在多条古元古代造山带,扬子陆块古元古代以多块体拼贴为特点,广泛记录2.1～1.6 Ga的构造岩浆事件说明扬子陆块是全球哥伦比亚超大陆的重要组成部分。     

扬子克拉通北缘碎屑沉积岩地球化学特征及意义

通过系统研究扬子克拉通北缘西乡-碑坝小区后太古代变质沉积岩的主量元素、微量元素和Nd同位素组成, 得出如下结论: (1) 扬子北缘中、晚元古代三花石组杂砂岩的ε_Nd(t), 分别为+2.72和+0.69, T_DM分别为1.40Ga和1.57Ga, 与扬子北缘同时期西乡群火山岩具有相近的Nd同位素组成, 扬子克拉通北缘新元古代存在的岛弧物质控制着该区中、晚元古代沉积物源的地球化学组成, 后河群碎屑物质对火地垭群沉积岩有一定的影响; (2) 扬子克拉通北缘古生代沉积物源区以再旋回沉积物源为主, 并随时间变化对再旋回沉积物源的接受逐渐加强, 沉积源区的长英质物质逐渐增多, 分异程度越来越高; 西乡-碑坝小区从寒武纪-志留纪沉积物源很可能是扬子克拉通基底崆岭群和基性火山岩等风化剥蚀后混合的产物, 本区从晚泥盆世开始, 其沉积物源区与秦岭群片麻岩的风化剥蚀有明显的关系; (3) 扬子北缘西乡-碑坝小区从晚二叠世到早侏罗世碎屑沉积岩的ε_Nd(t) 比早古生代碎屑沉积岩的明显偏大, 结合微量元素数据分析, 这与晚二叠世峨眉山玄武岩的多次喷发(火山灰) 和风化剥蚀作用有关.