五河岩群殷家涧岩组变质火山岩夹层锆石U-Pb年龄及地质意义

钟华明，王 翔，邓佳良

（安徽省地质调查院， 安徽合肥 230001）

0 引言

蚌埠隆起区位于华北陆块东南缘，区内广泛出露早前寒武纪变质结晶基底，主要包括新太古代～古元古代五河岩群上、下亚群、凤阳群及少量的古元古代花岗（片麻） 岩（图1），其中以五河岩群出露范围最广；做为华北陆块东南缘变质基底的重要组成部分，五河岩群长期以来受到了广大地质学者们的关注，尤其近年来，于蚌埠地区获得了一系列年龄数据，其中TTG片麻岩年龄主要集中在～2.8～2.45Ga，变质钾长花岗岩年龄～2.1Ga；碎屑锆石年龄范围主要分布在～3.0～1.8Ga，峰值年龄约～2.5Ga、～2.1Ga。这些年龄数据分布范围广，差别较大，造成了对于五河岩群上、下亚群的形成时间、沉积时限等问题一直存在较大争议[1～3]。鉴于此，本次工作选取五河岩群上亚群殷家涧岩组中变晶屑凝灰岩夹层进行了LA-ICP-MS锆石 U-Pb年代学研究，对五河岩群上亚群的沉积时限予以限定。

1 区域地质概况

研究区位于郯庐断裂带以西约60km，距大别造山带北端约 300km （图1） 。区内变质表壳岩系主要出露在五河到凤阳一带，以五河岩群、凤阳群为主。五河岩群主体为一套复理石-火山建造，主要由酸性、中基性-超基性火山岩、凝灰岩和杂砂岩、泥灰质岩石及少量铁质碧玉岩组成。《安徽省地质志（修编）》[4]依据五河岩群岩组间变质程度、变形强度的差异，将岩群分为上、下亚群，下亚群自下而上分为西堌堆岩组、庄子里岩组和峰山李岩组；上亚群自下而上分为小张庄岩组和殷家涧岩组；下亚群普遍与TTG片麻岩共生，并共同经历了角闪岩相的区域变质作用，局部含麻粒岩相的高级变质岩；上亚群变质表壳岩系不与TTG片麻岩共生，且变质程度较浅，为低绿片岩相。

图1 蚌埠地区地质略图（据刘贻灿等,2015[5]修改）Fig.1 Geological sketch map of the Bengbu area (modified after Liu Yi-can et al.,2015[5])

本次工作的研究对象为殷家涧岩组，以凤阳县殷涧镇老青山剖面为代表，岩性为一套灰、灰白色中厚—块层状变石英角斑岩、变石英角斑质凝灰熔岩，白云石英片岩及深绿色中厚层—块层状绿帘斜长角闪岩、绿帘石岩夹玫灰色石英岩、绢云石英片岩，顶部为灰白色石英岩；剖面未见底，属滨海相陆源碎屑与双峰式火山岩组合；在凤阳县周圩一带，岩性主要为双峰式变火山岩[6]。殷家涧岩组原岩总体属陆源碎屑及细碧角斑岩建造。然而，也有学者认为殷家涧组为一套陆相喷发的火山岩建造，代表大陆裂谷早期拉张环境的产物，并结合白云母K-Ar年龄1650Ma 认为殷家涧组不属于五河群[7]。因此，对于殷家涧岩组的沉积时限及归属，仍存在较大争议。

2 样品野外特征

本次工作采样地点位于凤阳县殷涧镇东南约10km白云山北部一处影视城内，样品采自五河岩群上亚群殷家涧岩组中似层状变晶屑凝灰岩夹层，夹层出露厚度15～20m，产状138°＜24°，上下层位均为灰白色中厚层石英岩；变晶屑凝灰岩沿走向出露约150～200m，两侧为残坡积物掩盖。岩石呈砖红色、暗紫色（图2），变凝灰质结构，块状构造，由晶屑（15%～20%），凝灰质（75%～80%）组成；晶屑主要为灰白色长石及少量石英，多呈棱角状－不规则状，长轴1～5mm；岩石表面发育较多孔洞，推测由晶屑脱落形成；在区域变质作用影响下，岩层发育硅化，岩石中孔洞具较为明显的压扁拉长现象并呈似定向排列。所取样品编号为HJYSC-1。

图2 变晶屑凝灰岩野外露头特征Fig.2 Outcrop characteristics of metacrystalline tuff in the field

3 锆石U-Pb测年结果

样品中挑选的锆石在透射光下主要呈无色透明状，锆石颗粒晶形变化较均匀，基本为长柱、浑圆状或不规则状，锆石的晶形呈半自形-他形，长轴50～200μm，短轴在35～100μm，长宽比值介于1∶1～3∶1。锆石阴极发光图像显示（图3），锆石内部特征主要为核边结构、弱分带或震荡环带结构。

样品共测试分析了锆石35颗，数据点35个：包括20个谐和年龄数据，15个不谐和年龄数据。可用年龄数据可分为2组：

第一组年龄：有5个点，年龄为2843～3009Ma，属于新太古代。锆石Th元素含量为17.5×10-6～283×10-6，U元素含量为59.1×10-6～249×10-6，Th/U比值为0.3～1.14。本组年龄测试的均为锆石内核，为岩体的继承性年龄。

图3 变晶屑凝灰岩中锆石阴极发光图像测试点号、年龄( Ma)值已标出Fig.3 Cathode luminescence image of zircon from metacrystalline tuff (test point number and age (Ma) value have been marked)

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第二组年龄：有13个点，年龄为2102～2200Ma，属古元古代。锆石T h元素含量为7 8.9×1 0-6～408×10-6，U元素含量为145×10-6～400×10-6，Th/U比值为0.49～2.07，锆石内部呈弱分带或震荡环带结构，应为岩浆成因锆石。在谐和图上（图4），大部分点落在谐和线上，其权重平均年龄为2140±17Ma。该组年龄代表岩石的成岩年龄。

图4 变晶屑凝灰岩锆石 U- Pb 谐和图和加权平均值Fig.4 LA-ICP-MS U- Pb concordia and weighted mean values of metacrystalline tuff zircons

4 讨论及地质意义

前人对蚌埠地区早前寒武纪地质体进行了较为详细的年代学研究，取得了较多的研究成果。其中获得的五河岩群下亚群内变铁镁质岩年龄主要为～2.55～2.4Ga；碎屑锆石年龄值分布在～3.0～2.3Ga，峰值年龄约～2.5Ga；与下亚群变质表壳岩系紧密共生的TTG片麻岩成岩年龄为～2.55～2.4Ga[1-3]；表明五河岩群下亚群形成时间应＞2.4Ga。

而上亚群中仅见报道碎屑锆石年龄，缺少能准确限定其形成时间的年代学数据年龄；碎屑锆石年龄值范围为～2.7～1.8Ga，峰值年龄约～2.5Ga，～2.1Ga，与下亚群碎屑锆石年龄值相比明显较新[1]。此外，五河县以南约10km出露古元古代花岗岩体为庄子里岩体和磨盘山（或称石门山） 岩体，二者分别出露庄子里村南部和石门山镇北部，均位于郯庐断裂带内（图1）；二者岩性相似，由钾长花岗（片麻）岩组成；锆石年代学研究表明，两岩体继承锆石的年龄在2.48Ga，侵位年龄在2.10～2.06Ga[8]，与五河岩群上亚群中碎屑锆石～2.1Ga的年龄峰值对应，代表着蚌埠地区存在一期～2.1Ga的构造-岩浆-热事件。

国际上常用火山凝灰岩中岩浆锆石的同位素年代学结果约束沉积地层的精确时代[9]。本次研究通过LA-ICP-MS U-Pb法测定五河岩群上亚群殷家涧岩组中变晶屑凝灰岩夹层的成岩年龄为2140±17Ma；首次准确限定五河岩群上亚群的沉积时限在～2.1Ga左右，为古元古代中期。

由此可见，五河岩群上、下亚群的沉积时间存在很大间隔，结合上、下岩群在变质程度及变形强度方面的较大差异，虽然在区域上未见两者之间接触关系，但在两者之间应存在着较大的构造界面。

5 结论

（1）殷家涧岩组中所夹变晶屑凝灰岩成岩年龄为2140±17Ma，代表了殷家涧岩组的形成时间；准确限定了五河岩群上亚群的沉积时限为古元古代中期。结合庄子李岩体、磨盘山岩体等古元古代变质钾长花岗岩的成岩年龄，表明蚌埠-五河地区存在着～2.1Ga的构造-岩浆-热事件。

（2）五河岩群上、下亚群在形成时间、变质程度、变形强度等方面存在着明显差异，推测两者之间应存在较大的构造界面。