扬子陆块新元古代首次冰期前的区域沉降及其沉积响应研究

赣北及邻区休宁组(莲沱组)与湖北宜昌、通山地区的莲沱组是华南新元古代中期的重要地层单元,但对其沉积大地构造背景和时代归属一直存在不同认识。本文在详细的沉积学调查和区域对比研究基础上,对采自通山石门塘剖面莲沱组底部含砾砂岩、上部的沉凝灰岩和上饶华坛甘岭剖面的上墅组顶部英安岩、休宁组中部沉凝灰岩分别进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得通山莲沱组最大沉积年龄为784.0±11.0Ma,莲沱组中上部沉积年龄约为727.3±6.7Ma;获得华坛甘岭剖面上墅组顶部英安岩形成年龄为779.0±6.6Ma、休宁组中部沉积年龄为733.6±5.9Ma,因此,赣北及邻区的莲沱组或休宁组沉积时限与宜昌地区基本一致。沉积学调查显示,华坛甘岭休宁组沉积构造不发育,主体为冲积扇—滨浅海至深水陆棚相沉积;通山莲沱组沉积构造发育,斜层理、交错层理、沙纹层理及波痕等牵引流沉积构造发育,为河流—三角洲沉积序列。研究认为,在扬子陆块内,浙皖赣邻区的莲沱组(休宁组)与宜昌莲沱组、滇中澄江组及湘黔桂地区的板溪群及其相当地层的上部沉积时限(780～体相当,为南华冰期开启前在区域热沉降背景下,南华裂谷系的第一套呈区域性展布的裂谷盖沉积。     

浙西北建德地区休宁组沉积时限的厘定:来自凝灰岩锆石U- Pb年代学的制约

浙西北建德地区休宁组(原称志棠组)是华南新元古代的重要地层单元之一,但其沉积时限和区域对比关系长期存在争论。本文对采自休宁组下部和上部的凝灰岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得两件凝灰岩样品的形成年龄分别为785.0±2.8Ma(MSWD=0.85,n=37)和727.5±7.3Ma(MSWD=0.64,n=7)。结合前人研究成果认为,休宁组沉积时限为～800Ma至～728Ma;野外沉积学研究表明,休宁组沉积构造发育,主体属于正常气候条件下的冲积扇和滨浅海(湖)沉积,非南华冰期地层;区域上,休宁组与板溪群及其相当地层的中上部、莲沱组、苏雄组/开建桥组、澄江组沉积时限基本相当,与下冰期(Sturtian冰期)长安组不存在对比关系,应明确为华南"四堡造山运动"不整合面之上、南华冰期之下的一套裂谷充填序列。     

桂北地区丹洲群锆石U-Pb年代学及对华南新元古代裂谷作用期次的启示

桂北地区丹洲群是南华裂谷盆地南段的一套连续裂谷充填沉积,厘定各组沉积时限及区域地层关系,对理解华南新元古代裂谷作用期次具有重要意义。本文利用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,获得丹洲群合桐组二段和拱洞组底部凝灰岩夹层形成年龄分别为801±4 Ma和781±5 Ma。研究表明,丹洲群白竹组和合桐组一段与下江群甲路组和乌叶组、板溪群沧水铺组和马底驿组、西乡群孙家河组及陆良组一段相当,沉积时限为820~800 Ma;合桐组二段与下江群番召组相当,沉积时限为800~780 Ma;拱洞组可与下江群清水江组、平略组和隆里组,板溪群五强溪组中上部和牛牯坪组,西乡群大石沟组中上部和三郎铺组,陆良组二段及澄江组、开建桥组、莲沱组、虹赤村组和上墅组的中上部直接对比,沉积时限为780~725 Ma。华南新元古代裂谷盆地系统的典型地层锆石年龄存在5组高峰,峰值年龄分别为818±2 Ma、802±1 Ma、780±4 Ma、756±4 Ma及728±5 Ma。综合华南新元古代岩浆活动特征及盆地沉积演化过程,确定华南新元古代裂谷作用可分为两期:820~800 Ma和800~725 Ma。此外,华南新元古代岩浆活动与裂谷作用之间存在明显的耦合关系,但各期岩浆活动对各裂谷盆地的影响程度存在差异。     

滇中新元古代裂谷盆地充填序列及演化模式:对Rodinia超大陆裂解的响应

以滇中新元古代裂谷盆地沉积充填为研究对象,开展了系统的沉积学和盆地分析研究。结果表明,滇中新元古代裂谷盆地具有4个充填序列,分别代表盆地的4个发展阶段。其中,序列I为柳坝塘组及陆良组下段,沉积时限为820~800 Ma,属低密度浊流和深水饥饿沉积,代表裂谷盆地的快速沉降阶段;序列II为澄江组、陆良组上段及牛头山组,沉积时限为800~725 Ma,属扇三角洲-湖泊沉积,代表裂谷盆地的成熟发展阶段;序列III为南沱组,沉积时限可能为725~635 Ma,属大陆冰川沉积,代表裂谷盆地开始向被动大陆边缘盆地转换的阶段;序列IV主要为陡山沱组,沉积时限为635~551 Ma,属潮坪沉积,为裂谷盖地层。进一步研究揭示,滇中新元古代裂谷盆地由幼年期分布局限的小型同向半地堑盆地群演化为成熟期统一的大型半地堑盆地,属上叠滑脱盆地。综合研究证实,滇中新元古代裂谷盆地应为陆内裂谷盆地,是Rodinia超大陆裂解的产物。     

扬子陆块北缘构造演化新认识：来自原花山群年代学和地球化学的制约

原花山群分布于紧邻南秦岭的扬子陆块北缘大洪山地区,出露于重要的构造部位,是研究其形成时期扬子陆块构造演化及其与南秦岭关系的重要载体,其物质组成、形成时代和构造属性长期存在争论。本文将原花山群解体为花山构造混杂岩和正常的火山—沉积地层（本文所指花山群）两部分来讨论。笔者重新厘定了花山群的沉积时限,有针对性地对有构造背景争议的花山群进行玄武岩地球化学研究,对有时代争议的混杂岩进行锆石U-Pb年代学研究。年代学、地球化学和沉积学综合研究表明,花山群的沉积时限为ca. 830 Ma至ca. 800 Ma,形成于与Rodinia超大陆裂解有关的陆内裂谷盆地。花山构造混杂岩带可能不只是晋宁期的缝合带,而是具有多期物质组成、经历了多期构造叠加的复合型缝合带。结合他人成果,我们提出了扬子陆块与南秦岭从新元古代到早古生代的构造演化新模式。

     

扬子地块新元古代裂谷盆地莲沱组沉积分异及其物源分析

扬子地块莲沱组及相当地层单元的划分和对比,一直是我国南华系(即Cryogenian)研究关键难题之一.新元古代裂谷盆地开启早期,构造-沉积分异作用,同裂谷相变很大,使得盆地边缘区地层序列不完整.过分依赖岩石地层单元对比,历存分歧,典型的就是关于莲沱组与板溪群地层对比、时代归属以及莲沱组的沉积环境问题.本文通过对扬子地块...     

对湖北大洪山地区一套紫红色砂-砾岩系沉积年代的再认识——碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

湖北大洪山地区花山群六房咀组之上不整合覆盖了一套紫红色砂-砾岩。这套岩石的沉积时代存在争议,一种观点认为是南华纪早期;另一种观点认为是晚侏罗世。利用LA-ICP-MS分析技术,对这套碎屑沉积岩进行了碎屑锆石U-Pb测年,获得有效年龄数据125组,年龄值变化范围较大(3223~771Ma),主要集中于新太古代末—古元古代早期(约2500Ma)、古元古代(约2000Ma)和新元古代(约800Ma)3个时间段。对比鄂东南地区和三峡地区莲沱组岩石学特征和碎屑锆石年龄分布特征,认为其具有相似的物源,这套岩系沉积时代应该为南华纪早期而非晚侏罗世。综合分析扬子地块的前寒武纪年龄,认为扬子地块可能存在大量未岀露的新太古代末—古元古代早期(约2500Ma)基底,约2500Ma的岩石应该是扬子地块深部基底的重要组成部分。扬子地块存在广泛的古元古代(约2000Ma)岩浆活动,这期岩浆活动可能是Columbia超大陆聚合在扬子地块的响应。新元古代(约800Ma)扬子地块北缘存在Rodinia超大陆裂解同期裂谷,裂谷内基性岩可能为大洪山地区南华纪地层中基性岩砾石的物源。     

川西新元古界开建桥组底部沉凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

从凉红-苏雄剖面开建桥组底部沉凝灰岩中获得了801.3 Ma±7.2 Ma锆石SHRIMP U-Pb年龄,与前人获得的苏雄组803 Ma±12 Ma年龄高度一致,不仅有效地约束了开建桥组的沉积时代,还从地质年代学上进一步证实了两者之间的同时异相关系,为华南新元古界地层格架的建立提供了新的年龄证据。结合前人研究成果,本文认为开建桥组的沉积时限为800 Ma~725 Ma,与康滇地区澄江组、扬子东南缘莲沱组和上墅组可以对比。同位素年代学、岩石地球化学及沉积学等研究表明,800 Ma左右是整个华南地区裂谷盆地沉积充填序列第二个旋回的开启时间。     

华南扬子地区新元古代地层划分对比研究新进展

华南扬子地区发育有新元古代完整的沉积地层记录,是研究我国新元古代时期古大陆演化与沉积盆地演替的天然平台。四堡—晋宁造山运动(约850~820Ma)以前,新元古代早期的扬子陆块总体上处于弧陆碰撞与弧后前陆盆地充填阶段。约820Ma以后,新生裂谷盆地开启了新一轮板块构造旋回,至约635Ma,华南扬子陆块走过了一段冰与火的不平坦里程。板溪群沉积期(约820~720Ma),在Rodinia超大陆裂解的构造背景下,伴随着三幕重要的火山岩浆事件,沉积了一套裂谷盆地充填序列。板溪晚期,由于Rodinia超大陆主要陆块的裂离(Drifting),伴随着区域性海平面下降,迎来了南华大冰期的长安冰期沉积;实际上,南华大冰期并非严格的"雪球地球",而且期间还存在一个间冰期(富禄间冰期);随后,可能与海平面持续的海侵上超有关,南沱冰期沉积区域展布广泛。由此可见,华南扬子地区晋宁—四堡造山后至南华冰期,沉积序列、事件序列特征明显,阶段性清楚,为新元古代地层划分对比提供了基础条件。     

扬子板块北缘花山群沉积时代及其对Rodinia超大陆裂解的制约

出露于扬子板块北缘大洪山地区的花山群自下而上由一套以砾岩为主的粗碎屑沉积和一套以砂质板岩为主的细碎屑沉积组成,伴随有拉斑玄武质岩浆活动。花山群整体变质程度不高,形成构造环境复杂,对其构造属性及其与区内所谓的花山"蛇绿混杂岩"的时空关系一直存有争议,它们对新元古代Rodinia超大陆在扬子板块北缘的汇聚-裂解响应具有重要的制约意义。笔者在花山群六房咀组下部细砂岩中采集玄武质熔结凝灰岩夹层样品1件,碎屑岩样品2件,在上覆地层南华系莲沱组采集碎屑岩样品1件;对玄武质熔结凝灰岩进行了SHRIMP锆石U-Pb同位素测年,对碎屑岩样品进行了LA-MC-ICPMS锆石U-Pb同位素测年。获得玄武质熔结凝灰岩锆石U-Pb年龄814.7±7.3 Ma;花山群的碎屑锆石U-Pb年龄谱存在三个明显的峰值:~900 Ma、~2050Ma和~2650 Ma,最显著峰值为~2650 Ma,上覆莲沱组碎屑岩年龄谱的三个峰值为:~900 Ma、~2050 Ma和~2500 Ma,最显著峰值为~2050Ma,三件碎屑岩样品均与扬子板块的碎屑锆石U-Pb年龄统计峰值一致。花山群的碎屑源区可能包括下伏中元古代打鼓石群、太古宙鱼洞子杂岩以及崆岭杂岩。结合前人年代学研究资料和区域构造成果分析,花山群沉积时代应为820~815Ma,形成于伸展构造背景,与花山"蛇绿混杂岩"不是同期同构造背景的产物;花山"蛇绿混杂岩"与花山群沉积建造依次反映了扬子板块北缘由挤压构造背景向伸展构造背景的转换过程。花山群中的碎屑沉积物与基性火山岩、火山碎屑岩属于裂解背景下形成的同时代沉积-火山建造;结合前人在扬子板块周缘发现的大量约820 Ma酸性—基性岩浆活动记录以及同时代(820~800 Ma)的沉积地层,推测花山群形成于Rodinia超大陆裂解背景之下,与超级地幔柱活动有关。     

扬子区新元古代前震旦纪地层对比

近年来,随着离子探针等同位素定年技术的广泛应用,华南扬子区新元古代地层确切的时间框架愈发清晰。来自四堡群、板溪群及相应地层的同位素年龄数据表明,扬子区晋宁—四堡造山运动发生的时间约为8.3~8.2亿年前,持续时间可能不到10 Myr。板溪群与莲沱组地层不是上下关系,二者基本上是同时异相,莲沱组比板溪群沉积起始时间稍晚。南华系(成冰系)的底界应放在新元古代比较公认的最早的全球性冰期沉积地层的底部,在华南即长安组或江口组的底部(~720 Ma)。受华南新元古代裂谷盆地演化的控制,扬子区从东南盆地相区往西北浅水台地相区,南华系地层厚度变小、发育越来越不完整。南华系最上部南沱组及相应地层的沉积在扬子区分布最为广泛。     

扬子克拉通拉伸系莲沱组年代框架与沉积过程

扬子克拉通保存的独特拉伸纪晚期碎屑岩建造为研究新元古代中期演化提供了绝佳素材,内部丰富的凝灰岩夹层和同位素年龄也为扬子克拉通新元古代中期演化提供有效的年代学约束。然而扬子克拉通拉伸系莲沱组内部演化缺少年代学约束,制约了拉伸纪晚期扬子克拉通的沉积演化研究。本研究通过野外地质调查,采用LA-ICP-MS技术获取莲沱组底界(神农架)凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄为763.1±6.2 Ma,莲沱组下部陆相地层中获得(鹤峰)的凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄761.8±7.1 Ma,莲沱组中下部海陆过渡段获得通山(764.1±3.5 Ma)、长阳(751.5±6.3 Ma)、神农架(752.1±6.5 Ma)三组凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄。莲沱组顶部海相地层获得729.6±9.2 Ma(皖南休宁组)、722.4±4.5 Ma(神农架)凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄,以及城口龙潭河组凝灰岩锆石U-Pb谐和年龄(712.4±6.4 Ma)。这些凝灰岩锆石年龄数据和地层序列表明：820～770 Ma扬子克拉通普遍处于暴露剥蚀环境,770～750 Ma开始沉积陆相-海陆过渡相莲沱组,750 Ma之后扬子克拉通过渡到海...     

扬子北缘大洪山地区早古生代基性岩脉的厘定及其地质意义

扬子北缘大洪山地区广泛出露北西-南东向基性岩脉,脉体主要侵位于区内前南华系基底砂板岩、白云岩中,而南华系及上覆盖层中少见.长期以来,这套基性侵入岩的形成时代和背景都存在疑问.通过对七里冲、姚家咀、姚家冲、刘关4个地区的基性岩脉进行锆石LA-ICP-MS U-Pb测年,获得成岩年龄分别为433.7 Ma、435.6 Ma、433.4 Ma、436.4 Ma,这些年龄值在误差范围内一致,同属于早志留世,为大洪山地区这期基性岩脉提供了精确的同位素年代学依据.地球化学方面,大洪山地区基性岩脉表现为亚碱性系列的特点,较高∑REE含量,轻、重稀土存在分异,富集LILEs而亏损HFSEs,Zr > 100×10-6,TiO₂ > 2%,Zr/Y > 3.5,指示其形成于大陆伸展环境.首次在扬子地块北缘识别出一套早古生代晚期代表大陆伸展环境的基性岩脉,为扬子地块北缘大洪山地区存在早古生代近北东向的区域伸展提供强有力的证据.研究表明,早古生代秦岭-大别南缘和扬子地块北缘虽然在沉积上地层存在差异,但可能同属于扬子北缘陆缘裂谷拉张环境.      

鄂东南地区南华系沉积特征与接触关系:扬子陆块内部与东南缘盆地对比的良好借鉴北大核心CSCD

鄂东南处于扬子地层区下扬子地层分区与江南地层分区交界处,南华系发育齐全,莲沱组由砾岩、砂岩、凝灰岩组成,岩性组合与扬子陆块内部可以很好的进行对比,而其与下伏地层假整合接触,与东南缘盆地相同;鄂东南的古城组、大塘坡组、南沱组表现出兼具扬子陆块内部及东南缘盆地的沉积特征;在接触关系上,各组间为整合接触,与东南缘盆地沉积特征相同。扬子陆块内部与东南缘盆地南华系对比仍存在分歧,鄂东南处于扬子陆块内部与东南缘盆地的过渡地带,为不同相区南华系对比建立了很好的桥梁。通过进一步工作,有望确定莲沱组、古城组等关键层位的对比等问题。     

扬子北缘西乡群大石沟组和三郎铺组凝灰岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

对采自扬子北缘西乡群大石沟组和三郎铺组的凝灰岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年。结果表明,大石沟组和三郎铺组的凝灰岩年龄分别为（789.0±4.4） Ma（MSWD=0.66）和（760.4±4.5） Ma（MSWD=0.43）。根据已有的资料分析,西乡群的底界年龄约为820 Ma,区域上大体可与板溪群及其相当地层进行对比,为华南新元古代裂谷盆地的早期充填,其与下伏三花石群分别代表了上下2个不同的构造-沉积旋回。结合前人研究结果,华南新元古代的岩浆活动初步显示有三幕的特征,它们的峰值年龄分别约为825 Ma、795 Ma和760 Ma,其中以前两期最为明显,分别标志着裂谷盆地的开启和全面打开。笔者报道的大石沟组和三郎铺组凝灰岩分别代表了795 Ma和760 Ma两期幕式岩浆活动,它们不仅是华南新元古代幕式岩浆活动的一部分,也与华南新元古代裂谷盆地的形成密切相关,具有不可忽视的地质意义。     

扬子西缘新元古代中期裂谷作用:来自年代学与沉积学的新证据

华南新元古代沉积盆地演化与Rodinia超大陆裂解存在紧密联系,但仍缺乏精细刻画.对扬子西缘澄江组开展了系统的碎屑锆石年代学和沉积学研究.澄江组砂岩的碎屑锆石U-Pb年龄主要为新元古代（870~780 Ma）,少数为前新元古代（2 850~1 010 Ma）,最显著的峰值为820 Ma,最年轻一组碎屑锆石206Pb/238U年龄加权平均值为804.5±5.4 Ma.结合已发表年龄数据,将澄江组沉积时限进一步限定为800~720 Ma.物源分析揭示澄江组的新元古代碎屑锆石剥蚀自邻近的新元古代岩浆岩,而前新元古代锆石可能来自于邻近新元古代岩体的剥蚀或地层的沉积再循环.扬子西缘新元古代中期沉积盆地具有由冲积扇相逐渐过渡为前扇三角洲相的沉积演化序列,最终形成了具有裂谷充填特征的“楔状地层”.这种沉积超覆演化过程在整个华南新元古代裂谷系普遍存在,指示在800 Ma左右华南全面进入裂谷盆地成熟阶段.      

鄂东南地区南华系沉积特征与接触关系:扬子陆块内部与东南缘盆地对比的良好借鉴

鄂东南处于扬子地层区下扬子地层分区与江南地层分区交界处,南华系发育齐全,莲沱组由砾岩、砂岩、凝灰岩组成,岩性组合与扬子陆块内部可以很好的进行对比,而其与下伏地层假整合接触,与东南缘盆地相同;鄂东南的古城组、大塘坡组、南沱组表现出兼具扬子陆块内部及东南缘盆地的沉积特征;在接触关系上,各组间为整合接触,与东南缘盆地沉积特征相同。扬子陆块内部与东南缘盆地南华系对比仍存在分歧,鄂东南处于扬子陆块内部与东南缘盆地的过渡地带,为不同相区南华系对比建立了很好的桥梁。通过进一步工作,有望确定莲沱组、古城组等关键层位的对比等问题。     

扬子北缘元古宇马槽园群时代归属新证据 ——对地层对比和古地理格局的启示

马槽园群是华南前寒武纪地层中的重要单元,其沉积特征及时代归属对建立和完善扬子北缘地层格架、认识和恢复当时的古地理格局有重要意义.通常认为,扬子北缘马槽园群(下部八里垭组,上部火烧尖组)是一套角度不整合于中元古界神农架群之上的新元古代磨拉石建造.取自该群下部八里垭组上部的同沉积凝灰岩样品的高精度离子探针(SHRIMP)锆石U-Pb年龄为(1165±14)Ma.该年龄数据表明,马槽园群沉积地层的形成时代应为中元古代,而不是新元古代.野外调查与沉积相分析表明,马槽园群沉积地层中滑塌包卷、正粒序等重力流沉积构造发育,主体为一套斜坡相碳酸盐岩重力流沉积,而非磨拉石建造.结合前人研究结果认为,马槽园群无论是在沉积特征还是时代归属上都不能与华南新元古代裂谷系地层进行对比,而应该属于裂谷系之下的基底地层.     

扬子陆块三峡地区莲沱组砂岩中碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

对扬子陆块三峡地区黄牛岩剖面莲沱组顶部砂岩中的120颗碎屑锆石进行了U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析.结果显示,黄牛岩剖面莲沱组中碎屑锆石的年龄谱具有～880～800 Ma、～2 000 Ma、～2 500 Ma及～2 700 Ma的峰值,其中最年轻的碎屑锆石年龄为724±8 Ma.结合前人对该地区莲沱组顶部凝灰岩开展的年代学工作,将莲沱组顶部砂岩沉积时代限定为724～714 Ma.莲沱组砂岩沉积时间与其中最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄接近,反映了其源区地壳物质的快速再循环.碎屑锆石Hf同位素两阶段模式年龄(TDM2)集中在～3.7～3.1 Ga、～2.5～2.0 Ga和～1.3～1.0 Ga,反映其物源区存在古-中太古代、古元古代以及中元古代末期的初生地壳生长.对比近年来三峡地区不同剖面莲沱组砂岩中已报道的碎屑锆石年龄和Hf同位素数据,黄牛岩剖面的莲沱组碎屑锆石年龄和Hf同位素组成与之以北的王丰岗剖面均存在明显差异,说明莲沱组沉积期两者的陆源物质供给区有较大差别.     

贵州南华纪—震旦纪沉积大地构造及其对沉积矿产的控制作用

新元古代早期(820 720 Ma),华南由扬子地块、华夏地块和江南造山带3个构造单元组成。新元古代晚期,南华纪-震旦纪(720 541 Ma)沿新元古代早期的江南造山带发育一裂谷盆地-南华裂谷,贵州东部是南华裂谷的重要组成部分。传统认为黔东地区该裂谷盆地为北北东向,越来越多的证据证明该裂谷盆地为北东东向。黔东地区南华纪裂谷盆地具有典型的地堑、地垒结构,并控制着"大塘坡式"锰矿的分布。震旦纪之后,裂谷盆地处于沉降阶段,沉降中心向南迁移到凯里-玉屏一线。震旦纪时期,扬子地块和南华裂谷存在明显的滨浅海磷矿-碳酸盐岩和深水泥质岩-硅质岩的沉积分异。扬子地块和南华裂谷控制着扬子地块震旦系陡山沱组磷矿和南华裂谷老堡组重晶石等沉积矿产的分布。富磷矿位于松桃-贵阳同沉积断裂以北的扬子地块南缘,重晶石矿发育于裂谷盆地强烈沉降区的天柱-岑巩一带。