论对赣中周潭群成因的再认识

王安东， 胡宝群， 凡秀君， 陶继华， 赖小东， 李小聪， 万建军

(1. 东华理工大学核资源与环境省部共建国家重点实验室培育基地，江西 南昌 330013；2. 东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 330013；3. 江西省地质调查研究院，江西 南昌 330030)



论对赣中周潭群成因的再认识

王安东1,2， 胡宝群1,2， 凡秀君3， 陶继华2， 赖小东2， 李小聪1,2， 万建军1,2

(1. 东华理工大学核资源与环境省部共建国家重点实验室培育基地，江西 南昌 330013；2. 东华理工大学地球科学学院，江西 南昌 330013；3. 江西省地质调查研究院，江西 南昌 330030)

赣中周潭群位于扬子陆块、华夏陆块与华南加里东期褶皱带的交汇部位，由于经历了多期构造地质作用，对其成因认识一直存在争议。从构造地质学、同位素年代学和地球化学角度出发，对其形成与演化提出新的认识。结果显示周潭群中的变基性岩形成于中元古代，而变沉积岩形成于830～820 Ma，并共同经历了加里东期变质作用，宜将周潭群重新命名为周潭杂岩。新元古代的大洋俯冲作用及古生代陆内造山作用是解释周潭群形成与演化的理想模型。

赣中；周潭群；大洋俯冲；陆内造山

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近20年来，华南前寒武纪地质学研究取得了一系列重要进展，如：>3.2 Ga陆壳物质的发现；华南参与哥伦比亚超级大陆地质学证据的发现；华南晋宁期地质活动记录及其在Rodinia超级大陆中的位置；大陆裂解与裂谷岩浆活动；雪球地球与全球冰川事件，等(Li et al., 1995; Qiu et al., 2000; Li et al., 2003; Ling et al., 2003; Wang et al., 2003; Zhou et al., 2006; 郑永飞等, 2007; Li et al., 2008; Zheng et al., 2008; Xiong et al, 2009; 刘贻灿等, 2011; Zhang et al., 2012a; Chen et al., 2013; Wang et al., 2014)。其中，当属新元古代构造-岩浆事件性质与演化的认识及其地质意义解释的争议最为突出，这直接关系到华南四堡期造山运动是否与全球格林威尔期造山运动相同步，扬子陆块与华夏陆块拼合的起止时限，以及华南板块在Rodinia超级大陆中的位置等关键性科学问题。大量的年代学、构造地质学和地球化学研究结果表明，除在扬子东南缘(如浙北)、西北缘(如神农架群)和西缘(如昆阳群)(张传恒等, 2007; Ye et al., 2007; Qiu et al., 2011)等局部地区存在格林威尔期岛弧岩浆作用及造山运动外，其它地区的板片俯冲、岛弧岩浆作用与弧-陆碰撞时代均晚于全球格林威尔期地质事件(Zhou et al., 2006; Zhou et al., 2009; Wang et al., 2014)，扬子陆块与华夏陆块的拼合时代持续到860～820 Ma，甚至晚于800 Ma。上述研究主要集中在扬子陆块的周缘，而近年来在华夏陆块内部及其边缘位置也识别出越来越多的晚中元古代-新元古代地质事件(Li et al., 2005; Wan et al. 2007; Li et al., 2011a，2011b; Zhang et al., 2012b; 王孝磊等, 2013)，对这些构造-地质事件性质的认识及其与扬子陆块同期地质事件之间关系的界定，对深入探讨华南板块前寒武纪地质演化至关重要。

周潭群为一套出露于武夷山以西的江西中部乐安—临川—金溪—鹰潭境内，大致沿NW方向展布，宽1.5～2 km，长约100 km的变质岩系，变质程度为高绿片岩相-低角闪岩相。由于本区位于扬子陆块、华夏陆块和华南加里东期褶皱带的接触部位，长期以来大部分研究者认为其为华南加里东期褶皱带或为华夏陆块的变质基底(江西省地质矿产局, 1984; 胡恭任等, 1999; 余达淦等, 1999; 章邦桐等, 2006)，并认为其形成于中元古代，且与浙江诸暨地区陈蔡群相当(章邦桐等，2006)。但是近年来陈蔡群的年代学结果显示其主体形成于新元古代(Li et al., 2010; Yao et al., 2014)，因此周潭群的形成时代及其与陈蔡群的关系还有待研究。此外，周潭群还是相山铀矿田和盛源铀矿田的变质基底，因此准确厘定该群的形成时代及其构造属性对于深入认识赣中地区乃至华夏板块的前寒武纪地壳形成与演化、铀等金属成矿作用及华南板块大地构造单元划分具有重要的科学意义。尽管对周潭群进行了持续近20年的研究，但是在一些关键性科学问题上尚未达成共识。本文在最新研究成果的基础之上，结合前人发表的有关成果，提出对周潭群成因的新认识。

1 地质背景

图1 赣中周潭群地质简图(据王孝磊等,2013)Fig.1 Schematic geological map of the Zhoutan group, central Jiangxi province

华南板块是由扬子陆块与华夏陆块沿江南造山带碰撞拼合而成，尽管碰撞拼合发生的时代有争议，但主要认为发生在晚中元古代-早新元古代(Shu et al., 1996; Zhao et al., 1999; Li et al., 2003; Zhou et al., 2006; Li et al., 2007; Zhao et al., 2012; Zheng et al., 2013; Wang et al., 2014)。相对扬子陆块，华夏陆块的变质基底岩石相对年轻且出露规模有限，主要出露于江山-绍兴-萍乡断裂带与丽水-海丰断裂之间的闽西北与浙西南地区，尤以八都群和麻源群为代表，局部变质程度高达麻粒岩相(Yu et al., 2012)。研究区周潭群位于江西弋阳蛇绿岩套以南，越过浙赣铁路，大致沿北东方向出露，宽约1.5～2 km，长约100 km，主要出露于铅山鹅湖、余江马荃、弋阳慈竹和周潭及乐安相山。周潭群北与元古代铁砂街群呈断层接触，南与震旦-寒武系的洪山群接触(图1)。周潭群岩石主要由片麻岩、斜长黑云母片岩、石榴石片岩、夕线石片岩、石英片岩、变粒岩、十字石榴云母片岩和斜长角闪岩等组成，其中斜长角闪岩通常在周潭群地层中的石榴云母片岩中呈条带状产出，厚数米到数十米。由于受到角闪岩相变质作用的影响，周潭群岩系大部分经历了强烈的构造置换和变质分异作用，部分地区见到明显的混合岩化现象，并见有细长的石英脉(Li et al., 1995; Hu et al., 2011; Li et al., 2011a)。最新的锆石原位U-Pb年代学分析结果表明，混合岩化作用主要发生在加里东期(Li et al., 2011b; 王孝磊等, 2013)。

不同研究者先后对周潭群开展了大量的岩石学、构造地质学、地球化学和同位素年代学研究，并提出了各种地质模型。现将有关进展情况详细叙述如下。

2 主要研究进展

2.1 构造地质学与变质岩石学

周潭群经历了复杂的变质变形作用。胡恭任等(1999, 2003)认为研究区共发生了四期构造变形作用：D1变形所形成的S1面理仅在一些刚性的变斑晶内保存；D2变形表现为高塑性的紧闭同斜褶皱和区域性轴面面理构造，是该地区变质岩系所遭受的最重要也是最强烈的一次构造变形，变质岩中普遍发育的片理构造主要由这次变形所形成的；D3变形为一次较弱的塑性变形，变形面主要为S2片理面、褶曲构造的轴面及构造成分层；D4变形表现为一种浅层次的脆性变形特征，构造线方向为NE向，以S3为变形面形成的一种折劈构造，组成S4面理。胡恭任等(2003)根据周潭群变质岩的空间分布特征和特征变质矿物组合，将其分为五个递增变质带，依次为绢云母绿泥石带、黑云母带、铁铝石带、十字石带和矽线石带。其中黑云母带以变泥质岩中出现变斑状黑云母为标志；铁铝榴石带以变泥质岩中出现铁铝榴石为特征；十字石带以变泥质岩中出现十字石为特征；而矽线石带以十字石消失，黑(白)云母退变为矽线石为特征。

胡恭任等(1999, 2003)根据上述变质变形特征，认为周潭群可能经历了晋宁期、加里东期和印支-燕山期的变质变形作用。变质矿物温压计算结果表明它们可能经历了两期变质作用(M1和M2)，分别代表了晋宁期和加里东期的碰撞造山作用，表现出顺时针P-T轨迹特征。总体上，周潭群的变质变形特征类似于闽西北麻源群和浙江陈蔡群的变质变形特征(Li et al., 2010; Zhao et al., 2012)，但麻源群和陈蔡群变质程度稍高已达麻粒岩，而周潭群仅为角闪岩相。尽管胡恭任等(2003)详细的变质岩石学研究为周潭群提供了变质的温压条件和变质阶段，但是笔者并不支持将其解释为两期变质作用的观点。首先，任何P-T轨迹的构建必须是基于单次威尔逊循环或单次碰撞造山作用(England et al., 1984)，而不能根据变质期次将其划分为多阶段造山作用。事实上，Zhao等(1999)和 Li等(2010)分别对麻源群和陈蔡群进行了研究，尽管他们将变质岩的P-T轨迹分别解释为不同时期的造山作用(晋宁期或加里东期)，但是这些研究者均将其对应于单次碰撞造山作用。因此，上述周潭群的两期变质作用实为同一期变质作用的两个不同阶段。其次，周潭群经历新元古代变质作用的最主要的依据是部分变质岩具有新元古代的Rb-Sr等时线年龄(胡恭任等, 1999)。周潭群经历了复杂的较高程度的变质作用并发生了混合岩化作用，Rb-Sr同位素体系已被重置，定年样品较大的Rb/Sr比变化范围也证实其被重置(如有的样品Rb/Sr变化范围为0.762 5～60.03)。Li等(2010)对陈蔡群及其邻近区域的变质岩年代学结果进行了统计(大部分为原位锆石U-Pb年龄)，显示该区域内的变质作用和混合岩化作用发生在加里东期，未见新元古代时期的变质用。最近，Li等(2011a)和王孝磊等(2013)对周潭群变沉积岩进行锆石原位U-Pb年代学研究，确定其变质作用发生在加里东期。值得一提的是，虽然锆石原位U-Pb年代学结果未显示新元古代时期的变质作用，但是并不代表在该时期未发生变质作用。一种推测的可能是，新元古代时期周潭群发生了变质作用，只是当时是一种“软碰撞”造山作用(Zhao, 2015)，变质程度相对较低，未见变质锆石生长。

2.2 同位素年代学

由于受分析测试技术条件的限制，早期对周潭群的年代学研究主要限于Sm-Nd法、Rb-Sr法和锆石蒸发法，而且研究的对象主要为斜长角闪岩(正变质岩)，副变质岩的研究则相对较少。如胡恭任等(1999)及章邦桐等(2006)将斜长角闪岩Sm-Nd全岩等时线年龄～1 113 Ma解释为斜长角闪岩的原岩年龄，将斜长角闪岩Rb-Sr全岩等时线年龄～727 Ma解释为斜长角闪岩的变质年龄，将混合岩及长英质脉体组成的Rb-Sr等时线年龄～403 Ma解释为加里东期变质年龄。余达淦等(1999)基于斜长角闪岩的Sm-Nd同位素研究，也认为其原岩形成时代为1.1～1.2 Ga并经历了～203 Ma的变质作用，基于斜长角闪岩的单颗粒锆石蒸发法获得了1 625 Ma继承锆石年龄，1.1～1.2 Ga的原岩侵位年龄和～838 Ma的变质作用。上述年龄的多样性表明周潭群确实经历了复杂的变质变形作用，其部分同位素体系可能发生了重置，因此这些同位素年代学结果具有很大的不确定性，给地质解释造成困难。

最近Li等(2011a, 2011b)和王孝磊等(2013)对周潭群中的各种变质岩进行了原位锆石U-Pb年代学研究。王孝磊等(2013)通过对石榴黑云片岩和黑云母片岩中碎屑锆石的研究，认为周潭群的沉积作用应形成于830～820 Ma，与冷家溪群、四堡群和双桥山群的形成时代一致；Li等(2011a)通过对周潭群中石榴云母片岩的碎屑锆石研究，限定了周潭群的最早形成时代不超过826Ma。因此，通过上述碎屑锆石年代学研究结果，可以认为周潭群沉积岩的形成时代为新元古代，并非前人认为的中元古代，与陈蔡群沉积岩的形成时代相同。不同于Li等(2011a)，王孝磊等(2013)还在黑云母片岩的锆石边部获得～440 Ma的变质年龄，被解释为加里东期的角闪岩相变质作用。Li等(2011b)对周潭群中一个经历了混合岩化作用的角闪石岩进行了原位锆石U-Pb年代学研究，认为其中的一个岩浆锆石颗粒～1 016 Ma为其形成年龄，而～435 Ma代表加里东期的变质作用。因此周潭群与陈蔡群一样，也经历了加里东期变质作用，属于Li等(2011b)所划的早古生代武夷-云开造山带的一部分，这可能是前人将周潭群视为加里东期褶皱带的重要原因之一。

值得注意的是，Li等(2011b)所获得的周潭群变角闪石岩形成年龄为中元古代晚期，与前人通过Sm-Nd法获得的结果在误差范围内大体一致，除此之外，目前尚未在周潭群见有新元古代岩浆记录的报道。而陈蔡群报道有1 781 Ma的变辉长岩及新元古代的变基性岩和变酸性岩(Li et al., 2010; Yao et al., 2014)，因此周潭群和陈蔡群可能在变质演化上具有趋同性，而其原岩形成时代和成因背景并不完全相同。周潭群的斜长角闪岩可能形成于中元古代，而变沉积岩形成于新元古代，不再满足地层学意义上的概念，宜将其与陈蔡群一样，重命名为“周潭杂岩”(Li et al., 2011a)。

2.3 地球化学

前人对周潭群开展了大量的地球化学研究(胡恭任等, 1999, 2002; Li et al., 2011b)。周潭群斜长角闪岩主要元素组成类似于低钛拉斑玄武岩的特征，在AFM图解上显示出拉斑玄武岩演化趋势，在主要元素构造成因判别图解上落入岛弧玄武岩区，为正变质岩。球粒陨石稀土元素标准化图解显示斜长角闪岩具有相对平缓的REE分布特征((La/Yb)N=0.65～1.06，(La/Sm)N=0.7～1.08)，无显著的Eu异常(Eu*=0.92～1.11)。微量元素蛛网图解上显示斜长角闪岩富集Rb, Th和U等元素，亏损Nb, Ta, Zr和Ti等高场强元素，明显不同于洋岛玄武岩特征，而类似于岛弧玄武岩。正的初始εNd(t)值表明斜长角闪岩的原岩来源于亏损程度较低的地幔源区。

胡恭任等(2004)对周潭群变质岩的主体变沉积岩(副变质岩)进行了地球化学研究，稀土元素分布图上显示出LREE富集、Eu负异常((La/Yb)N=3.95～12.9，Eu*=0.51～0.86)，结合其大离子亲石元素富集和不相容元素比值高的特征，作者认为其源区物质主体由富铝富钾的花岗质岩石和碎屑沉积岩组成。Li等(2011a)的变沉积岩碎屑锆石U-Pb-Hf同位素结果显示：物源区中除有少部分晚太古代地壳物质贡献外，一部分来自古-中元古代(晚太古代地壳物质再循环产物)，大部分为1.0～0.82 Ga的地壳物质；其中1.0～0.82 Ga的地壳物质中既有古老地壳物质再循环的产物，也有新生大陆地壳物质。

3 周潭群成因的再认识

根据上述岩石学、年代学和地球化学研究结果，对周潭群的成因及其形成构造环境，不同研究者提出了不同的成因模式。1980年代，人们根据其经历了多期变质变形作用将周潭群归属于加里东期褶皱带，原岩划归于震旦系，但是同位素年代学结果已不支持这一观点。胡恭任等(1999)和余达淦等(1999)根据斜长角闪岩的Sm-Nd同位素特征，结合其它地质学证据，认为周潭群与陈蔡群相当，它们同属于华夏板块的变质基底。最近对作为周潭群主体的副变质岩的碎屑锆石年代学研究却表明周潭群主要形成于新元古代，与扬子东南缘的冷家溪群和双桥山群变沉积岩可对比。据此，王孝磊等(2013)提出周潭群副变质岩的沉积原岩具有类似于冷家溪群和双桥山群等相当地层的源区及构造环境，都产生于扬子地块东南缘未关闭的弧后盆地环境，在晋宁期造山作用结束后由于裂解作用而与其它地体分离，其后经历了不同的变质过程。而Li等(2011a)却认为周潭群沉积岩形成于扬子陆块活动边缘与华夏陆块被动边缘的有限残留洋盆内。从区域角度出发，上述两种模型均可解释周潭群沉积岩的成因。但是，近年来越来越多的中-新元古代弧岩浆作用在华夏陆块的西北缘被发现(Zhao, 2015)，因此双向俯冲模型似乎能更好地解释华夏陆块西北缘出现大规模岛弧岩浆作用。值得注意的是，在周潭群形成之后，迄今为止在赣中地区还未见有类似于丹洲群和板溪群等相当地层的沉积岩，也未见有新元古代岩浆事件；而扬子陆块东南缘、西缘也未见有古生代变质作用和岩浆作用，暗示在830～820 Ma之后，扬子陆块东南缘和华夏板块西北缘具有不同的地质演化历史，后者受到强烈的加里东期变质作用的影响。因此，本文在前人的研究基础上，针对周潭群及其周边地区，提出了一种新的演化模型，详见图2。

4 主要认识

(1)周潭群变沉积岩形成时代为830～820 Ma，斜长角闪岩原岩可能形成于晚中元古代，宜将周潭群称为“周潭杂岩”，周潭群整体上经历了加里东期的变质作用。

(2)周潭群斜长角闪岩和变沉积岩地球化学研究结果表明，它们应形成于与大洋俯冲作用相关的岛弧环境下。

(3)元古代的大洋板片俯冲作用，及古生代加里东期陆内造山作用是目前解释周潭群成因和演化的最佳模型。

图2 周潭群形成与演化卡通图(据Li et al., 2010; Zhao, 2015)Fig.2 Carton pictures showing the formation and evolution of the Zhoutan group

致谢：本文在成文过程中得到了香港大学地球科学系赵国春教授的支持与帮助，在此谨表谢意！

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On the Formation and Evolution of the Zhoutan Group of Central Jiangxi Province

WANG An-dong1,2, HU Bao-qun1,2, FAN Xiu-jun3, TAO Ji-hua2,LAI Xiao-dong2, LI Xiao-cong1,2, WAN Jian-jun1,2

(1. State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment, East China University of Technology, Nanchang, JX 330013, China; 2. School of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang, JX 330013, China; 3. Geological Survey of Jiangxi Province, Nanchang, JX 330030, China)

Zhoutan group of central Jiangxi province is located in the conjuncture area of Yangtze and Cathaysia blocks and Jiangnan orogen. It has been previously considered to be Precambrian metamorphic basement of Cathaysia block or to be a component part of Caledonian fold zone. On basis of integrated petrological, geochronological and geochemical data, a new modal of formation and evolution has been proposed. The results suggest that meta-basalts and meta-sedimentary rocks of Zhoutan group were formed in the Mesoproterozoic and 830-820 Ma, respectively, and they together experienced Paleozoic metamorphism. In this regard, the Zhoutan group should be redefined as Zhoutan Complex. The modal of oceanic subduction in the Neoproterozoic and intracontinental orogen in the Paleozoic in the best one to interpret the formation and evolution of the Zhoutan Group.

central Jiangxi province; Zhoutan group; oceanic subduction; intracontinental orogen

2015-05-06

国家自然科学基金项目(40634023，90814008)；江西省教育厅科研项目(GJJ14476)；东华理工大学核资源与环境实验室自主基金项目(Z201403)

王安东(1985—)，男，博士，讲师，主要从事前寒武纪地质学及同位素地球化学研究。E-mail:adw008@mail.ustc.edu.cn

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.03.002

P534

A

1674-3504(2016)03-0210-07