柯宏飆，王金泉，陳明

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊， 安徽黃山 245000）

0 引言

長期以來，對出露于揚子板塊與華夏板塊之間的地質(zhì)構造單元即江南造山帶[1]東段主要地質(zhì)體之一的井潭組（Qbj）火山巖進行測齡與地球化學分析研究，進而分析與推斷江南造山帶的形成與演化，是地質(zhì)研究的熱點之一。

近年來，隨著LA-ICP-MS 法和SHRIMP 法鋯石U-Pb 同位素定年的興起，總體來看是定年精度及可靠性越來越高，無一例外都將井潭組劃歸為新元古代這一比較寬泛的地質(zhì)時代，對于井潭組火山巖詳細而較精確的年代及其形成地質(zhì)構造背景，前人的研究有不同表述，如：吳榮新等人（2007 年）認為井潭組火山巖存在大陸邊緣前裂谷期和同裂谷期兩期火山巖[2]，薛懷民等人（2010 年）認為是江南造山帶東段形成后不久進入后造山階段裂谷作用破壞下廣泛的雙峰式火山活動的產(chǎn)物[3]，王孝磊等人（2017 年）認為是造山作用結束進入板內(nèi)裂谷階段巖漿活動的產(chǎn)物[1]，等等。越來越多的研究成果傾向于井潭組火山巖是形成于造山作用結束后伸展環(huán)境（裂谷）下巖漿活動的產(chǎn)物，但總體來看還缺少較全面的定年數(shù)據(jù)來把井潭組形成過程與江南造山帶的形成階段有機地聯(lián)系在一起。

本文根據(jù)采自于街口幅[4]井潭組各層位、主要巖性樣品的定年數(shù)據(jù)、特別是不同地段樣品定年數(shù)據(jù)的差異以及鋯石礦物CL 影像的不同特征，來與前人的研究成果進行對比，在確定其形成地質(zhì)年代的基礎上，進一步分析推斷井潭組火山巖形成的地質(zhì)構造環(huán)境和演化過程，并嘗試提出新的認識以供參考。

1 地質(zhì)背景與樣品

街口幅位于安徽省黃山市歙縣和浙江省淳安縣交界處，屬西天目山山脈，錢塘江上游新安江水系。大地構造位置處于江南造山帶東段（圖1a），前人經(jīng)過數(shù)十年的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究，將此區(qū)域劃分為江南古隆起帶、太平褶皺帶和皖浙褶斷帶[5]，街口幅位于江南古隆起帶與皖浙褶斷帶接合部位。區(qū)域上經(jīng)歷了自中—新元古代以來的多次造山作用，包括街口幅在內(nèi)的皖贛相鄰區(qū)呈現(xiàn)出多旋回的巖漿活動特征[1～6]。其中最大規(guī)模的巖漿事件是發(fā)生在晉寧期的與板塊演化作用有關且以酸性巖為主的巖漿巖事件，以井潭組火山巖為代表[1～3]；其次是燕山期與古太平洋板塊西向俯沖擠壓—后撤伸展作用有關的花崗巖—花崗閃長巖類 。

街口幅內(nèi)井潭組火山巖[4]呈北東50°長舌形延伸，出露面積占37%，達167km2，堆積厚度達3401m，巖石類型比較復雜，普遍發(fā)育片理構造和定向構造。共劃分為如圖1b 所示的Qbj1、Qbj2和Qbj3三個巖石組合特征不同的巖性段：一巖段主要為變質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、變質(zhì)含火山角礫晶屑凝灰?guī)r，夾變質(zhì)流紋巖和變玄武巖；二巖段主要為變質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，夾變玄武安山巖;三巖段主要為變流紋巖、變流紋斑巖。井潭組沿街口脆韌性剪切帶向東、東南逆沖推覆于南華紀—寒武紀沉積蓋層之上，呈向東南弧形凸出形態(tài)，西北面則被傾向東南的小川左行—逆沖斷裂切斷（圖1b）。

圖1 街口地區(qū)構造位置（a）及地質(zhì)簡圖（b）（據(jù)文獻[4]整理）Figure 1. Structural location（a）and geological sketch（b）of the Jiekou area（made after reference[4]）

在3 個不同巖性段中采集了3 種巖性共5 個樣品（見圖1b和表1），其中第一巖性段主要巖性為變晶屑凝灰?guī)r，分布面積大，共采了3 個樣品。TW2 采自于第二巖性段中寬度為1.30m 的似層狀變玄武安山巖中（在胡埠口附近井潭組第二巖性段中多處出現(xiàn)變玄武安山巖夾層，以0.30～1.30m 的薄層狀夾層于變質(zhì)晶屑凝灰?guī)r中[4]），其余四件樣品均是在基巖大面積出露區(qū)采集。顯微鏡下觀察，這些巖石都受到了不同程度的變質(zhì)作用。其中TW1 為變余斑狀結構，斑晶主要為石英，定向構造，條帶狀構造，基質(zhì)多已蝕變成石英、絹云母、綠泥石等；TW3、TW4、TW5 都為變余晶屑凝灰質(zhì)結構，塊狀構造，略有定向構造，晶屑主要為石英，其次為絹云母化斜長石，膠結物（火山灰）多已蝕變成絹云母、綠泥石及石英并定向分布；TW2 為顯微鱗片粒狀變晶結構，略有定向構造。

表1 井潭組樣品及鋯石定年結果表Table 1. Samples and zircon dating results of the Jingtan Formation

2 測試方法

前人對火山巖的定年主要有Sm-Nd等時線定年法、Rb-Sr 等時線定年法、40Ar-39Ar 同位素定年法、鋯石U-Pb 同位素定年法等多種不同的方法，各有各的優(yōu)勢和不同的局限性。由于鋯石廣泛存在于各類巖石中，富含U和Th，低普通Pb以及非常高的礦物穩(wěn)定性，使得鋯石U-Pb 定年成為同位素年代學研究中最常用和最有效的方法之一[8～9]。

所采樣品在南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術服務有限公司采用常規(guī)方法粉碎至0.180～0.154mm，經(jīng)過淘洗、電磁選等將鋯石和其他造巖礦物逐一分離，在雙目鏡下挑選出晶形完整的鋯石顆粒制靶、對其表面進行拋光打磨至鋯石內(nèi)部暴露，然后進行鋯石顯微鏡照相（透射光和反射光）、陰極發(fā)光掃描電鏡顯微照相（CL）圖片研究。鋯石U-Pb 同位素年齡分析在激光—電感耦合等離子質(zhì)譜（LA-ICP-MS）儀器上用標準測定程序進行。測試數(shù)據(jù)經(jīng)過ICPMSDataCal軟件離線處理完成，采用Isoplot4.15 版軟件對測試數(shù)據(jù)進行普通鉛校正，年齡加權平均值計算及U-Pb 年齡諧和圖繪制。

CL 圖像在絕大多數(shù)情況下，反映鋯石的內(nèi)部結構最清楚，也是鋯石內(nèi)部結構研究中最常用和最有效的方法[8]；而鋯石LA-ICP-MS 法能進行微區(qū)定年，這對于復雜結構的鋯石具有非常重要的意義，可以得到多組U-Pb 年齡，通過對鋯石不同的區(qū)域進行系統(tǒng)的內(nèi)部結構、微量元素特征和包裹體成分的綜合研究，能夠給出不同鋯石晶域的成因機制，也可以對這些年齡賦予更加合理的地質(zhì)解釋[8～9]。

3 分析結果

本次鋯石U-Pb 同位素分析結果列于表2。由于篇幅所限，表中僅將采自于街口幅中部胡埠口井潭組剖面的 TW1、TW2 和 TW3 等 3 個樣品分析結果中的主要內(nèi)容列出，采于街口幅東北角的TW4 僅用鋯石定年諧和圖來表示并加以簡述、TW5中所獲得鋯石少并且破損嚴重，難以挑選出符合定年測試要求的形態(tài)較好的鋯石，所得定年值沒有實際意義。

表2 井潭組火山巖LA-ICP-MS法鋯石U-Pb年齡分析結果Table 2. LA-ICP-MS U-Pb age analysis of zircons from the Jingtan Formation volcanics

3.1 鋯石礦物及CL圖像特征

本次共獲得了 690 顆鋯石（TW1 為 184 顆，TW2為 44 顆，TW3 為 209 顆，TW4 為 228 顆，TW5 僅為 25顆），以上鋯石中，長短軸比值較高的長柱狀鋯石常有斷裂現(xiàn)象，而比值較小的也常有裂紋發(fā)育。在雙目鏡下從中挑選了晶形較完好的共計116 顆鋯石（圖2），其中 TW1 挑選出了 25 顆，TW2 為 25 顆，TW3 為 25顆，TW4為25顆，TW5僅16顆。

五組鋯石CL 圖像顯示，獲得的定年鋯石多以亮灰色、深灰色為主，半透明到透明，自形晶形態(tài)較好。顆粒長軸粒徑為40～180μm，集中于60～150μm，短軸粒徑25～60μm，長短軸比值大多在1.5～3.0，較多達6.0以上，顯示長柱狀自形程度較高的晶體形態(tài)，其中有編號為 TW1-03、13、TW2-14、TW3-01、TW4-08、TW5-14 等眾多已經(jīng)斷裂的長柱狀鋯石的長短軸比值依然達到6.0以上，表明這些鋯石斷裂之前的長短軸比值更高，顯示了火山巖鋯石形態(tài)特征[8]，與前人對井潭組火山巖鋯石的研究成果相一致[2]，而與同處于江南造山帶東段新元古代花崗巖中的鋯石大多呈等軸狀、長短軸比值大多小于1.5的形態(tài)特征顯著不同[3～10]。

從陰極發(fā)光掃描電鏡顯微照相（CL）圖像可以觀察到（圖2），除部分破碎、磨蝕有些模糊外，本次所挑選出的116顆鋯石大多數(shù)內(nèi)部發(fā)育有清晰、密集、且較均勻的振蕩生長環(huán)帶，環(huán)帶多呈棱角狀彎曲，為巖漿鋯石的典型生長特征[8～9]。除個別鋯石外，絕大多數(shù)沒有明顯的繼承鋯石核，表明是在火山活動過程中結晶生長成形。

圖2 井潭組部分鋯石CL點位圖Figure 2. CL images of zircons from the Jingtan Formation

3.2 Th、U含量及Th/U比值

以往研究表明，不同成因鋯石有不同的Th、U 含量及Th/U比值。從表1中可以看出，鋯石富含U和Th，在包含TW4、TW5樣品的所有116個分析點中，U含量為11.9～1799.6（×10-6），Th含量為12.5～1229.25（×10-6），Th/U比值大多在0.158～2.39 之間，有1 個為6.091，多數(shù)集中于0.3056～1.002 之間（占74%），比值偏大，屬于巖漿成因的鋯石[8～9]。

3.3 鋯石U-Pb定年

分析點基本集中于諧和線上，表明這些鋯石自形成以來，U-Pb同位素體系基本完全封閉，大多沒有發(fā)生過Pb同位素丟失的情況。

采于井潭組火山巖主體部分的同位素樣品定年結果有如下特征：TW1定年數(shù)據(jù)表明鋯石分為晚期與早期兩組，兩組鋯石比例為9∶11，早期鋯石稍多，測年數(shù)據(jù)分別為（807.7±4.3）Ma（圖3a）和（830.2±4.0）Ma（圖3b），其中有1 顆具有明顯的繼承鋯石核，其邊緣發(fā)育有清晰且較寬厚的變質(zhì)增生邊，沒有對其進行定年分析；TW3 鋯石同樣分為晚期與早期兩組，兩組比例為8∶11，早期鋯石偏多，測年數(shù)據(jù)分別為（807.4±4.7）Ma（圖3c）和（829.4±4.1）Ma（圖3d），其中TW3-3分析點鋯石具有清晰的繼承核，變質(zhì)增生邊寬闊但不清晰，其測定年齡值偏大，與該樣品兩期鋯石年齡都不諧和；TW4 鋯石各分析點年齡相對集中（圖3），在優(yōu)選測定的25顆鋯石中，竟然有18顆集中于809.5Ma附近，其諧和年齡為（809.5±3.1）Ma（圖3e）；TW5樣品采自于淺變質(zhì)基底與蓋層邊界西側、街口脆韌性剪切帶向左旋轉(zhuǎn)的構造疊加部位，壓力、溫度環(huán)境發(fā)生過較大變化，所獲得的鋯石大多破裂、晶形極不完整、磨蝕嚴重，樣品分析點在同位素一致圖解上所測年齡比較散亂（圖略），但有9 顆相對集中在852～877Ma 之間，測定年齡值僅供參考。

TW2由于采自于薄層狀玄武安山巖中，比前述酸性巖樣品中的鋯石含量少且顆粒細小，所測定年值為（769.2±3.3）Ma（圖3f）。其中，TW2-02鋯石具有繼承核和變質(zhì)增生邊，繼承核不具有生長環(huán)帶且輪廓較模糊，變質(zhì)增生邊清晰（圖2），其測定年齡值明顯偏大，推斷經(jīng)歷了久遠的地質(zhì)歷史演化過程。

4 地質(zhì)意義

依據(jù)上述分析結果，結合前人對周邊區(qū)域井潭組的研究成果進行綜合對比研究，能夠得出以下一些認識：

圖3 井潭組火山巖鋯石LA-ICP-MS法U-Pb年齡諧和圖Figure 3. LA-ICP-MS U-Pb age concordia plot of zircons from the Jingtan Formation volcanics

（1）本次分地段、按井潭組發(fā)育的主要巖石類型（變流紋巖、變晶屑凝灰?guī)r、變玄武安山巖）系統(tǒng)地采集了樣品，定年測試數(shù)據(jù)較多，代表性較強，除TW5由于所處構造強化部位破壞了鋯石的完整性而影響了樣品數(shù)據(jù)的代表性之外，TW1、TW3和TW4明顯分成兩組定年值。其中晚期定年值在誤差范圍內(nèi)驚人一致，與前人在周邊區(qū)域所獲得的大多數(shù)定年數(shù)據(jù)出入不大，能比較真實客觀地反映井潭組火山巖主體部分形成地質(zhì)年代為807.4～809.5Ma，屬于新元古代青白口紀，據(jù)此我們認為中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所得出的井潭組主要形成于南華紀的結論仍值得商榷。

而TW1、TW3 早期鋯石定年值可以代表捕獲鋯石的年齡，其礦物生長環(huán)帶和Th、U含量及Th/U比值較高表示這些鋯石仍屬于巖漿成因，定年值在誤差范圍內(nèi)一致，表明在此區(qū)域上深部有更早期（830Ma±）的巖漿活動。

（2）參照區(qū)域上相鄰圖幅對井潭組巖性段的劃分方案，街口幅區(qū)調(diào)報告[4]同樣把井潭組劃分為第一、第二和第三巖性段。本次TW1采自于第三巖性段變流紋巖，其結構、構造特征明顯。但其定年值與采自于第一巖性段TW3 和TW4 的定年值相當接近，幾乎不分早晚，以上3個樣品的定年值代表著成巖的年齡值[分別為（807.2±2.1）Ma、（807.1±2.3）Ma、（809.8±1.6）Ma]在誤差范圍內(nèi)的一致性表明：在相當大區(qū)域范圍內(nèi)形成的井潭組火山巖主體部分是在比較短暫時間段內(nèi)（集中）形成的，或者是在同一個巖漿活動峰期形成的，所謂第一、第二與第三僅僅是巖性段的劃分，著重代表的是不同的巖石組合及其巖石特征，與常規(guī)沉積巖地層（組）的形成并不具有同樣的時間跨度概念。

（3）TW4分析點所測定年值比較集中，點數(shù)多，其諧和年齡與TW1、TW3 晚期鋯石定年數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)基本一致，僅有個別的測試點與TW1、TW3相對應的早期鋯石定年值相對應。從晚期鋯石數(shù)量及分布范圍可以推斷，807.1～809.8Ma 巖漿活動更加猛烈，并且范圍廣的多；而早期鋯石數(shù)量較少，分布范圍也較小，所代表早期（830Ma±）深部巖漿作用范圍較小、并且活動性較弱。

（4）本次TW2 采自于井潭組第二巖性段（變）玄武安山巖中，出露范圍較小，所得定年值（769.2±3.3）Ma與歙縣幅區(qū)調(diào)報告所引用的葉村幅數(shù)據(jù)（763±43）Ma相當。結合街口地區(qū)井潭組第一巖性段也多處出現(xiàn)了薄層似層狀玄武巖[4]，可以推斷，在井潭組火山巖主體基本形成之后，再次發(fā)生過一次短暫的拉張運動，但發(fā)生的地域范圍較廣，對井潭組主體部分巖石地層的影響較強。此時形成的中—基性火山巖夾層，與井潭組主體共同構成了時空上緊密伴生的、SO2含量存在一定間斷的火山巖系，即具有典型（窄）雙峰式巖漿活動特征[11]的新元古代火山巖。

（5）把上述事實與前人對江南造山帶和井潭組的研究成果進行比對，可以進一步看出，從TW1、TW3中所獲得的早期巖漿鋯石形成所代表的巖漿活動時期（830Ma±）可以與王孝磊等人認為的造山帶形成之洋陸俯沖階段（860～825Ma）[1]以及薛懷民等人研究認為的晚造山階段[3]基本吻合，其代表的巖漿活動與洋殼俯沖引起巖石圈物質(zhì)的部分融熔作用有關（即并不廣泛、并不劇烈的巖漿活動）；而晚期鋯石所代表的巖漿活動時期大致可以與王孝磊等人闡述的在造山作用結束之后，造山帶進入板內(nèi)伸展（裂谷）階段（825～810Ma）[1]以及薛懷民等研究認為的江南造山帶后期受構造破壞、即后造山階段遭受裂谷作用的破壞[3]產(chǎn)生了以雙峰式火山巖為主的板內(nèi)巖漿活動[1～3]時期基本吻合。從而據(jù)此推斷在（807.4～809.5）Ma 火山作用達到峰值期，范圍大，形成新元古代井潭組的主體部分，其中皖浙贛相鄰區(qū)域的上墅組即為皖南所稱的井潭組（通過“安徽1∶5萬街口幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”證實，井潭組向南即延入浙江省郭村幅[12]，改稱為上墅組，該火山巖系發(fā)育范圍廣大）。

可以肯定的是，江南造山帶的形成是一個漫長的過程，地質(zhì)作用不可能是均勻遞變的，而是隨著時間的推移有強有弱。少部分與上述三組定年值并不諧和的分析點，如TW1-13（856.2Ma）、TW3-08（755.7Ma）等，鋯石晶形相對較好，生長環(huán)帶特征清晰，沒有發(fā)生顯著的變質(zhì)作用，我們認為這些定年值仍然具有實際的地質(zhì)意義，可能暗示著三期構造—巖漿作用之外發(fā)生的不顯著的巖漿活動。

（6）在TW1、TW2 和TW3 所獲得的鋯石中，分別發(fā)現(xiàn)有1顆鋯石具有明顯的繼承核，其外緣都發(fā)育有清楚的變質(zhì)增生邊。前者未參與測試，后兩者的定年值分別為22.3 億年和20.9 億年。由于缺少更多古老鋯石定年數(shù)據(jù)，但本次所獲20多億年的定年值，至少能暗示江南造山帶東南緣具有更加久遠的地質(zhì)演化歷史。

（7）以上5 組鋯石，大多發(fā)育裂紋甚至破碎現(xiàn)象，特別是柱狀鋯石大多斷裂，這應與井潭組普遍發(fā)育擠壓片理化構造有關。在大致同等的樣品重量中，從TW3、TW5 中獲得的鋯石要困難的多，這是由于靠近街口脆韌性大斷裂所致。其中從TW3 中獲得的209顆鋯石中，破損的、裂紋發(fā)育的占比較高，達70%以上，所挑選出的25顆較好的鋯石中也有少量有斷口和裂紋。而從TW5中獲得的鋯石（見圖2），大多呈斷裂狀、破碎狀或呈磨蝕近圓—橢球體狀，難以找到較完整自形的鋯石晶體，粒徑小，多數(shù)集中于30～60μm，僅能挑選出16顆晶體稍微好點但仍為破裂的鋯石，代表性極差，這與TW5采樣位置有關，緊靠在街口脆韌性剪切帶受到左行剪切牽引而向西旋轉(zhuǎn)的構造強化部位。因此鋯石晶體形態(tài)也從側面反映了大斷裂引起的構造強化現(xiàn)象。

5 結論

（1）鋯石的形態(tài)、CL 圖像顯示的震振生長環(huán)帶、較高的Th、U 含量及較高的Th/U 比值可以確定屬于火山巖鋯石。

（2）井潭組第一巖性段和第三巖性段的鋯石LAICP-MS 法U-Pb 同位素定年分析結果可分為早期和晚期兩個地質(zhì)年代，時間跨度相差22Ma±。早期鋯石僅發(fā)育在部分地段，數(shù)量較少，表明洋陸俯沖引起的早期（830Ma±）巖漿活動范圍較小、并不劇烈。晚期鋯石代表著江南造山帶基本形成后，發(fā)生的板內(nèi)伸展作用（裂谷破壞）引起的強烈構造—巖漿活動在807.4～809.5Ma達到峰值期，井潭組主體是這一時期的產(chǎn)物。沉寂約40Ma后，在（769.2±3.3）Ma再次發(fā)生過一次短暫的但影響較廣的拉張作用，形成了夾于井潭組第一、第二巖性段中的薄層玄武安山巖。

（3）井潭組火山巖是江南造山帶基本形成之后大陸裂谷期至少兩期巖漿活動形成的新元古代青白口紀典型的雙峰式火山巖。

致謝：感謝中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心高天山教授的指導！