張衛(wèi)剛, 2 陳剛 康昱 陳強(qiáng)3 楊甫4 任戰(zhàn)利 戴成城

1. 大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安 7100692. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，西安 7100213. 長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 7100544. 自然資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 7100211.

唐王陵礫巖出露于鄂爾多斯盆地南緣，東起陜西禮泉唐王陵、向西經(jīng)永壽磨子溝至岐山窟山溝一帶，是一套以下部頁(yè)巖、燧石角礫白云巖和上部雜礫巖(狹義的唐王陵礫巖)為主要組合特征的陸源碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積體。其時(shí)代歸屬、沉積物源及構(gòu)造古地理環(huán)境一直存在較多爭(zhēng)議，很大程度上影響和制約著人們對(duì)鄂爾多斯地塊南緣及其相鄰北秦嶺地區(qū)晚前寒武紀(jì)或奧陶紀(jì)沉積構(gòu)造環(huán)境及其相關(guān)海相油氣地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)。早期多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，唐王陵礫巖的沉積建造組合類(lèi)似于鄂爾多斯地塊西南緣震旦系正目觀組或羅圈組，屬于前寒武紀(jì)晚期陸緣濱淺海冰磧礫巖或重力流沉積(張文堂等, 1979; 劉鴻允等, 1980; 張吉森和費(fèi)安琦, 1981; 葉儉等, 1983; 周鼎武等, 1994)，并在其下部的泥頁(yè)巖層段獲得了晚前寒武紀(jì)的碳質(zhì)大化石、古植物化石和654～696Ma的全巖Rb-Sr測(cè)年數(shù)據(jù)(翦萬(wàn)籌和葉儉, 1983; 傅嘉媛, 1985; 邵磊, 1988; 周鼎武等, 1994)。稍后，李欽仲等(1983)和洪慶玉(1985)曾報(bào)道在唐王陵礫巖的白云巖夾層中發(fā)現(xiàn)了屬于奧陶紀(jì)的海綿骨針和放射蟲(chóng)等化石碎片，因其形態(tài)殘破、圖像模糊，化石產(chǎn)出層位和屬性等受到部分學(xué)者的質(zhì)疑(傅嘉媛, 1985; 翦萬(wàn)籌和符俊輝, 1985; 周鼎武等, 1994)；但不少學(xué)者仍?xún)A向于將其與近鄰露頭剖面的平?jīng)鼋M和背鍋山組對(duì)比(陳萬(wàn)川等, 1984; 張抗, 1992; 馬潤(rùn)華, 1998; 何自新等, 2004; 黃建松等, 2019)，認(rèn)為它們同屬鄂爾多斯地塊南緣中-晚奧陶世陸緣濱淺海相(深水)重力流沉積，新近出版的中國(guó)區(qū)域地質(zhì)志·陜西志(陜西省地質(zhì)調(diào)查院，2017)也沿用了這一觀點(diǎn)。對(duì)此，我們?cè)状螆?bào)道了狹義唐王陵礫巖昭陵組的碎屑鋯石U-Pb年齡分布特征(張文龍等, 2016)，傾向于將其沉積時(shí)代置于晚前寒武紀(jì)或震旦紀(jì)。近期，我們對(duì)唐王陵西側(cè)柳樹(shù)溝剖面進(jìn)行了野外地質(zhì)勘測(cè)采樣，開(kāi)展了唐王陵礫巖三個(gè)組段7件砂巖、泥巖樣品的鋯石U-Pb定年和巖石地球化學(xué)分析，以期系統(tǒng)認(rèn)識(shí)唐王陵礫巖的時(shí)代歸屬和物源環(huán)境，并為人們長(zhǎng)期關(guān)注的華北(鄂爾多斯)陸塊與其相鄰北秦嶺(雜巖)地體之間的親緣關(guān)系及其構(gòu)造古地理環(huán)境問(wèn)題(陸松年等, 2004; Dongetal., 2014; Dong and Santosh, 2016; Yuetal., 2015)提供新的約束。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征

鄂爾多斯(地塊)盆地南緣位于鄂爾多斯地塊穩(wěn)定區(qū)與(祁連-)北秦嶺活動(dòng)造山帶之間(圖1a)，構(gòu)造隸屬于顯生宙以來(lái)卷入北秦嶺多旋回造山作用的華北克拉通(陸塊)南緣構(gòu)造帶之西段(周鼎武等, 1994; Dong and Santosh, 2016)，主體夾持于(華北)鄂爾多斯地塊穩(wěn)定區(qū)之南部邊界的老龍山-靈臺(tái)-魯山-舞陽(yáng)斷裂(LWF)與北秦嶺構(gòu)造帶(NQB)之北部邊界的洛南-欒川斷裂(LLF)之間。它具有與(華北)鄂爾多斯地塊統(tǒng)一的前寒武紀(jì)華北克拉通變質(zhì)結(jié)晶基底和近乎一致的沉積蓋層，但又受到了顯生宙以來(lái)北秦嶺多旋回造山作用的影響，經(jīng)歷了不同于(華北)鄂爾多斯地塊內(nèi)部穩(wěn)定區(qū)的多旋回逆沖推覆和構(gòu)造巖漿活動(dòng)。

已有研究表明，鄂爾多斯盆地南緣現(xiàn)今殘存出露的海相沉積巖系主要有中元古界長(zhǎng)城系砂巖和薊縣系白云巖、新元古界震旦系羅圈組礫巖和下古生界寒武系及奧陶系碳酸鹽巖夾碎屑巖，并被上古生界二疊系下統(tǒng)的太原組或山西組濱海沼澤相含煤碎屑巖系以角度不整合關(guān)系覆蓋，其間普遍缺失志留系、泥盆系和石炭系。二疊系頂部平行不整合上覆的中生界三疊系至中下侏羅統(tǒng)則主要為內(nèi)陸河湖相(含煤)砂泥巖沉積層系，其上大多被下白堊統(tǒng)內(nèi)陸河湖相碎屑巖系以角度不整合關(guān)系覆蓋。奧陶系頂面和中下侏羅統(tǒng)頂面這兩個(gè)具有山前帶構(gòu)造變形性質(zhì)的不整合界面特征表明，鄂爾多斯盆地南緣顯生宙以來(lái)至少經(jīng)歷了與(祁連-)北秦嶺加里東晚期碰撞造山事件和燕山中期陸內(nèi)造山事件相關(guān)的山前帶沖斷構(gòu)造變形作用(周鼎武等, 1994; Dong and Santosh, 2016)。晚白堊世以來(lái)，盆地南緣經(jīng)歷了差異隆升剝蝕和新生代渭河斷陷的疊加改造，部分丟失或隔斷了盆地南緣與其相鄰造山帶之間的地質(zhì)信息鏈接，但也使得該區(qū)段較好地出露了唐王陵礫巖等晚前寒武紀(jì)和早古生代海相沉積巖系，為探討海相沉積期(華北)鄂爾多斯地塊與北秦嶺的構(gòu)造親緣關(guān)系及其構(gòu)造古地理環(huán)境提供了重要窗口。

唐王陵礫巖呈近東西走向的狹長(zhǎng)帶狀、多期次逆沖抬升剝露于鄂爾多斯盆地南緣的渭北隆起中西段(圖1)，主體以未變質(zhì)或甚低級(jí)變質(zhì)沉積層系強(qiáng)、弱變形交疊的構(gòu)造逆沖斷塊形式(圖1a)，向南沿(窟山溝-)莊河溝斷層(ZHF)逆沖于弱變形的(東段)中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)灰?guī)r和(西段)上奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M(O3p)砂泥巖韻律層系之上(周鼎武等, 1994)，向北沿張家嘴斷層(ZJF)逆沖于寬緩褶斷變形的寒武系之上(東段)、或被下二疊統(tǒng)含煤碎屑巖地層以角度不整合關(guān)系覆蓋(中西段)。研究區(qū)近鄰，包括唐王陵礫巖在內(nèi)的前二疊紀(jì)沉積層系普遍遭受了加里東晚期的脆性或脆-韌性逆沖褶皺變形(周鼎武等, 1994)，多處可見(jiàn)奧陶系厚層灰?guī)r的寬緩褶皺變形、唐王陵礫巖下部頁(yè)巖段緊閉褶皺和上部含礫泥巖段片理化等構(gòu)造形跡；燕山中期晚侏羅世的脆性擠壓沖斷構(gòu)造及其對(duì)加里東期構(gòu)造的疊加改造，不僅造成唐王陵礫巖向南、北兩側(cè)分別逆沖于奧陶系、寒武系之上(圖1b)，局部露頭剖面還可見(jiàn)到唐王陵礫巖北側(cè)的張家嘴逆斷層切穿了加里東構(gòu)造層及其角度不整合上覆的二疊系含煤碎屑巖地層，并造成逆斷層北側(cè)(下盤(pán))二疊系呈現(xiàn)軸面南傾的拖曳向斜構(gòu)造(陳剛和周鼎武, 1994)；晚白堊世以來(lái)，盆地南緣的差異隆升-斷陷作用造成唐王陵礫巖呈近東西走向的狹長(zhǎng)帶狀構(gòu)造抬升剝露于盆地南緣的渭北隆起中段地區(qū)。

2 樣品及測(cè)試方法

2.1 樣品情況

鄂爾多斯盆地南緣渭北隆起中段唐王陵西側(cè)的柳樹(shù)溝剖面是唐王陵礫巖研究關(guān)注最多、各組段巖層出露較好的層型剖面。長(zhǎng)期以來(lái)，唐王陵礫巖的時(shí)代歸屬雖然存在晚前寒武紀(jì)與奧陶紀(jì)之爭(zhēng)，但多數(shù)學(xué)者對(duì)其沉積建造組合及其典型巖性段或?qū)咏M劃分則基本一致。翦萬(wàn)籌和葉儉(1983)將唐王陵及其西側(cè)柳樹(shù)溝剖面的唐王陵礫巖自下而上劃分為青白口系莊河溝組頁(yè)巖、皇坪組硅質(zhì)角礫白云巖和震旦系昭陵組礫巖等三個(gè)層組(圖1c)，大致對(duì)應(yīng)于洪慶玉(1985)劃分的上奧陶統(tǒng)唐王陵組下部頁(yè)巖段或唐一段、中部硅質(zhì)條帶白云巖段或唐二段、上部礫巖段或唐三至唐四段，其中的唐三段和唐四段分別對(duì)應(yīng)于昭陵組下段(副礫巖段)和上段(正礫巖段)。上述各組段之間多表現(xiàn)為整合或(局部沖刷)平行不整合接觸關(guān)系。鋯石U-Pb定年和全巖地球化學(xué)分析樣品均采自唐王陵西側(cè)的柳樹(shù)溝剖面(圖1b, c)，同一組段砂巖和泥巖樣品的采樣位置基本接近。具體包括：下部頁(yè)巖段(莊河溝組)的灰綠色細(xì)粒石英砂巖樣品ZHS和灰綠色泥頁(yè)巖樣品ZHN，GPS坐標(biāo)為34°36′51.5″N、108°28′3.4″E；上部副礫巖段(昭陵組下段)的暗綠色中細(xì)粒巖屑石英砂巖樣品ZLS-1和ZLS-2(或統(tǒng)稱(chēng)ZLS)及夾于其間的深灰色泥頁(yè)巖樣品ZLN，GPS坐標(biāo)為34°37′19.4″N、108°27′56.2″E；上部正礫巖段(昭陵組上段)的淺褐灰色中粗粒巖屑砂巖樣品TWS-1和TWS-2(或統(tǒng)稱(chēng)TWS)，GPS坐標(biāo)為34°37′44.2″N、108°28′45.5″E。

勘測(cè)剖面中下部層段的莊河溝組和昭陵組下段泥頁(yè)巖軟弱層構(gòu)造變形較強(qiáng)，發(fā)育緊閉褶皺及軸面劈理；莊河溝組主要為灰綠色、深灰色頁(yè)巖或泥頁(yè)巖夾中薄層細(xì)粒石英砂巖；昭陵組下段以深灰色鈣質(zhì)泥頁(yè)巖夾中薄層細(xì)粒巖屑石英砂巖和大套泥質(zhì)支撐的副礫巖為主，礫石大小混雜、分選磨圓較差，其中的大型滑塌塊體或直徑大于5cm的“漂礫”主要為藻紋層白云巖和含燧石角礫或條帶的白云巖，直徑1～5cm者多為燧石和白云巖礫石，以及少量千枚巖、石英巖、花崗巖、片麻狀花崗巖或片麻巖礫石。昭陵組上段以正礫巖為主的強(qiáng)硬層構(gòu)造變形較弱，底部礫石大小混雜，向上則顯示出一定的分選粒序，砂質(zhì)雜基和礫石或顆粒支撐為主，礫徑3～16cm者居多，礫石成分以白云巖為主、燧石次之，石英巖、千枚巖和片麻狀花崗巖礫石含量接近8%～17%。三個(gè)組段5件砂巖樣品的薄片鑒定結(jié)果顯示，莊河溝組細(xì)粒石英砂巖樣品(ZHS)的碎屑顆粒多呈次圓-次棱角狀，主要以石英為主，約占80%，含少量微斜長(zhǎng)石(8%)和白云母碎片(2%)，以及砂質(zhì)板巖、千枚巖和硅質(zhì)巖巖屑(2%～3%)。昭陵組下段細(xì)粒巖屑石英砂巖樣品(ZLS)的碎屑顆粒多呈次圓-次棱角狀，礦物顆粒主要以石英為主(45%～50%)，含少量鉀長(zhǎng)石(3%)；巖屑顆粒以硅質(zhì)巖為主(20%～25%)，含少量白云巖、大理巖、石英巖、千枚巖和(片麻狀)花崗巖巖屑(5%～6%)。昭陵組上段中粗粒巖屑砂巖樣品(TWS)的碎屑顆粒多呈次棱角-次圓狀，礦物顆粒以石英為主(20%～25%)，含少量微斜長(zhǎng)石(5%)；巖屑顆粒以大理巖、白云巖或結(jié)晶云灰?guī)r為主(30%)，硅質(zhì)巖次之(20%)，含少量砂質(zhì)板巖、千枚巖、變基性巖和片麻狀花崗巖巖屑(6%～9%)。

2.2 測(cè)試方法

砂巖樣品的鋯石單礦物分選在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成，采用常規(guī)重液和電磁分選并結(jié)合雙目鏡下手工挑選的方法獲取每件樣品足量(>1000粒)的純凈鋯石顆粒。砂巖樣品的碎屑鋯石U-Pb定年和砂、泥巖樣品的全巖主、微量元素分析均在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

2.2.1 鋯石U-Pb定年方法

將人工重砂分選出的鋯石顆粒隨機(jī)固定在透明的環(huán)氧樹(shù)脂表面制成樣品靶，并進(jìn)行拋光處理，直至露出鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以適合LA-ICP-MS分析。之后對(duì)待測(cè)鋯石分別進(jìn)行透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)拍照，觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征并幫助選定最佳的鋯石測(cè)定部位。鋯石CL圖像在裝有Mono CL3+陰極發(fā)光探頭分析儀的Quanta 400 FEG電子顯微鏡下拍攝。鋯石原位微量元素分析和U-Pb定年在連接GeoLas200M型193nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)的Agilent 7500a型等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)上同時(shí)進(jìn)行；激光采樣方式為單點(diǎn)剝蝕，激光束斑直徑一般為30μm，頻率為10Hz，剝蝕深度為20～30μm，詳細(xì)的儀器參數(shù)設(shè)置及分析技術(shù)見(jiàn)Yuanetal. (2004)。原始數(shù)據(jù)處理采用GLITTER(ver 4.0)程序，年齡計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)進(jìn)行同位素比值分餾校正，元素濃度計(jì)算采用硅酸鹽玻璃NIST610為外標(biāo)、29Si為內(nèi)標(biāo)；鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)分析及各類(lèi)圖譜繪制采用Isoplot(ver 3.0)程序(Ludwing, 2003)完成。

LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年的已有研究表明，年輕鋯石(<0.1Ga)的207Pb和235U含量一般較低，可能會(huì)導(dǎo)致207Pb/235U和207Pb/206Pb精度偏低，由此算得的年齡誤差較大，因此通常采用206Pb/238U計(jì)算得到的諧和年齡代表年輕鋯石的真實(shí)年齡，諧和度定義為(207Pb/235U年齡)/(206Pb/238U年齡)×100%；古老鋯石(>0.1Ga)往往存在一定程度的鉛丟失，但207Pb和206Pb在相同初始條件和地質(zhì)構(gòu)造演化過(guò)程中具有同步變化的特點(diǎn)，保持著相對(duì)穩(wěn)定的比值，因此通常采用207Pb/206Pb計(jì)算得到的諧和年齡來(lái)代表古老鋯石的真實(shí)年齡，諧和度定義為(207Pb/206Pb年齡)/(206Pb/238U年齡)×100%。本次研究按照上述原則采用的鋯石U-Pb年齡均為諧和度控制在90%～110%的諧和年齡。

2.2.2 巖石地球化學(xué)測(cè)試方法

將野外采集的大塊巖樣砸為小巖塊，從中挑選不含礫的新鮮泥巖和偏細(xì)粒的砂巖樣品在鱷式破碎機(jī)上粗碎，然后放入碳化鎢震動(dòng)磨中粉碎6min至200目以下，將細(xì)碎完的巖石粉末放入105℃烘箱中烘至4h，然后取出置于干燥器中。待冷卻后，稱(chēng)取0.700g樣品、5.200g四硼酸鋰(溶劑)、0.400g氟化鋰(助熔劑)和0.300g硝酸銨(氧化劑)，混合均勻后放入鉑金坩堝，加入2～3滴溴化鋰溶液，之后在高頻熔樣機(jī)上熔融，待冷卻后分別制成玻璃片和溶液以備主、微量元素分析。具體制樣流程見(jiàn)王建其和柳小明(2016)、Liuetal. (2014)。

全巖主量元素分析采用玻璃溶片法制樣和X射線熒光光譜法(XRF Rigaku RIX2100)測(cè)定完成，分析過(guò)程中采用標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07105和BCR-2進(jìn)行曲線校正，以便達(dá)到高精度的測(cè)試結(jié)果，滿(mǎn)足GeoPT全巖分析測(cè)試能力驗(yàn)證的分析期望(王建其和柳小明, 2016)，分析精度優(yōu)于2%。全巖微量和稀土元素分析在電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS, Agilent 7500a)上進(jìn)行，測(cè)試過(guò)程以國(guó)際巖石標(biāo)樣AGV-2、BHVO-2、BCR-2和GSP-1為監(jiān)控樣，測(cè)試結(jié)果的相對(duì)誤差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb定年

將唐王陵礫巖莊河溝組細(xì)粒石英砂巖(ZHS)、昭陵組下段中細(xì)粒巖屑石英砂巖(ZLS-1、ZLS-2)和上段中粗粒巖屑雜砂巖(TWS-1、TWS-2)等樣品的碎屑鋯石，分別進(jìn)行了碎屑鋯石的樣品制靶、陰極發(fā)光CL圖像分析(圖2)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年。鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2、表3。

圖3 砂巖測(cè)年樣品的鋯石Th/U比值及其分布特征Fig.3 Zircon Th/U ratios of analyzed sandstone samples

圖4 唐王陵礫巖各組段砂巖樣品的鋯石U-Pb年齡組成及其諧和曲線Fig.4 Zircon U-Pb age patterns and concordia plots of analyzed sandstone samples from Tangwangling conglomerate deposits

3.1.1 鋯石CL圖像與Th/U比值

唐王陵礫巖三個(gè)組段共計(jì)5件砂巖樣品的碎屑鋯石均為顏色相對(duì)偏深的棕色，透明或半透明、長(zhǎng)柱狀和次圓柱狀居多，粒徑多分布在15～200μm。陰極發(fā)光CL圖像顯示，絕大多數(shù)鋯石的外部和核部具有比較清楚的韻律成分環(huán)帶(圖2)，少數(shù)鋯石的CL發(fā)光性較差，無(wú)明顯的成分振蕩環(huán)帶，可能受到了后期熱液變質(zhì)作用的影響。樣品鋯石的Th、U含量及其Th/U比值變化較大，Th、U含量分別為0.80×10-6～918.9×10-6和10.10×10-6～1177×10-6，Th/U比值主要分布在0.23～1.51(圖3)。其中，鋯石Th/U比值大于0.4的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)占94.1%，相應(yīng)的鋯石U-Pb年齡多集中在1.8Ga左右；鋯石Th/U比值介于0.1～0.4之間的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不足5.6%，對(duì)應(yīng)的鋯石U-Pb年齡相對(duì)分散。此外，僅在昭陵組上段的巖屑砂巖樣品TWS中發(fā)現(xiàn)了1顆無(wú)明顯成分環(huán)帶、Th/U比值小于0.1的變質(zhì)鋯石，對(duì)應(yīng)的U-Pb年齡為1855±18Ma(已被剔除)。由此可見(jiàn)，本次測(cè)試的絕大多數(shù)鋯石都屬于通常認(rèn)為的巖漿成因鋯石(吳元保和鄭永飛, 2004)，獲得了三個(gè)組段5件砂巖樣品共計(jì)396顆滿(mǎn)足諧和度要求的碎屑鋯石U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)(表1-表3)。

3.1.2 莊河溝組砂巖(ZHS)

莊河溝組砂巖樣品(ZHS)的75顆碎屑鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果如表1所示，獲得了滿(mǎn)足諧和度要求的71個(gè)鋯石U-Pb年齡。測(cè)年數(shù)據(jù)分布在2955～820Ma范圍，主要集中分布在1935～1688Ma(n=23)、1650～1553Ma(n=11)、1487～1449Ma(n=5)、1397～1041Ma(n=22)和995～825Ma(n=8)等5個(gè)年齡區(qū)間，相應(yīng)的峰值年齡分別為1869Maa、1586Ma、1311Ma、1112Ma和852Ma(圖4a)。其中，高頻主峰年齡顯著集中在古元古代晚期的1.87Ga左右，年輕的低頻峰值年齡接近新元古代青白口紀(jì)晚期的0.85Ga，最小單顆粒鋯石U-Pb年齡為820±17Ma。樣品測(cè)年數(shù)據(jù)明顯缺少太古代至古元古代早中期的峰值年齡記錄，僅包含2顆最古老的單顆粒鋯石，其207Pb/206Pb年齡分別為2648±16Ma和2955±17Ma。

3.1.3 昭陵組下段砂巖(ZLS)

昭陵組下段ZLS-1和ZLS-2砂巖樣品的165顆碎屑鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果如表2所示，共獲得滿(mǎn)足諧和度要求的164個(gè)鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)。測(cè)年數(shù)據(jù)介于2688～744Ma之間，主要包含2531～2274Ma(n=25)、1989～1618Ma(n=127)和890～744Ma(n=4)等3個(gè)主值年齡區(qū)間，相應(yīng)的峰值年齡分別為2400Ma、1810Ma和810Ma(圖4b)。其中，高頻峰值年齡顯著集中在古元古代末期的1.81Ga左右，更古老的年齡組分由2.44Ga和2.31Ga兩個(gè)非常接近和近乎連續(xù)的低頻峰值年齡構(gòu)成；年輕年齡組分主要集中在新元古代晚期0.81Ga左右，最年輕的單顆粒鋯石U-Pb年齡為744±8Ma。與莊河溝組砂巖樣品的碎屑鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果相比，昭陵組下段砂巖樣品的碎屑鋯石年齡組分相對(duì)偏年輕一些，但中元古代晚期1.4～1.0Ga的碎屑鋯石組分明顯偏少。

3.1.4 昭陵組上段砂巖(TWS)

昭陵組上段TWS-1和TWS-2砂巖樣品的172顆碎屑鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果如表3所示，共獲得滿(mǎn)足諧和度要求的161個(gè)鋯石U-Pb年齡。測(cè)年數(shù)據(jù)分布在2588～829Ma范圍，主要包含2588～2366Ma(n=16)、1930～1697Ma(n=102)和1185～1005Ma (n=10) 等3個(gè)主值年齡區(qū)間，相應(yīng)的峰值年齡分別為2457Ma、1803Ma和1098Ma(圖4c)。顯然，昭陵組上段與其下段樣品的碎屑鋯石U-Pb年齡分布特征基本相似，高頻峰值年齡都顯著集中在古元古代末期的1.8Ga左右；但昭陵組上段TWS樣品的低頻年輕年齡組分對(duì)應(yīng)的峰值年齡(1098Ma)要比昭陵組下段ZLS樣品接近810Ma的峰值年齡相對(duì)偏大，最年輕的單顆粒鋯石U-Pb年齡接近829±11Ma，暗示昭陵組上段碎屑鋯石物源區(qū)的抬升剝露巖石地層單元相對(duì)偏老。

表4 唐王陵礫巖沉積砂、泥巖樣品主量(wt%)及微量(×10-6)元素測(cè)試數(shù)據(jù)

3.2 巖石地球化學(xué)分析

唐王陵礫巖的砂泥巖地球化學(xué)分析樣品與砂巖鋯石U-Pb定年樣品的采樣層段及位置基本相同(砂巖)或相近(泥巖)，測(cè)試樣品主要包括莊河溝組石英砂巖樣品ZHS及其上覆泥頁(yè)巖樣品ZHN、昭陵組下段(副礫巖段)巖屑石英砂巖樣品ZLS-2及其下伏泥巖樣品ZLN，以及昭陵組上段(正礫巖段)巖屑砂巖樣品TWS-1和TWS-2。三個(gè)組段共計(jì)6件砂泥巖樣品的主、微量及稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表4。

3.2.1 主量元素特征

唐王陵礫巖各組段砂巖樣品的SiO2含量普遍較高，Al2O3、Fe2O3、MgO和CaO次之，K2O、Na2O和MnO含量較低(表4)。其中，莊河溝組石英砂巖樣品(ZHS)和昭陵組下段巖屑石英砂巖樣品(ZLS-2)的主量元素含量基本接近，SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Na2O和K2O含量分別集中在81.20%～83.25%、8.78%～9.76%、2.48%～2.84%、1.67%～2.22%、0.34%～0.45%和0.87%～0.89%；但昭陵組上段巖屑砂巖樣品(TWS)的SiO2含量(53.8%～54.7%)、Al2O3含量(6.44%～7.35%)、Na2O含量(0.55%～0.59%)和K2O含量(0.04%～0.06%)相對(duì)偏低，MgO含量(12.74%～14.73%)和CaO含量(21.97%～23.25%)明顯偏高。這些砂巖主量元素含量的差異性與莊河溝組及昭陵組下段石英和燧石含量相對(duì)偏高、昭陵組上段碳酸鹽巖巖屑含量相對(duì)較高的砂巖薄片鑒定結(jié)果基本吻合，一方面表明不同成因類(lèi)型的砂巖樣品存在彼此有別的主量元素含量特征，同時(shí)也指示唐王陵礫巖自下而上的碎屑巖沉積過(guò)程經(jīng)歷了石英含量相對(duì)減少、碎屑物源漸趨復(fù)雜、構(gòu)造活動(dòng)性漸趨增強(qiáng)的演變特點(diǎn)。

與砂巖相比，莊河溝組和昭陵組下段泥頁(yè)巖樣品(ZHN和ZLN)的主量元素含量則差別不大，均具有較高含量的SiO2(平均73.64%)和Al2O3(平均13.28%)，以及較低含量的Fe2O3(平均8.15%)、K2O(平均3.23%)、MgO(平均3.2%)、CaO(平均1.4%)和Na2O(平均0.37%)，顯示了唐王陵礫巖中下部泥頁(yè)巖組段的沉積物源環(huán)境基本穩(wěn)定或相似。另?yè)?jù)Crook (1974)、Roser and Korsch (1986)提出的碎屑巖沉積物源環(huán)境示蹤的敏感性元素來(lái)看，唐王陵礫巖中同一組段的砂、泥巖樣品SiO2/Al2O3和K2O/Na2O比值基本接近，不同組段的樣品則顯示出這些敏感性元素比值存在一定差異，且在樣品層位上表現(xiàn)出自下而上的規(guī)律性漸變特點(diǎn)。因此，與單一元素含量指標(biāo)對(duì)碎屑巖物源環(huán)境示蹤可能存在的復(fù)雜多解性相比，敏感性元素含量比值能夠在一定程度上減小或避免碎屑破碎分解可能造成的部分源區(qū)信息丟失，在沉積搬運(yùn)和成巖演化過(guò)程中更具穩(wěn)定性，對(duì)碎屑沉積物源和環(huán)境分析具有相對(duì)較高的準(zhǔn)確性或有效性。

3.2.2 微量元素特征

唐王陵礫巖三個(gè)組段砂巖樣品的微量元素含量和稀土總量比較接近，但各組段樣品之間仍然存在部分差異，總體表現(xiàn)出中下部組段樣品(ZHS和ZLS)相對(duì)偏高、上部層段樣品(TWS)相對(duì)偏低的變化特點(diǎn)(表4)。這種規(guī)律性變化可能受到了上部正礫巖段砂巖樣品的硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖巖屑含量相對(duì)偏高的影響，但也可能暗示碎屑巖沉積過(guò)程經(jīng)歷了水體逐漸變淺、環(huán)境漸趨動(dòng)蕩的演變。一般認(rèn)為，不活潑的微量元素(如Sc、V、Co、Ni、Zr、Nb、Hf、Th、La和Ce等)對(duì)于示蹤碎屑沉積物源環(huán)境較為適用(Bhatia and Crook, 1986; 趙振華, 2016)，唐王陵礫巖各組段砂巖樣品的Sc、V、Cr、Zr、Nb、Th、La和Ce等微量元素含量分別主要集中在1.9×10-6～4.2×10-6、24.0×10-6～35.9×10-6、26.0×10-6～53.6×10-6、218.0×10-6～251.0×10-6、3.7×10-6～8.5×10-6、7.9×10-6～12.8×10-6、69.7×10-6～83.3×10-6和56.1×10-6～69.3×10-6，由此算得的Zr/Nb、Zr/Th、La/Sc和Sc/Cr比值主要分布在29.26～63.88、19.64～29.96、10.67～39.63和0.10～0.14，總體顯示出較高的Zr含量和Zr/Nb、Zr/Th、La/Sc比值，以及相對(duì)偏低的Sc、V含量和Sc/Cr比值，基本接近被動(dòng)陸緣沉積碎屑巖微量元素組成及其含量變化特點(diǎn)(Bhatia and Crook, 1986)。此外，各組段砂巖樣品的稀土總量(∑REE)主要分布在177.0×10-6～216.7×10-6，且具有與微量元素含量相似的變化特點(diǎn)(表4)，輕、重稀土比值(∑LREE/∑HREE)明顯集中在14.11～16.78，顯示了輕、重稀土比值相對(duì)偏大(>1.5)的陸緣濱淺海沉積特點(diǎn)(方一亭等, 1993; Murray, 1994; 宋立軍等, 2016)。

唐王陵礫巖中下部莊河溝組和昭陵組副礫巖段泥頁(yè)巖樣品的微量元素含量和稀土總量都比砂巖樣品相對(duì)偏高，顯示了海相泥頁(yè)巖微量元素相對(duì)富集的特點(diǎn)。已有研究表明，海相泥頁(yè)巖相對(duì)高豐度和高穩(wěn)定性的微量元素?cái)y帶有更多的物源環(huán)境信息，即使沉積成巖過(guò)程中發(fā)生了部分遷移或分異，但元素之間的比值一般變化不大，因而對(duì)于示蹤盆地沉積環(huán)境具有較高的靈敏度。王中剛等(1989)和Hatch and Leventhal (1992)較早提出V/(V+Ni)、Ce/La和Ce異常(δCe=Ce/Ce*)等參數(shù)指標(biāo)判別氧化-還原過(guò)渡帶的值域區(qū)間分別為0.6～0.84、1.5～2.0和0.95～1.05，大于該值域區(qū)間者接近偏深水或局限缺氧的還原環(huán)境，反之則多屬于偏淺水的氧化環(huán)境。唐王陵礫巖自下而上泥巖樣品的微量元素V/(V+Ni)比值和稀土元素Ce/La比值變化較小(表4)，分別集中在0.55～0.61和0.75～0.79，主要落入氧化環(huán)境的值域區(qū)間；δCe的變化范圍相對(duì)較大，下部ZHN泥頁(yè)巖樣品δCe=1.03，趨近于氧化-還原過(guò)渡帶偏還原的較深水環(huán)境，上部ZLN泥巖樣品δCe=0.97，接近氧化-還原過(guò)渡帶偏氧化的較淺水環(huán)境，總體指示了接近氧化-還原過(guò)渡帶的沉積水介質(zhì)環(huán)境；但自下而上泥巖樣品的Ce/La和δCe值明顯趨于減小，表明唐王陵礫巖沉積可能經(jīng)歷了早期相對(duì)偏深、中后期逐漸變淺的沉積環(huán)境演變。

4 討論

鋯石是沉積碎屑物中最為穩(wěn)定的礦物，碎屑鋯石U-Pb年齡譜及其最小年齡不僅可以示蹤沉積物源的碎屑物質(zhì)組成，限定鋯石宿主地層的最大沉積年齡(Andersen, 2005; Dickinson and Geheres, 2009)，而且有可能與其宿主地層的沉積建造和地球化學(xué)分析相結(jié)合，進(jìn)一步提供盆地沉積構(gòu)造環(huán)境的重要約束(Cawoodetal., 2012; Gehrels, 2014)。

4.1 唐王陵礫巖的沉積時(shí)代

長(zhǎng)期以來(lái)，唐王陵礫巖的時(shí)代歸屬問(wèn)題一直存在新元古代晚期(震旦紀(jì))和早古生代晚期(中晚奧陶世)兩種主要爭(zhēng)議。本次采自唐王陵礫巖三個(gè)組段的5件砂巖樣品基本未變質(zhì)，測(cè)試獲得的396個(gè)碎屑鋯石U-Pb年齡基本落在諧和線上，較為充分地代表了唐王陵礫巖沉積的碎屑鋯石組成(圖4d)。全部樣品與不同組段樣品的碎屑鋯石U-Pb年齡譜基本相似，顯示其高頻主峰年齡顯著集中在1.8Ga左右，相應(yīng)的主值年齡區(qū)間集中在接近古、中元古代之交的2020～1618Ma(n=268)；中低頻峰值年齡主要分布在太古代與古元古代之交的2531～2364Ma(n=25)、中新元古代之交的1230～940Ma(n=29)和新元古代中晚期的905～744Ma(n=10)。最年輕的年齡組分峰值為810Ma，其中包含820±17Ma、744±8Ma和829±11Ma等分別來(lái)自三個(gè)組段測(cè)試樣品的最小單顆粒鋯石U-Pb年齡，主體接近新元古代青白口紀(jì)與(南華-)震旦紀(jì)之間的分界年齡(高林志等, 2011)，指示唐王陵礫巖的沉積時(shí)代下限最早不會(huì)老于新元古代晚期的810～744Ma。

圖5 唐王陵礫巖(a)與正目觀組(b)、平?jīng)鼋M(c)碎屑鋯石U-Pb年齡譜對(duì)比特征Fig.5 Detrital zircon U-Pb age spectrum comparison of Tangwangling conglomerate (a), Zhengmuguan Formation (b) and Pingliang Formation (c)

近鄰區(qū)域，唐王陵礫巖與洛南羅圈組和賀蘭山正目觀組的震旦系礫巖或“冰磧巖”共同殘存出露于鄂爾多斯盆地西南緣的統(tǒng)一構(gòu)造地層單元(寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1990; 陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989; 陜西省地質(zhì)調(diào)查院, 2017)。它們是否屬于“冰磧巖”成因雖然還存有較多爭(zhēng)議，但大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為它們都表現(xiàn)出可能伴有冰川參與的構(gòu)造活動(dòng)型陸緣濱淺海相泥石流或重力流沉積特點(diǎn)(劉鴻允等, 1980; 張吉森和費(fèi)安琦, 1981; 葉儉等, 1983; 洪慶玉, 1985; 吳瑞棠和關(guān)保德, 1988; 張抗, 1992; 周鼎武等, 1994; 蔡雄飛等, 2013)。胡波等(2015)報(bào)道了盆地南緣近鄰洛南羅圈組的碎屑鋯石U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)，給出了2.5Ga、2.2～2.0Ga、1.8Ga、1.64～1.62Ga和1.2～1.1Ga的峰值年齡，Dongetal. (2017)報(bào)道了盆地西緣賀蘭山正目觀組的碎屑鋯石U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)，給出了2.5Ga、1.7Ga、0.9Ga和0.82Ga的峰值年齡(圖5b)，二者的年齡分布尤其是正目觀組0.78～0.92Ga的年輕組分及其接近0.82Ga的峰值年齡(圖5b)與上述唐王陵礫巖夾層砂巖樣品的碎屑鋯石U-Pb年齡分布特征(圖5a)基本相似。此外，前人研究在唐王陵礫巖的泥頁(yè)巖層段獲得有較多屬于晚前寒武紀(jì)晚期的碳質(zhì)大化石、古植物化石和泥巖Rb-Sr年齡記錄(翦萬(wàn)籌和葉儉, 1983; 翦萬(wàn)籌和符俊輝, 1985; 傅嘉媛, 1985; 邵磊, 1988; 周鼎武等, 1994)，且普遍缺少來(lái)自盆地南緣廣泛發(fā)育的下古生界鮞粒云灰?guī)r、生物灰?guī)r和內(nèi)碎屑灰?guī)r礫石(張吉森和費(fèi)安琦, 1981; 周鼎武等, 1994)。因此，唐王陵礫巖與正目觀組和羅圈組礫巖應(yīng)該同屬于鄂爾多斯地塊(盆地)西南緣新元古代晚期或震旦紀(jì)構(gòu)造動(dòng)蕩環(huán)境下的陸緣濱淺海沉積。

唐王陵礫巖與近鄰剖面的上奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M相比，雖然二者相互毗鄰出露在鄂爾多斯盆地南緣的渭北隆起中西段，但它們的碎屑鋯石U-Pb年齡譜卻存在較大差異。盆地南緣岐山交街剖面平?jīng)鼋M砂巖的碎屑鋯石U-Pb年齡(圖5c)顯著集中在477～443Ma(n=43)，主峰年齡接近454Ma(楊甫等, 2015)，低頻年齡組分主要分布在986～895Ma(n=6)和2496～1612Ma(n=5)，明顯不同于唐王陵礫巖碎屑鋯石U-Pb年齡組成。陳誠(chéng)等(2012)、吳素娟等(2014)和王振濤等(2018)先后對(duì)唐王陵北東部近鄰的鐵瓦殿、桃曲坡和趙老峪剖面平?jīng)鼋M內(nèi)部夾層凝灰?guī)r進(jìn)行了鋯石U-Pb定年，獲得的年齡數(shù)據(jù)都顯著集中在465.8～451.5Ma，巖石地球化學(xué)分析認(rèn)為這些碎屑鋯石主要來(lái)自于中晚奧陶世北秦嶺島弧火山巖源區(qū)。此外，早期雖有報(bào)道在唐王陵礫巖的白云巖或灰?guī)r夾層中發(fā)現(xiàn)有可能屬于中晚奧陶世的化石碎片(李欽仲等, 1983; 洪慶玉, 1985)，但其化石屬性和產(chǎn)出層位還存有部分質(zhì)疑(傅嘉媛, 1985; 翦萬(wàn)籌和符俊輝, 1985; 周鼎武等, 1994)。因此，盆地南緣唐王陵礫巖與平?jīng)鼋M的碎屑鋯石年齡譜及其沉積物源環(huán)境等差異顯著，不支持將其劃歸奧陶系。

4.2 唐王陵礫巖的沉積構(gòu)造環(huán)境

唐王陵礫巖沉積環(huán)境認(rèn)識(shí)一直存在兩種不同觀點(diǎn)：陸緣海冰磧巖或重力流兼有“冰筏”沉積(張文堂等, 1979; 劉鴻允等, 1980; 張吉森和費(fèi)安琦, 1981)；重力流沉積，包括山前斷陷海盆淺水重力流沉積(陳萬(wàn)川等, 1984)、陸緣斜坡滑塌-泥石流(含野復(fù)理石)或濁流等深水重力流沉積(洪慶玉, 1985; 張抗, 1992; 馬潤(rùn)華, 1998; 何自新等, 2004; 黃建松等, 2019)、陸緣斷陷濱淺海水下扇(葉儉等, 1983)或崩塌與碎屑流疊復(fù)沉積(周鼎武等, 1994)。但無(wú)論是哪一種觀點(diǎn)，都基本認(rèn)同唐王陵礫巖是一套以海相頁(yè)巖、白云巖和雜礫巖為基本組成，發(fā)育以大型滑塌體和多期次大套礫巖混雜堆積為典型特征的陸緣斷(裂)陷構(gòu)造活動(dòng)型沉積建造組合。本次巖石地球化學(xué)分析給出的主、微量元素組成及其含量變化特征基本表明，唐王陵礫巖沉積很可能主要受控于被動(dòng)大陸邊緣濱淺海沉積環(huán)境，并有可能經(jīng)歷了早期偏深、晚期變淺的沉積水介質(zhì)環(huán)境演化。進(jìn)一步結(jié)合碎屑巖構(gòu)造環(huán)境示蹤的敏感性元素比值或多元素組合判別圖解(Maynardetal., 1982; Bhatia and Crook, 1986; Roser and Korsch, 1986)分析，主量元素SiO2/Al2O3-K2O/Na2O、SiO2-K2O/Na2O和微量元素Th-Co-Zr/10、Th-Sc-Zr/10等判別圖解共同揭示，唐王陵礫巖三個(gè)組段的6件砂、泥巖樣品投點(diǎn)都比較一致地落入了被動(dòng)大陸邊緣沉積構(gòu)造環(huán)境(圖6)。

圖6 唐王陵礫巖沉積構(gòu)造環(huán)境的主、微量元素判別圖解Fig.6 Major and trace element diagrams for tectonic setting discriminations of Tangwangling conglomerate deposits(a) SiO2 vs. K2O/Na2O (Roser and Korsch, 1986); (b) SiO2/Al2O3 vs. K2O/Na2O (Maynard et al., 1982); (c) Th-Co-Zr/10 and Th-Sc-Zr/10 (Bhatia and Crook, 1986)

唐王陵柳樹(shù)溝剖面地質(zhì)勘查和沉積巖相研究表明，唐王陵礫巖自下而上發(fā)育沉積建造特征明顯差異的三套巖石地層單元(圖1c)。下部頁(yè)巖段(莊和溝組)主要由相對(duì)穩(wěn)定的陸緣淺海相灰綠色、深灰色泥頁(yè)巖夾薄層泥灰?guī)r和細(xì)粒石英砂巖組成，中部白云巖段(皇坪組)主要由陸緣濱淺海潮坪相疊層石生物礁、礁前崩塌夾碎屑流沉積的燧石角礫白云巖組成，上部礫巖段(昭陵組)則為一套陸緣濱淺海復(fù)雜動(dòng)蕩環(huán)境下重力流為主的沉積。其中，昭陵組下段主要為陸緣濱淺海水下泥石流堆積扇為主的副礫巖沉積，底部深灰色鈣質(zhì)泥頁(yè)巖中發(fā)育類(lèi)似野復(fù)理石沉積的燧石條帶白云巖大型滑塌塊體(洪慶玉, 1985; 黃建松等, 2019)，向上由深灰色鈣質(zhì)泥頁(yè)巖夾中薄層細(xì)粒巖屑石英砂巖轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模的間歇性水下泥石流夾碎屑流、顆粒流或濁流沉積(葉儉等, 1983; 洪慶玉, 1985)；昭陵組上段則主要發(fā)育水下扇與碎屑流頻繁交互、砂礫質(zhì)或顆粒支撐的正礫巖沉積，向上轉(zhuǎn)變?yōu)闉I岸沖積扇夾碎屑流砂礫巖沉積(葉儉等, 1983; 陳萬(wàn)川等, 1984)。唐王陵礫巖沉積厚度巨大(>600～800m)，呈狹長(zhǎng)帶狀分布于鄂爾多斯地塊南緣，總體表現(xiàn)出受陸緣斷陷活動(dòng)影響顯著的內(nèi)源、近源夾遠(yuǎn)源混雜礫巖快速堆積的特點(diǎn)(張抗, 1992; 周鼎武等, 1994)。這種水體環(huán)境動(dòng)蕩的沉積建造特征與上述巖石地球化學(xué)及鋯石U-Pb定年結(jié)果共同表明，唐王陵礫巖主要形成于鄂爾多斯地塊南緣新元古代晚期或震旦紀(jì)的被動(dòng)大陸邊緣濱淺海斷陷沉積環(huán)境。

4.3 沉積物源與構(gòu)造古地理環(huán)境

4.3.1 雙向混合物源與北秦嶺的關(guān)系

鄂爾多斯地塊所在的華北克拉通區(qū)域普遍存在鋯石U-Pb峰值年齡分別接近2.5Ga和1.85Ga的構(gòu)造巖漿熱變質(zhì)事件(圖7a)，以及華北南緣1.80～1.75Ga的熊耳群火山巖活動(dòng)事件(趙太平等，2004)；但明顯缺乏新元古代晚期1.0～0.6Ga的構(gòu)造巖漿事件記錄(趙國(guó)春, 2009; 翟明國(guó)等, 2014)，僅在華北克拉通東北部發(fā)現(xiàn)了少量1.3～1.0Ga、峰值接近1.2Ga的碎屑鋯石U-Pb年齡記錄(翟明國(guó)等, 2014)。與之相比，鄂爾多斯地塊南緣相鄰的祁連-北秦嶺前寒武紀(jì)變質(zhì)雜巖(地體)則普遍存在主峰年齡接近1.6Ga和次峰年齡接近0.93Ga(圖7c)的碎屑鋯石U-Pb年齡記錄(陸松年等, 2006)，以及峰值年齡接近0.92Ga、0.85Ga和0.76Ga的中酸性侵入巖及火山巖等構(gòu)造巖漿事件(王濤等, 2005; 裴先治等, 2012; 劉丙祥等, 2013; Dongetal., 2014; Wangetal., 2013; 王曉霞等, 2015)，峰值年齡0.76Ga的碎屑巖漿鋯石主要源自祁連東段776～713Ma的中酸性侵入巖和基性火山巖(曾建元等, 2006; 徐學(xué)義等, 2008; 裴先治等, 2012)。

圖7 唐王陵礫巖沉積砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡譜的區(qū)域?qū)Ρ忍卣鱂ig.7 Regional contrast features of the zircon U-Pb age spectrum of analyzed sandstone from Tangwangling conglomerate deposits

唐王陵礫巖的碎屑鋯石U-Pb年齡譜存在1.8Ga的高頻主峰年齡，以及相對(duì)偏低頻的2.44Ga古老峰值年齡和1.09Ga、0.81Ga的年輕峰值年齡(圖7b)。鋯石U-Pb年齡譜的區(qū)域?qū)Ρ冉Y(jié)果(圖7)表明，唐王陵礫巖峰值年齡接近1.8Ga和2.44Ga的古老碎屑鋯石應(yīng)該主要來(lái)自(華北)鄂爾多斯陸塊變質(zhì)結(jié)晶基底巖系，但其1.8Ga的主峰年齡略小于華北陸塊1.85Ga的峰值年齡，因而不排除部分來(lái)自華北南緣熊耳群1.80～1.75Ga火山巖和(或)北秦嶺(雜巖)地體峰值年齡接近1.6Ga的碎屑巖漿鋯石參與和影響；唐王陵礫巖峰值年齡接近0.81Ga的新元古代碎屑鋯石顯然應(yīng)該主要來(lái)自祁連東段-北秦嶺的新元古代中酸性巖漿巖，露頭剖面和砂巖薄片觀察所見(jiàn)的(片麻狀)花崗巖和淺變質(zhì)基性巖礫石或巖屑等可為其例證。此外，唐王陵礫巖中還存在少量的峰值年齡接近1.09Ga的中元古代晚期碎屑鋯石，考慮到華北陸塊低頻峰值年齡接近1.2Ga的鋯石年齡組分主要見(jiàn)于距離研究區(qū)較遠(yuǎn)的華北陸塊東北部邊緣(翟明國(guó)等, 2014)，因而更傾向于認(rèn)為唐王陵礫巖中接近1.09Ga的碎屑鋯石應(yīng)該更多源自北秦嶺雜巖物源區(qū)。

上述表明，鄂爾多斯地塊南緣唐王陵礫巖沉積具有來(lái)自華北(鄂爾多斯)陸塊與祁連-北秦嶺(雜巖)地體的雙向混合物源特征，說(shuō)明新元古代晚期的唐王陵礫巖沉積地區(qū)并不存在分隔其南、北物源的深水海槽或洋盆，指示這一沉積期或之前較早時(shí)期的北秦嶺地體可能已經(jīng)拼貼并隸屬于(華北)鄂爾多斯陸塊南部拼合增生型大陸邊緣的重要組成部分，隨后演化形成了(華北)鄂爾多斯陸塊南緣新元古代晚期或震旦紀(jì)的被動(dòng)大陸邊緣伸展斷陷或裂陷環(huán)境，并由此控制了唐王陵礫巖和包括其近鄰洛南羅圈組等在內(nèi)的陸緣斷陷濱淺海沉積。

4.3.2 Rodinia聚合與裂解事件的印記

Rodinia大陸聚合事件的重要標(biāo)志是峰期接近1.2～0.9Ga的格林威爾造山事件的全球性分布，以及新元古代900～700Ma逐漸開(kāi)始的Rodinia大陸裂解過(guò)程及其相應(yīng)的構(gòu)造巖漿活動(dòng)(陸松年等, 2003; 郝杰和翟明國(guó), 2004; Lietal., 2008; 高林志等, 2011)。普遍認(rèn)為，中國(guó)華南揚(yáng)子陸塊及其北側(cè)相鄰秦嶺-祁連造山帶存在與Rodinia大陸聚合與裂解相關(guān)的構(gòu)造巖漿活動(dòng)事件；但華北(鄂爾多斯)陸塊，顯著缺少新元古代(1.0～0.6Ga)構(gòu)造巖漿活動(dòng)事件的鋯石U-Pb年齡記錄，格林威爾期華北克拉通陸塊與北秦嶺地體的親緣關(guān)系及其是否受到了Rodinia大陸聚合-裂解事件的影響等問(wèn)題是近年來(lái)備受人們關(guān)注的研究熱點(diǎn)(陸松年等, 2004; Dongetal., 2014; Dong and Santosh, 2016)。北秦嶺寬坪群變基性巖的已有研究表明，華北陸塊與北秦嶺地體之間曾存在一個(gè)始于中元古代晚期1.45Ga的(寬坪)洋，該洋盆俯沖消減并造成華北陸塊與北秦嶺地體的拼合是在格林威爾造山峰期(1.0Ga)、還是在早古生代晚期，目前仍然存在不同認(rèn)識(shí)(第五春榮等, 2010; Dongetal., 2014; Yuetal., 2015; Caoetal., 2016)。

前述碎屑鋯石U-Pb年齡譜的區(qū)域?qū)Ρ冉Y(jié)果，顯示了鄂爾多斯地塊南緣新元古代晚期唐王陵礫巖沉積具有來(lái)自華北與北秦嶺的雙向混合物源特征，表明這一沉積期或其開(kāi)始沉積之前已經(jīng)不存在分隔(華北)鄂爾多斯陸塊與北秦嶺地體的洋盆。唐王陵礫巖碎屑鋯石U-Pb年齡譜記錄了來(lái)自祁連東段-北秦嶺物源區(qū)峰值年齡接近1.09Ga和0.81Ga的構(gòu)造巖漿活動(dòng)事件(圖7)，前者與格林威爾造山事件的峰期年齡基本一致，并大致逼近北秦嶺S型花崗巖979～911Ma的峰期年齡(張成立等, 2004; 王濤等, 2005; 王曉霞等, 2015)，提供了(華北)鄂爾多斯陸塊與其相鄰北秦嶺地體匯聚拼合-陸緣增生事件的構(gòu)造年代學(xué)制約；后者顯然與Rodinia大陸初始裂解事件的峰期年齡近乎同步，并基本接近北秦嶺I-A型花崗巖(894～815Ma)和祁連東段中酸性巖漿巖(776～723Ma)的峰期年齡(王曉霞等, 2015; 曾建元等, 2006; 徐學(xué)義等, 2008; 裴先治等, 2012)，指示了新元古代中晚期(華北)鄂爾多斯陸塊-北秦嶺地體拼合增生型大陸邊緣的構(gòu)造隆升-伸展事件。由此認(rèn)為，(華北)鄂爾多斯陸塊南緣及其相鄰北秦嶺地區(qū)很可能受到了中、新元古代Rodinia大陸聚合-裂解事件的影響，或許囿于格林威爾期匯聚拼合事件及其后碰撞隆升效應(yīng)在(華北)鄂爾多斯陸塊南緣的延滯或持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，因而造成這一區(qū)域與Rodinia大陸裂解事件相應(yīng)的唐王陵礫巖和包括震旦系羅圈組礫巖在內(nèi)的陸緣斷陷沉積相對(duì)滯后，由此導(dǎo)致了該區(qū)域新元古代早期青白口紀(jì)的沉積缺失(或剝蝕)和晚期震旦紀(jì)沉積礫巖層系(羅圈組)直接不整合覆蓋在了中元古界薊縣系(或官道口群)之上。

5 結(jié)論

(1)唐王陵礫巖夾層砂巖的碎屑鋯石U-Pb年齡主要分布在2531～2364Ma(n=25)、2120～1618(n=268)、1230～940Ma(n=29)和905～744Ma(n=10)，最小單顆粒鋯石年齡為744±8Ma；這一結(jié)果與其所在同一構(gòu)造單元的近鄰區(qū)段震旦系砂巖的碎屑鋯石年齡分布特征基本一致，但顯著有別于主峰年齡集中在454Ma的中上奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M，表明唐王陵礫巖的沉積時(shí)代更接近新元古代晚期(震旦紀(jì))。

(2)巖石建造組合及其地球化學(xué)特征指示唐王陵礫巖總體屬于含有多套滑塌、水下扇和碎屑流堆積的濱淺海相碳酸鹽巖和碎屑巖沉積復(fù)合體，經(jīng)歷了早期水體相對(duì)偏深的局限濱淺海還原環(huán)境和中晚期漸趨偏淺水的氧化-還原過(guò)渡帶至氧化環(huán)境的演化，主體形成于鄂爾多斯地塊南緣新元古代晚期的被動(dòng)陸緣濱淺海伸展斷陷構(gòu)造環(huán)境。

(3)碎屑鋯石U-Pb年齡譜區(qū)域?qū)Ρ冉沂咎仆趿甑[巖沉積具有來(lái)自(華北)鄂爾多斯地塊與北秦嶺(雜巖)地體的雙向混合物源特征，年輕峰值年齡記錄了祁連-北秦嶺地區(qū)存在1.09Ga塊體拼合與0.81Ga隆升伸展的構(gòu)造巖漿活動(dòng)事件，指示(華北)鄂爾多斯陸塊與北秦嶺地體在格林威爾期曾經(jīng)歷過(guò)拼貼聚合-陸緣增生作用，隨后受到了Rodinia大陸裂解事件的影響。

致謝感謝成都理工大學(xué)劉樹(shù)根教授、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)何登發(fā)教授、山東科技大學(xué)周鼎武教授、西北大學(xué)翦萬(wàn)籌和劉池陽(yáng)教授、大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室柳小明、第五春榮和董云鵬教授等的多方幫助與啟示；特別感謝評(píng)審專(zhuān)家和期刊編輯提出寶貴的修改建議。