基础地质调查进展与成果

一、基础地质调查进展与成果

(一)地层古生物

(1)确定了东冲河片麻岩(TTG)与野马洞岩组(斜长角闪岩)构成扬子克拉通太古宙花岗岩-绿岩型地体。

通过区域地质调查及剖面测制,基本查明了野马洞岩组的物质组成,岩石类型主要有变质超基性-基性火山喷出岩类——科马提岩(变质后为滑石透闪石片岩,其间见鬣刺结构假象,图2-5),以及成熟度低的沉积碎屑岩类(如硬砂质岩石——变质细粒石英杂砂岩)及少量碳酸盐岩——绿泥方解石钙质片岩。在黄陵地区原划分的中元古代孔子河组中(1∶5万兴山县幅区域地质调查),新发现一套变质基性-超基性火山岩(滑石化透闪石片岩),获得La-ICP-MS锆石U-Pb成岩年龄为3017±13Ma(MSWD=0.29);εHf(t)均为正值(5.1~6.2),单阶段Hf模式年龄(3056~3029Ma)、两阶段Hf模式年龄(3061~3031Ma)与成岩年龄在误差范围内基本一致,表明该套变玄武岩为太古宙新生地壳的产物,为黄陵地区出露的早期的绿岩建造。在黄陵地区东冲河片麻岩中,野马洞岩组多以包体形式存在,获得包体中的斜长角闪岩La-ICP-MS锆石U-Pb年龄为2995±7Ma,形成时代为中太古代。此外,在黄陵地区新元古代侵入岩岩浆锆石核部、早期继承锆石亦有同样的信息,反映它们经历了后期的改造。这一新的发现,对崆岭群的厘定以及对扬子陆块的构造演化研究具有重要意义。

图2-4 湘西-鄂西成矿带1∶5万地质工作程度图(至2015年底)

图2-5 野马洞岩组滑石透闪石片岩(变质基性-超基性火山岩)外貌特征及镜下特征

A.野马洞岩组滑石透闪石片岩外貌;B.野马洞岩组滑石透闪石片岩中鬣刺结构假象

(2)将宜昌樟村坪-殷家坪地区原黄凉河岩组上部与南华系之下的绢云千枚岩、绢云板岩重新厘定(图2-6)为一套变质中酸性火山岩,获得SHRIMP 锆石UPb年龄为2183±17Ma(MSWD=1.8),εHf(t)均为正值(8.0~10.8),其成岩年龄与单阶段、两阶段模式年龄基本一致,反映它具有古元古代新生地壳特征,可能是古元古代洋板块俯冲弧的产物。这一发现,不仅为黄凉河岩组地层时代的上限提供了年代学依据,同时对扬子陆块与全球古地理格局重建具有重大意义。

图2-6 黄凉河岩组上部绢云千枚岩变质中酸性火山岩

(3)对原划分的青白口纪白竹坪火山岩岩组进行了重新认定(图2-7),其物质组成为火山岩-次火山岩建造,主要岩石有流纹岩、流纹斑岩、次流纹斑岩、(球斑)花岗斑岩。通过La-ICP-MS锆石U-Pb测年,流纹斑岩形成于(1857±11)~(1842±21)Ma,地质时代为古元古代(刘浩等,2017)。

(4)发现新元古代“雪球地球”时期底栖碳质压膜化石。在神农架宋洛地区南沱组冰碛岩的黑色页岩夹层中发现大量宏体碳质压膜化石,至少包括5种不同形态类群,分属8个不同属种(图2-8)。这些化石的发现,为重新认识“雪球地球”的强度和范围提供了重要化石证据(Ye et al,2015)。

图2-7 白竹坪火山岩野外照片

A.变质流纹岩岩貌;B.变质次流纹斑岩;C.变质次流纹斑岩中的“θ”碎斑

图2-8 宋洛南沱组宏体碳质压膜化石组合典型代表

A—B.Chuariasp.;C—D.带状化石Vendotaenia;E—F.具有可能的固着器-叶柄-叶片分化特征的带状化石;G.Baculiphyca,具有须根状固着器、圆柱状叶柄和棒状叶片的分化特征;H—I.似Parallelphyton 的化石;J.Konglingiphyton erecta;K.Enteromorphites siniansis;L.似Wenhuiphyton 的一类单轴分枝状化石;M.Enteromorphites sp.,固着器被氧化呈红褐色。h.固着器;s.叶柄;b.叶片;m.主轴。图中线段比例尺均代表3mm

(二)岩浆岩方面进展

(1)在扬子陆块核部黄陵花岗岩基中发现了球状(花岗)闪长岩(图2-9),由球状体和花岗闪长岩基质组成,球状体由球核和球壳组成。此次发现为我国的第三例球状岩,也是国内首例球状花岗闪长岩。还划分了球状体的分类,初步探讨了其成因及球状体的生长方式。球体生长方式有两类:一类是由球核向球壳;另一类是由外向内,球壳向球核。获得球状岩La-ICP-MS锆石U-Pb成岩年龄为±830Ma。这一新发现为我国球状岩增添了新的成员和研究基地(魏运许等,2015)。

图2-9 不同类型的球状体

Ⅰ.单壳层球状体;Ⅱ.多壳层球状体;Ⅲ.无明显壳层球状体;Ⅳ.异源捕虏体为核形成的球状体;Ⅴ.包体

(2)重新厘定了黄陵地区岩浆岩的岩石序列。①端坊溪富闪深成岩序列:为一套基性-中性岩石,反映其为幔源岩石部分熔融的产物。应用La-ICP-MS锆石U-Pb法获得寨包岩体形成年龄为(885±3)~(880±3)Ma,垭子口岩体年龄为872±3Ma,由早到晚有E-MORB玄武岩特征→洋岛→下地壳特征,后期具有富闪深成岩系列标志性的“岛弧型”元素地球化学行为(钙碱性,富LILE-LREE)。可能产于板块汇聚终末期的洋脊-海沟交互场景,与俯冲作用有关(Wei et al,2012)。②对黄陵庙序列进行重新归并,将路溪坪奥长花岗岩与鹰子咀花岗闪长岩从黄陵庙序列中分出,它们与三斗坪序列中的英云闪长岩一起组成类TTG 岩系,其来源为下地壳物质的熔融,其形成年龄约为850Ma,两阶段模式年龄为(2175±49)~(2147±51)Ma,为古元古代地壳物质重融的产物,形成于活动陆缘环境。而内口岩体和茅坪沱岩体具钙碱性岩石演化特征,两阶段模式年龄为(2690±39)~(2595±220)Ma,为太古宙地壳物质经深熔作用产生的深熔岩浆结晶演化的产物,构造背景为活动大陆边缘。

(3)古元古代岩浆事件获得突破,获得了一批新的年龄数据。在孔子河地区新发现2194±13Ma的花岗岩,在樟村坪地区新发现年龄为2053±29Ma的花岗岩侵入到黄凉河岩组中,这些数据在黄陵地区岩浆岩事件中目前尚未见报道。

(三)构造方面进展

(1)将湘西-鄂西地区地质构造过程划分为前寒武纪基底形成、古生代—早中生代沉积盖层发展和中新生代陆内发展与演化这三大演化阶段,并进一步细分为6个构造演化过程:太古宙—早元古代、中新元古代、震旦纪—志留纪、泥盆纪—早中生代、侏罗纪—白垩纪和古近纪—第四纪。

(2)根据湘西-鄂西地区地质构造演化特征,分阶段论述了各期的地质构造特征,划分了大地构造单元。太古宙为扬子陆块早期造陆阶段,以花岗岩—绿岩型地体的形成为特点。古元古代扬子古陆块至少经历了两期造山事件(早期2.2~2.1Ga、晚期2.0~1.9Ga),可能与哥伦比亚(Columbia)超大陆的形成、聚合与裂解作用有关。中新元古代主要经历了中元古代裂解和新元古代板块俯冲汇聚、裂解等过程,其形成与Rodinia超大陆的聚合与裂解作用有关。古生代时期北侧武当地区主要表现为张裂,南部雪峰山地区则表现为陆内造山。中新生代主要表现为双弧前陆褶冲带和陆相前陆盆地、断陷盆地的形成。同时,总结了各阶段构造运动在区内的表现形式和特点,并对各级构造单元特征进行了概述。在此基础上,编制了1∶50万湘西-鄂西地区地质图等图件。

(3)进一步明确沿扬子陆块陆核区的黄陵地块与神农架地块之间存在古元古代晚期—新元古代早期古构造结合带。认为郑家垭组可能为神农架弧与庙湾SSZ型蛇绿岩之间的弧前盆地沉积,其沉积作用持续到了新元古代早期,物源一部分来自于神农架微陆块,另一部分来自于庙湾蛇绿岩,具有双向物源特征(徐大良等,2016)。

(4)初步约束了燕山期双弧构造带的活动时限,认为黄陵背斜东侧存在两类白垩纪磨拉石建造(图2-10)。早白垩世为同造山期挤压型磨拉石建造,代表燕山期陆内造山旋回晚期的产物,而晚白垩世为伸展断陷盆地内拉张型磨拉石建造,与早白垩世呈平行不整合(或微角度不整合)接触,代表另一个造山旋回开始的滨岸相沉积,从而进一步约束了川东-鄂西侏罗山式褶皱带的结束时限为早白垩世晚期(徐大良等,2013)。

图2-10 中扬子地区白垩纪构造-岩相古地理图

A.早白垩世;B.晚白垩世