地质通报  2019, Vol. 38 Issue (4): 667-679  
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王宇佳, 陈留勤, 李文灏, 李鹏程. 江西弋阳晚白垩世塘边组风成砂岩碎屑锆石U-Pb定年及其物源意义[J]. 地质通报, 2019, 38(4): 667-679.
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Wang Y J, Chen L Q, Li W H, Li P C. Detrital zircon U-Pb dating of the Late Cretaceous aeolian sandstones from the Tangbian Formation in the Yiyang area of Jiangxi Province and its provenance significance[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(4): 667-679.
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基金项目

国家自然科学基金项目《赣东北地区晚白垩世圭峰群古土壤特征与古气候研究》(批准号:41602113)

作者简介

王宇佳(1992-), 女, 在读硕士生, 矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail:1054891477@qq.com

通讯作者

陈留勤(1983-), 男, 博士, 副教授, 沉积学专业。E-mail:liuqincheen@163.com

文章历史

收稿日期: 2018-06-07
修订日期: 2018-08-20
江西弋阳晚白垩世塘边组风成砂岩碎屑锆石U-Pb定年及其物源意义
王宇佳1,2 , 陈留勤1,2 , 李文灏2 , 李鹏程2     
1. 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室, 江西 南昌 330013;
2. 东华理工大学地球科学学院, 江西 南昌 330013
摘要: 赣东北信江盆地晚白垩世圭峰群塘边组以发育大型高角度交错层理的风成砂岩为特征,总体为干旱气候条件下沙漠沉积环境的产物。该地区所采砂岩样品为紫红色中-细粒长石石英砂岩,碎屑颗粒主要包括石英、长石、云母和岩屑,多呈次圆状,分选性较好。利用碎屑锆石LA-ICP-MS测年法,对塘边组风成砂岩进行U-Pb同位素定年,分析物源。碎屑锆石颗粒大多数大于100μm,Th/U值为0.1~2.1,且大部分锆石内部具有清晰的振荡环带结构,表明多数为岩浆锆石。206Pb/238U年龄加权平均值为141.4±1.2Ma。锆石U-Pb年龄主要集中于5个年龄段,分别是137~170Ma、431~506Ma、798~1172Ma、1268~2493Ma、2501~3488Ma。这些主要年龄区间与中国东南地区已知的岩浆事件对应,分别为燕山运动、加里东运动、晋宁运动、吕梁运动。其中,燕山期酸性火山-侵入杂岩提供了主要物源。结合风成砂岩交错层理反映的古风向数据,认为弋阳塘边组碎屑物质主要来自盆地北西部的九岭地区及北东部地区。
关键词: 碎屑锆石    晚白垩世    塘边组    风成砂岩    信江盆地    
Detrital zircon U-Pb dating of the Late Cretaceous aeolian sandstones from the Tangbian Formation in the Yiyang area of Jiangxi Province and its provenance significance
WANG Yujia1,2, CHEN Liuqin1,2, LI Wenhao2, LI Pengcheng2     
1. State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China;
2. School of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China
Abstract: The Tangbian Formation of the Late Cretaceous Guifeng Group in the Xinjiang Basin of northeastern Jiangxi Province is characterized by large-scale cross-bedded sandstones. They are generally products of a desert depositional environment under arid climate. The sandstone samples are purple red, fine-to medium-grained feldspar quartz sandstones. Sand particles are mainly composed of quartz, feldspar, mica and rock fragments, which are subangular to subrounded and well sorted. In order to analyze the source rocks of the Tangbian Formation, LA-ICP-MS zircon U-Pb analysis was performed. The zircon grains are mostly larger than 100μm. The results show that the Th/U ratios range from 0.1 to 2.1, and most of the zircons have a clear internal shock band structure, indicating that most of them were magmatic zircons. The mean age of 206Pb/238U is 141.4±1.2Ma. The age of zircon U-Pb ages are mainly concentrated in five zones of 137~170Ma, 431~506Ma, 798~1172Ma, 1268~2493Ma, 2501~3488Ma, corresponding to the major magmatic events in Southeast China, namely Yanshanian, Caledonian, Jinning, and Lvliang movements, with the Yanshanian volcanic-intrusive complex providing the dominant sediments. In combination with the paleo-wind directions from the aeolian sandstones, the sediments are interpreted to be largely from the northwestern Jiuling mountain area and the northeastern areas.
Key words: detrital zircon    Late Cretaceous    Tangbian Formation    aeolian sandstone    Xinjiang Basin    

赣东北信江盆地晚白垩世圭峰群以红色碎屑沉积岩为主,它们在被地壳抬升、流水侵蚀和风化剥蚀后形成了以龙虎山-龟峰世界地质公园为代表的丹霞地貌。该地区的白垩系红层在古生物化石[1-2]、沉积岩石特征[3]、沉积环境分析[4-6]等方面已经积累了较好的研究基础。虽然前人利用岩相组成[7]、砾石统计[8-10]、砂岩碎屑组成[11-12]、地球化学[12]等方法对圭峰群的物源和古气候开展了研究。但是,目前尚未见到利用砂岩碎屑锆石定年手段分析赣东北地区圭峰群物源的报道。锆石作为沉积岩(物)中最常见且稳定性极高的重矿物,以其U-Pb同位素体系封闭温度高、受沉积作用、成岩作用影响小等特点,在物源分析中起重要作用[13-14]。沉积岩中碎屑锆石年龄分布是确定物源、沉积时代及构造环境的有效途径,因而在不同年代的沉积地层研究中得到广泛应用[15-18],特别是根据碎屑锆石的年龄分布与区域对比,从物源角度讨论沉积岩形成的大地构造背景,已经取得了显著效果[19-21]

本文在对信江盆地中部弋阳地区塘边组风成砂岩露头观察、薄片显微岩矿鉴定和粒度分析、石英颗粒扫描电镜照相分析的基础上,选择其中一块砂岩样品,从其中挑选锆石进行U-Pb定年,以便更好地分析塘边组沉积时期的构造背景及物源特征。

1 地质背景

赣东北信江盆地是中国东南地区晚中生代“盆岭构造体系”[22]中的陆相断陷盆地之一。赣杭构造带在大地构造上属于扬子板块与华夏板块的东段,新元古代发生碰撞形成一条碰撞缝合带,后在早中生代强烈活动中发展成断裂带[23]。信江盆地位于江西省东北部鹰潭市和上饶市境内(图 1),西与永崇盆地相邻,东与浙江金衡盆地相接,北与怀玉山隆起毗邻,南与武夷山隆起接壤,总面积约3600km2,呈近东西向延展约130km,以白垩纪红层为基础形成以龙虎山、龟峰世界地质公园为代表的丹霞地貌[6]

图 1 信江盆地地质简图[6]和采样位置 Fig.1 Simplified geological map of the Xinjiang Basin and the sampling location 1—第四系;2—莲荷组;3—塘边组;4—河口组;5—周田组;6—茅店组;7—火把山群;8—武夷群;9—前白垩系;10—侏罗纪-白垩纪花岗岩;11—三叠纪花岗岩;12—志留纪花岗岩;13—断层;14—盆地边界;15—采样位置

信江盆地晚白垩世地层划分为赣州群和圭峰群,前者包括茅店组和周田组,后者包括河口组、塘边组和莲荷组。弋阳地区塘边组下部为厚层块状岩屑石英砂岩、岩屑砂岩、长石砂岩,底部与下伏河口组呈整合接触关系,夹不稳定的砾岩、含砾岩屑石英砂岩透镜体;顶部与上覆莲荷组呈整合接触关系,夹紫红色含砾岩屑杂砂岩、砂砾岩透镜体,总厚度可达943m[3]。其中,圭峰群红色碎屑岩地层含恐龙蛋(Macroolithus rugustus-Elongatoolithus elongates组合带)和孢粉(Schizaeoisporites-Ephedripites (E.)- Ulmoideipites组合带)化石[1]

图 2 信江盆地晚白垩世圭峰群岩性柱简图 Fig.2 Simplified stratigraphic column of the Late Cretaceous Guifeng Group in the Xinjiang Basin

由SHRIMP法测得赣东北余江盆地圭峰群下部基性岩(橄榄辉绿辉长岩)中锆石年龄为91±3Ma[24],广丰、玉山橄榄玄粗岩的锆石年龄为93±1Ma[25]。区域地层对比表明,圭峰群为Coniacian期— Masstrichtian期的沉积记录[26]

2 塘边组风成砂岩沉积特征

信江盆地南缘的河口组砾岩层发育,在断层、节理切割和流水侵蚀、风化的共同作用下,被塑造为以龙虎山、龟峰为典型代表的绝壁陡崖地形[6, 27]。与之形成鲜明对比的是,盆地中部的塘边组粒度较细且分选性较好,以砂岩地层为主,形成低矮的圆丘状地形(图 3-a),同时砂岩发育大型高角度交错层理(图 3-b)。将野外采集的样品磨制成薄片进行显微结构分析,另外将其破碎与酸反应提取石英颗粒,在扫描电镜下观察表面形态。薄片显微镜及石英颗粒表面形态照相在东华理工大学核资源与环境国家重点实验室完成。

图 3 弋阳卧佛塘边组风成砂岩露头和镜下照片 Fig.3 Outcrop and microscopic photos of the eolian sandstones from the Tangbian Formation in the Wofo area of Yiyang County a、b—野外露头照片;c—砂岩薄片显微镜照片;d—砂岩中石英颗粒扫描电镜照片

在显微镜下,碎屑颗粒主要包括石英、长石、云母和岩屑(图 3-c),定名为紫红色中细粒长石石英砂岩。碎屑颗粒多呈次圆状,分选性较好,石英大小一般为0.05~0.25mm(细砂),少部分为0.25~ 0.4mm(中砂)。长石主要为钾长石和斜长石,大小一般为0.06~0.25mm,个别为0.25~0.4mm,斜长石多发生不同程度的绢云母化。钾长石表面多发生弱高岭土化。岩石中见少量白云母和黑云母,大小为0.1~0.2mm。岩屑主要为硅质岩屑和少量的泥质岩屑,大小一般为0.1~0.3 mm。胶结物主要为铁质和碳酸盐矿物。

在扫描电镜照片中,石英颗粒呈圆状-浑圆状,表面新月形坑、霜面发育(图 3-d)。

3 碎屑锆石挑选和测年分析方法

用于碎屑锆石U-Pb年龄测试实验的砂岩样品(ZrYY-02)采自信江盆地圭峰群塘边组上部,采样位置地理坐标为北纬28°22'46"、东经117°25'10",海拔高度65m。该处塘边组主要由中-细粒砂岩组成,发育大型高角度交错层理。

锆石单矿物分选在河北省廊坊市欣航测绘院完成。然后在中国科学院广州地球化学研究所完成碎屑锆石制靶、反射光、透射光及阴极发光(CL)照相。将从砂岩样品中分离出来的碎屑锆石与标准锆石一起粘贴,制成环氧树脂样品靶,磨至锆石颗粒中心部位后抛光,拍摄反射光、透射光和阴极发光图像,根据图像反映的锆石晶体特点,测定时选取合适的颗粒和测定部位。在中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升重点实验室用LA-ICP-MS测定锆石U-Pb同位素年龄。测试仪器为电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7500a型),激光为193nm的ARF准分子激光,分析点的直径为32μm。锆石U-Pb同位素组成分析采用91500标准锆石为外标,元素含量测定采用NIST SRM610为外标,29Si为内标。详细的仪器参数与分析流程见参考文献[28]。对样品进行的普通铅和年龄校正使用Anderson方法计算[29];U-Pb谐和图绘制使用Isoplot程序完成[30]

4 碎屑锆石特征及U-Pb年龄测试结果

Zr-YY02样品中的锆石颗粒较大,绝大多数大于100μm。根据锆石阴极发光图像(图 4),锆石可以分为自形锆石和磨圆锆石2种类型。前者说明本组锆石来自附近的近源锆石,而后者说明是远距离搬运或沉积再循环的锆石。大部分锆石磨圆较好(图 4),应是经过远距离搬运或沉积再循环的锆石。

图 4 碎屑锆石阴极发光(CL)照片 Fig.4 CL images of detrital zircons

随机挑选80个锆石进行LA-ICP-MS U-Pb同位素分析(表 1)。结果表明,Th/U值为0.1~2.1,且大部分锆石内部具有清晰的振荡环带结构,表明绝大多数为岩浆锆石。获得的锆石206Pb/238U年龄介于137~3413Ma之间(图 5表 1),207Pb/206U年龄介于117~3488Ma之间。所测锆石年龄大于1000Ma的数据,采用207Pb/206Pb年龄,而小于1000Ma的数据,采用206Pb/238U年龄。其中有15、23、40、47、53、63、68、74、75、80这10个点不和谐,根据表 1可以看出,最年轻锆石年龄为137Ma,该年龄值与巫建华[25]和李瑞玲等[24]推断的圭峰群红层沉积年龄为90~ 65Ma不符,说明其为外来物源。另外,对70颗有效的锆石年龄做碎屑锆石U-Pb谐和图,结果显示在140Ma左右的年龄最密集(图 5)。

表 1 江西弋阳塘边组风成砂岩样品碎屑锆石U-Th-Pb定年结果 Table 1 Detrital zircon U-Th-Pb dating results of the aeolian sandstone sample from the Tangbian Formation in the Yiyang area of Jiangxi Province
图 5 碎屑锆石U-Pb年龄谐和图 Fig.5 U-Pb age concordia diagram of detrital zircon
5 物源和古地理讨论 5.1 物源意义

根据信江盆地塘边组风成砂岩样品碎屑锆石U-Pb测年结果,结合锆石U-Pb年龄频率图(图 6)可以看出,研究区塘边组砂岩样品碎屑锆石U-Pb年龄主要集中分布在5个区间:①137~170Ma(峰值143Ma),占总数的22%;②431~506Ma,占总数的4%;③ 798~1172Ma(峰值851Ma),占总数的24%;④ 1268~2493Ma(峰值1923Ma),占总数的31%;⑤ 2501~3488Ma(峰值2501Ma),占总数的14%。这些主要的年龄区间与已知的区域构造岩浆事件可能相对应(燕山运动、加里东运动、晋宁运动、吕梁运动),也指示研究区塘边组的碎屑锆石可能是多来源的。

图 6 信江盆地样品碎屑锆石U-Pb年龄分布直方图 Fig.6 Histogram of U-Pb age distribution of detrital zircon in the Xinjiang Basin

(1)137~170Ma年龄段

本组锆石年龄段指示燕山构造运动。赣东北地区燕山期岩浆活动特别强烈,属于中国东部重要的岩浆-成矿事件[31]。江西省境内燕山期花岗岩分布广泛,其中武夷山地区出露2处面积很大的花岗岩,分别为面积700km2、年龄为88~140Ma和面积为3000km2、年龄为146~189Ma的花岗岩,广丰、玉山盆地火山岩年龄为91±1Ma[25];赣东北地区上饶的大鄣山花岗岩出露面积为13km2,年龄为121.7Ma[32];三清山中巨蟒出山的花岗岩年龄为123±2.2Ma;德兴铜矿厂花岗闪长斑岩的形成年龄为171Ma左右[33-34];珍珠山地区2条花岗岩脉的锆石年龄分别为129.3±0.5Ma和133.3±0.8Ma[21];赣西北九瑞地区宝山斑岩型铜多金属矿床获得其锆石UPb年龄为147.81±0.48Ma[35];九岭大湖塘似斑状白云母成岩年龄为144.2±1.3Ma[36];武功山的雅山、温汤和明月山等岩体的锆石U-Pb年龄分别为161± 1.0Ma、143.8±1.6Ma和126.3±6.4Ma[37]。另外,江西附近的浙、闽地区也不同程度地分布大量的燕山期花岗岩。本次研究的塘边组碎屑锆石U-Pb测年结果与赣东北的珍珠山和赣西北的九岭山对比(图 7)可知,三者在燕山期具有较好的一致性,且在晋宁期信江盆地与九岭山也相对应。

图 7 信江盆地与上饶珍珠山锆石年龄频率图 Fig.7 Frequency diagrams comparision of zircon ages in the Xinjiang Basin and Zhenzhu mountain of Shangrao (图b中数据据参考文献[21];图c中数据据参考文献[45])

早侏罗世岩浆岩主要沿南岭山脉东西向构造带分布于赣南—闽西地区;中侏罗世岩浆岩大量分布在华夏地块内陆,有少量分布在浙闽沿海地区,主要呈东西向分布于南岭山脉和近北东向分布于武夷山褶皱带两侧[38]。燕山晚期(< 140Ma)的岩浆作用导致东南沿海地区形成大面积火山-侵入岩类,大体上产出形态呈北东向分布[39]。燕山期花岗岩在赣东北出露多,分布广泛。基于交错层理前积层的古风向恢复表明,信江盆地以西北风为主,东北风为次[4]。由此可以初步判断,该年龄段锆石大部分来自江西省东北部及西北部,少部分来自南岭、武夷山北部、浙闽沿海地区。

(2)431~506Ma年龄段

本组年龄可能与加里东构造运动有关。前人在江西上犹和南康发现2个加里东花岗岩体[40],之后发现湘赣南部及粤北交界的诸广山大岩基的东坡也被泥盆纪地层不整合覆盖[41],更加证实了华南存在加里东运动。早古生代末的加里东运动使小洋盆收缩、封闭,洋壳俯冲,因此加里东运动是中国东南地区一个重要的构造发展阶段。鹰潭-绍兴断裂以南的华南地块,因为受后期构造活动的影响及白垩纪红盆的覆盖,在浙西江山基背头一带小面积出露游溪岩组的混合岩,使用40Ar/39Ar法获得的黑云母年龄为501Ma,前人在赣东北地区樟树墩和叶家村用40Ar/ 39Ar法获得加里东期数据为413.16Ma和419.32Ma的基性火山岩,也有学者使用K-Ar法获得过398Ma、380Ma、375Ma的年龄数据[42];赣西北麦斜岩体黑云母花岗闪长岩的LA-ICP-MS高精度锆石U-Pb定年显示,其结晶年龄为433.4± 7.1Ma和431.8±6.0Ma[43];武功山山庄、张佳坊和武功山岩体的锆石U-Pb年龄分别为460.5±1.5Ma、427.9±1.2Ma和428.0±1.0~62.3±2.3Ma[37]。加里东运动是全球范围内各地褶皱造山-岩浆活动的高峰期,在江西境内有不同程度的响应,但赣东北地区却表现较弱[38]。因此,可以判断该年龄段锆石来自赣西北及弋阳和浙西一带。

(3)798~1172Ma年龄段

该年龄段可能反映了新元古代的晋宁运动,此时正值罗迪尼亚超级大陆裂解并经历格林威尔期。九岭地区大面积出露该时期的花岗岩体,大约4000km2[44],年龄区间主要为811~835Ma,总体呈近东西—北东东向展布[45]。其他地区出露较少,如测得修水县的修水组凝灰岩年龄为825±5Ma、马涧桥组为769±8Ma[46];庐山筲箕洼组细碧岩和流纹岩高精度SHRIMP锆石U-Pb年龄840±6Ma、833±4Ma和831±3Ma[47];三清山西南的德兴县西湾村出露的花岗岩年龄为968±23Ma[48]。赣东北蛇绿岩带弋阳樟树墩蛇绿岩出露面积约0.162km2,年龄为1061± 44Ma,蛇绿岩中洋壳扩张的产物为辉长岩,其形成年龄代表了蛇绿岩的形成时代,也代表了扩张事件的时间,因此推断,赣东北蛇绿岩可能形成于古洋盆初始裂解阶段的洋脊环境[49]。江山-绍兴断裂带陈蔡岩群下吴宅组的锆石年龄集中在新元古代848~845Ma[20],因此可确定该年龄段的锆石主要来自九岭地区。

(4)1268~2493Ma年龄段

该年龄段为古元古代—中元古代,这是地壳生长的一个重要时期,哥伦比亚超大陆在古元古代聚合-裂解,在九岭地区钟玉芳等[45]获得了1.4~1.9Ga的继承锆石的年龄数据。前人所得这一年龄段数据较少,所以本次研究的数据信息可以进一步证实华夏地块存在古元古代地质体。

(5)2501~3488Ma年龄段

该年龄段为古太古代—新太古代构造-岩浆活动的反映,主要表现为华南板块太古宙陆核、太古宙基底的存在或古老物质的再循环,赣东北地区的大陆地壳形成年龄为晚太古代。在已发表的论文中,关于赣东北新太古代锆石的年龄结果不多见,前人在粤北南雄地区副片麻岩中发现3颗形成于约3300Ma和一颗形成于约3800Ma的继承锆石[50]。在南岭地区,发现多颗形成于3500~2500Ma的碎屑锆石[51],而在华南东段所测锆石年龄数据主要集中在2300~2600Ma[52],因此,结合这些研究结果,可初步判断该年龄段锆石来自华南东段。

5.2 大地构造意义

在信江盆地圭峰群塘边组发现了2501~3488Ma的碎屑锆石,属于古太古代—新太古代。该时期全球地壳增长,陆核形成,以至于该年龄段的碎屑锆石遍布全球大陆[53-56],原始稳定大陆与古老陆核的形成可能与该事件有关。华南东段也发现了新太古代的锆石[52],说明华南板块太古宙基底或太古宙陆核的存在。本次研究所获年龄信息对今后深入研究华南板块基底的早期演化有帮助。在本次所采样品中含有2颗古太古代的锆石,年龄为3256Ma和3488Ma,很可能为古老基底循环产生的,由此可证明确实存在古老陆壳和华南大陆古老基底。

本次样品中碎屑锆石年龄段为1268~2493Ma,属于古元古代—中元古代。扬子地块在古元古代(1.9~2.0Ga)的岩浆活动比较活跃[57-58],这也是地壳生长的一个重要时期。在浙南闽北出露的中元古代变质火成岩有最古老的岩石[53, 59]。因此,此次所测年龄数据可更好地验证华夏地块存在古元古代地质体。

塘边组砂岩中的一个年龄区间为798~ 1172Ma。该年龄段与罗迪尼亚大陆聚合、格林威尔期造山运动时间一致。在前人的研究中已经有格林威尔期迹象的存在。如九岭地区出露大面积新元古代花岗岩[44];测得修水县的修水组凝灰岩年龄为825±5Ma,马涧组年龄为769±8Ma[46];三清山西南的德兴县西湾村出露的花岗岩岩体年龄为968± 23Ma[48]。综上所述,华南南部或许曾经经历过一次格林威尔造山运动,并且本次获得的年龄信息将更好地论证新元古代扬子板块和华夏板块发生拼贴聚合事件。

431~506Ma年龄段为加里东期,正是全球各地褶皱造山-岩浆活动的高峰期,主要表现为华夏板块内部的造山运动。CL图像显示锆石晶形完整,有倾斜韵律环带现象,且Th/U值高,为岩浆成因,与地表出露的花岗岩特征吻合,如浙西江山基背头一带裸露岩体,赣东北地区樟树墩和叶家村出露的岩体、赣西北脉斜岩体等。研究区塘边组样品的部分锆石可能来自这些岩体。

燕山期是中国东部非常重要的一个地质发展时期,也是构造-岩浆-成矿作用的高峰期。137~ 170Ma的燕山运动导致赣东北地区该期的花岗岩广泛存在,多沿大断裂分布。主要分布在武夷山、广丰、玉山,上饶地区的大鄣山、三清山等地区,并常以复式岩体形态产出[25, 32, 60]

5.3 沉积古地理意义

除在信江盆地中部弋阳塘边组发育风成砂岩外,在贵溪、横峰等地的塘边组都可以见到发育大型高角度交错层理的风成砂岩。可见,在塘边组沉积时期,沙漠沉积体系占据主导地位,而不是前人所说的河湖沉积环境[1]。另外,这套风成砂岩可能与粤北丹霞盆地晚白垩世丹霞组锦石岩段层位相当。根据本文碎屑锆石U-Pb年龄结果分析,结合江新胜等[4]和本次风成砂岩前积层产状的统计、分析,认为弋阳地区塘边组风成砂岩的碎屑物质主要来自赣东北地区和浙西一带及赣西北地区。塘边组的沉积模式如图 8所示。

图 8 信江盆地塘边组沉积模式 Fig.8 Depositional model of the Tangbian Formation in the Xinjiang Basin

值得注意的是,在永丰-崇仁盆地和信江盆地塘边组中发育富含钙质结核、钙板层、遗迹化石、泥裂构造等的红色古土壤序列,指示地表为干旱氧化环境,经常发生成壤作用。这与江西石城[61]和广东南雄盆地[62]白垩系红层的沉积背景类似,年均降水量低于600mm。根据塘边组中古土壤钙质结核样品同位素测试结果估算,塘边组沉积时期大气CO2浓度为782~142010ppmv,平均值为118110ppmv,是当今大气CO2浓度的2~4倍[63],同样也指示该时期极为干燥的古气候条件。塘边组风成砂岩的发育表明,信江盆地可能位于北半球西风带和东北信风带,并受到南—南东向和北—北西向古季风的影响[12-13],与晚白垩世Campanian期东亚中纬度地区广泛的干旱化[64]有关。

现今的中国东南沿海地区(浙闽山地)高度一般为1000~2000m,平均海拔为1500m,太平洋暖湿气流可以自由进入华南内陆形成温热、湿润的亚热带气候。但是,在晚中生代可能存在一个巨大的沿岸山系或东部高原[65-67],阻挡了太平洋暖湿气流的内侵,形成热带(亚热带)干旱、炎热的半沙漠和盐湖环境[65],在江西信江盆地和粤北丹霞盆地形成沙漠沉积。

6 结论

(1)对信江盆地弋阳地区晚白垩世塘边组风成砂岩进行LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年,获得有效测试点70个。锆石U-Pb年龄主要集中于5个区间,分别为137~170Ma、431~506Ma、798~ 1172Ma、1268~2493Ma、2501~3488Ma。这些主要年龄区间与已知的区域构造-岩浆事件对应,分别为燕山运动、加里东运动、晋宁运动、吕梁运动。

(2)结合对赣东北地区年代学及塘边组风成砂岩交错层理反映的古风向研究结果,认为年龄段137~170Ma的锆石大部分来自江西省东北部及西北部,少部分来自南岭、武夷山北部、浙闽沿海地区;年龄段431~506Ma的锆石大部分来自赣西北和浙西江山一带及弋阳地区;年龄段798~1172Ma和1268~2493Ma的锆石主要来自九岭地区,年龄段为2501~3488Ma的锆石主要来自华南东段。

致谢: 东华理工大学硕士研究生王凤之、李余亮和李馨敏参加了野外工作,审稿专家提出了宝贵的修改意见,在此一并表示感谢。

参考文献
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