摘要
位于江绍断裂带北侧的新元古界休宁组和下伏上墅组是江南造山带东段及华南重要的地层组成单元，记录了新元古代构造演化信息，可为区域地层对比和构造演化提供重要依据。本文对休宁组砂岩和上墅组凝灰岩显微特征、锆石CL图像和LA-ICP-MS U-Pb分析。结果显示，休宁组砂岩碎屑颗粒及锆石多呈棱角状—次棱角状，揭示物源的近距离搬运，上墅组凝灰岩可见斜长石斑晶，锆石发育环带和韵律结构，代表了岩浆成因；休宁组砂岩碎屑锆石年龄范围主要集中于843~718 Ma，另存在6个中元古代—古元古代的年龄，上墅组凝灰岩锆石U-Pb加权平均年龄为847.3±6.7 Ma(n=18，MSWD=1.8)。结合前人研究，认为休宁组开始和结束沉积的时间分别为~785 Ma和~725 Ma；下伏上墅组形成于约845~785 Ma期间，并记录了约845 Ma、825 Ma和800~785 Ma的岩浆活动，显示研究区多个喷发-沉积旋回，扬子和华夏陆块在850~785 Ma期间经历了俯冲、碰撞，到碰撞后伸展的过程，~785 Ma之后裂谷盆地逐步打开。
Abstract
The Neoproterozoic Xiuning Formation and the underlying Shangshu Formation, located on the northern side of the Jiangshan-Shaoxing fault, represent significant stratigraphic units in the eastern Jiangnan Orogen, South China. They record valuable information about Neoproterozoic tectonic evolution and provide crucial evidence for regional stratigraphic correlation and tectonic reconstruction. This study presents microscopic characteristics, zircon CL images, and LA-ICP-MS U-Pb geochronological data for sandstone and tuff samples from the Xiuning and Shangshu formations, respectively. The microscopic analysis of the sandstone and the CL images of the zircons show that the detrital particles and zircons are mainly angular and subangular, revealing short-range sediment transport. In contrast, the Shangshu Formation tuff exhibits plagioclase phenocrysts and zircons with zonal and rhythmic structures, consistent with a magmatic origin. The detrital zircon U-Pb ages from the Xiuning Formation are primarily clustered between 843 Ma and 718 Ma, with six ages ranging from the Mesoproterozoic to Paleoproterozoic. The weighted mean U-Pb age of zircons from the Shangshu Formation tuff is 847±6.7 Ma (n=18，MSWD=1.8). Integrating these findings with previously published data from the eastern Jiangnan Orogen, we infer that the deposition of the Xiuning Formation began at ~785 and ended at ~725 Ma, while the underlying Shangshu Formation was formed between 845 Ma and 785 Ma. The Shangshu Formation records magmatic activities at approximately 845 Ma, 825 Ma, and 800~785 Ma, reflecting multiple volcanic-depositional cycles in the study area. During the period of 850~785 Ma, the Yangtze and Cathaysian blocks underwent a series of tectonic processes, including subduction, collision, and post-collisional extension, with the rift basin gradually opening after ~785 Ma.
Keywords
扬子陆块和华夏陆块碰撞拼合之后，发生一系列相对复杂的地质过程，在拼合带形成不同类型的岩石并留下相关证据（Wu Rongxin et al.，2006; 薛怀民等，2010; Wang Di et al.，2013; 邓奇等，2016; 王孝磊等，2017; Wan Le et al.，2021; Zhu Qingbo et al.，2023; Dong Yunpeng et al.，2024）。连接扬子和华夏陆块的江南造山带是华南前寒武纪重要的构造单元，发育一系列新元古代浅变质沉积地层和岩浆岩，记录了地层沉积、岩浆活动、陆块聚合的演化过程（王孝磊等，2017; Sun Junjun et al.，2018; 张凤凤，2019; 黄思访，2021; Zhu Qingbo et al.，2023），查明该区地层沉积时限能够为区域地层对比和构造演化提供科学依据。
近年来，江南造山带新元古代岩浆岩和前寒武系沉积-变质岩中大量相对精确的同位素年代学数据对探讨该区的岩浆活动及沉积演化历史提供了重要的数据支撑（Wang Xiaolei et al.，2008，2014; Zhao Guochun，2015; Cawood et al.，2018; Xia Yan et al.，2018; Shu Liangshu et al.，2019; Wang Xinshui et al.，2019; 张凤凤，2019; 黄思访，2021; Zhu Qingbo et al.，2023）。休宁组在江南造山带东段出露面积较广，其不整合覆盖于新元古代火山岩地层（上墅组、井潭组及相当地层）之上，又与上覆的冰碛岩地层（雷公坞组、南沱组及相当地层）呈不整合接触，其沉积时代的精确限定对区域地层对比、构造演化和雪球事件均有重要意义。目前，报道的休宁组年代数据位于浙江建德、皖南休宁、江西上饶、鄂东南通山等地（汪正江等，2015; 邓奇等，2019），在江南造山带东段浙西北江山地区，尚缺少相对精确的年代学数据，制约着休宁组的时代归属和区域构造演化。上墅组下伏于休宁组，前人利用LA-ICP-MS锆石U-Pb获得皖赣浙交界处侵位于上墅组的石耳山斑岩体和灵山花岗斑岩的年龄分别为785±11 Ma（薛怀民等，2010）和791.8±2.6 Ma（邓奇等，2016），而高林志等（2008）通过SHRIMP U-Pb法获得附近邻区河上镇群上墅组凝灰岩年龄为767±5 Ma。侵入体与围岩时间上存在不协调，需进一步约束上墅组火山岩年龄，该年龄同时可限定休宁组最早沉积时间。本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb数据分析了江山北部休宁组砂岩碎屑锆石年龄和上墅组凝灰岩年龄，以期为地层时代归属和区域地层对比提供重要的年龄依据，本文锆石年龄的确定将进一步完善江南造山带东段前寒武纪地层年代格架。
1 地质背景及样品
江南造山带东段由南侧江山-绍兴断裂和北侧石台-九江隐伏断裂围限，是扬子和华夏陆块多期相互作用的产物，主要为一套强变形、浅变质的中—新元古代巨厚火山-沉积岩系及时代相当的侵入岩所构成的地质构造单元（薛怀民等，2010; 王阳阳等，2019; Zhu Qingbo et al.，2023）（图1a）。研究区位于浙江江山北部，江南造山带东南缘紧邻江绍断裂带北侧，区内广泛分布一套新元古代火山-沉积岩系，主要出露地层有新元古界上墅组、休宁组和雷公坞组以及古生界、中生界和新生界（图1b）。空间上休宁组与上覆雷公坞组和下伏上墅组呈不整合接触。其中，休宁组底部为砾岩、砂砾岩，整体为中细粒砂岩、凝灰质粉砂岩、泥岩及凝灰岩互层，发育交错层理、水平层理、波痕等构造，厚度约800 m（邓奇等，2019）；上墅组为一套玄武岩、流纹岩、火山角砾岩及凝灰岩组合，总厚度约1780 m（Li Xianhua et al.，2008; Wang Xiaolei et al.，2012; 张雪等，2024）（图2）。区内NE向断裂构造及轴面NE的褶皱构造发育，同时发育NS向断裂构造。研究区外围出露的岩体主要分布在道林山、莲花山、许村、歙县、伏川、九岭等地。
样品CL50-1采自伍家岭村北休宁组上部，地理坐标为N28°50′46″，E118°38′15″。野外可见相对厚层砂岩夹薄层泥岩、凝灰质泥岩，地层产状170°∠45°，顺层及切层节理发育，泥岩破碎强烈（图2）。样品CL50-1岩性为浅黄色致密薄层状长石岩屑砂岩，中细粒结构，砂岩层中多发育平行纹层和交错纹层。显微镜下，可见主要物质成分有：石英含量约15%，粒径大多介于0.2~0.4 mm，表面光滑，平行消光或波状消光，磨圆差，发育有典型的自生加大现象；细小石英组成的燧石或岩屑约40%；长石含量约25%，包括格子双晶的钾长石和聚片双晶的斜长石；另含少量黑云母和磁铁矿、锆石等（5%）；胶结物约占15%，主要为硅质和隐晶质黏土矿物（图3）。岩石呈颗粒支撑，棱角状—次棱角状为主。
样品CL59-1采自四都村大坝上墅组下部，地理坐标为N28°50′57″，E118°40′4″。岩性为灰绿色致密块状凝灰岩，斑状结构，肉眼可见团块状和浸染状黄铁矿，表面多发育绿泥石化、褐铁矿化。镜下显示斑晶为斜长石，粒径大小约0.2~1.0 mm，基质为长英质微晶和玻璃质集合体组成，岩石裂隙充填细小黄铁矿，并发生褐铁矿化（图3）。
2 实验方法
将采集的砂岩和凝灰岩样品进行破碎，运用浮选和电磁选的方法在双目镜下挑选出无色透明、晶形较好的单颗粒锆石制靶，打磨、抛光至锆石颗粒中心出露后，对锆石靶进行反射光、透射光拍照，观察锆石晶形、裂隙等显微特征，并对锆石进行阴极发光（CL）照相，最终根据锆石形态，选择晶形相对完好，避开裂隙和包裹体的颗粒进行LA-ICP-MS U-Pb测年分析。
锆石U-Pb测年在东华理工大学核资源与环境国家重点实验室完成，ICP-MS质谱仪为美国Agilent公司生产的7900型，LA为美国Coherent Inc公司生产的GeoLasPro全自动版193nm ArF准分子激光剥蚀系统，激光剥蚀系统的载气为He气。激光能量为90 mJ，能量密度为3.5 J/cm2，频率为5 Hz，束斑为32 μm。每个点采集15 s的空白信号和45 s的样品信号。用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST610进行仪器最佳化。U-Pb同位素定年中采用锆石91500作外标进行同位素分馏校正，Plesovice为监控样，每分析10个样品点，分析两次91500和一次Plesovice。原始数据的处理使用软件ICPMSDataCal（Liu Yongsheng et al.，2008），样品U-Pb同位素数据处理和谐和年龄图绘制使用软件IsoplotR（Vermeesch，2018）。对于碎屑锆石年龄大于1000 Ma的数据，一般采用207Pb/206Pb年龄，而对于小于1000 Ma的数据，采用206Pb/238U年龄（Compston et al.，1992）。
Fig.1Sketch tectonic map of the Jiangnan Orogen showing the ages of the Xiuning and Shangshu Formations in the eastern section (a) and geological map of the Jiangshan area exhibiting the sample locations (after Peng Shanchi et al., 2009; Wang Yangyang et al., 2019)
图2江山地区休宁组和上墅组地层柱状图及采样层位
Fig.2Stratigraphic column and sampling locations of the Xiuning and Shangshu Formations in the Jiangshan area
图3江山地区休宁组砂岩和上墅组凝灰岩样品及显微照片
Fig.3Hand specimen and photomicrographs of sandstone from the Xiuning Formation and tuff from the Shangshu Formation in the Jiangshan area
（a）、（c）—样品CL50-1手标本和显微特征；（b）、（d）—样品CL59-1手标本及显微特征；镜下均为正交偏光：Qtz—石英；L—岩屑；Kfs—钾长石；Pl—斜长石；Bt—黑云母
(a) and (c) —sample CL50-1 hand specimen and microscopic characteristics; (b) and (d) —sample CL59-1 hand specimen and microscopic characteristics; cross-polarized light: Qtz—quartz; L—lithic fragment; Kfs—potassium feldspar; Pl—plagioclase; Bt—biotite
3 结果
休宁组砂岩碎屑锆石和上墅组凝灰岩锆石所有测点的U、Pb、Th同位素及比值和U-Pb年龄见附表1和2，其中同位素比值的误差和单个数据点的误差均为1σ。
3.1 休宁组砂岩
休宁组岩屑砂岩样品CL50-1中，大部分锆石颗粒呈短柱状，少部分为不规则状和长柱状，颗粒长轴约90~160 μm，短轴约60~90 μm，长宽比介于1∶1~2.5∶1（图4）。根据CL图像，绝大多数锆石颗粒具有典型的振荡环带，具有岩浆锆石特征（吴元保和郑永飞，2004），且外形呈棱角状—次棱角状，磨圆度低，与显微镜下多数石英、长石的次棱角状对应，指示较短距离的搬运；少数锆石具有磨圆现象，无明显环带结构（如图4中颗粒7、22、23、56、90、92），显示这部分锆石有一定的搬运距离。
休宁组岩屑砂岩共测试96颗碎屑锆石，由附表1和U-Pb谐和图及年龄直方图（图5）可知，6个颗粒年龄大于1000 Ma，其余年龄集中在843~718 Ma之间，峰值为760 Ma。年龄为1.9 Ga的颗粒Th含量为0.3×10-6，Th/U为0.003，另5个较老年龄颗粒的Th/U介于0.20~0.87之间，结合CL图像（图4），该6个颗粒环带不明显或无环带。其余90个颗粒Th、U含量范围分别为51.2×10-6~412.2×10-6和33.7×10-6~342.7×10-6，锆石Th/U值为0.48~3.07，均值为1.09，结合CL图像中锆石形态，显示岩浆锆石特征（图4）。从锆石年龄数据和形态特征可以得出，该样品中锆石来源至少有2个源区，反映休宁组沉积物是由大量近距离物源和少数较远距离搬运物组成。
图4江山地区休宁组砂岩（CL50-1）锆石CL图像与测点位置
Fig.4Zircon CL images and dating spots of the sandstone sample (CL50-1) from the Xiuning Formation in the Jiangshan area
图5江山地区休宁组砂岩碎屑锆石U-Pb谐和图（a）与年龄直方图（b）
Fig.5Concordia diagram (a) and age distribution histogram (b) of the detrital zircons U-Pb data of the sandstone from the Xiuning Formation in the Jiangshan area
3.2 上墅组凝灰岩
上墅组凝灰岩样品CL59-1中，锆石多呈柱状和浑圆状，长宽比2∶1左右，粒径多在50~100 μm，呈自形—半自形，在CL照片上所有锆石均见明显环带结构，晶面平整光滑，部分颗粒可见较完整晶锥或晶棱。锆石无色透明，形态虽有所差异，但均发育有环带和韵律结构，属岩浆结晶产物（图6）。
江山北上墅组凝灰岩共测试25个锆石颗粒，分析点位于明显的环带部位。根据附表2可知，所测点中Th、U含量范围分别为38.8×10-6~243.3×10-6和59.7×10-6~188.4×10-6，锆石Th/U值为0.65~1.65，均值为0.98，结合锆石CL图像，支持岩浆结晶锆石特征。利用IsoplotR软件对所有测点进行谐和图投影，去除7个不谐和年龄，其余18个有效数