皖赣相邻区新元古代构造演化探讨

张彦杰,孙 磊,周效华,廖圣兵,王存智,朱意萍

(1.南京地质矿产研究所,江苏 南京 210016;2.江苏省地质调查研究院,江苏 南京 210018)

皖赣相邻区新元古代构造演化探讨

张彦杰1,孙 磊2,周效华1,廖圣兵1,王存智1,朱意萍1

(1.南京地质矿产研究所,江苏 南京 210016;2.江苏省地质调查研究院,江苏 南京 210018)

皖赣相邻区广布的浅变质陆缘细碎屑岩为主含少量火山物质的复理石建造体,大量高精度同位素测年数据显示,该浅变质地层应形成于 821Ma～840Ma间的新元古代早期。综合沉积事件、岩浆事件和构造事件等提出皖赣相邻区新元古代经历了古扬子板块东南缘裂开—陆缘小洋盆有限俯冲—弧陆碰撞造山—造山期后陆壳裂陷沉积的构造演化过程。

江南造山带北缘;新元古代;构造演化;岛弧火山岩;江西;安徽

皖赣相邻区主体是围绕扬子板块东南缘发展起来的元古代大陆边缘小洋盆地带,区内以广布一套浅变质的陆缘细碎屑岩为主含少量火山物质的复理石建造体为特征。长期以来,众多学者根据早期的同位素年代数据和时限分布较广的微古植物,将其形成时代置于中元古代。然而,近些年包括笔者在内的不少地学同行在研究区一带应用 SHR IMP及 LA-I CP MS等测年方法在原定位于“中元古代”的地层中无一例外地获得了一大批(已知晓的年龄数据 22组)集中在821Ma～840Ma间的锆石U-Pb年龄数据。由此表明,皖赣相邻区广为发育的该套浅变质岩系形成时代应属新元古代早期,其以景德镇—鄣源—伏川区域断裂带为界,南部称溪口岩群,以北属双桥山群 (图 1)。通过系统的分析研究,认为溪口岩群属拉张构造背景下的活动大陆边缘构造沉积环境,而双桥山群主体显示火山弧构造沉积环境下的建造组合,上覆南华纪 -早古生代滨浅海相为主的地层组合,认为属板内伸展机制下形成的稳定型盖层沉积,二者之间除局部保留有角度不整合痕迹外,大部分均被断裂构造所分割,区域上,主要分布于休宁—祁门县毗邻的北部一带。

根据野外调查,发现并建立了鄣源构造混杂岩带 (另文论述),其由新元古代基性岩碎块或碎片及溪口岩群火山 -陆缘细碎屑复理石基质组成,该构造带北东向延伸被休宁中生代陆相红盆掩盖后可与伏川蛇绿岩带相接,南西向经赣东北瑶里镇可与景德镇—宜丰深断裂带相连,是一条多期活动的中深层为主、中浅层构造掺杂的区域性超壳构造变形带,构造变形主要显示自北而南多层次多期叠瓦状复合逆冲运动学特征。构造混杂带中基性岩残块包括蚀变枕状—块状基性熔岩、辉长 -辉绿岩等,它们在空间上紧密相伴,以前者分布最具规模,岩块大小悬殊,多呈透镜状、团块状、带状、楔状及不规则状产出,岩块间多被规模不等的断层及逆冲剪切片理分割。鄣源一带基性岩带出露最宽,约 500余 m,带内基性岩被自北而南的高角度逆冲断层所切割 (图2),另有出露宽度不大的强韧性变形的钙硅泥沉积体呈构造透镜体混杂于基性岩中。研究认为,鄣源基性岩块与伏川蛇绿岩基性岩类具相似的地球化学特征及相近的产出地质特征、空间分布位态等,认为属伏川蛇绿岩西延组成部分 (另文阐述),形成于具有陆壳性质的大陆边缘区的弧后盆地构造环境或陆壳上的小洋盆地内,属大陆边缘区弧后盆地扩张演化过程中的地幔岩浆活动的产物。值得一提的是皖南伏川蛇绿岩与赣东北樟树墩蛇绿岩在产状、岩石类型组合、εNd(T)值及微量元素特征等方面存有不

1 区域地质基本特征

图1 皖赣相邻区地质构造略图

图2 鄣源构造混杂岩带剖面图

同程度差异,显示二者起源于不同的构造成生环境,赣东北蛇绿岩形成于弧间盆地扩张环境。本次在伏川蛇绿岩伟晶辉长岩及其上覆英安质凝灰岩中分别获得 844±11Ma和 837±10Ma的锆石 SHR IMP UPb年龄数据,说明分布于皖南呈北东向带状展布的基性岩岩块与浅变质复理石基质具非常接近或一致的形成年龄,属新元古代早期之产物。

本区自晋宁运动以来历经多期不同层次伸展、压缩、剪切机制下构造变形、岩浆再造、变质作用和沉积作用。构造平、剖面结构总体反映了多期次不同成因与类型构造的叠加复合,其中最主要显示以晋宁主造山期俯冲—碰撞构造为骨架,以发育区域透入性构造面理为主要特点,并叠加加里东—印支期陆内逆冲推覆构造,使区内地质体呈逆冲岩片叠置,燕山期又强烈叠加北东向平移剪切构造和伸展断陷盆地等,呈现出复杂构造的图像。

2 新元古代构造演化阶段划分

2.1 早期裂解沉积作用

在扬子和华夏古板块之间存在一元古代华南大洋已被大家所认知,但洋盆形成和消亡的地质时代有中元古代、中新元古代及新元古代之争。近年来,随着区域大量高精度同位素年代学的研究,愈来愈多的证据显示古华南洋关闭致扬子、华夏古板块碰撞对接是在新元古代早期之末的晋宁运动。该阶段或略早,古华南洋发生向北的洋内俯冲消减,俯冲作用引起地幔对流使扬子板块东南缘引张,并最终形成大陆边缘弧及陆缘盆地 (图 3-A)。早期盆地充填以新元古代溪口岩群火山 -陆缘碎屑复理石建造为特征,常见鲍马序列 ad、ade、bd段组合层序,岩石结构及成分成熟度较低,碎屑多呈次棱角状,含有岩屑及长石成分,显示快速堆积浊流相沉积特征。在碎屑岩微量元素判别图 (图 4)中,溪口岩群样品点主要落在大陆边缘及其附近区域,具拉张构造背景下的沉积作用特征。此次,在鄣公山一带溪口岩群不同部位分别获得 835.4±9.4Ma(虹关村)、841.5±8Ma(溪口乡 )和 828.5 ±7.9Ma(沱川乡 )、826.1 ±3.9Ma(浙岭)的最年轻碎屑锆石 SHR IMP U-Pb年龄和 LA-LCP-MS锆石 U-Pb年龄,显示该套地层可能形成于 830Ma～840Ma之间,从而制约了古扬子东南缘早期裂解时限。拉张初期火山物质较少,以溪口岩群板桥岩组为代表的陆缘细碎屑岩沉积为主,进一步拉张,火山活动增强,形成溪口岩群木坑岩组火山 -陆缘碎屑沉积,随着拉张强度的不断增强,陆壳减薄直至开裂,地幔岩浆活动,形成伏川—鄣源一带具大陆边缘小洋盆特征的蛇绿岩组合。

图3 江南造山带新元古代构造演化模式图

2.2 陆缘小洋盆有限俯冲作用

继裂解作用之后,由于地幔柱流能量的迅速减弱,构造变形场由伸展转化为收缩体制,以伏川—鄣源蛇绿岩为代表的陆缘小洋盆发生向北的小规模的有限俯冲(图 3-B),俯冲诱发消减板片之上地幔楔部分熔融,产生新元古代中基性、中酸性钙碱性火山岩系。本次在双桥山群地层中发现大量凝灰岩及少许安山岩、流纹岩夹层,经系统分析研究,这些岩石属中钾钙碱性岩石系列,不同岩类稀土、微量元素球粒陨石标准化模式图 (图 5、图 6)具基本一致的型式,显示其同源性,在酸性火山岩构造判别图解中与火山弧构造环境最具相关性 (图 7),岩石εNd(T)值为-0.306～2.099,反映成岩物质具壳、幔混合特征(另文论述)。另分布在九岭—许村一带的新元古代花岗质岩体具陆壳和洋壳岩石地球化学双重特征,邢凤鸣等认为属初始陆壳改造型或不成熟陆壳重熔型花岗岩,暗示这些中酸性岩体具板块消减带岩浆弧成因信息。同时,在较高的地热梯度下,产生高热流场,使九岭地体下部构造层古—中元古代星子岩群发生角闪岩相动热变质(?)。持续的俯冲消减使陆缘小洋盆不断狭缩,转化为大陆边缘海盆,盆地的基底是大陆地壳或大陆地壳的增生部分,新元古代双桥山群属该构造盆地沉积响应,为一套火山 -陆缘碎屑浊积岩夹中基性—中酸性火山熔岩的建造组合,其中碎屑岩在微量元素判别图(图 4)中,样品投影点主体落在少部分落大陆岛弧区域。因此,有理由认为,双桥山群原岩沉积构造环境与大陆岛弧关系较密切,暗示与俯冲作用相关的沉积特征。

图4 新元古代浅变质碎屑岩构造判别图解

关于俯冲作用发生的时代根据相关同位素年龄判断如下：本次在祁门以南双桥山群不同层位玻屑晶屑凝灰岩中分别获得 832.5±9.5Ma(侯潭)的锆石 SHR IMP U-Pb年龄及 830.4±4.9Ma(祁红乡)、827.5±4.1Ma(侯潭 )的 LA-ICP-MS锆石 U-Pb年龄,在其中一安山岩及流纹岩夹层中分别获得 822±6Ma(塔坊乡 )及 821.2 ±4.6Ma(金子牌 )的 LAI CP-MS锆石U-Pb年龄,另在千枚状凝灰质砂岩中分别获得 830.8±8.6Ma(祁红乡)和 827.4±6.6Ma(侯潭)的碎屑锆石 SHR IMP U-Pb年龄和 LA-LCPMS锆石 U-Pb年龄。此外,在祁门县西邻的经公桥一带双桥山群横涌组和安乐林组斑脱岩中分别获得831±5Ma和 829±5Ma的锆石 SHR IMP U-Pb年龄。其次,在皖南许村花岗质岩体中获得 834.5±8.3Ma的锆石 SHR IMP U-Pb年龄。综合上述年龄数据,是否可以提取如下两个信息：一是双桥山群形成年龄不早于 832.5±9.5Ma,约束的最佳估计值在 821Ma～832Ma之间;二是陆缘小洋盆开始俯冲的时间不应小于 832.5±9.5Ma。

图5 火山岩稀土元素标准化模式图

图6 火山岩微量元素标准化模式图

图7 火山岩构造判别图解

2.3 弧 -陆碰撞造山作用

持续的俯冲消减,海盆不断狭缩,最终导致弧后陆缘小洋盆关闭,弧 -陆碰撞 (图 3-C),形成一系列近南北向挤压机制下构造组合,使新元古代地层发生北东东向展布的紧闭同斜褶皱及逆冲型脆韧性剪切构造变形,形成首次区域叶理事件,由于强烈的构造面理置换及期后构造叠加,明显可识别的早期褶曲为露头尺度级原始层理片内无根褶曲 (图 8)。伴随此次构造变动,发生区域低温动力变质作用。同时,由于强烈的挤压,使有限俯冲作用致地壳中深层次的陆缘小洋盆型蛇绿岩被剪切、逆冲回返至地壳浅层部位,与火山 -陆源碎屑复理石基质共同组成构造混杂岩系。碰撞造山作用使地壳强烈抬升,沿造山带北麓形成磨拉石堆积,历口群与下伏双桥山群高角度不整合面之间出露的数十至数百米不等的砾岩及含砾砂岩层属碰撞造山后期发育在前陆盆地的挤压型磨拉石盆地沉积,标志着一个沉积旋回,岩浆事件和构造旋回的结束。

图8 溪口岩群紧闭同斜褶曲构造(F1)(段莘乡官坑村北)

关于碰撞造山作用的时限可用历口群形成时代的下限及双桥山群沉积时代上限进行约束,区域上历口群和河上镇群层位完全可对比基本被大家认知,李正祥等在浙西河上镇群中部层位虹赤村组流纹岩中获得 802±11Ma SHR IMP锆石 U-Pb协和年龄,且绝大部分测试点年龄值均落在 807±11Ma,考虑到与虹赤村组整合接触的下部骆家门组的沉积时间,王剑认为河上镇群开始接受沉积的下限年龄值不应小于 807±11Ma。另外,高林志等在整合接触于虹赤村组之上的上墅组斑脱岩中获得 767±5Ma的锆石 SHR IMP U-Pb年龄,从而对河上镇群及其相关地层上限年龄进行了约束。考虑到本次标定的双桥山群上限年龄,认为碰撞作用发生的最可能时限在 807Ma～821Ma间。此次,在该套浅变质地层同变质变形分泌石英脉中获得 816Ma(祁门县老胡村)的 LA-I CP-MS锆石 U-Pb协和年龄,为更确切制约碰撞造山作用发生的时限提供了年代学依据。

2.4 碰撞造山期后陆壳裂陷沉积作用

陆缘小洋盆俯冲—碰撞闭合后,大陆动力学机制由挤压转为松弛拉张,在固化不强的大陆壳基底上发生新的裂陷作用,前陆磨拉石盆地转为拉张的裂谷型盆地 (图 3-D)。在皖浙赣一带出露的历口群和河上镇群火山 -陆缘碎屑沉积组合体为 Rodinia超大陆裂解后的早期裂谷沉积,裂解的下限年龄可用河上镇群开始接受沉积的时限进行约束。皖南的历口群早期葛公镇组属类磨拉石复成分砾岩及砂砾岩沉积,之上为邓家组成熟度较高、碎屑成分以石英为主的陆缘碎屑岩建造,其顶部的铺岭组为一套基性火山岩建造,形成于拉张构造环境。同时在赣东北石耳山一带形成后造山铝质 A型花岗岩体,前人在石耳山杂岩体不同部位获得 814Ma及 766Ma～768Ma的锆石 U-Pb年龄。区域上,该裂谷盆地一直演化到早古生代中后期,期间地壳振荡频繁,但总体仍处于伸展构造环境,该裂谷盆地直到加里东造山运动闭合。

3 结 语

综上所述,可以得出以下几点结论。

①提供了大量高精度同位素测年数据,将对重新思考江南造山带构造演化的时限等问题有重要意义。广布于皖赣相邻区的浅变质陆缘细碎屑岩为主含少量火山物质的复理石建造体形成于约 821Ma～840Ma的新元古代早期,其以景德镇—鄣源—伏川区域断裂带为界,南部为形成于大陆边缘拉张构造环境下的溪口岩群,认为其形成时限在 830Ma～840Ma间。北部的双桥山群显示与俯冲作用相关的火山弧构造沉积环境,约束的最佳形成时限在821Ma～832Ma之间。

②鄣源基性岩块与伏川蛇绿岩基性岩类具相似的地球化学特征及相近的产出地质特征、空间分布位态等,认为属伏川蛇绿岩西延组成部分,形成于具有陆壳性质的大陆边缘区的弧后盆地构造环境或陆壳上的小洋盆地内。

③区内双桥山群中基性、中酸性火山岩具基本一致的岩石地球化学特征,显示其同源性,分析认为形成于火山弧构造环境。

④越来越多的资料显示,江南造山带属新元古代早期的碰撞造山带,该阶段皖赣相邻区经历了古扬子板块东南缘裂开 -陆缘小洋盆有限俯冲—弧陆碰撞造山—造山期后陆壳裂陷沉积的构造演化过程。

4 致 谢

加拿大滑铁卢大学地球与环境科学系林寿发博士亲赴野外指导采集 SHR IMP锆石 U-Pb同位素样并完成其测试,南京大学地球科学系王晓磊教授参与了部分 LA-ICP-MS锆石 U-Pb同位素样野外采集并对所有 LA-ICP-MS锆石 U-Pb测试数据进行了整理。撰稿过程中,与江西省地勘局原总工程师杨明桂研究员级高级工程师及中国地质科学院地质研究所高林志、丁孝忠研究员进行过有意义的交流。曾勇研究员级高级工程师对文稿进行了审阅。在此一并致以衷心感谢!

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[27]南京地质调查中心.安徽 1∶5万平里、江潭、瑶里、虹关幅区调报告[R].2009.

Discussions on Neoproterozoic tectonic evolution in Anhui-Jiangxi bordered region

ZHANG Yan-jie1,SUN Lei2,ZHOU Xiao-hua1,L I AO Sheng-bing1,WANG Cun-zhi1,ZHU Y i-p ing1

(1.Nanjing Institute of Geology andMineral Resources,Nanjing 210016,China;2.Geological Survey of Jiangsu Province,Nanjing 210018,China)

The flysch for mation,mainly containing marginal epimetamorphic fine clastic rocks and some volcanic rocks,was widely distributed in Anhui-Jiangxi bordered region.A massof high precision isotopic dating showed that the epimetamorphic stratawere likely formed in earlyNeoproterozoic around 821Ma～840Ma.Integrated with deposit event,magmatic event and tectonic event,itwas proposed that the southeastmargin of Yangtze ancient block went through such processes inNeoproterozoic：the diving ofmarginal s mallocean basin,the collision of arc and continent,post-orogenic rift intergrowth sedimentation of continental crust.

North margin of Jiangnan orogen;Neoproterozoic;Tectonic evolution;Island arc volcanic rocks;Jiangxi;Anhui

P542;P534

A

1674-3636(2010)04-0351-07

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.04.351

2010-01-12;编辑：詹庚申

中国地质调查局“安徽 1∶5万平里、江潭、瑶里、虹关幅区调”项目 (1212010610609)

张彦杰 (1971—),男,高级工程师,长期从事区域地质调查工作.