合肥盆地南緣中生代沉積鋯石u-pb年代學(xué)研究

合肥盆地南緣中生代沉積鋯石u-pb年代學(xué)研究

1實(shí)現(xiàn)源-匯觀測(cè)系統(tǒng)研究根據(jù)地球邊界的相互作用，海洋沉積學(xué)是物質(zhì)流的中間環(huán)節(jié)，也被稱為“沉積物軌跡系統(tǒng)”。大別造山帶位于中國(guó)東部(圖1),是中央造山帶的重要組成部分,因?yàn)槌邏鹤冑|(zhì)巖的廣泛出露以及柯石英和金剛石的發(fā)現(xiàn),而使其成為國(guó)際上最著名的造山帶之一(然而,造山帶周緣盆地比較準(zhǔn)確地記錄著物源區(qū)的成分特征,記錄著造山帶的構(gòu)造演化歷史,因此從源到匯(Fromsourcetosink,也稱為S2S)研究可以在物源區(qū)和沉積盆地之間建立起一個(gè)完整的系統(tǒng)。通過(guò)盆山源-匯系統(tǒng)的研究,即通過(guò)沉積盆地的沉積作用(包括沉積物組分、沉積作用類型、沉積環(huán)境、沉積時(shí)代和沉積盆地構(gòu)造位置)的研究,推測(cè)沉積物的搬運(yùn)系統(tǒng),從而進(jìn)一步確定物源區(qū)的地形、距離、物質(zhì)組分、時(shí)代、氣候和構(gòu)造屬性等。所以,根據(jù)源-匯系統(tǒng)的研究,能夠成功地辨認(rèn)出不同時(shí)段侵蝕的巖石類型,能夠發(fā)現(xiàn)在造山帶由于遭受剝露而完全消逝的構(gòu)造單元,能夠恢復(fù)造山帶的古地理、再造造山帶隆升剝蝕歷史?，F(xiàn)有的研究表明,揚(yáng)子大陸向華北大陸的俯沖和碰撞導(dǎo)致大別造山帶在三疊紀(jì)末期隆升并遭受剝蝕,其向合肥盆地提供物源(筆者在合肥盆地南緣肥西、舒城、金寨、霍山等地采集了侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)地層10個(gè)砂巖樣品和1個(gè)花崗片麻巖礫石樣品(圖1),使用LA-ICP-MS方法,進(jìn)行了碎屑鋯石U-Pb年齡測(cè)定。與收集的研究區(qū)相關(guān)的鋯石年齡資料相結(jié)合,利用獲得的最年輕的碎屑鋯石年齡,結(jié)合火山巖年齡,進(jìn)一步精確限定了盆地地層年代格架,為源匯對(duì)比研究建立了時(shí)間框架。利用碎屑鋯石U-Pb年齡譜和Th/U值,建立了盆地沉積地層鋯石U-Pb年齡和物源區(qū)單元之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,確定了盆地各個(gè)沉積階段的源匯關(guān)系。本研究為盆山源匯系統(tǒng)研究提供了一個(gè)可供借鑒的實(shí)例,也為重建大別造山帶構(gòu)造古地理做出了新的貢獻(xiàn)。2地質(zhì)背景2.1大別造山帶構(gòu)造單元特征和u-pb鋯含量大別造山帶是中國(guó)中央造山帶的重要組成部分,近東西向展布,面積約35000km2.1.1陽(yáng)南半島地區(qū)南部以桐柏—磨子潭斷裂為界,北部以防虎山斷裂為界,西接南陽(yáng)盆地,東部被郯廬深斷裂帶所截切。近南北向發(fā)育的商城—麻城斷裂將北淮陽(yáng)構(gòu)造帶分為東西2段,西段主要在河南境內(nèi),東段主要在安徽境內(nèi)。構(gòu)造帶整體上呈NWW-SEE向展布,長(zhǎng)約650km,西窄東寬,西段寬約20km,東段寬約50km。北淮陽(yáng)廣泛出露變質(zhì)的元古代—古生代巖石地層以及白堊紀(jì)的火山巖,在東段主要有盧鎮(zhèn)關(guān)群、佛子嶺群和毛坦廠組。盧鎮(zhèn)關(guān)群由小溪河組和仙人沖組組成,總體為一套淺變質(zhì)的長(zhǎng)英質(zhì)火山巖,夾基性火山巖和少量變質(zhì)碳酸鹽巖。由于后期強(qiáng)烈的構(gòu)造作用及大量新元古代和白堊紀(jì)花崗巖的侵入,盧鎮(zhèn)關(guān)群在區(qū)域上的分布非常不完整,多以不完整的巖片分布在北淮陽(yáng)帶的東南側(cè)(佛子嶺群在北淮陽(yáng)地區(qū)分布廣泛,為一套強(qiáng)烈褶皺的淺變質(zhì)巖系,視厚度約6000m,包括祥云寨組、諸佛庵組和潘家?guī)X組。主要巖石類型為變石英砂巖、石英片巖、變粒巖、石英巖和千枚巖等,韻律條帶發(fā)育,常被認(rèn)為是濁流沉積形成。佛子嶺群的沉積構(gòu)造背景或者為弧后盆地(最近,獲得毛坦廠組火山巖鋯石U-Pb協(xié)和年齡,為127.4-132.5Ma(雖然佛子嶺群和盧鎮(zhèn)關(guān)群的物源都有新元古代的鋯石年齡,但是佛子嶺群鋯石年齡譜中新元古代有2個(gè)峰值816Ma和968Ma,而盧鎮(zhèn)關(guān)群鋯石年齡為627-751Ma,所以即使同樣發(fā)育新元古代碎屑鋯石年齡譜,但根據(jù)峰值仍可以將兩者很好地區(qū)分出來(lái)。2.1.2巖、斜長(zhǎng)角閃巖帶位于曉天—磨子潭斷裂以南、五河—水吼斷裂以北,主要由英云閃長(zhǎng)巖質(zhì)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖組成,發(fā)育超鎂鐵質(zhì)—鎂鐵質(zhì)巖塊及麻粒巖等巖塊,且被大量早白堊世花崗巖侵入。該帶巖石經(jīng)歷了角閃巖相至麻粒巖相變質(zhì)作用。元素地球化學(xué)分析表明,這些片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖和石榴輝石巖形成于火山弧構(gòu)造背景(2.1.3設(shè)置適當(dāng)?shù)闹睕_長(zhǎng)期活動(dòng)的巖體或較少的小石巖中,根本兩位于五河—水喉斷裂以南。主要出露巖石包括片麻巖、大理巖、片巖、角閃巖、榴輝巖以及麻粒巖等,另有少量的硬玉石英巖、石榴橄欖巖等。榴輝巖中的顯微金剛石和柯石英以及片麻巖中的柯石英,指示這些巖石經(jīng)歷了超高壓變質(zhì)作用。同時(shí),該單元中出露有規(guī)模不等的燕山期中酸性巖體以及少量火山巖。根據(jù)鋯石U-Pb年齡研究,中生代巖漿巖年齡為121-131Ma(2.1.4龍門山子系基因巖群分布于南大別超高壓變質(zhì)巖單元和襄樊—廣濟(jì)斷裂之間,屬于大別山碰撞造山帶中揚(yáng)子俯沖板塊的后緣部分。主要由宿松群的綠片巖相及變質(zhì)磷塊巖、變質(zhì)沉積巖、角閃巖、片麻巖等組成。這些巖石大多經(jīng)歷了綠片巖相至角閃巖相以及部分高壓變質(zhì)作用,和復(fù)雜多期的變質(zhì)變形作用。它們的原巖為揚(yáng)子陸塊的沉積蓋層與結(jié)晶基底,可分為變質(zhì)巖漿巖和變質(zhì)沉積巖兩類。變質(zhì)巖漿巖主要有花崗質(zhì)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖,變質(zhì)沉積巖包括變質(zhì)礫巖和含礫砂巖、石英巖、石英片巖、石墨片巖、大理巖和變質(zhì)磷塊巖等。鋯石U-Pb同位素年齡研究表明,超高壓巖石年齡214-227Ma(2.2龍門山子系沖積物大別造山帶的最終形成,應(yīng)該源于三疊紀(jì)揚(yáng)子大陸對(duì)華北大陸的俯沖和碰撞,這已得到地質(zhì)界廣泛認(rèn)可(超高壓榴輝巖中柯石英和微粒金剛石的發(fā)現(xiàn),表明揚(yáng)子大陸殼物質(zhì)的俯沖深度可達(dá)100～120km(大別造山帶第1次大規(guī)模折返隆升是在早侏羅世,當(dāng)時(shí)超高壓變質(zhì)巖折返到地表,在造山帶南北兩側(cè)形成數(shù)千米厚的侏羅系沖積物(2.3中新生代陸相沖積物不整合體的發(fā)育情況合肥盆地南北分別以曉天—磨子潭斷裂和壽縣—定遠(yuǎn)斷裂為界,東西分別以郯廬斷裂和商麻斷裂為界(圖1)。盆地南緣大致以曉天—磨子潭斷裂和六安斷裂為南、北邊界,中新生代陸相沖積物不整合發(fā)育在變質(zhì)基底上,厚度約5000m。根據(jù)近20年的研究成果(韓樹芬,1996;李忠等,1999;李任偉等,2000,2002,2005;Lietal.,2001;李雙應(yīng)等,2002a,2002b,2004a,2004b,2005a,2005b;合肥盆地南緣中生代地層主要包括侏羅系和白堊系,主要巖石類型有礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖等(圖3),沉積相主要包括沖積扇、辮狀河、曲流河、越岸沉積和湖泊沉積等(圖4)。2.3.1合肥盆地上周公山-朱巷組沉積特征合肥盆地南緣東段肥西聚星地區(qū)發(fā)育防虎山組、圓筒山組、周公山組和朱巷組。防虎山組主要由厚層砂巖、礫巖、含礫粗砂巖組成,夾長(zhǎng)石砂巖及少量薄層細(xì)砂巖、粉砂巖和黑色頁(yè)巖與煤線,含植物化石Podozamiteslanceolatus,Cladophlebis,Pityophyllum,Neocalamites,Cycadocarpidium,Amdrupia及雙殼類Sibiriconcha,Ferganoconcha等,厚570余米。防虎山組以角度不整合方式覆蓋在新元古代盧鎮(zhèn)關(guān)群之上,代表了合肥盆地最早期的沉積。防虎山組可分為4部分:底部由基質(zhì)支撐的塊狀礫巖和厚層狀粗粒砂巖組成(圖3-a),反映碎屑流沉積過(guò)程和沖積扇環(huán)境;下部和中部為交錯(cuò)層砂巖與透鏡狀顆粒支撐礫巖的組合,反映了辮狀河沉積;上部主要以交錯(cuò)層砂巖和細(xì)砂巖一粉砂巖層段互層出現(xiàn),指示曲流河環(huán)境。圓筒山組可分為上、中、下3部分:下部為灰色、紫紅色中厚層細(xì)砂巖與泥質(zhì)粉砂巖等互層,含鈣質(zhì)結(jié)核,見(jiàn)泥裂和蟲跡構(gòu)造,含植物化石Equiwetitestateralis,Neocalamitescarcinoides等;中部由雜色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖和砂巖組成,見(jiàn)遺跡化石,主要有Scoyenia、Arenicolites、Solithos等;圓筒山組下部和中部主要為洪泛平原沉積。上部為深灰色、灰綠色中—厚層細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖,水平層理、小型交錯(cuò)層理和上攀波紋層理發(fā)育(圖3-b),厚約1000m,為濱—淺湖沉積。周公山組也分為3部分:下部以紫紅色中粗粒砂巖為主,夾粉砂質(zhì)泥巖;中部為由含礫砂巖和含鈣質(zhì)結(jié)核的粉砂質(zhì)泥巖構(gòu)成的旋回層,礫巖中含火山碎屑;中—下部為洪泛平原和決口扇沉積(圖3-c)。上部為含礫砂巖、砂巖組成的旋回,為辮狀河沉積。周公山組未見(jiàn)頂,厚800余米。朱巷組分布于周公山組以北的合肥盆地,露頭僅見(jiàn)于肥西周公山以及吳山廟等地,主要根據(jù)鉆孔資料劃分。厚900余米,底部為礫巖,下部以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和鈣質(zhì)泥巖為主,上部以砂巖、粉砂巖和泥巖互層為特征(圖3-d)。朱巷組主要為湖泊沉積,其次是曲流河沉積,被認(rèn)為是合肥盆地主要的烴源巖層。2.3.2英巖礫石及沉積相合肥盆地南緣西段霍山—六安—金寨地區(qū)發(fā)育三尖鋪組和鳳凰臺(tái)組。三尖鋪組分布在金寨斷裂以北的金寨江店、龔嶺、六安獨(dú)山、霍山三尖鋪一帶,大致以金寨斷裂為其南側(cè)邊界,不整合覆蓋在佛子嶺群、梅山群等不同層位上,其上被鳳凰臺(tái)組不(假)整合覆蓋,形成了合肥盆地南部邊緣。三尖鋪組厚度變化大(500～2200m),自下而上分為4部分:底部為礫巖,偶夾砂巖透鏡體,厚度為0～360.9m,西部厚東部薄。礫石主要為片巖,其次為石英巖,只是在金寨縣城剖面,出現(xiàn)大量片麻巖礫石;下部為紫紅色厚層含礫粗粒巖屑長(zhǎng)石雜砂巖、礫巖以及粉砂巖,沖刷構(gòu)造和小型交錯(cuò)層理發(fā)育(圖3-e),厚474.8～595.8m;中部為紫紅色中—厚層狀中—粗粒巖屑長(zhǎng)石雜砂巖、細(xì)砂巖,夾粉砂巖,發(fā)育大型板狀、槽狀交錯(cuò)層理,遺跡化石較豐富,厚628.1～874.4m;上部為含礫粗粒含巖屑長(zhǎng)石砂巖夾礫巖層,厚89.2～742.1m。三尖鋪組底部礫巖屬于沖積扇沉積,分布在信陽(yáng)—金寨—舒城斷裂以北,一般規(guī)模較小,厚僅幾十米到幾百米,呈點(diǎn)狀分布,半徑一般1～2km,僅金寨縣城沖積扇稍大,半徑近5km。三尖鋪組中—上部厚700～2000m,為辮狀河—曲流河沉積,其中河道砂壩、邊灘沉積發(fā)育,洪泛平原不發(fā)育。鳳凰臺(tái)組假整合于三尖鋪組之上,分布于三尖鋪組的北側(cè),大致以金寨斷裂為其南側(cè)邊界,東西長(zhǎng)約120km,南北寬4～14km,而且是西部出露較窄,東部較寬。厚1800～2100m,幾乎完全由灰白色—灰紫色厚層至塊狀巖塊礫巖組成,偶夾砂巖透鏡體。礫石成分主要為片麻巖、片巖,其次有石英巖、大理巖、榴輝巖、花崗巖等,局部偶見(jiàn)火山巖。礫石分選性較差,大小混雜,粒徑一般10～30cm,常含有漂礫,直徑最大可達(dá)1m(圖3-f)。這種礫巖屬于高密度碎屑流沉積,主要為近端扇沉積。六安鳳凰臺(tái)沖積扇厚1600m以上,南北向出露寬度為14km,近東西向延伸達(dá)30km,面積約為400km2.3.3南緣期巖相古地理合肥盆地南緣舒城曉天—霍山黑石渡一帶,發(fā)育毛坦廠組、黑石渡組和白大畈組。毛坦廠組沿曉天—磨子潭斷裂以北分布,代表性剖面位于六安縣舒城曉天黃石灘,厚825.65m,大致可以分出上、中、下3部分:下部由暗紫色安山質(zhì)角礫巖和安山巖組成,厚400余米;中部為灰黑色薄層狀鈣質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖以及凝灰質(zhì)砂巖,含葉肢介、腹足類、雙殼類等化石,厚50m;上部主要為熔巖類,包括輝石安山巖和安山巖,杏仁狀構(gòu)造發(fā)育,厚350m。毛坦廠組屬于斷陷火山湖沉積。黑石渡組分布在安徽霍山—九井盆地與兒街和舒城曉天盆地,大致呈NWW-SEE向分布,南側(cè)以曉天—磨子潭斷裂為界,與大別雜巖的夾超鎂鐵質(zhì)巖塊的片麻巖相鄰,北部大致以金寨斷裂為界。東西長(zhǎng)50km,南北寬25km,出露面積約為1000km白大畈組主要分布于金寨白大畈、霍山和六安獨(dú)山一帶,為一套沉積巖夾火山熔巖、角礫巖和凝灰?guī)r沉積序列,厚500m以上。在六安小華山地區(qū)100余米厚的露頭中,發(fā)現(xiàn)火山巖沉積物組成了4個(gè)沉積旋回,每個(gè)旋回層包括安山質(zhì)凝灰角礫巖、沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖,厚10～30m(圖3-h)。該組沉積屬于夾火山巖的河流—湖泊沉積。綜上,合肥盆地南緣中生代沉積可以分為4個(gè)旋回:(1)上三疊統(tǒng)—上侏羅統(tǒng)防虎山組,為沖積扇—辮狀河—曲流河沉積;(2)中—上侏羅統(tǒng)三尖鋪組和圓筒山組,為沖積扇—辮狀河—曲流河—湖泊沉積;(3)下白堊統(tǒng)鳳凰臺(tái)組幾乎完全為沖積扇沉積,而周公山組則為決口扇、洪泛平原和辮狀河沉積;(4)下白堊統(tǒng)上部黑石渡組和白大畈組,自底部的火山碎屑沖積扇過(guò)渡到扇三角洲、洪泛平原、半深湖—深湖沉積(圖4)。3la-icpms年在合肥盆地南緣肥西聚星、六安獨(dú)山、舒城曉天、霍山小團(tuán)山、金寨等地中生代地層中,采集10個(gè)砂巖樣品和1個(gè)礫石樣品(圖1;圖2;表1)。采集的樣品均為新鮮露頭,一般重2kg左右。鋯石分選和人工重砂鑒定由河北區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成,測(cè)試分析步驟包括樣品粉碎、重液和磁選,然后在雙目鏡下挑選和鑒定。鋯石的制靶及反射光、透射光和陰極發(fā)光照片(CL)在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。鋯石U-Pb同位素測(cè)試由合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室采用激光剝蝕—等離子質(zhì)譜(LA-ICPMS)原位方法完成。ICP-MS為美國(guó)Agilent公司生產(chǎn)的Agilent7500a,激光剝蝕系統(tǒng)為美國(guó)生產(chǎn)的GeoLasPro。測(cè)試時(shí)采用的激光斑束為32μm,測(cè)量過(guò)程包括采集25s的背景值和60s的樣品信號(hào)。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal軟件(4結(jié)果與分析4.1鋯石u-pb年齡通過(guò)10個(gè)砂巖樣品碎屑鋯石U-Pb年齡分析,加上收集的1個(gè)砂巖樣品數(shù)據(jù),共獲得742個(gè)有效鋯石年齡(置信度不小于85%)。最小年齡113±3.6Ma見(jiàn)于白大畈組沉積凝灰?guī)r樣品QJQ-1,最大年齡2983Ma見(jiàn)于周公山組樣品ZG20。742個(gè)年齡值可以分為5個(gè)年齡段(表2;圖5;圖6):(1)早白堊世年齡段(113-137Ma),占總量9.4%,具有1個(gè)峰值131Ma;(2)三疊紀(jì)年齡段(184-273Ma),占總量16.2%,具有1個(gè)峰值226Ma;(3)古生代年齡段(274-517.3Ma),占總量8.5%,具有2個(gè)峰值280Ma和474Ma;(4)新元古代年齡段(532-856Ma),占總量最高,為44.5%,具有3個(gè)峰值572Ma、649Ma和772Ma;(5)古元古代年齡段(1786-2600Ma),占總量17.7%,具有2個(gè)峰值2035Ma和2506Ma。各組鋯石U-Pb有效年齡分布見(jiàn)表2和圖6。防虎山組共有3個(gè)樣品,具有207個(gè)數(shù)據(jù),最年輕鋯石U-Pb年齡為190Ma,最老年齡為2495Ma,分布在4個(gè)年齡段,主要是新元古代年齡,占47%,其余是三疊紀(jì)年齡、古生代年齡和古元古代年齡,分別占14.9%、15.8%和13.9%;圓筒山組為1個(gè)樣品,有69個(gè)數(shù)據(jù),最年輕鋯石U-Pb年齡223Ma,最老年齡2865Ma,主要分布在古元古代和新元古代2個(gè)年齡段,分別占44.9%和40.6%;周公山組2個(gè)樣品有135個(gè)數(shù)據(jù),最年輕鋯石U-Pb年齡為213Ma,最老年齡為2983Ma,主要分布在新元古代年齡段,占54.7%,其次是古元古代年齡段,占38.6%,少量為古生代年齡段,占12.5%。從上述數(shù)據(jù)中明顯可見(jiàn),周公山組和圓筒山組有比較類似的鋯石年齡段分布(表2;圖6)。三尖鋪組2個(gè)樣品,有154個(gè)數(shù)據(jù),最年輕鋯石U-Pb年齡為214.8Ma,最老年齡為2476.2Ma,分布在4個(gè)年齡段,主要是新元古代和三疊紀(jì)年齡段,分別占48.9%和31.2%,其次是古生代和古元古代年齡段,分別占7.8%和9.7%。鳳凰臺(tái)組1個(gè)樣品有73個(gè)有效年齡數(shù)據(jù),最年輕和最老鋯石U-Pb年齡分別為136.1Ma和2518.2Ma,分布在3個(gè)年齡段,主要是新元古代和三疊紀(jì)年齡段,分別占42.5%和41.1%,其次是古生代年齡段,為13.7%。鳳凰臺(tái)組幾乎不含古元古代年齡鋯石。黑石渡組僅1個(gè)樣品,有58個(gè)有效年齡,最年輕和最老鋯石U-Pb年齡分別為118.3Ma和2565.1Ma,有2個(gè)年齡段,主要是早白堊世年齡,占51.7%,其次是新元古代年齡,占34.5%,少量為古元古代、三疊紀(jì)和古生代年齡。白大畈組1個(gè)樣品,有46個(gè)有效年齡數(shù)據(jù),最年輕和最老鋯石U-Pb年齡分別為113Ma和1136.1Ma,只有1個(gè)早白堊世年齡段,占82.6%。4.2鋯石th/u值分布碎屑鋯石的Th,U含量以及Th/U值常被用來(lái)判斷其成因來(lái)源。合肥盆地南緣中生代沉積巖鋯石顆粒中,Th的平均含量為171.57μg/g(0.2～2348.4μg/g),U的平均含量為268.95μg/g(3.85～2373.2μg/g),Th/U值平均為0.79(0.004～4.98)。其中三尖鋪組和鳳凰臺(tái)組具有低的Th平均含量(82.2～175.93μg/g)和低的平均Th/U值(0.51～0.67),防虎山組具有稍低的Th/U平均值(0.68～0.75),周公山組、圓筒山組和白大畈組有較高的平均Th/U值(0.85～0.97),黑石渡組具有最高的平均Th/U值(1.28)(表3)。根據(jù)不同年齡段的鋯石Th/U值分布(圖7)可以看出:在早白堊世年齡段113-137Ma,全部鋯石Th/U值都大于0.4;在古生代年齡段250-517.3Ma和新元古代年齡段532-865.6Ma,幾乎所有的鋯石Th/U值都大于0.4,只有少量鋯石Th/U值小于0.4,但是也遠(yuǎn)大于0.1;在古元古代年齡段1635-2600Ma,絕大部分鋯石Th/U值都大于0.4,小部分鋯石Th/U值小于0.4,極少量鋯石Th/U值小于0.1;在三疊紀(jì)年齡段184-273Ma,鋯石Th/U值分布與其他年齡段有明顯差別,大約2/3的鋯石Th/U值小于0.4,其中有一半的鋯石Th/U值小于0.1。也就是說(shuō),Th/U值小于0.1的鋯石主要分布在三疊紀(jì)年齡段(184-273Ma),個(gè)別分布在古元古代年齡段(1635-2600Ma);Th/U值小于0.4的鋯石主要分布在三疊紀(jì)年齡段(184-273Ma)和古元古代年齡段(1635-2600Ma),個(gè)別分布在古生代年齡段(250-517.3Ma)和新元古代年齡段(532-865.6Ma)。一般認(rèn)為,鋯石Th/U值大于和等于0.4,屬于巖漿巖成因,小于0.4屬于變質(zhì)成因,而小于0.1,是大別造山帶超高壓變質(zhì)成因(依據(jù)地層單元和鋯石U-Pb年齡段分類(圖7),下白堊統(tǒng)黑石渡組和白大畈組鋯石Th/U值幾乎全部大于0.4,極個(gè)別小于0.1;三尖鋪組和鳳凰臺(tái)組鋯石Th/U值大部分大于0.4(63.4%),小部分小于0.1(19.4%),其余為0.4～0.1;防虎山組和周公山組鋯石Th/U值大部分大于0.4(85.8%),極少量小于0.1(3.8%),其余為0.4～0.1。因此,合肥盆地南緣中生代地層的物源,主要屬于巖漿成因的火成巖以及正片麻巖,少量來(lái)源于超高壓變質(zhì)巖,其余可能來(lái)源于變質(zhì)巖。4.3環(huán)帶-邊質(zhì)區(qū)鋯石鋯石在搬運(yùn)過(guò)程中能夠很好地抵抗化學(xué)風(fēng)化和物理作用,這在沉積物中是非常獨(dú)特的,因此通過(guò)碎屑鋯石形態(tài)特征能夠獲得物源區(qū)更詳細(xì)的信息(Schaferand合肥盆地南緣中生代地層中碎屑鋯石主要有3種類型。最常見(jiàn)的鋯石呈粉色或者粉黃色,自形到半自形,次滾圓柱狀、斷柱狀、塊狀,透明—半透明,弱金剛—毛玻光澤,晶體裂紋發(fā)育,部分顯塊狀,表面較光滑,斷口新鮮或有溶磨痕跡,表面有膠結(jié)物或鐵染,伸長(zhǎng)系數(shù)主要為1.2～2.5,粒徑主要為50～200μm,占鋯石總量的55%～90%。CL圖像顯示環(huán)帶構(gòu)造,或者為板狀構(gòu)造。該類鋯石磨圓度較低到中等,分選性較好,搬運(yùn)痕跡不大明顯,推測(cè)該類鋯石距母巖區(qū)較近。該類鋯石可能主要屬于巖漿成因,其次是變質(zhì)成因,主要來(lái)源于新元古代火成巖如正片麻巖以及古生代變質(zhì)巖(圖8)。第2類鋯石無(wú)色、透明到半透明,次滾圓-滾圓粒狀,毛玻光澤,表面較粗糙,斷口有磨蝕,伸長(zhǎng)系數(shù)1～1.5,粒徑30～100μm,占鋯石總量的1%±。該類鋯石磨圓度較高、分選性較好、搬運(yùn)痕跡較明顯,推測(cè)該類鋯石經(jīng)中長(zhǎng)距離搬運(yùn)而來(lái)。CL圖像顯示主要為板狀構(gòu)造,少量具有環(huán)帶構(gòu)造,一些鋯石顯示出核-幔-邊結(jié)構(gòu)(圖8中LSY060104),推測(cè)主要為三疊紀(jì)變質(zhì)成因的鋯石(圖8中LSY060101,LSY060104,LSY060122),可能來(lái)自大別造山帶超高壓變質(zhì)巖。第3類鋯石主要呈粉黃色,微鐵染,自形、半自形雙錐柱狀及斷柱狀、半自形柱狀,透明,弱金剛光澤,具有港灣狀溶蝕特征,晶體內(nèi)可見(jiàn)裂紋,高硬度,表面較光滑,斷口有溶磨痕跡。伸長(zhǎng)系數(shù)大部分為2以上,粒徑以100～200μm為主。該類鋯石磨圓度較低,分選性較好,搬運(yùn)痕跡不太明顯,推測(cè)該類鋯石距離母巖區(qū)較近。這類鋯石屬于火山成因,主要見(jiàn)于黑石渡組和白大畈組,年齡主要為白堊紀(jì)(圖8中TD717)。5討論5.1侏羅系的年齡及巖石學(xué)特征由于常常缺乏標(biāo)準(zhǔn)化石、側(cè)向相變迅速、存在大量?jī)?nèi)部侵蝕界面等,沖積物地層的劃分對(duì)比一直非常困難。對(duì)于大別造山帶北緣盆地中生代地層劃分對(duì)比,長(zhǎng)期以來(lái)一直有不同認(rèn)識(shí),這制約了對(duì)盆地形成和演化歷史的認(rèn)識(shí),阻礙了盆山耦合的精細(xì)研究。合肥盆地南緣中生代地層包括侏羅系和白堊系,有防虎山組、圓筒山組、周公山組、三尖鋪組、鳳凰臺(tái)組、毛坦廠組、黑石渡組、白大畈組、朱巷組共9個(gè)組,主要爭(zhēng)議問(wèn)題是周公山組時(shí)代是中侏羅世、晚侏羅世還是早白堊世,鳳凰臺(tái)組時(shí)代是中侏羅世、晚侏羅世還是早白堊世(肥西防虎山組是該區(qū)中生代最低的層位,根據(jù)所含的植物化石Podozamiteslanceolatus,Cladophlebis,Pityophyllum,Neocalamites,Cycadocarpidium,Amdrupia及雙殼類Sibiriconcha,Ferganoconcha等,目前人們均認(rèn)為應(yīng)該屬于早侏羅世,但也有可能下延到三疊紀(jì)。筆者計(jì)算了防虎山組3個(gè)樣品碎屑鋯石U-Pb年齡,獲得底部樣品LSY060101的最小年齡210Ma。下部樣品FH4單顆粒鋯石邊部年齡190±7Ma,Th/U值為0.26,可能屬于變質(zhì)成因,更可能是屬于次生加大年齡,而這種次生加大鋯石年齡可以被當(dāng)作地層年齡(圓筒山組下部含植物化石Equiwetitestateralis,Neocalamitescarcinoides等,時(shí)代為中侏羅世(三尖鋪組中未發(fā)現(xiàn)體化石,也未發(fā)現(xiàn)火山巖碎屑。最早獲得的年齡是三尖鋪組中段泥巖中自生伊利石鳳凰臺(tái)組假整合于三尖鋪組之上,幾乎全部由厚層塊狀礫巖組成。這次在六安獨(dú)山榴輝巖礫石發(fā)現(xiàn)處,獲得鳳凰臺(tái)組砂巖碎屑鋯石最小年齡為136.1±4.4Ma,鋯石Th/U值為0.73,應(yīng)該是巖漿成因,這明確地限制了鳳凰臺(tái)組年齡為早白堊世。另外,在其他剖面鳳凰臺(tái)組也有類似碎屑鋯石年齡(129-135Ma)的報(bào)道(肥西周公山組中曾經(jīng)報(bào)道過(guò)發(fā)現(xiàn)英安巖礫石(毛坦廠組沿曉天—磨子潭斷裂以北分布,主要為安山巖和英安巖,夾湖相沉積巖,厚約1000m。黑石渡組在大部分地方假整合或不整合在毛坦廠組之上,在霍山地區(qū)超覆在侏羅系三尖鋪組之上,富含化石如雙殼類Ferganoconcha,Nakamuranaia,葉肢介Yanjiestheria,介形類Cypridea,,Darwinula,Candona等。本次在曉天盆地底部含礫砂巖中獲得最年輕鋯石年齡118±1.16Ma,YSG年齡118Ma,限制了黑石渡組時(shí)代為早白堊世阿普特階(125-113Ma)。白大畈組厚500m以上,主要分布于金寨白大畈、霍山和六安獨(dú)山一帶。在霍山縣城北部小團(tuán)山獲得凝灰質(zhì)砂巖碎屑最年輕鋯石年齡113±2.27Ma,協(xié)和年齡126.5Ma。在六安小華山地區(qū)厚100余米的露頭中,火山巖沉積物組成4個(gè)沉積旋回,每個(gè)旋回層均包括安山質(zhì)凝灰角礫巖、沉凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖,厚度10～30m。該組獲得的火山巖K-Ar年齡為103.6-106.4Ma,故將其歸屬于早白堊世晚期。因此,白大畈組相當(dāng)于黑石渡組,屬于夾火山巖的陸相沉積。朱巷組發(fā)育于周公山組以北的合肥盆地,露頭僅見(jiàn)于肥西周公山以及吳山廟等地。地層中的葉肢介和介形類化石Yanjiestheriasp.,Cyprideasp.,Eosestheriasp.表明時(shí)代屬早白堊世。因此,朱巷組歸屬于早白堊世早期地層。5.2盆地主要物源合肥盆地南緣中生代地層中鋯石U-Pb年齡主要分為5個(gè)年齡段(表2;圖5),它們均能夠和物源區(qū)大別造山帶不同構(gòu)造巖石單元的鋯石U-Pb年齡對(duì)應(yīng)(圖2)。年齡段113-137Ma,和大別山以及北淮陽(yáng)地區(qū)早白堊世侵入巖和火山巖源區(qū)相對(duì)應(yīng)(圖2;圖5)。該年齡段集中分布在黑石渡組和白大畈組,分別占每組樣品鋯石年齡數(shù)據(jù)的51.7%和82.6%,表明巖漿巖是上白堊統(tǒng)黑石渡組和白大畈組的主要物源,同時(shí)也意味巖漿巖物源區(qū)的強(qiáng)烈剝露時(shí)間應(yīng)該在早白堊世晚期。三疊紀(jì)年齡段184-273Ma,和大別造山帶高壓—超高壓變質(zhì)巖鋯石U-Pb年齡能夠很好地對(duì)應(yīng)。在大別造山帶,所有經(jīng)歷了高壓—超高壓變質(zhì)作用的榴輝巖和片麻巖圍巖的鋯石U-Pb年齡在205-245Ma之間(古生代年齡段274-517.3Ma,可以和北淮陽(yáng)東段地區(qū)淺變質(zhì)巖系,主要是佛子嶺群的碎屑鋯石U-Pb年齡很好地對(duì)應(yīng),在淺變質(zhì)巖中古生代年齡譜占總量50%左右。在大別造山帶其他單元,只有零星的古生代年齡的報(bào)道(新元古代年齡段532-865.6Ma,可與北淮陽(yáng)地區(qū)的盧鎮(zhèn)關(guān)群雜巖和北大別正片麻巖單元以及南大別超高壓變質(zhì)巖原巖的年齡很好地對(duì)應(yīng),它們的年齡分別是627-875Ma、756-814Ma和741-851Ma。北大別正片麻巖單元是分布最廣泛的單元,有豐富的新元古代年齡譜。新元古代年齡段在盆地南緣中生代地層中廣泛分布。因此,北淮陽(yáng)盧鎮(zhèn)關(guān)群雜巖和北大別正片麻巖單元是盆地主要物源,而且持續(xù)向盆地提供沉積物。古元古代年齡段1786-2600Ma,只能對(duì)應(yīng)北淮陽(yáng)地區(qū)淺變質(zhì)巖系佛子嶺群碎屑鋯石年齡,因此限定了物源的唯一性。在盆地中,古元古代年齡段主要見(jiàn)于盆地南緣東段的肥西地區(qū)防虎山組、圓筒山組和周公山組,而在西段的三尖鋪組和鳳凰臺(tái)組很少發(fā)育,表明盆地南緣物源在空間上的差異性。5.3大別造山帶的老島拱時(shí)代根據(jù)巖石地球化學(xué)研究,物源分析表明,巖漿弧是合肥盆地南緣中生代沉積巖的主要物源區(qū)之一。5.4東盟和新元古代的碰撞大別造山帶經(jīng)歷了多少次俯沖碰撞,長(zhǎng)期以來(lái)一直是爭(zhēng)議的問(wèn)題。三疊紀(jì)的碰撞是得到比較廣泛認(rèn)可的,但是,是否存在加里東和新元古代的碰撞,一直存在不同認(rèn)識(shí)。例如,人們通過(guò)對(duì)大別造山帶變質(zhì)巖的巖石學(xué)和地球化學(xué)研究,認(rèn)為大別山存在加里東期的俯沖和碰撞(陳道公和倪濤(2004)將大別—蘇魯造山帶三疊紀(jì)高壓—超高壓變質(zhì)階段形成的變質(zhì)鋯石區(qū)域年齡限定為184-273Ma,而且認(rèn)為大別山高壓—超高壓變質(zhì)成因鋯石Th/U值小于0.1,是判斷其成因最有效的化學(xué)指標(biāo)。5.5盆地沉積物源區(qū)的性質(zhì)合肥盆地南緣中生代沉積可以分為4個(gè)演化階段,分別是晚三疊世瑞替期—早侏羅世辛涅繆斯期、中—晚侏羅世、早白堊世早期和早白堊世晚期(圖10)。晚三疊世瑞替期—早侏羅世辛涅繆斯期(～210-190Ma),揚(yáng)子陸塊向華北板塊的俯沖碰撞已經(jīng)導(dǎo)致大別造山帶強(qiáng)烈隆升,但是這種隆升不是均一的,而是靠近郯廬斷裂帶的造山帶東段首先隆升,然后向西推進(jìn)。因此,伴隨著隆升開(kāi)始,在晚三疊世瑞替期首先形成拗陷盆地,肥西地區(qū)防虎山組代表了該階段沉積(圖10-a)。防虎山組中超高壓變質(zhì)組分的出現(xiàn),如柯石英包體,標(biāo)志著超高壓變質(zhì)巖已經(jīng)折返到地表。碎屑鋯石年齡段190-273Ma、274-517Ma、532-850Ma以及1786-2600Ma的發(fā)育,意味著南大別超高壓變質(zhì)巖、北大別正片麻巖和少許北淮陽(yáng)淺變質(zhì)巖在為盆地沉積提供物源,古水流方向自南向北。防虎山組花崗片麻巖礫石37顆鋯石U-Pb年齡最小值721±19.1Ma,最大值798±20.1Ma,協(xié)和年齡776.8±6.2Ma(置信度95%,MSWD=0.89)(圖11),為北大別正片麻巖單元作為物源區(qū)提供了直接的證據(jù)。中—晚侏羅世階段(～190-157.7Ma),東段肥西地區(qū)發(fā)育圓筒山組,主要為河流—湖泊沉積,鋯石年齡段532-850Ma、1786-2600Ma發(fā)育,標(biāo)志著北大別正片麻巖單元和北淮陽(yáng)淺變質(zhì)巖單元在為盆地沉積提供物源,但是超高壓變質(zhì)巖作為物源已經(jīng)顯著減弱;西段金寨和霍山地區(qū)發(fā)育三尖鋪組,從沖積扇、辮狀河到曲流河沉積,底部沖積扇發(fā)育主要由片巖礫石和片麻巖礫石分別組成單成分礫巖,表明是近源沉積(早白堊世早期(～136.1-129Ma),因?yàn)樘窖蟀鍓K向西俯沖(早白堊世晚期(～129-113Ma),合肥盆地性質(zhì)發(fā)生了明顯變化,南緣(即北淮陽(yáng)帶)發(fā)生斷陷(圖10-d)?；鹕絿姲l(fā)形成火山湖斷陷盆地,湖盆緊鄰北大別正片麻巖單元的北界曉天—磨子潭斷裂。下部為以毛坦廠組為代表的火山巖夾湖相沉積,上部以黑石渡組為代表,底部發(fā)育火山碎屑流等沖積扇沉積,中、上部發(fā)育大約800m厚的深湖相濁積巖,粒序?qū)永怼韺永?、水平層理、滑塌?gòu)造發(fā)育。碎屑鋯石年齡譜主要為100-137Ma,其在黑石渡組和白大畈組中分別占51.7%和82.6%,其余主要是新元古代年齡譜,代表著北大別正片麻巖單元。因此,物源主要為盆地內(nèi)的火山巖,也有來(lái)自北大別正片麻巖單元的片麻巖和早白堊世的侵入巖和噴出巖。古水流方向除了自南向北外,可能還有近東西方向以及自北向南方向。合肥盆地西部四十里長(zhǎng)山是中—新生代的隆起,在中生代晚期已經(jīng)發(fā)育,因?yàn)槁∑饢|部發(fā)育早白堊世火山巖和新生代地層,所以,它們也可能向盆地沉積提供物源(圖9-d)。晚白堊世以來(lái),大別造山帶一直處于隆升階段(6不