扬子克拉通中元古代年代地层序列厘定

田辉1,2,3,李怀坤1,2,3

(1.中国地质调查局天津地质调查中心,天津 300170;2.中国地质调查局前寒武纪地质研究中心,天津 300170;3.中国地质调查局华北科技创新中心,天津 300170)

摘 要:扬子克拉通中元古代地层主要分布于克拉通北缘和西缘,随着火山岩夹层(主要指过去不易识别的斑脱岩化凝灰岩)的识别和年代学测试技术的发展,陆续报道了大批新的可靠的地层年龄数据,扬子克拉通的中元古代地层层序划分和对比方案得以不断修正和厘定。已有大量资料表明,江南造山带一线原定中元古代的梵净山群、四堡群等实际属于新元古代;扬子北缘原中元古代火地垭群、三花石群等也应划归新元古代;扬子西缘大红山群、苴林群分别划归中元古代早期和晚期,西缘大红山群、河口群和东川群下部可对比,昆阳群、会理群、苴林群和北缘神农架群上亚群、马槽园群可大致对比。扬子西缘登相营群和峨边群沉积时代仍存中元古代和新元古代之争议。

关键词:扬子克拉通;中元古代;大红山群;东川群;昆阳群;神农架群;打鼓石群

扬子克拉通是一个具有古老陆壳基底且被中元古代晚期-新元古代早期造山带所围限的大陆块体。北与华北克拉通以秦岭-大别-苏鲁造山带为界,西与松潘-甘孜地体以龙门山断裂为界,西南与印支地块以哀牢山-红河断裂为界,东南以江南造山带与华夏地块相邻。扬子克拉通的结晶基底主要以局限分布于北缘的崆岭杂岩、黄土岭麻粒岩、渔洞子群、后河群等为代表。中元古界主要局限于克拉通北部和西南部边缘,克拉通内部及边缘发育大量浅变质、弱变形的新元古界,在新元古界之上是未变质的显生宙盖层。

按照中国地层典[1]的划分方案,中元古代地层广泛出露于扬子克拉通周缘,近年来伴随大量斑脱岩夹层的识别和高精度测年方法的应用,大量原定为中元古代的地层被重新厘定为新元古代,如梵净山群、四堡群、双桥山群等[2-9];还有部分原定为古元古代或时代不清的地层被厘定为中元古代,如大红山群[10-11]、苴林群等[12-13]

扬子克拉通南华系之下的一套砂岩、粉砂岩、泥质岩及火山岩夹层沉积组合,原划归中元古界[1](表1),多经历了强烈变形和低级变质作用,有大量过铝质花岗岩侵入其中,沉积构造背景存在很大争议,但是近年来的大量研究表明,它们属于新元古代地层[2-9],因此成为了新元古代研究的热点,包括出露于贵州、广西北部、湖南南部以及江西、安徽等地沿江南造山带展布的梵净山群、上溪群、四堡群、双溪坞群、冷家溪群、溪口群等以及扬子克拉通北缘的碧口群等,以前均被置于中元古代与扬子北缘神农架群、西缘昆阳群、会理群等进行对比(表1),根据近年来的研究资料,这些地层均被划归新元古代[2-9]。另外,扬子西北缘的火地垭群、三花石群由于研究程度较低、缺乏可靠的年龄资料,曾基于K-Ar年龄、Sm-Nd等时线年龄被置于中元古代[14],现在也获得了准确的沉积时代:火地垭群铁船山组流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄817±5 Ma[15],三花石群流纹岩锆石TIMS U-Pb年龄895±3 Ma、英安岩锆石LA-ICP-MS UPb年龄950±4 Ma[15],因此将二者从中元古代地层中剔除,置于新元古代。

表1 二十世纪末期扬子克拉通中元古代地层对比方案(据文献[1])
Table 1 Pre-twent y-first-century comparision scheme of the Mesoproterozoic strata in the Yangtze Crat on

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扬子克拉通西南缘受相邻的三江造山带影响,发育大量的近南北走向的断裂,如渡口-楚雄-大红山断裂、安宁河-绿汁江-希拉河断裂、小江断裂等,中元古代地层受这些断裂影响出露不连续,又缺乏标志性化石等证据,故多采用同位素年龄作为划分对比的依据。大红山群曾依据早期的年代学数据(~1840 Ma)被置于古元古代[10],21世纪以来大量新的研究数据表明其沉积时代为中元古代早期1700 Ma左右[16-19]。苴林群上世纪末被置于新太古代或古元古代[20-21],近年来报道的数据表明其应属于中元古代晚期[12-13]。扬子克拉通西南缘盐边群、黄水河群、盐井群一度被作为中元古地层与北缘神农架群进行对比[1](表1),近年来研究已基本将上述地层厘定为新元古代[22-24]

扬子西缘存在两套时代尚存争议的地层—峨边群和登相营群。峨边群分布于四川峨边县一带,主要为一套变质沉积碎屑岩及碳酸盐岩,夹基性-酸性火山岩,厚6800 m,由下而上分为桃子坝组、枷担桥组、烂包坪组和茨竹坪组。登相营群分布于喜德、冕宁二县交界处。以变质沉积碎屑岩为主,夹变质碳酸盐岩和变质中性火山岩,由下而上划分为松林坪组、深沟组、则姑组、朝王坪组、大热渣组和九盘营组。熊国庆等首次获得峨边群烂包坪组下部凝灰岩779.3±15.7 Ma锆石SHRIMP U-Pb年龄[25],之后陈风霖等又获得峨边群玄武岩锆石U-Pb年龄1018.7Ma±4.8 Ma[26]。耿元生等曾在登相营群火山岩层中获得了1030±19 Ma的年龄数据[27],之后任光明等[28]获得了四川喜德地区冕山乡登相营群北九盘营组火山岩锆石SHRIMP U-Pb年龄824±6 Ma。可见,已有的峨边群和登相营群年龄数据存在较大的不一致性。因此,峨边群和登相营群的归属仍存在中元古代和新元古代之争。

扬子克拉通中元古代地层需要重新厘定,去伪存真之后,扬子克拉通中元古代地层出露范围变得较为局限,目前已确认的中元古代地层分布于扬子克拉通的西缘和北缘(图1a、1b)。其中北缘包括神农架群、打鼓石群和马槽园群,西缘包括大红山群、东川群、河口群、昆阳群、会理群和苴林群。

图1 扬子北缘和西缘中元古代地层分布(据文献[29]修改)
Fig.1 Distribution of the Mesoprot erozoic strata in the northern and western margin on the Yangtze Craton

1 扬子克拉通北缘中元古代地层

扬子克拉通北缘中元古代地层包括神农架地区的神农架群、马槽园群和大洪山地区的打鼓石群,其中以神农架群沉积厚度最大、出露最好而最具代表性,相对扬子北缘其他中元古代地层其沿革划分也较为复杂(表2)。神农架地区是指神农架林区松柏镇-木鱼镇一带,大洪山地区位于随县-钟祥一带,二地东西相距约260 km。

1.1 神农架群

主要分布于湖北西部神农架林区,岩性以含叠层石、硅质条带的藻礁白云岩为主,其次有砂岩、粉砂岩、砾岩、火山岩、铁矿层等,总厚度约12680 m。神农架群底界未见出露,下亚群、上亚群之间为平行不整合接触,除了上亚群内部温水河组与石槽河组之间有局部平行不整合接触外,其余均为整合接触,上亚群顶部与马槽园群、南华-震旦系不整合接触。

神农架群1962年由江涛、华媚春命名于湖北神农架林区[41],湖北省区测队1974年(未刊资料)进一步修订了神农架群的范围和时限,将该群分为三个亚群八个组,自下而上为:大岩坪组、乱石沟组、大窝坑组、矿石山组、台子组、石槽河组、送子园组和瓦岗溪组,同时在其上创建了马槽园组,时代归于早震旦世。李铨、冷坚等[30]在上述下亚群的大岩坪组之下又创建了鹰窝洞组,在台子组和石槽河组之间又划分出野马河组和温水河组,共划分为11个组,完善了神农架群的地层序列,并将其时代归于长城—蓟县纪,而将不整合于其上的马槽园组时代归于青白口纪,该方案后来被广泛采用。刘成新等[31]在1/25万区域地质调查基础上将神农架群划分为郑家垭组、大岩坪组(岩楔)、石槽河组、大窝坑组和矿石山组,归属中元古界长城系和蓟县系,同时废除马槽园群(表2)。Qiu et al.在测定郑家垭组火山岩时代后将其移置于神农架群顶部瓦岗溪组之上[36]。全国地层委员会(2014)[32]将神农架群下亚群和上亚群分别置于中元古代早期长城系和蓟县系(表2)。耿元生等[29]根据岩性组合相似性认为鹰窝洞组应与大岩坪组合并成新的大岩坪组,将马槽园群改为马槽园组置于大岩坪组与乱石沟组之间,同时建议废除郑家垭组这一地层单位(表2)。

表2 扬子克拉通北缘中元古代地层划分对比沿革
Table 2 Evolution of the Mesoproterozoic stratigraphic division and correlation scheme in the northern margin of the Yangtze Craton

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1.2 打鼓石群

打鼓石群是上世纪50—60年代初由北京地质学院和北京大学命名的“应山群打鼓石组”和“白果树群白云岩”,1975年由湖北省区域地质调查队建立“打鼓石群”。打鼓石群轻微变质,岩性以硅质条带白云岩、泥质-砂质板岩和变质砂岩为主。自下而上分为太阳寺组、韩家洼组、罗汉岭组、陈家冲组、李家咀组和垱铺岭组,各组之间均呈整合接触关系。出露于京山县、钟祥县和随州市交界处的大洪山地区,构造位置属南襄盆地以东、桐柏山南侧,横跨南秦岭与扬子克拉通,呈北西-南东向展布,主体分布在襄樊-广济断裂西南的扬子克拉通,可见最大厚度2319 m。

由于研究程度较低,曾长期缺乏可靠的年龄数据,前人主要依据岩石组合、微古植物特征与神农架群进行对比,对于二者的对比关系大致存在两种不同意见:1)与神农架群上亚群对比[34];2)与神农架群下亚群+上亚群对比[42-43]

1.3 马槽园群

马槽园群局限出露于神农架地区南部,总厚2153 m。整体为一套白云质砾岩、复成分砾岩、含砾杂砂岩、白云岩和白云质粉砂岩,自下而上分为八里垭组和火烧尖组。其名称源自湖北省区域地质测量队于1974年在湖北省兴山县古夫镇咸水村西命名的“马槽园组”,后来由李铨和冷坚厘定为马槽园群[30],认为其不整合覆盖于神农架群之上(表1)。

马槽园群大量砾岩的成因一直存在较大争议,有造山后磨拉石建造、斜坡相重力流沉积等观点[29,30,33,35,37]。由于精确可靠的的地层年龄数据不够充分,马槽园群与神农架群的关系也尚未达成共识,有不整合覆盖于神农架群之上和归属于神农架群等认识[29,30,33,35],后文我们将对这一问题进一步予以讨论。

2 扬子克拉通西缘中元古代地层

扬子克拉通西缘云南、四川南部地区沿南北方向断续分布着前寒武纪地层,是我国南方前寒武纪地层出露最为广泛的地区之一。目前扬子克拉通西缘确认的中元古代地层包括大红山群、东川群、河口群、昆阳群和会理群;根据现有资料,分布于滇中北部的苴林群也暂划归中元古代(图1)。尤以原昆阳群的划分最为复杂,存在下、上两亚群和下、中、上三亚群的不同划分方案,还曾存在“正八组”、“倒八组”的地层序列争议,内部各组名称亦有不同的用法,形成了多种不同划分方案,中国地层委员会在2009年和2014年重新修定了扬子克拉通西缘中元古代地层层序[32,44](表3)。

表3 扬子克拉通西缘中元古代地层划分沿革
Table 3 Evolution of the Mesoprot erozoic stratigraphic division in the western margin of the Yangtze Crat on

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2.1 大红山群

主要出露于云南绿汁江断裂以西的新平县戛洒-老厂-大红山一带,以及绿汁江断裂以东的元江县岔河-撮科、罗底等地,总厚度超过3000 m,主要包括石榴白云石英片岩夹斜长角闪岩、大理岩夹炭质泥岩、变质火山岩等,经历了中低级区域变质作用,变形较强烈。1968年由白瑾和张学祺创名[10],自下而上分为老厂河组、曼岗河组、红山组和肥味组;之后云南地矿局将其自下而上分为底巴都组、老厂河组、曼岗河组、红山组、肥味河组和坡头组[1]。钱锦和等[11]认为底巴都组相当于哀牢山群的地层,与老厂河组呈平行不整合关系,由此将底巴都组剔除。该群曾被归为古元古代,现已修正为中元古代[16-17]

2.2 昆阳群

分布于滇中及滇东的东川和易门-峨山一带,主要包括千枚岩、板岩、粉砂-砂岩、灰岩、白云岩等,含似层状菱铁矿、叠层石等,厚逾万米。最初称昆阳层,归寒武纪,之后改称昆阳系,并划分七层,自下而上为绿墩板岩、姑庄板岩、因民紫色层、落雪灰岩、桃园板岩、黑山灰岩和大风口页岩,奠定了昆阳群划分的基础,1962年由全国地层委员会将其改称昆阳群[1]。之后的划分沿革较为复杂混乱,关于昆阳群的亚群划分和地层序列曾长期争论不休,2009年根据中国地层委员会的意见将昆阳群确定为包含黄草岭组、黑山头组、大龙口组和美党组,其他组划至东川群[44];之后将黑山头组上部的富良棚段单独划出命名为富良棚组,置于黑山头组和大龙口组之间[32]

2.3 东川群

分布于云南东川地区及滇中武定、禄丰等地,主体为一套浅海相碳酸盐台地沉积,包括板岩、砂岩、白云岩等,夹有火山岩和叠层石白云岩等,各组地层之间呈整合接触。按照中国地层委员会的划分意见,取消了原东川群十一个组的划分方案,仅由原昆阳群中的因民组、落雪组、黑山组和青龙山组等四个地层单元组成[32,44]

2.4 会理群

1964年由谢振西命名,主要分布在川南及滇北地区,与东川群呈断层接触,为一套变质碎屑岩和碳酸盐岩,包括板岩、千枚岩、页岩、石英砂岩、白云岩,夹火山岩,总厚度15840~16780 m。最早为1955年西南地质局503队所划分的“震旦系”(未刊资料),其中分为变质岩系、凤山营层、天宝山冰碛层和孔明寨石灰岩;1959年全国地层会议仍将其归属昆阳群,自下而上分为通安组、力马河组与凤山营组;1960年四川省第一区测队将其重新厘定为五个组,自下而上为河口组、通安组、力马河组、凤山营组、天宝山组,归古元古代(未刊资料);1964年上述“昆阳群”改名为会理群[1]。2009年按照中国地层委员会野外现场会意见,其从下到上包括力马河组、凤山营组和天宝山组[44],之后又在其下部加入了大营盘组[32]

2.5 河口群

分布在四川省会理县黎溪-河口一带,主要为一套变质碎屑岩组合,包括变质砂岩、石英片岩等,夹大理岩、薄层白云岩等,厚度大于1800 m。1957年由四川省地质局力马河地质队命名为河口层,1959年全国地层会议改称河口组,指力马河组之下,康定杂岩之上的一大套沉积地层;1966年及1970年四川省区测队将前述河口组一分为二,下部称河口组,上部建立通安组;1983年四川前震旦系总结研究时,改河口组为河口群,自下而上分为大营山组、落凼组、长冲组(未刊资料)。

2.6 苴林群

出露于滇中北部元谋、姜驿一带及华坪之东,大致南北向展布。其原名为“元谋群”、因“元谋群”与第四纪更新统“元谋组”重复,故改称“苴林群”。起初与康定岩群对比,之后云南地矿局将其自下而上分为普登组、路古模组、凤凰山组、海资哨组和阿拉益组,并认为可与大红山群对比。

3 扬子克拉通中元古代地层年代序列厘定

近年来不断出现扬子北缘和西缘中元古代岩浆活动的研究成果报道,对火山岩、侵入岩的年龄测定的新资料直接或间接对扬子克拉通中元古代地层的时代提供了新的有效制约,其地层年代格架得以进一步厘定。例如,陆续有对扬子克拉通中元古代蛇绿岩的报道:北缘黄陵地区的庙湾蛇绿岩(其组成岩石之一辉长岩形成于1118~974 Ma期间)[48-49]和西南缘菜子园蛇绿岩(~1350 Ma)等的发现[50],说明扬子克拉通北缘、西缘在中元古代曾经演化为成熟大洋盆地;另一方面,新获得的大洋盆地演化过程中大量岩浆活动的精确年龄数据,为沉积地层时代提供了有效约束。

3.1 扬子北缘神农架群

神农架群年代学研究进展:Qiu et al.[36]在神农架群顶部郑家垭组测定的火山岩锆石U-Pb年龄为1103±8 Ma;李怀坤等[38]报道,野马河组凝灰岩锆石U-Pb年龄为1215.8±2.4 Ma和1223.5±7.4 Ma,据此认为野马河组沉积时代为~1220 Ma;另外,李怀坤等获得石槽河组中的基性侵入体的斜锆石U-Pb年龄1115±9 Ma[38],为石槽河组地层年龄提供了制约;Du et al.[39]获得官门山剖面石槽河组玄武质凝灰岩年龄1180±15 Ma。根据这些数据基本可以将神农架群上亚群的沉积时代约束在1.25~1.10 Ga区间。神农架群下亚群迄今未获得准确年代学约束,但其底部大岩坪组的碎屑锆石年龄最年轻峰值为1398±20 Ma[38],大致可以将下亚群限定在延展系范围内。

3.2 扬子北缘打鼓石群

笔者等[40]报道的湖北省京山县大洪山地区打鼓石群罗汉岭组中部凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为1225±19 Ma、1239±23 Ma,并根据其锆石Hf同位素数据等资料认为大洪山地区打鼓石群应该与神农架地区神农架群上亚群相对比。

3.3 扬子北缘马槽园群

李铨和冷坚[30]采用白云岩Pb-Pb等时线法测定马槽园群年龄为979±90 Ma。Wang et al.获得了马槽园群八里垭组凝灰岩1157±19 Ma锆石SHRIMP UPb年龄[37];邱艳生等[51]获得了马槽园群玄武岩LAICPMS锆石U-Pb年龄1139±29 Ma;邓奇等[35]获得八里垭组同沉积凝灰岩SHRIMP U-Pb年龄1165±14 Ma。

笔者等在兴山县咸水村古夫剖面马槽园群火烧尖组上部采集硅质凝灰岩,并测得其锆石U-Pb年龄:963±12 Ma(未发表数据)。这一测年结果与前人报道的数据(分别1139±29 Ma、1165±14 Ma)不一致,偏小近200 Ma。由此看来,马槽园群八里垭组可能为中元古代上部地层,而火烧尖组可能属于新元古代早期地层(表1)。

3.4 扬子西缘大红山群

上世纪末,Hu et al.[16]曾用TIMS方法获得大红山群曼岗河组钠质火山岩锆石U-Pb年龄~1665Ma;本世纪以来,陆续有1670~1720 Ma的火山岩锆石年龄报道:Greentree et al.[17]在曼岗河组变凝灰岩中获得1675±8 Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄,Zhao et al.[18]在曼岗河组的石英钠长岩和侵入到大红山群的粗玄质岩中分别获得了1681±13 Ma和1659±16 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,杨红等[19]在大红山群最下部的老厂河组石榴长石石英片岩和变质中酸性火山岩中分别获得1711±4 Ma和1686±4 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,在该组的变质基性火山岩中获得了1722±19 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄。这些数据表明大红山群形成于中元古代早期。

3.5 扬子西缘昆阳群

21世纪初以来,昆阳群地层年代学研究取得了一系列进展:Greentree et al.[17]曾获得凝灰岩1001±22 Ma和1142±16 Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄;Zhang et al.[52]在富良棚段凝灰岩中获得了1032±9 Ma。在2009年中国地层委员会重新定义了昆阳群之后,报道的昆阳群火山岩数据多在1050 Ma左右,如1047±15 Ma、1031±12 Ma[53]的锆石SHRIMP UPb年龄以及1043±7 Ma[54]的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄。可见,昆阳群应该主体形成于中元古代晚期,其上部地层可能属于新元古代早期。

3.6 扬子西缘东川群

2009年初中国地层委员会召集相关专家,就中国地质调查局成都地质调查中心有关原昆阳群的年代学研究新进展召开了野外现场研讨会,并形成决议将原昆阳群中的因民组、落雪组、黑山组和青龙山组单独划出建立新群—东川群,之后有一系列公开报道的年代学研究成果支持这种划分建议:武定地区因民组凝灰岩1742±13 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄[55],东川地区黑山组凝灰岩1503±17 Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄[56]、1504±5 Ma和1500±4 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄[57]。另外,测定了大量东川群下部因民组和落雪组中的侵入体的年龄数据,获得了十多个1670~1780 Ma的锆石年龄数据[55,57,58],说明东川群下部形成于1.75~1.70 Ga的中元古代早期,可与大红山群相对比,东川群中上部地层应归属于中元古代中期地层,整体早于昆阳群和会理群。原属于会理群底部的大营盘组[32,44]未获得精确年龄约束,而厘定后的会理群亦将该组剔除,因此暂将其置于东川群青龙山组之上的延展系(表3),归属于东川群。

3.7 扬子西缘会理群

近年来,会理群年代学研究取得了一系列进展:获得了力马河组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄1082±13 Ma[53],天宝山组酸性火山岩锆石SHRIMP U-Pb年龄1028±13 Ma、凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄1018±11 Ma[22,59]、英安岩锆石SHRIMP U-Pb年龄1036±12 Ma[60]、晶屑凝灰岩锆石LA-ICP-MS UPb年龄1019±13 Ma[54],天宝山组酸性火山岩锆石SHRIMP U-Pb年龄1021±6 Ma[61]。上述数据表明会理群形成于中元古代晚期,可与昆阳群对比。

3.8 扬子西缘河口群

河口群为一套变质沉积-火山岩系,在大营山组和落凼组变质凝灰岩中获得了1705±6 Ma、1708±7 Ma、1679±13 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄[62],获得落凼组凝灰质片岩1669±6 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄[63]的锆石U-Pb年龄结果[29]。上述数据表明河口群形成于~1.7 Ga,属于中元古代早期,可与大红山群相对比。

3.9 扬子西缘苴林群

20世纪80年代,苴林群被划归晚太古代和古元古代[20-21]。近年来,在元谋地区苴林群的变质玄武岩中获得了1046±10 Ma、1043±19 Ma和1050±14 Ma的锆石LA-ICP-MS U-Pb[12-13]年龄,这些年龄与昆阳群、会理群的年龄基本一致,表明苴林群也应属于中元古代晚期地层。但是由于元谋地区新元古代岩浆活动强烈,苴林群地层在新元古代花岗岩中零星分布,难以建立完整的地层层序。

综合近年来地层年代学研究新获得的可靠数据,结合稳定同位素特征对比[64-68],扬子西缘和北缘中元古代地层厘定后的对比方案大致如表4所示。

表4 厘定后扬子西缘和北缘中元古代地层对比
Table 4 Revised Mesoproterozoic stratigraphic correlation between the western and nort hern margins of the Yangtze Craton

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4 几个应予关注的问题

4.1 神农架群岩石地层序列和组成

(1)神农架群顶底问题:在原神农架群鹰窝洞组-瓦岗溪组(共11个组)之上以~1103 Ma火山岩地层而设立郑家垭组。但是,这套火山岩实际规模较小,且分布区域局限,与下伏地层接触关系也尚不明确,甚至还有人质疑这套火山岩可能是侵入岩,因此是否单独设立“郑家垭组”这个地层组还有待进一步研究;而神农架群下亚群迄今商没有准确可靠的年龄制约,而且其底界也尚不明确(未见出露),也有待进一步开展工作。

(2)有关神农架群下亚群岩石地层序列的争议:20世纪80年代初,天津地质矿产研究所(现改称中国地质调查局天津地质调查中心)与湖北省地质调查所开展了深入细致的神农架群专题研究,当时建立的神农架群地层层序[30]迄今基本仍为学者广泛采用。如果在未获得古生物化石和同位素年龄数据,又无可靠的标志层依据的前提下,仅仅依据“岩性组合具有相似性”[29]而将最底部的鹰窝洞组跨越大岩坪组与乱石沟组合并、推翻前人层序划分方案未免有武断之嫌。事实上,作为很明显的标志层的乱石沟组的红色“宝石砾岩”并未在鹰窝洞组出现;野外调查可见叠层石白云岩、硅质条带白云岩等在神农架群大部分组段中均有大量出现,单纯依靠岩性组合进行地层组段的合并有待商榷。

(3)马槽园群的属性和归属:尽管前人认为马槽园群呈角度不整合覆盖于神农架群下亚群之上[30],但是受限于茂密的植被覆盖和很差的道路通行条件等原因,目前难以看清楚马槽园群与神农架群的接触关系,导致对马槽园群的岩石地层层位和与神农架群的接触关系的认识仍存争议。但其地层时代已有大量精确年代学数据制约[35,37,51],大致形成于1160~960 Ma区间内;而神农架群上亚群野马河组[38]、石槽河组[39]、郑家垭组[36]均已有年龄数据制约(1230~1100 Ma)。无视这些年龄数据指示的地层形成的先后关系,仅以“野外调查见到马槽园群周围岩层为大岩坪组”即将“年轻的”马槽园群(组)置于“更老的”野马河组、温水河组和石槽河组之下很远的神农架群下亚群乱石沟组与大岩坪组之间[29],是不符合逻辑的;对于缺乏古生物化石的前寒武纪“哑地层”,如果过度依赖岩性组合而忽视同位素年龄证据进行划分对比难免导致层序混乱,况且大岩坪组本身还存在岩楔与正常沉积地层之争议[30-31]。总之,由于神农架群下亚群几乎未发生变质作用,在未发现可靠的证据(古生物、明确的整合或不整合接触关系、同位素年龄等)之前,对神农架群下亚群的层序修改难以获得认可。

4.2 火地垭群和三花石群的时代归属

分布于扬子西北缘的三花石群、火地垭群因分布范围局限而不太被重视。据前文所述,三花石群流纹岩锆石TIMS U-Pb年龄895±3 Ma、英安岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄950±4 Ma[15],指示其属于新元古代;本世纪初Ling et al.获得火地垭群铁船山组流纹岩锆石SHRIMP U-Pb年龄817±5 Ma[15],据此本可将火地垭群归于新元古代,但火地垭群的划分沿革较为复杂,仍有不同的认识,1961年四川省地质局三区测队将铁船山组划入火地垭群,但1978年李建林等[68]又将铁船山组与苏雄组对比,认为火地垭群仅包括两个组(下部麻窝子组和上部上两组),因此火地垭群的时代仍受制于铁船山组的归属,有待进一步研究解决,因此耿元生等[29]根据早年的资料将火地垭群置于中元古代早期,这可能需要进一步商榷。

4.3 打鼓石群时代和区域对比

对于襄樊-广济断裂带附近的打鼓石群,根据笔者等获得的年龄及Hf同位素数据,其罗汉岭组和神农架群野马河组可以很好的对应,均为中元古代晚期沉积地层,不同的是前者在新元古代早期卷入大洪山俯冲增生杂岩带(花山蛇绿混杂岩带)导致其变质变形作用强于神农架群,由于罗汉岭组之下的打鼓石群厚度不大,遂倾向于将其与神农架群上亚群对比,并非准确对应狭带系,具体沉积下限有待下伏太阳寺组或韩家洼组等进行限定。

4.4 黄水河群、盐井群、盐边群等的时代归属

对原被认为可与中元古代神农架群相对比的黄水河群、盐井群、盐边群的研究,均新获得了精确年龄数据:黄水河群河坝组玄武岩锆石SHRIMP U-Pb年龄799±8 Ma和875±12 Ma,黄铜尖子组流纹英安岩锆石LA-ICPMS U-Pb年龄814±11 Ma[24];盐井群流纹岩锆石SHRIMP U-Pb年龄809±9 Ma[22];盐边群荒田组玄武岩锆石SHRIMP U-Pb年龄782±58 Ma,均指示新元古代年代属性[69]。但是如前文所述,扬子西缘的峨边群和登相营群年龄数据存在矛盾情况,仍有中元古代和新元古代之争,有待进一步研究解决。

4.5 扬子北缘-西缘中元古代岩浆活动

扬子克拉通中元古代早期(1.8~1.4 Ga)的岩浆活动主要发育于扬子克拉通西缘,地球化学特征大都显示伸展构造背景的产物,基本反映了从陆内裂谷到大洋盆地的演化过程。中元古代晚期(1.4~1.0 Ga)岩浆活动在西南缘和北缘均有出露,但规模较小。西南缘菜子园蛇绿岩的发现,说明~1350Ma前后局部有洋盆关闭事件,而北缘中元古代岩浆活动多表现为沉凝灰岩且出露范围局限、强度较弱,其构造属性仍存在争议,值得进一步研究。

5 结论

扬子克拉通中元古代中-晚期地层分布于北缘和西缘,北缘为神农架群、打鼓石群和马槽园群八里垭组,西缘包括大红山群、东川群、昆阳群、会理群、河口群和苴林群。其中北缘马槽园群和西南缘昆阳群、会理群可能为跨中-新元古代的地层。

扬子克拉通西缘中元古代地层在早期(1.8~1.4)和晚期(1.4~1.0)均有发育,北缘则只分布有中元古代晚期地层。西缘大红山群可与东川群下部以及河口群相对比,昆阳群、会理群、苴林群与北缘的神农架群上亚群及马槽园群八里垭组可进行对比,北缘神农架群上亚群与打鼓石群基本一致。

谨以此文向中国地质调查局天津地质调查中心(原天津地质矿产研究所)成立60周年献礼。

参考文献:

[1]《中国地层典》编委会.中国地层典(中元古界)[M].北京:地质出版社,2000:1-93.

[2]LI X H,LI W X,LI Z X,et al.Amalgamation between the Yangtze and Cathaysia Blocks in South China:Constraints from SHRIMP U-Pb zircon ages,geochemistry and Nd-Hf isotopes of the Shuangxiwu volcanic rocks[J].Precambrian Research,2009,174(1-2):117-128.

[3]陈志洪,邢光福,郭坤一,等.浙江平水群角斑岩的成因:锆石U-Pb年龄和Hf同位素制约[J].科学通报,2009,54(5):610-617.

[4]SHU L S,FAURE M,YU J H,et al.Geochronological and geochemical features of the Cathaysia block(South China):New evidence for the Neoproterozoic breakup of Rodinia[J].Precambrian Research,2011,187(3-4):263-276.

[5]WANG X S,GAO J,KLEMD R,et al.Early Neoproterozoic multiple arc-back-arc system formation during subduction accretion processes between the Yangtze and Cathaysia blocks:New constraints from the supra-subduction zone NE Jiangxi ophiolite(South China)[J].Lithos,2015,236-237:90-105.

[6]ZHANG C L,ZOU H B,ZHU Q B,et al.Late Mesoproterozoic to early Neoproterozoic ridge subduction along southern margin of the Jiangnan Orogen:New evidence from the Northeastern Jiangxi Ophiolite(NJO),South China[J].Precambrian Research,2015,268:1-15.

[7]赖绍聪,李永飞,秦江锋.碧口群西段董家河蛇绿岩地球化学及LA-ICP-MS锆石U-Pb定年[J].中国科学:D辑,2007,37(01):262-270.

[8]高林志,杨明桂.华南双桥山群和河上镇群凝灰岩中的锆石SHRIMP U-Pb年龄—对江南新元古代造山带演化的制约[J].地质通报,2008,27(10):1744-1751.

[9]高林志,陈峻,丁孝忠,等.湘东北岳阳地区冷家溪群和板溪群凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄:对武陵运动的制约[J].地质通报,2011,30(7):1001-1008.

[10]白瑾,张学祺.云南省大红山矿区构造和大红山群的划分[A].中国地质科学院天津地质矿产研究所文集[C],1982,3.

[11]钱锦和,沈远仁.中华人民共和国地质矿产部地质专报-云南大红山古火山岩铁铜矿[M].1990,北京:地质出版社,1-355.

[12]蒋小芳,王生伟,廖震文,等.元谋县路古模组变质基性火山岩锆石的U-Pb年龄及其对苴林群沉积时代的制约[J].地层学杂志,2013,37(4):624-625.

[13]CHEN WT,SUN WH,WANG W,et al.“Grenvillian”intra-plate mafic magmatism in the southwestern Yangtze Block,SW China.Precambrian Research,2014,242:138-153.

[14]何政伟,魏显贵,吴德超,等.南米仓山火地垭群岩石地球化学特征及时代探讨[J].四川地质学报,1997,(1):8-16.

[15]LING W,SHAN G,ZHANG B,et al.Neoproterozoic tectonic evolution of the northwestern Yangtze craton,South China:implications for amalgamation and break-up of the Rodinia Supercontinent[J].Precambrian Research,2003,122(1):111-140.

[16]HU A Q,ZHU B,MAO C,et al.Geochronology of the Dahongshan Group[J].Chinese Journal of Geochemistry,1991,10(3):195-203.

[17]GREENTREE M R,LI Z X,LI X H,et al.Late Mesoproterozoic to earliest Neoproterozoic basin record of the Sibao orogenesis in western South China and relationship to the assembly of Rodinia[J].Precambrian Research,2006,151(1-2):79-100.

[18]ZHAO X F,ZHOU M F.Fe-Cu deposits in the Kangdian region,SW China:a Proterozoic IOCG(iron-oxide-coppergold)metallogenic province[J].Mineralium Deposita,2011,46(7):731-747.

[19]杨红,刘福来,杜利林,等.扬子地块西南缘大红山群老厂河组变质火山岩的锆石U-Pb定年及其地质意义[J].岩石学报,2011,28(009):2994-3014.

[20]袁海华,张树发,张平.康滇地轴结晶基底的时代归属[J].成都地质学院学报,1986,(4):67-73.

[21]马杏垣,谭应佳,吴正文,等.中国大陆壳的早期构造演化[M].国际交流地质学术论文集.1980,北京:地质出版社:27-34.

[22]耿元生,杨崇辉,王新社,等.扬子地台西缘结晶基底的时代[J].高校地质学报,2007,13(3):429-441.

[23]杜利林,耿元生,杨崇辉,等.扬子地台西缘盐边群玄武质岩石地球化学特征及SHRIMP锆石U-Pb年龄[J].地质学报,2005,79(6):805-813.

[24]任光明,庞维华,孙志明,等.扬子西缘黄水河群玄武岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义[J].中国地质,2013,40(4):1007-1015.

[25]熊国庆,江新胜,崔晓庄,等.扬子西缘元古宙峨边群烂包坪组地层归属及其锆石SHRIMPU-Pb年代学证据[J].地学前缘,2013,20(4):350-360.

[26]陈风霖,谢渊,崔晓庄,等.扬子西缘峨边群玄武岩年代学、地球化学特征及构造意义[J].矿物岩石,2018,38(03):76-86.

[27]耿元生,杨崇辉,王新社.扬子地台西缘变质基底演化[M].地质出版社,2008,北京:1-215.

[28]任光明,庞维华,孙志明,等.四川喜德地区九盘营组变英安岩锆石U-Pb年龄:兼论登相营群新认识[J].矿物岩石,2016,36(3):79-86.

[29]耿元生,旷红伟,柳永清,等.扬子地块西、北缘中元古代地层的划分与对比[J].地质学报,2017,91(10):2151-2174.

[30]李铨,冷坚.前寒武纪地质研究-神农架上前寒武系[M].天津:天津科学技术出版社,1987,1-503.

[31]刘成新,毛新武,魏运许,等.神农架群地层层序初探[J].资源环境与工程,2004,12:5-16.

[32]全国地层委员会.中国地层表(2014)说明书[M].北京:地质出版社,2018,1-488.

[33]旷红伟,夏晓旭,王玉冲,等.扬子克拉通北缘中元古界神农架群沉积特征[J].古地理学报,2018,20(4):523-544.

[34]湖北省地质矿产局.湖北省区域地质志[M].1990,地质出版社:1-705.

[35]邓奇,王剑,汪正江,等.扬子北缘元古宇马槽园群时代归属新证据—对地层对比和古地理格局的启示[J].地质通报,2013,32(4):631-638.

[36]QIU X F,LING W L,LIU X M,et al.Recognition of Grenvillian volcanic suite in the Shennongjia region and its tectonic significance for the South China Craton[J].Precambrian Research,2011,191(3):101-119.

[37]WANG J,DENG Q,WANG Z J,et al.New evidences for sedimentary attributes and timing of the"Macaoyuan conglomerates"on the northern margin of the Yangtze block in southern China[J].Precambrian Research,2013,235:58-70.

[38]李怀坤,张传林,相振群,等.扬子克拉通神农架群锆石和斜锆石U-Pb年代学及其构造意义[J].岩石学报,2013,02(2):673-697.

[39]DU Q,WANG Z,WANG J,et al.Geochronology and geochemistry of tuff beds from the Shicaohe Formation of Shennongjia Group and tectonic evolution in the northern Yangtze Block,South China[J].International Journal of Earth Sciences,2015,105(2):521-535.

[40]李怀坤,田辉,周红英,等.扬子克拉通北缘大洪山地区打鼓石群与神农架地区神农架群的对比:锆石SHRIMP U-Pb年龄及Hf同位素证据[J].地学前缘,2016,23(6):186-201.

[41]江涛,华媚春.神农架地质:兼论中国南部震旦系的三分问题[M].湖北省地质学会1962年年会论文集(一),1962,54-61.

[42]赵银胜,李金华.鄂北打鼓石群的微古植物群及其地层划分与对比[J].湖北地质,1987,1:11-27.

[43]熊兴武,陈忆元.湖北京山中元古界打鼓石群沉积特征及其构造古地理意义[J].地球科学:中国地质大学学报,1991,5(5):489-495.

[44]中国地质调查局科技外事部.扬子地台西缘前寒武纪地层野外现场会纪要[J].地层学杂志,2010,(34):33.

[45]戴恒贵.康滇地区昆阳群和会理群地层、构造及找矿靶区研究[J].云南地质,1997,16:1-39.

[46]李天福.东川矿区“小溜口组”地层特征及与因民组的接触关系[J].云南地质,1993,11:1-11.

[47]GREENTREE,M R,LI Z X.The oldest known rocks in southwestern China: SHRIMP U- Pb magmatic crystallisation age and detrital provenance analysis of the Paleoproterozoic Dahongshan Group[J].Journal of Asian Earth Sciences,2008,33:290-302.

[48]PENG S B,KUSKY M T,JIANG X F,et al.Geology,geochemistry and geochronology of the Miaowan ophiolite,Yangtze craton:Implications for south China’s amalgamation history with the Rodinia supercontinent[J].Gondwana Research,2012,21:577-594.

[49]DENG H,PENG S B,POLAT A,et al.Neoproterozoic IAT intrusion into Mesoproterozoic MOR Miaowan Ophiolite,Yangtze Craton:Evidence for evolving tectonic setting[J].Precambrian Research,2017,289:75-94.

[50]任光明,庞维华,潘桂棠,等.扬子陆块西缘中元古代菜子园蛇绿混杂岩的厘定及其地质意义[J].地质通报,2017,36(11):2061-2075.

[51]邱艳生,胡正祥,杨青雄,等.华南“马槽园群”年代及其地层学意义[J].资源环境与工程,2013,3(3):328-334.

[52]ZHANG C H,GAO L Z,ZHENJIE W U,et al.SHRIMP U-Pb zircon age of tuff from the Kunyang Group in central Yunnan:Evidence for Grenvillian orogeny in South China[J].Chinese Science Bulletin,2007,52(11):1517-1525.

[53]尹福光,孙志明,白建科.东川、滇中地区中元古代地层格架[J].地层学杂志,2011,35(1):49-54.

[54]李怀坤,张传林,姚春彦,等.扬子西缘中元古代沉积地层锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成[J].中国科学:地球科学,2013,(8):1287-1298.

[55]ZHAO X F,ZHOU M F,LI J W,et al.Late Paleoproterozoic to early Mesoproterozoic Dongchuan Group in Yunnan,SW China:Implications for tectonic evolution of the Yangtze Block[J].Precambrian Research,2010,182(1-2):57-69.

[56]孙志明,尹福光,关俊雷,等.云南东川地区昆阳群黑山组凝灰岩锆石SHRIMPU-Pb年龄及其地层学意义[J].地质通报,2009,28(7):896-900.

[57]郭阳,王生伟,孙晓明,等.扬子地台西南缘古元古代末的裂解事件—来自武定地区辉绿岩锆石U-Pb年龄和地球化学证据[J].地质学报,2014,88(9):1651-1665.

[58]杨斌,王伟清,董国臣,等.扬子地台西南缘康滇断隆带海孜双峰式侵入岩体年代学、地球化学及其地质意义[J].岩石学报,2015,31(5):1361-1373.

[59]耿元生,杨崇辉,杜利林,等.天宝山组形成时代和形成环境—锆石SHRIMP U-Pb年龄和地球化学证据[J].地质论评,2007,53(4):556-563.

[60]尹福光,孙志明,任光明,等.上扬子陆块西南缘早-中元古代造山运动的地质记录[J].地质学报,2012,86(12):1917-1932.

[61]ZHU W G,ZHONG H,LI Z X,et al.SIMS zircon U-Pb ages,geochemistry and Nd-Hf isotopes of ca.1.0 Ga mafic dykes and volcanic rocks in the Huili area,SW China:Origin and tectonic significance[J].Precambrian Research,2016,273:67-89.

[62]CHEN W T,ZHOU M F,ZHAO X F.Late Paleoproterozoic sedimentary and mafic rocks in the Hekou area,SW China:Implication for the reconstruction of the Yangtze Block in Columbia[J].Precambrian Research,2013,231:61-77.

[63]ZHU Z,HOU K,ZHU K,et al.Geochronology and geochemistry of the Hekou Group in Sichuan Province,SW China[J].Geochemical Journal,2013,47(1):51-64.

[64]付宇,王生伟,孙晓明,等.云南元谋县黄瓜园花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和岩石地球化学及其地质意义[J].地质论评,2015,61(2):376-392.

[65]田辉,李怀坤,张健,等.天津蓟州东水厂中元古代高于庄组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄—对中元古代生物-环境事件的制约[J].地质调查与研究,2020,43(2):8.

[66]田辉,李怀坤,相振群,等.蓟县中-新元古界剖面团山子组-景儿峪组碳氧同位素演化特征及其沉积环境与构造意义[J].华北地质,2021,44(1):4-13.

[67]田辉,李怀坤,刘欢,等.扬子克拉通北缘神农架群碳、氧同位素特征及其对古环境和沉积时代的制约[J].地质学报,2018,92(12):2508-2533.

[68]杜利林,耿元生,杨崇辉,等.扬子地台西缘盐边群玄武质岩石地球化学特征和SHRIMP锆石U-Pb年龄[J].地质学报,2005,79(6):805-813.

[69]李建林,张万林,胡能高,等.川北米仓山地区晚前寒武纪熔结凝灰岩的发现及铁船山组时代归属的探讨[J].成都地质学院学报,1978,1(2):78-79.

Revision of Mesoproterozoic chronostratigraphic sequence of the Yangtze Craton,China

TIAN Hui1,2,3,LI Huai-kun1,2,3
(1.Tianjin Center,China Geological Survey,Tianjin 300170,China;2.Precambrain Geological Research Centre,China Geological Survey,Tianjin 300170,China;3.North China Center of Geoscience Innovation,CGS,Tianjin 300170,China)

Abstract:The Mesoproterozoic strata of the Yangtze Craton are mainly distributed in the northern and western margins.With the identification of volcanic intercalations(especially bentonite tuffs that were difficult to identify in the past)in sedimentary strata and the development of dating techniques,a lot of age data have been reported and the subdivision and time framework of the Mesoproterozoic sequence in the Yangtze Craton has been revised.Plenty of new lines of evidence demonstrates that the Fanjingshan Group,Sibao Group,etc.,distributing along the Jiangnan Orogenic belt,that were originally attributed to the Mesoproterozoic are actually Neoproterozoic strata.The Huodiya Group,Sanhuashi Group in the northern margin of the Yangtze Craton are changed into Neoproterozoic from Mesoproterozoic.Dahongshan Group and Julin Group in the western margin of the Yangtze Craton are classified into the early and late Mesoproterozoic respactively.The Dahongshan Group,Hekou Group and the lower part of Dongchuan Group in the western margin are comparable with each other.Kunyang Group,Huili Group and the Julin Group can be correlated with the upper subgroup of the Shennongjia Group and the Macaoyuan Group in the northern margin.There are still disputes about the the depositional age(Mesoproterozoic or Neoproterozoic)of the Dengxiangying Group and the Ebian Group in the western margin of the Yangtze block.

Key words:Yangtze Craton;Mesoproterozoic;Dahongshan Group;Dongchuan Group;Kunyang Group;Shennongjia Group;Dagushi Group

中图分类号:P534.3

文献标识码:A

文章编号:2097-0188(2022)01-0069-11

DOI:10.19948/j.12-1471/P.2022.01.05

收稿日期:2022-02-20

资助项目:中国地质调查局项目“中国大地构造演化和国际亚洲大地构造图的编制(DD20190359)”;“华北地区区域基础地质调查(DD20221631)”

作者简介:田辉(1985-),男,硕士,工程师,沉积学专业,现主要从事前寒武纪地层研究工作,E-mail:309702629@qq.com。