滇东北会泽地区震旦系与寒武系界线讨论

陈庆松，杨润柏

(中国人民武装警察部队黄金第十支队，云南 昆明 650000)

滇东北会泽地区广泛出露震旦纪与寒武纪过渡地层，是研究新元古代末期至早寒武世时期生物演化、重要成矿事件和寒武系地层划分的重要解剖窗口之一。自上世纪初叶以来，不少专家学者对扬子地台中下寒武统地层开展了多学科研究。主要以寒武统古生物学研究方面[1～3]最为显著，比如尹恭正等(1982年-1996年)、罗惠麟等(1984年-1992年)对上扬子台地地区的震旦纪-寒武纪之交的地层古生物做过较为深入的研究。但关于其地质年代学方面的研究则相对较少。目前整个华南地区下寒武统高精度、可靠的U-Pb锆石年龄数据仅两个，主要有2002年云南晋宁县梅树村剖面朱家菁组中谊村段中部(第5层)的钾质斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(538.2±1.5) Ma[4]和2008年周明忠等人在遵义松林尖坡顶剖面牛蹄塘组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(518±5) Ma[5]。随着对寒武系下统Ni-Mo-PGE多金属矿床的成矿年代学研究也积累了一定的数据，2002年李胜荣等人[6]获得了矿石的Re-Os等时线年龄为(542±11)Ma，其认为这一年龄与牛蹄塘组(笻竹寺组)地层年龄一致。2002年Mao等人[7]和2003年Jiang等人[8]先后对华南寒武系底部黑色页岩中的矿石进行Re-Os定年，分别获得矿石的Re-Os等时线年龄为(541±16)Ma(2σ)和(537±10)Ma，都认为它们代表地层的年龄。以上数据虽然与国际寒武纪底界年龄相近，但是年龄数据的解释方面还未能达成共识；加之早寒武世时期地球上存在2个大的生物地理分区[9]，使得该时期地层古生物化石的全球对比存在困难，而大范围内的岩石地层对比则因沉积相变更具局限性。因此下寒武统急需建立以精确可靠的U-Pb锆石年龄为基础的时间框架，以促进其与国际比对比及划分。

近期开展的1∶5万区域地质矿产调查项目，首次在会泽地区五星乡背罗箐一带灯影组上部发现了凝灰岩(斑脱岩)夹层，并对其进行了SHRIMP锆石U-Pb测年，本文综合生物地层学、沉积学及凝灰岩(斑脱岩)锆石年代学依据，对会泽地区灯影组地层时代和震旦系与寒武系界线进行探讨。

1 地质概况

云南会泽地区大地构造位于扬子陆块南部被动边缘之曲靖-水城褶-冲带，地层主要属于华南地层大区上扬子地层分区之曲靖地层小区，从古生代至新生代地层均有岀露。区内灯影组为最老的地层(未见底)，其主要分布于五星背斜核部、雨碌断裂沿线，总体呈北东向展布(图1)。区域上灯影组与之下与陡山沱组碳质页岩呈整合过渡关系，之上与笻竹寺组黑色碳质页岩呈整合过渡关系。

灯影组(Z∈d)是由李四光、赵亚曾(1924)创建的“灯影石灰岩”演变而来，创名地点在湖北宜昌市西北20km长江南岸石牌村至南沱村的灯影峡。本次参照《云南省岩石地层》(1996)[10]划分方案，将渔户村组重新划归回灯影组，并结合岩性组合及沉积旋回特征将灯影组划分为三段：

(1)灯影组下段(Z∈d1)：岩性为主要为灰白、青灰、灰黑色中-块状泥晶-细晶白云岩、内碎屑白云岩、含藻屑硅质细脉白云岩；

(2)灯影组中段(Z∈d2)：为浅灰、灰白、灰黄、灰黑色中-厚层部分块状微晶-粉晶白云岩、鲕粒白云岩夹硅质条带，白云岩水平纹层发育，硅质条带宽度多小于2cm，呈条带状、透镜状产出；

(3)灯影组上段(Z∈d3)：为灰、灰黄薄层白云岩与灰色薄层硅质岩互层，上部发育含磷粉砂岩、泥岩及磷块岩。含磷层之下为一凝灰岩层。

图1 研究区地质简图及震旦—寒武系灯影组分布图

1-第四系；2-侏罗系；3-三叠系；4-二叠系；5-石炭系；6-泥盆系；7-寒武系；8-震旦-寒武系灯影组；9-研究区位置

2 样品采集及分析方法

通过1∶5万区调野外调查发现的凝灰岩(斑脱岩)层主要赋存于磷质白云岩与硅质岩的夹层中(图2)，凝灰岩呈浅灰色、灰白色，具凝灰结构，成分由岩屑、晶屑及火山灰组成。凝灰岩厚5cm-20cm，延伸数百米(图3)。本次凝灰岩研究样品采自于云南省会泽地区五星乡背罗箐一带灯影组上部凝灰岩(斑脱岩)，距上覆寒武系笻竹寺组黑色碳质页岩大约50m，采样位置105°15′24″，26°32′47″，样品编号为D4045-1-2。由于凝灰岩较软而疏松，露头表层易于风化及遭受外界碎屑物质混染，因而在样品采集过程中首先挖掘至凝灰岩的新鲜位置，而后采集新鲜凝灰岩样品25kg。对所采样品经破碎、重液分选后在双目显微镜下挑选出锆石后进行制靶。样品靶制成后，首先在光学显微镜下对被测样品进行照相，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(图4)，对照可见光透反射图像进行标点选样，排除裂隙发育和包裹体较多的锆石颗粒；最后将样品靶表面镀金，以增强其导电性。锆石挑选、制靶及测试在北京离子探针中心完成。有关年龄的数据处理由北京离子探针中心用SQUID及ISOPLOI程序完成。

图2 五星乡灯影组柱状图及采样点

图3 研究区灯影组上段凝灰岩观测照片Fig 3.Tuff in Dengyng Formation Upper Member

图4 研究区灯影组上段凝灰岩中锆石颗粒阴极发光(C)L像Fig 4.Cathodoluminescence of Zircon inDengying Formation Upper Member Tuff

3 分析结果

会泽地区五星乡背罗箐一带灯影组上部凝灰岩(斑脱岩)样品D4045-1-2中的锆石颗粒磨圆度各有差异，大部分锆石晶形呈半自形-自形，另有少量锆石磨圆度较好，反映锆石颗粒经历了长期的磨损，经历了一定距离的搬运或再沉积，锆石粒度多在30-80μm，少部分能含量在12×10-6-83×10-6之间。锆石U含量变化范围为101.00×10-6-1270.00×10-6，Th含量变化范围为3.00×10-6-855.00×10-6，Th/U值变化范围为0.34-1.09，主体部分都大于0.4，少量小于0.4，显示锆石以岩浆成因为主，混有少量继承锆石。

本次研究共选取16颗典型锆石颗粒进行了测试分析，大多分布在谐和线上或附近，其中数据点D4045-1-2-9为不谐和点，数据点D4045-1-2-12和D4045-1-2-15显示204Pb测量值偏高，数据点D4045-1-2-16的Th/U比值偏高(1.09)，相对远大于样品的Th/U比值。数据点D4045-1-2-1、D4045-1-2-14和数据点D4045-1-2-13的年龄值分别与主体年龄值偏低和偏高，代表小部分的物源供给。其余9个测点的U-Pb年龄在误差范围内具有较好的一致性，大多数落在一致曲线之上(图5)，选取了9个206Pb/238U年龄介于(526.6±7)-(550.9±7.7) Ma之间的点进行加权平均年龄计算，其年龄为(538±5) Ma(MSWD=1.04)。锆石分析测试真实可靠(表1)，置信度高。

图5 凝灰岩锆石U-Pb协和图和加权平均年龄

注：1.206Pb*为放射性铅；2.灰色区域分析值未纳入加权平均计算。

4 地质意义

4.1 灯影组时代约束

云南地质调查局区调队八分队(1978年～1980年)[11]在该组中段采集到了OsagiaminutaZ.Zhuz，Paniscolleniasp等藻类化石，上段采集到了软舌螺：CircothecaobesaQian，C.longiconicaQian，C.chengjiangensisQian，C.maximaJiang sp.nov.，C.crasseocochlia(Syssoiev)，C.sp，C.spp.，Ovalithecasp.，Turcuthecacrasseocochlia(Sysoiev)，T.maximaJiang，T.longevaginatusQian et Jiang，T.lubricaQian，T.magmaJiang，T.hitubaQian，T.sp.；似软舌螺：TorellelacurvaeMiss；管壳类：Palaeosulcachitessp.；托马斯壳类：Lapworthella？sp.；单板类：CassidinaselebrosaJiang；腹足类：AldanellaoperoseMiss。从生物面貌上来看，该组中段仅出现藻类化石，上段化石较为丰富，与黔北川南灯影组一致，与滇中相同层位亦可对比，Cassidina和Circothecalongiconica均为晚震旦世灯影峡期的重要分子，其时代为晚震旦世灯影峡期。本次工作在灯影组上段上部发现了凝灰岩(斑脱岩)，获锆石U-Pb加权平均年龄为538±5 Ma，其时代为早寒武世梅树村期。这一年龄为凝灰岩的就位(沉积)年龄，可以真实地反映所处地层的沉积时间，这说明灯影组为一跨时代地层。灯影组下段和中段地层时代为晚震旦世灯影峡期，而灯影组上段地层时代为晚震旦世灯影峡期-早寒武世梅树村期过渡时期。

4.2 会泽地区前寒武系-寒武系界线

截止目前华南地区下寒武统已经积累了三个高精度锆石U-Pb年龄数据，即云南晋宁县梅树村剖面朱家菁组中谊村段中部(第5层)的钾质斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(538.2 ± 1.5) Ma[4]、遵义松林尖坡顶剖面牛蹄塘组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(518±5) Ma[5]，以及本次工作在会泽地区灯影组上段凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(538±5) Ma。参照2018年版《国际地层表》(网址：http：//www.stratigraphy.org/index.php)前寒武系-寒武系界线年龄已确定在541±1 Ma。而中国前寒武系-寒武系界线位置的确定一直悬而未决，普遍认为这一界线一般置于中谊村段的底部[12]。目前虽然没有直接的同位素绝对年龄数据，但如果这一方案与地质事实相符，则这一层位的绝对年龄被估计为541±1 Ma是可行的。通过会泽地区灯影组上部凝灰岩(斑脱岩)夹层与云南晋宁县梅树村剖面朱家菁组中谊村段中部(第5层)的钾质斑脱岩对比可以看出：二者在岩石组合特征方面均是以夹层的形式产于磷块岩或硅质岩中；二者的产出位置均是位于笻竹寺黑色碳质页岩之下，磷质粉砂岩、磷块岩之上；二者的SHRIMP U-Pb年龄数据也惊人的相近，均为538 Ma，这也说明了二者是同一地质事件在不同区域的产物。由此看出，会泽地区前寒武系-寒武系界线应置于灯影组上段凝灰(斑脱岩)下方，位于灯影组上段非正式地层单位(中谊村段)底部(图2)。会泽地区下寒武统以精确锆石U-Pb年龄为基础的时间框架雏形已基本建立，无疑对华南地区前寒武系-寒武系地层划分提供了有力支撑，最终将促进华南下寒武统的国际对比及划分。

4.3 地质意义

笔者在研究区开展1∶5万区域地质矿产调查项目过程中，首次在区内灯影组上部发现凝灰岩(斑脱岩)夹层。通过与滇中昆明寒武系梅树村组、黔北遵义寒武系牛蹄塘组和黔东北铜仁震旦系老堡组等地中的凝灰岩夹层对比发现，该火山岩浆事件具有的一定的区域对比性，应代表一次重要的火山岩浆事件。这一事件之后或稍后不久沉积盆地演化发生了重要转折，研究区由硅质岩(与海底热液有关)向黑色页岩沉积转变，并伴随磷质、多金属硫化物的沉积。随后出现早寒武世早期的“多元素富集层”，并显示出界线上下岩相、生物群落、元素、同位素、矿物组合的突变。根据1996年Grunow等[13]和2008年Pease等[14]对Baltica板块和Laurentia的研究，扬子克拉通的这一沉积转换可能与Rodinia超大陆裂解后的火山活动有关。即与Baltica板块和Laurentia板块裂解、分离和lapetus洋的形成有关。

5 结论

(1)通过1∶5万区域地质矿产调查，首次在会泽地区五星乡背罗箐一带灯影组上部发现凝灰岩(斑脱岩)夹层。这一火山岩浆事件具有的一定的区域对比性，应代表一次重要的火山岩浆事件，可能与Rodinia超大陆裂解后的火山活动有关。

(2)综合生物地层学、沉积学及锆石年代学来看，笔者认为会泽地区灯影组下段和中段地层时代为晚震旦世灯影峡期，而灯影组上段地层时代为晚震旦世灯影峡期-早寒武世梅树村期过渡时期。通过凝灰岩锆石U-Pb年龄基本建立了会泽地区下寒武统以精确锆石U-Pb年龄为基础的时间框架雏形，并为扬子地台下寒武统提供了精确的锆石U-Pb年龄数据支撑。

(3)通过会泽地区灯影组上部凝灰岩(斑脱岩)夹层在岩性组合、产出位置及SHRIMP U-Pb年龄数据等方面与邻区对比发现，会泽地区前寒武系-寒武系界线应置于灯影组上段凝灰岩(斑脱岩)下方，位于灯影组上段非正式地层单位(中谊村段)底部。