华南埃迪卡拉(震旦)系年代地层划分方案及其层型剖面

依据华南峡东标准剖面的地球化学和多重地层划分对比资料,2014年全国地层委员会发布了埃迪卡拉(震旦)系年代地层划分暂定方案。该方案近年来已经受到来自生物地层学和同位素地质年代学研究所获得的新成果、新认识的挑战,迫切需要推出新的具体划分方案,建立新的阶一级层型剖面,作为华南乃至全国埃迪卡拉系的对比划分标准。为此,本文建议在埃迪卡拉纪以生物地层学为主确立年代地层单元的划分标准,提出在华南分别建立埃迪卡拉系上统和下统的顶阶层型剖面,即江川阶和瓮会阶。本文推荐了这两阶的相关顶、底界线层型剖面及标志化石、推测年龄和内部细分的化石带;其次初步设计了新的埃迪卡拉系、统、阶年代地层格架(地层柱),提议待定的上、下统及其余各阶名称,指明今后重点工作、细致研究的层型剖面和对比区域。

华北青白口系下马岭组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb定年

华北中、新元古代地层一直是建立中国晚前寒武纪地层标准剖面的主要目标,其年代地层位置一直是地学界关注的基础地质问题。然而,许多关键层位仍缺乏高质量同位素年龄的约束。首次在华北青白口系下马岭组凝灰岩中获得大量岩浆型锆石,利用SHRIMPII技术进行了高精度定年,测得凝灰岩层锆石206Pb/238U加权平均年龄为1368Ma±12Ma。进而结合区域资料讨论了锆石年龄的地质意义。该同位素年代学资料为华北青白口系下马岭组最新的资料,不仅准确地确定了地层的形成时代,而且对整个华北地台中、新元古代地层地质演化史的认识有着重要的意义。

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

对冷家溪群及其上覆板溪群斑脱岩中的锆石进行研究,测得冷家溪群小木平组斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb年龄(822Ma±10Ma)和上覆板溪群张家湾组斑脱岩锆石U-Pb年龄(802.6Ma±7.6Ma),结合"江南造山带"东部变质基底双桥山群和西南地区四堡群、下江群的SHRIMP锆石U-Pb年龄,将冷家溪群与其相应的江南古陆变质地层明确定位于新元古界。该年龄对重新界定"武陵运动"的时限和进行同期地层的区域对比、构造演化研究都有重要意义。冷家溪群与双桥山群、梵净山群、四堡群、双溪坞群一样,均为低变质绿片岩系,构成了江南古陆地区的变质基底。多年来冷家溪群一直划归中元古界,并且视为"武陵运动"的主体,其时代的定位将影响整个江南古陆变质基底的地层划分和对比,也将制约江南造山带的地质背景和成矿条件解疑。上述锆石U-Pb年龄不仅标示了湘东地区新元古代地层的时代,也为江南古陆中部变质基底提供了新的、精确的年代学数据。

华北—江南地区中、新元古代地层格架的再认识

近年来,在华北古陆中、新元古代地层中不断获得新的锆石U-Pb年龄,为华北中、新元古代高精度年代地层框架的建立提供了重要的数据。当前国际前寒武纪地层精确对比的依据主要是高精度的同位素测年数据,因此,系统的锆石定年研究仍然是目前国际前寒武纪地层学研究的热点问题之一。本文报道蓟县剖面中元古代地层的基底迁西杂岩(群)锆石SHRIMP U-Pb年龄2534±9 Ma和串岭沟组中的辉绿岩(床)1638±14 Ma新的数据,结合大红峪组火山岩锆石U-Pb年龄1625.9±8.9 Ma和侵入到太古代地层中密云环斑花岗岩锆石U-Pb年龄1685±15 Ma,认为华北中、新元古代年代地层框架的优化和长城系盖层沉积的起始时间在1.75～1.70 Ga。在中国地层格架中,扬子板块和华夏板块之间有一明显呈带状分布的元古代轻微变质的沉积地层和一系列岩浆岩单元,被称之为"江南造山带",这套地层的定位对于确定中国古大陆晚寒武纪地层构造格局极为重要,本文结合双桥山群的最新年龄和邻区的SHRIMP U-Pb年龄数据探讨其构造地层意义。

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

通过西澳科庭大学离子探针中心的远程测试,在双桥山群横涌组和安乐林组斑脱岩中获得大量锆石,其SHRIMP U-Pb加权平均年龄为831Ma±5Ma(横涌组)、829Ma±5Ma(安乐林组),在河上镇群上墅组中获得加权平均年龄767Ma±5Ma。锆石SHRIMP U-Pb年龄表明华南地区广为发育的双桥山群应归入新元古界,该年龄为标定双桥山群在地层柱中的位置提供了准确的年代学依据。

黔东南—桂北地区四堡群凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地层学意义

首次获得黔桂地区晚前寒武纪四堡群凝灰岩(斑脱岩)锆石SHRIMP U-Pb年龄,结合新获得的侵位于四堡群的花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄,将四堡群明确定位于新元古界。"江南造山带"普遍发育的新元古代四堡群(梵净山群、冷家溪群、双桥山群)和上覆的丹州群(下江群、板溪群、河上镇群)均为低变质绿片岩系,构成了江南古陆的变质基底。多年来四堡群一直划归中元古界,并且构成"四堡运动"的主体,其时代的定位一直影响着整个江南古陆变质基底的地层划分和对比,也制约着中国地质学家对江南造山带的地质背景和成矿条件解疑。通过对四堡群及其上覆地层中斑脱岩锆石的研究,精确地测定并获得了四堡群斑脱岩锆石的年龄841.7Ma±5.9Ma和黔东南摩天岭地区侵入四堡群的花岗岩锆石的年龄826.8Ma±5.9Ma。

华北古陆中、新元古代年代地层框架SHRIMP锆石年龄新依据

建立中国晚前寒武纪地层的标准剖面,并使其成为国际地层对比的参考标准,一直是中国地质学家的追求。华北蓟县中、新元古代地层一直作为这一标准地层的主要研究剖面,已进行了岩石地层、生物地层、化学地层、磁性地层和层序地层等多学科研究。但是,高质量的同位素年代学研究和以此为基础的年代地层框架的优化一直是华北古陆中、新元古界研究的薄弱环节。长期以来,由于关键层位和关键界面缺乏高质量的同位素年龄标定,致使蓟县剖面争取成为国际层面标准剖面的竞争力受到影响。近期,随着锆石SHRIMP年龄测定技术在华北古陆前寒武纪地层学研究中的成功应用,在几个关键层位定年研究中取得实质性进展。北京西山下马岭组中部斑脱凝灰岩中获得锆石SHRIMP加权平均年龄为(1370±11)Ma,使得下马岭组这个青白口群的关键地层单位划归为中元古界。天津蓟县大红峪组碱性火山岩中获得锆石SHRIMP加权平均年龄为(1625.9±8.9)Ma。可用于标定华北古陆中元古代裂解时间得北京密云环斑花岗岩获得锆石SHRIMP加权平均年龄为(1685±15)Ma。这些SHRIMP测年结果使华北古陆中、新元古界年代地层划分与全球对比有了年龄"锚点",必定有利于准确厘定华北地区中、新元古界的内涵。由于华北蓟县中、新元古界剖面是我国晚前寒武纪地层的标准剖面,因此上述年代地层框架的优化对于我国地质填图的修正和精确地层对比有着重要的促进作用。同时,对于我国前寒武纪生物演化,特别是宏观藻类发育的时间研究具有重要意义。这必定有助于提升华北中、新元古界剖面的国际地位。

塔里木盆地库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩锆石SHRIMP U-Pb年龄新证据

塔里木盆地库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩剖面是目前世界各大陆中唯一发育有4套新元古代冰碛岩和多期火成岩事件的剖面。近年来,"雪球事件"的提出为全球新元古代冰碛岩的研究注入了新的活力,各国地质学家根据新元古代冰碛岩在全球各大洲发育的特点、同位素年龄和C/O、Sr同位素在新元古界划分出4个冰期。因此,新疆库鲁克塔格地区新元古界发育的4套冰碛岩的沉积特征、沉积环境和年代地层学研究的进展始终为各国地质学家所注目。本次获得的库鲁克塔格地区特瑞爱肯组的锆石SHRIMPU-Pb新年龄,为完善库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩的年代地层学提供了新的证据。

辽东半岛细河群沉积岩碎屑锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

对辽东半岛青白口系骆驼岭组和钓鱼台组沉积岩碎屑锆石进行了测试,根据沉积岩碎屑锆石年龄分布模式探讨了两地的沉积物源和沉积时代的上限。辽东半岛青白口系细河群钓鱼台组碎屑锆石分布模式中年龄主峰值为1.6Ga,最小年龄为1075Ma,说明钓鱼台组的沉积时代要晚于1000Ma,沉积岩碎屑锆石的年龄分布模式说明该组与华北古陆为不同物源,其时代有可能不一致。同时,根据2009年11月24日全国地层委员会前寒武纪分会扩大会议上形成的一个共识和最新的锆石SHRIMPU-Pb年龄对中国晚前寒武纪地层年表进行重新标定:即长城系(Ch,Pt21)限定为1.8～1.6Ga,蓟县系(Jx,Pt22)限定为1.6～1.4Ga,待建系(Pt23-4)限定为1.4～1.0Ga,青白口系(Qb,Pt31)限定为1000～780Ma,南华系(Nh,Pt32)限定为780～635Ma和震旦系(Z,Pt33)限定为635～542Ma。

桂北地区新元古代地层凝灰岩锆石U-Pb年龄及地质意义

桂西北变质基底四堡群及上覆地层丹洲群之间存在着角度不整合,而丹洲群与南华纪地层之间为平行不整合,说明它们是隶属三个构造域的产物。其地层时代的定位影响着整个江南古陆变质基底地层的对比,也制约着华南地区沉积盖层的地质关系。根据丹洲群合桐组凝灰岩锆石U-Pb年龄(801±3)Ma、拱洞组锆石U-Pb年龄(786±6)Ma、南华系长安组的底界年龄(778±5)Ma和大塘坡组年龄(661±7)Ma,结合从桂北地区四堡群顶部沉积地层中凝灰砂岩获得的锆石U-Pb年龄(842±13)Ma和侵入四堡群火成岩锆石U-Pb年龄(834±4)Ma,将四堡群变质砂板岩明确定为形成于820 Ma之下的地层。该年龄对南华纪地层的区域对比和构造演化都有着重要意义。

赣西北新元古代修水组和马涧桥组SHRIMP锆石U-Pb年龄

依据精确地测得的修水组凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄(824Ma±5Ma,MSWD=1.3),将修水组明确定位于双桥山群的最上部。结合"江南造山带"锆石U-Pb年龄:东部变质基底双桥山群,西部变质基底梵净山群、似盖层下江群和中部变质基底冷家溪群、似盖层板溪群的锆石SHRIMP U-Pb年龄,将双桥山群上部修水组明确地定位于"武陵运动"之下的新元古代地层。同时,首次在上覆地层马涧桥组火山凝灰碎屑岩中获得3组锆石U-Pb年龄,其中一组继承锆石(824Ma±5Ma,MSWD=1.9),反映了修水组被隆起和剥蚀的证据;而最年轻的一组锆石反映了沉积同时代的凝灰岩年龄为(769Ma±8Ma,MSWD=0.55)。依据该年龄数据,将马涧桥组明确定位于板溪期沉积地层。该年龄对限定区域地层对比和构造演化都有重要意义。上述锆石U-Pb年龄标示了赣西北地区同样存在820Ma界面上下的新元古代地层,为江南古陆变质地层的对比提供了新的年代学数据。

中国塔里木板块南华纪成冰事件及其地层对比

"雪球地球"假说为全球新元古代冰碛岩研究注入了新的活力。各国地质学家根据新元古代冰碛岩全球各大洲发育的特点,并依据同位素年龄、δ13C/δ18O和Sr的比值和化学蚀变指数(CIA)为全球的新元古界划分出4个冰期,但国际上的4个冰期的限定,是各大洲不同剖面冰期的集合。新元古代冰期事件周期变化视为早期生物复苏和早期动物分异的起点。由于国际埃迪卡拉系底界(GSSP)年龄,即成冰系顶界年龄确定后,使成冰系底界年龄成为当前研究的重点。中国新疆塔里木板块库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩是目前世界各大陆中发育有4套连续的新元古代冰碛岩和多期火成岩事件的唯一剖面,它的进一步深入研究,可以备考全球冰期的同步性,以期建立全球新元古代冰碛岩标准剖面。本文报道了来自塔里木西南缘南华系波龙组的碎屑锆石年龄,有助于我们对塔里木板块西南缘南华系时代的限定。

侵入梵净山群白岗岩锆石U-Pb年龄及白岗岩底砾岩对下江群沉积的制约

下江群代表了新元古代末期的新裂谷沉积的起点,确定下江群的时代对新元古代构造运动有着重要的地质意义。贵州印江县地区有一套新元古代白岗岩侵入到梵净山群并被下江群覆盖,在下江群底砾岩中发现大量未经搬运的白岗岩底砾岩砾石。因此,笔者对梵净山地区的白岗岩进行锆石U-Pb年代测定,获得锆石U-Pb年龄(835±5)Ma。该年龄对下江群沉积启动时间和下覆梵净山群的沉积上限均有时代的制约。结合下江群甲路组斑脱岩锆石U-Pb年龄(814±6 Ma)和考虑到武陵运动的年限,下江群沉积年代不应老于白岗岩底砾岩的年代和武陵运动的界面。

中国晚前寒武纪年表和年代地层序列

本文依据2009年11月24日全国地层委员会前寒武纪分会扩大会议上形成的一个共识,对中国晚前寒武纪年表进行重新标定:即长城系限定在1.8～1.6Ga,包括常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组;蓟县系限定在1.6～1.4Ga,包括高于庄组、杨庄组、雾迷山组、洪水庄组、铁岭组;待建系1.4～1.0Ga,蓟县剖面上仅发育下马岭组;青白口系限定在1.0～0.78Ga,包括骆驼岭组和景儿峪组;南华系限定在780～635Ma及震旦系限定在635～542Ma。关于最新的江南古陆晚前寒武纪地层中的一系列锆石U-Pb数据,应标定在青白口系上部。另外,华北古陆上最新的锆石U-Pb测年结果,初步揭示华北古陆前寒武系火山岩省的存在和分布范围,结合全球大陆动力学的基本特征,有利于我们建立一个前寒武纪统一的、精确的和具有年代系统的高精度年龄的基础剖面。

华南地区新元古代年代地层标定及地层对比

华南地区新元古代地层区域上涉及中国上、下扬子地区,包括中国地层表中的青白口系、南华系和震旦系,时代上分别对应国际地层年代表中拉伸系、成冰系和埃迪卡拉系。传统划分是以晋宁运动(四堡运动)为标志划分为中元古界和新元古界,近年来,通过地层中凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb的测定,华南地区新元古代年代表已进行了有效年代学标定,突出了地层对比的可靠性和新的构造观点解译。华南古陆构造演化研究需要以构造为纲,明确了古陆周缘地层发育了中元古代晚期相关沉积记录,而华南古陆内部,特别是江南造山带为武陵运动的构造运动产物。本文将报道桂西地区青白口系拱洞组底部SHRIMP锆石U-Pb年代学测定数据(799.8±5.5)Ma,江西与湖南交界长安组底部获得凝灰岩锆石年龄(770±10)Ma,湘西北长安组底部获得凝灰岩锆石年龄(758.6±5.4)Ma和湾溪口村长安组冰碛岩距底部十多米处获得凝灰岩锆石年龄(743.8±4.1)Ma。上述年龄进一步提供华南地区冰碛岩地层的年代学依据。

庐山筲箕洼组与星子岩群年代地层关系及SHRIMP锆石U-Pb年龄的制约

本文报道在庐山筲箕洼组中获得细碧岩SHIRMP锆石U-Pb年龄(840±6)Ma,MSWD=1.3,流纹岩锆石U-Pb年龄(833±4)Ma,MSWD=1.4,和流纹岩锆石U-Pb年龄(831±3)Ma,对应的MSWD=1.47。而在星子群流纹岩中获得206Pb/238U年龄为(825±5)Ma,对应的MSWD=0.46。笔者依据上述精确锆石年龄,首次提出将筲箕洼组明确定位于星子岩群之下。本文结合"江南造山带"锆石U-Pb年龄:东部变质基底的双桥山群,西部变质基底梵净山群和似盖层下江群以及中部变质基底冷家溪群和似盖层板溪群的锆石SHRIMP U-Pb年龄,将筲箕洼组定位于"武陵运动"之下的新元古代地层。依据星子岩群年龄数据,首次将星子岩群明确定位于筲箕洼组之上与双桥山群为同期的深变质岩。该年龄对限定区域地层对比和构造演化都有着重要意义。上述锆石U-Pb年龄标示了赣西北地区同样存在820 Ma界面上下的新元古代地层,为江南古陆变质地层的对比提供了新的年代学数据。

黔东地区梵净山群与下江群凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄

根据黔东地区梵净山群回香坪组第6段凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄(840Ma±5Ma),结合下江群芙蓉坝组碎屑锆石年龄谱系及下江群新寨组(板溪群马底驿组)凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄(813.5Ma±9.6Ma),将其与广西四堡群和丹州群凝灰岩年龄进行对比。梵净山群回香坪组年龄与四堡群鱼西组凝灰岩年龄一致,2个地区均发育早期基性岩和枕状熔岩、晚期浅色花岗岩。该事件的精确定年对江南造山带西南端构造演化将有重要的地质意义。依据江南古陆新元古代低变质绿片岩的最新锆石U-Pb年龄,梵净山群(贵州)、四堡群(广西)、冷家溪群(湖南)、双桥山群(江西)与仓溪岩群(湖南)、宜丰岩群(江西)、张村群(江西),甚至与双溪坞群(浙西)在沉积年代上有一定的时间差,而上覆贵州下江群甲路组(814Ma)、广西丹州群合桐组(802Ma)、湖南板溪群张家湾组(802Ma)、江西登山群邓家组(766Ma)和浙江河上镇群骆家门组(791Ma)沉积起点的时间也不一致,但是两者之间均为角度不整合接触,反映出明显的造山事件。研究认为,不断地获得精确的地层年代数据将影响整个江南古陆变质基底的地层对比,并制约江南造山带的地质背景和成矿条件。

河南焦作云台山早前寒武纪变质基底锆石SHRIMP U-Pb年龄

应用离子探针技术,对华北太行山南缘钾长石化长英质副片麻岩和钾长石化片麻状奥长花岗岩进行了锆石年龄测定。钾长石化长英质副片麻岩的变质原岩为泥砂质碎屑沉积岩,其形成时代很可能为新太古代。碎屑锆石普遍存在强烈铅丢失,靠近上交点的5个数据点207Pb/206Pb加权平均年龄为3399Ma±8Ma,代表了物源区组成的时代。钾长石化片麻状奥长花岗岩2组锆石207Pb/206Pb加权平均年龄分别为2511Ma±13Ma(岩体形成时代)和2735Ma±16Ma(残余锆石年龄),分别代表该岩体形成时代和残余锆石年龄。新的资料支持了华北克拉通中部造山带太古宙地质体与其东部陆块存在亲缘关系的认识。

黔东地区下江群凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地层意义

本文报道黔桂地区晚前寒武纪下江群沉积地层凝灰岩(斑脱岩)获得高精度的锆石年龄,结合侵位四堡群花岗岩锆石年龄和四堡群斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb年龄,将下江群明确定位于新元古代晚期沉积。该年龄对为重新界定下江群时代及同期地层的区域对比和构造演化都有着重要意义。江南古陆普遍发育的晚元古代低变质绿片岩系四堡群(梵净山群、冷家溪群、双桥山群)及上覆地层丹州群(下江群、板溪群、河上镇群),两者之间的构造界面,是人们争论的主题,其时代的定位一直影响着整个江南古陆变质基底的地层划分和对比,同时制约着中国地质学家对江南造山带的地质背景和成矿条件解疑。本文通过下江群甲路组地层中斑脱岩的锆石研究,精确地测定了甲路组斑脱岩锆石年龄(814.0±6.3)Ma和清水江组斑脱岩锆石年龄(773.6±7.9)Ma。上述锆石年龄解决了黔桂地区新元古代晚期沉积时代问题。

江南古陆中段沧水铺群锆石U-Pb年龄和构造演化意义

江南古陆中段湖南益阳地区沧水铺群发育在冷家溪群和板溪群之间,其在地层柱中的位置一直是中国地质学家解疑江南造山带何时启动的关键层位。笔者在沧水铺群中的火山集块岩中获得锆石SHRIMP U-Pb年龄(821±13)Ma,再次验证了沧水铺群中的火山岩是820 Ma武陵运动之前的火山事件的产物,与武陵运动的启动有关,也说明该期火山岩与冷家溪群中大量的火山凝灰岩为同一构造运动的产物。