南秦嶺武當(dāng)群鋯石SHRIMP U-Pb定年及其地質(zhì)意義

劉仁燕，牛寶貴，李 崇

(中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)研究所， 北京 100037)

南秦嶺中新元古代地層主要由兩套巖石系列組成，即以武當(dāng)群(鄖西群)、耀嶺河群為代表的淺變質(zhì)火山-沉積巖系和以陡山沱組、燈影組為代表的沉積巖系。后者的形成時代認(rèn)識統(tǒng)一，為震旦系(埃迪卡拉系)，屬穩(wěn)定蓋層沉積。前者構(gòu)成南秦嶺前震旦系基底，構(gòu)造上屬揚子板塊的北緣。目前對武當(dāng)群和耀嶺河群，特別是武當(dāng)群的時代歸屬、劃分對比還存在較大爭議。早期研究多采用Rb-Sr、K-Ar和Sm-Nd等同位素年代學(xué)方法，認(rèn)為武當(dāng)群的時代主體為中元古代或中元古代-新元古代早期(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1989； 秦正永等， 1996； 周鼎武等， 1998； 朱杰等， 1998； 凌文黎等， 2002； 張宗清等， 2002)，經(jīng)歷了晉寧(或揚子)造山作用。近年來，隨著微區(qū)原位鋯石U-Pb同位素定年方法的迅速發(fā)展，一批高精度的年齡數(shù)據(jù)為厘定武當(dāng)群的形成時代提供了重要依據(jù)。Ling 等(2008)認(rèn)為武當(dāng)群的形成時代為755±3 Ma，對應(yīng)于峽東剖面的蓮沱組；其他一些學(xué)者則將其年齡限定于780～675 Ma之間，時代為南華系(蔡志勇等， 2006； 夏林圻等， 2008； 祝禧艷等， 2008； 張永清等， 2013)，是Rodinia超大陸裂解在南秦嶺的響應(yīng)；任紀(jì)舜等(2013)(1)任紀(jì)舜， 牛寶貴， 王 軍， 等. 2013. 1∶500萬國際亞洲地質(zhì)圖.將武當(dāng)群劃歸為新元古代中期，并將其與揚子地臺板溪群進(jìn)行對比。

造成上述分歧的原因，可能是武當(dāng)?shù)貐^(qū)變形復(fù)雜，斷裂廣泛發(fā)育，具有多期巖漿活動，武當(dāng)群及耀嶺河群火山巖經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過程，野外宏觀上難以準(zhǔn)確地劃分。同時不同程度的變質(zhì)變形作用不僅會引起 Rb-Sr、K-Ar和Sm-Nd 同位素體系不同程度的開放，而且也會導(dǎo)致鋯石發(fā)生不同程度的放射性成因 Pb 丟失，加上多數(shù)巖漿巖中不同程度地含有捕獲或繼承鋯石，導(dǎo)致武當(dāng)群同位素年齡數(shù)據(jù)差異較大。即使是目前最普遍使用的、公認(rèn)最為可靠的微區(qū)原位鋯石U-Pb同位素測年方法，也可能由于對鋯石的成因認(rèn)識不同而造成對其地質(zhì)意義的解釋不同。因此，對武當(dāng)群的時代問題仍需要開展進(jìn)一步詳細(xì)、系統(tǒng)地研究工作。

為此，本文選擇南秦嶺武當(dāng)山北部隕西南化塘-趙川地區(qū)的武當(dāng)群、陡嶺地區(qū)西峽-內(nèi)鄉(xiāng)一帶的武當(dāng)群(原毛堂群姚營寨組)不同層位變質(zhì)酸性火山巖及侵入其中的花崗斑巖脈進(jìn)行了鋯石SHRIMP U-Pb同位素年代學(xué)研究，結(jié)合前人資料對武當(dāng)群的形成時代進(jìn)行準(zhǔn)確厘定，并對其所揭示的構(gòu)造意義進(jìn)行了討論。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

武當(dāng)群和耀嶺河群均為經(jīng)淺變質(zhì)的火山-沉積巖系，主要出露在湖北省武當(dāng)山和兩鄖地區(qū)以及陜西安康、平利和豫西淅川、內(nèi)鄉(xiāng)一帶(圖1)。

圖1 南秦嶺前寒武紀(jì)地質(zhì)簡圖(據(jù)張二朋等， 199(2)張二朋， 牛道韞， 霍有光， 等. 1992. 秦嶺-大巴山及鄰區(qū)1∶100萬地質(zhì)圖.)Fig. 1 Precambrian geological sketch map of the South Qinling belt (modified after Zhang Erpeng et al., 1992(3)張二朋， 牛道韞， 霍有光， 等. 1992. 秦嶺-大巴山及鄰區(qū)1∶100萬地質(zhì)圖.

分布于湖北省境內(nèi)武當(dāng)山地區(qū)的武當(dāng)群，最初由李捷和朱森于1930年(4)李 捷，朱 森. 1930. 秦嶺中段南部地質(zhì). 國立中央研究院地質(zhì)研究所集刊，第九號.創(chuàng)名，后來陜西秦嶺區(qū)測隊將隕西地區(qū)分布的武當(dāng)群改稱為隕西群，因此，武當(dāng)群和隕西群實為同物異名。耀嶺河群指一套分布于商南耀嶺河流域不整合于震旦系地層之下的變火山-沉積巖系。在南秦嶺地區(qū)，武當(dāng)群和耀嶺河群構(gòu)成3個較大規(guī)模的構(gòu)造穹隆，即牛山穹隆、平利穹隆和武當(dāng)山穹隆。穹隆核部為武當(dāng)群，未見底，耀嶺河群組成側(cè)翼，兩者之間多為斷層接觸，之上被震旦系不整合覆蓋。湖北武當(dāng)?shù)貐^(qū)的武當(dāng)群分布范圍最廣，地層發(fā)育好，厚度達(dá)逾萬米，根據(jù)巖性組合特征，自下而上被劃分為雙臺組和楊坪組。雙臺組為一套變質(zhì)的火山-沉積巖組，以中酸性火山巖為主，基性巖次之，中酸性巖原巖主要為英安-流紋質(zhì)巖和中酸性(晶屑、巖屑)凝灰?guī)r，基性巖原巖主要為玄武-安山質(zhì)熔巖、火山碎屑巖或凝灰?guī)r。楊坪組變沉積巖組原巖以長石石英質(zhì)砂巖為主、夾粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖。

河南淅川、西峽、內(nèi)鄉(xiāng)三縣交界地區(qū)的武當(dāng)群和耀嶺河群原統(tǒng)稱為毛堂群(張宗清等， 2002)，主要分布于陡嶺隆起東南側(cè)。陡嶺隆起區(qū)屬荊紫關(guān)-師崗復(fù)向斜的北翼部分，地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，倒轉(zhuǎn)復(fù)式單斜自北向南、由老到新，由陡嶺雜巖、毛堂群、震旦系及顯生宇組成(圖2a)，毛堂群與下伏陡嶺雜巖呈不整合接觸，其上被震旦系陡山沱組不整合覆蓋(河南省地質(zhì)局， 1965， 1976(5)河南省地質(zhì)局. 1976. 河南省西峽-淅川-內(nèi)鄉(xiāng)一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.； 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1989)。陡嶺雜巖主要由長英質(zhì)片麻巖、透輝變粒巖、斜長角閃巖和少量大理巖、石墨片巖、石墨大理巖及極少量的石英巖組成，其中長英質(zhì)片麻巖的原巖既有泥沙質(zhì)沉積，也有類似于TTG成分的深成巖(張壽廣等， 2004)。對類似TTG成分的閃長質(zhì)-花崗質(zhì)片麻巖鋯石U-Pb定年研究獲得～2.5 Ga的形成年齡(胡娟，2013；Wuetal., 2014; 聶虎，2016)；張壽廣等(2004)則認(rèn)為陡嶺雜巖形成時代應(yīng)在2 100～1 950 Ma之間，但其中透輝變粒巖的物源主要來自新太古代巖塊；另外，在陡嶺雜巖還發(fā)現(xiàn)有年齡為841 Ma的變質(zhì)火山碎屑巖(祝禧艷， 2010)。這表明陡嶺雜巖并不是一個簡單的地層單位，而是包括從太古宙到新元古代早期不同物質(zhì)的變質(zhì)雜巖。～840～800 Ma陡嶺雜巖經(jīng)受了深達(dá)角閃巖相的變質(zhì)作用改造(沈潔等，1997；Ratschbacheretal., 2003；張壽廣等，2004；Huetal., 2019)。之后于750～690 Ma發(fā)育大量中酸性巖漿巖侵入事件(Zhangetal., 2004；胡娟，2013；聶虎，2016；Zhangetal., 2018；Wangetal., 2019)。

圖2 西峽-內(nèi)鄉(xiāng)地區(qū)地質(zhì)簡圖(a， 據(jù)河南省地質(zhì)局， 1976(6)河南省地質(zhì)局. 1976. 1∶5萬河南省西峽-淅川-內(nèi)鄉(xiāng)一帶地質(zhì)圖.)和南化塘-趙川地區(qū)地質(zhì)簡圖(b，據(jù)西安地質(zhì)學(xué)院，1995(7)西安地質(zhì)學(xué)院. 1995. 1∶5萬趙川幅及南化塘幅地質(zhì)圖)Fig. 2 Geological sketch maps of Xixia-Neixiang area (a, modified after Henan Geological Bureau, 1976(8)河南省地質(zhì)局. 1976. 1∶5萬河南省西峽-淅川-內(nèi)鄉(xiāng)一帶地質(zhì)圖.) and Nanhuatang-Zhaochuan area (b, modified after Xi’an Institute of Geology, 199(9)西安地質(zhì)學(xué)院. 1995. 1∶5萬趙川幅及南化塘幅地質(zhì)圖)

毛堂群自下而上分為姚營寨組和馬頭山組。姚營寨組為一套以綠片巖相變質(zhì)的酸性火山巖為主的火山-沉積巖系，馬頭山組主要為以變質(zhì)的基性火山巖為主的火山-沉積巖系，兩個巖組之間為平行不整合或整合接觸(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1989； 劉征華， 2009)。過去長期將毛堂群置于武當(dāng)群之上，時代屬于中元古代、新元古代早期或震旦系(河南省地質(zhì)局，1976(10)河南省地質(zhì)局. 1976. 河南省西峽-淅川-內(nèi)鄉(xiāng)一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.；河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局， 1989； 梁傳茂， 1990)。但隨著近年區(qū)調(diào)工作的深入，河南省地質(zhì)礦產(chǎn)廳第四地質(zhì)調(diào)查隊(1995)(11)河南省地質(zhì)礦產(chǎn)廳第四地質(zhì)調(diào)查隊. 1995. 1∶5萬荊紫關(guān)幅、西峽縣幅、淅川縣幅、七裕幅、袁店幅地質(zhì)圖.在1∶5萬荊紫關(guān)等5幅聯(lián)測中，將毛堂群姚營寨組和馬頭山組分別劃歸為武當(dāng)群和耀嶺河群。最近，高精度年代學(xué)研究揭示毛堂群姚營寨組的年齡集中在～791～719 Ma之間(祝禧艷等， 2008； Liu and Zhang, 2013)，這與武當(dāng)山、鄖西及安康地區(qū)武當(dāng)群所獲得的年齡基本一致，表明兩者應(yīng)屬同一地層。

鑒于武當(dāng)山、鄖西及安康地區(qū)的武當(dāng)群均未見底，而西峽-內(nèi)鄉(xiāng)陡嶺隆起南側(cè)的武當(dāng)群(毛堂群姚營寨組)其下部發(fā)育大套砂礫巖層并覆于經(jīng)中深變質(zhì)的陡嶺雜巖之上，顯示這里出露有代表武當(dāng)群最底部的層位。因此，本文將以該區(qū)武當(dāng)群為重點，結(jié)合武當(dāng)山北部隕西南化塘、趙川的武當(dāng)群(圖2b)進(jìn)行對比研究。

2 樣品與分析方法

2.1 樣品野外和巖石學(xué)特征

武當(dāng)山地區(qū)的武當(dāng)群，前人已有較多工作，本次僅對武當(dāng)山北部鄖縣南化塘及趙川地區(qū)的武當(dāng)群進(jìn)行研究，在河南西峽-內(nèi)鄉(xiāng)地區(qū)，選擇西峽西坪小陡嶺及田關(guān)武當(dāng)群出露較好的剖面，并盡量尋找最下部層位火山巖進(jìn)行樣品采集和測年研究，以便更準(zhǔn)確厘定武當(dāng)群的形成時代。

YX07-1： 變流紋巖(坐標(biāo)： N33°8.54′，E110°58.19′)，采自南化塘長新水庫，巖石細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造(圖3a)。斑晶約占5%～8%，大小0.5～1.2 mm，主要礦物為斜長石、鉀長石、石英(圖3e)。斜長石呈近自形-半自形板狀-粒狀，雜亂分布，鈉長雙晶和卡鈉復(fù)合雙晶發(fā)育；鉀長石(主要為條紋長石)自形-半自形結(jié)構(gòu)，次生變化輕微；石英半自形-自形粒狀結(jié)構(gòu)?；|(zhì)為顯微晶質(zhì)，顆粒大小0.002～0.005 mm，主要成分為石英、鉀長石和斜長石，少量絹云母。

圖3 武當(dāng)群火山巖及花崗斑巖野外和顯微鏡下照片(+)Fig. 3 Outcrop photographs and microphotographs (+) of the volcanic rocks and granite porphyry from Wudang GroupPl—斜長石； Kfs—鉀長石； Qtz—石英； Ser—絹云母； Bt—黑云母； R—巖屑； A—杏仁Pl—plagioclase； Kfs—K-feldspar； Qtz—quartz； Ser—sericite； Bt—biotite； R—rock debris； A—almond

YX20-1： 變晶屑凝灰?guī)r(坐標(biāo)： N33°12.32′， E110°44.74′)，采自商南趙川，巖石碎屑結(jié)構(gòu)(具凝灰結(jié)構(gòu))，似流紋構(gòu)造。主要由巖屑、晶屑、少量玻屑、火山灰組成(圖3f)。巖屑雜亂分布，含量約占15%，呈不規(guī)則狀、次棱角狀、團(tuán)塊狀等外形，主要由花崗巖巖屑、酸性火山巖巖屑組成。晶屑約70%，由斜長石、鉀長石、石英構(gòu)成，雜亂分布；石英呈棱角狀-尖棱角狀外形，個別可見變質(zhì)重結(jié)晶的次生加大現(xiàn)象；斜長石輕微絹云母化，邊角圓滑；鉀長石高嶺土化?；鹕交壹s15%，脫?；?。

DL36-1： 變英安質(zhì)流紋巖(坐標(biāo)： N33°17.97′， E111°02.65′)， 采自西峽西坪小陡嶺，斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔-杏仁構(gòu)造(圖3b)。斑晶約占8%～10%，主要為斜長石、鉀長石及少量石英和黑云母(圖3g)。斜長石呈自形板狀-半自形粒狀，粒度一般為0.8～3 mm，鑲嵌狀分布，鈉長雙晶和卡鈉復(fù)合雙晶發(fā)育，具不同程度高嶺土化、絹云母化現(xiàn)象；鉀長石自形-半自形結(jié)構(gòu)，大小1 mm左右，主要發(fā)育卡斯巴雙晶；石英半自形粒狀結(jié)構(gòu)；黑云母呈銹褐色，次生變化嚴(yán)重?；|(zhì)發(fā)生脫?；?，主要成分為絹云母、石英、鉀長石和斜長石。

DL41-1： 變流紋巖(坐標(biāo)： N33°09.42′， E111°39.37′)，DL43-1： 花崗斑巖(坐標(biāo)： N33°09.00′， E111°39.01′)，采自西峽田關(guān)老墳溝-謝莊毛堂群姚營寨組剖面(圖4)，據(jù)前文所述，研究區(qū)屬荊紫關(guān)-師崗復(fù)向斜的北翼部分，地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，巖層總的走向呈北西西-南東東向，傾向北東，傾角40°～60°。姚營寨組下段倒轉(zhuǎn)韻律發(fā)育，自北向南、由老到新、由上到下依次出現(xiàn)礫巖、含礫長石砂巖、長石砂巖、絹云千枚巖等由粗到細(xì)的規(guī)律變化。樣品DL41-1為姚營寨組下段底部砂礫巖中的火山巖夾層(圖3c)，在該剖面北端由于石英閃長巖的侵入，姚營寨組與下伏陡嶺雜巖未直接接觸，但在該剖面往東2 km石嶺水庫附近，姚營寨組下段底部的變質(zhì)長石砂巖夾變質(zhì)礫巖與陡嶺雜巖斜長角閃片麻巖不整合接觸(圖4中輔助剖面)。DL41-1變火山巖距不整合接觸界線西北直線距離約1 km，樣品北部主要為含礫長石砂巖和礫巖層，礫石主要為石英質(zhì)礫石，成熟度相對較高，含量可達(dá)30%，其南側(cè)亦為砂礫巖層，礫巖中礫石成分相對復(fù)雜，除石英質(zhì)礫石外，還有長石砂巖及酸性火山巖礫石等。因此，DL41-1樣品為該剖面最下部層位的火山巖層，且距離其底部僅有約數(shù)百米的粗碎屑沉積，其年齡可大致作為武當(dāng)群底部的時限。DL41-1變流紋巖具斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔-杏仁構(gòu)造，氣孔主要充填它形粒狀石英(圖3h)。斑晶約占20%，主要為斜長石、鉀長石及石英。石英它形粒狀結(jié)構(gòu)，約占18%，長軸定向分布，粒內(nèi)可見波狀消光；鉀長石主要為條紋長石，呈半自形板狀-粒狀，具不均勻絹云母化現(xiàn)象；斜長石自形-半自形粒狀，發(fā)育鈉長雙晶；黑云母呈銹褐色，次生變化嚴(yán)重?；|(zhì)發(fā)生脫?；饕煞譃榻佋颇?、石英、鉀長石和斜長石。DL43-1為侵入姚營寨組下部砂巖層中的花崗斑巖脈(圖3d)，巖石具細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。 斑晶約占15%，大小0.5～2.2 mm，主要礦物成分為斜長石、鉀長石、石英和少量黑云母(圖3i)。斜長石約占4%，呈近自形-半自形板狀-粒狀，雜亂分布，鈉長雙晶和卡鈉復(fù)合雙晶發(fā)育，具不均勻高嶺土化、絹云母化現(xiàn)象，個別礦物絹云母化嚴(yán)重，僅在邊緣部分殘留斜長石的假像；鉀長石自形-半自形結(jié)構(gòu)，約占5%，以條紋長石為主；石英半自形-自形粒狀結(jié)構(gòu)，約占4%；黑云母呈銹褐色，次生變化嚴(yán)重，含量約占1%?；|(zhì)為顯微晶質(zhì)，主要成分為石英、鉀長石和斜長石，少量絹云母。

圖4 西峽田關(guān)老墳溝-謝莊姚營寨組剖面(據(jù)河南省地質(zhì)局，1976(12)河南省地質(zhì)局. 1976. 河南省西峽-淅川-內(nèi)鄉(xiāng)一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告. )Fig. 4 Profile of Yaoyingzhai Formation located at Laofengou-Xiezhuang in Tianguan, Xixia (modified after Henan Geological Bureau, 1976(13)河南省地質(zhì)局. 1976. 河南省西峽-淅川-內(nèi)鄉(xiāng)一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.)

2.2 分析方法

5件樣品鋯石SHRIMP U-Pb測年在北京離子探針中心完成。 測年方法和原理見Williams (1998)。鋯石測年為5組掃描，一次離子流強度為3～4 nA，束斑大約為25～30 μm。未知樣品U含量標(biāo)定和年齡校正的標(biāo)準(zhǔn)鋯石為SL13(U含量為238×10-6； Williams, 1998)和TEMORA(年齡為417 Ma； Blacketal., 2003)。TEMORA和未知樣品測定的比例為1∶3～1∶4。數(shù)據(jù)處理采用SQUID和ISOPLOT程序(Ludwig， 2001)。根據(jù)實測204Pb進(jìn)行普通鉛扣除。鋯石年齡使用206Pb/238U年齡，單個數(shù)據(jù)點誤差為1σ，加權(quán)平均年齡誤差為95%置信度。

3 測年結(jié)果

樣品YX07-1選出的鋯石呈長柱狀-短柱狀不等，晶體長軸與短軸之比多數(shù)為3∶1～2∶1，晶體長軸一般為100～200 μm，鋯石陰極發(fā)光圖像顯示鋯石發(fā)育明顯的震蕩環(huán)帶或板狀分帶，為典型的巖漿鋯石(圖5)。此樣品共測定了15顆鋯石的15個點，232Th/238U為0.30～0.77(表1)。15個分析點中2、3和14號點存在不同程度的Pb丟失，剩余12個數(shù)據(jù)點均位于諧和線上，諧和鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為725±9 Ma(MSWD=1.60)(圖6)。

表1 武當(dāng)群火山巖及花崗斑巖鋯石U-Pb同位素測試數(shù)據(jù)Table 1 Zircon U-Pb isotopic data of the volcanic rocks and granite porphyry from Wudang Group

續(xù)表 1-1 Continued Table 1-1

圖5 武當(dāng)群火山巖及花崗斑巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig. 5 Cathodoluminescence (CL) images of zircons from the volcanic rocks and granite porphyry of Wudang Group

圖6 武當(dāng)群火山巖及花崗斑巖鋯石SHRIMP U-Pb 年齡諧和圖Fig. 6 SHRIMP U-Pb concordia age diagrams of zircons from the volcanic rocks and granite porphyry of Wudang Group

樣品YX20-1的鋯石晶形完整，呈長柱狀-短柱狀，長軸與短軸之比多數(shù)為3∶1～1.5∶1，晶體長軸一般為50～200 μm，鋯石陰極發(fā)光圖像顯示其結(jié)構(gòu)均一，可見清晰的震蕩環(huán)帶或板狀分帶，為典型的巖漿鋯石，此樣品共測定了13顆鋯石的13個點，232Th/238U值為0.27～0.97。13個分析點全部位于諧和線上，但10號點普通鉛含量過高，應(yīng)予以剔除，剩余12個點年齡較集中，獲得的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為732±6 Ma(MSWD=0.57)。

樣品DL36-1鋯石晶形較完整，多呈短柱狀，晶體長軸一般為50～150 μm，鋯石陰極發(fā)光圖像顯示鋯石發(fā)育明顯的震蕩環(huán)帶或扇形分帶，為典型的巖漿鋯石。 此樣品共測定了22顆鋯石的22個點，232Th/238U值為0.79～1.42。22個分析點中1和12號測點U含量過高，8和18號測點普通鉛含量過高，均予以剔除，另4、6和9號測點鋯石具Pb丟失現(xiàn)象，年齡偏小，剩余15個點年齡較集中，獲得的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為725±7 Ma(MSWD=0.40)。

樣品DL41-1鋯石較自形，多為長柱狀，晶體長軸與短軸之比多數(shù)為3∶1～2∶1，鋯石陰極發(fā)光圖像顯示鋯石發(fā)育明顯的震蕩環(huán)帶，為典型的巖漿鋯石。此樣品共測定了15顆鋯石的15個點，232Th/238U值為0.25～1.60。15個分析點中1、10、13和14號點的年齡為2 224～1 871 Ma(其中1、10號測點偏離諧和線)，可能為捕獲鋯石，剩余11個點均位于諧和線上，諧和鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為802±13 Ma(MSWD=1.40)。

樣品DL43-1鋯石較自形，多為長柱狀，晶體長軸與短軸之比多數(shù)為3∶1～2∶1，鋯石陰極發(fā)光圖像顯示鋯石發(fā)育明顯的震蕩環(huán)帶，為典型的巖漿鋯石。此樣品共測定了19顆鋯石的19個點，232Th/238U值為0.35～0.86。19個分析點中7號點普通鉛含量過高，應(yīng)予以剔除，3、4、6號點年齡為740～731 Ma，可能為來源于武當(dāng)群的捕獲鋯石，剩余15個點均位于諧和線上，且年齡集中，諧和鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為703±5 Ma(MSWD=0.69)。

4 討論

4.1 武當(dāng)群形成時代及區(qū)域地層對比

在上述測年樣品中，采自西峽-內(nèi)鄉(xiāng)的武當(dāng)群(毛堂群姚營寨組)下部和上部的變質(zhì)酸性火山巖，分別獲得SHRIMP鋯石U-Pb年齡802±13 Ma(DL41-1)和725±7 Ma(DL36-1)，并獲得侵入該巖群的花崗斑巖脈鋯石U-Pb年齡為703±5 Ma (DL43-1)。這一結(jié)果與Liu等(2013)和祝禧艷等(2008)在該區(qū)同一套地層所獲得的年齡可以很好的相互印證(圖2a)。Liu 等(2013)對采自河南內(nèi)鄉(xiāng)縣城西北姚營-黃營剖面的同一套地層(作者稱為耀嶺河群下部單元)的酸性火山巖獲得SIMS鋯石U-Pb年齡在790～719 Ma之間，8件樣品由北到南自下而上年齡依次為791±8 Ma、784±5 Ma、760±5 Ma、757±9 Ma、747±5 Ma、723±18 Ma、726±5 Ma和719±6 Ma，并獲得侵入該套地層的花崗巖年齡介于721～714 Ma之間。祝禧艷等(2008)于淅川縣東北該套地層中獲得4件變質(zhì)酸性火山巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為777±6 Ma、760±9 Ma、747±5 Ma 和726±17 Ma。另外，Liu等(2013)還在剖面最北端獲得經(jīng)強烈糜棱巖化的變閃長巖鋯石U-Pb年齡827±8 Ma。本次工作所獲得的變質(zhì)酸性火山巖802±13 Ma的年齡，是目前采用SHRIMP、LA-ICP-MS和SIMS所測得的武當(dāng)群最下部的火山巖年齡，該樣品距武當(dāng)群底部不整合接觸界線西北直線距離約1 km，其下部還有數(shù)百米的砂礫巖層，而Liu 等(2013)所獲得的827±8 Ma糜棱巖化的變閃長巖，則位于姚營-黃營剖面的最北端，與武當(dāng)群(毛堂群姚營寨組)下部砂礫巖層緊鄰。結(jié)合不整合于武當(dāng)群(毛堂群姚營寨組)之下的陡嶺雜巖其深達(dá)角閃巖-麻粒巖相的變質(zhì)作用年齡為約840～800 Ma(沈潔等， 1997； Ratschbacheretal., 2003； 張壽廣等， 2004； 胡娟， 2013； 聶虎， 2016； Huetal., 2019)，可基本確定本區(qū)武當(dāng)群(毛堂群姚營寨組)的下限年齡為約810 Ma。另據(jù)Liu等(2013)所獲得的該群最上部火山巖719±6 Ma年齡，以及侵入該群花崗巖年齡在721～705 Ma(Liu and Zhang， 2013； 本次工作)，可基本確定西峽-內(nèi)鄉(xiāng)地區(qū)的武當(dāng)群(毛堂群姚營寨組)的時代應(yīng)介于810～720 Ma之間。

本文采自南化塘長新水庫和南趙川武當(dāng)群火山巖樣品YX07-1和YX20-1分別獲得諧和鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡725±9 Ma和732±6 Ma。這與近些年一些學(xué)者獲得的武當(dāng)和鄖西地區(qū)武當(dāng)群變質(zhì)火山巖SHRIMP和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡也完全吻合(圖1)。這些年齡包括：蔡志勇等(2006)于房山縣北五谷廟武當(dāng)群上部楊坪組變沉積巖組凝灰?guī)r夾層獲得鋯石U-Pb年齡744±36 Ma；Wang等(2013)于鄖西地區(qū)武當(dāng)群(隕西群)獲得的變質(zhì)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡726±8 Ma；Ling等(2008)采自房縣榔口、八仙觀、丹江口新河鎮(zhèn)、竹山縣三臺和南口等不同地區(qū)武當(dāng)群5件變火山巖樣品，分別獲得LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡755±3 Ma、752±3 Ma、757±2 Ma、769±3 Ma和749±8 Ma，并將5件樣品諧和鋯石年齡加權(quán)平均，獲得206Pb/238U年齡755±3 Ma。另外，侵入武當(dāng)群的小規(guī)?；◢弾r和閃長巖鋯石U-Pb年齡為722～705 Ma(石先濱等， 2014； Wangetal., 2017)；侵入武當(dāng)群基性巖脈的年齡為715～650 Ma(Lingetal., 2008； Zhuetal., 2015； Li and Zhao， 2016)。從目前所獲得的武當(dāng)和隕西地區(qū)武當(dāng)群變火山巖鋯石206Pb/238U年齡集中于769～720 Ma來看，武當(dāng)和隕西地區(qū)所出露的武當(dāng)群大致相當(dāng)于西峽-內(nèi)鄉(xiāng)陡嶺地區(qū)武當(dāng)群(毛堂群姚營寨組)的中上部層位。這樣，就基本確定武當(dāng)群的形成時代應(yīng)介于810～720 Ma之間。

近年來對揚子地臺新元古代地層已有較詳細(xì)地研究，通過大量SHRIMP、LA-ICP-MS及SIMS鋯石U-Pb同位素年代學(xué)研究，對該區(qū)4套新元古代地層時限已有很好的界定，其頂界年齡分別為： 冷家溪群(包括四堡群、梵凈山群、雙橋山群和雙溪烏群等)為820 Ma(Lietal., 1999； 王劍等， 2006； 陳文西等， 2007； Wangetal., 2007； 高林志等， 2008, 2010, 2011a， 2011b， 2012， 2014a， 2014b； 馬鐵球等， 2009； Zhouetal., 2009； 王敏等， 2011， 2012； 孫海清等， 2012； 孟慶秀等， 2013； 張傳恒等， 2014)；板溪群(包括桂北丹洲群和黔東下江群等)為720 Ma(Wangetal., 2012； 汪正江等， 2013； Lanetal., 2014； Wangetal., 2016； 張啟銳等， 2016； 周傳明， 2016； 蔡娟娟等， 2018)；南華系為635 Ma(Condonetal., 2005；Yinetal., 2005； Zhangetal., 2005)；震旦系(埃迪卡拉系)時限為635～542 Ma。因此，南秦嶺武當(dāng)群的時代并不屬于南華系而是板溪群。

這里值得說明的是，張永清等(2013)對采自鄖西縣城關(guān)鎮(zhèn)石梯子和鄖縣桃花溝口3件被認(rèn)為武當(dāng)群的變質(zhì)酸性火山巖獲得了很好的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)，分別為679±4 Ma、668±6 Ma和677±4 Ma，并將3件變火山巖諧和鋯石年齡加權(quán)平均，獲得206Pb/238U年齡675±3 Ma。這一年齡與近年來耀嶺河群火山巖所獲得的年齡一致：Ling等(2008)采自隕縣桂花鄉(xiāng)小學(xué)附近和竹山縣德勝鋪壇山村口耀嶺河群變流紋質(zhì)火山巖所獲得的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為682±6 Ma和686±3 Ma；蔡志勇等(2007)對采自檀山、雙掌及高廟地區(qū)耀嶺河群變細(xì)碧巖與變流紋巖獲得單顆粒鋯石U-Pb年齡632±1 Ma； Liu等(2013)獲得作者劃歸耀嶺河群上部單元(實為毛堂群馬頭山組)流紋質(zhì)凝灰?guī)r鋯石SIMS年齡635±6 Ma。這似乎說明張永清等(2013)所獲得的675±3 Ma的變質(zhì)酸性火山巖很可能并不屬于武當(dāng)群的地層。鑒于該區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，武當(dāng)群與耀嶺河群之間也多為斷層接觸，不排除部分地區(qū)的武當(dāng)群中夾雜有耀嶺河群的構(gòu)造巖塊，這些較年輕的變質(zhì)酸性火山巖很可能為由斷裂作用而夾雜于武當(dāng)群中的耀嶺河群地層。

最近，鄧乾忠等(2016)對武當(dāng)-隨棗地區(qū)原耀嶺河群進(jìn)行了較為詳細(xì)地研究，認(rèn)為它是一套裂谷系雙峰式火山巖系與冰成巖組合的巖石地層系統(tǒng)，按其巖性組合分為：下部高廟組，為含礫的碎屑巖(含冰成巖)和火山巖(主要為基性火山巖)；中部木渣溝組，為變拉斑玄武巖夾酸性火山巖；上部前院組，為雙峰式火山碎屑巖組合，并獲得高廟組和前院組變酸性火山巖鋯石U-Pb年齡為645±9 Ma和636±6 Ma。關(guān)于耀嶺河群存在冰水沉積，劉鴻允(1991)指出耀嶺河群底部礫巖具有冰成巖包括“落石”構(gòu)造特征，當(dāng)屬冰海相沉積層； 王壽瓊等(1989)提出耀嶺河群下部含礫層是大陸冰蓋運移向海洋，并在海面上浮的冰筏攜帶的冰磧物成為落石與海底火山噴發(fā)物及其它海水沉積物混生而成的冰海相沉積；夏竹(1995)認(rèn)為耀嶺河群含礫巖系應(yīng)為冰筏-海相火山沉積物。因此，位于武當(dāng)群與震旦系之間的耀嶺河群無論從地層時代和沉積環(huán)境都可與南華系對比。

4.2 地質(zhì)意義

武當(dāng)群時代的確定，證實武當(dāng)群與下伏陡嶺雜巖之間的不整合面，與蓮沱組與下伏崆嶺群之間和板溪群(下江群、丹洲群)與下伏冷家溪群(梵凈山群、四堡群)之間的不整合面所代表的構(gòu)造運動實屬同一期運動——晉寧運動，其發(fā)生時限大致在830～820 Ma之間。

一般認(rèn)為經(jīng)晉寧構(gòu)造運動之后，揚子地臺開始了海相蓋層的沉積，但是從整體看仍具有很強的活動性，在揚子地臺發(fā)育了板溪期和南華期不同階段的裂解(裂谷)盆地沉積(王劍等， 2006， 2009)，其中無論是板溪群(下江群、丹洲群)還是武當(dāng)群都表現(xiàn)為一套巨厚的類復(fù)理石特征的火山-沉積巖系。南秦嶺耀嶺河群變質(zhì)火山巖-沉積巖系，其火山巖以變中基性火山巖為主，含少量酸性火山巖，被認(rèn)為屬雙峰式組合，其基性火山巖為板內(nèi)拉斑玄武巖-偏堿性玄武巖組合，形成于很強的板內(nèi)拉張裂谷環(huán)境(蘇春乾等， 2006)。此外，盡管耀嶺河群與下伏武當(dāng)群之間接觸關(guān)系目前存在著斷層(蘇春乾等， 2006)、平行不整合(夏林圻等， 2008)或角度不整合(胡建民等， 1998)等多種不同認(rèn)識，但其兩者所經(jīng)受的變質(zhì)基本相似，巖石普遍遭受綠片巖相變質(zhì)，而與其上覆基本未變質(zhì)的以碳酸鹽巖為主的震旦系穩(wěn)定蓋層沉積具有明顯的差異，可能屬于不同的構(gòu)造層。這里值得注意的是，以往多認(rèn)為震旦系陡山沱組碎屑巖與下伏耀嶺河群之間為平行不整合接觸，但是筆者在南秦嶺北緣小茅嶺地區(qū)見到陡山沱組含礫長石石英砂巖不整合覆蓋在小茅嶺火山巖(880 Ma)之上(劉仁燕， 2011)，這說明，至少在南秦嶺地區(qū)震旦系陡山沱組與下伏地層之間，可能為區(qū)域性不整合接觸。因此，認(rèn)為南秦嶺地區(qū)的基底最終形成于震旦系之前，這也是揚子地臺最終統(tǒng)一基底的形成時間。

5 結(jié)論

(1) 武當(dāng)群的時代為新元古代中晚期，年齡介于810～720 Ma之間；耀嶺河群形成時代為690～635 Ma，分別相當(dāng)于揚子地臺板溪群和南華系。

(2) 武當(dāng)群與耀嶺河群變質(zhì)特征相近，而與震旦系地層具有明顯差異，表明南秦嶺基底最終固結(jié)發(fā)生在震旦紀(jì)之前，這可能也是揚子地臺最終形成的時代。

致謝感謝中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所胡建民研究員在野外工作期間的大力指導(dǎo)和幫助，感謝評審人對稿件提出的寶貴修改意見。