广东南雄断裂带Ar-Ar年龄及其地质意义*

李出安，邹和平

(1.广东省地质调查院,广东 广州 510080；2.中山大学地球科学系，广东 广州 510275；3.中国科学院南海海洋研究所边缘海地质重点实验室，广东 广州 510301)

南雄断裂带是粤北地区重要的北东向断裂构造，既是控制南雄白垩纪-古近纪盆地形成演化的边界断裂带，也是南雄-始兴地区重要的成矿构造带。前人对该断裂带已做过一定的研究并且基本厘定其为一条大型的拉伸剥离断层，根据区域地质对比认为其主要活动时期为白垩纪[1-3]。前人在对粤北区域构造-岩浆作用研究上也获得过不少年龄数据，例如，始兴县司前二云母花岗岩，用锆石ICPMS U-Pb法测得是151±11 Ma[4]；诸广山仁化-乐昌中粒斑状黑云母花岗岩全岩Rb-Sr等时线年龄为147 Ma，始兴石人嶂中粗粒斑状黑云母花岗岩全岩Rb-Sr等时线年龄为132 Ma[5]；诸广山南部辉绿岩脉的Sm-Nd等时线年龄为94±7 Ma，Rb-Sr等时线年龄为102±8 Ma[1]；南雄断裂带附近两处基性岩脉曾测得106.7±2.1 Ma和110.0±3.0 Ma的K-Ar年龄[6]；南雄盆地中始兴当吊排玄武岩的自形锆石的SHRIMP U-Pb年龄为95.9±0.8 Ma[3]。但迄今为止，对南雄断裂带构造变形时间的热年代学研究仍然缺乏。

为了更准确地分析该断裂带的发育历史、变形期次以及更深入地认识区域构造演化史，我们在详细的野外地质调查和岩石薄片镜下观察的基础上，对南雄断裂带韧性剪切变形进行了Ar-Ar热年代学研究。

1 南雄断裂带的基本特征

南雄断裂带西起广东仁化县长坝南侧，总体走向变化于NE40°～70°之间，经周田以东向北东延伸过南雄北部邓坊至江西信丰一带，倾向SE，早期糜棱面理倾角30°～35°，晚期断层面倾向与早期面理倾向一致，局部倾角较陡，达55°～60°。断裂带上盘或南东盘下降，形成南雄盆地和信丰盆地，其中沉积白垩纪至古近纪的红层；断裂带下盘或北西盘广泛出露震旦纪～奥陶纪变质岩及中生代花岗岩(图1)。沿断裂带除了大量发育浅层次脆性变形造成的碎裂岩系列，如硅化碎裂岩、断层角砾岩外，下盘顶部还发育厚度几十至几百米不等的深层次韧性变形产生的长英质或花岗质糜棱岩。糜棱岩的主要矿物组合为石英、长石、白云母、黑云母。镜下观察见石英具强烈的波状消光，亚颗粒发育，动态重结晶明显；长石呈透镜状或呈σ-δ旋转碎斑；云母定向排列，多与长石和石英矿物构成S-c组构，或塑性变形成为“云母鱼”。构造岩的发育和组构特征说明该断裂具有多期次活动的特点，早期为缓倾角伸展型正断层，韧性变形强烈，晚期为中-高角度脆性正断层。

图1 广东南雄地区地质简图(据舒良树等，2004修改)[3]

2 糜棱岩白云母Ar-Ar年代学测试结果

本次测试样品取自始兴县沿溪公路旁的南雄断裂带(图2a)下盘花岗质糜棱岩(图2b)(野外编号：SX3-5-1，GPS坐标：N25°02.955′，E114°04.659′)。矿物已强烈塑性变形，动态重结晶明显，石英、云母构成S-c组构(图2c)，显示为强烈韧性剪切变形-变质的产物。挑选变形最具特征的糜棱岩样品，碎样后在广东省有色金属研究院选矿室挑选出白云母。

图2 始兴县沿溪公路旁南雄断裂带剖面(a)、下盘糜棱岩野外露头(b)和镜下特征(c)

Ar-Ar年代学测试在中国科学院广州地球化学研究所同位素年代学和地球化学重点实验室GV5400 质谱上采用激光熔样阶段加热方法完成，激光熔样阶段加热Ar-Ar年代学测试方法的具体分析流程详见文献[7]，年龄计算和作图并采用了Ar-Ar数据处理软件ArArCALC(version 2.2c )[8]。

南雄断裂带糜棱岩中白云母Ar-Ar激光加热测年结果(表1)获得非常平坦的Ar-Ar年龄谱(图3)，坪年龄(tp)为(94.6±0.4)Ma(MSWD=1.43)，全熔年龄为(93.7±0.4)Ma，等时线年龄(ti)为(94.8±0.4)Ma(MSWD=1.53),三者十分相近，而且初始40Ar/36Ar值为285.1±13.9，与一般采用的现今标准值(295.5±5)基本一致，说明测试所得年龄值可靠。

表1 南雄断裂带糜棱岩白云母Ar-Ar激光阶段加热定年结果

测试者：中国科学院广州地球化学研究所同位素年代学和地球化学重点实验室邱华宁

图3 南雄断裂带糜棱岩样品白云母Ar-Ar年龄谱(a)和正等时线年龄(b)

3 南雄断裂带样品的Ar-Ar年龄解释

本次测试采用激光阶段加热的方式共14加热个阶段。第1阶段视年龄为81.1±2.0 Ma，析出39Ar占总析出量的2.91%，可能反映断裂活动后期受到的一次热扰动，这与前人研究南雄盆地内有一层玄武岩具有82 Ma的K-Ar年龄数据相一致[3]；第2阶段视年龄为88.9±1.0 Ma，析出39Ar占总析出量的4.85%，应该也是一次热扰动事件的反映，可能对应于断裂后期的韧脆性-脆性转换和硅化作用时间；第6～13阶段构成一个较明显的坪，其坪年龄为94.6±0.4 Ma，代表动力变质新生矿物白云母的冷却年龄(封闭温度350±50 ℃)[14]，也代表断裂带伸展变形强烈韧性剪切的年龄；第14阶段的视年龄为117.3±2.7 Ma，对应析出1.88%的39Ar，可能为断裂早期动-热变质-变形作用的反映。

4 地质意义

1)南雄断裂带的活动时代。

南雄断裂带经历了韧性-脆韧性-脆性活动的长期演化阶段。Ar-Ar法测年结果表明，南雄断裂带中生代伸展活动开始于早白垩世(117.3±2.7 Ma)，强烈的伸展变形和韧性剪切主要发生在早白垩世末-晚白垩世初(94.6±0.4 Ma)，其后可能在88.9±1.0 Ma和81.1±2.0 Ma还发生过2次较明显的热扰动事件。断裂带晚期脆性活动的年龄还有待其它测年方法的分析和研究来解决。

2)区域构造对比。

区域上，邹和平等[9]对广东南澳和莲花山断裂带Ar-Ar热年代学的研究中，测得南澳断裂带后期韧-脆性转化和地壳伸展年龄大致为86 Ma，莲花山断裂带后期韧-脆性转化和地壳伸展年龄为97～66 Ma；东南沿海地区沿北东向断裂形成一系列碱性(A 型) 花岗岩和基性岩脉的形成年龄为90～94 Ma左右[10-11]， 如漳州新村岩体为93～97 Ma[12]、魁岐岩体为93 Ma 、笔架山岩体为92 Ma[13]。南雄拉伸剥离断裂带韧性剪切变形年龄(94.6±0.4 Ma)与南雄当吊排玄武岩锆石SHRIMP U-Pb年龄95.9±0.8 Ma[3]一致，并与华南白垩纪构造应力场发生重要拉张活动的时间[6]相对应，这为判断华南晚中生代岩石圈伸展作用发生的时间进一步提供了断裂活动的热年代学制约。

5 结 论

1) Ar-Ar激光阶段加热定年结果表明，南雄断裂带中生代拉伸剥离正断层活动开始于早白垩世初(117.3±2.7 Ma)，强烈的伸展变形韧性剪切发生在早白垩世末-晚白垩世初(Ar-Ar坪年龄为94.6±0.4 Ma)，其后在88.9±1.0 Ma和81.1±2.0 Ma还可能发生过2次较明显的热扰动事件。

2)南雄断裂带Ar-Ar测年数据为进一步判断华南白垩纪岩石圈伸展作用发生的时间提供了新的热年代学制约，或者说，早白垩世末-晚白垩世初是区域岩石圈伸展的重要时期。

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