江南造山带西段新元古代构造演化——来自湘西怀化辉绿岩中辉石、黑云母成分的启示.pdf

2.02.3May年5月GEOLOGREVIEW评论质地No.Vol.69第3 期第6 9 卷江南造山带西段新元古代构造演化来自湘西怀化辉绿岩中辉石、黑云母成分的启示WWW 151；2）中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室，长沙，410 0 8 3；3）中南大学地球科学与信息物理学院，长沙，410 0 8 3内容提要：关于江南造山带的新元古代构造演化背景素有地慢柱一裂谷模型、岛弧模型及板块一裂谷模型之争，其争论的焦点在于扬子与华夏板块碰撞的具体时间，以及聚合后裂解的动力学环境。笔者等选取江南造山带西段湘西怀化地区 7 8 8 Ma辉绿岩中的单斜辉石和黑云母为研究对象，采用电子探针和激光剥蚀一等离子体质谱仪对其化学成分进行了精确测定，以期进一步约束该地区的成岩构造背景。怀化辉绿岩中的单斜辉石可分为普通辉石和透辉石两种，根据单斜辉石的n（Ca）n（A l)值（3.48 7.15）和高w（T i)/w（Eu）值（150 0）的特征，笔者等判断江南造山带西段的新元古代地慢可能遭受了硅酸盐熔体和俯冲流体的多重交代作用。单斜辉石温压计的估算结果表明，普通辉石的结晶温度为10 8 0 1112，结晶压力0.3 0.6 GPa，对应的深度为9.1 2 0.8 km；而透辉石的结晶温度为12 3 7 12 7 4，结晶压力1.0 1.3 2 CPa，对应的深度为3 1.8 42.6 km。综合单斜辉石和黑云母的微量元素特征（单斜辉石的Al、T i、Ca、Na 等元素和黑云母的Mg、Fe 等元素）、岩浆系列和构造环境判别图解，表明该区的亚碱性拉斑玄武质岩浆来自于上地慢顶部与地壳结合的部位，是软流圈地慢部分熔融产生的板内碱性玄武质岩岩浆上升到浅部发生结晶分异作用形成的。结合区域的构造演化特征，笔者等提出一种三阶段的改进板块一裂谷模型，用以描述江南造山带西部的新元古代构造背景。关键词：江南造山带；怀化；辉绿岩；辉石；黑云母；构造演化“江南造山带”是与扬子江大致平行的古老褶皱地带（图1），在东段为近东西走向，在湘西一黔东为北北东走向，是中国地质学先驱们在研究华南区域湘、黔、桂、赣、皖、浙等省份地区古老变质岩调查研究的时所定义。基于大陆动力学理论，许多学者将江南造山带置于全球或华南构造格架中，针对江南造山带的晚中元古一新元古代的构造演化，提出了三种具有代表性的理论模型,分别为地慢柱一裂谷模型、岛弧模型及板块一裂谷模型（HouQietal.，2 0 2 2）。地慢柱一裂谷模式认为，扬子板块两侧在1.1 1.0 Ga前发生俯冲,并在约8 50 Ma发生碰撞造山，最后在8 50 7 45Ma由于地慢柱的活动开始裂解，发生广泛的岩浆活动，对应于Rodinia超大陆的裂解（Li Xianhua et al.，2 0 0 9;Li Xi a n h u a e tal.，2 0 10）。岛弧模型则认为江南造山带在8 3 0 Ma前为发育于扬子板块边缘的主动大陆弧，在8 3 0 Ma左右，扬子地块与华夏地块拼合的接触带即为江南造山带（Zhou Jincheng et al.，2 0 11）。在岛弧模式的视角下，江南造山带经历了洋一洋俯冲（97 0 8 8 0Ma）、弧一陆碰撞（8 8 0 8 6 0 Ma）、洋一陆俯冲（8 6 0825Ma）、弧后盆地打开（8 2 5 8 10 Ma）、造山后伸展等多种构造过程（王孝磊等，2 0 17）。同期的新元古代早期岩浆活动是板块汇聚导致俯冲一增生造山作用的产物，而新元古代晚期的岩浆活动形成于后造山阶段。此外，板块一裂谷模型提出，扬子地块在13001100Ma广泛发育洋弧及弧后盆地，岛弧火山岩发育、陆壳增生，96 0 8 6 0 Ma，岛弧与扬子地块碰撞，导致来自岛弧的岩浆岩广泛地部分熔融和地壳再造；在8 3 0 8 0 0 Ma，造山带构造垮塌，形成广泛的S型花岗岩；最后在7 8 0 7 40 Ma，整个华南岩石圈注：本文为湖南省研究生科研创新项目（编号：CX20220167）、有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室开放基金课题（编号2022YSJS18）的成果收稿日期：2 0 2 2-0 5-2 8；改回日期：2 0 2 2-11-15；网络首发：2 0 2 2-12-2 0；责任编辑：章雨旭。Doi：10.16 50 9/j.g e o r e v i e w.2 0 2 2.12.0 8 5作者简介：周炜鉴，男，1992 年生，博士，讲师，研究方向为岩石学，矿物学，地球化学；Email：47 6 3 410 99 q q.c o m。通讯作者：胡天杨，男，1996年生，博士，研究方向为岩石学，矿物学，同位素年代学；Email；h t y 96 0 92 6 c s u.e d u.c n。89820233年论质地评拉张、地慢上隆和造山带跨塌。新元古代早期和晚期的岩浆作用分别被解释为造山带塌陷和同裂谷构造事件的结果，并非地慢柱活动产物（ZhengYongfeiet al.,2008)岩浆岩中的矿物组合，岩石的结构构造以及造岩矿物的地球化学特征，都是岩浆演化过程以及成岩构造环境综合影响的结果（季根源等，2 0 2 1）。单斜辉石和黑云母作为辉绿岩中的主要镁铁质矿物，也是近年来用作矿物地质温度一压力计的热门之选（张三衡等，2 0 2 0；郑瑜林等，2 0 2 1；刘龙等，2 0 2 1）。其成分也常被用来鉴别成岩时的构造背景（李勇明等，2 0 2 2；秦亚等，2 0 2 2）以及岩浆的氧逸度等特征（鲁佳等，2 0 17）。因此，笔者等选取了江南造山带西段新元古代（7 8 8 Ma）辉绿岩中的辉石和黑云母为突破口（辉绿岩定年结果来自HouQietal.，2022），借助EPMA和LA-ICP-MS对两者的矿物化学成分进行了系统的研究，以期为进一步江南造山带新元古代的构造研究提供证据1研究区地质背景江南造山带在空间位置上涉及多个省份及自治区，其早新元古代浅变质火山一沉积地层主要包括分布在浙江的双溪坞群、安徽南部的溪口群、江西北部的双桥山/九岭群、湖南的冷家溪群、贵州的梵净山群和广西的四堡群，及其分别对应上覆的河上镇群、厉口群、登山群、板溪群（高涧群）、下江群和丹州群。（Wang Xiaolei et al.,2004;Zhao Guochun etal.,2012)。江南造山带西段的新元古代地层主要包括褶皱基底和沉积盖层。前者被认为沉积形成于扬子与华夏块体碰撞聚合之前，以发育一系列紧闭褶皱为特征，包括桂西北地区的四堡群、黔东南和黔西北的梵1108111211161120合肥上海亚洲东部襄樊EastAsia石台宜昌绍兴德兴九江丽水古元古代地层江山P,.87PaleoproterozoicstrataPt2-中一新元古代地层萍乡Mes-neoproterozoicstrataPt,新元古代地层图2政和Neoproterozoicstrata衡阳PZ早古生代地层EarlyPaleozoicstrata双牌后泥盆系PZ,-KzPostDevonianstrata厦门龙胜忆古生代花岗岩大埔PaleozoicgraniteSNVMIVI新元古代花岗岩Neoproterozoicgranite断层Vfault南宁香港蛇绿混杂岩0100200kmophiolitemelange1081112011161200图1江南造山带区域地质图（改自ZhouWeijianetal.，2 0 2 2)Fig.1 The geological map of Jiangnan Orogen Belt(modified from Zhou Weijian et al.,2022)绍兴一江山一萍乡断裂带；政和一大埔断裂带；东乡一德兴断裂带；九江一石台隐伏断裂；郑城一庐江断裂带The numbers in this figure means:ShaoxingJiangshan-PingxiangShuangpai fault;Zh e n g h e D a p u f a u l t;D o n g x i a n g D e x i n g f a u l t;Ji u j i a n g Sh i t a i f a u l t;T a n c h e n g Lu j i a n g f a u l t899第3 期周炜鉴等：江南古代构造演化儿来自湘西怀化辉绿母成分的启示净山群，以及湖南的冷家溪群等。后者被认为沉积形成于聚合之后，特征为发育一系列宽缓褶皱,包括桂西北地区的丹州群、黔东南和黔西北的下江群，以及湖南的板溪群（高涧群）等。两套地层之间广泛发育（高）角度不整合，以及在沉积盖层的底部发育底砾岩，被认为是碰撞造山的标志（ZhangYuzhi etal.,2015)根据沉积建造组合、岩相古地理环境、构造运动形迹、沉积物特征差异等方面存在的差别,湖南省内的板溪群地层被划分成北区、中区和湘东南区。研究区则位于板溪群地层中区的黔阳一双峰小区，该地层称为高涧群。高涧群主要由灰绿色、灰一深灰色、少量紫灰色浅变质砂岩，层状凝灰岩、板岩组成。下部夹炭质板岩、碳酸盐岩，具有弱的铜矿化。局部有海底喷出的中酸性熔岩。地层总厚度达3 2 90 4757m以上，可划分为石桥铺组（Ptss）、黄狮洞组（Pt,h s）、砖墙湾组（Ptz）、架视田组（Pt.j）、岩门寨组（Ptsym）以及大江边组（Pt,di）。本次研究的样品C,h80Nhj50石宝乡401字溪水库65Pt.jPt,ym35Pt,ymPt,ym第四系QQuaternarysediments石炭系黄龙组80C,hCarboniferous Huanglong formation寒武系西阳山组C,XCambrian Xiyangshan FormationPt.ym颜容519Nhj南华系江口组60%Nanhua System JiangkouFormation高涧群架视田组Pt.jGaojian Group Jiajiantian FormationPt.ym高涧群岩门寨组Pt,zGaojian Group Yanmenzhai Formation高涧群砖墙湾组Pt,GaojianGroupZhuanqiangwanQFormation黄狮洞水电站断层fault基性岩墙群采样点5kmK11015mafic dikesspots图2 怀化辉绿岩区域地质图（改自HouQietal.，2 0 2 2)Fig.2 The geological map of Huaihua diabase(modified after Hou Qi et al.,2022)均采集自黔阳一双峰小区怀化市中方县地区，侵人板溪群（高涧群）架视田组和砖墙湾组地层的基性岩（图2），采样点分别为：颜容辉绿岩采石场（GPS坐标：110 11 47.8 1；2 7 2 0 53.3 2 ）以及黄狮洞水电站西侧辉绿岩采石场的辉绿岩（墙）（GPS坐标：1101400.33;272337.00）。样品D006-H1采自颜容采石场，为岩墙核部中粗粒辉绿岩，点处辉绿岩墙侵人板溪群（高涧群）砖墙湾组灰绿一灰黑色泥质板岩中（图3 a）。辉绿岩墙出露宽度约8 0 10 0m,走向北东，辉绿岩墙与围岩接触关系清晰，接触带附近板岩普遍发育较强硅化（图3 b）。板岩板理产状稳定，倾向3 10 3 2 0，倾角6 3 6 5。辉绿岩墙内部一组节理（小断层）十分发育，产状2 2 5Z46沿节理充填石英脉，脉宽1 3 0 cm。岩体内发育多组节理，沿节理裂隙面，辉绿岩多发方解石化、绿泥石化。样品D014-H1采自黄狮洞基性岩墙北段，为采于北东部近岩墙边部的中细粒辉绿岩，辉绿岩墙沿断裂侵人到板溪群（高涧群）砖墙湾组地层中，辉绿岩墙出露宽度约8 0 100m，走向北北东。围岩板岩产状稳定，板理产状为140 280。2单矿物分析方法2.1单矿物电子探针分析对辉绿岩样品挑选的单矿物（黑云母、辉石）进行电子显微观察、能谱和波谱定性，对单矿物颗粒进行了能谱的点半定