贵州埃迪卡拉系—寒武系凝灰岩中锆石U-Pb年龄及其地质意义
doi: 10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2023084
徐进鸿1,2,3 ， 吴承泉2 ， 张正伟2 ， 徐海1,3 ， 王琼4,5 ， 李艳桃5 ， 彭松5 ， 李溪遥2 ， 靳子茹2 ， 黄启琳2
1. 铜仁学院，资源与环境研究所，贵州铜仁， 554300
2. 中国科学院，地球化学研究所，矿床地球化学国家重点实验室，贵州贵阳， 550081
3. 铜仁学院，梵净山国家公园研究院，贵州铜仁， 554300
4. 贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳， 550025
5. 贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院,贵州贵阳， 550005
基金项目: 本文为贵州省教育厅高等学校科学研究项目青年项目(编号黔教技〔2022〕349号，黔教技[2022]350号)、贵州省科技厅基础研究项目(编号黔科合基础-ZK[2024]一般684，黔科合基础-ZK[2023]一般463)、中国科学院战略性先导科技专项（编号XDA0430201)、铜仁市科技局博士人才项目(编号铜市科研(2024)3号)、喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室(贵州大学，KST202305)、贵州省地质勘查基金项目(编号MCHC-ZG20212206-2)和国家自然科学基金项目(编号U1812402，U1603245，42362014)联合资助的成果
Zircon U-Pb ages and its geological significance of Ediacara-Cambrian tuff from Guizhou, South China
XU Jinhong1,2,3 ， WU Chengquan2 ， ZHANG Zhengwei2 ， XU Hai1,3 ， WANG Qiong4,5 ， LI Yantao5 ， PENG Song5 ， LI Xiyao2 ， JIN Ziru2 ， HUANG Qilin2
1. Institute of Resources and Environment, Tongren University, Tongren, Guizhou 554300 , China
2. State Key Laboratory of Ore Deposit Geochemistry, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang, Guizhou 550081 , China
3. Institute of Fanjingshan National Park, Tongren University, Tongren, Guizhou 554300 , China
4. College of Resources and Environmental Engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025 , China
5. Geological Survey Institute for Nuclear Resources, Non-Ferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau of Guizhou, Guiyang, Guizhou 550005 , China
摘要
灯影组和老堡组作为华南埃迪卡拉系—寒武系重要地层单位，其沉积时限和区域对比关系长期存在争议。本次对台地相黔北岩孔地区新寨剖面、黔北松林地区尖峰顶和王见山剖面灯影组，过渡带黔东偏岩地区牛角冲和新冲剖面以及斜坡相黔东南三穗挂榜剖面老堡组出露的凝灰岩层开展锆石阴极发光和U-Pb年代学分析。锆石LA-ICP-MS U-Pb 定年结果表明新寨、王见山和新冲剖面凝灰岩层分别形成于532±4 Ma、536±5 Ma和535±4 Ma，尖峰顶、牛角冲和挂榜剖面凝灰岩层分别形成于520±4 Ma、517±3 Ma和521±3 Ma。综合前人研究结果表明灯影组和老堡组沉积时限分别介于551.1±0.7~518±5 Ma之间和550.6±3.3~517±3 Ma之间，属于同时异相沉积。岩孔、松林和偏岩地区出露的富铀磷块岩层分别形成于546.3±2.7~532±4 Ma之间、536±5~520±4 Ma之间和535±4~517±3 Ma之间。
Abstract
The Dengying and Laobao formations are important Ediacaran-Cambrian stratigraphic units in South China. This study presents integrated zircon cathodoluminescence (CL) and U-Pb isotopic data from tuffaceous layers intercalated within these formations. Samples were collected from diverse depositional settings across Guizhou Province, encompassing platform facies (Xinzhai section, Yankong area; Jianfengding and Wangjianshan sections, Songlin area), the transition zone (Niujiaochong and Xinchong sections, Pianyan area), and slope facies (Guabang section, Sanshui area). Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating of the tuffaceous layers yielded crystallization ages of 532±4 Ma, 536±5 Ma, and 535±4 Ma for the Xinzhai, Wangjianshan, and Xinchong sections, respectively. The Jianfengding, Niujiaochong, and Guabang sections yielded ages of 520±4 Ma, 517±3 Ma, and 521±3 Ma, respectively. Synthesizing these new data with previously published results, the depositional ages of the Dengying and Laobao formations are constrained from 551.1±0.7 Ma to 518±5 Ma and 550.6±3.3 Ma to 517±3 Ma, respectively. This extended temporal range suggests a period of contemporaneous, yet spatially heterogeneous sedimentation. Furthermore, uranium-rich phosphorite deposits associated with these formations exhibit distinct age ranges: 546.3±2.7 Ma to 532±4 Ma in the Yankong area, 536±5 Ma to 520±4 Ma in the Songlin area, and 535±4 Ma to 517±3 Ma in the Pianyan area.
贵州处于华南扬子地台的核心区域，较为完整地保存了埃迪卡拉系—寒武系台地相到深水斜坡相的连续沉积地层，是研究埃迪卡拉纪—寒武纪过渡时期重大科学问题的理想场所之一（Zhu Maoyan et al.，2003; 周明忠等，2013; 王新强等，2014; 朱茂炎等，2019; 王伟等，2020）。埃迪卡拉系—寒武系灯影组和老堡组，分别形成于浅水碳酸盐台地相和深水盆地相（Zhu Maoyan et al.，2003; 周明忠等，2013; 周传明等，2021）。前人已从生物地层学、碳同位素化学地层学和事件地层学等方面探讨两者沉积关系，并认为是同时异相沉积（Zhu Maoyan et al.，2003; 王新强等，2014; 朱茂炎等，2019; 周传明等，2021），但缺乏系统的年代学对比。
沉积时限是进行区域地层对比的重要依据（Deng Qi et al.，2019; 宁括步等，2024），Zhou Mingzhong et al.（2018）获得贵州剑河地区灯影组底部凝灰岩的沉积时代为550±3 Ma，陈灿等（2020）获得贵州铜仁漾头剖面老堡组底部凝灰岩形成时代为550.6±3.3 Ma。这些年龄在误差范围内一致，表明灯影组和老堡组在贵州范围内可能具有相似的开始沉积时代。周明忠等（2008）获得贵州遵义尖坡顶剖面灯影组顶部凝灰岩形成年龄为518±3 Ma，Wang Xinqiang et al.（2012）、Chen Daizhao et al.（2015）和Wu Tong et al.（2021）分别获得贵州铜仁平引剖面、坝黄剖面和三穗八弓剖面老堡组顶部凝灰岩沉积时代分别为522.7±4.9 Ma、522.2±3.7 Ma和520.9±1 Ma。以上年代学证据表明在贵州范围内老堡组沉积结束时代可能早于灯影组。
此外灯影组和老堡组顶部均发育一到两层厚度不等，但是富含REE、U、Y等金属元素的磷块岩层，即梅树村期磷块岩。这些金属元素部分已达工业品位标准，可以作为磷块岩型铀矿（如金沙岩孔铀矿床）和磷块岩型稀土矿（如织金磷矿）资源（王琼等，2022; 邢介奇等，2022）。该磷块岩层之上通常为牛蹄塘组碳质页岩，因此也常作为灯影组和老堡组与牛蹄塘组之间的界线，是扬子地台重要的地球化学标志层之一，可以约束灯影组和老堡组沉积上限（周明忠等，2013; Lan Zhongwu et al.，2017）。Sm-Nd定年表明贵州织金灯影组磷矿形成时代为533±22 Ma（施春华和胡瑞忠，2008），Sm-Nd同位素分析表明湘西北地区老堡组含铀多金属磷块岩形成时代介于586±113~454±44 Ma 之间（王健，2020）。这些年代学数据表明灯影组和老堡组沉积结束时代明显不同。
因此本文在详细的野外地质考察基础上，对出露于台地相黔北毕节金沙岩孔地区新寨剖面、黔北遵义松林尖峰顶和王见山剖面灯影组，过渡带的黔东铜仁偏岩地区牛角冲和新冲剖面以及斜坡相黔东南三穗地区挂榜剖面老堡组的凝灰岩开展锆石阴极发光和U-Pb同位素分析（图1），并综合前人研究结果，确定凝灰岩形成时代和归属层位，探讨老堡组富铀磷块岩形成时代，揭示灯影组和老堡组沉积时限，进而探讨两者之间的关系。
1 区域地质背景
华南板块由东南侧的华夏地块和西北侧扬子地台在新元古代沿江南造山带拼合而成（Wang Jian and Li Zhengxiang，2003; 张少兵等，2019），经历了罗迪尼亚超大陆的裂解和冈瓦纳大陆拼合过程。自新元古代早期到早寒武世，华南板块经历了由裂谷盆地向被动大陆边缘的演化过程（Zhu Maoyan et al.，2003）。埃迪卡拉纪—寒武纪，扬子地台位于被动大陆边缘环境，海水深度自西北向东南逐渐加深，依次发育台地相、过渡带、斜坡-盆地相沉积地层，各沉积相带受同沉积断裂的影响，主要呈NEE向展布（图1）。
贵州作为扬子地台的核心区域，较为完整地保持了埃迪卡拉系—寒武系连续地层剖面，由老至新发育陡山陀组、灯影组（或老堡组）和牛蹄塘组。埃迪卡拉系陡山沱组在台地相以白云岩为主，在瓮安、福泉等地区含有上下两层磷矿层（Liu Zerui et al.，2017，2020; 邢介奇等，2022）；在过渡带-斜坡相下段以白云岩为主，上段主要为黑色页岩夹硅质岩，在江口发现著名的翁会生物群（周传明等，2021）。
图1华南板块扬子地台埃迪卡拉纪—寒武纪转折期岩相古地理图（底图据Zhu Maoyan et al.，2003修改）
Fig.1The Ediacaran-Cambrian transition palaeogeography of the Yangtze block, South China (modified after Zhu Maoyan et al., 2003)
埃迪卡拉统—下寒武统整合接触于陡山陀组之上，台地相以灯影组白云岩为主，发育一到两层富含REE、Y、U等关键金属元素的磷块岩（周明忠等，2008）；过渡带以老堡组薄层黑色页岩夹硅质岩为主，其顶部产出一层厚度不等但富含REE、Y、U等关键金属元素的磷块岩层（周明忠等，2013; 王琼等，2022）；斜坡相以老堡组或留茶坡组中—厚层黑色页岩夹硅质岩为主，磷块岩层很薄或者缺失，REE、Y、U等关键金属元素主要富集在中—厚层黑色页岩中（Wu Tong et al.，2021）。
下寒武统牛蹄塘组以黑色页岩为主，内部产出一层高度富集Ni、Mo、PGE 和Au 等多种金属元素的富集层（周明忠等，2008，2013）。
2 剖面特征
本次研究对台地相黔北毕节金沙岩孔地区新寨剖面、黔北遵义松林地区尖峰顶和王见山剖面灯影组、过渡带黔东铜仁偏岩地区牛角冲和新冲以及斜坡相黔东南三穗地区挂榜剖面老堡组出露的凝灰岩开展详细的野外地质调查（图2）。
新寨剖面位于扬子陆块西南缘的黔北毕节金沙岩孔背斜北西翼（张维乾等，2018; 张维乾和左华平，2018），出露地层主要为灯影组和牛蹄塘组（图2a）。灯影组以浅灰色中厚层白云岩为主，出露厚约10 m，未见底；顶部出露磷块岩层，厚约1 m。凝灰岩层覆盖于磷块岩层之上，厚约20 cm。牛蹄塘组下段为深灰色、灰黑色薄层碳质页岩夹硅质岩，厚约2 m；上段主要为灰黑色薄层碳质页岩，出露厚约5 m，未见顶。未见Ni-Mo多金属层。
尖峰顶剖面位于黔北遵义松林-岩孔弧形构造北段松林穹隆构造的西南翼，出露地层主要为灯影组和牛蹄塘组（图2b）。灯影组以浅灰色中厚层白云岩为主，厚约30 m，未见底；顶部出露磷块岩层，厚约0.8 m。凝灰岩层覆盖于磷块岩层之上，厚约15 cm。牛蹄塘组下段为深灰色、灰黑色薄层碳质页岩夹硅质岩，厚约2 m；上段主要为灰黑色薄层碳质页岩，出露厚约15 m，未见顶。Ni-Mo多金属矿层位于上段碳质页岩中，与凝灰岩层垂直相距约为3 m。
王见山剖面位于黔北遵义松林-岩孔弧形构造北段松林穹隆构造的东北翼，出露地层主要为灯影组和牛蹄塘组（图2c）。灯影组以浅灰色中厚层白云岩为主，出露厚度约10 m，未见底；凝灰岩层覆盖于白云岩之上，厚约10 cm；磷块岩层出露于凝灰岩层之上，厚约0.6 m。牛蹄塘组下段为含磷质结核深灰色、灰黑色薄层碳质页岩夹硅质岩，厚约1 m；上段主要为灰黑色薄层碳质页岩，出露厚约15 m，未见顶。未见Ni-Mo多金属矿层，但见有采矿老硐。
图2贵州埃迪卡拉系—寒武系剖面凝灰岩野外照片
Fig.2Field photographs showing the Ediacara-Cambrian tuff of different profiles from Guizhou
（a）—新寨剖面；（b）—尖峰顶剖面；（c）—王见山剖面；（d）—牛角冲剖面；（e）—新冲剖面；（f）—挂榜剖面
(a) —Xinzhai profile; (b) —Jiangfengding profile; (c) —Wangjianshan profile; (d) —Niujiaochong profile; (e) —Xinchong profile; (f) —Guabang profile
牛角冲剖面位于黔东铜仁偏岩背斜的东南翼，出露地层主要为陡山陀组、老堡组和牛蹄塘组（图2d）。陡山陀组出露岩性主要为中厚层泥质白云岩，厚约3 m，未见顶底。老堡组岩性为灰黑色薄层硅质岩夹黑色碳质页岩，局部夹白云岩透镜体，出露厚约2 m，未见底；顶部为含铀磷块岩层，厚约0.2 m。凝灰岩层覆盖于磷块岩层之上，厚约10 cm。牛蹄塘组岩性主要为黑色碳质页岩，出露厚约5 m，未见顶。未见Ni-Mo多金属矿层。
新冲剖面位于黔东铜仁偏岩背斜的东南翼，出露地层主要为老堡组和牛蹄塘组（图2e）。老堡组岩性为灰黑色薄层硅质岩夹黑色碳质页岩，出露厚约10 m，未见底；顶部为含铀磷块岩层，厚约0.2 m；凝灰岩位于顶部磷块岩之下约2 m，夹于硅质岩中，厚约10 cm。牛蹄塘组岩性主要为黑色碳质页岩，出露厚约20 m，未见顶。未见Ni-Mo多金属矿层。
挂榜剖面位于黔东南三穗向斜西北翼，距离龙湾大型铀矿床约2 km，出露地层主要为陡山陀组、老堡组和牛蹄塘组（图2f）。陡山陀组以中层泥质白云岩为主，厚约2 m，未见底。老堡组整合覆盖于陡山陀组之上，岩性为灰黑色中—薄层硅质岩夹黑色碳质页岩，局部夹白云岩透镜体，出露厚约30 m；较厚的碳质页岩中U含量较高，未见磷块岩。凝灰岩层覆盖于硅质岩之上，厚约5 cm。牛蹄塘组与凝灰岩层呈整合接触，以黑色碳质页岩为主，出露厚约3 m，未见顶。未见Ni-Mo多金属矿层，但碳质页岩中V含量较高，在临近的八弓等地有V矿开采。
3 分析方法
本次研究对6个剖面的凝灰岩分别采样一件，并在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室开展锆石阴极发光和U-Pb同位素分析。
锆石分选使用传统重液和磁选，并在双目镜下进行提纯，然后粘贴在环氧树脂上并抛光大约至一半进行阴极发光、U-Pb定年和微量元素分析。阴极发光测试在JSM-7800F 型场发射扫描电子显微镜上进行，该扫描电镜配备有Mono CL4 型阴极发光仪。对锆石靶喷碳后在10 kV 的加速电压和10 nA/mm 的束流密度下获取CL 图像。
锆石U-Pb定年和微量元素测试实验在LA-ICP-MS上完成。激光剥蚀系统为GeoLasPro，质谱为Agilent 7900，He作为载气和增敏气体，速率分别为450 mL/min和3 mL/min。测试条件为：束斑32 μm、频率6 Hz和能量密度54 J/cm2。每次分析由20 s前背景、40 s激光剥蚀和20 s后背景构成。通过ICPMSDataCal软件进行微量元素分析和U-Pb年龄处理，并进行时间漂移和质量校正（Liu Yongsheng et al.，2008，2010）。91500锆石作为U-Pb定年的内标，每组分析由8~10个样品和2次标样构成（2次91500+8~10样品+ 2次 91500）。使用Isoplot软件进行锆石年龄数据处理（Ludwig，2003）。锆石微量元素使用Si作为内标并结合多外标（NIST610、BHVO-2G、BCR-2G、BIR-1G）进行计算。
4 分析结果
新寨剖面凝灰岩中锆石多为无色或浅黄褐色，碎斑状，长度在10~150 μm之间，长宽比介于1∶1~5∶1之间（图3a）。阴极发光图像显示凝灰岩含有两种锆石类型：① 具有明显生长环带，颗粒较大，呈柱状；② 无生长环带，颗粒较小。前者属于典型岩浆锆石的特征，后者可能属于碎屑锆石（Hoskin and Black，2000）。本次研究主要对第一种锆石开展U-Pb定年和微量元素分析。LA-ICP-MS分析显示这些锆石的微量元素变化较大，U含量为54.7×10-6~450×10-6，Th含量为37.0×10-6~488×10-6，Th/U比值为0.39~1.21（附表1），大于变质锆石的Th/U比值（＜0.1），具有岩浆锆石的特征（Williams et al.，1996; Corfu et al.，2003）。19个分析点获得谐和年龄为533±4 Ma（MSWD=0.41，2σ），206Pb/238U加权平均年龄为532±4 Ma（MSWD=0.42，2σ; 图3a）。
尖峰顶剖面凝灰岩中锆石多为无色或浅黄褐色，呈自形柱状，长度在10~200 μm之间，长宽比介于1∶1~7∶1之间（图3b）。阴极发光图像显示锆石生长环带明显，具有典型岩浆锆石的特征（Hoskin and Black，2000）。LA-ICP-MS分析显示这些锆石的Th和U含量分别为23.5×10-6~943×10-6和33.7×10-6~1802×10-6，Th/U比值为0.51~0.84（附表1），大于变质锆石的Th/U比值（＜0.1），具有岩浆锆石的特征（Williams et al.，1996; Corfu et al.，2003）。19个分析点获得谐和年龄为520±4 Ma（MSWD=0.55，2σ），206Pb/238U加权平均年龄为520±4 Ma（MSWD = 0.53，2σ; 图3b），与临近的尖坡顶剖面牛蹄塘组底部凝灰岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄在误差范围内一致（518±5 Ma; 周明忠等，2008）。
图3贵州埃迪卡拉系—寒武系剖面凝灰岩锆石典型阴极发光照片和年龄U-Pb图（红色实线圆圈和数字代表LA-ICP-MS U-Pb年龄同位素分析点；绿色线条代表100 μm）
Fig.3Representative cathodoluminescence (CL) images and age diagrams of zircon for the Ediacara-Cambrian tuffs from Guizhou (the solid red circles with numbers represent LA-ICP-MS U-Pb age isotope analysis points; the green line represents 100 μm)
王见山剖面凝灰岩中锆石多为浅黄褐色，碎斑状或次圆状，长度在10~150 μm之间，长宽比介于1∶1~3∶1之间（图3c）。阴极发光图像显示凝灰岩含有两种锆石类型：① 锆石生长环带明显，数量很少，属于典型的岩浆锆石；② 大部分锆石无生长环带或生长环带混乱，可能为碎屑锆石（Hoskin and Black，2000）。LA-ICP-MS分析表明第一种锆石的Th和U含量分别为85.5×10-6~660×10-6和221×10-6~1281×10-6，Th/U比值为0.29~0.70（附表1），大于变质锆石的Th/U比值（＜0.1），具有岩浆锆石的特征（Williams et al.，1996; Corfu et al.，2003）。7个分析点获得谐和年龄为536±5 Ma（MSWD=0.49，2σ），206Pb/238U加权平均年龄为536±5 Ma（MSWD=0.45，2σ; 图3c），与临近的中南村剖面牛蹄塘组底部凝灰岩中的锆石SHRIMP U-Pb年龄在误差范围内一致（532.3±0.7 Ma; Jiang Shaoyong et al.，2009）。第二种锆石Th和U含量分别为32.1×10-6~210×10-6和56.2×10-6~492×10-6，Th/U比值为0.07~0.97，206Pb/238U年龄为1135~2646 Ma（附表1）。
牛角冲剖面凝灰岩中锆石多为无色，柱状自形晶，长度在10~250 μm之间，长宽比介于1∶1~6∶1之间（图3d）。阴极发光图像显示锆石生长环带明显，具有典型岩浆锆石的特征（Hoskin and Black，2000）。LA-ICP-MS分析表明这些锆石的Th和U含量分别为13.1×10-6~909×10-6和32.2×10-6~1717×10-6，Th/U比值为0.47~0.94（附表1），大于变质锆石的Th/U比值（＜0.1），具有岩浆锆石的特征（Williams et al.，1996; Corfu et al.，2003）。30个分析点获得谐和年龄为518±3 Ma（MSWD=0.94，2σ），206Pb/238U加权平均年龄为517±3 Ma（MSWD=0.98，2σ; 图3d）。
新冲剖面凝灰岩中锆石极少，呈为无色，碎斑状，长度在10~100 μm之间，长宽比介于1∶1~6∶1之间（图3e）。阴极发光图像显示锆石生长环带明显，具有典型岩浆锆石的特征（Hoskin and Black，2000）。LA-ICP-MS分析表明这些锆石的Th和U含量分别为129×10-6~684×10-6和270×10-6~1475×10-6，Th/U比值为0.41~0.68（附表1），大于变质锆石的Th/U比值（＜0.1），具有岩浆锆石的特征（Williams et al.，1996; Corfu et al.，2003）。8个分析点获得谐和年龄为534±4 Ma（MSWD=0.27，2σ），206Pb/238U加权平均年龄为535±4 Ma（MSWD=0.31，2σ; 图3e），与临近的平引剖面凝灰岩中的锆石SHRIMP和CA-ID-TIMS U-Pb年龄在误差范围内一致（~536 Ma; 周明忠等，2013; 王伟等，2020）。
挂榜剖面凝灰岩中锆石多为浅黄褐色，碎斑状或柱状，长度在10~200 μm之间，长宽比介于1∶1~5∶1之间（图3f）。阴极发光图像显示凝灰岩含有两种锆石类型：① 锆石生长环带明显，柱状，属于典型的岩浆锆石；② 阴极发光图像内部全黑无生长环带，边部为灰色，生长环带极窄，可能为碎屑锆石（Hoskin and Black，2000）。本次研究主要对第一种锆石开展LA-ICP-MS分析，测试结果表明这种锆石的Th和U含量分别为23.0×10-6~189×10-6和33.7×10-6~218×10-6，Th/U比值为0.50~0.94（附表1），大于变质锆石的Th/U比值（＜0.1），具有岩浆锆石的特征（Williams et al.，1996; Corfu et al.，2003）。23个分析点获得谐和年龄为522±4 Ma（MSWD=0.14，2σ），206Pb/238U加权平均年龄为521±3 Ma（MSWD=0.14，2σ; 图3f），与临近的八弓剖面凝灰岩中的锆石LA-ICP-MS U-Pb 年龄在误差范围内一致（520.9±1 Ma; Wu Tong et al.，2021）。
5 讨论
5.1 灯影组沉积时限
灯影组最初命名于中国湖北宜昌西石牌溪与莲沱间的灯影峡，广泛分布于扬子地台滇东、黔、湘、鄂等地区，主体为一套介于陡山陀组和牛蹄塘组之间的碳酸盐岩沉积，形成于浅水碳酸盐台地相（Zhu Maoyan et al.，2003; 周明忠等，2013; 周传明等，2021）。近年来，灯影组的年代学研究已取得较大进展，但主要集中于中下部。Zhou Mingzhong et al.（2018）获得剑河地区五河剖面灯影组底部凝灰岩的沉积时代为550±3 Ma，代表了贵州灯影组开始沉积时代。
研究表明灯影组上部地层发生不同程度的剥蚀缺失，因此有关其沉积上限存在较大争议（图4; 周明忠等，2008; 周传明等，2021）。本文分别获得金沙岩孔新寨剖面灯影组磷块岩之上和遵义松林王见山剖面灯影组磷块岩之下凝灰岩的形成时代分别为532±4 Ma和536±5 Ma（图3a、c），与临近的中南村剖面牛蹄塘组底部凝灰岩中锆石的SHRIMP U-Pb年龄在误差范围内一致（532.3±0.7 Ma; Jiang Shaoyong et al.，2009）。这些凝灰岩年龄晚于埃迪卡拉系—寒武系界线同位素年龄（538.8±0.2 Ma; Cohen et al.，2023），表明灯影组跨越埃迪卡拉系和寒武系的地层单元。
此外，本文获得遵义松林尖峰顶剖面灯影组顶部磷块岩之上、牛蹄塘组碳质页岩之下凝灰岩的沉积时代为520±4 Ma（图3b），与临近的尖坡顶剖面牛蹄塘组底部凝灰岩中的锆石SHRIMP U-Pb 年龄在误差范围内一致（518±5 Ma; 周明忠等，2008）。这两个年龄与遵义松林地区牛蹄塘组Ni-Mo多金属层Re-Os年龄在误差范围内一致（521±5 Ma; Xu Lingang et al.，2011），表明灯影组沉积上限可能为518±5 Ma。
图4华南地块扬子地台埃迪卡拉系—寒武系转折期区域地层柱状图（剖面位置见图1，梅树村剖面据Yang Chuan et al.，2022）
Fig.4Stratigraphic columns of the Ediacaran-Cambrian boundary successions in the Yangtze platform, South China (section locations were illustrated in Fig.1, and the Meishucun profile was modified after Yang Chuan et al., 2022)
综合前人研究结果表明扬子地台灯影组内部至少发育三层凝灰岩，沉积时限介于550±3~518±5 Ma之间，是跨埃迪卡拉系和寒武系的地层单元。
5.2 老堡组沉积时限
老堡组作为埃迪卡拉系—寒武系重要地层单元之一，创名于广西三江县老堡乡，在贵州地区定义为介于陡山沱组与牛蹄塘组之间的一套过渡带-斜坡相硅质沉积（图4; Zhu Maoyan et al.，2003; 周明忠等，2013; 周传明等，2021）。古生物学研究表明老堡组顶部磷块岩、硅质岩和碳质页岩中含有Kaiyangties 和Calacihexactina 化石，表明其上部属于寒武系；而下部未发现化石，属于埃迪卡拉系，表明老堡组是一套跨埃迪卡拉系和寒武系连续沉积的地层单元（尹恭正等，1982; 杨瑞东和钱逸，2005），对揭示埃迪卡拉纪—寒武纪转折期的重大地质历史事件具有重要的指示意义。但是关于其沉积时限依旧存在较大争议，特别是缺乏沉积上限的约束。陈灿等（2020）获得贵州铜仁漾头剖面陡山陀组顶部凝灰岩形成时代为550.6±3.3 Ma，代表了老堡组开始沉积时代。
本文获得铜仁偏岩背斜新冲剖面凝灰岩沉积时代为535±4 Ma（图3e），这与临近的平引剖面距老堡组顶部约1.2处凝灰岩获得的锆石SHRIMP U-Pb年龄（536±5 Ma; 周明忠等，2013）和CA-ID-TIMS U-Pb年龄（536.40±0.47 Ma; 王伟等，2020）在误差范围内一致。此外王伟等（2020）获得铜仁平引剖面距老堡组顶部约2.4 m凝灰岩中锆石的CA-ID-TIMS U-Pb年龄为541.48±0.46 Ma，与临近的坝黄剖面凝灰岩锆石U-Pb年龄在误差范围内一致（542.6±3.7 Ma; Chen Daizhao et al.，2015）。这两层凝灰岩同位素年龄表明老堡组的跨越埃迪卡拉系和寒武系的地层单元，与前人区域地质及古生物学研究结果一致（尹恭正等，1982; 杨瑞东和钱逸，2005）。
Wang Xinqiang et al.（2012）和Chen Daizhao et al.（2015）分别获得偏岩背斜平引剖面和坝黄剖面老堡组顶部凝灰岩沉积时代分别为522.7±4.9 Ma和522.2±3.7 Ma。本次研究获得临近的牛角冲剖面老堡组磷块岩之上、牛蹄塘组碳质页岩之下凝灰岩形成时代为517±3 Ma（图3d，图4）。此外，本文还获得三穗挂榜剖面老堡组硅质岩顶部、牛蹄塘组碳质页岩之下凝灰岩的锆石U-Pb年龄为521±3 Ma（图3f，图4），与临近的八弓剖面凝灰岩中锆石的LA-ICP-MS U-Pb 年龄在误差范围内一致（520.9±1 Ma; Wu Tong et al.，2021）。这五个年龄结果表明过渡带和斜坡相老堡组沉积上限在误差范围内是一致的。
综合前人研究结果表明扬子地台老堡组内部可能发育四层凝灰岩，沉积时限介于550.6±3.3~517±3 Ma之间，是跨埃迪卡拉系和寒武系的地层单元。
5.3 区域地层对比
灯影组和老堡组广泛分布于滇东、黔、湘、鄂等地区，长期被认为是同期异相沉积（Zhu Maoyan et al.，2003; 周明忠等，2013; 周传明等，2021）。近年来凝灰岩锆石U-Pb年代学发展为这些地层对比划分提供了重要依据。在贵州这两个地层单元的沉积开始时代分别为550±3 Ma（Zhou Mingzhong et al.，2018）和550.6±3.3 Ma（陈灿等，2020），这两个年龄在误差范围内完全一致，表明灯影组和老堡组同时开始沉积。
此外，Condon et al.（2005）获得湖北三峡地区冀家湾剖面陡山沱组顶部凝灰岩锆石U-Pb 年龄为551.1±0.7 Ma，与贵州灯影组和老堡组开始沉积时代一致（Zhou Mingzhong et al.，2018; 陈灿等，2020）。而Yang Chuan et al.（2017）获得云南东部灯影组旧城段底部凝灰岩锆石U-Pb年龄为553.6±2.7 Ma，表明云南东部地区灯影组可能开始沉积较早。但这一年龄与铜仁漾头剖面陡山陀组顶部之下50 cm处凝灰岩锆石U-Pb 测年结果在误差范围内一致（554.2±3.3 Ma; 陈灿等，2020），因此可能不是云南灯影组真正开始的沉积时代。
如前所述，金沙岩孔和遵义松林地区灯影组中部发育一层532±4~536±5 Ma之间的凝灰岩（Jiang Shaoyong et al.，2009），这层凝灰岩在铜仁偏岩地区老堡组（周明忠等，2013; 王伟等，2020）和滇东梅树村剖面朱家菁组（朱日祥等，2009; Yang Chuan et al.，2016，2020）亦有出露。此外铜仁偏岩地区老堡组中下部还发育一层541.48±0.46~542.6±3.7 Ma之间的凝灰岩（Chen Daizhao et al.，2015; 王伟等，2020），也在滇东梅树村剖面灯影组（Yang Chuan et al.，2017）、湘西柑子坪剖面（Chen Daizhao et al.，2015）和龙鼻嘴剖面老堡组（Yang Chuan et al.，2017）广泛出露。
在贵州，灯影组和老堡组位于牛蹄塘组碳质页岩之下，它们的沉积上限分别为518±5 Ma（周明忠等，2008）和517±3 Ma，这两个年龄在误差范围内完全一致，表明在贵州灯影组和老堡组沉积可能同时终止。
综合本文和前人研究结果表明，在贵州灯影组和老堡组具有相同的沉积时限，其内部均发育4层凝灰岩可以进行区域地层对比。
5.4 磷块岩形成时代
研究表明在贵州灯影组和老堡组顶部均出露一到两层厚度不等的磷块岩层（图2、4），即梅树村期磷块岩；其上通常为牛蹄塘组碳质页岩，因此也常作为灯影组和老堡组与牛蹄塘组之间的界线，是扬子地台重要的地球化学标志层之一（周明忠等，2013; Lan Zhongwu et al.，2017）。但是有关其形成时代存在较大争议（Cowie and Johnson，1985; 杨杰东等，1992; 施春华和胡瑞忠，2008; 王健，2020）。
云南梅树村剖面发育两层磷块岩层，曾作为前寒武系—寒武系界线的GSSP候选剖面，常作为区域地层对比剖面（图4; Yang Chuan et al.，2022及其引文）。该剖面自下而上包括灯影组、渔户村组和黑林铺组，渔户村组岩性自下而上包括：小歪头山段白云岩、中谊村段下磷矿层、中谊村段凝灰岩层（Bed 5，厚度可达2.8 m）、中谊村段上磷矿层和中谊村段凝灰岩层（Bed 9），其上为黑林铺组黑色富有机质粉沙岩（朱日祥等，2009; Yang Chuan et al.，2022）。这些岩性变化特征与本次研究的剖面相似，可以作为对比剖面。最新锆石高精度年代学研究表明Bed 5和Bed 9形成时代分别为533.2±3.8 Ma和526.2±4.1 Ma（图4; Yang Chuan et al.，2022）。
新寨剖面位于黔北毕节金沙岩孔背斜北西翼，磷块岩出露于灯影组白云岩顶部，凝灰岩层覆盖于磷块岩之上（图2a，图4）。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示新寨剖面凝灰岩形成于532±4 Ma（图3a），表明新寨剖面磷块岩属于“下磷矿层”。综合前人对梅树村剖面灯影组九城段凝灰岩中锆石SIMS U-Pb定年结果（Yang Chuan et al.，2016），推测新寨剖面“下磷矿层”沉积时代为546.3±2.7~532±4 Ma之间（图4）。
尖峰顶剖面岩性变化与新寨剖面相似，凝灰岩位于磷块岩之上（图2b，图4），但锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示其凝灰岩形成于520±4Ma（图3b），可能属于“上磷矿层”。王见山剖面凝灰岩位于磷块岩之下（图2c），锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示这层凝灰岩形成于536±5 Ma（图3c），表明王见山剖面磷块岩属于“上磷矿层”。王见山剖面紧邻尖峰顶剖面，分别出露位于遵义松林穹隆构造东北翼和西南翼，由此推测尖峰顶剖面磷块岩可能同属“上磷矿层”，遵义松林地区磷块岩层沉积时代约束在536±5~520±4 Ma之间（图4）。
新冲剖面位于铜仁偏岩背斜的东南翼，凝灰岩层位于磷块岩层之下约2 m处（图2e，图4），锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示这层凝灰岩形成于535±4 Ma（图3e），表明这层磷块岩属于“上磷矿层”（图4）。牛角冲剖面紧邻新冲剖面，除凝灰岩层位于磷块岩层之上外，其余岩性变化特征与新冲剖面非常相似（图2d），锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示这层凝灰岩层形成于517±3 Ma（图4d）。新冲剖面和牛角冲剖面凝灰岩沉积年龄表明铜仁偏岩地区磷块岩形成时代可能介于535±4~517±3 Ma之间（图4）。
6 结论
通过对黔北岩孔地区新寨剖面、黔北松林地区尖峰顶和王见山剖面、黔东偏岩地区牛角冲和新冲剖面，以及黔东南三穗地区挂榜剖面凝灰岩开展锆石阴极发光和U-Pb年龄分析，综合前人研究结果，获得主要结论如下：
（1）新寨、尖峰顶、王见山、牛角冲、新冲和挂榜剖面凝灰岩分别形成于532±4 Ma、520±4 Ma、536±5 Ma、517±3 Ma、535±4 Ma和521±3 Ma。
（2）灯影组和老堡组沉积时限分别介于551.1±0.7~518±5 Ma之间和550.6±3.3~517±3 Ma之间，凝灰岩年龄对比表明其属于同时异相沉积。
（3）岩孔地区磷块岩层形成时代早于532±4 Ma，松林和偏岩地区磷块岩层分别形成于536±5~520±4 Ma之间和535±4~517±3 Ma之间。
致谢：实验处理过程中得到董少花博士（锆石CL）、唐燕文博士和韩俊杰工程师（锆石U-Pb同位素和微量元素）的帮助，在此一并表示感谢。
附件：本文附件（附表1）详见http://www.geojournals.cn/dzxb/dzxb/article/abstract/202507090?st=article_issue
图1华南板块扬子地台埃迪卡拉纪—寒武纪转折期岩相古地理图（底图据Zhu Maoyan et al.，2003修改）
Fig.1The Ediacaran-Cambrian transition palaeogeography of the Yangtze block, South China (modified after Zhu Maoyan et al., 2003)
图2贵州埃迪卡拉系—寒武系剖面凝灰岩野外照片
Fig.2Field photographs showing the Ediacara-Cambrian tuff of different profiles from Guizhou
图3贵州埃迪卡拉系—寒武系剖面凝灰岩锆石典型阴极发光照片和年龄U-Pb图（红色实线圆圈和数字代表LA-ICP-MS U-Pb年龄同位素分析点；绿色线条代表100 μm）
Fig.3Representative cathodoluminescence (CL) images and age diagrams of zircon for the Ediacara-Cambrian tuffs from Guizhou (the solid red circles with numbers represent LA-ICP-MS U-Pb age isotope analysis points; the green line represents 100 μm)
图4华南地块扬子地台埃迪卡拉系—寒武系转折期区域地层柱状图（剖面位置见图1，梅树村剖面据Yang Chuan et al.，2022）
Fig.4Stratigraphic columns of the Ediacaran-Cambrian boundary successions in the Yangtze platform, South China (section locations were illustrated in Fig.1, and the Meishucun profile was modified after Yang Chuan et al., 2022)
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