湖南冷家溪群劃分及同位素年齡約束

孫海清，黃建中，郭樂群，陳俊

（湖南省地質調查院長沙 410116）

湖南冷家溪群劃分及同位素年齡約束

孫海清，黃建中，郭樂群，陳俊

（湖南省地質調查院長沙 410116）

依據區域巖石組合特征，參照巖石地層的劃分原則，對冷家溪群進行重新劃分：下部為海相深水盆地沉積細碎屑巖系，劃分出易家橋組、潘家沖組、雷神廟組；上部為盆地斜坡相濁流（扇）沉積粗碎屑巖系，分為黃滸洞組、小木坪組、大藥菇組。在冷家溪群各巖組中的凝灰巖夾層內取得一批新的SHRIMP鋯石U-Pb測年數據，對其沉積時代歸屬提供了新的約束。鋯石SHRIMP年齡數據表明其沉積時限介于820～＞862 Ma之間，時代屬于新元古代早期。

劃分對比；冷家溪群；同位素年齡；新元古代；湖南

1955 年，湖南地質局413地質隊在桃源縣茶庵鋪冷家溪剖面(111°08′，28°33′)①中發現了一角度不整合面，創名為"武陵運動"。將不整合面之下的一套淺變質砂泥質巖組成的地層稱冷家溪統。1961年王鶴年在桃源、安化等地發現該不整合面，創"東安運動"一名，將不整合面之下的地層命名為"彭家群"，歸屬元古宇。1962年湘、桂、黔三省(區)前寒武系踏勘組將武陵運動不整合面之下的地層稱板溪群下亞群，并命名為梵凈山組。1960～1970年代湖南省地礦局區域地質測量隊在相繼開展的1∶20萬區域地質調查中，查明這個不整合面在湖南普遍存在，以豐富翔實的地層剖面資料肯定了不整合面上的地層為板溪群，不整合面之下的地層則改稱冷家溪群，并將冷家溪群定義為：伏于武陵運動不整合面之下的一套灰色、灰綠色絹云母板巖、條帶狀板巖、粉砂質板巖與巖屑雜砂巖、凝灰質砂巖組成復理石韻律特征的淺變質巖系。1974年，該隊分別在益陽市郊、瀏陽縣中和的冷家溪群中下部發現了變基性-酸性火山巖系，同年又在瀏陽雷神廟、腳板沖等冷家溪群剖面中采獲了一批與華北薊縣系微古植物化石組合雷同的微古植物化石。此后冷家溪群被歸屬于中元古代[1-5]。

在最近開展的江南造山帶前寒武紀地質研究及地質志修編過程中，依據區域巖石組合特征，參照巖石地層的劃分原則，對冷家溪群進行重新劃分[7-9]。并在冷家溪群各巖組取得一批新的SHRIMP鋯石U-Pb年齡數據，對其時代歸提供了新的約束[10-11]。

1 巖石地層序列

冷家溪群為湖南出露最老的巖石地層單位，以湘東北地區分布最廣，按照巖石地層的劃分原則，由下往上可以分為上下兩個巖石序列：下部易家橋、潘家沖、雷神廟組；上部黃滸洞、小木坪、大藥菇組（表1）。

1.1 易家橋組（Pt3y）

該組為1∶20萬蒲圻幅區域地質調查所建。湖南巖石地層清理曾稱雷神廟組,為省內出露最老的巖石地層單位。巖性為一套綠泥石千枚巖、絹云母千枚巖夾凝灰巖與凝灰質千枚巖，湘東北出露厚度1454.6 m。在湘東潘家沖一帶厚2722.0 m。

下部為薄-中層狀變質凝灰巖夾硅質板巖；中部主要為一套薄-中層狀含粉砂質絹云母千枚巖、綠泥石千板巖，層理尚清楚。部分板巖發育水平紋層；上部灰色、深灰色薄層-中層狀粉砂質絹云母千枚巖、綠泥石千枚巖。

1.2 潘家沖組（Pt3p）

潘家沖組主要分布于省內湘東平江-瀏陽-醴陵一帶，在湘中北的益陽-桃江地區亦有少量分布。

1982 年湖南省地質志[1]和1986年湖南地層[2]以及其后湖南巖石地層清理均將其包含在雷神廟組中。但這一以灰色調為主體，以含鈣質和砂屑巖系為特征的沉積體顯然有違于雷神廟組之內涵，本文將其從雷神廟組中解體出來，并以典型剖面地點潘家沖名之。其內涵是指整合于易家橋組之上，整伏于雷神廟組之下的一套灰色淺變質砂質粉砂巖、巖屑雜砂巖與千枚狀板巖、粉砂質板巖、鈣質板巖呈韻律，底部局部見含礫巖屑雜砂巖的巖石組合體。厚1672.7～2117 m。以醴陵市潘家沖出露厚度最大并測有典型剖面（圖1）。

表1 冷家溪群巖石地層單位劃分及沿革表Table 1Subdivision of lithostratigraphic units of Lengjiaxi Group

醴陵市潘家沖剖面：

由剖面可知該組下部為灰色淺變質中-厚層狀巖屑雜砂巖、淺變質細砂巖、砂質粉砂巖與灰色板巖、千枚狀板巖、含鈣質砂質板巖互層出現，板巖中多具條帶構造。砂巖類和板巖類總體上成三個向上變細、變薄、比率減少的沉積旋回出現，旋回底部集中出現的砂巖一般出露厚度5～20 m不等，夾少量板巖，且砂巖稍粗，局部含細礫。砂巖底面有槽模，但溝槽較淺。砂巖層內構造不發育，極少遞變層理，僅在巖層的頂層面附近略有泥質增高的現象。板巖在靠近砂巖部位多發育條帶構造，由成份差異顯示，其余部位板巖層內構造不發育。在長沖地區板巖中劈理與層理斜交，劈理傾角大于層理傾角，在潘家沖則層劈基本一致，反映層序正常。上部為青灰色、灰綠色局部黑灰色薄中層狀千枚狀板巖、砂質板巖夾淺變質巖屑雜砂巖、不等粒砂質粉砂巖及一層大理巖化白云巖。粉砂質板巖發育條帶構造。

1.3 雷神廟組（Pt3l）

厚度752.4～1534.7 m。下部灰色、灰綠色薄－中層狀板巖、條帶板巖、粉砂質板巖為主夾少量淺變質粉砂巖、砂質粉砂巖、凝灰巖。板巖普遍發育水平紋層或條帶，發育鮑馬序列的CDE、CC、DE等組合；粉砂巖中發育鮑馬序列的ADE、AE組合；凝灰巖灰白色，塊狀。上部灰色、青灰色薄層狀條帶狀粉砂質板巖夾少量中層狀淺變質粉砂巖，細粒巖屑雜砂巖。

1.4 黃滸洞組（Pt3h）

與下伏地層呈整合接觸，黃滸洞組分布于湘中北地區。厚2959.1 m，可分為三部分。

下部灰綠色厚層狀變質巖屑雜砂巖、砂質粉砂巖、粉砂巖構成向上變細、單層變薄的往復式基本層序間夾多套厚－塊狀巖屑雜砂巖。巖系中廣泛發育大中型鮑馬序列，以ADE、ABDE、ACE組合為主，底蝕構造常見，其底蝕深度達10～20 cm。

中部為灰綠色中層狀板巖、粉砂質板巖夾薄－中層狀細粒巖屑雜砂巖與石英雜砂巖，以板巖、粉砂質板巖占優勢，且普遍發育毫米級－厘米級之水平紋層理為特征，巖系中鮑馬序列CC、CDE、DE組合發育，為濁積扇中扇－外扇沉積。

圖1 醴陵市潘家沖冷家溪群潘家沖組實測剖面圖Fig.1Section of Panjiachong Formation of Lengjiaxi Group in Panjiachong,Liling,Hunan province

上部灰綠色中厚層狀、塊狀細中粒巖屑石英雜砂巖、巖屑雜砂巖、凝灰質砂巖與中厚層狀條帶板巖、粉砂質板巖構成旋回式韻律層系、單韻律厚在3～10m不等。砂巖中多發育鮑馬序列AA、ABE、ABDE等組合，底蝕溝、槽模構造常見。

1.5 小木坪組（Pt3x）

與下伏地層呈整合接觸，分布相同。厚度926.5～1283 m。

本組為一套灰綠色薄－中層狀條帶狀板巖、條帶狀粉砂質板巖為主間夾少量淺變質薄－中層狀淺變質砂質粉砂巖，由下往上碎屑巖逐漸減少。巖層底面發育底蝕構造與火焰狀構造，具低密度濁積巖特征。

1.6 大藥姑組(Pt3d)

該組為1∶20萬蒲坼幅區域地質調查時所建，湖南巖石地層清理將其劃歸小木坪組，本次仍沿用大藥姑組[5]。指覆于小木坪組之上的一套淺變質礫巖、巖屑雜砂巖與板巖構成的多個韻律層序。剖面上厚730.2m，與下伏地層呈整合接觸。本組以湖北省通城縣大藥姑一帶出露最全，在湘中石橋鋪、桃江等地少量分布。

底部為礫巖、含礫巖屑雜砂巖、砂質粉砂巖組成多個韻律，底面不平整，發育鮑馬序列的ABDE、ACDE等組合。下部為灰綠色薄－中層狀淺變質含礫細砂巖夾薄層狀條帶狀粉砂質板巖與礫巖。上部為一套灰綠色薄－中層狀板巖、條帶狀板巖、條帶狀凝灰質板巖間夾多套淺變質中粗粒巖屑雜砂巖、礫質巖屑雜砂巖與礫巖。砂巖發育鮑馬序列的ADE組合，淺變質礫巖發育鮑馬序列的AB、ABDE組合。

2 同位素年齡

2.1 臨湘羊樓司凝灰巖年齡值

樣品采自雷神廟組凝灰巖，經中國地質科學院離子探針中心測試，獲鋯石SHRIMP年齡829± 13Ma②，如圖2，7個樣點群集性較好，表明其線性相關良好。在同一處高林志等（2010）[11]獲得的結果為831±5Ma，可見其重復性好，可信度較高。其沉積時限大致相當于新元古代早期。

2.2 平江道貫沉凝灰巖年齡值

樣品采于平江縣道貫村冷家溪群易家橋組中下部，巖性為淺灰白色凝灰巖，獲鋯石SHRIMP年齡862±11 Ma（圖3，表2），結果顯示其具有良好的諧和性。

2.3 臨湘陸城斑脫巖年齡值

在臨湘陸城剖面上，中國地質科學院高林志等在張家灣組不整合面之下的冷家溪群小木坪組中采集斑脫巖（凝灰巖）進行了鋯石SHRIMP年齡測試，獲得822±11 Ma的年齡數據[11]。

2.4 小木坪組年齡值

在石門縣楊家坪冷家溪群小木坪組與張家灣組不整合界面約21 m處采集凝灰巖樣品，13個數據點年齡值集中在841～917 Ma之間，見（表3；圖4）。9個點的206Pb／238U比值年齡的加權平均值結果為845±12 Ma。鋯石形態學研究認為其系巖漿成因，反映了冷家溪群小木坪組沉凝灰巖屬于一次熱事件產物。該年齡大致代表冷家溪群小木坪組沉凝灰巖的形成年齡。

2.5 侵入巖年齡值

在湘東北地區出露了大小不一侵入在冷家溪群中的花崗巖類巖體，在對其進行的同位素研究中，獲得張邦源花崗巖閃長巖SHRIMP年齡816± 4.6 Ma[12]的數據。

圖2 羊樓司黃滸洞組凝灰巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.2Concord graph of zircon U-Pb ages of tuff fromHuanghudong Formation,Yanglousi area

圖3 平江易家橋組凝灰巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3Concord Graph of zircons U-Pb ages of tuff fromYijiaqiao Formation,Pingjiang area

表2 平江道貫冷家溪群易家橋組鋯石SHRIMP U-Pb同位素分析結果Table 2Zircon SHRIMP U-Pb isotope composition of Yijiaqiao Formation of Lengjiaxi Group in Pingjiang Daoguan

圖4 楊家坪冷家溪群小木坪組凝灰巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Concord Graph of zircons U-Pb ages of tuff in Xiaomuping Formation of Lengjiaxi Group in Yangjiaping area

從以上同位素年齡資料分析，顯而易見湖南的冷家溪群沉積時限應大致界定于820～＞862Ma之間。也就是說，過去置于中元古代的冷家溪群，隨著高精度測試技術的應用，時代歸屬應提高到新元古代早期。目前已獲得的年齡數據給予了很好的約束。

3 討論

1）在江南造山帶中段，冷家溪群之上的沉積序列為板溪群或同期異相地層，上覆地層幾乎沒有變形，完全是一副穩定型蓋層沉積面貌。顯然，武陵運動是存在的，并且至少在揚子東南緣區域可以對比，該運動使揚子東南緣克拉通化，由較活動轉化為穩定。問題在于如果冷家溪群頂界推定在820Ma的話，那么武陵運動就成為了新元古代內部的一個局限的區域構造運動，它與世界范圍內的格林威爾造山運動不同期[13～16]，不可對比，這樣一個構造界面對于區域地層劃分和對比的作用和意義要重新審視。

在湘東北中和、南橋[17]，益陽[18-21]，梵凈山[22]等地相當于冷家溪群中下部的濁積巖系中，都發現其夾有厚度不等、序列不全的基性火山巖序列：在變質片理化巖屑雜砂巖、石英微晶片巖、石英云母千枚巖組成的韻律層系中夾脈狀、似層狀變輝綠巖、黝簾石-陽起石巖等次火山巖-基性火山巖。化學成分的研究表明，這些火山巖總體上屬于島弧型，是大陸邊緣島弧環境下形成的拉斑玄武巖和鈣堿性玄武巖系列。這說明在江南造山帶中段的冷家溪群總體上處于一種島弧沉積環境。進而結合文家市地區構造混雜變質帶推斷[23～25]，武陵運動可能與過去的認為屬于揚子、華夏板塊碰撞反映的認識有完全不同的解釋，它有可能屬于一種弧陸增生型碰撞，而不是兩個板塊的碰撞造山。這也許就是它不能與格林威爾造山運動相比擬和對比的原因之一。

表3 石門縣楊家坪冷家溪群小木坪組沉凝灰巖鋯石SHRIMP U-Pb同位素分析結果Table 3zircons U-Pb analysis of laminated tuff in Xiaomuping Fm.of Lengjiaxi Gr.in Shimen Yangjiaping

冷家溪群的沉積時限已被取得的高精度測年數據制約在特定時間內，但這僅僅是從地層間的火山作用產物中分離鋯石所獲，一個完整的構造運動，它要完成一個機制的轉換，必須有著相配套的巖漿作用、變質作用、變形作用，在這些方面還需深入研究。也許這個820Ma界面的推定并不一定符合客觀實際，甚至是完全不合理的或者錯誤的。

2）目前廣泛使用鋯石SHRIMP U-Pb年齡進行前寒武紀地層劃分對比研究[26]，但從分析結果看，在測試鋯石顆數有限的情況下，除巖漿巖中鋯石可選性大，數據群集性好以外，其他巖類獲得的數據出現的分散度較大，往往出現多個集群，增加了對采用數據的選擇與解釋的難度。因此，這樣一種方法在很大程度上只能用來在深入研究地質標志的基礎上，以驗證前寒武紀地層劃分的準確性。

4 結論

（1）依據巖性組合特征，按照巖石地層的劃分原則，將湖南省境出露的冷家溪群分為上下兩個部分：下部以淺變質細碎屑巖系為特征，反映其總體上屬于深水盆地相沉積，可劃分出易家橋組、潘家沖組、雷神廟組；上部為反映盆地斜坡相濁流（扇）沉積特征的粗碎屑巖系，可分為黃滸洞組、小木坪組、大藥菇組。

（2）已有的高精度同位素年齡數據反映，冷家溪群沉積時限應介于820～＞862 Ma之間，時代屬于新元古代早期。

成文過程中，與湖南地質調查院羅海晏、魏緒壽高級工程師進行了有益的討論；編輯對文中的觀點和表述進行了認真審查并給予了悉心指導！謹致誠摯謝意！

注釋：

①王曉青，劉祖彝.湖南長沙常德區地質志.湖南地質調查所，1936.

②湖南省地質調查院，1：5萬臨湘地區區域地質調查報告，2009.

③湖北省地質局，1∶20萬蒲圻幅區域地質調查報告，1976.

④湖南省地調院，1∶25萬長沙市幅區域地質調查報告，2003.

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Subdivision and Isotopic Age of Lengjiaxi Group in Hunan Province

SUNHai-Qing,HUANG Jian-Zhong,GUO Le-Qun,CHENJun
（Hunan Institute of Geological Survey,Changsha 411000,Hunan,China）

According to regional rock assemblages and strata subdivision principle,Lengjiaxi Group can be subdivide into upper part of marine deep-water basin deposited fine clastic rocks(including Yijiaqiao Formation,Panjiachong Formation and Leishenmiao Formation)and lower part of basin slope turbidite deposited coarse clastic rocks(including Huangxudong Formation,Xiaomuping Formation and Dayaogu Formation).The zircons fromtuff interlayers of every Formation of Lengjiaxi Fromation are tested by SHRIMP U-Pb dating method to constraint the sedimentary ages,which indicated that the sedimentary age of Lengjiaxi Group is between 820 to＞862 Ma,and belongs to early Neoproterozoic.

classification and correlation;Lengjiaxi Group;isotopic age;Neoproterozoic Era;Hunan province

P534.3；P597

A

1007-3701(2012)01-020-07

2011-08-07；

2011-11-25

湖南省地質系列圖件編制與綜合研究（1212011120125）；國家自然科學基金重點基金項目《華南新元古代"楔狀地層"沉積充填系列及其大地構造屬性研究》（41030315）資助；

孫海清（1956—），男，高級工程師，主要從事區域地質調查，E-mail:sunhq82@163.com