华南板块由扬子块体和华夏块体两个构造单元组成。北东走向的江南造山带位于扬子块体的东南边缘,标志着扬子块体与华夏块体新元古代的碰撞造山带缝合线,扬子块体以绍兴—萍乡—祁东—茶陵—龙胜断裂带或新元古代蛇绿混杂岩带与华夏块体相隔。在江南造山带东部的樟树墩—德兴—歙县地区,出露了一条蛇绿岩带,称为赣东北蛇绿岩带,主要由杂乱无序的蛇纹岩(斜辉橄榄岩、二辉橄榄岩)、辉石岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩和细碧岩、红色硅质岩及泥砂质复理石等团块组成,测年结果显示其形成时代为1.0-0.85 Ga。此外,江南地区广泛出露一些基性岩和中性岩,其测年结果多聚集于900-850 Ma。桂北四堡群(相当于黔东南梵净山群,湘北冷家溪群,赣北下双桥山群,皖南上溪群和浙东北双溪坞群)是江南造山带中出露的最古老地层,其上被新元古代桂北丹州群组(相当于黔东南下江群,湘北板溪群,赣北上双桥山群,皖南历口群和浙东北河上镇群)角度不整合覆盖。沿江南造山带零星分布着一些830-820 Ma的S型花岗岩,它们均侵入在四堡群及同期地层中,由东向西,代表性岩体分别有许村、九岭山、元宝山、三防和梵净山岩体。这些地质事实已被地质学家重复检验并广泛接受。然而,自郭令智先生(1984)最早在国内建立元古代板块运动俯冲机制、提出江南沟弧盆构造体系以来,迄今为止,对于江南造山带新元古代的构造演化史尚无统一的认识。过去的几十年间,江南造山带和华夏块体的研究进展促使了几个构造模型的提出,同时也引发了关于这两个地区构造演化观点的分歧,其中就包括了扬子块体和华夏块体碰撞时间的争论。目前,关于江南造山带新元古时期的构造演化过程,存在三种代表性观点。三种动力学演化模式1.李正祥等(2002)提出了1.0 Ga碰撞造山及825 Ma地幔柱活动导致华南裂解的模型。作者在华夏块体中采集的样品中发现了1300-1000 Ma锆石增生边,以及1007±14 Ma花岗片麻岩。从而认为华夏块体存在一期中元古——新元古代变质作用,将其理解为格林威尔期扬子块体与华夏块体之间的大陆碰撞事件,并为此碰撞事件命名为四堡造山运动(等同于江南造山运动)。作者对江南东段田里片岩(江西省广丰县)白云母的40Ar/39Ar分析结果表明,坪年龄分布在1042±7 Ma和1015±4 Ma之间,因此提出田里片岩的原岩沉积年龄大于1042 Ma,并认为四堡造山运动的时间早于1.0 Ga。根据作者的研究,江南造山带地区发现了大量的花岗岩和镁铁质——超镁铁质侵入岩,这些双峰式岩浆岩的活动时期主要分布在两个阶段,即830-795 Ma和780-745 Ma。对广西和湖南的基性岩地球化学研究表明,这些岩石含有高εNd(t)值,为3.3-5.5,并将其解释为地幔柱成因。故而,作者将江南地区新元古代构造演化历史分为两个阶段:一、1.0 Ga左右的四堡造山运动将扬子块体与华夏块体拼合在一起并形成了统一的华南块体;二、之后,自825 Ma开始,由于(超级)地幔柱的影响,华南开始处于一种裂解状态。2.但是,周金城等(2004)提出了一种完全不同的构造演化模式。作者主要关注了江南造山带镁铁质岩浆的物质来源以及四堡群的沉积时代等问题。江南造山带中出露的大量ca.830 Ma具有高镁地球化学特征的镁铁质岩石,周金城等人摒弃了之前地幔物质来源的认知,认为这些镁铁质岩石表现的是岛弧性质的地球化学特征,镁铁质岩浆是板块边界聚敛的产物,而不是来自于地幔柱。Ca.825 Ma的花岗岩地球化学特征显示高ACNK值(1.10-1.87),为典型的S型花岗岩,作者认为该岩浆作用是扬子块体与华夏块体碰撞所致。另一期新元古代镁铁质岩浆作用发生于770-750 Ma,其中的锆石εHf(t)值测定为2.6-6.7,作者提出该期基性岩浆活动产于大陆裂谷,表明江南造山带地区在碰撞事件后经历的伸展作用。此外,作者对四堡群、丹洲群及其同期地层碎屑锆石年龄分析表明,它们的最大沉积年龄分别被限定在872 Ma和800 Ma,作者认为造山活动在800 Ma之前已经结束。从而,作者提出江南造山带新元古代的构造演化历史包含了以下几个阶段:一、新元古代枕状熔岩与科马提质玄武岩(约878-822 Ma)形成于岛弧岩浆作用背景下;二、大洋地壳向扬子块体北西向俯冲发生的时间约为866-835 Ma,俯冲高峰期为866 Ma;三、四堡群沉积作用发生在约872-835 Ma;四、扬子块体和华夏块体碰撞发生时间约为83 5-820 Ma;五、自820Ma碰撞完成后,江南造山带立即进入了大陆裂解阶段。3.与此同时,另一组研究团体则表达了不同的观点。姚金龙等(2017)对江南造山带中新元古代地层、中基性岩石、S型花岗岩、A型花岗岩以及变质作用进行了大量的研究工作。赣北登山群(相当于四堡群)的碎屑锆石年龄谱记录了1000-820Ma的年龄信息,峰值为850 Ma。作者对桂北龙胜辉长岩、辉绿岩,浙东北石角辉长岩、闪长岩,浙东道林山玄武岩、安山岩年代学测试表明,它们的形成年龄介于880-860 Ma之间,并被解释为俯冲相关产物。作者对赣闽交界处的万源副片麻岩展开了研究调查,其中的锆石变质变揭示了 860±6 Ma的变质年龄,由此作者认为该变质年龄很有可能反映了扬子块体与华夏块体碰撞导致的变质事件。桂北元宝山S型花岗岩的研究表明其岩浆的冷却结晶年龄为830 Ma,作者认为这是同碰撞造山的产物。作者对浙东道林山A型花岗岩的分析表明其结晶年龄为790 Ma,与华南的南华纪裂谷事件相当。结合前人的对赣东北蛇绿岩套年代学和丹洲群的碎屑锆石的研究结果,作者提出江南造山带的的构造演化涵盖了以下几个方面:一、古华南洋的俯冲发生在1000-860 Ma之间;二、扬子块体和华夏块体的碰撞(江南造山运动)发生在860-800 Ma,该事件使得华南成为一个统一的大陆;三、自800 Ma以后,江南地区受南华纪裂谷事件影响,处于裂谷环境。存在的问题虽然众多学者针对江南造山带的新元古代构造演化和碰撞时限问题做了大量工作,但仍是各家看法不一,仍然存在许多关键问题亟待阐明。主要归纳为以下四点:(1)四堡群的地质意义是什么?其沉积年代为何时?在上述三种演化模式中,作者们主要关注的是江南造山带中基性岩的年龄与物质来源,但很少有人关注四堡群的地质意义。根据野外地质接触关系,四堡群的沉积与古华南洋的俯冲以及扬子与华夏的陆陆碰撞应该同期进行,应当记录了洋壳俯冲和江南造山运动的全过程。按理四堡群理应记录了俯冲初始阶段,即1.0 Ga,的年龄信息。然而,王孝磊等人(2007)和周金城等人(2009)根据四堡群及其同期地层中最年轻的碎屑锆石年龄,认为四堡群及其同期地层的最老沉积年龄为872-860 Ma。然而,从地层柱上来看,他们的采样位置离四堡群的底部至少相距2.5千米,所以,872 Ma的最老沉积时间是值得怀疑的。(2)江南造山事件发生于何时?对于这一问题,不同学者从不同角度进行了阐述。i)李正祥等(2002)根据海南采集的样品中1.3-1.0 Ga的锆石变质边以及四川采集的ca.1.0 Ga花岗片麻岩判定在华南存在一期1.0 Ga的变质事件,并将之与格林威尔造山带进行对比,进而推断在ca.1.0 Ga的时候发生了一起碰撞造山事件,并称之为四堡造山运动。然而,四川位于扬子块体西缘,与江南造山带分属两个不同构造单元,其间并无直接关联证据:而海南地块的构造属性目前不明,没有确凿证据表明它属于华夏块体的一部分(王智琳等,2015)。所以,用四川和海南的样品来谈论江南造山带的构造事件,支撑性弱,结论不可靠。ii)新元古代区域角度不整合被公认为造山事件的标志。周金城等人的研究成果表明不整合上覆地层丹洲群的最老沉积年龄为800Ma,结合区域出露的830 Ma S型花岗岩,他们认为造山运动发生在830-800 Ma。但是这种模式也存在一些不足:(1)角度不整合固然是造山事件的产物,我们可以定性地认为造山运动在不整合上覆地层初始沉积前已经结束,但是造山事件是穿时性的,具体的结束时间还需要根据其它地质证据进行更精确得约束;(2)他们提出的860-825 Ma俯冲成因基性岩与830 Ma过铝质壳源型花岗岩为何能同期产生?这有悖于俯冲——碰撞构造演化过程。笔者通过对其认为的俯冲成因基性岩中的锆石阴极发光(CL)图像识别,发现一部分作者将酸性岩浆锆石(850-825 Ma)混淆为基性岩锆石。通常情况下,基性岩浆锆石应显示宽条带状特征,而非酸性岩浆锆石的振荡环带。此外,这些锆石的εHf(t)值为负,进一步说明了这些锆石并非基性岩浆本身结晶分异产生的。因此,有必要重新审视前人认为的基性岩浆结晶年龄是否真的为860-825 Ma?并对江南造山带构造演化进行新的解读。(3)S型花岗岩浆的侵位机制是什么?S型花岗岩被认为是由地壳岩石部分熔融结晶产生的,并且通常被认为是后造山作用的产物,它可以被认为是造山运动结束的标志。然而,到目前为止,还未有人关注江南地区过铝质花岗岩浆侵位的机制,开展过铝质花岗岩浆侵位机制的研究,将有助于人们从另一种视角了解造山运动的演化过程。(4)新元古代造山事件之后,江南区经历了怎样的地质再造?通常,人们认为华南在800-750 Ma时期经历了一次称为南华裂谷的构造事件。南华裂谷事件之后至460 Ma,整个华南处于一种稳定的沉积环境。随后,原俯冲下盘的华夏块体经历了范围广、烈度强的陆内构造事件,而俯冲上盘的扬子块体则处于一种相对稳定的沉积环境中。因此,为了更好地了解江南造山事件之后江南区的构造演化,有必要开展一些研究。为了阐明上述的问题,我们以江南造山带西段新元古代区域角度不整合以及S型花岗岩为切入点,运用野外观察、运动学分析、薄片观察、主微量化学、锆石年代学、铪同位素、磁组构、重力模拟、氩氩热年代学等方法进行综合研究,以期能对江南造山带新元古代到中生代的构造演化有一个更加精细与全面的了解。古华南洋关闭时间以及扬子块体与华夏块体拼合时间的限定,基于碎屑锆石的分析新元古代角度不整合在江南造山带广泛发育,但因植被覆盖,许多地方露头不佳。我们对江南造山带西段所有四堡群和丹洲群及其同期地层进行了多条线路的野外观察,最终选择了出露最佳的四个不整合点(黔东南江口县梵净山、桂北罗城县四堡、湘西北沅陵县马底驿和湘东北岳阳市云溪)作为精细研究对象,并在不整合面之下地层的顶部与不整合面之上地层的底部分别采集了砂岩(砾岩)样品。在桂北,丹洲群底部的砾岩不整合覆盖在四堡群之上,虽然不整合面上下的岩性差异不大,但变形程度与样式却截然不同。四堡群及其同期地层均表现为强烈褶皱,褶皱轴呈南—北或北东—南西走向,反之,不整合面之上的丹洲群及其同期地层则表现为宽缓的褶皱。笔者从上述四个地点共采集了 13件砂岩样品(包括四堡群和丹洲群)用于主微量元素分析。在Hf-La/Th投图中,四堡群及其同期地层的样品投影在安山岩,TTG,长英质火山岩和花岗岩区,说明这些岩石是四堡群沉积物的物源提供者。在构造背景判别图中,所有四堡群样品均落在活动大陆边缘范围内,表明四堡群及其同期地层很可能沉积在活动大陆边缘。四堡群及其同期地层表现出轻稀土元素(LREE)相对于重稀土元素(HREE)的明显富集特征,且显示出强烈的Ba,Sr,Nb负异常,这些特征表明四堡群及其同期地层最顶部的沉积物是由上地壳物质组成的。研究还表明,丹州群底部的沉积序列继承了四堡群顶部地层的地球化学特征,表明丹州群的沉积物来源于四堡群。我们从梵净山、四堡和马底驿三个地区的不整合面上下地层各采集了一套四堡群和丹州群(及同期地层)样品,用于碎屑锆石年龄谱分析。6件样品的结果表明,它们的年龄谱之间存在相似性,亦存在差异性。相似性表现为,就同时期地层单个样品之间比较而言,四堡群顶部地层的年龄谱显示出良好的可比性,年龄多集中于1000-830Ma,并有一个明显的单峰,峰值约855 Ma。丹洲群底部砂(砾)岩样品年龄谱同样具有良好可比性,数据多集中于1000-780 Ma,并伴随有至少两个峰值,分别为850 Ma和790 Ma。从不同地层之间样品比较来看,四堡群与丹州群地层有着很高的相似性,具体表现为它们的碎屑锆石年龄大多集中在1000 Ma以内的范围。并且,在1000-830Ma区间,二者的相似性表现得尤为明显,不仅有协调一致的分布规律,而且年龄峰值一致,为850 Ma。然而,就同时期地层单个样品之间比较来看,三防地区丹洲群样品与其它两个区域同时期地层样品的年龄谱表现出极大的差异性。除了具有相似的两个峰值(850 Ma和790 Ma)外,它还表现出了 997 Ma的次级峰值,并且明显记录到了 2.5 Ga与ca.1.8-1.6 Ga的年龄信息。从不同地层的年龄结果进行对比,可以看出丹洲群及同时期地层样品记录到了更多的2.5 Ga和2.0-1.5 Ga的碎屑锆石年龄信息,并且丹洲群比四堡群样品多记录了 800-780 Ma的年龄信息,年龄谱多出一个明显的单峰,峰值为795 Ma。四堡群与丹洲群的碎屑锆石年龄谱对比说明,850 Ma是·个岩浆活动峰期,并持续到820 Ma,此后,在820-800 Ma期间,江南西段很少记录到岩浆活动。自800 Ma以后,江南区岩浆活动又变得活跃起来,为南华纪裂谷型岩浆事件。为了追溯扬子块体、江南造山带、华夏块体新元古代地层的碎屑锆石年龄谱信息,我们从前人的研究成果中收集了近一万组数据,进行区域上碎屑锆石年龄分布的统计分析。这些碎屑锆石主要来自以下几个地区:扬子块体(贵州北部,湖南北部和湖北),江南造山带(安徽,江西,湖南,广西北部,贵州东北部)和华夏块体(福建,广东,湖南东南部和广西东南部)。分析结果表明,江南造山带的碎屑锆石年龄谱图与扬子块体十分相似,但与华夏块体差异显著。扬子块体和江南造山带年龄谱中,年龄族群主要聚集在1000-820 Ma之间,并且单峰显著,峰值区间为850-830 Ma。然而,华夏块体与前两者表现出了显著的差异性,它明显地记录到了 1.5-1.0 Ga的年龄信息,这在扬子块体与江南造山带中是缺失的。而在1000-820 Ma年龄区间,华夏也表现得迥然不同,它并非是单峰形式,而是呈现出现了多个峰值,分别对应于970、960、930和840 Ma。因此认为,至少在1.0 Ga,华夏块体与扬子块体是相对独立的。区域地质资料显示,江南东段零星分布有1.0-0.88 Ga的基性岩,这些基性岩被认为是洋壳残片和岛弧型岩浆岩,表明当时古华南洋处于俯冲阶段。从碎屑锆石年龄谱也能得到证明。自1.0 Ga以来,扬子区和江南区的碎屑锆石年龄信息从极少到有,并逐渐增多,反映了江南区的岩浆活动从无到有,并逐渐增强。而华夏块体碎屑锆石年龄谱则无此特征,说明当时华夏块体远离俯冲带。从扬子、江南、华夏三个区域的碎屑锆石年龄谱对比图不难发现,自865 Ma开始,三个区域的碎屑锆石年龄呈现同步快速上升的趋势,并在840 Ma左右达到顶峰。并且,值得注意的是,在865-820 Ma这个时间段内,江南区碎屑锆石的数量近似等于扬子区与华夏区的数量之和。结合区域地质证据,850-820 Ma的S型花岗岩遍布江南造山带全区,此类花岗岩被普遍认为是造山作用的产物。因此,我们推断,扬子块体与华夏块体的碰撞始于865 Ma,止于820 Ma。在此期间,发生了一起遍布江南全区的造山事件,并产生了大量的过铝质壳源型花岗岩,岩浆活动于840-820 Ma左右达到顶峰,由于江南地区的造山隆升,故碰撞造山后分布在其两侧的扬子块体和华夏块体均能记录到865-820 Ma的锆石信息。因此,运用碎屑锆石年龄谱分析的方法,通过对相同地区不同地层进行对比,以及不同区域相同地层进行对比,并结合可靠的地质资料,我们提出,古华南洋的俯冲过程始于1.0 Ga,并持续到865 Ma,自此,扬子块体与华夏块体发生陆陆碰撞,形成江南造山带,该造山运动一直持续到820 Ma。之后,江南造山带处于构造静默期,无显著岩浆活动。自800 Ma开始,受南华纪裂谷事件影响,华南统一大陆开始裂解。在江南区新元古代的构造演化过程中,四堡群的沉积过程可划分为两个阶段,即洋壳俯冲阶段与陆陆碰撞阶段。南华纪裂谷事件开始后不久,江南区进入沉积阶段并形成了丹洲群地层。三防——元宝山岩体建造机制,基于野外观察、年代学、磁化率各向异性和重力模拟分析岩浆岩是大陆地壳的重要组成部分,岩浆活动在地壳物质再循环和壳幔相互作用中起着重要的作用。因此,为了更好地了解地壳演化的过程,对岩浆活动的研究是必不可少的。岩浆演化过程包含了几个方面,比如:岩浆的形成、分异、运移以及侵位。岩浆侵位是这个过程最后的,但又必不可少的阶段。保留在围岩和岩体中的某些特征信息,能够反映岩浆在侵位过程中,围岩与岩浆的相互作用以及岩浆侵位所需的空间等信息。S型花岗岩浆被认为是富铝质原岩通过部分熔融作用形成的,是同/后造山作用的标志产物,多形成于陆内环境。如前述所说,过铝质花岗岩由东向西分布在江南造山带,为了更好地限定江南造山带的新元古代演化过程,我们把江南造山带西部的三防岩体和元宝山岩体作为主要研究对象,运用实地考察、显微观察、年代学、同位素分析、岩石磁学以及重力模拟等方法,多角度地研究和理解岩体的建造及演化过程。三防岩体出露部分的海拔从200米到1800米不等,元宝山岩体最高可达2000米。这两个岩体主要由石英,斜长石,钾长石,黑云母和白云母组成,岩性为似斑状二长花岗岩和含电气石黑云母花岗岩。根据野外观察,花岗岩体可大致分为未变形和变形两部分。海拔700米是未变形和变形花岗岩的分界线。海拔700米以下的花岗岩表现为块状,而700米以上的部分,石英和长石均已变形为眼球状构造,原始的岩浆岩构造被改造成片麻状构造,而且变形程度随着海拔的升高而增加。根据野外资料以及显微薄片研究,发现三防和元宝山地区的四堡群地层变形变质程度与海拔高度具有正相关性,类似于上述花岗岩。为了揭示三防和元宝山岩体岩浆的结晶年龄和物质来源等信息,我们分别从两个岩体各采集了一件样品进行测年分析。锆石U-Pb测年结果表明,两件样品给出的平均年龄分别为830±2 Ma和830±5 Ma。锆石原位Hf同位素分析结果显示ε Hf(t)均为负值,范围从-1.89到-11.15,平均值为-4.63。相应地,这些锆石的二阶段模式年龄(TDM2)主要集中在1828-2143 Ma。这些结果表明,研究区花岗质岩浆来源于古元古代大陆基底岩石的部分熔融,没有地幔物质的参与,并于830 Ma冷却结晶。我们对采自于三防岩体的9个样品进行了磁性矿物分析。研究表明,三防岩体中磁化率载体主要是铁磁性矿物(多畴(钛)磁铁矿、赤铁矿)和顺磁性矿物(黑云母、白云母、长石)。这些矿物所表现的磁组构可直接与岩相组构相对比,因此,磁化率各向异性(AMS)方法可以有效地获取花岗岩的岩石组构特征,并能由此推断岩浆侵位的方式。在两个岩体内,我们从55个采样地点共采集了 352个岩芯样品用于磁化率各向异性(AMS)研究。根据各向异性度(PJ)研究结果,我们可以把这两个岩体划分为两个单元,即:岩浆组构单元和构造组构单元,可分别对应于未变形和变形的花岗岩。岩浆组构单元的花岗岩显示为近似各向同性的特征,显微研究表明,这些花岗岩的石英颗粒为自型形态,具有轻微的波状消光特征,而黑云母均无变形。这些现象均表明,此类花岗岩未受到固相变形作用。此外,未变形的花岗岩样品中,96%的分析样本PJ值小于1.1,这表明样品的磁组构特征是在岩浆结晶过程中获得的,这与我们野外宏观观察与显微薄片分析的结果相一致。因此,我们认为未变形的花岗岩中的磁组构是原生组构,未被后期构造事件叠加改造,故而,它们可以被用来研究岩浆流动与侵位方式。三防岩体西部的花岗岩发育岩浆组构,磁面理一致性好,倾向东,大多倾角陡立(31-60°),个别(两个)采样点倾角直立(61-90°)。值得注意的是,南北走向的磁面理与围岩四堡群的褶皱轴向相一致。该区域内花岗岩的磁线理可分为两组,即:南边的磁线理主要为东西向分布,倾角陡立;北边的磁线理主要为南北向分布,倾角平缓(0-30°)。这反映了南边的磁线理主要受到垂向向量和东西向向量的共同影响,而北边的磁线理被水平南北向向量主导。三防岩体中南部的花岗岩,磁面理倾向向西,倾角陡立;磁线理主要展布方向为东西向,暗示岩浆很可能是以东西向叠加的方式高角度上涌。在元宝山中南部以及北部小部分区域,磁面理走向南北,倾角陡立甚至直立;磁线理分布一致,方向近南北,角度平缓,这表明岩浆由下至上高角度上涌,并沿南北向低角度近水平流动(当前坐标系统下)。这些样品的形状参数统计结果显示,磁化率椭球体“扁圆状”与“雪茄状”的数量比率约为1:1,这说明磁面理和磁线理都是在非常微弱的应力场条件下获得的。因此,可以推测岩浆的迁移过程。此外,剩余布格重力异常显示,三防和元宝山岩体的根分别位于其南部和中部。剩余布格重力异常解译剖面显示,这两个岩体是由南北向分布的岩脉(墙)在东西向上叠加而成的。两个岩体的形态均在南北向上均呈现为岩舌/岩床状,岩体的厚度由南向北逐步递减。据此,我们将新元古代过铝质岩浆侵位方式的特点概括如下:(1)岩浆侵入到四堡群先存的构造薄弱带中:(2)岩浆高角度陡立(或竖直)上涌,并以东西向岩墙叠加的方式生长;(3)岩浆由南向北呈低角度平缓的流动,形成岩舌或岩床状形态。三防——元宝山地区早古生代至中生代地质事件,基于Ar热年代学研究通过野外观察、显微分析、磁化率各向异性等手段的研究,我们发现三防——元宝山岩体的上部及围岩(海拔700米以上)均受到了后期构造事件的影响,花岗岩和四堡群围岩均面理化,面理倾向一致,朝西倾斜;线理一致,近东西走向。运动学标志(剪切带、眼球构造、云母鱼、S-C组构以及压力影)均指示顶朝西的韧性剪切指向。然而,该期构造事件发生于何时?目前知之甚少。为此,我们在三防和元宝山岩体中采集了白云母和黑云母样品用于Ar-Ar同位素年代学研究,其中有变形的与未变形的白云母和黑云母样品。40Ar/39Ar热年代学方法被广泛应用于地壳变形的研究,是研究含钾矿物(白云母、黑云母、绢云母和角闪石等)变形年龄行之有效的方法。笔者采集了六件样品用于高精度氩同位素分析,测试在奥尔良大学钾氩同位素实验室进行,测试方法分为两种,即:传统的逐步加热法和原位激光剥蚀方法。运用逐步加热法对元宝山岩体六件云母颗粒(粒径125-250μm)进行分析,结果表明所有样品39Ar释放量均在70%以上,高精度坪年龄数据集中在413-392 Ma的范围。三防岩体的样品(A37)则被分选、制备成若干黑云母集合体(直径2-4mm)以及圆形岩片(直径1cm、厚度1mm),用于原位激光测试。黑云母的测试结果表明其年龄分布在420-240 Ma,呈现阶梯状递减趋势。然而,白云母测试结果表明,其年龄大多集中在420 Ma,仅小部分数据表现为阶梯状递增至最大年龄450 Ma。华南东南部地区已经开展了诸多40Ar/39Ar方面的工作,包括武夷、云开、九岭和雪峰山等地区,测年对象多为新元古代浅变质碎屑岩和早古生代同构造花岗岩,研究结果显示了两组显著的年龄范围,即450-390 Ma和238-194 Ma。早古生代40Ar/39Ar年龄主要来自于华夏块体的韧性滑脱(剪切)带中,并被认为是由早古生代陆内造山事件引起的。而江南造山带中的早古生代40Ar/39Ar年龄主要来自新元古代浅变质岩区的大型断裂带,具有局域性分布特点;远离断裂带的寒武纪与奥陶纪地层并无变形变质,也无早古生代40Ar/39Ar年龄数据报道。例如,近来徐先兵等(2015)和李建华等(2016)报道了江南东段早古生代云母的40Ar/39Ar年龄(449-429 Ma)的云母,他们的样品分别采自于赣东北断裂带与九岭东部地区的新元古代浅变质岩区的断裂带中。我们通过对桂北花岗岩和糜棱岩中被剪切拉伸的云母矿物的定年,获得了质量较高的40Ar/39Ar年龄数据:450-400 Ma。这与徐先兵和李建华等人的研究结果相似,因此,可以合理地推测我们采集的白云母样品变形的时间与华夏块体以及江南东段局域性的韧性变形时间一致。但是,如何理解江南造山带受到志留纪构造事件影响而全区的寒武纪——奥陶纪地层未受到变质变形的这一事实呢?许多学者对江南造山带以及华夏块体的刚性进行了研究,并一致认为华夏块体是由多个刚性相对较弱的次级块体组合而成。而江南造山带并非如此,地球物理研究表明江南造山带的底部是统一的且刚性强的扬子基底。这很可能解释了为何江南地区未见(早古生代地层)高级变质与强烈变形现象,而华夏块体广布420 Ma的Ar-Ar年龄结果。值得注意的是,所有记录到420 Ma Ar-Ar年龄的元古代地层均沿着江南地区构造带分布,这很可能表明江南造山带被早古生代造山运动改造,但是这种影响是局部的,并非区域性改造。换言之,早古生代变形只发生在局部地区,很有可能是老的构造带上。另一种可能的解释为,420 Ma的Ar-Ar年龄只与温度相关,与变形事件并无关联。由于该期变形年龄在江南造山带发现的不多,而且,该研究的数据是从花岗岩以及紧邻的围岩中获得的,变形似乎只局限在岩体周围。一种可能性是,在这些后造山花岗岩浆侵位的过程中,上涌的岩浆有可能将已经结晶的花岗岩或围岩挤开产生侵位空间,这有可能引起岩体内部以及围岩之间的相对运动,从而在岩体顶部产生剪切带。并且,这些过程均发生在地壳温度高于白云母封闭温度的深度。之后的早古生代造山事件使得岩体抬升,并在420 Ma跨过了白云母的封闭温度区间,使得白云母记录下了该地质时间。换言之,剪切变形是在岩体侵位建造时发生的,而云母的年龄则是后期岩体抬升过程中记录的。此外,考虑到黑云母(一个样品,样品内比较)原位分析展示了40Ar/39Ar年龄结果渐退式地分布在420-240 Ma,意味着这些结果是混合年龄,其中一部分是遗留年龄,一部分是热重置年龄。结果表明,黑云母的年龄从420 Ma逐渐下降至330-240 Ma(冷却时间差值分别为90 Ma和180 Ma)。通常来说,黑云母的封闭温度范围是350-260℃,其上下跨度为90℃。假设黑云母氩同位素系统是在等压降温过程中被热重置的,则可以定量地估计黑云母的冷却速率。利用冷却温度区间(90℃)除以冷却年龄差值(90 Ma,180 Ma),可以得到1.00℃/Ma和0.50℃/Ma的冷却速率。此外,对不同海拔采集的单颗粒云母(不同样品,样品间比较)进行逐步加热,得到的年龄结果与海拔呈正相关关系。假定云母的封闭温度完全由地热引起,地热梯度值为常数30℃/Km,那么我们可以通过公式估算云母的冷却速率:R(T)=Δ高程/Δ年龄×30(℃·Km-1)此处“△高程”代表不同云母颗粒的高程差,“△年龄”代表不同云母颗粒40Ar/39Ar年龄差值。由此,我们可以计算出黑云母与白云母的冷却速率分别是0.97℃/Ma和0.58℃/Ma,这个结果与单样品云母集合体估算结果接近。如此慢的逐步递减的年龄结果表明,该研究区(三防——元宝山)自420 Ma以来,隆升速率非常缓慢,并未受到构造作用影响,云母矿物受到的热影响均来自地热。根据地壳冷却速率,可推断出地壳折返的速率为16.7-33.3米/百万年,这可能反映了由于剥蚀导致地壳再平衡的过程。通过对三防——元宝山岩体中变形和未变形的白云母和黑云母的40Ar/39Ar分析,可获得该地区早古生代至三叠纪地质事件如下几点认识:(1)420 Ma的白云母40Ar/39Ar年龄指示了:ⅰ)岩体上部及顶部围岩中发育的韧性剪切带可能是邻区(华夏块体)早古生代造山作用对老构造带活化的结果;或ⅱ)邻区(华夏块体)古生代造山活动导致研究区的地壳抬升。(2)在420-240 Ma期间,研究区经历了缓慢的地壳隆升过程,这可能反映了地壳再平衡过程。结论综上所述,本论文的研究成果主要体现在以下四个方面:(1)古华南洋俯冲始于1.0 Ga,止于865 Ma。随后扬子块体与华夏块体的碰撞导致了江南造山运动,时间为865-820 Ma;(2)在三防——元宝山地区,830 Ma的花岗质岩浆沿着先存的构造薄弱带(褶皱或断层)侵入四堡群。岩浆呈高角度陡立上涌,并以东西向岩墙叠加的方式生长,岩浆主要由南向北呈低角度平缓流动,形成岩舌或岩床状形态;(3)三防——元宝山花岗岩体上部及其顶部的围岩均受到一期顶朝西的韧性变形,420 Ma的变形白云母40Ar/39Ar年龄指示了两种可能性:i)岩体上部及顶部围岩中发育的韧性剪切带是华夏块体早古生代造山作用对老构造带活化的结果;或ii)古生代造山活动导致本研究区地壳抬升;(4)在420-240 Ma期间,三防——元宝山地区经历了缓慢的地壳隆升过程。我们的研究重新审视了江南造山带新元古代构造演化的过程,并揭示了后造山运动时期过铝质岩浆的侵位方式,首次发现了三防和元宝山地区受到了早古生代——中生代热事件再造影响。这些成果有助于理解江南造山带从新元古代至早中生代的演化过程。展望诚然,仍有存在许多问题还未得到很好的解释。例如,对四堡群沉积物质从何而来?又是如何搬运、沉积的?此外,四堡群、丹洲群以及震旦纪等新元古代地层究竟有没有受到同时期的变质事件的影响?范围有多大?各个区域影响的方式是否一样?解决这些问题对理解江南造山带的演化过程大有裨益。当然,想要全面了解整个江南造山带的构造演化历史,对江南造山带东段地区更加深入的研究亦很有必要。