Detrital Zircon Age of Stratigraphic Sinian-Cambrian in East Guizhou and Its Geological Significance
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摘要: 通过对注溪地层剖面岩性、含矿性及接触关系进行详细考察，及对其黑色岩系中长石岩屑砂岩进行碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年，获得84组有效年龄，其中864~742 Ma年龄最集中，表明新元古代黔东地区存在大规模的岩浆活动.江南造山带为黔东早寒武世黑色岩系的主要沉积物源区，而钒等成矿元素源于基性-超基性侵入岩体.雪峰运动导致这些含矿岩体剥顶，大量金属元素注入海洋.海侵海底缺氧，富含这些成矿元素藻类死亡，钒等金属元素随同有机质进入沉积物中，在利于其沉淀富集的留茶坡和九门冲组地层成矿.536 Ma为留茶坡组最后接受沉积时限和九门冲组最大沉积年龄，震旦与寒武系界线位于留茶坡组中上部硅质岩中，清水江组地层岩性的变形、变质和角度不整合于上覆、下伏地层的现象为雪峰运动地质效应.Abstract: Lithology, ore-bearing potential and contact relation in Zhuxi stratigraphic section are studied in detail. 84 groups of effective ages concentrated in 864-742 Ma are obtained from U-Pb dating of detrital zircon by LA-ICP-MS in feldspar lithic sandstone in the black shales, which indicates the presence of large-scale magmatic activity of the East Guizhou at the Neoproterozoic. All zircon U-Pb ages indicate that sediments within Lower Cambrian black shales in East Guizhou are mainly from the Jiangnan orogen. Metal elements such as vanadium are derived from the basic-ultrabasic rocks. The Xuefeng movement peeled the top of ore-bearing rock off the basic-ultrabasic rocks, pouring a great amount of metal into the ocean. The anoxic submarine caused the death of algae whose bodies were rich of metallogenic elements, which introduced vanadium into the sediments along with the organic matter. The mineralization occurred in the Liuchapo and Jiumenchong formations that were favorable to sedimentation of metals. 536 Ma is the final depositional time of the Jiumenchong Formation, and maximum depositional age of the Liuchapo Formation. The boundary between Sinian and Cambrian is located in the upper siliceous rocks of the Liuchapo Formation. Lithology deformation, metamorphism, and unconformity with other strata of the Qingshuijiang Formation are the geological responses of the Xuefeng movement.
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Key words:
- stratigraphy /
- detrital zircon /
- sedimentology /
- geochronology /
- Zhuxi section
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0. 引言
碎屑锆石年代学在示踪沉积物源、限定地层的最大沉积时代、恢复区域古地理格局、反演盆地演化与构造事件和揭示早期大陆演化等方面得到广泛应用(佘振兵，2007).黔东地区地史演化过程中大量地质信息被粉砂(泥质)级沉积物保存下来，搬运到华南盆地最早开启的地方——黔东裂谷盆地(汪正江，2008)沉淀沉积.震旦-寒武系地层完整出露的注溪剖面就位于黔东裂谷盆地沉积区中心，注溪剖面为研究黔东地区新元古代地层及其构造演化提供了理想的场所.前人曾对黔东新元古代的地层格架(孟晓庆，2007)、沉积环境(刘宝珺等，1993；陈兰，2006；周琦等，2007)、构造演化(杨森楠，1989)等方面进行较为广泛的研究，同时也研究了该时期火成岩的年代学(李献华, 1999；周明忠等，2008；Zhang et al., 2008；周金城等, 2009；卓皆文等，2009；高林志等，2010；Wang et al., 2010；王敏，2012；李献华等, 2002, 2012).汪正江(2008)通过对黔东南地区新元古代各地层岩性、矿物组合以及湘黔桂火山-岩浆事件的研究认为，黔东裂谷盆地沉积为华南新元古代裂谷盆地演化起了奠基作用.Wang et al.(2010)对黔东北地区梵净山群回香坪、洼溪、独岩塘组和下江群鸟叶、张家坝、清水江、南沱组地层的碎屑锆石年代学研究表明，该区新元古代碎屑沉积物主要来自扬子地台.Gaskiers冰期(580~590 Ma) (Calver et al., 2004)之后，全球气候变暖，海平面上升导致震旦-寒武系期间的大面积沉积.黔东地区震旦-寒武系转换期沉积了一套富含有机质和多金属元素的黑色岩系，其沉积物源缺乏系统分析，且赋存于此黑色岩系中的长石岩屑砂岩碎屑锆石年代学研究成果未见报道.本文对江南造山带西段震旦-寒武系转换界面上，赋存于黑色岩系的长石岩屑砂岩碎屑锆石利用LA-ICP-MS方法进行U-Pb年龄测定，分析年龄谱特征对应的构造热事件，探讨构造热事件与地层界线、沉积物源区的补给情况和雪峰运动的地质效应等问题.
1. 地质背景及剖面
吕梁运动使扬子、华北和塔里木等克拉通联结，成为克拉通的一部分(戴传固等，2005).到中元古代早期扬子克拉通发生裂解，分裂出扬子板块和华夏古陆，其间为南华狭窄洋盆(刘宝珺, 1993)，经过多次造山和裂解运动，呈现出现在的地理格局——江南造山带为扬子板块和华夏古陆的拼接带(图 1b).黔东裂谷盆地为华南狭窄洋的一部分，注溪钒矿床就位于此裂谷盆地之中.黔东地区区域上属于江南造山带西南段，注溪钒矿床位于盘山背斜北端(图 1a)，震旦系留茶坡组和寒武系九门冲组地层完整出露于桐子园背斜翼部，核部为新元古界下江群清水江组板岩.剖面自下而上依次为震旦系陡山沱组泥质条带白云岩-留茶坡组热水隐晶质(灰)黑色硅质岩夹炭质粉砂岩-灰色长石岩屑砂岩(厚度0.2~5.0 m)-九门冲组含黄铁矿粘土质粉砂岩(多金属层)-黑色炭质粉砂岩(底部为钒矿层).留茶坡组岩性组合(自下而上)：薄层状黑色硅质岩-薄至中层灰色硅质岩-薄层硅质岩夹少量炭质粉砂岩.邻区铜仁和遵义留茶坡组顶部硅质岩都发育有一层10~30 cm的凝灰岩，锆石U-Pb年龄556~518 Ma(周明忠等，2008；卓皆文等，2009).九门冲组岩性组合(自下而上)：一段以长石岩屑砂岩、含黄铁矿粘土质粉砂岩(多金属层)和炭质粉砂岩组成，二段为薄至中层深灰色灰岩.震旦-寒武转换期黑色岩系的产生为海平面频繁升降事件的结果，该事件使下伏震旦系陡山沱组白云岩为代表的碳酸盐台地被淹没而消亡；海侵海水快速加深，之后海退海平面下降；整个过程持续到九门冲组顶部台地相灰岩结束.总之，注溪剖面黑色岩系上覆、下伏地层都为碳酸盐岩，即表明当时的沉积环境为低能-高能-低能环境.
图 1 注溪钒矿床地质略图(a)和研究区大地构造单元(b) (图a据贵州地矿局117地质队资料，2011修改)Fig. 1. The simplified geological map of the Zhuxi vanadium deposit (a), and the tectonic location and tectonic units division of the studied area (b)2. 样品
贵州注溪钒矿床位于盘山背斜北段轴部及近北东倾伏端的桐子园-哨坪背斜，区内层位稳定.本次样品采集为留茶坡组与九门冲组分界标志岩性——灰色长石岩屑砂岩，采样地点(坐标：108°40′10″E，27°15′30″N)在注溪钒矿床主矿体下部，具体位置见(图 1).剖面九门冲组从下往上依次为长石岩屑砂岩、含铁粉砂岩(多金属层)、炭质粉砂岩(钒矿层)和炭质粉砂岩(围岩)(图 2).长石岩屑砂岩野外露头呈深灰色，表面风化呈浅色(图 3a)，厚约2 m，陆源沉积特征斜层理和波痕等构造发育.显微镜下观察(图 3b)，长石岩屑砂岩的组分主要由陆源碎屑、内碎屑和填隙物等组成，石英矿物屑(53%)、长石矿物屑(15%)，碎屑颗粒粒径0.15~0.20 mm，极少数可达到0.30 mm，呈次椭圆状-次圆状，磨圆度和分选性一般，岩石成分成熟度中等.一种可能是物源来自于富含石英和岩屑再旋回的沉积岩区，即碎屑物来自于早期的碎屑沉积岩的再剥蚀和沉积；另外一种可能是碎屑物质经过了长距离搬运，这两种因素也可能同时存在.
图 3 长石岩屑砂岩露头(a)和显微镜下照片(b)Fig. 3. Photos of the feldspar lithic sandstone in outcrop and under microscope3. 分析方法和数据处理
锆石按常规重力和磁选方法分选，由河北省区域地质矿产调查研究所完成.分选后的锆石在双目镜下主要挑选完整、透明度高、无裂隙、体型较大且具有代表性的锆石，将其整齐地置于环氧树脂中，磨至大部分锆石一半处截面.制靶后先进行反射光、透射光显微照相，选择其中无裂隙、无包裹体的锆石再进行阴极发光(CL)显微照相.阴极发光显微照相在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR) JEOL-JXA-8100电子探针上完成.锆石U-Pb同位素测年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)仪分析完成.具体分析为MicroLas公司的Geolas2005准分子激光剥蚀系统和美国Agilent公司的Agilent7700型ICP-MS仪器.剥蚀过程以氦气为载气，束斑直径32 μm，激光脉冲为6 Hz，能量为50 mJ，以国际标准锆石91500作为外标标样，元素含量用NIST610为外标，29Si为内标元素.样品每隔5个点做两个点标准锆石91500测定，以降低每次测定条件之间的偏差.实验原始数据采用ICPMSDataCa软件进行处理(Liu et al., 2010)，U-Pb年龄谐和图和年龄加权平均值计算采用Isoplot3.0完成(Ludwig, 2008)，详细操作流程及数据处理方法见(Liu et al., 2010).
4. 分析结果
长石岩屑砂岩石中多数碎屑锆石在双目镜下透明度较高，总体呈淡黄色、淡褐色，晶型为四方柱、四方双锥和短柱状.大多数振荡环带明显，个别内部为均质或弱环带结构，长度80~250 μm，宽度40~150 μm.宽缓不一的生长环带可能为锆石结晶温度以及寄主岩石成分的不同所致.少量碎屑锆石具有一定的磨圆度，可能是长距离搬运或沉积再旋回的结果.据锆石的CL图像可分为3类(图 4)；(1)核部与边缘都发育有振荡环带或弱震荡环带，为岩浆成因锆石(图 4，测点3、5、6、7、9等)；(2)核部具有继承锆石的残留核，但边部具有明显能代表岩浆结晶年龄的振荡环带(图 4，测点49)；(3)极少量锆石CL图像显示出面状分带结构或均质无分带结构(图 4，测点42)，其可能是锆石经历了重结晶的变质成因，U-Pb年龄可能记录的是变质热事件年龄.测点都分布于具有明显的振荡环带部位.Th和U等微量元素含量不同，CL图像强弱不等，少量颜色较暗；几乎所有年龄谐和锆石的Th/U比值都大于0.4，显示锆石大都为岩浆成因，仅测点83、84寄存的碎屑锆石Th/U值为0.26和0.31.据碎屑锆石年龄范围, 对＞1 200 Ma的样品，因含大量放射性成因Pb，采用207Pb/206Pb表面年龄；＜1 200 Ma的样品，由于可用于测量的放射性成因Pb含量低和普通Pb校正的不确定性，采用更为可靠的206Pb/238U表面年龄(Sireombe, 1999；Cawood and Nemchin, 2000).样品U-Pb年龄共测试了90个点，以谐和度≥80%为标准遴选U-Pb年龄数据，选出84组为有效数据.测试结果见表 1，谐和年龄频谱见图 4，U-Pb年龄值图谱分布较广为536±9~1 881±20 Ma，可分为1 743~1 859 Ma、1 061~914 Ma、864~742 Ma、663~623 Ma和556~536 Ma 5个年龄区间，说明其物源区应具有多种不同时代的岩石作为剥蚀源.由表 1和图 5得知，536~556 Ma区间共有4个有效测点，占总有效数据的4.8%，加权平均值555 Ma.623~663 Ma区间有6个碎屑锆石年龄点，占总有效数据的7.1%，加权平均值663 Ma.864~742 Ma区间共有66个测点年龄，占总有效数据的78.57%，加权平均值分别为824 Ma(主峰值)、777 Ma(次峰值)和856 Ma(第三值)，其锆石振荡环带明显或弱振荡环带，且Th/U比值大都大于0.4.总之，结合Th/U比值和CL图像，说明绝大多数锆石应为岩浆成因(Hermann et al., 2001).
图 4 长石岩屑砂岩代表性锆石CL图像(图中圆为锆石U-Pb测年位置，其编号与表 1中一致)Fig. 4. CL images of selected zircons from Jiumenchong Formation表 1 九门冲组碎屑锆石U-Pb年龄测试结果Table Supplementary Table U-Pb isotopic data for detrital zircons from Jiumenchong Formation测点号 含量(10-6) 207Pb/206Pb 206Pb/238U(Ma) 谐和度(%) Pb Th U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 年龄 1σ 年龄 1σ 年龄 1σ 1 132 412 408 0.062 86 0.002 90 1.061 73 0.047 04 0.122 44 0.001 90 702 94 735 23 745 11 98 2 145 288 426 0.069 98 0.003 16 1.488 85 0.066 18 0.153 29 0.002 13 928 93 926 27 919 12 99 3 35 72 117 0.079 01 0.005 47 1.373 37 0.094 38 0.127 16 0.003 06 1 172 138 878 40 772 17 87 4 177 455 562 0.066 20 0.003 13 1.189 95 0.052 61 0.129 64 0.001 77 813 100 796 24 786 10 98 5 115 353 256 0.067 91 0.004 48 1.188 03 0.074 88 0.127 13 0.002 30 865 137 795 35 771 13 96 6 67 179 217 0.066 49 0.003 95 1.175 87 0.065 50 0.128 51 0.002 30 822 124 789 31 779 13 98 7 184 427 600 0.066 64 0.002 88 1.324 83 0.052 80 0.143 45 0.001 94 828 85 857 23 864 11 99 8 52 147 140 0.075 08 0.005 54 1.376 59 0.097 03 0.135 07 0.002 92 1 072 149 879 41 817 17 92 9 35 73 143 0.072 93 0.005 31 1.330 88 0.088 63 0.134 93 0.003 33 1 013 148 859 39 816 19 94 10 326 824 1 204 0.065 53 0.002 42 1.169 33 0.043 75 0.127 56 0.001 58 791 78 786 20 774 9 98 11 148 317 623 0.066 00 0.002 74 1.254 27 0.049 92 0.136 89 0.001 74 806 92 825 22 827 10 99 12 250 909 352 0.063 47 0.003 04 1.132 99 0.054 15 0.128 23 0.002 01 724 106 769 26 778 11 98 13 265 735 420 0.068 99 0.003 14 1.462 46 0.065 46 0.152 33 0.002 46 898 -105 915 27 914 14 99 14 107 270 369 0.061 50 0.003 28 1.042 38 0.052 77 0.123 09 0.002 28 657 115 725 26 748 13 96 15 295 772 848 0.060 11 0.002 23 1.144 73 0.045 60 0.137 19 0.002 30 609 81 775 22 829 13 93 16 252 504 421 0.088 03 0.004 62 1.707 72 0.100 44 0.137 36 0.002 83 1 383 100 1 011 38 830 16 80 17 227 608 780 0.063 62 0.002 58 1.086 82 0.041 96 0.122 89 0.001 72 728 86 747 20 747 10 99 18 64 160 190 0.067 15 0.004 31 1.199 49 0.070 61 0.129 84 0.002 66 843 135 800 33 787 15 98 19 83 223 235 0.058 71 0.003 91 1.168 81 0.067 02 0.142 32 0.003 02 567 114 786 31 858 17 91 20 172 356 634 0.062 80 0.003 34 1.280 24 0.051 90 0.140 48 0.001 83 702 114 837 23 847 10 98 21 43 124 162 0.077 10 0.007 37 1.088 86 0.084 02 0.108 23 0.004 00 1124 192 748 41 662 23 87 22 174 408 686 0.065 99 0.002 80 1.215 79 0.045 50 0.130 79 0.001 86 806 90 808 21 792 11 98 23 159 387 472 0.064 81 0.003 14 1.282 27 0.056 92 0.143 06 0.002 26 769 108 838 25 862 13 97 24 114 334 242 0.070 46 0.004 03 1.263 83 0.074 68 0.129 71 0.002 56 943 117 830 34 786 15 94 25 61 141 215 0.067 77 0.004 06 1.179 98 0.070 49 0.127 24 0.002 55 861 125 791 33 772 15 97 26 64 127 235 0.068 33 0.003 56 1.334 47 0.068 95 0.142 12 0.002 63 880 107 861 30 857 15 99 27 247 630 902 0.070 81 0.004 66 1.243 21 0.079 16 0.126 80 0.001 49 954 135 820 36 770 9 93 28 93 299 221 0.071 33 0.004 89 1.167 84 0.072 31 0.122 06 0.002 56 969 141 786 34 742 15 94 29 157 498 431 0.067 40 0.003 05 1.141 34 0.050 68 0.122 89 0.001 93 850 94 773 24 747 11 96 30 135 345 473 0.063 34 0.002 76 1.080 20 0.047 26 0.122 95 0.001 64 720 88 744 23 748 9 99 31 144 557 621 0.060 17 0.002 96 0.740 59 0.035 21 0.089 49 0.001 26 609 112 563 21 553 7 98 32 110 223 425 0.070 59 0.003 27 1.321 23 0.060 71 0.134 82 0.001 87 946 96 855 27 815 11 95 33 280 656 728 0.062 96 0.002 60 1.244 23 0.050 16 0.142 28 0.001 91 706 88 821 23 858 11 95 34 231 593 654 0.066 33 0.002 64 1.296 01 0.050 30 0.140 70 0.001 88 817 83 844 22 849 11 99 35 226 699 907 0.059 73 0.002 29 0.900 70 0.035 21 0.108 34 0.001 49 594 83 652 19 663 9 98 36 66 168 195 0.062 13 0.003 77 1.169 11 0.070 19 0.136 30 0.002 33 680 130 786 33 824 13 95 37 131 301 596 0.070 27 0.003 28 1.039 65 0.047 68 0.107 62 0.001 51 936 95 724 24 659 9 90 38 117 354 322 0.063 76 0.003 20 1.123 19 0.058 88 0.127 92 0.002 36 744 102 765 28 776 13 98 39 70 185 191 0.066 92 0.005 10 1.219 83 0.085 00 0.134 78 0.003 03 835 127 810 39 815 17 99 40 69 176 196 0.065 35 0.004 28 1.246 62 0.073 01 0.142 17 0.003 17 787 137 822 33 857 18 95 41 113 257 388 0.064 00 0.003 08 1.273 94 0.061 61 0.142 58 0.002 28 743 102 834 28 859 13 97 42 135 367 343 0.067 76 0.003 19 1.327 40 0.060 81 0.140 80 0.001 98 861 103 858 27 849 11 98 43 99 244 296 0.072 26 0.004 29 1.275 24 0.073 10 0.127 57 0.001 98 994 116 835 33 774 11 92 44 261 235 388 0.106 64 0.003 96 4.995 41 0.179 71 0.335 70 0.005 58 1 743 68 1 819 30 1 866 27 97 45 87 231 271 0.071 28 0.004 33 1.338 01 0.077 69 0.136 16 0.002 37 965 125 862 34 823 13 95 46 95 248 331 0.064 28 0.003 35 1.128 41 0.057 16 0.127 28 0.002 06 750 111 767 27 772 12 99 47 102 275 269 0.071 74 0.003 97 1.378 09 0.071 66 0.142 35 0.004 23 989 113 880 31 858 24 97 48 269 501 843 0.073 38 0.003 06 1.567 88 0.062 60 0.153 73 0.001 95 1 033 84 958 25 922 11 96 49 79 188 478 0.068 84 0.003 82 0.856 33 0.046 47 0.089 74 0.001 41 894 115 628 25 554 8 87 50 216 375 726 0.084 66 0.003 64 1.615 59 0.070 29 0.136 69 0.001 72 1 309 84 976 27 826 10 83 51 235 456 648 0.063 83 0.002 23 1.260 08 0.043 27 0.142 46 0.001 90 744 74 828 19 859 11 96 52 112 283 299 0.061 84 0.003 38 1.138 09 0.060 12 0.134 36 0.002 26 733 119 772 29 813 13 94 53 109 298 726 0.053 70 0.002 63 0.643 82 0.033 02 0.086 68 0.001 50 367 111 505 20 536 9 94 54 92 214 285 0.072 16 0.003 72 1.333 64 0.065 26 0.136 09 0.002 11 991 104 860 28 823 12 95 55 100 158 413 0.065 29 0.003 04 1.285 42 0.058 35 0.142 41 0.001 73 783 98 839 26 858 10 97 56 162 373 605 0.062 59 0.002 39 1.110 58 0.043 24 0.127 52 0.001 52 694 81 758 21 774 9 98 57 157 310 745 0.061 14 0.002 57 1.075 71 0.043 54 0.127 64 0.001 83 643 91 742 21 774 10 95 58 46 98 152 0.062 99 0.003 95 1.159 08 0.075 03 0.133 88 0.003 09 709 133 782 35 810 18 96 59 28 45 106 0.091 43 0.006 51 1.923 96 0.135 16 0.156 92 0.004 09 1 455 137 1 089 47 940 23 85 60 54 98 210 0.060 50 0.003 24 1.321 99 0.070 52 0.156 99 0.002 72 620 116 855 31 940 15 90 61 103 141 478 0.061 67 0.003 46 1.207 62 0.063 14 0.142 26 0.002 48 663 125 804 29 857 14 93 62 127 321 463 0.067 81 0.003 27 1.009 87 0.049 38 0.107 53 0.001 71 863 100 709 25 658 10 92 63 222 410 850 0.067 25 0.002 56 1.337 00 0.052 23 0.141 85 0.002 02 856 80 862 23 855 11 99 64 210 529 511 0.068 35 0.003 08 1.301 88 0.058 38 0.136 03 0.001 75 880 93 847 26 822 10 97 65 87 201 319 0.065 99 0.003 74 1.158 59 0.066 08 0.126 88 0.002 12 806 119 781 31 770 12 98 66 271 665 783 0.063 53 0.002 64 1.200 41 0.049 04 0.135 73 0.001 65 728 89 801 23 820 9 97 67 99 229 297 0.082 58 0.004 26 1.378 71 0.066 20 0.122 22 0.002 02 1261 106 880 28 743 12 83 68 334 30 905 0.113 69 0.003 47 5.346 99 0.167 63 0.338 92 0.004 10 1859 55 1 876 27 1 881 20 99 69 65 196 345 0.058 67 0.004 22 0.715 93 0.049 66 0.090 01 0.001 71 554 157 548 29 556 10 98 70 146 345 335 0.085 84 0.004 35 1.559 60 0.069 77 0.134 30 0.002 43 1 400 97 954 28 812 14 83 71 135 426 446 0.071 40 0.004 15 0.991 78 0.056 91 0.101 51 0.001 51 969 114 700 29 623 9 88 72 325 880 646 0.076 44 0.003 29 1.480 49 0.061 51 0.140 42 0.002 12 1 106 86 922 25 847 12 91 73 119 306 266 0.070 26 0.003 97 1.276 65 0.065 39 0.133 83 0.002 38 1 000 116 835 29 810 14 96 74 188 429 513 0.070 67 0.003 39 1.334 17 0.068 09 0.135 68 0.002 29 948 94 861 30 820 13 95 75 192 402 521 0.075 49 0.003 34 1.423 50 0.063 76 0.136 01 0.002 01 1 083 89 899 27 822 11 91 76 114 281 318 0.068 42 0.003 62 1.334 90 0.071 48 0.142 10 0.002 62 881 109 861 31 857 15 99 77 970 2 885 2 544 0.068 13 0.002 03 1.166 93 0.035 57 0.123 24 0.001 60 872 62 785 17 749 9 95 78 39 89 99 0.079 58 0.006 51 1.398 63 0.106 96 0.133 71 0.003 78 1 187 162 888 45 809 21 90 79 303 478 913 0.069 60 0.002 40 1.731 65 0.060 89 0.178 93 0.002 44 917 71 1 020 23 1 061 13 96 80 104 244 393 0.062 54 0.003 58 1.097 78 0.060 98 0.127 58 0.002 17 692 122 752 30 774 12 97 81 331 778 1 029 0.067 59 0.002 89 1.280 92 0.052 46 0.136 60 0.001 75 857 89 837 23 825 10 98 82 213 334 1 285 0.072 16 0.002 72 1.084 47 0.039 86 0.108 33 0.001 53 991 71 746 19 663 9 88 83 173 497 457 0.065 50 0.003 19 1.199 77 0.062 41 0.130 13 0.002 17 791 108 800 29 789 12 98 84 103 146 470 0.063 54 0.002 95 1.254 28 0.059 43 0.142 29 0.002 31 728 94 825 27 858 13 96 
图 5 九门冲组碎屑锆石U-Pb年龄谐和图Fig. 5. U-Pb concordia plots of detrital zircon from Jiumenchong Formation5. 讨论
5.1 沉积时限划分以及地质界线
赋存于留茶坡组顶部斑脱岩(U-Pb年龄518~556 Ma)和九门冲组底部多金属层(Re-Os同位素年龄537~542 Ma)之间的长石岩屑砂岩，其碎屑锆石U-Pb年龄最小值为536±9 Ma，表明536±9 Ma为研究区留茶坡组最后接受沉积年龄和九门冲组接受的最大沉积年龄.从地层沉积的先后顺序来考虑，上覆多金属层(显示出界线上、下岩相，生物群落，元素，同位素，矿物组合突变(李胜荣和高振敏，1995))的沉积时代小于536 Ma，但该层位Re-Os同位素年龄(537~542 Ma)大于536 Ma.周明忠等(2008)指出华南多金属层Re-Os同位素定年代表的是岩浆房喷发出岩浆的物质年龄，而非沉积地层年龄.即前寒武时期，黔东地区存在火山活动.
软躯体动物演化到有骨骼动物在生物进化中具有划时代的意义，国际上震旦-寒武系界线的层型界线点应位于最古老的带壳动物化石组合地层单元的底部(尹恭正，1996).国际上通过精确的锆石U-Pb定年，把寒武-前寒武纪界线确定为542±1 Ma(Amthor et al., 2003)，而朱日祥等(2009)测试云南中谊村段凝灰岩206Pb/238U年龄为535±2 Ma，该年龄接近前寒武纪-寒武纪界线.黔东地区呈现出平行整合接触关系的留茶坡组(硅质岩)与九门冲组(碎屑岩)界线上的长石岩屑砂岩碎屑锆石最小U-Pb年龄为536±9 Ma，证明区内约536 Ma有一期火山活动，这成果与周明忠等(2008)和朱日祥等(2009)的研究结论相吻合，即华南存在536 Ma左右的火山活动，该期火山活动在地史中可能具有重要意义——致使软躯体动物演化到有骨骼动物.杨瑞东和钱逸(2005)在留茶坡组一段白云岩获得较多的原始锥石类微体动物化石，表明留茶坡组底部仍可能属于震旦系，而王砚耕等(1984)在留茶坡组二段硅质岩夹粉砂岩中发现小壳动物化石，暗示留茶坡组顶部地层的沉积时间跨越到寒武系，即留茶坡组为跨越震旦系和寒武系地层.古生物和同位素年龄表明：震旦与寒武系地质界线的划分应该在留茶坡组顶部.
5.2 雪峰运动地质效应
黔东地区新元古代地层(由老到新)岩性组合表现为火山活动渐弱的特点.如四堡群(淘金河、余家沟、肖家河、回香坪、铜厂、洼溪及独岩塘组)的火山岩-火山沉积岩-砾岩-(粉)砂岩-泥岩组合，下江群(甲路、乌叶、张家坝、清水江、平略和隆里组)的(粉)砂岩-泥岩夹火山碎屑岩组合和震旦系(江口、大唐坡、南沱、陡山沱、留茶坡和九门冲组)由冰碛岩-粉砂岩(板岩)-硅质岩-碳酸盐岩-粘土岩组合夹极少量火山碎屑岩组成.淘金河-回香坪组主要由变质火山岩和陆源碎屑岩组成，铜厂-张家坝组的火山岩浆活动明显减少，但清水江组地层产状，岩性、矿物组合以及岩石组构都反映出较为强烈火山、构造活动特征，而平略-九门冲组的岩性组合表现为相对安静的沉积环境.
雪峰运动是扬子准地台的一次奠基性运动，造成南沱冰渍层与下江群浅变质岩之间不整合接触的运动(贵州省地质矿产局，1987).黔东天柱地区发育有紧闭褶皱、逆冲断层的清水江组灰色砂质板岩与震旦系铁丝坳组冰渍砾岩呈高角度不整合接触关系，是760 Ma左右雪峰运动构造事件的结果(张元志，1995).桂北三门街地区侵入时代约760 Ma的基性侵入岩(辉绿岩)事件是雪峰运动的地质效应(汪正江，2008).刘文凯和彭国林(1994)指出，开阳地区的低角度南沱组(缺失平略、隆里、铁丝坳和大塘坡组地层)冰渍砾岩直接覆盖于高角度清水江组板岩之上，为雪峰运动的表现形式.研究区清水江组地层严重变形(近直立紧闭褶皱和逆冲断层发育)、产状较陡，而上覆地层(铁丝坳组)产状较为平缓，二者多为高角度不整合接触关系.清水江组岩性组合主要由(变余)沉凝灰岩、凝灰质(粉)砂岩和凝灰质板岩，粉砂质板岩和少量绢云母板岩组成，如黔东地区顺层产于清水江组中部的斑脱岩U-Pb年龄774±8 Ma(高林志等，2010).桂北三门街760 Ma左右的辉绿岩侵入事件与顺层产于清水江组774 Ma的斑脱岩，二者与本文碎屑锆石U-Pb年龄次峰值777 Ma所记录的岩浆事件具有相似同位素年龄，即江南造山带西南端760~777 Ma的火山岩浆事件可能是雪峰运动的地质效应.总之，清水江组地层严重变形，岩性和岩石组构组合不同于下江群其他地层，以及不整合接触于上覆、下伏地层，区内局部地层缺失、断裂变形等地质现象，可能源于雪峰运动地质效应.
5.3 沉积岩源区以及钒元素沉淀成矿
新元古代以Rodinia超大陆裂解为标志性事件诱发了华南大规模火山活动.李献华等(2012)统计华南前寒武纪沉积岩中大量碎屑锆石年龄谱图表明：扬子块体沉积岩中新元古代锆石的比例占绝大多数.本文碎屑锆石所记录的构造热事件中，具有明显年龄优势段742~864 Ma(79.07%)(表 1，图 5、6)，也表明新元古代岩浆岩为黔东黑色岩系的主要沉积物源区.由图 7、8得知，研究区东南缘江南造山带新元古代火山-岩浆事件大量活动，区内U-Pb年龄集中在755~850 Ma，主峰值(加权平均)825 Ma的火山-岩浆岩，表现为连续产出.图 8b、8c得知，江南造山带新元古代的中酸性岩与基性-超基性岩产出时间段略有不同.中酸性岩主要位于780~840 Ma(图 8b)，主峰值(加权平均)为825 Ma，与本文碎屑锆石U-Pb年龄的主峰值824 Ma(图 6)相吻合.如北西端梵净山地区侵入四堡群白岗岩U-Pb年龄821~840 Ma(薛怀民等，2012)；拉张裂谷环境桂北三防岩体U-Pb年龄804~826 Ma(李献华，1999；葛文春等，2001；王敏，2012)；中段湘东-赣西地区碰撞作用后伸展垮塌环境818~820 Ma的九岭岩体(张菲菲等，2011)；东段皖南地区U-Pb年龄约823 Ma的许村岩体可能是华南地幔柱活动导致地壳重熔的产物，而非“造山运动”作用的结果(李献华等，2002).这些岩体成矿元素地球化学特征表现为以亲硫和稀土元素丰度低为特征，钒元素特别明显.如上述桂北、赣西北-湘东北、皖南和梵净山地区花岗岩体钒均值分别为63.56×10-6(葛文春等，2001)、79.43×10-6(李鹏春等，2007)、74.11×10-6(薛怀民等，2010)和小于10.00×10-6(贵州省地质矿产局，1987).新元古代江南造山带东-中-西段分布的产出环境与地幔有关的基性-超基性岩体，其侵入时间分为763 Ma和830 Ma两段(图 8c)，前者与本文碎屑锆石次峰值777 Ma(图 6)具有相似同位素年龄，而这些基性-超基性岩体成矿元素地球化学特征与中酸性岩相反，以亲硫和稀土元素丰度高为特征，钒含量明显高于大陆地壳平均值128×10-6.如皖南-赣东北、桂北和黔东的基性-超基性岩体钒元素含量(均值)分别为197.62×10-6(赵建新等，1995)、200.18×10-6(周继彬，2006)和278.00×10-6(薛怀民等，2012).区内喷出岩(变质细碧-角斑岩、枕状熔岩、拉斑玄武岩和少量凝灰岩)较发育.如黔东甲路组斑脱岩814 Ma(高林志等，2010)，黔东北铜厂组和余家沟组沉凝灰岩分别为832 Ma和851 Ma(王敏，2012)，回香坪组凝灰岩814 Ma(Zhou et al., 2009)等.总之，研究区东南缘江南造山带大规模火山-岩浆岩为黔东早寒武世黑色岩系的沉积物源区.Jiang et al.(2006)和易发成等(2004)研究认为华南黑色岩系多金属来源于深部地幔或地壳，所以推测742~864 Ma的火山-岩浆岩既为黔东地区下寒武黑色岩系地层提供了碎屑物，又提供了钒等多金属成矿元素，特别是基性-超基性岩.
图 6 九门冲组碎屑锆石U-Pb年龄图谱Fig. 6. U-Pb histograms and relative probability plots of detrital zircon from Jiumenchong Formation
图 7 江南造山带新元古代部分岩体分布(据王敏，2012修改)Fig. 7. The distribution of partly igneous rocks in Neroproterozoic from the Jiangnan orogen
a.所统计岩体年龄；b.中酸性岩体年龄；c.基性-超基性岩体年龄Fig. 8. Age histograms of igneous rocks in Neroproterozoic from the Jiangnan orogen新元古代自下而上可能存在有4期冰期，分别为约750 Ma的Kaigas冰期(Frimmel et al., 1996)、约720~660 Ma的Sturtian冰期(Brasier et al., 2000)、约650~635 Ma的Marinoan冰期(Zhang et al., 2008)和约580~590 Ma的Gaskiers冰期(Calver et al., 2004).清水江组和留茶坡组夹层凝灰岩U-Pb年龄分别为774 Ma和518~556 Ma，表明平略-陡山沱组相当于冰期，这期间普遍发育浅变质的碎屑沉积岩和碳酸盐岩，且地层产状平缓，几乎没有构造-岩浆事件的记录.雪峰运动导致825 Ma和760 Ma左右侵入前寒武地层的基性-超基性岩体剥顶，剥蚀进入海水中，海洋中有大量的钒元素存在；只是清水江组之后，全球被冰川覆盖，海水藻类生物很少，钒元素难以沉积沉淀，所以平略-南沱组地层钒含量很少.直到陡山沱组(冰期)之后，全球气候变暖条件下形成的跨时代地层(留茶坡组热水沉积硅质岩)，藻类繁盛，这些低等生物从海水中富集钒等元素, 在海进海底缺氧的环境下，含钒的藻类死亡沉入水底，在富含H2S环境中, 有机质又被细菌分解而迅速消耗；而随有机质进入沉积物的钒等金属元素因在强还原环境中活动性急剧下降, 而被粘土、铁锰氧化物、氢氧化物吸附, 或被成岩早期形成的黄铁矿表面配合，钒元素就此沉积沉淀，所以直到留茶坡和九门冲组才有钒富集成矿.此外，海平面上升还将导致深水区沉积速度降低，经过漫长的沉积周期，形成了既富金属元素又富有机质的黑色页岩.
6. 结论
黔东震旦-寒武系转换期黑色岩系赋存的长石岩屑砂岩碎屑锆石年代学研究表明：富含多金属元素黑色岩系沉积碎屑物源区主要为江南造山带新元古代的火山-岩浆岩，而基性-超基性岩贡献大量钒等成矿元素.震旦与寒武系分界线划分在留茶坡组顶部硅质岩中，非长石岩屑砂岩为标志的岩相转变(留茶坡组与九门冲组地层界线)界面上，536 Ma为留茶坡组地层最后沉积时限和九门冲组最大沉积年龄.清水江组地层岩性的变形、变质和角度不整合于上覆、下伏地层的现象为雪峰运动地质效应.
致谢: 成文过程中匿名审稿专家对文稿提出宝贵的修改建议和意见；野外工作期间贵州地矿局注溪钒矿床详查项目组提供便利，贵州地矿局117地质队吴波、陈德荣和鲍一明先生在采样中热心帮助，在此一并致以衷心的感谢！ -
图 1 注溪钒矿床地质略图(a)和研究区大地构造单元(b) (图a据贵州地矿局117地质队资料，2011修改)
Fig. 1. The simplified geological map of the Zhuxi vanadium deposit (a), and the tectonic location and tectonic units division of the studied area (b)
图 3 长石岩屑砂岩露头(a)和显微镜下照片(b)
Fig. 3. Photos of the feldspar lithic sandstone in outcrop and under microscope
图 4 长石岩屑砂岩代表性锆石CL图像(图中圆为锆石U-Pb测年位置，其编号与表 1中一致)
Fig. 4. CL images of selected zircons from Jiumenchong Formation
图 5 九门冲组碎屑锆石U-Pb年龄谐和图
Fig. 5. U-Pb concordia plots of detrital zircon from Jiumenchong Formation
图 6 九门冲组碎屑锆石U-Pb年龄图谱
Fig. 6. U-Pb histograms and relative probability plots of detrital zircon from Jiumenchong Formation
图 7 江南造山带新元古代部分岩体分布(据王敏，2012修改)
Fig. 7. The distribution of partly igneous rocks in Neroproterozoic from the Jiangnan orogen
图 8 江南造山带新元古代岩体年龄统计直方图(数据来源李献华等, 1999, 2002；葛文春等，2001；王敏，2012)
a.所统计岩体年龄；b.中酸性岩体年龄；c.基性-超基性岩体年龄
Fig. 8. Age histograms of igneous rocks in Neroproterozoic from the Jiangnan orogen
表 1 九门冲组碎屑锆石U-Pb年龄测试结果
Table 1. U-Pb isotopic data for detrital zircons from Jiumenchong Formation
测点号 含量(10-6) 207Pb/206Pb 206Pb/238U(Ma) 谐和度(%) Pb Th U 比值 1σ 比值 1σ 比值 1σ 年龄 1σ 年龄 1σ 年龄 1σ 1 132 412 408 0.062 86 0.002 90 1.061 73 0.047 04 0.122 44 0.001 90 702 94 735 23 745 11 98 2 145 288 426 0.069 98 0.003 16 1.488 85 0.066 18 0.153 29 0.002 13 928 93 926 27 919 12 99 3 35 72 117 0.079 01 0.005 47 1.373 37 0.094 38 0.127 16 0.003 06 1 172 138 878 40 772 17 87 4 177 455 562 0.066 20 0.003 13 1.189 95 0.052 61 0.129 64 0.001 77 813 100 796 24 786 10 98 5 115 353 256 0.067 91 0.004 48 1.188 03 0.074 88 0.127 13 0.002 30 865 137 795 35 771 13 96 6 67 179 217 0.066 49 0.003 95 1.175 87 0.065 50 0.128 51 0.002 30 822 124 789 31 779 13 98 7 184 427 600 0.066 64 0.002 88 1.324 83 0.052 80 0.143 45 0.001 94 828 85 857 23 864 11 99 8 52 147 140 0.075 08 0.005 54 1.376 59 0.097 03 0.135 07 0.002 92 1 072 149 879 41 817 17 92 9 35 73 143 0.072 93 0.005 31 1.330 88 0.088 63 0.134 93 0.003 33 1 013 148 859 39 816 19 94 10 326 824 1 204 0.065 53 0.002 42 1.169 33 0.043 75 0.127 56 0.001 58 791 78 786 20 774 9 98 11 148 317 623 0.066 00 0.002 74 1.254 27 0.049 92 0.136 89 0.001 74 806 92 825 22 827 10 99 12 250 909 352 0.063 47 0.003 04 1.132 99 0.054 15 0.128 23 0.002 01 724 106 769 26 778 11 98 13 265 735 420 0.068 99 0.003 14 1.462 46 0.065 46 0.152 33 0.002 46 898 -105 915 27 914 14 99 14 107 270 369 0.061 50 0.003 28 1.042 38 0.052 77 0.123 09 0.002 28 657 115 725 26 748 13 96 15 295 772 848 0.060 11 0.002 23 1.144 73 0.045 60 0.137 19 0.002 30 609 81 775 22 829 13 93 16 252 504 421 0.088 03 0.004 62 1.707 72 0.100 44 0.137 36 0.002 83 1 383 100 1 011 38 830 16 80 17 227 608 780 0.063 62 0.002 58 1.086 82 0.041 96 0.122 89 0.001 72 728 86 747 20 747 10 99 18 64 160 190 0.067 15 0.004 31 1.199 49 0.070 61 0.129 84 0.002 66 843 135 800 33 787 15 98 19 83 223 235 0.058 71 0.003 91 1.168 81 0.067 02 0.142 32 0.003 02 567 114 786 31 858 17 91 20 172 356 634 0.062 80 0.003 34 1.280 24 0.051 90 0.140 48 0.001 83 702 114 837 23 847 10 98 21 43 124 162 0.077 10 0.007 37 1.088 86 0.084 02 0.108 23 0.004 00 1124 192 748 41 662 23 87 22 174 408 686 0.065 99 0.002 80 1.215 79 0.045 50 0.130 79 0.001 86 806 90 808 21 792 11 98 23 159 387 472 0.064 81 0.003 14 1.282 27 0.056 92 0.143 06 0.002 26 769 108 838 25 862 13 97 24 114 334 242 0.070 46 0.004 03 1.263 83 0.074 68 0.129 71 0.002 56 943 117 830 34 786 15 94 25 61 141 215 0.067 77 0.004 06 1.179 98 0.070 49 0.127 24 0.002 55 861 125 791 33 772 15 97 26 64 127 235 0.068 33 0.003 56 1.334 47 0.068 95 0.142 12 0.002 63 880 107 861 30 857 15 99 27 247 630 902 0.070 81 0.004 66 1.243 21 0.079 16 0.126 80 0.001 49 954 135 820 36 770 9 93 28 93 299 221 0.071 33 0.004 89 1.167 84 0.072 31 0.122 06 0.002 56 969 141 786 34 742 15 94 29 157 498 431 0.067 40 0.003 05 1.141 34 0.050 68 0.122 89 0.001 93 850 94 773 24 747 11 96 30 135 345 473 0.063 34 0.002 76 1.080 20 0.047 26 0.122 95 0.001 64 720 88 744 23 748 9 99 31 144 557 621 0.060 17 0.002 96 0.740 59 0.035 21 0.089 49 0.001 26 609 112 563 21 553 7 98 32 110 223 425 0.070 59 0.003 27 1.321 23 0.060 71 0.134 82 0.001 87 946 96 855 27 815 11 95 33 280 656 728 0.062 96 0.002 60 1.244 23 0.050 16 0.142 28 0.001 91 706 88 821 23 858 11 95 34 231 593 654 0.066 33 0.002 64 1.296 01 0.050 30 0.140 70 0.001 88 817 83 844 22 849 11 99 35 226 699 907 0.059 73 0.002 29 0.900 70 0.035 21 0.108 34 0.001 49 594 83 652 19 663 9 98 36 66 168 195 0.062 13 0.003 77 1.169 11 0.070 19 0.136 30 0.002 33 680 130 786 33 824 13 95 37 131 301 596 0.070 27 0.003 28 1.039 65 0.047 68 0.107 62 0.001 51 936 95 724 24 659 9 90 38 117 354 322 0.063 76 0.003 20 1.123 19 0.058 88 0.127 92 0.002 36 744 102 765 28 776 13 98 39 70 185 191 0.066 92 0.005 10 1.219 83 0.085 00 0.134 78 0.003 03 835 127 810 39 815 17 99 40 69 176 196 0.065 35 0.004 28 1.246 62 0.073 01 0.142 17 0.003 17 787 137 822 33 857 18 95 41 113 257 388 0.064 00 0.003 08 1.273 94 0.061 61 0.142 58 0.002 28 743 102 834 28 859 13 97 42 135 367 343 0.067 76 0.003 19 1.327 40 0.060 81 0.140 80 0.001 98 861 103 858 27 849 11 98 43 99 244 296 0.072 26 0.004 29 1.275 24 0.073 10 0.127 57 0.001 98 994 116 835 33 774 11 92 44 261 235 388 0.106 64 0.003 96 4.995 41 0.179 71 0.335 70 0.005 58 1 743 68 1 819 30 1 866 27 97 45 87 231 271 0.071 28 0.004 33 1.338 01 0.077 69 0.136 16 0.002 37 965 125 862 34 823 13 95 46 95 248 331 0.064 28 0.003 35 1.128 41 0.057 16 0.127 28 0.002 06 750 111 767 27 772 12 99 47 102 275 269 0.071 74 0.003 97 1.378 09 0.071 66 0.142 35 0.004 23 989 113 880 31 858 24 97 48 269 501 843 0.073 38 0.003 06 1.567 88 0.062 60 0.153 73 0.001 95 1 033 84 958 25 922 11 96 49 79 188 478 0.068 84 0.003 82 0.856 33 0.046 47 0.089 74 0.001 41 894 115 628 25 554 8 87 50 216 375 726 0.084 66 0.003 64 1.615 59 0.070 29 0.136 69 0.001 72 1 309 84 976 27 826 10 83 51 235 456 648 0.063 83 0.002 23 1.260 08 0.043 27 0.142 46 0.001 90 744 74 828 19 859 11 96 52 112 283 299 0.061 84 0.003 38 1.138 09 0.060 12 0.134 36 0.002 26 733 119 772 29 813 13 94 53 109 298 726 0.053 70 0.002 63 0.643 82 0.033 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