雪峰山黔陽(yáng)地區(qū)基性巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡及意義

王艷楠, 張 進(jìn), 陳必河, 王宗秀, 張義平

(1.中國(guó)地震局 地質(zhì)研究所, 北京 100029; 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)研究所, 北京 100037; 3.湖南省地質(zhì)調(diào)查院, 湖南 長(zhǎng)沙 410016; 4.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京 100081)

0 引 言

自從上世紀(jì)后期許靖華等學(xué)者對(duì)華南地區(qū)的大地構(gòu)造演化提出不同認(rèn)識(shí)后(Hsu et al., 1990), 掀起了有關(guān)華南地質(zhì)以及其與 Rodinia超大陸形成與裂解關(guān)系的諸多爭(zhēng)論(陳海泓等, 1993; 高林志等, 2010,2011; 馬文璞等, 1993; 馬瑞士, 2006; 丘元禧等,1999; 王孝磊等, 2003; 王劍, 2000; 周金城等, 2003;Li et al., 1995, 1999, 2002a, 2002b, 2003a, 2003b,2009; Li, 1999; Li and McCulloch, 1996; Wang et al.,2006, 2008; Wang and Li, 2003; Wang et al., 2007;Zhao et al., 2011; 張菲菲等, 2011)。經(jīng)過多年研究和討論, 目前有關(guān)華南三疊紀(jì)的屬性已經(jīng)基本獲得共識(shí), 認(rèn)為華南晚三疊世的強(qiáng)烈變形屬于陸內(nèi)變形(Wang et al., 2005)。然而有關(guān)“江南古陸”(最近稱之為“江南造山帶”)所在構(gòu)造單元中生代之前的構(gòu)造屬性仍然存在不同意見。雪峰山發(fā)育了一系列的800~825 Ma左右的基性-超基性巖和花崗巖, 一些學(xué)者根據(jù)這些巖石的地球化學(xué)特征認(rèn)為雪峰山所在的“江南古陸”屬于當(dāng)時(shí) Rodinia超大陸開始裂解的區(qū)域之一(Li et al., 1999); 然而不同的意見認(rèn)為該時(shí)期(~825 Ma)揚(yáng)子周緣存在著溝弧盆系統(tǒng)(Zhou et al.,2009; Wang et al., 2006)。目前多認(rèn)為Rodinia超大陸的形成階段為1.1~1.0 Ga(Li et al., 2008), 但隨著在雪峰山地區(qū)板溪群及其下伏地層(如冷家溪群、雙橋山群)中斑脫巖的發(fā)現(xiàn)及其年齡測(cè)定, 表明前期認(rèn)為屬于格林威爾造山期的四堡運(yùn)動(dòng)(Li et al., 2009)實(shí)際發(fā)生在800 Ma前左右, 比格林威爾造山晚了很多(高林志等, 2009, 2010, 2011; Zhou et al., 2009)。

雖然近年來在雪峰山及其鄰近地區(qū)開展了很多基性-超基性巖石的測(cè)年工作(Wang et al., 2008;Wang et al., 2007; Li et al., 1999; 王劍等, 2000, 2003;Zhou et al., 2009; Zhao et al., 2011; Zhou et al., 2007;周繼彬等, 2007; 葛文春等, 2001; 張春紅等, 2009;

鄭基儉等, 2001)(圖1), 但還存在一定爭(zhēng)論: 一方面,不同學(xué)者在相同地區(qū)或巖帶獲得的數(shù)據(jù)有時(shí)差別很大, 如黔陽(yáng)地區(qū)基性-超基性巖的年齡就有855 Ma、830 Ma、747 Ma、以及712 Ma等數(shù)據(jù)(圖 1a)。除了測(cè)試方法外, 是否還存在別的因素或解釋？而且是否還存在其他不同時(shí)代的基性-超基性巖體？另一方面由于露頭有限, 對(duì)揚(yáng)子基底的認(rèn)識(shí)還有差異。筆者以及前人的資料表明雪峰山受到后期構(gòu)造-熱事件的重要影響, 揚(yáng)子板塊的東南緣的基底性質(zhì)可能已經(jīng)發(fā)生了重要變化(戴傳固等, 2010; 張進(jìn)等,2010a, 2010b; Wang et al., 2005; Li and Li, 2007), 這些熱事件是否體現(xiàn)在雪峰山的基性-超基性巖中？為此, 筆者針對(duì)雪峰山中部黔陽(yáng)(安江)地區(qū)出露的基性-超基性巖進(jìn)行了鋯石SHRIMP U-Pb年代學(xué)測(cè)定(采樣位置見圖 1b), 并結(jié)合前人的研究, 分析其構(gòu)造意義。

圖1 雪峰山基性巖年齡(a)和黔陽(yáng)地區(qū)采樣位置圖(b)Fig.1 Map showing the ages of the mafic rocks in Xuefengshan (a) and locations of the samples in the Qianyang area (b)

1 地質(zhì)背景

黔陽(yáng)(安江)地區(qū)的基性-超基性巖屬于雪峰山隘口-安江-隴城-廣西龍勝基性-超基性巖帶, 位于該帶的中段(圖1a)。在黔陽(yáng)地區(qū)基性-超基性侵入巖包括輝石巖、輝長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)-輝綠巖和輝綠巖, 其中以輝綠巖為主, 噴出巖為玄武巖和角礫狀玄武巖等(鄭基儉等, 2001)。研究區(qū)的基性-超基性巖石與圍巖板溪群為侵入關(guān)系, 并發(fā)育烘烤邊。地球化學(xué)分析表明安江地區(qū)的玄武巖以亞堿性拉斑玄武巖為主,并伴有堿性玄武巖, 有不同程度的地殼混染, 總體具有形成于板內(nèi)裂谷環(huán)境的巖石組合特征(鄭基儉等, 2001; Wang et al., 2008; 張春紅等, 2009)。研究表明安江地區(qū)鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖漿主要是長(zhǎng)期虧損的軟流圈地幔部分熔融所產(chǎn)生的(鄭基儉等, 2001;張春紅等, 2009)。有關(guān)研究區(qū)基性-超基性巖形成構(gòu)造環(huán)境有不同認(rèn)識(shí): 張春紅等(2009)認(rèn)為其與Rodinia超大陸裂解相關(guān)的地幔柱引起的的裂谷作用有關(guān); Zhao et al. (2011)認(rèn)為其是弧后伸展的產(chǎn)物;而多數(shù)認(rèn)為其是陸內(nèi)裂谷的產(chǎn)物(鄭基儉等, 2001;Wang et al., 2008)。

本次研究采集的基性巖的圍巖主要是板溪群(圖 1)。板溪群是一套以碎屑巖-火山碎屑巖為主的楔形裂谷沉積, 主要分布于揚(yáng)子板塊東南緣, 盆地中心厚度超過3500 m, 邊部減薄到小于500 m, 以角度不整合覆蓋于冷家溪群之上(Wang and Li,2003)。早期研究認(rèn)為板溪群的年齡為中元古代, 而近年來在板溪群底部發(fā)現(xiàn)的火山巖以及內(nèi)部的斑脫巖的高精度定年顯示, 其底部時(shí)代為 820 Ma左右,頂部時(shí)代為725 Ma左右(高林志等, 2011; 張世紅等,2008; 張玉芝等, 2011)。

區(qū)域上, 本文采集的基性巖主要分布在雪峰山內(nèi)的一級(jí)斷裂桃江-安化-溆浦?jǐn)嗔蜒鼐€附近(圖 1a,賈寶華, 1992; Wang et al., 2005; 張進(jìn)等, 2010a)。該斷裂由兩條次級(jí)斷裂構(gòu)成, 東支沿著溆浦盆地東緣向南切過黃茅園(白馬山巖體), 并經(jīng)過綏寧進(jìn)入雪峰山南部; 西支沿著靖州盆地東緣向北經(jīng)過溆浦盆地西緣, 走向近南北向, 斷裂的南端可能終止于桂北地區(qū), 向北斷裂進(jìn)入中、新生代洞庭湖盆地, 走向NE-NEE。桃江-安化-溆浦?jǐn)嗔丫哂卸嗥趶?fù)雜的活動(dòng)歷史(郭令智等, 1980; 賈寶華, 1992, 湖南地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1987; Wang et al., 2005; 張進(jìn)等, 2010a), 尤其是中生代早期, 該斷裂發(fā)育強(qiáng)烈的左行走滑運(yùn)動(dòng), 沿著該斷層發(fā)育有規(guī)模不等的拉分盆地(靖州盆地、溆浦盆地、黔陽(yáng)盆地等)(圖 1a)(張進(jìn)等, 2010a)。黔陽(yáng)盆地位于雪峰山的中段(圖 1a), 為一個(gè)中生代發(fā)育起來的拉分盆地, 盆地基底為板溪群以及侵入其中的新元古代基性巖, 其上沉積有三疊系-白堊系的陸相沉積。

2 樣品處理及鋯石特征

筆者對(duì)雪峰山黔陽(yáng)地區(qū)幾個(gè)基性巖做了鋯石年代學(xué)測(cè)定。它們分別是黔陽(yáng)旋潭村輝長(zhǎng)-輝綠巖(GPS: N27°18.761′; E110°11.887′, 樣品號(hào): 130-1,圖 1b)、安化長(zhǎng)安寺輝綠巖(GPS: N27°18.487′;E110°08.918′, 樣品號(hào): 133, 圖 1b)以及古溪村輝長(zhǎng)-輝綠巖(GPS: N27°18.142′; E110°11.309′, 樣品號(hào):130, 圖1b)。133樣品是從一個(gè)較大巖體中采集, 未見其與圍巖的接觸關(guān)系, 但 1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖上標(biāo)識(shí)為侵入關(guān)系, 圍巖是板溪群粉砂質(zhì)板巖。樣品130和 130-1是從嚴(yán)重風(fēng)化和覆蓋地區(qū)采集的, 也未見其與圍巖的接觸關(guān)系, 據(jù) 1∶5萬(wàn)地質(zhì)圖上標(biāo)識(shí)為侵入接觸。

黔陽(yáng)旋潭村輝長(zhǎng)-輝綠巖(130-1)(圖 2a)和古溪村輝長(zhǎng)-輝綠巖(130)(圖 2b), 黑綠色, 中粒, 輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu), 輝石與斜長(zhǎng)石均呈半自形或他形粒狀, 含量基本相等。斜長(zhǎng)石發(fā)育雙晶, 普遍泥化, 表面暗淡,并有一定程度的黝簾石化。輝石幾乎全部蝕變?yōu)榧?xì)小的礦物集合體(黑云母、綠泥石以及不透明礦物等)。次要礦物為橄欖石。130樣品的粒度較樣品130-1小, 具輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu), 輝石綠泥石化明顯。

安化長(zhǎng)安寺輝綠巖(133)(圖 2c), 黑綠色, 中-細(xì)粒, 輝綠結(jié)構(gòu), 斜長(zhǎng)石呈自形長(zhǎng)條狀或針狀, 顆粒較小; 單斜輝石呈他形粒狀, 顆粒較大, 并位于長(zhǎng)條形斜長(zhǎng)石之間的空隙中。本樣品中斜長(zhǎng)石含量大于暗色礦物(輝石)含量。樣品中礦物均遭受后期蝕變, 其中斜長(zhǎng)石表面暗淡, 泥化明顯, 并有一定程度的黝簾石化; 輝石普遍綠泥石化, 主體為細(xì)小綠泥石、黑云母等。樣品在湖南省地質(zhì)調(diào)查院進(jìn)行鋯石分選。鋯石分選在避免污染的條件下, 先用磁選和重液方法粗選鋯石, 然后在雙目鏡下將鋯石顆粒逐一挑出。將鋯石顆粒和標(biāo)準(zhǔn)鋯石一起粘貼在環(huán)氧樹脂表面制成樣靶, 進(jìn)行打磨拋光, 具體過程見宋彪等(2002)。將制成的靶做鋯石透射光、反射光的顯微照相, 以觀察其拋光面有無裂隙及包裹體, 然后在北京離子探針中心進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)照相, 反映鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。樣品的測(cè)試在北京離子探針中心SHRIMP II上進(jìn)行測(cè)試。具體操作方法見 Williams (1998)。測(cè)試所用標(biāo)準(zhǔn)鋯石 SL13用于校正 U含量(標(biāo)準(zhǔn)值為U=238×10–6,t=572 Ma), TEM 用于校正年齡(標(biāo)準(zhǔn)值為t=417 Ma), 每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)測(cè)定由5次掃描組成, 每分析3個(gè)樣品鋯石點(diǎn)進(jìn)行一次標(biāo)樣TEM的測(cè)定, 對(duì)標(biāo)樣鋯石 TEM 的 U/Pb比值分析偏差為 0.8%~2.3% (1σ)。應(yīng)用 SQUID1.0和 Isoplot軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理, 采用鋯石樣品中實(shí)際測(cè)得的204Pb進(jìn)行普通Pb校正。

3 測(cè)試結(jié)果

三個(gè)樣品所有測(cè)點(diǎn)的 U-Pb同位素組成和表面年齡計(jì)算結(jié)果見表 1。在利用測(cè)年結(jié)果討論問題時(shí),考慮到鋯石年齡的準(zhǔn)確性, 對(duì)于年輕鋯石(小于1000 Ma)一般采用206Pb/238U 年齡, 古老鋯石(大于1000 Ma)多存在著一定程度的鉛丟失, 一般采用更為可靠的207Pb/206Pb年齡(Blank et al., 2003)。

3.1 黔陽(yáng)旋潭村輝長(zhǎng)-輝綠巖(樣品130-1)

樣品130-1中的鋯石呈它形-半自形, 多數(shù)有一定的圓度, 粒徑在100~200 μm之間, 多數(shù)具有振蕩環(huán)帶, 部分鋯石具有內(nèi)核(圖3-1, 2, 3), 具有比較明顯的核-幔構(gòu)造, 核-幔邊界切割核部環(huán)帶, 代表了一期主要的鋯石生長(zhǎng)事件。部分鋯石內(nèi)部或邊部具有不完整的亮邊, 這可能代表了變質(zhì)事件或者重結(jié)晶作用(圖3-1, 3)。樣品中較古老的鋯石有核-幔-邊構(gòu)造(圖3-1, 3, 6, 7), 不同的幔部之間的亮邊, 可能代表了變質(zhì)重結(jié)晶作用, 有的鋯石振蕩環(huán)帶變得模糊, 也可能是重結(jié)晶作用所致(圖3-5, 8)。

130-1中鋯石的年齡比較亂, 有幾個(gè)年齡落在諧和線之下, 可能是鉛丟失所致(圖 3)。除此之外,有5顆206Pb/238U年齡在356~382 Ma之間, 加權(quán)平均年齡為 372±9 Ma(MSWD=1.05), 為晚泥盆世(表1)。這些鋯石均有密集完整的振蕩環(huán)帶, 自形, 從鋯石外形看, 它們不同于基性巖中以板狀鋯石為主。筆者對(duì)這些鋯石的來源或成因目前還不確定, 一方面, 該時(shí)間段的鋯石在其他樣品中(包括前人在雪峰山報(bào)道的新元古代基性巖)均沒有或很少出現(xiàn), 即使是在本樣品中也并不多。另一方面研究區(qū)東部白馬山花崗巖最早一次侵位(圖 1a)(筆者未發(fā)表資料, 鋯石206Pb/238U年齡為373±6 Ma), 其年齡與這些鋯石的年齡幾乎一致。如果這些鋯石是輝長(zhǎng)-輝綠巖的捕獲鋯石, 則說明該巖體的年齡一定在晚泥盆世白馬山花崗巖侵位之后。由于 130-1樣品和白馬山花崗巖曾前后選樣, 可能存在一定的污染, 但目前還不肯定, 需要進(jìn)一步重新采樣證實(shí), 筆者暫不討論這些晚泥盆世鋯石的來歷和成因。

表1 黔陽(yáng)地區(qū)輝長(zhǎng)-輝綠巖(130-1, 133, 130)鋯石SHRIMP U-Pb測(cè)試結(jié)果

Table 1 Analytical results of SHRIMP U-Pb for zircons from the gabbro-diabase in the Qianyang area (130-1, 133, 130)

注: 1. 刪除線區(qū)域?yàn)椴恢C和年齡或因污染廢棄的測(cè)點(diǎn)年齡或未參與計(jì)算的數(shù)據(jù); 2. Pb*代表放射性成因鉛; 3. 標(biāo)準(zhǔn)刻度的誤差為0.23%、1.23%和0.36%; 4. 實(shí)際測(cè)得的204Pb進(jìn)行普通Pb校正。

圖3 黔陽(yáng)旋潭村輝長(zhǎng)-輝綠巖(130-1)鋯石CL圖像和鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 CL images and U-Pb concordia diagram of zircons from sample 130-1 in Xuantan village, Qianyang

除了這些鋯石外, 剩下的鋯石207Pb/206Pb年齡分布在2446~2531 Ma之間, 還有幾個(gè)207Pb/206Pb年齡值分別為1972 Ma、1991 Ma、2032 Ma和2130 Ma(圖3)。在這群鋯石中年齡最老的是2531 Ma(圖3-3), 該鋯石具有半自形的晶型以及振蕩環(huán)帶, 核-幔-邊構(gòu)造發(fā)育, 2446~2531 Ma之間的這類鋯石Th/U比值為 0.52~0.86, 平均 0.62。1800~2200 Ma之間的鋯石比較特殊, 外形圓度高, 振蕩環(huán)帶不顯著, 個(gè)別具有明顯的核幔構(gòu)造, 而且幔部結(jié)構(gòu)與核部平行, 其中一粒鋯石的核部和幔部年齡在誤差范圍內(nèi)一致(圖3-2), 該類鋯石 Th/U比值在0.15~1.06之間, 平均0.73。由于可用的數(shù)據(jù)點(diǎn)少, 沒有得到加權(quán)平均年齡。但需要指出的是年齡古老的鋯石主要出現(xiàn)在雪峰山早期的基性-超基性巖中。周繼彬等(2007)在桂北基性-超基性巖中也發(fā)現(xiàn)了 3.5 Ga左右的變質(zhì)鋯石。

3.2 黔陽(yáng)安化長(zhǎng)安寺輝綠巖(樣品133)

樣品133中的鋯石多呈板狀, 半自形-自形, CL圖像較暗, 說明 U含量較高, 多數(shù)鋯石沒有或僅發(fā)育微弱的振蕩環(huán)帶, 內(nèi)部比較均勻, 個(gè)別沿著晶面存在包裹體, 鋯石粒徑在100~180 μm之間(圖4), 這些多是基性巖鋯石的典型特征(Corfu et al., 2003),與樣品130-1中來自基底的鋯石不同(圖3)。該批鋯石與雪峰山同時(shí)代基性-超基性巖中鋯石的特征一致(Wang et al., 2008), 但與800~900 Ma基性-超基性巖鋯石特征差別明顯(它形-自形、振蕩環(huán)帶發(fā)育或扇狀分區(qū)發(fā)育, 核幔構(gòu)造發(fā)育, 見下文)。

樣品中多數(shù)測(cè)點(diǎn)位于諧和線上, 幾個(gè)測(cè)點(diǎn)位于諧和線之下, 可能代表了鉛丟失, 除此之外, 還包括了個(gè)別古生代鋯石(370 Ma), 該鋯石均有密集完整的振蕩環(huán)帶, 自形很好, 筆者認(rèn)為它們是選樣期間帶進(jìn)來的(133樣品鋯石和古生代花崗巖前后選樣,可能存在污染)。剔除這些鋯石后, 9個(gè)點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為 712±12 Ma(MSWD=1.4)(圖 4)。該年齡比Wang et al. (2008)在附近區(qū)域于輝綠巖中得到的SHRIMP U-Pb年齡 747±18 Ma要小, 比張春紅等(2009)在研究區(qū)北側(cè)同屬一個(gè)基性-超基性巖帶的輝綠巖年齡831.6±9.7 Ma更小(圖1a)。

圖4 黔陽(yáng)安化長(zhǎng)安寺輝綠巖(133)鋯石CL圖像和U-Pb年齡諧和圖Fig.4 CL images and U-Pb concordia diagram of zircons from the gabbro in the Anhua Chang’an temple(133), Qianyang

除了外混鋯石和不諧和年齡的鋯石外, 133樣品中鋯石的Th/U在2.21~6.84, 平均為4.11。在本研究中三個(gè)所測(cè)樣品中133的Th/U不僅變化范圍最大,而且比值也是最大。

3.3 黔陽(yáng)古溪村輝長(zhǎng)-輝綠巖(樣品130)

樣品 130的鋯石粒徑為 100~200 μm, 自形-半自形, 除去一個(gè)不諧和年齡的鋯石外(圖 5-7), 其余鋯石幾乎都成板狀(圖 5), 個(gè)別發(fā)育振蕩環(huán)帶(圖5-1), 其余發(fā)育帶狀區(qū)域。個(gè)別鋯石具有核幔構(gòu)造(圖 5-7, 5-8)。這類鋯石是基性巖比較特征的鋯石,其年齡可以代表基性巖形成的年齡。這組鋯石的Th/U比值在0.49~3.08之間, 平均為2.48。

除了一個(gè)明顯不諧和年齡外(252 Ma), 130樣品的多數(shù)測(cè)點(diǎn)基本上都位于諧和線上或附近(圖5), 其中16個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U年齡范圍在206.9~215.9 Ma之間, 加權(quán)平均年齡為 211.5±1.9 Ma(MSWD=0.48)(圖 5, 表 1), 屬于晚三疊世。該時(shí)段基性巖同位素年齡在雪峰山地區(qū)報(bào)道不多。前人在雪峰山西側(cè)一帶發(fā)現(xiàn)晚古生代鋯石(鄧新等, 2010), 但沒有發(fā)現(xiàn)中生代巖體。從鋯石的晶型和內(nèi)部特征, 以及年齡分布來看, 130樣品中選出的鋯石未見典型基底來源的鋯石, 也未見新元古代鋯石的信息, 暗示晚三疊世研究區(qū)巖石圈結(jié)構(gòu)可能發(fā)生了重要的改變。

4 討 論

4.1 黔陽(yáng)地區(qū)三個(gè)樣品之間的年齡差別及其含義

黔陽(yáng)地區(qū)三個(gè)基性巖樣品的采樣點(diǎn)相對(duì)集中,但鋯石特征和年齡分布均不同: 130-1樣品中除去不諧和年齡和可能混進(jìn)來的古生代鋯石, 剩下的多是新太古代和古元古代的鋯石, 沒有典型的雪峰山基性-超基性巖740~820 Ma的鋯石; 133樣品則出現(xiàn)相對(duì)集中的700 Ma左右的鋯石, 但是其加權(quán)平均年齡比以往發(fā)表的雪峰山基性-超基性巖帶以及其他地區(qū)的新元古代鋯石的年齡要小很多(Wang et al.,2008; 張春紅等, 2009; 葛文春等, 2001; Li et al.,1999; 筆者未發(fā)表資料)(圖1a), 在相同地區(qū)Wang et al. (2008)測(cè)得的輝綠巖鋯石 SHRIMP U-Pb年齡為747±18 Ma; 而 130樣品中幾乎所有鋯石年齡均在211 Ma左右(晚三疊世)(圖1a)。本研究得到這些數(shù)據(jù)與前人在雪峰山地區(qū)的工作認(rèn)為其主體為740~820 Ma的基性-超基性巖有差別, 這種差別可能蘊(yùn)含著重要的信息。

研究區(qū)三個(gè)樣品的鋯石 Th/U比值也有明顯區(qū)別, 130-1樣品的鋯石 Th/U比值最小, 變化范圍在0.15~1.06(圖 6a, 表 1)。133樣品的鋯石 Th/U比值最高, 變化范圍最大為 2.21~6.84(圖 6a), 這與雪峰山其他地區(qū)基性巖740~820 Ma的鋯石具有高Th/U比值非常相似(另文討論)。130樣品的鋯石Th/U比值介于樣品 130-1與 133之間, 變化范圍為0.49~3.08(圖6a)。三個(gè)樣品鋯石Th/U比值的差別暗示著鋯石的來源或形成環(huán)境不同, 即這些基性巖形成的構(gòu)造背景可能不同。

需要說明的是, 130-1樣品中古老的鋯石普遍存在核-幔-邊構(gòu)造, 可能是后期變質(zhì)作用下的重結(jié)晶的產(chǎn)物。這部分鋯石Th/U值很低, 變化范圍也最小(圖6a), 因?yàn)橹亟Y(jié)晶會(huì)導(dǎo)致Th離子遷出鋯石, 從而造成低的Th/U比值。這些鋯石幾乎沒有基性巖典型的鋯石特征, 可能屬于捕獲鋯石, 代表基底鋯石。筆者在梵凈山輝綠巖中發(fā)現(xiàn)了3.0 Ga左右的變質(zhì)鋯石(另文討論), 周繼彬等(2007)也在桂北基性-超基性巖中也發(fā)現(xiàn)了3.5 Ga左右的變質(zhì)鋯石。這些說明在雪峰山下(揚(yáng)子?xùn)|南緣)早期(新元古代?)存在新太古代-古元古代的基底, 甚至可能存在古太古代和中太古代的基底。

關(guān)于雪峰山740~760 Ma左右的基性巖的成因,多數(shù)學(xué)者認(rèn)為其形成與于裂谷環(huán)境(Zhou et al.,2007; 王劍等, 2000, 2003; Wang et al., 2008), 部分學(xué)者認(rèn)為它們是弧后拉張環(huán)境下的產(chǎn)物(Zhao et al.,2011), 而一部分學(xué)者認(rèn)為屬于地幔柱成因(張春紅等, 2009)。這期伸展事件的記錄有~760 Ma(圖1a)、747±18 Ma(Wang et al., 2008), 而133樣品的年齡將該年齡推到 712±12 Ma。如此之大的時(shí)間跨度,很難用地幔柱模型解釋, 用裂谷解釋可能更符合實(shí)際。記錄了該期構(gòu)造事件的鋯石 Th/U比值較大的變化范圍可能反映了伸展過程中地幔不均一性的控制作用。對(duì)于大于800 Ma的基性-超基性巖, 一部分學(xué)者認(rèn)為是島弧成因(Zhou et al., 2009), 另一部分學(xué)者強(qiáng)調(diào)地幔柱成因(Wang et al., 2007; Li et al., 1999; 張春紅等, 2009)。就目前收集到的數(shù)據(jù),800~900 Ma的鋯石Th/U比值(圖6c)與700~800 Ma的鋯石相似(圖6b), 但變化范圍更大, 個(gè)別可達(dá)30甚至70左右。如果鋯石的Th/U比值能夠反映鋯石晶出的環(huán)境, 那么如此之大的變化范圍可能不是地幔柱的特征, 而反映巖石圈范圍內(nèi)的不均一性。因此推測(cè)雪峰山地區(qū) 800~900 Ma的基性-超基性巖不是地幔柱的產(chǎn)物。

圖6 基性巖鋯石U-Pb年齡和Th/U比值相關(guān)圖Fig.6 Zircon U-Pb ages vs Th/U values of the mafic rocks

4.2 晚三疊世基性巖的構(gòu)造背景

關(guān)于雪峰山晚三疊世的基性巖在以往的研究中還未曾有正式報(bào)導(dǎo)。因該組鋯石具有典型基性巖鋯石的特征(板狀以及較高的 Th/U比值), 它們不是捕獲鋯石。這期基性巖與雪峰山印支期強(qiáng)烈的陸內(nèi)壓剪型造山以及雪峰山東麓“后碰撞”花崗巖(白馬山)的侵位幾乎同時(shí)(~209 Ma)(Wang et al.,2005; 張進(jìn)等, 2010a; 陳衛(wèi)峰等, 2007)。那么該期基性巖的發(fā)育要么與造山后的伸展垮塌有關(guān), 要么和壓剪造山過程中局部拉分構(gòu)造有關(guān)。由于黔陽(yáng)地區(qū)位于雪峰山區(qū)域性走滑斷裂(桃江-安化-溆浦-靖州斷裂)上(圖 1a), 該斷裂印支期強(qiáng)烈活動(dòng), 沿線不僅發(fā)育擠壓推隆造山(Wang et al.,2005), 還發(fā)育一系列拉分盆地(張進(jìn)等, 2010a),這些是走滑構(gòu)造中常見的現(xiàn)象(Cunningham and Mann, 2007)。鑒于研究區(qū)壓剪變形(transpression)和基性巖發(fā)育同時(shí)以及基性巖發(fā)育于重要的構(gòu)造部位, 筆者傾向認(rèn)為該期基性巖活動(dòng)與區(qū)域性的走滑斷裂活動(dòng)有關(guān), 是三疊紀(jì)晚期揚(yáng)子與華北板塊碰撞過程中陸內(nèi)協(xié)調(diào)變形的結(jié)果(張進(jìn)等,2010a)。這種陸內(nèi)變形雖然可以造成地殼的加厚,但與典型的陸緣造山差別明顯。

此外, 不同的學(xué)者沿著桃江-安化-溆浦-靖州斷裂帶所測(cè)的基性-超基性巖體年齡相差很大(圖1a), 除了測(cè)試方法有的不同外(855±6 Ma, Sm-Nd等時(shí)線年齡, 鄭基儉等, 2001, 其余均是鋯石SHRIMP U-Pb或LA-ICP-MS U-Pb年齡), 造成這些年齡不同的因素可能就與該斷裂的多期活動(dòng)有關(guān)。

4.3 雪峰山中央斷裂

雪峰山是我國(guó)東部與西部分界的重要構(gòu)造帶,備受矚目(黃汲清, 1945; 陳海泓等, 1993; 丘元禧等,1993, 1999; 任紀(jì)舜等, 1990; Hsu et al. , 1990)。前人多認(rèn)為雪峰山是揚(yáng)子板塊與其東南側(cè)構(gòu)造單元的邊界, 但具體邊界在哪里還沒有定論。一些學(xué)者研究認(rèn)為雪峰山是晚三疊世陸內(nèi)壓剪作用下形成的構(gòu)造帶(Wang et al., 2005), 是早期南華紀(jì)裂谷后期反轉(zhuǎn)的結(jié)果(張進(jìn)等, 2010b)。在橫剖面上, 雪峰山呈扇形(或正花狀)(丘元禧等, 1999; 張進(jìn)等, 2010b), 東西兩側(cè)均為逆沖斷層(東側(cè)為城步-江口斷裂, 西側(cè)為慈利-大庸斷裂), 而中間為桃江-安化-溆浦-靖州左行走滑斷裂(張進(jìn)等, 2010a)。這是壓剪作用下常有的應(yīng)變分配現(xiàn)象, 壓剪變形中, 中間的走滑斷裂是主控?cái)嗔?Casas et al., 2001)。目前認(rèn)為雪峰山東麓的城步-江口斷裂是雪峰山的一級(jí)斷裂, 從應(yīng)變分配的角度看, 該斷裂不是主要的。雪峰山地區(qū)基性-超基性巖的時(shí)空分布表明, 桃江-安化-溆浦-靖州斷裂是主要斷裂, 一方面沿著該斷裂帶是雪峰山地區(qū)基性-超基性巖體集中分布區(qū)域, 另一方面沿著該帶分布有不同時(shí)代的基性-超基性巖體, 從北向南依次有益陽(yáng)枕狀玄武巖(823 Ma)、隘口輝綠巖(831 Ma)、黔陽(yáng)輝長(zhǎng)-輝綠巖(712 Ma、747 Ma、211 Ma)以及通道輝綠巖(772 Ma)(圖 1a), 這些現(xiàn)象都表明該帶是一個(gè)長(zhǎng)期活動(dòng)的構(gòu)造帶。因此不論從構(gòu)造還是基性–超基性巖的時(shí)空分布, 桃江-安化-溆浦-靖州-通道(?)斷裂都是最為重要的斷裂帶, 筆者傾向認(rèn)為該斷裂是分隔揚(yáng)子和其南側(cè)構(gòu)造單元之間的一級(jí)邊界, 這里稱之為雪峰山中央斷裂。

4.4 雪峰山是否具有很大的推覆距離

雪峰山的縮短距離目前還沒有得到比較精確的數(shù)據(jù)。Hsu et al. (1990)提出雪峰山是一個(gè)推覆距離很大的移置體, 但早期的地球物理資料表明其縮短距離很小, 小于50 km(丘元禧等, 1999)。隨著近年來南方海相油氣勘探的加強(qiáng), 在雪峰山西側(cè)獲得了一批地震資料, 這些資料清晰地顯示, 雪峰山西緣逆沖斷層推覆距離很小(馬永生報(bào)告, 2008)。筆者前期在雪峰山中段進(jìn)行的地表地質(zhì)測(cè)量獲得的縮短量在30~50 km之間(張進(jìn)等, 2010b), 但該數(shù)據(jù)不包括雪峰山東側(cè)部分, 推測(cè)整個(gè)雪峰山東西向的縮短距離在50 km左右。目前的這些資料基本上否定了雪峰山具有大規(guī)模水平位移的構(gòu)造帶。位于雪峰山中央斷裂中段黔陽(yáng)地區(qū)多世代的基性巖說明該斷裂復(fù)雜長(zhǎng)期的活動(dòng)歷史, 而沒有受到后期逆沖斷層的改造, 它的走滑控制了雪峰山東西兩側(cè)的逆沖變形,而這些變形僅算半原地的。

5 結(jié) 論

雪峰山中段基性巖鋯石 SHRIMP U-Pb測(cè)年結(jié)果表明雪峰山地區(qū)存在多期基性巖, 它是一個(gè)長(zhǎng)期活動(dòng)的構(gòu)造帶。雪峰山中部的黔陽(yáng)(安江)地區(qū)發(fā)現(xiàn)了確定的三疊紀(jì)晚期的基性巖, 該基性巖與雪峰山中央斷裂晚三疊世強(qiáng)烈的左行剪切活動(dòng)可能有關(guān)。在黔陽(yáng)地區(qū)的樣品中發(fā)現(xiàn)了一些新太古代-古元古代、中元古代、新元古代以及中生代(印支運(yùn)動(dòng))構(gòu)造熱事件信息, 但缺少典型 Rodinia超大陸聚合信息的顯示。早期的基性巖鋯石成分比較復(fù)雜, 有很多來自基底的捕獲鋯石, 隨著時(shí)代的變新, 來自基底的信息逐漸減少甚至沒有。結(jié)合前人資料, 揚(yáng)子板塊東南緣可能存在新太古代-古元古代的基底。

致謝: 野外期間與湖南地質(zhì)調(diào)查院柏道遠(yuǎn)博士進(jìn)行了有益討論, 并得到成都理工大學(xué)朱介壽教授和蔡學(xué)林教授的指導(dǎo)和教誨, 在此一并致謝。南京大學(xué)周金城教授、王孝磊博士、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)趙軍紅博士、鄧新博士為作者提供了其所測(cè)雪峰山基性-超基性巖鋯石的 CL照片。研究參考了大量雪峰山地區(qū)的1∶200000地質(zhì)圖, 在此向測(cè)制這些圖幅的地質(zhì)工作者致敬。中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所的高林志研究員和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)的楊坤光教授為本文提出了很多建設(shè)性修改意見, 在此表示衷心感謝。

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