江南造山带东段鄣源枕状玄武岩的年代学与构造属性研究＊

周效华，高天山，马雪，张彦杰，廖圣兵，余明刚，陈丹丹，朱延辉

（1 南京大学地球科学与工程学院，南京 210093）（2 南京地质矿产研究所，南京 210016）

中国扬子板块和华夏板块之间有一明显带状分布的元古代浅变质的沉积地层和一系列岩浆岩单元，被称之为“江南造山带”［1，2］。近年来不少学者对该造山带内的前寒武系岩浆岩进行了一系列的同位素定年研究，大量的数据反映出该造山带主体形成于新元古代早期［3－11］。江南造山带主体应形成于新元古代，制约着显生宙以来区域构造的演化，江南造山带基底构造格局及物质组成研究对区域找矿具有重要意义。

随着赣东北蛇绿混杂岩、皖南伏川蛇绿混杂岩以及江绍断裂带东端蛇绿混杂岩的不断被确定［12－14］，以及多条与这些缝合带有关、具有岛弧性质的火山岩带的确定，暗示江南造山带具有多岛弧拼贴、多缝合的特点。

近年，笔者在安徽鄣公山北坡的鄣源村溪口岩群地层中发现了一套枕状构造发育的玄武岩。江南造山带北侧这套具有洋壳性质的玄武岩的发现，不仅意味该时期造山带北侧的洋盆尚未完全闭合，而且暗示皖南伏川缝合带有可能呈近东西向，经休宁、鄣源一直延伸到赣北的庐山地区，而不是原来认为的接赣东北缝合带。本文通过野外详细调查，采取枕状玄武岩样品，并在北京离子探针中心进行了SHRIMP U－Pb测年。结合同位素年龄、地球化学数据和区域上的最新研究成果，探讨了其构造属性，以期对江南造山带北侧构造格局和洋盆的闭合时间进行限定。

1 区域地质概况

在江南造山带东段，发育呈构造岩块产出的镁铁质岩浆岩，呈北东－南西向分布于皖赣相邻区鄣公山北坡瑶里－鄣源－江潭一带，包括空间上密切共生的蚀变枕状－块状玄武岩、辉长岩、辉绿岩等，以构造岩块或岩片形式产于新元古代火山－陆缘细碎屑岩组成的复理石中，与围岩呈断层接触关系，岩块与围岩均经历强烈的剪切变形作用，强烈糜棱岩化，总体显示构造混杂岩带特征。围岩主体是围绕扬子板块东南缘发展起来的大陆边缘弧后盆地带浅变质的陆缘细碎屑岩为主并含少量火山物质的复理石建造体［15－18］。围岩以宜丰－景德镇－歙县断裂带为界，南部称溪口岩群，以北属双桥山群（图1）。

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，其中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。在鄣源一带基性岩带出露最宽，约500余米，带内基性岩被自北而南的高角度逆冲断层所切割，形成了由块状玄武岩、枕状玄武岩及少量蚀变细粒辉长岩、辉绿岩等组成的混杂岩块（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，基性岩南北两侧以脆性断裂构造与浅变质复理石建造体相接触。

2 样品及分析方法

2．1 玄武岩岩相学特征

鄣源玄武岩主要为块状－枕状玄武岩，岩石蚀变较强。可分为块状玄武岩和枕状玄武岩，以枕状玄武岩最为发育，岩枕呈圆－椭圆状，枕形态完好，枕横截面从5cm×10cm 到150cm×50cm 不等，主体为40cm×25cm 左右，边缘具环带构造，气孔构造，据大量岩枕的统计特征，长轴走向约75°～85°，短轴165°～175°，枕南侧面普遍较为平直或略凹，北侧则整体向外凸出，根据大量岩枕的特征判断玄武岩上层面指向345°，岩枕之间充填有硅质、钙质及隐晶质等。

玄武岩具变余少斑结构，基质为间隐－间粒结构。斑晶主要为斜长石，斜长石弱绢云母化，聚片双晶尚清楚，斜长石局部密集排列，有近平行状或近于束状，显示水下喷发的淬碎结构，另可见少许橄榄石及粒状辉石。基质主要由微晶斜长石、辉石等组成，其间充填的火山玻璃，已脱玻化。

2．2 分析方法

图1 皖赣相邻区地质构造略图（据文献［16］［46］修改）Fig．1 Sketch structural map in the adjacent area between Anhui and Jiangxi provinces

图2 鄣源镁铁质构造混杂岩带剖面图Fig．2 Section map of the Zhangyuan mafic tectonic melange belt

本次定年样品为枕状玄武岩（样品ZY－3），经破碎、重液分选后在双目显微镜下挑选出锆石20 余颗。将代表性锆石与标准锆石TEM（417 Ma［19］）一起制靶，详细制靶过程见文献［20］。首先在光学显微镜下对锆石靶进行照相（包括透射光和反射光），然后在扫描电子显微镜下进行锆石阴极发光（CL）成像研究，查明锆石的内部结构及成因［21］，以选择最佳测定点（如避开有包裹体或杂质、裂缝、U 含量特高部位和横跨在核－增生层的边界等）。最后，将样品靶表面镀金，以增强其导电性．锆石分选工作在河北地质调查院完成，锆石制靶和阴极发光（CL）图像照相在中国地质科学院北京离子探针中心完成。锆石SHRIMP U－Pb－Th 同位素分析在中国地质科学院北京离子探针中心SHRIMPⅡ上完成，详细的分析流程见参考文献［22］。分析过程中，一次离子流强度4nA，一次离子流束斑为20～30 nm 左右。每个数据点测点由5 组扫描获得．标样为M257（U 含量为840ppm）［23］和TEM（年龄为417 Ma）［19］，分别用于U 含量和年龄校正。标准锆石TEM 与未知样品比例为1∶2～1∶3，以检验仪器状态的稳定性与实现对未知样品测定数据的同位素分馏进行校正。数据处理和年龄计算采用程序SQUID1．02 和ISOPLOT3．0［24，25］；衰变常数使用Steiger和Jager［26］的推荐值；普通铅校正使用直接测定204Pb的方法［27］，其组成用Stacey－Kramers 模式［28］给出相应时间的地壳平均Pb同位素组成。

全岩化学分析在南京地质矿产研究所实验测试中心完成，其中主量元素采用荷兰Panalytical公司生产的Axios型波长色散X 射线荧光光谱仪测定，分析精度优于5%；微量元素采用Finnigan ELEMENT 2 型电感耦合等离子质谱（ICP－MS）测定，分析精度优于5%，具体分析方法见文献［29］。

3 分析结果

3．1 枕状玄武岩锆石SHRIMP U－Pb年龄

枕状玄武岩（样品ZY－3）中的锆石颗粒呈浅黄色－无色透明，长柱状、半截椎状晶型，晶面光滑，多为次棱角状，部分边部有磨圆现象而呈次圆状，一般锆石晶体长轴60～120μm，长／宽一般介于1．5～2．5之间，震荡环带较清晰（图3a），锆石的Th／U 比值除测点4．1略小（0．29）外，其它测点具有较高的Th／U 比值（0．4～1．79），说明为典型的岩浆成因锆石。锆石测年数据列于表1，15个测点数据有12个点位于谐和线上，其中测点4．1、10．1和14．1的年龄分别为1534±26 Ma、1192．9±20．6 Ma、1335±17 Ma和958±16 Ma），应属于捕获锆石。另外9个测点（1．1、2．1、3．1、5．1、7．1、8．1、11．1、12．1、13．1）的年龄变化范围为862．1 Ma－921．2 Ma（加权平均年龄为885±10 Ma，置信度为95%，MSWD＝1．7），可能代表了与双溪坞弧岩浆活动一致的岩浆事件。3 个测点的206Pb／238U年龄变化范围为825．5～832．8Ma，加权平均年龄为（832±19）Ma（置信度为95%，MSWD＝0．07）（图3b），加权平均年龄与表面年龄一致，代表了枕状玄武岩的形成年龄。

图3 鄣源玄武岩锆石的阴极发光图像（a）和SHRIMP U－Pb年龄谐和图（b）Fig．3 Zircon CL images（a）and SHRIMP U－Pb concordia diagram（b）for the Zhangyuan basalts

3．2 岩石地球化学

玄武岩样品的主量、微量与稀土元素分析结果列于表2。SiO2含量为51．74%～53．10%，Al2O3含量介于13．02% ～14．81%，MgO 含量高达7．97%～8．75%（Mg＃＞60），Na2O 含量变化于1．31%～2．7%，而K2O 含量则较低（0．09%～0．74%），贫碱（Na2O＋K2O＝1．40%～3．44%）、较富钠（Na2O ＝1．31%～2．70%）、具高Na2O／K2O比值（3．36～14．56）和高的FeO／Fe2O3比值（2．27～3．50），TiO2含量介于0．65%～0．82%，CaO 含量介于6．24% ～8．95%，MnO 介于0．13% ～0．15%，P2O5含量介于0．07%～0．08%。在TAS分类命名图解上，样品投点均位于亚碱性系列的玄武安山岩区域（图4a），在FAM 图上则投入拉斑玄武岩系列区域（图4b）。

图4 安徽鄣源枕状玄武岩的地球化学图解Fig．4 Geochemical diagrams of the pillow basalts in Zhangyuan aera，Anhui Province

玄武岩样品具有低的稀土元素总量（50．6～60．98）×10－6，轻、重稀土元素的分馏程度中等（（La／Yb）N＝2．48～3．72；（La／Sm）N＝1．85～2．30），稀土元素的球粒陨石标准化曲线呈较平滑的右倾型（图5a），呈弱负Eu异常（δEu＝0．71～0．87）。

玄武岩样品具有较高Cr（239～429）×10－6和Ni（89．8～133）×10－6，在原始地幔标准化蛛网图上（图5b），显示明显负Nb异常，并强烈亏损高场强元素HFSE（P，Ti等），类似岛弧岩浆岩特征。

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表2 安徽鄣源玄武岩主量元素（×10－2）、微量元素（×10－6）、稀土元素（×10－6）含量及相关参数Table 2 Major（10－2），trace（10－6），rare－earth（10－6）elements and relevant parameters of Zhangyuan basalts

图5 安徽鄣源枕状玄武岩的球粒陨石标准化稀土元素配分图（a）和原始地幔标准化微量元素蛛网图（b）Fig．5 Chondrite－normalized REE patterns（a）and primitive mantle－normalized trace elements spidergrams（b）for the pillow basalts in Zhangyuan aera，Anhui Province

4 讨论

4．1 枕状熔岩的形成时间

本次工作中，SHRIMP锆石U－Pb测年结果显示，枕状玄武岩形成于（832±19）Ma，表明鄣源枕状玄武岩形成于新元古代中期。

董树文等（2010）［30］在江南造山带中段的江西庐山地区获得与枕状熔岩共生的英安岩的SHRIMP锆石U－Pb年龄为840±7Ma。丁炳华等（2008）［31］在伏川蛇绿岩堆晶岩异剥橄榄岩及侵入到方辉橄榄岩中的辉长岩岩脉中分别获得（827±9）Ma和（848±12）Ma的锆石SHRIMP UPb年龄，认为伏川一带的基性－超基性岩形成时代为827～848 Ma。Chuan－lin Zhang（2013）［32］在伏川蛇绿岩辉长岩中获得（822±3）Ma、（819±3）Ma和（827±3．3）Ma的锆石U－Pb年龄，认为伏川蛇绿岩就位于840～820Ma。因此，鄣源枕状熔岩的形成时代与伏川蛇绿岩、庐山枕状熔岩一致。

在鄣源一带的枕状玄武岩出露规模较大，最宽处宽约500余米，而大面积出露的基性熔岩年龄则可能代表的是洋盆有一定规模时的时间［33］。

4．2 鄣源玄武岩的构造环境

关于江南造山带新元古代岩浆岩的成因目前主要有三种观点：（1）岛弧模式［34－39］，认为这些岩浆活动是洋壳俯冲消减于扬子板块下引起的岛弧岩浆，扬子地块周缘的俯冲造山运动可能持续到820 Ma或更晚；（2）地幔柱成因［40－43］，认为这些岩浆活动是地幔柱成因，在830～750 Ma期间，Rodinia超大陆下存在一个超级地幔柱，通过两次地幔柱活动导致了华南大规模的岩浆作用，并最终导致了Rodinia超大陆的裂解；（3）板块－裂谷模式，认为这些岩浆产物是早期弧－陆碰撞、晚期拉张垮塌和大陆裂谷的再造产物［44，45］。

图6 安徽鄣源枕状玄武岩的地球化学图解Fig．6 Geochemical diagrams of the pillow basalts in Zhangyuan aera，Anhui Province

在玄武岩的构造环境判别图V－Ti／1000 图解上，鄣源枕状玄武岩主要投在岛弧玄武岩区域（图6a）；在MnO－TiO2－Pb2O5图解上，投在岛弧拉斑玄武岩区域（图6b）；在Th－Hf－Ta图解上，投在破坏性板块边缘的玄武岩及其分异物区域（图6c）；在Nb＊2－Zr／4－Y图解上，也投在了火山弧玄武岩区域（图6d）。周新民等（1989）对伏川蛇绿岩套进行了系统研究，认为伏川蛇绿岩形成于陆壳上的小洋盆地内，该盆地具有类似弧后盆地或陆内裂谷的性质［14］。程光华等（2000）根据皖赣相邻鄣公山地区的构造岩石组合，提出了“鄣公山弧后盆地”的概念［16］。张彦杰等（2012）通过对鄣源基性岩地质及岩石地球化学特征等的分析，认为鄣源基性岩形成于低速扩张的陆缘小洋盆扩张脊环境，具初始洋壳基性岩特征，并提出鄣源基性岩可能属皖南伏川蛇绿岩西延组成部分［46］。综上所述，本文认为，鄣源地区新元古代的枕状玄武岩应发育于弧后小洋盆－岛弧构造环境。

鄣源枕状玄武岩的时代为832±19 Ma，反映了在这个时期扬子和华夏两大陆块之间仍存在明显的洋陆俯冲作用过程。从时间上限定了江南造山带至少在这个时期仍未关闭，造山作用应该发生在此之后。

4．3 地质构造意义

新元古代早期，古华南大洋向北俯冲消减引起地幔对流使扬子板块东南缘引张，并最终形成了大陆边缘弧及陆缘盆地［47－49］，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。拉张初期火山物质较少，以陆缘细碎屑岩沉积为主。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，产生鄣源一带具初始洋壳特征的基性岩组合。董树文等（2012）通过对庐山地区新元古代细碧－角斑岩系枕状熔岩的系统研究，认为这套岩石形成环境为陆壳基础上的弧后小洋盆［30］。

从区域构造分析，位于江南造山带东段北缘的鄣源基性岩快所代表的弧后小洋盆向东应该与伏川蛇绿岩代表的新元古代洋壳对比，向西应可与庐山地区枕状熔岩相连。鄣源细碧岩、庐山细碧岩与伏川细碧岩一样均发育在陆块撕裂地壳强烈减薄拉断的部位，代表了与板块俯冲有关的狭窄的扩张的弧后盆地环境。因此，江南造山带的大地构造格局是否是一般认为的歙县蛇绿岩沿着赣东北断裂（缝合带）向南东延伸与赣东北蛇绿岩相接，值得进一步工作。

5 结论

（1）鄣源枕状熔岩SHRIMP锆石U－Pb年龄为832±19 Ma，代表弧后小洋盆有一定规模的时间。鄣源枕状玄武岩的年龄反映迟至832±19 Ma，扬子和华夏两大陆块之间仍存在明显的洋陆俯冲作用过程。从时间上限定了江南造山带至少在这个时期仍未关闭。

（2）从区域构造分析，位于江南造山带东段北缘的鄣源基性岩块所代表的弧后小洋盆向东应该与歙县含蛇绿岩的新元古代洋壳对比，向西应可与庐山地区枕状熔岩相连。

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