滇東北會澤地區震旦系與寒武系界線討論

陳慶松，楊潤柏

(中國人民武裝警察部隊黃金第十支隊，云南 昆明 650000)

滇東北會澤地區廣泛出露震旦紀與寒武紀過渡地層，是研究新元古代末期至早寒武世時期生物演化、重要成礦事件和寒武系地層劃分的重要解剖窗口之一。自上世紀初葉以來，不少專家學者對揚子地臺中下寒武統地層開展了多學科研究。主要以寒武統古生物學研究方面[1～3]最為顯著，比如尹恭正等(1982年-1996年)、羅惠麟等(1984年-1992年)對上揚子臺地地區的震旦紀-寒武紀之交的地層古生物做過較為深入的研究。但關于其地質年代學方面的研究則相對較少。目前整個華南地區下寒武統高精度、可靠的U-Pb鋯石年齡數據僅兩個，主要有2002年云南晉寧縣梅樹村剖面朱家菁組中誼村段中部(第5層)的鉀質斑脫巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡(538.2±1.5) Ma[4]和2008年周明忠等人在遵義松林尖坡頂剖面牛蹄塘組凝灰巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡(518±5) Ma[5]。隨著對寒武系下統Ni-Mo-PGE多金屬礦床的成礦年代學研究也積累了一定的數據，2002年李勝榮等人[6]獲得了礦石的Re-Os等時線年齡為(542±11)Ma，其認為這一年齡與牛蹄塘組(笻竹寺組)地層年齡一致。2002年Mao等人[7]和2003年Jiang等人[8]先后對華南寒武系底部黑色頁巖中的礦石進行Re-Os定年，分別獲得礦石的Re-Os等時線年齡為(541±16)Ma(2σ)和(537±10)Ma，都認為它們代表地層的年齡。以上數據雖然與國際寒武紀底界年齡相近，但是年齡數據的解釋方面還未能達成共識；加之早寒武世時期地球上存在2個大的生物地理分區[9]，使得該時期地層古生物化石的全球對比存在困難，而大范圍內的巖石地層對比則因沉積相變更具局限性。因此下寒武統急需建立以精確可靠的U-Pb鋯石年齡為基礎的時間框架，以促進其與國際比對比及劃分。

近期開展的1∶5萬區域地質礦產調查項目，首次在會澤地區五星鄉背羅箐一帶燈影組上部發現了凝灰巖(斑脫巖)夾層，并對其進行了SHRIMP鋯石U-Pb測年，本文綜合生物地層學、沉積學及凝灰巖(斑脫巖)鋯石年代學依據，對會澤地區燈影組地層時代和震旦系與寒武系界線進行探討。

1 地質概況

云南會澤地區大地構造位于揚子陸塊南部被動邊緣之曲靖-水城褶-沖帶，地層主要屬于華南地層大區上揚子地層分區之曲靖地層小區，從古生代至新生代地層均有岀露。區內燈影組為最老的地層(未見底)，其主要分布于五星背斜核部、雨碌斷裂沿線，總體呈北東向展布(圖1)。區域上燈影組與之下與陡山沱組碳質頁巖呈整合過渡關系，之上與笻竹寺組黑色碳質頁巖呈整合過渡關系。

燈影組(Z∈d)是由李四光、趙亞曾(1924)創建的“燈影石灰巖”演變而來，創名地點在湖北宜昌市西北20km長江南岸石牌村至南沱村的燈影峽。本次參照《云南省巖石地層》(1996)[10]劃分方案，將漁戶村組重新劃歸回燈影組，并結合巖性組合及沉積旋回特征將燈影組劃分為三段：

(1)燈影組下段(Z∈d1)：巖性為主要為灰白、青灰、灰黑色中-塊狀泥晶-細晶白云巖、內碎屑白云巖、含藻屑硅質細脈白云巖；

(2)燈影組中段(Z∈d2)：為淺灰、灰白、灰黃、灰黑色中-厚層部分塊狀微晶-粉晶白云巖、鮞粒白云巖夾硅質條帶，白云巖水平紋層發育，硅質條帶寬度多小于2cm，呈條帶狀、透鏡狀產出；

(3)燈影組上段(Z∈d3)：為灰、灰黃薄層白云巖與灰色薄層硅質巖互層，上部發育含磷粉砂巖、泥巖及磷塊巖。含磷層之下為一凝灰巖層。

圖1 研究區地質簡圖及震旦—寒武系燈影組分布圖

1-第四系；2-侏羅系；3-三疊系；4-二疊系；5-石炭系；6-泥盆系；7-寒武系；8-震旦-寒武系燈影組；9-研究區位置

2 樣品采集及分析方法

通過1∶5萬區調野外調查發現的凝灰巖(斑脫巖)層主要賦存于磷質白云巖與硅質巖的夾層中(圖2)，凝灰巖呈淺灰色、灰白色，具凝灰結構，成分由巖屑、晶屑及火山灰組成。凝灰巖厚5cm-20cm，延伸數百米(圖3)。本次凝灰巖研究樣品采自于云南省會澤地區五星鄉背羅箐一帶燈影組上部凝灰巖(斑脫巖)，距上覆寒武系笻竹寺組黑色碳質頁巖大約50m，采樣位置105°15′24″，26°32′47″，樣品編號為D4045-1-2。由于凝灰巖較軟而疏松，露頭表層易于風化及遭受外界碎屑物質混染，因而在樣品采集過程中首先挖掘至凝灰巖的新鮮位置，而后采集新鮮凝灰巖樣品25kg。對所采樣品經破碎、重液分選后在雙目顯微鏡下挑選出鋯石后進行制靶。樣品靶制成后，首先在光學顯微鏡下對被測樣品進行照相，包括透射光和反射光；然后在掃描電子顯微鏡下進行鋯石陰極發光(CL)成像研究(圖4)，對照可見光透反射圖像進行標點選樣，排除裂隙發育和包裹體較多的鋯石顆粒；最后將樣品靶表面鍍金，以增強其導電性。鋯石挑選、制靶及測試在北京離子探針中心完成。有關年齡的數據處理由北京離子探針中心用SQUID及ISOPLOI程序完成。

圖2 五星鄉燈影組柱狀圖及采樣點

圖3 研究區燈影組上段凝灰巖觀測照片Fig 3.Tuff in Dengyng Formation Upper Member

圖4 研究區燈影組上段凝灰巖中鋯石顆粒陰極發光(C)L像Fig 4.Cathodoluminescence of Zircon inDengying Formation Upper Member Tuff

3 分析結果

會澤地區五星鄉背羅箐一帶燈影組上部凝灰巖(斑脫巖)樣品D4045-1-2中的鋯石顆粒磨圓度各有差異，大部分鋯石晶形呈半自形-自形，另有少量鋯石磨圓度較好，反映鋯石顆粒經歷了長期的磨損，經歷了一定距離的搬運或再沉積，鋯石粒度多在30-80μm，少部分能含量在12×10-6-83×10-6之間。鋯石U含量變化范圍為101.00×10-6-1270.00×10-6，Th含量變化范圍為3.00×10-6-855.00×10-6，Th/U值變化范圍為0.34-1.09，主體部分都大于0.4，少量小于0.4，顯示鋯石以巖漿成因為主，混有少量繼承鋯石。

本次研究共選取16顆典型鋯石顆粒進行了測試分析，大多分布在諧和線上或附近，其中數據點D4045-1-2-9為不諧和點，數據點D4045-1-2-12和D4045-1-2-15顯示204Pb測量值偏高，數據點D4045-1-2-16的Th/U比值偏高(1.09)，相對遠大于樣品的Th/U比值。數據點D4045-1-2-1、D4045-1-2-14和數據點D4045-1-2-13的年齡值分別與主體年齡值偏低和偏高，代表小部分的物源供給。其余9個測點的U-Pb年齡在誤差范圍內具有較好的一致性，大多數落在一致曲線之上(圖5)，選取了9個206Pb/238U年齡介于(526.6±7)-(550.9±7.7) Ma之間的點進行加權平均年齡計算，其年齡為(538±5) Ma(MSWD=1.04)。鋯石分析測試真實可靠(表1)，置信度高。

圖5 凝灰巖鋯石U-Pb協和圖和加權平均年齡

注：1.206Pb*為放射性鉛；2.灰色區域分析值未納入加權平均計算。

4 地質意義

4.1 燈影組時代約束

云南地質調查局區調隊八分隊(1978年～1980年)[11]在該組中段采集到了OsagiaminutaZ.Zhuz，Paniscolleniasp等藻類化石，上段采集到了軟舌螺：CircothecaobesaQian，C.longiconicaQian，C.chengjiangensisQian，C.maximaJiang sp.nov.，C.crasseocochlia(Syssoiev)，C.sp，C.spp.，Ovalithecasp.，Turcuthecacrasseocochlia(Sysoiev)，T.maximaJiang，T.longevaginatusQian et Jiang，T.lubricaQian，T.magmaJiang，T.hitubaQian，T.sp.；似軟舌螺：TorellelacurvaeMiss；管殼類：Palaeosulcachitessp.；托馬斯殼類：Lapworthella？sp.；單板類：CassidinaselebrosaJiang；腹足類：AldanellaoperoseMiss。從生物面貌上來看，該組中段僅出現藻類化石，上段化石較為豐富，與黔北川南燈影組一致，與滇中相同層位亦可對比，Cassidina和Circothecalongiconica均為晚震旦世燈影峽期的重要分子，其時代為晚震旦世燈影峽期。本次工作在燈影組上段上部發現了凝灰巖(斑脫巖)，獲鋯石U-Pb加權平均年齡為538±5 Ma，其時代為早寒武世梅樹村期。這一年齡為凝灰巖的就位(沉積)年齡，可以真實地反映所處地層的沉積時間，這說明燈影組為一跨時代地層。燈影組下段和中段地層時代為晚震旦世燈影峽期，而燈影組上段地層時代為晚震旦世燈影峽期-早寒武世梅樹村期過渡時期。

4.2 會澤地區前寒武系-寒武系界線

截止目前華南地區下寒武統已經積累了三個高精度鋯石U-Pb年齡數據，即云南晉寧縣梅樹村剖面朱家菁組中誼村段中部(第5層)的鉀質斑脫巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡(538.2 ± 1.5) Ma[4]、遵義松林尖坡頂剖面牛蹄塘組凝灰巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡(518±5) Ma[5]，以及本次工作在會澤地區燈影組上段凝灰巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡(538±5) Ma。參照2018年版《國際地層表》(網址：http：//www.stratigraphy.org/index.php)前寒武系-寒武系界線年齡已確定在541±1 Ma。而中國前寒武系-寒武系界線位置的確定一直懸而未決，普遍認為這一界線一般置于中誼村段的底部[12]。目前雖然沒有直接的同位素絕對年齡數據，但如果這一方案與地質事實相符，則這一層位的絕對年齡被估計為541±1 Ma是可行的。通過會澤地區燈影組上部凝灰巖(斑脫巖)夾層與云南晉寧縣梅樹村剖面朱家菁組中誼村段中部(第5層)的鉀質斑脫巖對比可以看出：二者在巖石組合特征方面均是以夾層的形式產于磷塊巖或硅質巖中；二者的產出位置均是位于笻竹寺黑色碳質頁巖之下，磷質粉砂巖、磷塊巖之上；二者的SHRIMP U-Pb年齡數據也驚人的相近，均為538 Ma，這也說明了二者是同一地質事件在不同區域的產物。由此看出，會澤地區前寒武系-寒武系界線應置于燈影組上段凝灰(斑脫巖)下方，位于燈影組上段非正式地層單位(中誼村段)底部(圖2)。會澤地區下寒武統以精確鋯石U-Pb年齡為基礎的時間框架雛形已基本建立，無疑對華南地區前寒武系-寒武系地層劃分提供了有力支撐，最終將促進華南下寒武統的國際對比及劃分。

4.3 地質意義

筆者在研究區開展1∶5萬區域地質礦產調查項目過程中，首次在區內燈影組上部發現凝灰巖(斑脫巖)夾層。通過與滇中昆明寒武系梅樹村組、黔北遵義寒武系牛蹄塘組和黔東北銅仁震旦系老堡組等地中的凝灰巖夾層對比發現，該火山巖漿事件具有的一定的區域對比性，應代表一次重要的火山巖漿事件。這一事件之后或稍后不久沉積盆地演化發生了重要轉折，研究區由硅質巖(與海底熱液有關)向黑色頁巖沉積轉變，并伴隨磷質、多金屬硫化物的沉積。隨后出現早寒武世早期的“多元素富集層”，并顯示出界線上下巖相、生物群落、元素、同位素、礦物組合的突變。根據1996年Grunow等[13]和2008年Pease等[14]對Baltica板塊和Laurentia的研究，揚子克拉通的這一沉積轉換可能與Rodinia超大陸裂解后的火山活動有關。即與Baltica板塊和Laurentia板塊裂解、分離和lapetus洋的形成有關。

5 結論

(1)通過1∶5萬區域地質礦產調查，首次在會澤地區五星鄉背羅箐一帶燈影組上部發現凝灰巖(斑脫巖)夾層。這一火山巖漿事件具有的一定的區域對比性，應代表一次重要的火山巖漿事件，可能與Rodinia超大陸裂解后的火山活動有關。

(2)綜合生物地層學、沉積學及鋯石年代學來看，筆者認為會澤地區燈影組下段和中段地層時代為晚震旦世燈影峽期，而燈影組上段地層時代為晚震旦世燈影峽期-早寒武世梅樹村期過渡時期。通過凝灰巖鋯石U-Pb年齡基本建立了會澤地區下寒武統以精確鋯石U-Pb年齡為基礎的時間框架雛形，并為揚子地臺下寒武統提供了精確的鋯石U-Pb年齡數據支撐。

(3)通過會澤地區燈影組上部凝灰巖(斑脫巖)夾層在巖性組合、產出位置及SHRIMP U-Pb年齡數據等方面與鄰區對比發現，會澤地區前寒武系-寒武系界線應置于燈影組上段凝灰巖(斑脫巖)下方，位于燈影組上段非正式地層單位(中誼村段)底部。