江苏省海州式磷矿地层锆石U

为了确定海州式磷矿含矿地层的沉积时代,本文对苏北地区含磷岩系及相关地层的5件样品进行锆石U-Pb定年分析测试。结果表明,锦屏镇刘志州山云台组的1件白云母二长片麻岩的岩浆锆石的206Pb/238U表面年龄介于846~761 Ma之间,平均年龄为790.5±5.1 Ma;锦屏磷矿区锦屏组的 1件绿帘石白云母片岩的碎屑锆石206Pb/238U表面年龄介于835~761 Ma之间,指示其沉积物源主要为新元古代岩浆岩,形成年龄晚于最年轻的碎屑锆石年龄761±16 Ma;刘集地区锦屏组的1件黑云斜长片麻岩的碎屑锆石206Pb/238U表面年龄集中于~2.5 Ga、~1.9 Ga和~804 Ma三个峰值,形成年龄晚于最年轻的碎屑锆石年龄777±11 Ma;锦屏镇朐山的1件片麻状花岗岩的岩浆锆石206Pb/238U表面年龄介于820~778 Ma之间,平均年龄803.3±3.8 Ma;太和地区的1件片麻状花岗岩的岩浆锆石206Pb/238U表面年龄介于832~794 Ma之间,平均年龄805.6±6.2 Ma。据锆石年代学研究,认为云台组及朐山、太和片麻状花岗岩的形成时代均为新元古代。

5 samples from the phosphoric rock series and related stratigraphy in the northern Jiangsu province were analyzed by zircon U-Pb isotope datingto obtain the sedimentary age of the Haizhou-type phosphorite. The dating test result shows that the 206Pb/238U age range of magmatic zircons from a muscovite two-feldspar gneiss sample of the Yuntai Formation from the Liuzhizhou mountain in Jinping Town is 846~761 Ma and the average age is 790.5±5.1 Ma. The 206Pb/238U age range of the clastic zircons from an epidote muscovite schist sample of the Jinping Formation from the Jinping phosphorite mining area is 835~761 Ma, indicating that the sediment sources are mainly Neoproterozoic magmatic rocks, and this sample formed later than the youngest detrital zircon age 761±16 Ma. The ages of the clastic zircons from a biotite plagioclase gneiss sample inthe Liuji phosphorite survey area were concentrated at ~2.5 Ga,~1.9 Ga and ~804 Ma, indicating that this sample formed later than the youngest detrital zircon age 777±11 Ma. The 206Pb/238U age range of magmatic zircons in a gneissic granite sample from the Qushan mountain in Jinping town is 820~778 Ma and the average age is 803.3±3.8 Ma. The age range of metamorphic magmatic zircons from a gneissic granite sample in the Taihe phosphorite survey area is 832~794 Ma and the average age is 805.6±6.2 Ma. The zircon chronology result demonstrates that the formation time of Yuntai Formation and Qu Shan, Taihe gneissic granite is all Neoproterozoic.

“海州式”磷矿 ； 苏北磷矿带 ； 锆石U-Pb定年 ； 锦屏组年龄

Haizhou-type phosphorite ； northern Jiangsu phosphorite belt ； zircon U-Pb dating ； age of Jinping Formation

变质沉积型磷矿床主要分布于我国秦岭-大别成矿省的桐柏-大别成矿带与苏鲁成矿带的前寒武纪变质岩中，包括安徽省宿松-肥东磷矿带、鄂西磷矿带和苏北磷矿带，成矿层位主要有中—新元古界宿松群文山组与虎踏石组（安徽）、红安群七角组与黄麦岭组（湖北）、海州群锦屏组（江苏）等。典型矿床除苏北海州锦屏磷矿外，还有皖宿松、皖肥东、鄂大悟、辽复县罗屯、矿洞山、许屯等磷矿床（熊先孝等，1996，2010; 高曙光等，2016）。苏北地区海州群锦屏组含磷岩系的岩石组合、含磷特征、原岩建造等，可以与安徽的肥东、宿松（宿松群）及湖北的大悟（红安群）等地含磷岩系对比。

前人对分布在湖北、安徽、苏北地区的“海州式”磷矿成矿带做过诸多年代学的研究（表1）。根据前人研究，扬子地块沉积变质型磷矿的成磷期被划分为早寒武世梅树村期、晚震旦世陡山沱期及古—中元古代锦屏期（东野脉兴等，2018）。其中梅树村期磷块岩主要产于扬子地块西缘，产出层位为下寒武统梅树村阶，梅树村阶第5层凝灰岩最新锆石206Pb/238U 年龄为535.2±1.7 Ma（朱日祥等，2009）; 陡山沱期磷块岩产于扬子地块东缘，产出层位为上震旦统陡山沱阶，同位素年龄为576±14~599±4 Ma（Chen et al.，2004）; 对于产自苏北地区海州群锦屏组的磷灰岩的成矿时期，长期以来的认识是古元古代—中元古代（江苏省第六地质大队，1981❶，1987❷）。

近年来，更多的年代学资料表明，大别—苏鲁造山带南部的含磷岩系的时代归属可能为新元古代，汤家富等（2002）认为安徽省宿松群与鄂西地区的红安群含磷岩系的成矿时期为震旦纪晚期; 毛新武等（2016）通过锆石U-Pb测年法获得红安群黄麦岭组含磷岩系的变沉积岩中碎屑锆石年龄为874~709 Ma，峰期年龄807 Ma，认为新元古代形成的岩浆岩是黄麦岭组最重要的物源，形成年龄晚于709 Ma; Hacker et al.（2006）获得海州群锦屏组云母片岩中锆石U-Pb上交点年龄为795 Ma; 阴平幅、华冲幅（1/50000）区调报告中报道了海州群锦屏组绿色片岩系的Sm-Nb和Rb-Sr等时线年龄分别为912±68 Ma、908±14 Ma（中国地质科学院，2008❸）。

鄂西、安徽、苏北磷矿成矿带的含磷岩系之上，普遍发育一套基性-中酸性-酸性的变质细碧-角斑岩建造，局部见蓝闪片岩、蓝晶石石英岩，包括安徽省张八岭（岩）群中的西冷（岩）组、宿松（岩）群中的甘田坳（岩）组、湖北省红安（岩）群中的塔尔岗（岩）组和苏北地区海州群云台组。该套层位的岩石组合和岩性特征可以对比，且形成时代相近，均为新元古代青白口纪。前人对宿松群蒲河组白云钠长石英片岩（浅粒岩）中的锆石进行U-Pb测年，获得宿松岩群中变质酸性火山岩的成岩年龄为866 Ma，获得大别山区浅变质岩层中硅质岩的40Ar-39Ar年龄为785~768 Ma（汤加富等，2002）。张八岭隆起的张八岭群西冷组变质火山岩年龄为751.6±7.1 Ma和767±15 Ma（陆永德等，2012; 姜慧超等，2012）。姜慧超等（2012）测得海州群云台组变质火山岩锆石U-Pb年龄为800.8±7.8 Ma。王秀丽等（2006）测得云台组片岩中的碎屑锆石U-Pb同位素年龄为800~740 Ma。连云港幅（1∶25万）区调中，测得云台组白云纳长片麻岩年龄为740±32 Ma（锆石U-Pb，SHRIMP）（中国地质科学院，2008❸）。

湖北、安徽、苏北地区的含磷岩系与其下部地层的接触关系，一直以来存在两种认识:一种观点认为的红安群、宿松群、肥东群不整合于“大别群”之上，海州群不整合于“东海群朐山组”之上（江苏省第六地质大队，1981❶，1987❷）; 另有学者认为宿松群与大别群之间、红安群与大别群之间、海州群与朐山片麻状花岗岩之间均为侵入接触关系（侯明金等，1995; 汤家富等，2002）。对于含磷岩系下伏的这套地层的时代归属，长久以来普遍认为是新太古代—古元古代（江苏省第六地质大队，1987❷; 孙竟熊等，1989; 常任之，1993）。前人测得江苏省东海群、大别群中锆石U-Pb同位素年龄分别为2.23 Ga和1.95~2.24 Ga; 安徽省柳萍地区宿松群大新屋组下段斜长片麻岩中锆石U-Pb年龄为1850 Ma，柳萍组底部磷灰岩的U-Pb年龄为2486 Ma，认为2486~2343 Ma值代表了宿松群生成年龄的下限; 鄂西桐柏山杂岩的混合花岗岩中锆石U-Pb同位素年龄为2031~1973 Ma（江苏省第六地质大队，1987❷）。近年来的同位素年龄测试结果则更多地暗示了部分变质变形侵入体的形成时代为新元古代。汤家富等（2002）测得大别群中锆石U-Pb等时线年龄为823 Ma; 姜慧超等（2012）测得连云港锦屏山片麻状花岗岩锆石U-Pb同位素年龄为806±14 Ma。

表1 鄂西-安徽-苏北地区含磷岩系及相关地层同位素年龄统计表

Table1 Statistical table of isotopic ages of phosphoric rock series and related stratigraphy in western Hubei, Anhui and northern Jiangsu region

注:表中“-”代表资料中未提及。

总体来说，前人对鄂西、安徽、苏北地区前寒武纪含磷岩系及上下地层形成时代的研究较少，有限的资料又显示了年龄数据存在着较大差别。因此，查明苏北地区磷矿带的成矿时代归属，将对大别山-苏鲁造山带的形成演化、磷矿成矿时期和过程、南方震旦纪古地理格局等问题的研究均具有重要意义。

苏北“海州式”磷矿成矿带位于扬子板块与华北板块碰撞带，为秦岭-大别造山带的东延部分（图1a）。区域地层包括邵桑、海韩断裂西北侧的太古宇—古元古界胶南群，郯庐断裂西侧的古元古界五河群及新元古界淮河系海相沉积地层，响淮深断裂南侧的南方震旦系、寒武系、奥陶系海相沉积地层。变质基底地层为元古宇东海群和海州群变质岩系，其上部断陷盆地中多有中生界白垩系和新生界新近系分布（图1b）。

图1 苏北海州式磷矿成矿带大地构造位置（a）及地质图（b）

Fig.1 Tectonic location (a) and geological map (b) of Haizhou-tyle phosphate deposite in northern Jiangsu Province

1 —古近系泰州组; 2—白垩系王氏组; 3—新元古界云台组; 4—新元古界海州群（锦屏组石英岩片麻岩）; 5—新元古界海州群（锦屏组磷灰岩片麻岩）; 6—中~新元古界东海群（榴辉岩片麻岩）; 7—中—新元古界东海群（黑云斜长片麻岩）; 8—中—新元古界东海群（二云斜长片麻岩）; 9—禹山片麻岩; 10—马场二长花岗片麻岩; 11—朐山二长花岗片麻岩; 12—榴辉岩; 13—超基性岩; 14—不整合接触; 15—断层; 16—韧性剪切带; 17—洋河-仰化调查区; 18—陇集-刘集调查区; 19—华冲磷矿资源评价范围; 20—样品及编号; 21—磷矿成矿带

1 —Paleogene Taizhou Formation; 2—Cretaceous Wangshi Formation; 3—Neoproterozoic Yuntai Formation; 4—Neoproterozoic Haizhou Group (Jinping Formation quartzite gneiss) ; 5—Neoproterozoic Haizhou Group (Jinping Formation phosphorite gneiss) ; 6—Meso-Neoproterozoic Donghai Group (eclogite gneiss) ; 7—Meso-Neoproterozoic Donghai Group (biotite plagioclase gneiss) ; 8—Mesoproterozoic Donghai Group (plagioclase gneiss) ; 9—Yushan gneiss; 10—Machang monzonitic gneiss; 11—Qushan monzonitic gneiss; 12—eclogite; 13—ultrabasic rock; 14—unconformity contact; 15—fault; 16—ductile shear zone; 17—Yanghe-Yanghua survey area; 18—Longji-Liuji survey area; 19—Huachong survey area; 20—sample number; 21—phosphate ore metallogenic belt

新元古界海州群锦屏组为含磷地层，上覆地层为海州群云台组，下伏朐山混合片麻岩、片麻状花岗岩（表2）。云台组（Pt3hay）分布在锦屏磷矿以南至响淮深断裂的广大地区，为一套变质酸性火山沉积岩。常任之（1993）认为海州群锦屏组与云台组之间是构造接触关系，云台组推覆在锦屏组之上。锦屏组（Pt3haj）主要分布在连云港市临洪口、陶湾、锦屏、沭阳县滥洪、华冲和宿迁市泗洪一带，在区域上呈北东-南西向弧形展布。根据含磷特征、岩性组合特征，可划分为3段，其中上段和下段分别为上部、下部含磷层位。根据前人研究，锦屏组原岩主要为一套以碎屑岩、砂质黏土岩、有机质泥岩、碳酸盐岩和磷块岩等组成的岩系（江苏省第六地质大队，1987❷）。磷矿带内地层受逆冲推覆作用和剪切构造影响，发生变质变形和重结晶作用，具有超塑性流变特征（潘明宝等，2003）。东海群原岩由两套岩石组成，一是变质的火山-沉积岩系（Pt2-3dh），另一套是变质的花岗质侵入岩（Pt3qhgn、Pt2-3ysgn、Pt2-3mcgn），前者经历多期变质、变形和岩浆侵入，被强烈肢解、分割，呈多层透镜状或薄层状在花岗质片麻岩中产出，已经不可能识别出其原始沉积层序及组合特征。分布于连云港市城南的锦屏山（又称朐山）的花岗质片麻岩、混合片麻岩与锦屏组的绿帘角闪岩呈不整合接触（中国地质科学院，2008❸）。

本次研究共采集了5件样品开展锆石U-Pb测年，样品描述、采样位置、地理坐标和取样层位等见表3。

表2 江苏省东北部区域地层简表

Table2 The regional stratigraphic table in northern Jiangsu Province

表3 苏北磷矿测年样品采样表

Table3 Summary of dating samples in northern Tiangsu phosphorit belt

JPTW01为采自锦屏镇刘志州山的云台组白云母二长片麻岩（图2a、b），呈灰白色夹灰黑色，细粒鳞片变晶结构，片麻状构造，主要由石英（约50%）、钾长石（约25%）、斜长石（约15%）组成，少量白云母（10%）。石英颗粒局部发育裂纹，部分具有应变的形态特征。结合前人研究成果，原岩为一组基性-中酸性火山岩、火山碎屑沉积岩。

JPTW02为采集自锦屏磷矿区钻孔的绿帘石白云母片岩（图2c、d），是锦屏组海退时期变质-沉积岩的标志岩性，呈灰绿色夹灰白色，鳞片粒状变晶结构，片状构造，主要由白云母（约35%）、石英（约25%）、绿帘石（约20%）和少量角闪石、黑云母组成。角闪石为变斑晶，粒径0.45~1.49 mm，常包裹细小的石英颗粒组成筛状结构。原岩经中级区域变质作用，云母、绿帘石等片柱状矿物定向排列，多见弯曲状变形构造。

图2 苏北磷矿带岩石样品岩相学特征

Fig.2 Petrographic characteristics of samples from phosphorite belt in northern Jiangsu Province

（a）—JPTW01手标本照片;（b）—JPTW01显微特征:主要由粒状钾长石、石英、长柱状斜长石等组成;（c）—JPTW02手标本照片;（d）—JPTW02显微特征:角闪石变斑晶包裹细小的石英颗粒组成筛状结构;（e）—LJTW01手标本照片;（f）—LJTW01显微特征:石榴子石呈细微颗粒均匀分布于长石和石英的矿物晶体内;（g）—JPTW05手标本照片;（h）—JPTW05显微特征:主要由粒状钾长石、石英和少量斜长石、白云母组成;（i）—THTW01手标本照片;（j）—THTW01显微特征:石英颗粒呈拉长、压扁状，发育变形纹和亚颗粒等残留的应变现象; Ms—白云母; Pl—斜长石; Kfs—钾长石; Q—石英; Amp—透闪石; Crt—石榴子石; Hbl—角闪石; Bi—黑云母; Ep—绿帘石

(a) —Hand specimen of JPTW01; (b) —microscopic characteristics of JPTW01 showing that main mineral composition is granular K-feldspar, quartz and columnar plagioclase; (c) —hand specimen of JPTW02; (d) —microscopic characteristics of JPTW02 showing that fine quartz grains formed in cribriform patterns were wrapped in amphiboles porphyroblast; (e) —hand specimen of LJTW01; (f) —microscopic characteristics of LJTW01 showing that fine garnet distributed evenly in feldspar and quartz minerals; (g) —hand specimen of JPTW05; (h) —microscopic characteristics of JPTW05 showing that main mineral composition is granular K-feldspar, quartz, plagioclase and muscovite; (i) —hand specimen of THTW01; (j) —microscopic characteristics of THTW01 showing that quartz grains were elongated and flattened, and residual strain phenomena such as deformation grains and sub grains were developed; Ms—muscovite; Pl—plagioclase; Kfs—K-feldspar; Q—quartz; Amp—amphibole; Grt—garnet; Hbl—hornblende; Bi—biotite; Ep—epidote

LJTW01为采自陇集-刘集磷矿调查区钻孔的黑云斜长片麻岩（图2e、f），呈灰白色、灰黑色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。主要由石英（约30%）、斜长石（约26%）、黑云母（约25%）、钾长石（约10%）和少量白云母、石榴子石组成。石英发育变形纹，为典型动态重结晶环境下的产物。斜长石发育黏土化、绢云母化和绿帘石化，部分包裹石榴子石。石榴子石呈细微颗粒均匀分布于长石和石英的矿物晶体内，粒径0.01~0.98 mm。原岩为变质杂砂岩。

JPTW05为采自锦屏镇朐山南缘山坡的片麻状花岗岩（图2g、h），呈肉红色，岩石具变余半自形粒状结构，块状构造。主要由石英（约56%）、钾长石（约26%）和少量斜长石、白云母组成。部分石英颗粒裂纹发育。钾长石发育不规则晶内裂纹，部分长石包裹石英和白云母，边部被溶蚀形成港湾状。据潘明宝等（2003）研究，朐山混合片麻岩为变质的花岗岩侵入体，属奥长花岗岩-花岗岩系列，在晋宁期华北板块与扬子板块A型碰撞大地构造的背景下形成。

THTW01为采自太和磷矿区钻孔的片麻状花岗岩（图2i、j），呈灰白色夹肉红色，岩石具变余半自形粒状结构，块状构造。主要由石英（约40%）、钾长石（约28%）、斜长石（约22%）和少量黑云母、白云母组成。黑云母波状弯曲变形。部分石英颗粒被拉长、压扁，发育变形纹和亚颗粒等残留的应变现象。斜长石发育变形纹和膝折带现象。该岩体与朐山片麻状花岗岩类为同期岩浆作用的产物。

样品破碎和锆石挑选由河北省廊坊岩拓地质服务有限公司完成，挑选锆石的岩石样品均大于10 kg。在双目镜下将锆石颗粒置于环氧树脂中固定、干燥，制成样品靶，然后磨蚀和抛光至锆石核心出露。在光学显微镜下进行透射光与反射光观察与照相，为进一步进行阴极发光研究提供必要的基础的锆石矿物学特征资料; 锆石阴极发光图像拍摄在武汉上谱分析科技有限责任公司完成。仪器为高真空扫描电子显微镜（JSM-IT100），配备有GATAN MINICL系统。工作电场电压为10.0~13.0 kV，钨灯丝电流为80~85 μA。根据阴极发光照片，可以在进行LC-ICPMS分析时，有效地确定适合分析的锆石颗粒与分析点位置，也便于对分析获得的数据进行合理地质解释。

锆石U-Pb同位素测年在武汉上谱分析科技有限责任公司完成。详细的仪器参数和分析流程见Zong Keqing et al.（2017）。GeolasPro激光剥蚀系统由COMPexPro 102 ArF193 nm准分子激光器和MicroLas光学系统组成，ICP-MS型号为Agilent 7700e。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合，激光剥蚀系统配置有信号平滑装置。本次分析的激光能量80 mJ，频率5 Hz，激光束斑直径32 μm。U-Pb同位素定年和微量元素含量处理中采用锆石标准91500和玻璃标准物质NIST610作外标，分别进行同位素和微量元素分馏校正。同位素比值监控标准样品:GJ-1，推荐值引自GeoRem。每个时间分辨分析数据包括大约20~30 s空白信号和50 s样品信号。对分析数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年龄计算）采用软件ICPMSDataCal（Liu Yongsheng et al.，2008，2010）完成。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex_ver3（Ludwig，2003）完成。

根据锆石的CL图像特征，将5件样品划分为两类，第一类包括JPTW01、JPTW05、THTW01，锆石多数呈颗粒状、长柱状和板柱状，也常见不规则状，长约50~200 μm，宽约30~100 μm，长宽比为1∶1~2∶1; 锆石多显示具有核幔结构和比较明显的岩浆韵律环带（图3），部分锆石显示有较窄的变质增生边。U、Th平均含量分别为75.39×10-6~202×10-6和96.91×10-6~197.84×10-6，大部分样品的锆石具有较高的Th/U比值（0.8~1.7），均表现出典型岩浆锆石的特点。第二类包括JPTW02、LJTW01，锆石多为椭圆状，少数为长柱状、板柱状，长约30~100 μm，宽约30~700 μm，长宽比为1∶1~2∶1; 锆石轮廓具磨圆特征，且LJTW01锆石较JPTW02磨圆度好; 锆石核部发育韵律环带，多见变质增生边（图3）。U、Th平均含量分别为162.15×10-6~199.83×10-6和148.87×10-6~284.58×10-6，大部分样品的锆石具有比较广的Th/U比值（0.2~1.9），平均1.0。表明锆石是多种成因类型的碎屑锆石，主要为岩浆锆石，且后期经历了搬运、磨圆和再堆积的过程。

图3 苏北磷矿带测年样品锆石CL图像

Fig.3 Zircon CL images of dating samples from phosphonite belt in northern Jiansu Province

样品JPTW01为云台组白云母二长片麻岩，分析的47个岩浆锆石数据点的206Pb/238U表面年龄集中于846±10~761±8 Ma之间见附表1（http://www.geojournals.cn/dzxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202204099& flag=1），测点在谐和曲线图解中均分布在一致曲线上及附近，206Pb/238U平均年龄为790.5±5.1 Ma（MSWD=4.0）（图4），代表云台组白云母二长片麻岩的原岩结晶年龄。

样品JPTW02为绿帘石白云母片岩，分析的47颗碎屑锆石数据点的206Pb/238U表面年龄集中于835±13~761±16 Ma之间（附表1:http://www.geojournals.cn/dzxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202204099& flag=1），），样品数据点在谐和曲线图解中均分布在一致曲线上及附近，谐和度好，大多数碎屑锆石的年龄介于820~760 Ma之间（图5），表明样品原岩的沉积物源较为单一，其原岩形成年龄晚于最年轻的碎屑锆石年龄761±16 Ma。

样品LJTW01为黑云斜长片麻岩，根据岩相学特征及锆石CL图像特征，判断其原岩为沉积岩。分析的54个碎屑锆石数据点，206Pb/238U表面年龄存在三个峰值，分别为2474 Ma、1923 Ma和804 Ma（图6a、b），表明样品的碎屑锆石主要来源于~2.5 Ga、~1.9 Ga和~804 Ma三个时期形成的物源。其中，11个点的206Pb/238U表面年龄均在838±10~777±11 Ma之间，该年龄与JPTW05、THTW01样品年龄相吻合，显示新元古代岩浆岩经风化剥蚀后的沉积物，是其中一期也是最晚一期的碎屑物源，该样品原岩的形成年龄晚于最年轻的碎屑锆石年龄777±11 Ma。

图4 锦屏磷矿中样品JPTW01锆石U-Pb谐和图（a）和206Pb/238U加权平均年龄图（b）

Fig.4 Zircons U-Pb concordia diagram (a) and weighted mean 206Pb/238U age (b) of the sample JPTW01 in Jinping phosphorite deposit

图5 锦屏磷矿中样品JPTW02锆石U-Pb谐和图（a）和年龄频率分布直方图（b）

Fig.5 Zircons U-Pb concordia diagram (a) and age distribution (b) of the sample JPTW02 in Jinping phosphorite deposit

样品JPTW05为片麻状花岗岩，分析的45个岩浆锆石数据点的206Pb/238U表面年龄集中于820±8 Ma~778±7之间见附表1（http://www.geojournals.cn/dzxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202204099& flag=1），样品数据点在谐和曲线图解中均分布在一致曲线上及其附近; 206Pb/238U平均年龄为803.3±3.8 Ma（MSWD=2.4）（图7），代表样品的原岩结晶年龄。

样品THTW01为片麻状花岗岩，分析的50个岩浆锆石的数据点中，有19个点的206Pb/238U表面年龄集中于832±10~794±8 Ma见附表1（http://www.geojournals.cn/dzxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202204099& flag=1），样品数据点在谐和曲线图解中成群分布在一致曲线上及其附近; 206Pb/238U平均年龄为805.6±6.2 Ma（MSWD=2.0）（图8a，b），这19个点的锆石核部韵律环带发育，206Pb/238U平均年龄值也与JPTW05样品年龄相吻合，代表了样品原岩的结晶年龄。此外，该样品其他数据偏离不一致线，表明锆石后期有铅丢失现象，可能与后期经历变质热事件有关。经过校正，有36个点给出的反向不谐和线下交点年龄为785.3±7.3 Ma（MSWD=3.7）（可能略低于实际年龄），进一步验证了该样品的锆石结晶年龄约805.6±6.2 Ma。

图6 刘集地区样品LJTW01锆石U-Pb年代学谐和图（a）和年龄频率分布直方图（b）

Fig.6 Zircons U-Pb concordia diagram (a) and age distribution (b) of sample LJTW01 in Liuji area

图7 锦屏磷矿中样品JPTW05锆石U-Pb谐和图（a）和206Pb/238U加权平均年龄图（b）

Fig.7 Zircons U-Pb concordia diagram (a) and weighted mean 206Pb/238U age (b) of the sample JPTW05 in Jinping phosphorite deposit

本文获得云台组的1件白云母二长片麻岩JPTW01的岩浆锆石206Pb/238U平均年龄为790.5 ±5.1 Ma，结合区域地层资料对比，岩浆锆石年龄限定了海州群云台组的形成时代为新元古代。这与区域上可对比的张八岭（岩）群中的西冷（岩）组、宿松（岩）群中的甘田坳（岩）组，红安（岩）群中的塔尔岗（岩）组的成岩年龄基本一致，时代均为新元古代。根据前人研究，扬子板块约于850 Ma通过晋宁运动完成了由活动向稳定状态的改变，南华纪裂解型岩浆岩及震旦系冰碛岩反映了Rodinia超大陆新元古代的陆内拉张环境（Hacker et al，1998; 陆松年等，2004; 许志琴等，2006; 郑永飞等，2007; 郑永飞，2008）。本次年代学研究表明，苏鲁-大别造山带南缘的扬子板块在新元古代时期普遍发生了大规模的海相火山-沉积作用，该时期形成的岩石具有幔源岩浆岩的特征，也印证了在Rodinia超大陆裂解过程中普遍发育的构造-岩浆活动。

海州群锦屏组上段地层中石膏、云母大理岩及钙云母片岩和大量的绿色片状矿物的存在，推断其原岩为泥质岩、钙质泥质岩及少量蒸发岩，其沉积环境与磷矿层不同，含有更多的陆源碎屑物质，代表了一次海退的过程。该地层中具有标志性的岩性绿色斑点状云母片岩的主要矿物组合为:云母（白云母，黑云母）+绿帘石（或绿泥石）+石英，变质程度为低绿片岩相（常任之，1993）。本文获得锦屏磷矿区锦屏组的1件绿帘石白云母片岩（JPTW02）的碎屑锆石U-Pb表面年龄介于835~761 Ma之间，这一特征类似于大别山南部宿松地区副片麻岩，指示较单一的沉积物源，样品原岩形成年龄晚于最年轻的碎屑锆石年龄761±16 Ma。本文对采自刘集调查区钻孔的1件黑云斜长片麻岩样品（LJTW01）进行锆石U-Pb定年，以判断其是否为含磷层位锦屏组。根据测试结果，碎屑锆石年龄值主要集中于~2.5 Ga、~1.9 Ga和~804 Ma三个组，样品原岩的形成年龄晚于最年轻的碎屑锆石年龄777±11 Ma。相比于仅记录了~792.5 Ma单一沉积物源的锦屏地区（JPTW02），刘集地区的变质沉积岩可能经过了更长距离的搬运，接受了种类更多的碎屑沉积物。结合样品LJTW01的钻孔地质特征，其上下均见锦屏组标志岩性绿色斑点状云母片岩，仍将其归为锦屏组。

图8 太和磷矿THTW01片麻状花岗岩LA-ICPMS锆石U-Pb谐和图（a）、206Pb/238U加权平均年龄图（b）和反向不一致线谐和图（c）

Fig.8 Zircons U-Pb concordia diagram (a) , weighted mean 206Pb/238U age (b) and inverse concordia diagram (c) of gneissic granite THTW01 in Taihe phosphorite deposit

据前人研究，锦屏镇朐山片麻状花岗岩和变质火山岩以高钾钙碱性系列为主，总体上表现为碰撞后板内伸展环境下的A型花岗岩的特点，具有壳幔混合源深成侵位的特征（潘明宝等，2003）。本文获得锦屏镇朐山和太和地区的两件片麻状花岗岩样品锆石U-Pb年龄分别为803.3±3.8 Ma和805.6±6.2 Ma，形成时代可能与海州群相近，稍早于锦屏组及云台组，均为新元古代。徐惠芬等（2001）通过朐山花岗质片麻岩锆石U-Pb同位素测试，获得岩浆成因的锆石年龄集中于820 Ma左右，变质成因的锆石年龄为271 Ma，认为朐山片麻岩原岩形成时代为新元古代晋宁期，印支期（271 Ma）被解释为片麻岩经超高压变质作用发生的时期。

大别-苏鲁超高压造山带除了有大量的、与陆壳碰撞俯冲作用有关的280~220 Ma的地质事件记录以外，大面积的片麻岩、片麻状花岗岩也记录了820~740 Ma左右的岩浆-变质事件（姜慧超等，2012）。总体而言，本次年代学测试数据与近年来的最新研究成果基本一致，其中3件样品记录了820~740 Ma的构造岩浆事件，支持了新元古代时期发生在苏鲁-大别造山带南缘Rodinia超大陆的裂解事件。苏鲁造山带南部新元古代的花岗岩岩浆活动及其区域伸展环境，是晋宁期主碰撞造山之后Rodinia超大陆进入区域裂解阶段和岩石圈减薄的记录，这种区域性的裂解可能是在造山根大规模拆离的基础上发生和发展的。区域裂解作用导致了海进过程和古地理气候的变化，鄂西、安徽、苏北地区在这样的环境下发生了海相沉积和成磷作用，而印支期（280~220 Ma）发生的板块俯冲作用使得磷矿在初始沉积后又遭受区域变质变形作用。

本文对苏北地区主要含磷岩系开展锆石U-Pb同位素测年，取得以下认识:

（1）采自锦屏镇刘志州山云台组的1件白云母二长片麻岩的变质锆石206Pb/238U年龄区间为846~761 Ma，平均年龄790.5±5.1 Ma，形成时代为新元古代，代表了原岩结晶年龄。这与相当地层的张八岭（岩）群中的西冷（岩）组、宿松（岩）群中的甘田坳（岩）组，湖北省红安（岩）群中的塔尔岗（岩）组的年龄数据基本一致，表明在新元古代，苏鲁-大别造山带南缘的扬子地块普遍发生了大规模的海相火山碎屑-沉积作用。

（2）采自锦屏磷矿区锦屏组的1件绿帘石白云母片岩的碎屑锆石206Pb/238U表面年龄为835~761 Ma，指示其较为单一的沉积物源，样品原岩形成年龄晚于最年轻的碎屑锆石年龄761±16 Ma。采自刘集地区锦屏组的1件黑云斜长片麻岩的碎屑锆石集中于~2.5 Ga、~1.9 Ga和~804 Ma三个年龄组，样品原岩的形成年龄晚于最年轻的碎屑锆石年龄777±11 Ma。锦屏组具有变质-碎屑岩和变质-碳酸盐岩沉积的特征，其海退时期沉积形成的云母片岩最主要的沉积物源为新元古代岩浆岩。

（3）采自锦屏镇朐山的1件片麻状花岗岩的变质锆石206Pb/238U年龄区间为820~778 Ma，平均年龄803.3±3.8 Ma; 采自太和地区的1件片麻状花岗岩的变质锆石206Pb/238U年龄区间为832~794 Ma，206Pb/238U平均年龄805.6±6.2 Ma。这与“大别群”变质变形侵入体的形成时代相当，表明了新元古时期发生的广泛岩浆作用。

（4）苏北地区朐山片麻岩、云台组变质火山岩均记录了820~740 Ma的构造岩浆事件，是新元古代时期发生在苏鲁-大别造山带南缘Rodinia超大陆裂解事件的有利证据，超大陆裂解导致的海进过程和海洋沉积环境，是苏北“海州式”磷矿带形成的古地理构造环境。

注释

❶ 江苏省地质矿产局第六地质大队，1981.江苏省北部海州式磷矿成矿条件、分布规律、找矿方向专题研究报告.

❷ 江苏省地质矿产局第六地质大队，1987.江苏省海州式磷矿成矿地质特征研究报告.

❸ 中国地质科学院，江苏省地质调查研究院，2008.I50C002004（连云港幅）1∶25 万区域地质调查报告.

❹ 江苏省地质调查研究院.2002.阴平幅I50E011019华冲幅I50E011020 1/5万区域地质调查报告.

附表1 苏北磷矿带LA-ICP-MS锆石U-Pb测年数据

Appendix Table1 LA-ICP-MS U-Pb data of zircons from northern Jiangsu phosphorite belt

续附表1

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