华南地区新元古代年代地层标定及地层对比

高林志, 尹崇玉, 丁孝忠, 王泽九, 张 恒

1)中国地质科学院地质研究所, 北京 100037; 2)中国地质科学院, 北京 100037

华南地区新元古代年代地层标定及地层对比

高林志1), 尹崇玉1), 丁孝忠1), 王泽九2), 张 恒1)

1)中国地质科学院地质研究所, 北京 100037; 2)中国地质科学院, 北京 100037

华南地区新元古代地层区域上涉及中国上、下扬子地区, 包括中国地层表中的青白口系、南华系和震旦系, 时代上分别对应国际地层年代表中拉伸系、成冰系和埃迪卡拉系。传统划分是以晋宁运动(四堡运动)为标志划分为中元古界和新元古界, 近年来, 通过地层中凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb的测定, 华南地区新元古代年代表已进行了有效年代学标定, 突出了地层对比的可靠性和新的构造观点解译。华南古陆构造演化研究需要以构造为纲, 明确了古陆周缘地层发育了中元古代晚期相关沉积记录, 而华南古陆内部, 特别是江南造山带为武陵运动的构造运动产物。本文将报道桂西地区青白口系拱洞组底部SHRIMP锆石U-Pb年代学测定数据(799.8±5.5) Ma, 江西与湖南交界长安组底部获得凝灰岩锆石年龄(770±10) Ma, 湘西北长安组底部获得凝灰岩锆石年龄(758.6±5.4) Ma和湾溪口村长安组冰碛岩距底部十多米处获得凝灰岩锆石年龄(743.8±4.1) Ma。上述年龄进一步提供华南地区冰碛岩地层的年代学依据。

华南地区; 新元古代; 年代地层; 青白口系; 南华系

在中国地层格架中, 华南古陆主要由扬子陆块和华夏陆块组成, 在变质基底与沉积盖层研究和标定中突出了两个问题。一、上扬子地区(扬子块体)是具有三个构造演化阶段的产物, 即古老结晶基底、变质基底和沉积盖层的特点, 代表地层为崆岭岩群, 神农架群和南华系, 目前, 扬子块体西南缘和北缘古老结晶基底上普遍发育与格林威尔造山带同期的沉积记录, 代表地层为昆阳群。二、下扬子地区(江南块体)突出的地质问题是未见古老结晶基底, 而在扬子陆块和华夏陆块之间发育了带状分布的元古代浅变质的沉积地层和一系列岩浆岩, 曾被称为“江南古陆”(Dong et al., 2015)。传统上, 江南古陆变质基底的上限年龄是通过沿造山带发育的 S型花岗岩和超镁铁辉长橄榄岩侵位年龄来限定的。“江南造山带”的争论焦点在于新元古界南华系之下, 是否存在双层褶皱基底？两者之间的不整合是否就对应是格林威尔造山？同时也涉及到“江南造山带”启动的时间？尽管, 格林威尔造山带同期地层的锆石同位素年龄证据仅见于扬子陆块西南缘的地层中, 而江南造山带南部仅铁砂街组为格林威尔造山带同期地层沉积(高林志等, 2013c), 值得注意的是华南古陆北缘湖北大洪山和神农架地区以及川滇地区依据锆石测年确定格林威尔造山带同期地层(张传恒等, 2007; 耿元生等, 2007; 李怀坤等, 2013)是否是黔西北地区的梵净山群、四堡群、冷家溪和双桥山群中发现的大量继承锆石的(900~1000 Ma)物源? 当“江南造山带”所谓的中元古代地层(四堡群、梵净山群、冷家溪和双桥山群等), 随着精确锆石U-Pb年龄的不断发现, 已根本否定了“江南造山带”为中元古代地层; 华南地区四堡群、梵净山群、冷家溪和双桥山群等地层中锆石测年数据(高林志等, 2010a, b, 2011a, b, c, d, e, 2012, a, b, c, 2013, a, b, c, d), 不仅对整个江南古陆变质基底新元古代地层进行了限定, 也质疑了扬子块体和华夏块体与全球古地理格局的关系？在南华系之前形成了一套似盖层过渡层的沉积(板溪群、丹州群、下江群等), 与下覆地层四堡群(梵净山群、冷家溪群、双桥山群)同等低绿片岩之间的构造关系？因此, 对二者之间的沉积关系的解疑将有利于我们理解江南造山带的地质背景、成矿条件以及地层划分等问题。

1 华南地区江南造山带

“江南造山带”一词是在20世纪30至40年代中国地质学家研究湘、黔、桂、赣、皖、浙等省古老变质岩基础上, 由黄汲清(1945)提出“江南古陆”。郭令智等(1980, 1996), 又先后称其为“江南地轴”、“江南造山带”(图 1)。至今为止, 有关“江南造山带”变质基底形成的构造属性和演化特征的认识, 经历了三个阶段。第一阶段: 20世纪60年代前槽台构造, 认为其构造属性是地槽回返的褶皱带(陈国达, 1956); 第二阶段: 70年代后, 随“板块构造”理论的引入和发展, 认为“江南造山带”变质基底的形成是华夏板块向扬子板块俯冲, 由岛弧、弧后盆地组成的洋陆碰撞造山带(郭令智等, 1980)。至20世纪90年代王鸿祯等提出以湘赣交界为界, 分为东、西两段;西段属以裂陷为主的被动大陆边缘, 为780 Ma前形成褶皱基地的“新地台”; 东段则以持续发展的主动大陆边缘为特征(王鸿祯等, 1994)。第三阶段: 21世纪初, 根据华南地区侵入四堡群及其相当层位并被板溪群及其相当层位不整合覆盖的花岗岩体和地层的研究, 确定岩体主要为淡色花岗岩(MPG)和含堇青石花岗闪长岩(CPG), SHRIMP锆石U-Pb测年, 该岩体年龄大体在840~820 Ma范围内(Li et al., 2003; Wang et al., 2003)。但是, 有关学者仍然坚持将“四堡运动”与“格林威尔运动”相对比, 并将其纳入Rodinia超大陆全球的构造体系; 将板溪群(相应地层)视为Rodinia超大陆于1000 Ma后裂解的产物, 并以此推断裂解源于“地幔超柱”的活动(Li et al., 2003)。周金城等(2008)首先发表文章对“江南造山带”为“格林威尔运动”的对比提出质疑。随着大量晚前寒武纪地层中斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb测年数据的获得,为再次认识“江南造山带”变质基底形成和演化提供新的可靠定年数据(高林志等, 2011e, 2012a)。

1.1 江南造山带年代地层新认识

近年来, 江南古陆变质基底地层中斑脱岩中的最新SHRIMP锆石U-Pb年龄数据在新年表修正中占有重要位置(高林志等, 2008, 2010c)。江南古陆的争论焦点在于新元古代南华系之下, 如何理解双层褶皱基底的问题？它涉及到江南造山带起始的时间和江南古陆边界如何限定？然而, “江南古陆”的变质基底时代问题随着锆石U-Pb年龄的不断发现,使人们开始怀疑“江南古陆”是否存在中元古代地层(Wang et al., 2006), 进而怀疑到“江南造山带”是否等同于格林威尔造山带。新的证据表明, 在整个“江南古陆”上沿着扬子陆块的南缘或东缘发育的一些火山岩都显示武陵运动面(820 Ma)与下伏地层之间有着地球动力和构造的转换关系(高林志等, 2010c)。在南华系之前形成了一套似盖层过渡层沉积。对它们之间的沉积关系的解疑有利于我们理解江南造山带的地质背景和成矿条件、以及地层划分等问题。首先江南造山带东段双桥山群斑脱岩中获得高精度SHRIMP锆石U-Pb测年((831±6) ~ (829± 6) Ma, 高林志等, 2008), 极大推动了对江南古陆变质基底的地层时代定位, 随后在桂黔交界的四堡群斑脱岩中获得SHRIMP锆石U-Pb年龄(842 Ma; 高林志等, 2010b), 并在上覆地层下江群甲路组斑脱岩中测得SHRIMP锆石U-Pb年龄(814 Ma; 高林志等, 2010a)以及对侵入四堡群又被下江群覆盖的摩天岭花岗岩中获得SHRIMP锆石U-Pb年龄(827 Ma;高林志等, 2010a)限定四堡群沉积的上限, 由此“四堡运动”基本限定在827~814 Ma之间。特别是冷家溪群顶部斑脱岩SHRIMP U-Pb锆石年龄822 Ma和板溪群斑脱岩 SHRIMP U-Pb锆石年龄 802 Ma,将“武陵运动”限定在只有20 Ma的构造事件(高林志等, 2011c)。

图1 华南古陆中—新元古代地层分布图Fig.1 Distribution of Meso–Neoproterozoic strata in the old land of South China

图2 江南造山带中、新元古代地层对比(高林志等, 2014c)Fig.2 Correlation of Meso–Neoproterozoic strata in the Jiangnan Orogenic Belt(GAO et al., 2014c)

笔者认为晚寒武纪地层中凝灰岩(斑脱岩)高精度SHRIMP锆石U-Pb年龄应代表了沉积地层的年龄, 江南古陆变质基底地层(梵净山群、四堡群、冷家溪群、双桥山群等)时代被限定在新元古代地层。地层中斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb年龄不仅限定的“武陵运动”时限, 也认为其沉积的时代与格林威尔期造山带无关。庐山地区星子群碎屑锆石 SIMS U-Pb年龄((834±4) Ma)和上覆地层筲箕洼组((830± 5) Ma)(关俊朋等, 2010)以及筲箕洼组流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄((840±6) Ma, (833±4) Ma和(831±3) Ma, 高林志等, 2012c), 基本动摇了江南古陆变质最老结晶基底地层时代。

关于一系列“构造运动”的认识, 传统上一直将板溪群(及其相当地层)与下伏冷家溪群(及相当地层)之间的不整合, 如“武陵运动”、“四堡运动”、“双桥山运动”和“神功运动”等看作是1000 Ma前后的全球格林威尔造山运动的表现。而板溪群及相当地层与南华系(原震旦系下统)间的区域不整合如晋宁运动等则大体限定在 820 Ma(高林志等, 2011e)。但是现在大量测年资料表明, 在“江南造山带”变质基底范围内未见有＞1000 Ma的地层, 其主要的变质、变形作用都发生在830~780 Ma。因此,笔者认为“江南古陆”变质基底的形成、扬子古陆大陆边缘的增生及扬子古陆的最终定型与格林威尔运动无关, 而是我国南方“晋宁运动”期的产物。

1.2 江南造山带双溪坞群在地层柱中的位置

地处江绍拼合带的绍兴市平水镇发育了一套新元古代低变质地层, 浙江省区域地质调查大队(1990)将一套岛弧型海相细碧角斑岩建造命名为“平水群”。俞国华等(1995)将平水群降格为平水组并将其置于双溪坞群之下。陈志洪等(2009)报道了平水群角斑岩 LA-ICP-MS U-Pb年龄((904±3) Ma, (906±10) Ma)和 Hf同位素及其全岩地球化学组成,提出平水群的主体年龄可能形成于新元古代早期。李春海等(2010)报道了平水铜矿, 矿体下部的含硫化物石英脉中锆石 LA-ICP-MS几组年龄, 认为(899±21) Ma为成矿年龄。

笔者获得平水组沉积年龄为905 Ma, 而双溪坞群北坞组获得高精度锆石U-Pb年龄(902±7) Ma、章村组(899±8) Ma、(878±9) Ma以及在骆家门组底砾岩(闪长岩)获得(901±9) Ma和(893±6) Ma(高林志等, 2014c)。从而, 将浙西地区双溪坞群标定在地层柱中 908~878 Ma新元古代早期沉积; 双溪坞群明显早于赣、湘、黔、桂等地区的双桥山群、冷家溪群、溪口群、梵净山群和四堡群时代, 因此, 突出了双溪坞群与河上镇群之间的神功运动问题, 明显与武陵运动或四堡运动限定时间不一致(高林志等, 2013a, 2014a, c; 张恒等, 2015a, b)。

1.3 江南造山带南界限定

江西地处华南块体的核心地带, 其中江西境内萍乡—东乡—广丰断裂带对构造分区和地层划分具有深远影响; 该断裂延伸约400余km, 走向EW向,部分NEE向; 沿萍乡、宜春、新余、东乡、铅山至广丰, 横贯江西中部, 东接浙江的江山—绍兴断裂带, 该断裂带为一长期活动的区域性深大断裂带,也是划分扬子准地台与华南褶皱系的一级分界线。该断裂将赣北与赣南前寒武纪地层分割开来。低绿片岩相当新元古代双桥山群(831~824 Ma)、登山群(<820 Ma)及未变质的南华纪(<760 Ma)以上的盖层,主要发育在赣西北和赣东北广大地区; 而赣南地区(主要由赣西和赣东组成)仅发育了板溪群潭头群(浒岭组、神山组、库里组和上施组)和南华系杨家桥群(古家组、下坊组、大沙江组)的盖层, 并且均轻度变形和变质。

赣东北与福建接壤地区普遍发育了一套较深度变质地层, 其中铁沙街组(1132~1172 Ma; 高林志等, 2013c; 张恒等, 2015b)、田里片岩(923 Ma)、周潭组(834~809 Ma; 王孝磊等, 2013)和万源群(930~811 Ma )主要发育在江绍断裂带之中。由于该断裂带也是一条深大断裂的韧性断裂带, 也是一条多期构造影响的断裂带, 其间的深变质地层一直是地质学家不断通过确定地层时代来探讨华南构造背景的主题。

赣东北铁沙街组仅出露在江绍断裂带以南地区。沿浙赣铁路线南, 从铅山鹅湖, 弋阳周潭、慈竹, 西至余江马荃, 分布带状高绿片岩相-低角闪岩相当变质岩系, 成 EW 向展布, 为钦杭断裂带东段的主体部分。铁沙街组为该带与杨子地台东南缘之间的一套低绿片岩相浅变质岩系。其构造位置为赣东北—皖南元古代沟弧盆体系(徐备, 1990), 海沟或弧前沉积物及混杂岩体系。程海等通过其变流纹岩样品的化学分析, 发现REE为Eu亏损较大, ∑REE高和 LREE富集, 岩石还具有高硅、贫钠富钾等特点。铁沙街组最早报道细碧岩Rb-Sr等时线年龄值为 1159 Ma, 石英角斑岩单颗粒锆石 U-Pb年龄为1201~1091 Ma, 变流纹岩单颗粒锆石 U-Pb年龄为(1196±6) Ma(程海等, 1991), 以及高精度SHRIMP锆石U-Pb年龄1132~1172 Ma(高林志等, 2013c; 张恒等, 2015b), 基本确定其地层时代隶属为中元古代晚期。

图3 华南陆块上冰碛岩的期次(左图中黑三角为出露剖面)Fig.3 Episodes of diamictite in South China (left figure shows outcrops by black triangle)

皖浙赣交界地区在构造上属于中—新元古代弧-陆碰撞型造山带, 该地区发育了完整的新元古代火山岩-沉积岩系。由于地处萍—绍断裂带之间, 各中间地块有着不同的命名(自西向东为万源岩群、周潭岩群、铁砂街组、田里片岩、陈蔡群), 彼此的时代定位和年代学关系不清, 其构造意义一直是中外地质学家争论的焦点。其中, 浙皖赣交界突出问题是涉及到中、新元古代火山-沉积岩系的地层对比,包括同期异相对比关系, 甚至扩大到江南造山带主体岩性上(Gao et al., 2012a, b)。传统认识, 受早期测年方法的制约和后期变质的影响和地球化学指数投图分析以及多样的成矿构造背景分析, 浙皖赣交界中—新元古代火山-沉积岩系定年一直为多解性,也极大地影响了对扬子块体与华夏块体的构造解疑和对江绍断裂带讨论(李江海和穆剑, 1999; 余达淦等, 1999; Li et al., 2007; Xu et al., 2007; 薛怀民等, 2010; 杨明桂等, 2012; 王自强等, 2012)。目前, 构造带中的地层对比主要依据精确的地层定年, 其中双桥山群斑脱岩锆石U-Pb年龄831~829 Ma(高林志等, 2008), 德兴张村西浅变质流纹岩(860±3) Ma(刘树文等, 2012)和双溪坞群安山岩905~878 Ma年龄,铁砂街组精确的锆石 SHRIMP U-Pb年龄((1132± 8) Ma, (1140±7) Ma, (1143±9) Ma和(1172±10) Ma),在时空上有着连续的演化关系(图2)。铁砂街组明确定位于中元古代晚期块体, 是目前江南造山带南缘或江绍断裂带中最老火山-沉积岩实体。确定铁砂街组精确定年将对江绍断裂带边界和限定铁沙街型同期铜矿带有着重要构造地层学意义。

2 华南古陆新元古代盖层沉积

新元古代成冰系(Cryogenian)在国际地层年表中为 850~635 Ma, 其中“雪球地球”的三套冰期(Cryogenian glaciations)基本上发育在 755~635 Ma之间, 后者与中国新元古代南华系时代(780~ 635 Ma)大体相当。目前成冰系的顶界为635 Ma, 即挨迪卡拉系的底界年龄(GSSP); 关于当前成冰系的底界年龄(GSSP), 争议的焦点有三: ①以最早冰川的出现为界; ②以寒冷事件沉积为界; ③以全球发育最广泛的冰碛岩为界。南非Kaigas冰期年代大体小于770 Ma, 但是其全球分布广泛性较差, 在竞争中很可能落选。国际成冰系工作组建议成冰系底界,考虑以下 4个基本特征: ①冰碛岩(tillite)存在; ②氧碳同位素的变化曲线(C/O); ③化学蚀变指数(CIA); ④年代地层学数据(U-Pb dating)。

2.1 扬子古陆冰期沉积

图4 丹州群拱洞组下部(样品号: 2012119)与南华系长安组(样品号: N21-4, TS22-2)同位素年龄锆石特征Fig.4 Features of zircon in the Gongdong Formation, Danzhou Group (2012119) and the Chang’an Formation, Nanhua system (N21-4, TS22-2)

依据华南地区南华纪地层研究的最终成果和野外地层发育特征, 可识别有三个冰期和三个间冰期, 即长安冰期和富禄间冰期; 古城冰期和大塘坡间冰期; 南沱冰期和上覆地层间冰期。由于华南地区冰碛岩出露在空间展布上不甚清楚, 通常将富禄组包含“含铁建造”和“含锰建造”为一个沉积体系, 因此对华南冰期普遍认识为两套冰期, 并与澳大利亚斯图特(Sturnian)和马利诺(Marinian)冰期对比。2011年笔者等在湖南凤凰城6 km处发现了一条富禄组、古城组、南沱组的连续剖面后, 结合黔桂地区的长安组和富禄组的连续剖面; 由此确定华南地区应发育三套冰期的野外特征(图3)。南华系启动的标志有两种冰碛岩和冰水沉积, 通常为冰碛岩的出现, 华南地区南华系最早冰碛岩为长安组所代表。

目前争论的焦点有两点: 1)长安组是否与莲沱组对比; 2)长安组底部凝灰岩锆石年代学限定或板溪群顶部锆石凝灰岩的最小年代对南华系的制约。由此产生两种不同的对比方案。中国前寒武纪地层对比是以标准剖面为依据的, 三峡地区是我国震旦系标准剖面的发育地区, 自全国地层委员会将其分为南华系和震旦系以后, 原震旦系下统(莲沱组和南沱组)就成为南华系的标准。由于莲沱组为砂岩,其归属历来都有人认为它应与板溪群大套砂岩对比,因此, 板溪群的同位素年龄经常被有的学者视为莲沱组的年龄, 将其归入前冰期。但是, 湖南地质调查研究院、广西地质调查研究院、贵州地质调查研究院同行更倾向将莲沱组砂岩与富禄组砂岩对比。那么华南地区南华系长安组的底部年龄就成中外地质学家探讨全球冰期启动时间的目标之一。目前,长安组的底部年龄是大家寻觅的最终目标, 笔者认为首先要确定连续的界线层型剖面, 其同位素年代数据将较为可靠。笔者在广西罗城黄金洞剖面确定了四堡群、丹州群与长安组连续的剖面并获得凝灰岩锆石年龄系列数据, 首先在四堡群鱼西组沉积地层中凝灰砂岩获得的锆石 U-Pb年龄(842±13) Ma,而侵入四堡群闪长岩锆石U-Pb年龄(834±4) Ma, 其次丹州群合桐组凝灰岩锆石U-Pb年龄(801± 3) Ma(高林志等, 2013d)、拱洞组底部锆石U-Pb年龄(799.8±5.5) Ma(本文)和顶部(786±6) Ma, 南华系长安组的底界年龄分别为(778±5) Ma和大塘坡组年龄(661±7) Ma(Gao et al., 2013)。上述年龄基本将广西罗城剖面长安组限定在 778 Ma左右, 但该年龄与其他地区和不同科学家获得的年龄有明显冲突。因此依然需要通过华南广大地区系列剖面界线年龄来佐证该年龄的可靠性(高林志等, 2014b)。2.2 冰期沉积与下覆地层的年代

图5 拱洞组和长安组凝灰岩锆石U-Pb协和图Fig.5 Zircon U-Pb concordant diagram of tuff bedding of the Gongdong and Chang’an formations

2.2.1 地层序列及采样层位

湘黔桂地区发育了较完整的冰碛岩且与下覆地层为连续沉积, 是理想的界线剖面; 有以下特点:黔桂地区丹州群拱洞组与长安组为连续沉积, 本文选择了黔桂交界地区丹州群拱洞组底部凝灰岩锆石年龄和江西广寒寨官溪村和湖南怀化地区铁山乡剖面长安组底部凝灰岩锆石年龄。2012119-1样品采自黔桂三江地区丹州群拱洞组底部; 采样坐标: N25°35.168´; E109°31.896´; N21-4样品采自江西与湖南交界广寒寨乡官溪村长安组底部; 采样坐标: N27°23´40.6″; E113°43´45.3″。TS22-2样品采自湘西北铁山乡长安组底部; 采样坐标 N27°18´50.0″, E110°16´3.3″。

2.2.2 分析方法

锆石 U-Pb年龄测定在北京离子探针中心的SHRIMP-II上进行, 详细的分析流程, 年龄测定时仪器质量分辨率约为 5000(1%峰高), 一次离子流O−2强度为4 nA。一次离子流束斑直径为45 μm左右, 每个数据点测定由 5次扫描构成。测定质量峰为(90Zr216O+),204Pb+, 背景值,206Pb+,207Pb+,208Pb+,238U+, (232Th16O)+和(238U16O)+。分别采用标准锆石TEM和SL13进行元素间的分馏校正及U含量标定;其中TEM具有U-Pb谐和年龄, 其206Pb/238U年龄为(416.8±1.1) Ma, 但U、Th及Pb含量不均一; SL13的年龄为572 Ma,238U含量为238×10-6。原始数据的处理和锆石U-Pb谐和图的绘制采用Ludwig博士编写的Squid和Isoplot程序。普通铅校正根据实测的204Pb进行, 普通铅的组成根据Stacey和Kramers(1975)给出的模式计算得到。数据表中, 年龄的误差为 1σ绝对误差, 同位素比值的误差为 1σ相对误差; 文中所使用的207Pb/206Pb年龄、206Pb/238U年龄加权平均值和谐和年龄计算值(Concordia age)具95%的置信度误差。

表1 丹州群拱洞组凝灰岩样品2012119-1锆石SHRIMP U-Pb年龄测定结果Table 1 SHRIMP dating results of 2012119-1 for zircons from the Gongdong Formation, Danzhou Group

表2 长安组样品N421-4锆石SHRIMP U-Pb年龄测定结果Table 2 SHRIMP dating results of sample N421-4 zircons from the Chang’an Formation

2.2.3 分析结果

所采锆石虽形态不相同, 但是 CL图像显示出典型的岩浆生长振荡环带和韵律结构, 均属于岩浆结晶的产物(图4)。靶台上锆石样品在锆石的CL图像显示下, 对照可见光下的特征进行标点选样, 排除裂隙发育和较多包裹体颗粒的锆石。2012119-1(拱洞组)样品、N21-4(长安组)和 22-2(长安组)样品的锆石晶型完好, 为浅黄色-无色透明钝圆形晶体。锆石粒度多在100~200 μm之间。大量的研究表明, 岩浆锆石的U、Th含量较高, Th/U比值较大(一般大于 0.4)。①拱洞组的凝灰岩样品(2012119-1)12颗锆石, 10个测点中U含量变化范围为36×10-6~203×10-6; Th含 量 变 化 范 围 为63×10-6~365×10-6, 个别的更大; Th/U值变化范围为0.90~0.3.34(表 1)。②长安组凝灰岩样品(N21-2)20个测点中 U含量变化范围为 53×10-6~469×10-6; Th含量变化范围为62×10-6~769×10-6; Th/U值变化范围为 0.53~1.76(表 2)。③长安组凝灰岩样品(N22-4)18个测点中 U含量变化范围为 41×10-6~601×10-6; Th含量变化范围为42×10-6~429×10-6; Th/U值变化范围为0.50~2.01(表3)。

表3 长安组样品T22-2锆石SHRIMP U-Pb年龄测定结果Table 3 SHRIMP dating results of sample T22-2 zircons from the Chang’an Formation

锆石U-Pb年龄: ①拱洞组凝灰岩样品(2012119-1)共测试了12个数据点。剔除其中2个数据点(表1)。样品的其余10个数据点均位于谐和线(图5左上图)。10个数据点的206Pb/238U年龄为(799.8±5.5) Ma, 对应的MSWD=1.31。最终10个数据点的206Pb/238U年龄加权平均值((799.8± 5.5) Ma)为拱洞组底部凝灰岩的形成时代。②长安组凝灰岩样品(N22-4)共测试了20个数据点。数据点均位于谐和线, 明显可分两组年龄(图5右上图),一组继承锆石(6个数据点)的206Pb/238U 年龄为(840±9) Ma, 代表了捕获下覆地层锆石年龄; 另一组锆石(8个数据点)206Pb/238U 年龄加权平均值(770±10) Ma, 代表长安组凝灰岩的形成时代。③长安组凝灰岩样品(N21-2)共测试了 18个数据点,剔除继承锆石的数据点, 其最小一组年龄206Pb/238U年龄加权平均值(758.6±5.4) Ma, 代表长安组凝灰岩的形成时代。

2.2.4 地层意义

丹州群拱洞组凝灰岩锆石 U-Pb加权平均年龄为(799.8±5.5) Ma, 结合以上锆石的 CL图像(图 4)和Th/U值(表1)所显示的岩浆成因的特征, 这一定年结果应代表了丹州群拱洞组底部同沉积喷发的火山凝灰岩年龄, 结合丹州群拱洞组顶部凝灰岩锆石U-Pb加权平均年龄为(786.8±5.6) Ma(Gao et al., 2013), 上述锆石年龄确定了丹州群拱洞组沉积时代大体在 800~787 Ma之间, 该年龄的限定也确定了长安组所代表的冰期事件应晚于787 Ma。由于长安组与下覆地层基本为连续沉积, 笔者在华南古陆东南缘进行大范围的地层追索, 在江西与湖南交界的广寒寨乡官溪村长安组底部获得凝灰岩锆石年龄(770±10) Ma(本文), 在湘西北地区的铁山乡长安组底部获得凝灰岩锆石年龄(758.6±5.4) Ma(本文)和新路河镇湾溪口村长安组冰碛岩距底部十多米处获得凝灰岩锆石年龄(743.8±4.1) Ma(另文)以及结合广西黄金洞剖面长安组底部凝灰岩锆石(778.4± 5.2) Ma(Gao et al., 2013)。基本将长安组所代表的南华系第一期冰期的时代为780 Ma。

3 结论

本文通过SHRIMP锆石U-Pb年龄探讨了中国华南古陆新元古代地层的年代学标定依据和华南地区新元古代地层的新标定; 同时通过赣南铁沙街组石英角斑岩锆石年龄试论了华南古陆北缘和西缘可能发育有格林威尔造山期的地层; 用大量的同位素年代学数据探讨“四堡运动”为代表构造运动, 并确定为华南古陆内部一次重要的构造运动的意义;提供了似盖层丹州群(板溪群)与盖层南华系底部的新华的同位素年代数据和南华系三套冰期的划分依据。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China (No.41372038), China Geological Survey (No.12120113013900) and Basic Research Project of Ministry of Science and Technology, China (No.2011FY120100).

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Rating Data of the Neoproterozoic Chronostratigraphy and Stratigraphic Correlation in South China

GAO Lin-zhi1), YIN Chong-yu1), DING Xiao-zhong1), WANG Ze-jiu2), ZHANG Heng1)
1) Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 2) Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037

Neoproterozoic strata in South China consist of Qingbaikouan, Nanhuan and Sinian systems in Chinese Time Scale which can be respectively correlated with Tonian, Cryogenian and Ediacaran systems in the International Time Scale.The South China area is subdivided into two parts, i.e., Upper and Lower Yangtze blocks.Traditionally, the Jinning Movement or Sibao Movement is regarded as the marker for the boundary between the Mesoproterozoic and the Neoproterozoic.In recent years, the SHRIMP U-Pb determination of the tuff zircons from the strata has yielded effective dating data for chronology of Neoproterozoic strata, which give prominence to the reliability of the stratigraphic correlation and add interpretation of new tectonic viewpoints.We should take the tectonic as the key to tectonic evolution studies so as to reconfirm the depositional records of Late Mesoproterozoic on the margin of South China.However, the Sibao movement is a late orogeny in the interior of South China old land.The new chronostratigraphic data promote tectonic division, stratigraphic correlation and understanding of stratabound deposits.At the same time, a framework will contribute to the stratigraphic correlation of global and continental blocks.In this paper, the authors present the SHRIMP zircon U-Pb data ((799.8±5.5) Ma) obtained at the bottom of Qingbaikouan Gongdong Formation in western Guangxi, the SHRIMP zircon U-Pb age of

(770±10) Ma for the Chang’an Formation in Jiangxi- Hunan border area, the SHRIMP zircon U-Pb age of (758.6±5.4) Ma for the bottom of the Chang’an Formation in western Hunan, and the SHRIMP zircon U-Pb age of(743.8±4.1) Ma for the strata 10 m above the bottom of the Chang’an Formation at Wanxikou Village.These data further provide the geochronologic basis for dismictite strata in South China.

South China; Neoproterozoic; chronostratigraphy; Qingbaikouan; Nanhuan

P534.3; P539.2

A

10.3975/cagsb.2015.05.04

本文由国家自然科学基金项目“华南长安冰期下界年龄及成冰纪生物地层学研究”(编号: 41372038)、中国地质调查局项目“中国及邻区新元古代年代地层格架及全球对比”(编号: 12120113013900)和科技部基础性工作专项“中国地质志欧亚大陆大地构造图编制”(编号: 2011FY120100) 联合资助。

2015-03-08; 改回日期: 2015-05-18。责任编辑: 魏乐军。

高林志, 男, 1955年生。研究员。主要从事生物地层、层序地层、灾变事件地层研究。通讯地址: 100037, 北京阜外大街百万庄26号。电话: 010-68999690。E-mail: gaolzh@cags.ac.cn。