研究区的基底不仅见于隆起区,在下扬子、浙赣和永梅3个拗陷也有出露。区内基底岩系的组成见表1-1。
表1-1 研究区主要地区基底岩系
(一)扬子地区
1.大别地区
可以划分为北淮阳、大别山、宿松-张八岭带。
北淮阳带是秦岭加里东对接带的东延,在印支碰撞造山带中属于仰冲板块的一部分,现已强烈缩短,宽仅几十千米,主要由两个构造岩片叠加而成。信阳-佛子岭构造岩片:岩片内的地层称卢镇关岩群(新元古代)和佛子岭岩群(早古生代,可能包括震旦纪),主要由云母石英片岩、云母片岩组成,夹石英岩和大理岩,顺层的韧性剪切变形强烈,经历了高绿片岩相变质作用。苏家河构造岩片:主要出露于西端河南境内,位于信阳-佛子岭岩片南侧。可分为南北两个部分,北边为定远组,南边为浒湾混杂岩带,两者之间为韧性剪切带。定远组由变凝灰岩和变玄武岩组成,现划归古生代。浒湾混杂岩带为一强剪切带,带内云母钠长石英片岩、酸性片麻岩、大理岩、石英岩以及从酸性到基性的火山岩等块体和岩片呈构造混杂,并发生了绿片岩-角闪岩相变质作用和普遍的糜棱岩化。榴辉岩、大理岩和石英岩呈透镜体被包裹在片岩和片麻岩中。北淮阳带下部基底不明,西部松扒断裂(相当于龟山-梅山断裂)北侧出现了秦岭群,不排除本带(至少西段)存在秦岭群基底的可能性。
北大别杂岩主要分布于大别山东部的安徽和湖北省境内,东为郯庐断裂所限。北大别地质作用历史复杂,经历过角闪岩相到麻粒岩相、榴辉岩相变质作用。其中麻粒岩相进变质的温度和压力条件分别为750~850℃和0.9~1.4GPa(翟明国,丛柏林,1996;Zhang R Y,Liou J G,et al.,1996;Zhai M,Cong B,Zhao Z et al.,1992;You Z D,Chen N,Chalokwu C I.,1995)。北大别杂岩以灰色奥长花岗质-英云闪长质-花岗闪长质正片麻岩(TTG)为主,约占全部变质岩出露面积的70%~80%,其次为超镁铁-镁铁质岩块(透镜体)和变质的表壳岩、混合岩及少量角闪岩、麻粒岩,其中片麻岩与超镁铁-镁铁质透镜体之间呈构造接触。表壳岩则呈大小不一的岩片或透镜体出露于TTG片麻岩中,由互层状的石英岩、大理岩、黑云斜长角闪岩、云母片岩、细粒云母片麻岩和条带状含铁建造或单一的岩石组成。其中麻粒岩中锆石的U-Pb年龄为1690 Ma±82 Ma(Chen N S,YouZ,Suo S et al.,1996)或更老,指示元古宙麻粒岩相变质作用的存在。北大别榴辉岩的发现(徐树桐等,1997),表明区内部分岩石也经历了榴辉岩相变质作用,它是否是南大别超高压变质带的基底残余部分、还是与南大别同属超高压变质作用的一部分,至今仍在研究之中。
南大别火山-沉积杂岩出露于北大别杂岩带的南侧,以马庙-太湖断裂为界与宿松变质杂岩区别(或呈过渡关系)。岩石主要由各种类型的片麻岩、片岩、榴辉岩和大理岩组成,其他还有超镁铁质岩、硬玉石英岩和可能是由榴辉岩退变质而成的榴闪岩以及明显具有上地壳特征的变泥质岩、变砂质岩等,可能是新元古代形成的基底。
宿松-张八岭带呈弧形带状分布在大别山的东南缘。主要由宿松岩群和张八岭岩群及变形变质侵入体组成。宿松岩群大都经历了绿片岩相到角闪岩相变质作用,部分地区出露榴辉岩相及蓝片岩相。变质程度从北到南越来越浅。北部主要出露含磁铁矿变质砂岩,并夹有层状云母片岩和花岗质片麻岩;中部主要出露大理岩、片麻岩和变质磷块岩;南部主要出露含蓝晶石石英岩、绿泥石-绢云母片岩、绿片岩和细粒黑云母片麻岩(Liu et al.,1995)。和超高压地块有相似的变形结构和剥蚀过程,可能表明两者之间是渐变关系,分别代表俯冲地幔楔的上部和下部并经历兰高压和超高压变质作用(Dong et al.,1998)。
最近研究将宿松群分解为两部分,即蒲河杂岩和宿松岩群。前者主要为正片麻岩(花岗质片麻岩);后者为表壳岩,由变粒岩、大理岩、含磷岩系组成。宿松(红安)岩群时代—般划为中—新元古代。
张八岭岩群主要分布在大别山西南及东南边缘,为一套遭受绿片岩相变质作用的千枚岩-片岩系,时代置于新元古代。下部可能属复理石建造,上部为细碧角斑岩建造,以石英角斑岩及其火山碎屑岩占优势,细碧岩仅呈夹层出现。带内经历了多期变形变质,地层间接触界面多为韧性断层。下部岩性为绢云石英片岩、千枚岩、变质砂岩夹大理岩、石墨片岩;上部为石英角斑岩、石英角斑质凝灰熔岩、凝灰质角砾岩、凝灰岩夹细碧岩、细碧质凝灰角砾熔岩。
2.下扬子地区
指大别山以南、高坦断裂-周王断裂以北地区。太古宙-古元古代的变质基底零星出露于变质核杂岩-花岗岩底辟构造内。
出露于安徽长江北岸的怀宁董岭一带的板岩、千枚岩和片麻岩称为董岭杂岩(董树文等,1993),原岩为一套基性-酸性火山岩和花岗质侵入体。邢凤鸣等(1994)测得Sm-Nd同位素等时线年龄为1895 Ma±72 Ma,董树文获得Sm-Nd同位素年龄为1439 Ma±56Ma。镇江西北部的埤城群为隐伏基底,钻孔揭露其上部属低绿片岩相,下部属绿帘角闪岩相,原岩以基性火山岩为主。其年龄有K-A r法年龄1771 Ma±5 Ma(闵庆魁等,1986),Ar-Ar法1396 Ma±28.9 Ma(董树文,1988),Sm-Nd法1401 Ma(江苏地矿局,1994)。
星子杂岩为古元古代的一套中深变质的片状-片麻状无序杂岩,主要由云母石英片岩、石榴子石、十字石云母片岩、角闪斜长片岩、英云闪长岩、花岗质岩石等组成。出露于江西庐山东麓,星子观音桥一带。角闪斜长片岩(原岩为基性火山岩)锆石U-Pb同位素年龄值1869 Ma±40 Ma(江西省地质局,1984)。天津地矿所斜长角闪岩的单颗粒锆石的U-Pb年龄为1850~2100 Ma。
3.江南地区
江南隆起区即是广泛所称“江南古陆”的东段。其边界划分各家不一(任纪舜,1992;杨明桂,1998),本报告指江南地区高坦-周王断裂以南、景德镇-屯溪-三阳坑断裂以北地区。由于地跨皖浙赣三省,基底岩系变形特征复杂且对比标志不明显,迄今为止划分方案未能统一。总体为一套海相复理石、类复理石沉积,下部称为溪口群(双桥山群、双溪坞群),上部称为历口群(落可岽群、河上镇群),在新元古代末期经历了低绿片岩相的区域变质作用。这套浅变质岩系原岩以碎屑岩为主,东南皖浙交界地区有较多的火山岩,中部皖赣交界的障公山地区则变形较强,同时夹有细碧岩、角斑岩、红色硅质岩等具大洋玄武岩特征的火山熔岩及深水硅质沉积。其南为赣东北蛇绿混杂岩带,东端被赣东北断裂错移而与怀玉岛弧接触。九岭地区基底地层以碎屑岩为主,变质变形弱,原生组构保存完好,属被动陆缘上的斜坡相、滨浅海相碎屑岩系,其中侵入有晋宁期花岗岩或花岗闪长岩。它们可能在晋宁期由北向南逐渐与下扬子地区的基底拼贴在一起,构成扬子地块的南部基底。
4.浙赣地区
基底岩系在江西省境内主要为演吉岭岩群、张村岩群、登山岩群组成,浙江省境内相当层位称双溪坞群、河上镇群。其上为华南型晚古生代以来盖层,被燕山期宜丰-景德镇逆冲推覆构造切割成一系列构造岩片。现在查明乐平、波阳南部的中元古界与双桥山群有所不同,以发育火山岩为特点,不少层位夹有钙硅质层,属江南古岛弧弧前盆地型沉积。演吉岭岩群下部江西省地调院曾创名珍珠山岩群,最下为▓崌山岩组、未见底,以夹有黑色千枚岩层为特征,相当双桥山群之横涌组,只是含有稍多的凝灰岩和少量细碧岩,石英角斑岩夹层,变角斑岩、变石英角斑岩锆石U-Pb同位素年龄值1334 Ma±10 Ma、1308Ma±9 Ma。演吉岭岩群上部曾称诸家群(杨明桂,1998),分布于万年、进贤一带。划分为3个组,自下而上,为牛头岭组以底部砾岩为特征;皮库组为变泥砂质细碎屑岩;程源组以凝灰质千枚岩为主。其时代层位相当于双桥山群修水组。该区牛头岭组砾岩中含细碧岩砾石,之下尚有厚300余米凝灰质千枚岩,属郑家坞岩组。这套地层当位于演吉岭岩群上部。据微古植物组合主体属蓟县纪,顶部包含有青白口系。
张村岩群仅呈构造透镜体状出露于德兴铜厂、张村、弋阳樟树墩,并零星见于横峰司铺、东乡杨溪。下部韩源岩组主要由浅变质的细碧岩、石英角斑岩、凝灰质浊积岩、泥砂质千枚岩及炭、硅质夹层组成,其中混入有较多的蛇绿岩块。蛇绿岩Sm-Nd等时线年龄值1024 Ma,锆石U-Pb年龄968 Ma±23 Ma,细碧岩Sm-Nd等时线年龄1112.9 Ma±53Ma。上部榔树底组为浅变质的泥砂质、凝灰质的深海浊流沉积,底部有不稳定砾岩。
怀玉山区登山群,底部杂砾岩、红色砂页岩称祝家组,下部拔竹坑组为泥砂质浊积岩、玄武岩或安山玄武岩及基性岩墙群,产古蛋、瓶形类等化石,时代为青白口纪晚世早期。上部上墅组为杂砂岩、板岩、玄武岩、英安岩、流纹岩,英安岩Rb-Sr等时线年龄值817.6 Ma±83 Ma。
江南隆起和浙赣拗陷之间以及浙赣拗陷内部分布有两条元古宙蛇绿岩带(邢风鸣等,1992)或两条蛇绿岩混杂岩带(程光华等,2000):宜丰-伏川蛇绿岩混杂岩带和赣东北蛇绿岩混杂岩带(图1-2)。
图1-2 皖南和赣东北蛇绿岩分布图(据张旗,2001)
伏川蛇绿岩混杂岩带:宜丰-伏川蛇绿混杂岩带被后期断裂错断成祁门-伏川、宜丰-万载和程浪3段,蛇绿岩主体位于皖南祁门-歙县-伏川一带,故又称皖南蛇绿岩或伏川蛇绿岩,分布于绩溪-宁国断裂带以东,三阳断裂带以北、伏岭岩体及清凉峰火山岩以南区域。伏川蛇绿岩套下部以蛇纹石化超镁铁岩为主,主要由暗绿色纯橄榄岩、斜辉橄榄岩、单辉橄榄岩等组成,大多已糜棱岩化,中部由辉长岩类、粗玄岩类的基性火成岩、沉积碎屑岩组成。上部由海相喷发的细碧岩、角斑岩及深水硅质沉积组成。伏川蛇绿岩(套)层序保存完好,有豆荚状铬铁矿产出,堆积岩结晶分异不完全,细碧岩具枕状构造,不出现高压变质矿物组合,共生沉积物是凝灰质千枚岩、板岩,但岩石组合的连续性遭到构造破碎,彼此以断层接触,故称之为(蛇绿)构造混杂岩。伏川蛇绿混杂岩带倾向南东,其中岩片的叠置层序为由北向南。
赣东北蛇绿混杂岩:赣东北蛇绿混杂岩带主要分布于赣东北断裂带内。混杂岩带的组成极为复杂,有被分割成大小不等的碎块包裹在深海复理石基质中的蛇绿岩套成员,有其他构造单元的异地岩片,还有被系列脆性、韧脆性断层分割的晚古生代以及中生代断块。赣东北蛇绿混杂岩带走向北东,过去有学者将其所夹基底地层称之为铜厂群(马长兴等,1992)和张村群(曾勇等,1999),蛇绿岩主要分布于樟树墩-西湾-德兴一带,本次野外研究表明,赣东北蛇绿混杂岩带中基性-超基性岩带出露宽度较过去报道的要大得多,从樟树墩往北东延伸,都有出露,德兴董家山一带基性-超基性岩体大片出露,如小梅坞、西湾等地。小梅坞剖面上有玄武岩、滑石片岩、蓝闪片岩(?)等发育,玄武岩呈构造透镜体产出于滑石片岩等之中;西湾地区有蛇纹片岩、辉长岩、斜长岩等出露,其中,斜长岩岩块呈北西向延伸,断续分布。本次新发现的3个基性-超基性岩块分别是:德兴张村乡南的朱家村辉长岩体、张村乡北的搪瓷岭基性岩块(玄武岩、辉长岩等)、德兴铜厂的金家超基性岩块等。由此将原来的赣东北基性-超基性岩带的产出范围向北推进至德兴以北,基性-超基性岩带的规模得到大规模延长和加宽。总体的基性-超基性岩带的展布为北东向,基性-超基性岩呈岩块状和构造透镜体状产出于围岩中,围岩多为元古宙的浅变质岩。赣东北蛇绿混杂岩带中的岩片以西倾和北倾为主,超镁铁岩、镁铁岩、细碧岩、角斑岩、复理石的叠置层序为由南向北。
(二)华夏地区
这一地区大致相当所谓“华夏古陆”分布范围,基底岩系出露如图1-3。20世纪80年代中期以来,以水涛(1988)为代表的研究者关于“华夏古陆”发表了大量有价值的研究成果。
1.武夷山区
位于萍乡-绍兴缝合带南侧呈近东西向至北东东向延伸,是在华南加里东造山带前缘仰冲褶皱带基础上发展起来的,也是一条加里东期花岗岩带和动热变质带,燕山期形成构造-花岗岩隆起带,带宽约80km左右。基底岩系前人称“浙、闽变质岩地层”,在不同的地区被分别称为陈蔡群(浙南-陈蔡地区),八都群和龙泉群(浙西南)以及建瓯群或麻源群(福建)。但上、下时代变动较大,尚未能完全对应。其中浙西南变质基底为陈蔡群,由上、下两个亚群组成。上亚群以浅粒岩、变粒岩、大理岩夹斜长角闪岩为特征,底部具底砾岩与下亚群不整合接触,浅粒岩全岩Rb-Sr等时线年龄为901 Ma(浙江区调队,1986),并为辉石橄榄岩侵入(892 Ma)。下亚群以硅线石黑云斜长片麻岩为主,夹斜长角闪片麻岩及硅线石黑云石英片岩,变质岩中碎屑锆石U-Pb不一致线上交点年龄为1438Ma。大致以东乡为界,以西为武功山隆起,由青白口系—下古生界组成褶皱基底;以东为北武夷隆起,由古元古界麻源岩群、中元古界周潭岩群组成结晶基底,青白口系—寒武系形成褶皱基底。隆起自北向南抬升,北缘为饶南晚古生代—早中生代拗陷,主体除变质岩、花岗岩外,有较多中小型中生代火山盆地。
图1-3 台湾海峡西北地区古、中元古界露头分布略图(据张达等,2004)
2.永梅地区
古元古界结晶基底基本被剥蚀掉,只有少量出露,称为桃溪组(陶奎元等,1998)。主要分布在上杭东部和永定西北部,以片岩、变粒岩为主,出现不同程度的混合岩化,构成区内前震旦纪褶皱基底。同位素年龄U-Pb年龄为1777 Ma。震旦系-奥陶系浅变质岩系是一套厚度巨大的浅海-次深海相火山复理石建造,主要由各类细碎屑岩组成,为本区第二层次的褶皱基底地层,部分地区出现澳角岩群,为一套遭受角闪岩相变质的变质岩,时代为前泥盆系。
3.沿海火山岩带
区内在泥盆纪以前形成的所有经区域变质、剧烈构造变动和岩浆喷发的正变质岩,构成了火山岩的基底。但相对武夷隆起发育较差,可能只相当武夷地区的某一套或两套地层。海岸山脉地层分区,地壳属过渡类型,现今缺少有关基底地层的文献资料。福建东南沿海的区域变质岩,现划归为前泥盆纪。然而,侵入澳角岩群变粒岩、片岩的片麻状花岗岩与其接触关系截然分明,反映出该花岗岩的形成温压条件未超过变粒岩、片岩成岩时的温压条件。上述片麻状花岗岩被晚侏罗世南园组火山岩覆盖,其岩石特征与同位素地质年代资料均表明,其为四堡期或晋宁期。花岗岩单颗粒锆石U-Pb法年龄组分别达到1135Ma±10 Ma、909 Ma±10 Ma。