扬子东南缘中段裂谷盆地形成演化与资源效应

（一）五强溪期底界年龄

本次对五强溪组未采集样品，年龄数据主要来自以往的研究成果。

尹崇玉等（2003）此前在石门杨家坪剖面青白口系老山崖组距顶界12m处凝灰岩中测得锆石SHRIMP U-Pb年龄（809±16Ma）的结果，与前述峡东地区黄陵花岗岩中得到的锆石单颗粒U-Pb年龄值基本吻合。

江新胜等（2013）从滇中金阳地区澄江组中下部和东川地区澄江组底部的凝灰岩夹层中获得了大量岩浆型锆石，并对其进行了高精度锆石SHRIMP U-Pb年代学研究。结果表明，其锆石206Pb/238Pb加权平均年龄分别为797.8±8.2Ma和803.1±8.7Ma。结合相关地质证据分析表明，澄江组的底界年龄应该为800±5Ma。可与本区五强溪组所获得的数据对比。

高涧群架枧田组底部同位素年龄样品采自架枧田组下伏的砖墙湾组顶部的沉凝灰岩。本次共采集了两个样品，所获结果可与以往资料进行对比。

（1）采自湘中高涧剖面的样品：地理坐标为E112°17′50″，N27°23′54.7″，采样位置距离架枧田组底部长石石英砂岩30m，获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为774.9±2.6Ma（图2-43、图2-44，表2-23）。

图2-43　锆石LA-ICP-MS阴极发光照片

表2-23　锆石LA-ICP-MS U-Th-Pb同位素分析结果

注：由北京国家地质实验测试中心测试。

图2-44　锆石LA-ICP-MS U-Pb谐和图

（2）采自湘西南城步浆坪剖面（样点位置N26°25′30″，E110°24′20″）的砖墙湾组顶部沉凝灰岩的样品，获得锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为793±9Ma（图2-45）。

图2-45　浆坪砖墙湾组凝灰岩锆石LA-ICP-MS U-Pb谐和图

综合分析相关地层的最新年龄数据可以确定，五强溪组可与川西苏雄组/开建桥组、中下扬子区莲沱组、浙北虹赤村组和上墅组、皖南铺岭组、赣西北落可岽组和马涧桥组、滇中澄江组、黔东南番召组以及桂北三门街组进行对比。起始时间标定为800Ma。

（二）长安组底界

长安组以往还没有精确的同位素年龄报道，其精确沉积时限对于了解华南新元古代冰期的起点时间和演化历程及其对比具有重要意义。

1.锆石LA-ICP-MS年代学

样品采自湘中新化县碧溪，样点地理坐标：E111°04′42″，N27°37′44″，编号BIXI-1。采集的测试样品为夹于含砾砂质泥岩中的沉凝灰岩层（图2-46右）。

图2-46　长安组底部含砾岩系中凝灰岩夹层（样品WUXI采自左图；BIXI-1采自右图）

锆石的阴极发光图像（CL）特征：所采样品中锆石颜色多呈黄褐色或玫瑰色、透明—半透明的柱状自形晶，个别呈长柱状。锆石粒径长180～250μm，少数可达300μm，个别呈长柱状晶体，长达320μm，柱状晶体长宽比为2∶1～3∶1。部分锆石具有不分带、浑圆状核心的特点。阴极发光图像均显示出岩浆结晶成分环带（图2-47），锆石CL图像色律强弱不等，部分呈暗色，这种差异可能反映了不同锆石之间Th、U等元素的不同。锆石晶体测点号的选取，结合了可见光和CL图像以避开锆石晶体中的裂纹和包裹体对测试结果精确性的影响。其U-Pb年龄分析结果见表2-24。23个测点的206Pb/238U年龄值变化在（781±14）～（742±13）Ma之间，这些分析点都分布于谐和线上或附近，表明这些锆石几乎没有U或Pb的丢失或加入，样品可信度高（图2-48）。

图2-47　长安组底部凝灰岩锆石（LA-ICP-MS）阴极发光图片

表2-24　锆石LA-ICP-MS U-Th-Pb同位素分析结果(www.xing528.com)

注：由北京国家地质实验测试中心测试。

图2-48　长安组底部凝灰岩锆石LA-ICP-MS U-Pb谐和图

2.锆石SHRIMP年代学

样品采集点亦位于新化县碧溪，取自BIXI-1样品层位的下部约50m，地理坐标：E111°04′37″，N27°37′42″。岩性为厚度5～10cm夹于含砾泥质砂岩中的沉凝灰岩，编号WUXI（图2-46左）。

分析锆石以透明—半透明的柱状晶体为主，阴极发光图像均显示出岩浆结晶成分环带；粒径为180～250μm，柱状晶体长宽比约为2∶1～4∶1。其U-Pb年龄分析结果见表2-25。虽晶体形态有所不同，但CL图像显示出典型的岩浆成因生长环带结构，均属于岩浆结晶的产物（图2-49），锆石CL图像色律强弱不等，这种差异可能反映了不同锆石之间Th、U等元素的不同。锆石晶体测点号的选取，结合了可见光和CL图像以避开锆石晶体中的裂纹和包裹体而避免测定结果的含义不清楚。11个锆石点的U-Pb年龄测试的206Pb/238U年龄值变化在（788.4±21.2）～（742.1±34.1）Ma之间，加权平均年龄为764±10Ma，MSWD＝0.66，置信度为95%，代表锆石结晶时间。11个分析点都分布于谐和线上，表明这些锆石没有U或Pb的丢失或加入（图2-50）。

表2-25　锆石SHRIMP U-Th-Pb同位素分析结果（WUXI）

注：由北京离子探针中心测试。

图2-49　锆石（SHRIMP）阴极发光图片（WUXI）

图2-50　锆石SHRIMP U-Pb谐和图（WUXI）

3.前人的研究成果

尹崇玉等（2003）在石门杨家坪剖面南华系渫水河组顶部测得的锆石SHRIMP U-Pb年龄为758±23Ma，这个结果与马国干等在峡东地区莲沱组进行的锆石SHRIMP U-Pb分析得出的不一致线F交点年龄结果（748±8Ma）非常接近。

葛文春等（2011）根据对桂北侵入三门街组但不穿过拱洞组的龙胜铁镁侵入体的分析研究，获得了单颗粒锆石U-Pb年龄为761±8Ma的结果。拱洞组被认为与渫水河组可以对比，其上覆为长安组沉积，其下为三门街组火山岩。由上述结果和相关地层的接触关系可以推断，南华系的底界年龄应该大于或等于760Ma（葛文春等，2001；郑永飞，2003）。

在古丈盘草，见南华系富禄组砂岩沉积覆盖于玄武质火山角砾岩之上，火山岩中锆石SHRIMP U-Pb同位素年龄为765Ma（Zhou J B et al.，2007）。

而国外对Sturtian冰期的年龄却提出了多种意见：主流属Hoffman P F et al.（1998b）、Walter M R et al.（2000）、Wingate M T D et al.（2000）、Li Z X（2000）等，认为Sturtian冰期的时代应该在760～720Ma之间；而Walter M R et al.（2000）、Preiss W V（2000）认为澳大利亚南部新元古代Sturtian冰期的年龄大致在700～690Ma之间。

4.长安组底界年龄的选取和解释

研究区的长安组底部为一套深灰色含砾泥质砂岩（图2-46左）、含凝灰质含砾砂质泥岩夹薄沉凝灰岩，在含砾岩系近顶层面附近多见变形层理（图2-46右）。含砾岩系下伏层位出现的条带状板岩，属板溪群岩门寨组，二者整合接触。以往均以含砾岩系的出现作为长安组的底界，以此与区域上同名地层单位或同期沉积以及国际上Sturtian冰期进行对比。刘波（1991）在研究了华南冰成地层之后，提出由于海平面的波动下降，沿岸沉积物可形成重力流，并搬运到低洼处堆积。Young G M（1988）研究也证明，裂谷作用与冰期的形成之间存在某种程度的相关关系，湘中地区长安组符合华南裂谷盆地的阶段演化规律，属盆地边缘环境的快速堆积，其成因可能属寒冷气候下的改造型重力流沉积，可称为冰源重力流。如此，样品采集层位的时间间隔应当很小，上下层位数据可以综合参考使用。

因此，依据本次获得的锆石年代学对比研究结果，长安（冰期）组底界应该介于（764±10）～（751±5）Ma之间，界线年龄选择760Ma较为适宜。这与已有的研究结果基本一致，也与Sturtian冰期的起始年龄接近（表2-26）。

表2-26　南华系多重地层划分综合对比表

尽管如此，目前还有大量长安组的碎屑锆石年龄资料反映其存在725Ma左右的集群性数据。

由此，我们也许可以认为从进入寒冷气候到“雪球地球”形成经历的应该是一个时间区段，而从气候回暖到大面积冰川溶解并将其堆积物带入邻近的盆地，同样也需要一个过程。这样，对于760～725Ma的解释就容易理解了：前者代表裂谷盆地充填前期完成后，地壳产生均衡反应，导致基底构造活化，盆地进一步裂解，海平面下降（雪峰运动？）。沿岸沉积物可形成重力流，并搬运到低洼处堆积，此时局部可能存在火山作用。此后气候转入寒冷期，在40～30Ma之间，形成“雪球地球”景观。然后气候转暖，冰川融化，携带多元性冰源堆积物进入盆地，这也许就是碎屑锆石年龄的解释。