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扬子陆块北缘古-中元古代构造格架：来自马鞍山岩群物源示踪的启示徐大良1，邓新1，彭练红1*，张维峰1，刘浩1，金鑫镖1，彭旎2，金巍1,3XU Da-Liang1,DENG Xin1,PENG Lian-Hong1*,ZHANG Wei-Feng1,LIU Hao1,JIN Xin-Biao1,PENG Ni2,JIN Wei1,31.中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心),湖北 武汉 430205;2.云南大学地球科学学院，云南 昆明 650500;3.中国地质科学院地质研究所,北京 1000371.Wuhan Center,China Geological Survey（Geosciences Innovation Center of Central South China）,Wuhan 430205,Hubei,China;2.School of Earth Sciences,Yunnan University,Kunming 650500,Yunnan,China;3.Institute of Geology,ChineseAcademy of Geological Sciences,Beijing 100037,China摘要：识别并研究扬子陆块北缘古-中元古代的岩浆-变质-沉积事件，是全面理解该陆块古-中元古代构造演化的基础，也是重建其在Columbia超大陆向Rodinia超大陆转变阶段角色和位置的前提。本文对扬子陆块北缘桐柏地区马鞍山岩群的3件样品进行了碎屑锆石U-Pb定年和原位Lu-Hf同位素分析。结果显示，该岩群下部a岩组片岩中最年轻的单颗粒锆石谐和年龄为172530Ma，上部b岩组大理岩中最年轻的一批锆石谐和年龄为1626 1606 Ma，大致分别限定了其最早沉积时代，表明扬子陆块北缘桐柏地区可能存在中元古代早中期沉积地层。马鞍山岩群的碎屑锆石年龄谱范围是2643 1606 Ma，呈现出显著的1820 Ma单峰频谱特征，其潜在物源区可能主要来自于扬子陆块北缘外部的桐柏-大别-苏鲁地区（现已卷入中生代高压-超高压变质带）。现有资料指示，扬子陆块北缘在古-中元古代时期可划分为内部和外部两个大地构造单元，二者在古元古代呈现出截然不同的构造演化过程，各单元内中元古代早中期地层的物源区显著不同，可能分别靠近伸展环境的超大陆核部和汇聚环境的超大陆边部。关键词：扬子陆块；古元古代；中元古代；碎屑锆石；Columbia超大陆中图分类号：P534.3；P544文献标识码：A文章编号：2097-0013（2023）02-0235-24Xu D L,Deng X,Peng L H,Zhang W F,Liu H,Jin X B,Peng N and Jin W.2023.Paleoproterozoic to Mesoproterozoic Tectonic Framework on the Northern Yangtze Block:Inspirationsfrom provenance of the Ma anshan Group.South China Geology,39(2):235-258.Abstract:The Northern Yangtze Block(NYB)consists of extensive Archean lithosphere and witnessed na-scent stage(2.0 Ga)of Columbia-assembly tectonics,but was less involved in subsequent supercontinentbreakup.Identification and study the Mesoproterozoic magmatic-metamorphic-sedimentary events are the ba-sis for seeking the Paleo-Mesoproterozoic tectonic evolution of the NYB,as well as the premise for recon-structing its role and location in the transition from Columbia to Rodinia supercontinent.In this paper,the de-trital zircon U-Pb geochronology and in-situ Lu-Hf isotope analysis of three samples from the Maanshan收稿日期：2023-6-6；修回日期：2023-6-12基金项目：中国地质调查局项目（DD20221634,DD20160030）第一作者：徐大良（1983），男，高级工程师，从事基础地质调查与研究工作，E-mail：通讯作者：彭练红（1966），男，正高级工程师，从事区域大地构造研究，E-mail：第39卷 第2期2023年6月华 南 地 质South China GeologyVol.39,No.2,235-258Jun.,2023doi:10.3969/j.issn.2097-0013.2023.02.005华 南 地 质2023 年超大陆旋回是目前已知的地球历史最大时空尺度的周期性变化，其聚合和裂解过程与全球性板块构造运动和地幔柱活动有关，深刻地影响着地球表层圈层的发展与演化，是当代固体地球科学的研究热点之一（Nance et al.,2014）。扬子陆块是中国大陆东部最重要的前寒武纪地质块体之一，区内广泛的中-新元古代地质记录均指示其曾参与了Ro-dinia 超大陆的聚散过程（Li Z X et al.,2008;Ca-wood et al.,2020;Huang Y et al.,2021;Li J Y et al.,2021），而零散分布于其北缘和西南缘的古-中元古代岩浆-变质-沉积事件为扬子陆块还曾卷入了Co-lumbia超大陆的聚合与裂解过程提供了确凿的证据（Zhao G C et al.,2004;王伟等,2019;Wang Kand Dong S W,2019;Zhang Q Q et al.,2020）。然而，相对于中元古代晚期-新元古代中期广泛的地质记录及丰富的研究成果，扬子陆块出露的与Columbia超大陆聚合及裂解相关的地质记录相对匮乏，制约了对扬子陆块前寒武纪构造格局与演化的深入理解，也阻碍了对从Columbia向Rodinia转变的超大陆循环的正确重建。因相对缺乏古-中元古代时期高精度的古地磁数据，基于地质记录对比的扬子陆块在Columbia超大陆重建中的角色和位置并不明确，甚至被忽略（Zhao G C et al.,2004;Cawood et al.,2020）。有限出露的基底岩石似乎指示扬子陆块在古-中元古代经历了完整的俯冲-碰撞到板内伸展的构造演化过程，并通过东部与西部陆块拼合（Wu Y B et al.,2012）或多个独立微陆块拼合（Wang K and Dong SW,2019;Zhao T et al.,2021;Yuan X Y et al.,2022）等方式于古元古代时期形成了统一的扬子陆块。一些学者以此认知为基础着重于某一单一论据（如碎屑锆石年龄谱图、基性岩浆成因联系和矿产资源时空分布等）获得了迥异的扬子陆块在Columbia超大陆中构造位置的重建方案。而部分学者则根据基底岩石记录的时空差异性将其分为北部陆块和南部陆块两部分，并认为二者拼合形成统一的扬子陆块发生在新元古代（Cawood et al.,2020;Li J Y etal.,2021），暗示将扬子陆块作为统一整体来重建其在Columbia超大陆中构造位置存在争议。相较于扬子陆块西南缘广泛发生了与Columbia超大陆裂解相关的中元古代（1.75 1.45Ga）沉积-岩浆-成矿事件（耿元生等,2017;王伟等,2019），扬子陆块北缘以出露较广泛的太古宙基底并普遍经历了古元古代约 2.0 Ga Columbia 超大陆聚合事件为特征（Guo J L et al.,2015;Han Q S et al.,2019;Wang Kand Dong S W,2019;邱啸飞等,2022），但其卷入随后超大陆裂解的地质记录较少。因此，寻找和识别扬子陆块北缘中元古代的沉积和岩浆作用记录，是全面理解该陆块古-中元古代构造演化的基础，也是探讨其在Columbia超大陆向Rodinia超大陆转Group in the Tongbai area of the NYB is studied.The results show that the youngest concordant zircon grainof the a Formation in the lower part of the Maanshan Group is 172530 Ma,and those of the b Formation inthe upper part are concentrated among 1626 Ma and 1606 Ma,implicating the early to middle Mesoproterozo-ic sedimentary strata may exist in the Tongbai area of the NYB.Zircons grains of the Maanshan Group rangefrom 2643 Ma to 1606 Ma,showing a significant 1820 Ma unimodal peak spectral,and their potential prove-nance should be mainly from the Tongbai-Dabie-Sulu area,exterior Northern Yangtze Block,which is now in-volved in the Mesozoic high to ultra-high pressure metamorphic belt.The available data indicate that theNYB can be divided into interior(INYB)and exterior(ENYB)tectonic units in Paleo-Mesoproterozoic withdistinct rock configuration and tectonic evolution during the Paleoproterozoic.The INYB may be involved in-to an interior collision orogenic system in the Paleoproterozoic,while the ENYB likely experienced an exteri-or subduction process.The provenance of the early to middle Mesoproterozoic strata in the INYB and ENYBare significantly different,which may be close to the core in the extensional environment and the edge in theconvergent environment of the Columbia supercontinent,respectively.Key words:Yangtze Block;Paleoproterozoic;Mesoproterozoic;detrital zircon;Columbia supercontinent236第39卷 第2期变阶段所扮演的地质角色和古构造位置的前提。作为碎屑岩中最常见的副矿物，锆石具有较稳定的U-Pb同位素体系，沉积岩中碎屑锆石年代学统计结果因此常被广泛应用于示踪沉积物的来源、反映源区物质年代学组成、探讨地体的构造属性与演化过程以及构造古地理格局恢复等（Berry et al.,2001;Cawood et al.,2012;徐大良等,2016;Xie X Fet al.,2021;刘锐等,2023）。此外，利用沉积岩中最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄还可以约束地层的最大沉积时限（Dickinson and Gehrels,2009;Tucker etal.,2013;Coutts et al.,2019）。本文对扬子陆块北缘从原震旦系中解体出来的马鞍山岩群部分层位进行了碎屑锆石U-Pb年代学和原位Hf同位素分析，通过对比周边构造单元特征，综合分析其沉积时代和潜在的物源区，探讨扬子陆块北缘在古-中元古代时期可能的构造演化过程，进而为了解扬子陆块北缘古-中元古代构造演化过程及其在两个前寒武纪超大陆聚散转变阶段的角色和位置重建提供新的依据。1 区域地质背景扬子陆块北缘与华北陆块在三叠纪沿中央造山带发生碰撞，东南部以中-新元古代形成的江南造山带与华夏地块相接，西缘以龙门山断裂为界与青藏高原毗邻，主要由太古宙-古元古代基底杂岩和上覆中-新元古代至中生代盖层组成。太古宙和古元古代基底露头零星分布（图 1a），崆岭杂岩（Guo J L et al.,2015;邱啸飞等,2022）、钟祥杂岩（Wang K and Dong S W,2019）、鱼洞子杂岩（ChenQ et al.,2019）、陡岭杂岩（Hu J et al.,2013）、大别山南缘（尹须伟等,2021;Zhao T et al.,2021;Zhang Let al.,2022;徐大良等,2023a）、大别山核部（Ayerset al.,2002;Chen D G et al.,2003;Wu Y B et al.,2008）、苏鲁（Lei H C et al.,2020）和肥东杂岩（涂城等,2021）的岩石记录揭示扬子陆块北缘存在太古宙的结晶基底，古元古代的基底记录了与Columbia超大陆聚合和裂解事件有关的构造岩浆热事件（Peng M et al.,2012;Wang Z J et al.,2015;Wang Kand Dong S W,2019;Han Q S et al.,2019;Wang Xet al.,2021）。零星分布于神农架和大洪山地区的中元古代地层主要由神农架群和打鼓石群组成（图2），其形成时代为中元古代晚期（1.4 1.0 Ga）（肖志斌,2012;李怀坤等,2013,2016;耿元生等,2017;刘浩等,2017;孔令耀等,2017）。近年来，部分学者将北崆岭西汊河一带新解体出的一套陆源碎屑岩-碳酸盐岩组合命名为吴家台组，其形成时代置于中元古代早期（1.8 1.6 Ga）（胡正祥等,2012;ZhaoX M et al.,2019）。桐柏造山带位于中央造山带中段，向东以大悟断裂为界与大别造山带相连，向西越过南襄盆地与秦岭造山带相接，向南沿襄樊-广济断裂带逆推到扬子陆块内部。基于岩石组合、变质程度和构造变形等特征，桐柏造山带自北向南可划分出5个主要岩石构造单元，依次为八里畈构造混杂岩带、北部榴辉岩带、桐柏杂岩带、南部榴辉岩带和南秦岭蓝片岩-绿片岩带（Liu X C et al.,2008,2010）。各岩石构造单元主要表现为一系列经历了复杂构造变形的大型透镜状构造岩片叠置，各单元间为断层或韧性剪切带分割，并被中生代早白垩世的花岗岩侵入。南部榴辉岩带主要出露于七尖峰花岗岩体以西的黑龙镇-双河镇-大阜山一带，向东延伸到蔡家河，以一套变质火山-沉积岩系为主，夹少量团块、透镜体或不规则条带的榴辉岩，原岩主体形成于新元古代（Liu X C et al.,2008,2010;胡娟等,2012），且记录了早中生代榴辉岩相低温高压变质事件。近年来，在南部榴辉岩带中逐渐识别出古元古代（1.96 1.95 Ga）、中元古代早期（1.63 Ga）两期岩浆事件和古元古代（1.93 Ga、1.85 1.82 Ga）变质事件记录，均被解释为扬子陆块早期基底的重要组成部分（Liu X C et al.,2008,2010;胡娟等,2012;Zhou G Y et al.,2020;Zhang Q Q et al.,2020）。2 马鞍山岩群特征与样品描述大阜山地区位于桐柏造山带南部榴辉岩带的南侧，东邻白垩纪七尖峰花岗岩体，西接南襄盆地。区内出露的马鞍山岩群为一套中深变质岩系，是由湖北省地矿局在1 5万区域地质填图时从原震旦系中解体出来的，曾被认为与陡岭岩群相似。该套徐大良等：扬子陆块北缘古-中元古代构造格架：来自马鞍山岩群物源示踪的启示237华 南 地 质2023 年变质岩系主要分布于马鞍山-大阜山一带，岩石变质变形强烈，呈构造岩片、岩块产出，南东部与南秦岭震旦系呈断层接触，西北部被南襄盆地第四系覆盖（图1b）。马鞍山岩群中的变质火山-沉积岩系主要由下部a岩组和上部b岩组两部分组成（图2），下部a岩组可细分为片岩段、斜长片麻岩段和二长片麻岩段等3个岩性段，片岩段主要为含榴白云石英片岩、二云石英片岩夹少量含炭白云石英片岩，斜图1 扬子陆块北缘大地构造图（a）和大阜山地区地质简图（b）Fig.1 Simplified tectonic map of the Northern Yangtze Block(a)and the geological sketch map of the Dafushan area(b)(a)图据Liu X C et al.(2010)、Xiang H et al.(2014)、Cawood et al.(2020)修编.年龄数据来源:扬子陆块北缘内部据Wu Y B et al.（2012）、Guo J L et al.（2015）、Wang Z J et al.（2015）、Chen Z H and Xing G F（2016）、邓奇等（2017）、Han Q S et al.（2019）、Wang K and Dong S W（2019）、Wang X et al.（2021）、尹须伟等（2021）、Zhao T et al.（2021）、Zhang Let al.（2022）、杨阳等（2022;）、徐大良等（2023a）及其参考文献；扬子陆块北缘外部据Ayers et al.（2002）、Chen D G et al.（2003）、Wu Y B etal.（2008）、孔庆波（2009）、Hu J et al.（2013）、Xiang H et al.（2014）、Chen Q et al.（2019）、Xu H J et al.（2019）、Lei H C et al.（2020）、Zhang QQ et al.（2020）、涂城等（2021）及其参考文献238第39卷 第2期长片麻岩段主要为石榴角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、二云钠长片麻岩夹少量变粒岩，二长片麻岩段主要为二长片麻岩、含夕线石榴斜长片麻岩等；上部b岩组岩性较稳定，为含石墨、绿帘石、透辉石、透闪石等且具较典型花斑状构造的厚层白云质大理岩、大理岩，夹少量白云片岩和变粒岩。岩石遭受了多期多层次构造改造，原始沉积层序已遭改造破坏，表现为构造岩片的叠置关系，野外可见下部片岩低角度推覆到上部大理岩之上（图3a、3c），并整体与南部震旦系呈构造接触。该套岩石组合中亦发育不同时期的变质侵入体，以北东部形成于600 Ma的大阜山镁铁-超镁铁质杂岩体为代表（洪吉安等,2009），并见有变基性岩、酸性岩脉、基性岩脉等侵入。图2 扬子陆块北缘中元古代（构造）地层对比图（相对构造位置见图1a）Fig.2 The corelation of Mesoproterozoic tectono-strata in the Northern Yangtze Block(see Fig.1a for tectonic location)3件代表性样品取自马鞍山岩群的片岩和大理岩构造接触界面附近，具体采样位置见图1b所示。样品SZ604-13采自距界面约2 m的a岩组，岩性为白云钠长变粒岩（图3a、3b、3d），主要由钠长石（约 55%）、石英（约 35%）、白云母（约 8%）组成，含少量绿帘石和褐铁矿。钠长石呈它形粒状，次棱角状，棱角状外形，晶屑特征明显；石英多呈它形齿状与钠长石伴生；白云母呈条带状、层状分布。样品 SZ605-2 和 SZ605-3 分别采自另一点位构造界面旁的a岩组和b岩组，SZ605-2为石英云母片岩（图 3c、3e），主要矿物组成为：白云母（约60%）、石英（约 35%），含少量钢灰色的半石徐大良等：扬子陆块北缘古-中元古代构造格架：来自马鞍山岩群物源示踪的启示239华 南 地 质2023 年墨和不透明的磁铁矿。白云母与石英相间呈片状、透镜状展布，剪切变形特征明显。SZ605-3 为青灰色变碎屑大理岩（图 3c、3f），主要由白云石（约 96%）组成，呈它形粒状颗粒紧相嵌接，不均匀分布有条带状的石英细层，并可见少量条片状白云母。图3 马鞍山岩群野外和镜下特征Fig.3 Representative field and microtexture photographs of the Maanshan GroupAb.钠长石；Qtz.石英；Ms.云母；Dol.白云石；Mag.磁铁矿.3 测试方法岩石样品经粉碎后由廊坊宇能矿岩技术服务有限公司进行标准磁选和重选，再在双目镜下进行挑纯。将挑选出的锆石颗粒用环氧树脂胶结，打磨抛光制靶，然后对锆石进行反射光、透射光显微照相和阴极发光（CL）图像分析。在测试前，仔细研究锆石的晶体形态与内部结构特征，以选择最佳测试点。锆石 U-Pb 同位素定年和微量元素分析在武汉上谱分析科技有限责任公司完成，所使用的GeolasPro 激光剥蚀系统由 COMPexPro 102 ArF193 nm准分子激光器和MicroLas光学系统组成，ICP-MS型号为Agilent 7700e，详细的仪器参数和分析流程见Zong K Q et al.（2017）。本次锆石定年分析的激光束斑主要为32，仅样品SZ605-3因240第39卷 第2期锆石粒度较小所采用激光束斑为24，所用频率皆为5 Hz。数据处理采用软件ICPMSDataCal完成，锆石U-Pb年龄计算及年龄谐和图、频谱图的绘制采用Isoplot软件。数据分析时，将谐和度在90%的年龄数据视为有效数据，由于所有定年锆石年龄都大于1.5 Ga，均采用207Pb/206Pb年龄值。原位微区锆石Lu-Hf同位素分析在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室Neptune多接受MC-ICM-MS配套GeoLas 2005剥蚀系统上进行。采用单点剥蚀模式，激光剥蚀所用束斑直径为44。计算初始176Hf/177Hf采用176Lu的衰变常数为 1.865 10-11/a，球粒陨石的176Hf/177Hf 和176Lu/177Hf 比值分别为 0.0332 和 0.282772，现今亏损地幔176Hf/177Hf比值为0.28325，二阶段模式年龄使用平均大陆地壳的176Hf/177Hf值为0.015。详细仪器条件、分析方法及流程见 Hu Z C et al.（2012）。4 结果4.1 碎屑锆石U-Pb年龄对马鞍山岩群a岩组（SZ604-13和SZ605-2）和b岩组（SZ605-3）分别进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测试，具体测试数据见表1。表1 扬子陆块北缘马鞍山岩群碎屑锆石U-Pb年龄Table 1 LA-ICP-MS U-Pb data of detrital zircons from the Maanshan Group in the NorthernYangtze Block,South ChinaSZ604-13,白云钠长变粒岩SZ604-13-01SZ604-13-02SZ604-13-03SZ604-13-04SZ604-13-05SZ604-13-06SZ604-13-07SZ604-13-08SZ604-13-09SZ604-13-10SZ604-13-11SZ604-13-12SZ604-13-13SZ604-13-14SZ604-13-15SZ604-13-16SZ604-13-17SZ604-13-18SZ604-13-19SZ604-13-20SZ604-13-21SZ604-13-22SZ604-13-23SZ604-13-2415016119765212167305815945711625672460861321271651170146752165293783593631735119851766886451053122501974613162692834187372981084197644950.420.441.141.281.070.320.460.941.310.430.950.510.741.000.270.490.450.391.590.490.690.830.450.820.11120.10930.10960.11370.11180.10970.09670.10990.11330.10420.12150.10840.11370.16470.11280.11680.17530.11730.61890.11980.10990.12580.11840.11990.00290.00250.00260.00370.00280.00260.00250.00370.00430.00270.00330.00260.00310.00380.00320.00330.00490.00300.02630.00280.00270.00340.00330.00395.34335.28675.28145.39485.03753.83251.98935.24585.41981.47966.10792.74575.43256.17122.90105.57909.33324.1447192.53476.03581.63625.93283.10645.66320.14050.12740.13070.17790.13140.09830.05050.17590.22100.06020.16100.09550.14360.19230.09820.15440.29890.132817.15450.14080.04950.16910.09300.18740.34540.34700.34560.34170.32420.24950.14720.34360.34270.10040.36110.17890.34320.26750.18370.34070.37910.25031.75980.36110.10610.33810.18800.34000.00420.00380.00390.00480.00430.00330.00150.00460.00560.00300.00450.00420.00400.00630.00410.00400.00730.00500.13970.00400.00190.00440.00250.00451820178917941861182917951562179818541700198917731859250618561909261019174553195417982040193219554643435946434829694849445039505046466242444851581876186718661884182616001112186018889221991134118902000138219132371166353461981984196614341926232121282221172935252326232726242926902019252329191319201914189518101436885190419006171987106119021528108718902072144065441988650187811111887201819232117922271721231932221934263261911211422989797999989779799609976997376988685799959957497182046178943179443186159182946179829185469198949185950190950195442204048195558点号元素含量（10-6）232Th238UTh/U同位素比值207Pb/206Pb1207Pb/235U1206Pb/238U1同位素年龄（Ma）207Pb/206Pb 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