2016, Vol. 32
2. 大陆动力学国家重点实验室, 西北大学地质学系, 西安 710069 ;
3. 中国地质调查局西安地质调查中心, 西安 710054
2. State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwest University, Xi'an 710069, China ;
3. Xi'an Center of Geological Survey, CGS, Xi'an 710054, China
湘中盆地不仅是江南造山带重要的构造事件集结地(柏道远等, 2010, 2013；王自强等，2012；高林志等，2012；饶家荣等，2012；张国伟等，2013)，也是华南大规模低温成矿域中最重要的Sb-Au矿集区(胡瑞忠等，2007; Hu and Zhou, 2012)，特别是盆地中部的锡矿山地区，因蕴藏有世界上最大的锑矿床(Laznicka, 1999)，而被誉为“世界锑都”。该区以多期次构造变形引起的穹盆叠加褶皱为主要的构造样式(图 1)。盆地构造演化过程也是区内大规模成矿的物质孕育、积累过程，深入了解它的基底-盖层填充序列，不仅是盆地古地理重建与构造动力学分析的基础工作，更是认识锡矿山超大型锑矿床成矿背景的一个重要环节。
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图 1 湘中盆地区域地质简图(据湖南省地质矿产局，1988①修编) 1-白垩系-古近系；2-三叠上统-侏罗系；3-泥盆系-三叠中统；4-震旦系-志留系；5-新元古板溪群；6-新元古冷家溪群；7-加里东-燕山期岩体；8-区域大断裂 Fig. 1 Regional geological map of the Xiangzhong Basin 1-Cretaceous-Paleogene; 2-Late Triassic-Jurassic; 3-Devonian-Middle Triassic; 4-Sinian-Silurian; 5-Neoproterozoic Banxi Group; 6-Neoproterozoic Lengjiaxi Group; 7-Galedonian-Yanshanian granitoid; 8-regional fault |
①湖南省地质矿产局.1988.湖南省1:50万地质图
在前期的工作中，对锡矿山煌斑岩锆石U-Pb定年所得的结果为3300~700Ma，表明盆地基底中含有古老的地壳物质，但是未见到有寒武纪以来的锆石记录，最明显的证据就是与煌斑岩所侵入的泥盆系碎屑岩相对应的锆石年龄(~400Ma)缺失，因此不能完全反映盆地基底-盖层的物质构成，也无法为判断不同层位的构造属性提供全面的线索，特别是认识显生宙以来湘中地区大地构造演化所必需的物质依据。地表的碎屑沉积物是区域上各种岩石风化物的混合，可容纳其源区出露的不同时代岩石的物质记录，本文因此选择了煌斑岩外围被认为与Sb成矿作用有密切关系的泥盆系围岩及其上覆的石炭系碎屑沉积为对象，对其内所含锆石进行U-Pb年代学研究，以企获得全面的锆石记录来厘定湘中盆地的垂向物质组合框架。
1 地质背景湘中地区位于扬子板块与华夏板块之间结合带的东南部，出露的最老地层是新元古代冷家溪群(Pt3L)以及覆盖于其上的板溪群(Pt3B)。新元古代扬子与华夏碰撞造山(Chen et al., 1991; Charvet et al., 1996)引起的角度不整合是这两个地层之间的分界。显生宙以来，该区先后经历了加里东、印支、以及燕山运动等不同期次的构造变革(王建等，2010；张国伟等，2013；柏道远等，2013)，各期不同性质构造变形的反复叠加在湘中形成了以凹陷盆地及其内部一系列叠加褶皱为变形特征的构造格局。盆地以西为雪峰弧形造山带，东为NW向的沩山隆起带，东南为苗儿岭-越城岭-关帝庙线状隆起带(图 1)，并以中部近东西向的白马山-大乘山-紫云山隆起为界，湘中盆地从内部分为北部的涟源和南部的邵阳两个次级盆地。这些隆起带主要出露前泥盆纪地层(Z-S)，并伴随有加里东期、印支期和早燕山期岩体，而整个盆地内部出露的地层则较年轻，以晚古生代以来的沉积地层为主，分布最广泛的是D-T2地层，局部保存有少量侏罗纪陆相沉积(J)及小规模的白垩纪红层(K)，其中T3-J不整合于D-T2之上，K-E不整合于T3-J之上。受晚期印支运动和燕山运动影响(王建等，2010；柏道远等，2013)，盆地内部晚古生界地层中NE-NNE向褶皱和走向断裂极为发育。
锡矿山位于湘中盆地北部涟源盆地的中央，是世界上最大锑矿床的成矿区，Sb储量达到2.1Mt以上(Laznicka, 1999)，超过国外锑矿储量的总和，同时也是NE向桃江-城步大断裂与NW向涟源-新化大断裂两个区域性断裂带的交汇部位(图 1)。该区整体上为老矿山、童家院、飞水岩以及物化四个次一级背斜组成的复式背斜(图 2)，轴向NE30°。矿区主要出露上泥系盆锡矿山组(D3x)、佘田桥组(D3s)和下石炭系岩关组(C1y)地层，如图 2所示。锡矿山矿床形成于约155Ma(Peng et al., 2003)，该区及外围岩浆活动微弱，仅在矿区东部出露有一条近南北向延伸的煌斑岩脉，是研究区及周边迄今发现的唯一岩浆活动遗迹。来自野外地质关系及同位素研究的证据显示该煌斑岩脉形成于中生代(吴良士和胡雄伟，2000)。
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图 2 锡矿山的地区地质略图与采样位置(底图彭建堂等，2001) Fig. 2 Geological sketch map of Xikuangshan with sampling locations(after Peng et al., 2001) |
样品分别采自老矿山北端、飞水岩上部以及老江冲煌斑岩脉外围的沉积岩露头，其中样品BP-X1与该区下石炭统岩关组地层对应，K-54采自上泥盆统锡矿山组层位，而YQ-7为上泥盆统佘田桥组地层，具体采样位置如图 2所示。这些样品在显微镜下均可见较多锆石。锆石分选由河北廊坊地质诚信服务公司完成。
采用LA-ICP-MS和CL图象技术分别对所得的锆石进行了U-Pb年龄和形态分析。其中样品BP-X1与K-54锆石的CL阴极发光照相和U-Pb同位素测定等工作在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行；作为补充，样品YQ-7锆石的CL照相工作在北京锆年领航科技有限公司完成，而对应的U-Pb同位素及元素含量在西安地质调查中心进行了测定。西北大学大陆动力学国家重点实验室所用测试仪器为连接193nm深紫外ArF激光器的Agilent 7700型ICP-MS，激光束斑直径为30μm；西安地质调查中心U-Pb测定所用仪器为带Geolas Pro激光器的Agilent 7700x型ICP-MS，激光束斑直径为24μm。具体的测试方法及流程参照Yuan et al.(2004)，数据处理均采用Glitter(Ver 4.0)程序，年龄计算以标准锆石91500为外标进行同位素比值分馏校正，并以GJ-1作为监控标样，元素浓度计算采用NIST 610做外标，29Si为内标，普通铅校正方法见(Andersen, 2002)，数据计算及出图采用ISOPLOT软件(Ludwig, 2003)。单个点年龄数据的可信度为95%(1σ)。
3 结果所得结果显示锡矿山煌斑岩外围的碎屑岩中含有丰富的锆石，它们大多在阴极发光(CL)图像上呈现为浅灰色到黑色，少数属于无色透明的颗粒，而且锆石颗粒大小不等、形态不一，既有半自形晶体，指示它们为近源搬运；也有呈中等程度磨圆的甚至呈浑圆状颗粒，反映出结晶后经过一定距离的搬运与磨蚀。大部分锆石内部呈现韵律环带结构，或者发育扇形分带现象，显示岩浆成因锆石的特征，个别颗粒还具有薄的增生边，表明后期发生过增生。还有少数锆石结构较为简单，内部无明显的环带特征，也不发育增生边。此外，个别较年轻锆石有些则包含不规则状的继承核。锆石形态及内部结构的较大区别，也指示了它们来源与形成环境具有极大差异。
本次对锡矿山煌斑岩外围地层3个样品中的162颗锆石进行了U-Pb同位素及相关元素测定，具体数据结果在表 1列出，共有142颗锆石获得了谐和度较高的U-Pb年龄(谐和度为90~110；见图 3)。其中BP-X1样品锆石的谐和年龄为253~2671Ma，K-054与YQ-7样品的谐和锆石年龄分别为402~3424Ma和430~3094Ma左右。在年龄谱系图上，3个样品集合起来反映了晚古生代至古元古代几乎所有时期的锆石记录(图 4)。
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图 3 锡矿山碎屑锆石的U-Pb年龄谐和图 Fig. 3 Concordia U-Pb age diagrams of zircons for sample BP-X1(a), K-54(b)and YQ-7(c), respectively |
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表 1 锡矿山沉积地层中锆石的LA-ICP-MS U-Pb数据 Table 1 LA-ICP-MS U-Pb data of detrital zircons from Xikuangshan sedimentary rocks |
样品BP-X1中存在少量U-Pb年龄比采样地层沉积时代年轻的锆石，在谱系图上该时间区段最明显的峰值为257Ma左右，它们的U-Pb结果因此不能代表锆石的初始形成年龄。对比发现，除BP-X1-22锆石外，这些锆石的207Pb/206Pb年龄与206Pb/238U年龄之间谐和度均很低(尽管不少颗粒的206Pb/238U年龄与207Pb/235U年龄比较一致)。相对于U4+，Pb2+的离子半径以及化合价与Zr4+的差距太大(锆石中Zr4+、U4+、Pb2+离子半径分别为0.84Å、1.0Å、1.29Å；Shannon, 1976)，以致于Pb能被锆石容纳的能力远小于U(Lee et al., 1997; Watson et al., 1997)，这就意味着锆石受热改造而发生U、Pb流失的时候，随着改造程度的加深207Pb/206Pb与206Pb/238U之间的不谐和程度会增大。不同同位素比值结果的差异表明，这些具有较年轻结果的锆石在成岩期后经历过较强烈的热改造，必定对原始物质的时代不具有指示意义。需要指出的是，由于数量有限，仅通过这几个年龄不能有效确定改造作用发生的时间，如Hoskin and Black(2000)研究表明最小测定年龄值的加权平均结果才可能反映变质时间的上限，因此无法判断该期热事件是否与煌斑岩侵入有关，故本文对此不再做进一步讨论。
在年龄谱系图上，煌斑岩锆石与围岩中前寒武锆石的年龄结构十分相似，而且不同时段锆石具有互补性，如图 4所示(煌斑岩的锆石数据来自张东亮未发表资料)。尽管锆石的Th/U比值大小可能受多种因素的影响，不能对岩浆锆石和变质锆石有效区别(吴元保和郑永飞，2004)，但是大量研究表明，锆石的Th、U特征会因晶体形成及保存的条件不同而产生明显差别(Rubatto, 2002; Cavosie et al., 2004; Duo et al., 2007; Sun et al., 2008; Wu et al., 2008; Yu et al., 2008; 于津海等, 2007, 2009)，因此根据相同时段内锆石的Th、U特征可推断不同样品之间物质来源的差异。对比二者不同年龄锆石的Th/U值发现，相同时段内煌斑岩锆石与围岩锆石在Th/U-Age图上均匀分布(图 4)，融合性较好，表明不同样品中相同年龄的锆石具有类似的演化历程。不同的是，围岩样品中包括了众多古生代及震旦纪的锆石，年龄介于347~690Ma之间(除去上述成岩期后的改造锆石年龄)，其中较年轻的年龄结果与泥盆及石炭地层的沉积年龄一致，而较老的锆石形成于早古生代及元古代晚期，充分表明研究区具有元古代以后物质基础，同时也反映出煌斑岩中的锆石记录有明显缺失。
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图 4 煌斑岩及其围岩中锆石的U-Pb年龄谱系图 Fig. 4 Probability plots of concordant zircon ages from Xikuangshan sedimentary rocks and lamprophyre |
鉴于锡矿山两类样品(煌斑岩及其围岩)的锆石年龄结构整体上具有互补性，并且相同时段锆石相近的特征，如将二者数据结合起来建立全面的锆石年龄谱，既能揭示浅部年轻地层的时代，又能更系统涵盖深部的古老地层(如古元古代及太古代物质)信息，可为厘定该区从最古老地壳至地表不同层位的垂向组合框架提供充实依据。
4.2 湘中地区的基底-盖层组合由碎屑岩与煌斑岩锆石联合建立的年龄谱如图 5所示，(最年轻的变质年龄除外)显示出350~3400Ma范围内几乎各个时期物质在湘中盆地内部均有存在。根据年龄谱特征，这些锆石年龄可划分为3.0~3.4Ga、2.6~1.9Ga、1.9~1.2Ga、1.2~0.86Ga、0.86~0.67Ga、0.67~0.54Ga以及0.54~0.41Ga等时间区段，以下是对这些时段物质在研究区基底-盖层框架中的位置及意义阐述。
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图 5 湘中盆地基底-盖层垂向结构及其对应锆石年龄 Fig. 5 Basement-cover framework of Central Hunan and corresponding zircon ages |
(1)>2.6Ga(下结晶基底)
太古代结晶基底在华南大陆不同陆块均有发现，如在扬子北部的崆岭、神农架地区以及西部华夏获得的3.1~3.3Ga锆石数据(Zhang et al., 2006a; Zheng et al., 2011; 李怀坤等，2013)，表明太古代基底物质在华南大陆是广泛存在的，也由此产生了华南大陆内部具有拼合结晶基底或统一的太古基底的观点(Zhang et al., 2006b; Zhao and Cawood, 2012; 张国伟等，2013)。特别是饶家荣等(2012)根据深部地质地球物理资料得出江南雪峰一带有相对稳定的古元古代-太古代结晶基底的认识，与本文锡矿山锆石U-Pb年龄结果所显示的古老物质在时空关系上十分吻合，反映出湘中地区底部也存在古老的古元古-太古结晶基底。该时段为本次发现的最古老的锆石年龄区段，因此可代表研究区最早基底物质形成的时间。
此外，锆石的年龄谱系图(图 5)显示，深部结晶基底中最古老的锆石形成于3.0~3.4Ga，尽管数量较少(3颗)，但是在深源基性熔体形成的煌斑岩及地表沉积岩层中均有出现，因此不是偶然存在，可能指示了深部结晶基底中包含有更古老的陆核。
(2)2.6~1.9Ga(上结晶基底)
前人研究表明，~2.5Ga以及2.0~1.9Ga是全球范围内两个重要的构造事件作用期。前者被普遍认为代表了全球性的地壳增长(甘晓春等，1996; Zhao and Cawood, 2012及其文献)，而且在华南大陆以外的华北克拉通及西北的塔里木地块均发现有大量的锆石记录(Lu, 2001; 胡波等，2009；Diwu et al., 2011; 袁伟等，2012)；后者被认为是Columbia超大陆汇聚作用的时间，整个华南地区对该构造响应在江南造山带两侧的扬子和华夏板块内广泛存在(Zhang et al., 2006a, b; Sun et al., 2008; Wu et al., 2008)。本文~2.0Ga及~2.5Ga锆石记录与这两期构造事件年龄完全一致，表明江南古陆的构造演化可能属于古元古期威尔逊旋回的一部分，同时反映出锡矿山该时段的锆石是大范围的地壳增生到Columbia汇聚引发的陆块边缘碰撞所产生一系列岩浆-构造作用的产物。根据图 5中该时段锆石年龄的分布趋势，结合上下层位的构造历史，将其定为上部结晶基底。
4.2.2 变质基底(1)1.90~1.20Ga
年龄谱系图显示，该时段包含的锆石数量极少，而且分布趋势平稳，反映出大陆碰撞期后该区长期处于构造稳定阶段，岩浆活动极其微弱，无明显数量的新生锆石产出。这就意味着江南地区从1.9Ga之后进入被动大陆边缘发育期，以陆源碎屑沉积为主。
(2)1.20~0.86Ga
1.20~0.86Ga是年龄谱系图上锆石分布比较集中、且连续出现的时段，代表了一段岩浆作用较为剧烈的时期。在板块构造活动史上，该时段所代表的时间与全球性的Grenville大陆碰撞期相同(Zhou et al., 2009; Zhao and Cawood, 2012)，故可视为华南大陆对Grenville大陆碰撞的响应。该时段锆石的形成要早于江南一带的新元古碰撞造山作用的时间(晋宁运动；周金城等，2008；张国伟等，2013)，而且与0.86Ga后的时段之间具有明显的间歇(如图 5所示)，本地区同期也无明显的地块碰撞或者造山隆起等构造作用发生，故断定这些锆石可能代表大范围的大陆碰撞(Grenville运动)在湘中地区引发的陆块裂解环境下的产物，即该区对Grenville大陆碰撞的响应是陆块裂解增生。
随着裂解作用结束，华南大陆逐渐进入了Rodinia超大陆汇聚期( < 0.86Ga)，其在江南一带具体体现就是扬子板块与华夏板块沿着板块边缘的碰撞拼合(Dong et al., 2015)，形成当前认为的江南造山带，并伴随一系列与陆块碰撞聚合有关的岩浆-变质事件。该期造山作用引起的角度不整合之下最年轻的层位是冷家溪群(Zhao and Cawood, 2012)，目前认为860 Ma是冷家溪群沉积阶段开始停止的时间(如Wang et al., 2007; Zhou et al., 2009)，从区域上看，湘中地区冷家溪及邻区与之相当层位已普遍发生浅变质(Zhou et al., 2009; Zhao and Guo, 2012; 唐晓珊，1989；王自强等，2012)，故定此时段为浅变质基底。
(3)0.86~0.67Ga
860Ma后，华南地区板块构造活动受Rodinia超大陆汇聚-裂解制约。目前大量研究表明，Rodinia超大陆汇聚引起的以江南造山带为代表的古陆拼合事件在820Ma左右结束(Zhao and Cawood, 2012; 邢凤鸣等，1992；柏道远等，2010；王自强等，2012；高林志等，2012；汪正江等，2015)，标志着统一的华南大陆完全形成(Zheng et al., 2008; Zhao and Cawood, 2012; 张国伟等，2013)。但由于Rodinia大陆裂解的影响，其在拼合之后又进入裂谷期(Zheng et al., 2008; 李三忠等，2011；张国伟等，2013)，开始接受裂谷填充沉积。在湘中一带，碰撞造山的角度不整合之上覆盖的是板溪群浅变质层(唐晓珊等，1994；王自强等，2012)。从图 5锆石分布的趋势看，860~670Ma是上述角度不整合之后第一个独立的沉积序列，其中820~760Ma是一个高峰期，表明碰撞造山及随后地壳伸张等构造环境下湘中一带岩浆作用频繁发生。在形成时代上，该时段与板溪群沉积时间对应(汪正江等，2015)，但其结束时间670Ma明显晚于当前认为的板溪群720Ma的沉积上限。锆石年龄反映出该期沉积物质从860Ma一直持续到670Ma，无间断，应该形成于同一个构造阶段，因此我们认为在湘中一带板溪群沉积结束的时间要比目前认为的时间推后~50Myr左右。
(4)0.67~0.54Ga
锆石的年龄谱系图显示，670~540Ma湘中地区进入岩浆活动的平静期，表明Rodinia超大陆汇聚后湘中地区为被动陆块边缘，接受的是以陆源碎屑物质为主的沉积。
(5)0.54~0.41Ga
在持续130Myr左右的平静期后，图 5显示，从540Ma之后，该区又有强烈的岩浆活动发生，并且一直持续到早古生代末期，在410Ma左右结束。该段时间与华南大陆加里东期构造变革时间一致(张国伟等，2013)，因此可认为这些锆石是加里东运动期间岩浆及构造作用的产物。该时段对应的地层(Z-S)主要出露于湘中盆地的外围，如盆地西侧雪峰山隆起、NE侧沩山隆起及SW侧的苗儿岭-四明山-关帝庙隆起，而其后的如泥盆、石炭地层等则在盆地内部大面积出露，表明Z-S地层是湘中盆地基底的最上部，从出露地层的变质程度看，属于微(或未)变质基底。
4.2.3 盖层( < 410Ma)盆地内部大面积连续出露的最老地层是形成于晚古生代的D-T2，对应的地质时代属于加里东运动期后，表明湘中盆地是以前泥盆物质为基底的后加里东盆地，即泥盆系之前地层均为盆地的基底，而泥盆之后地层为其盖层。410Ma以后，除了上文提及的变质年龄(250~320Ma)外，我们获得锆石数量很少，锡矿山地区也无石炭系以后的地层出露，但在研究区外围以及整个湘中区域上，上古生界海相地层以及中生届陆相地层在盆地内部不同地区均有出露(见图 1)。从这些地层产状及物质特征(湖南省地质矿产局，1988)分析，盆地的盖层组成为：(1)D-T2，代表陆表海；(2)T3-J，不整合于D-T2之上，属于陆内山间盆地；(3)K-E，不整合于T3-J之上，为陆内河湖相盆地。盆地内部地层接触关系反映出盆地形成后该区还经历了多期构造变革，导致盖层发育一系列构造变形。对外围构造式样的研究结果显示晚古生代以来湘中地区的印支期以及燕山期构造运动发育(王建等，2010；柏道远等，2013)，多期不同性质构造复合叠加导致古-中生代地层的褶皱叠加变形。因此盖层构造形成于印支-燕山期。
值得注意的是，围岩具有与深部流体相同的前寒武锆石年龄谱，而且年龄范围更广，表明后期沉积物源更广泛，同时也反映出深部古老层位参与了地壳物质再循环，下部消亡物质部分地在上部盖层中重现(如泥盆地层中存在与煌斑岩中来源相似的深层位锆石)，不过在不同时期有新生物质加入。
4.3 煌斑岩与盆地基底-盖层的物质关系关于锡矿山煌斑岩成因及熔体来源，前人有不同的看法，如：吴良士和胡雄伟(2000)根据同位素比值得出该煌斑岩具正常地壳Pb的特征，不属于放射性成因Pb，进而推断该煌斑岩属于地壳重熔的产物，而不是地幔岩浆分异形成的；但易建斌等(2001)以岩脉中Sb、Hg、As等元素的含量为依据认为熔体源自Sb元素富集的上地幔，故将其划归为幔源成因岩脉；随后谢桂青等(2001)基于Nd同位素证据也认为其岩浆源自地幔，但是他们对相同样品获得的Sr同位素比值却与地壳相当而与幔源物质相差甚远。究竟该区的煌斑岩属于地壳重熔的结果还是幔源岩浆的产物，由于无进一步的同位素证据，我们无法对此最终确认。但是通过对比煌斑岩锆石与围岩中碎屑锆石的U-Pb年龄，结合二者的野外特征，可以对该岩脉的物源层及其在基底-盖层格架中的位置进行追踪。
本区煌斑岩中出现的锆石形成时间均大于690Ma(如图 4)，再无更年轻的锆石出现，而来自围岩的碎屑锆石显示，该区存在大量690~350Ma的锆石，表明地表出露地层与煌斑岩锆石记录的上限层位之间的一系列物层在湘中地区是存在的，即从煌斑岩所处的位置(上限为石炭纪下部)到研究区底部还存在多期比锆石获取层年轻的物质层。它们的锆石年龄集中于660~400Ma左右，在U-Pb年龄统计图(图 4)呈现的主要峰值包括659Ma、576Ma、525Ma以及411Ma等，与湘中及其邻区震旦纪至晚古生代早期地层的时代相当，但这些时段的锆石在煌斑岩中并未出现，反映出煌斑岩中缺失了上部基底的锆石记录。野外特征显示该煌斑岩脉近直立侵入于围岩中，二者之间的接触面凹凸不平，呈现出热接触关系，这就排除了在深部形成岩脉然后由构造挤压上推进入近地表地层的可能。由图 4可知，煌斑岩中的锆石从860Ma开始在形成时间上几乎是连续的，一直持续到690Ma截至，随后锆石完全缺失，表明熔体在特定层位获得锆石后，在上升期间几乎没有从围岩中获取锆石的能力。在U-Pb年龄谱上，煌斑岩中860~690Ma锆石非常集中，与围岩的年轻锆石之间无任何中间过渡年龄，因此断定，锡矿山煌斑岩中的锆石不是从围岩捕获的，而是熔体形成期间继承的源区锆石，或者下部热流上升到特定层位后与岩层发生相互作用后残留的锆石，在随后的上升侵入期间熔体并未获得锆石以及其它明显规模的物质补充，除了外侧偶尔卷进来的微型的围岩团块(如煌斑岩中的灰岩包体；吴良士和胡雄伟，2000)。煌斑岩中出现的锆石绝大多数形成时间介于840~700Ma，其对应的时段也是煌斑岩锆石所呈现的最年轻时段，与板溪群的时代吻合，表明中部变质基底为煌斑岩熔体提供了主要的物质，是煌斑岩主要的物质来源层。
因此，不论形成煌斑岩的熔体来自地壳物质熔融，还是幔源基性流体的一部分或者地幔物质分异的基性部分(受岩脉实际规模的限制，无法直接将其与大规模的地幔岩浆活动联系起来，从而排除了地幔物质直接上升到近地表形成岩脉的可能)，均能指示研究区深部的新元古地层为煌斑岩熔体的形成提供了主要物质，即该区煌斑岩的熔体最终形成于变质基底的中上段，熔体在上侵固结过程中其它层位对其几乎无物质补充。这一认识与前人认为的该区煌斑岩与Sb成矿作用有关(刘焕品等，1985；黎盛斯，1996；饶家荣等，1999；金景福等，2001)、以及富含Sb的板溪群为成矿流体提供了Sb(彭建堂等, 2001, 2002)等观点是吻合的。
5 结论锡矿山煌斑岩及其围岩中锆石的U-Pb年龄特征表明，湘中地区保存有从太古到晚古生代盆地形成期间几乎全部的物质记录，反映江南一带从太古代到泥盆纪经历过多期构造-岩浆事件；这些锆石记录是厘定湘中盆地垂向结构的基础资料，同时也可为研究江南陆块以及整个华南大陆基底构造演化提供较全面物质依据。
煌斑岩缺失与之形成时代对应的新生锆石，也不含有震旦纪以来捕获锆石，表明煌斑岩脉形成期间既不具有形成岩浆锆石温度，也无捕获围岩中锆石的能力，其内锆石应以熔体形成期间的残留锆石为主。根据该岩脉中大量出现的是与盆地外围板溪群地层形成时间吻合的锆石，结合前人的研究资料，我们认为该岩脉主要的物质来源是区域上的板溪群或者与之相当的地层，其它层位并没有对熔体的形成提供物质补充。
致谢 本文研究的野外工作获得了锡矿山矿务局多位同志的大力支持; 在数据测试及结果分析期间，西北大学第五春荣博士及西安地质调查中心李艳广博士给予了热情帮助；中国科学院地球化学研究所付山岭博士对文章提出诸多修改建议；在此一并致以诚挚的感谢！| [] | Andersen T. 2002. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204Pb. Chemical Geology , 192 (1-2) :59–79. DOI:10.1016/S0009-2541(02)00195-X |
| [] | Bai DY, Jia BH, Liu W, Chen BH, Liu YR , Zhang XY. 2010. Zircon SHRIMP U-Pb dating of the igneous rocks from Chengbu, Hunan:Constraint on the Neoproterozoic tectonic evolution of the Jiangnan Orogenic belt. Acta Geologica Sinica , 84 (12) :1715–1726. |
| [] | Bai DY, Jia BH, Wang XH, Peng YY, Jia PY , Ling YX. 2013. Kinematics of tectonic deformations of the western Xiangzhong basin and its tectonic mechanism. Acta Geologica Sinica , 87 (12) :1791–1802. |
| [] | Bureau of Geology and Mineral Resources of Hunan Province.1988. Regional Geology of Hunan Province, China. Beijing: Geological Publishing House : 100 -253. |
| [] | Cavosie AJ, Wilde SA, Liu DY, Weiblen PW , Valley JW. 2004. Internal zoning and U-Th-Pb chemistry of Jack Hills detrital zircons:A mineral record of Early Archean to Mesoproterozoic (4348~1576Ma) magmatism. Precambrian Research , 135 (4) :251–279. DOI:10.1016/j.precamres.2004.09.001 |
| [] | Charvet J, Shu LS, Shi YS, Guo LZ , Faure M. 1996. The building of South China:Collision of Yangzi and Cathaysia blocks, problems and tentative answers. Journal of Southeast Asian Earth Sciences , 13 (3-5) :223–235. DOI:10.1016/0743-9547(96)00029-3 |
| [] | Chen JF, Foland KA, Xing FM, Xu X , Zhou TX. 1991. Magmatism along the southeast margin of the Yangtze block:Precambrian collision of the Yangtze and Cathysia blocks of China. Geology , 19 (8) :815–818. DOI:10.1130/0091-7613(1991)019<0815:MATSMO>2.3.CO;2 |
| [] | Diwu CR, Sun Y, Guo AL, Wang HL , Liu XM. 2011. Crustal growth in the North China Craton at~2. 5Ga:Evidence from in situ zircon U-Pb ages, Hf isotopes and whole-rock geochemistry of the Dengfeng complex. Gondwana Research , 20 (1) :149–170. |
| [] | Dong SW, Zhang YQ, Gao R, Su JB, Liu M , Li JH. 2015. A possible buried Paleoproterozoic collisional orogen beneath central South China:Evidence from seismic-reflection profiling. Precambrian Research , 264 :1–10. DOI:10.1016/j.precamres.2015.04.003 |
| [] | Duo J, Wen CQ, Guo JC, Fan XP , Li XW. 2007. 4.1Ga old detrital zircon in western Tibet of China. Chinese Science Bulletin , 52 (1) :23–26. DOI:10.1007/s11434-007-0009-3 |
| [] | Gan XC, Zhao FQ, Jin WS , Sun DZ. 1996. The U-Pb ages of Early Proterozoic-Archean zircons captured by igneous rocks in southern China. Geochemica , 25 (2) :112–120. |
| [] | Gao LZ, Liu YX, Ding XZ, Zhang CH, Wang ZQ, Chen J , Liu YR. 2012. SHRIMP dating of Cangshuipu Group in the middle part of the Jiangnan Orogen and its implications for tectonic evolutions. Geology in China , 39 (1) :12–20. |
| [] | Hoskin PWO , Black LP. 2000. Metamorphic zircon formation by solid-state recrystallization of protolith igneous zircon. Journal of Metamorphic Geology , 18 (4) :423–439. |
| [] | Hu B, Zhai MG, Guo JH, Peng P, Liu F , Liu S. 2009. LA-ICP-MS U-Pb geochronology of detrital zircons from the Huade Group in the northern margin of the North China Craton and its tectonic significance. Acta Petrologica Sinica , 25 (1) :193–211. |
| [] | Hu RZ, Peng JT, Ma DS, Su WC, Shi CH, Bi XW , Tu GC. 2007. Epoch of large-scale low-temperature mineralizations in southwestern Yangtze massif. Mineral Deposits , 26 (6) :583–596. |
| [] | Hu RZ , Zhou MF. 2012. Multiple Mesozoic mineralization events in South China:An introduction to the thematic issue. Mineralium Deposita , 47 (6) :579–588. DOI:10.1007/s00126-012-0431-6 |
| [] | Jin JF, Tao Y , Zeng LJ. 2001. The ore-forming Fluids of Xikuangshan-type antimony deposits. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry , 20 (3) :156–164. |
| [] | Laznicka P. 1999. Quantitative relationships among giant deposits of metals. Economic Geology , 94 (4) :455–473. DOI:10.2113/gsecongeo.94.4.455 |
| [] | Lee JKW, Williams IS , Ellis DJ. 1997. Pb, U and Th diffusion in natural zircon. Nature , 390 (6656) :159–162. DOI:10.1038/36554 |
| [] | Li HK, Zhang CL, Xiang ZQ, Lu SN, Zhang J, Geng JZ, Qu LS , Wang ZX. 2013. Zircon and baddeleyite U-Pb geochronology of the Shennongjia Group in the Yangtze Craton and its tectonic significance. Acta Petrologica Sinica , 29 (2) :673–697. |
| [] | Li SS. 1996. Evolution of antimony mineralization by the mantle plume of deep fluid in Central Hunan. Hunan Geology , 15 (3) :137–142. |
| [] | Li SZ, Zhang GW, Zhou LH, Zhao GC, Liu X, Suo YH, Liu B, Jin C , Dai LM. 2011. The opposite Meso-Cenozoic intracontinental deformations under the superconvergence:Rifting and extension in the North China Craton and shortening and thrusting in the South China Craton. Earth Science Frontiers , 18 (3) :79–107. |
| [] | Liu HP, Zhang YL , Hu WQ. 1985. On the origin of the stibnite deposit of Xikuangshan mine, Hunan. Hunan Geology , 4 (1) :28–39. |
| [] | Lu SN. 2001. Major Precambrian events in northwestern China. Gondwana Research , 4 (4) :692. DOI:10.1016/S1342-937X(05)70488-3 |
| [] | Ludwig KR. 2003. User's Manual for Isoplot 3.00:A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley CA:Berkeley Geochronology Center Special Publication, 4:1-70 |
| [] | Peng JT, Hu RZ, Deng HL , Su WC. 2001. Strontium isotope geochemistry of the Xikuangshan antimony deposit, Central Hunan. Geochimica , 30 (3) :248–256. |
| [] | Peng JT, Hu RZ , Burnard PG. 2003. Samarium-neodymium isotope systematics of hydrothermal calcites from the Xikuangshan antimony deposit (Hunan, China):The potential of calcite as a geochronometer. Chemical Geology , 200 (1-2) :129–136. DOI:10.1016/S0009-2541(03)00187-6 |
| [] | Peng JT, Hu RZ, Zou LQ , Liu JX. 2012. Isotope tracing of ore-forming materials for the Xikuangshan antimony deposit, Central Hunan. Acta Mineralogica Sinica , 22 (2) :155–159. |
| [] | Rao JR, Luo JL , Yi ZJ. 1999. The mantle-crustal tectonic metallogenic model and ore-prospecting prognosis in the Xikuanghshan antimony orefield. Geophysical & Geochemical Exploration , 23 (4) :241–249. |
| [] | Rao JR, Xiao HY, Liu YR, Bai DY , Deng YL. 2012. Location of Yangtze-Cathaysia plate convergence zone in Hunan. Chinese Journal of Geophysics , 55 (2) :484–502. |
| [] | Rubatto D. 2002. Zircon trace element geochemistry:Partitioning with garnet and the link between U-Pb ages and metamorphism. Chemical Geology , 184 (1-2) :123–138. DOI:10.1016/S0009-2541(01)00355-2 |
| [] | Shannon RD. 1976. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Crystallographica Section A , 32 (5) :751–767. DOI:10.1107/S0567739476001551 |
| [] | Sun M, Chen SN, Zhao GC, Wilde SA, Ye K, Guo JH, Chen Y , Yuan C. 2008. U-Pb zircon and Sm-Nd isotopic study of the Huangtuling granulite, Dabie-Sulu belt, China:Implication for the Paleoproterozoic tectonic history of the Yangtze Craton. American Journal of Science , 308 (4) :469–483. DOI:10.2475/04.2008.03 |
| [] | Tang XS, Huang JZ , He KS. 1984. On the Banxi Group in Hunan. Regional Geology of China (3) :274–277. |
| [] | Tang XS. 1989. Lithostratigraphic study of Lengjiaxi Group in Hunan. Hunan Geology , 8 (2) :1–9. |
| [] | Wang J, Li SZ, Jin C, Wang YJ, Zhang GW, Liu LP , Liu X. 2010. Dome-and-basin pattern in Central Hunan Province:Stages and genesis of fold superposition. Geotectonica et Metallogenia , 34 (2) :159–165. |
| [] | Wang XL, Zhou JC, Griffin WL, Wang RC, Qiu JS, O'Reilly SY, Xu XS, Liu XM , Zhang GL. 2007. Detrital zircon geochronology of Precambrian basement sequences in the Jiangnan orogen:Dating the assembly of the Yangtze and Cathaysia blocks. Precambrian Research , 159 (1-2) :117–131. DOI:10.1016/j.precamres.2007.06.005 |
| [] | Wang ZJ, Wang J, Jiang XS, Sun HQ, Gao TS, Chen JS, Qiu YS, Du QD, Deng Q , Yang F. 2015. New progress for the stratigraphic division and correlation of Neoproterozoic in Yangtze block, South China. Geological Review , 61 (1) :1–22. |
| [] | Wang ZQ, Gao LZ, Ding XZ , Huang ZZ. 2012. Tectonic environment of the Metamorphosed basement in the Jiangnan Orogen and its evolutional features. Geological Review , 58 (3) :401–413. |
| [] | Watson EB, Chemiak DJ, Hanchar JM, Harrison TM , Wark DA. 1997. The incorporation of Pb into zircon. Chemical Geology , 141 (1-2) :19–31. DOI:10.1016/S0009-2541(97)00054-5 |
| [] | Wu LS , Hu XW. 2000. Xikuangshan mica-plagioclase lamprophyre and its granite inclusions, Hunan Province. Geology-Geochemistry , 28 (2) :51–55. |
| [] | Wu YB , Zheng YF. 2004. Genesis of zircon and its constraints on interpretation of U-Pb age. Chinese Science Bulletin , 49 (15) :1554–1569. DOI:10.1007/BF03184122 |
| [] | Wu YB, Zheng YF, Gao S, Jiao WF , Liu YS. 2008. Zircon U-Pb age and trace element evidence for Paleoproterozoic granulite-facies metamorphism and Archean crustal rocks in the Dabie Orogen. Lithos , 101 (3-4) :308–322. DOI:10.1016/j.lithos.2007.07.008 |
| [] | Xie GQ, Peng JT, Hu RZ , Jia DC. 2001. Geochemical characteristics of lamprophyres in the Xikuangshan antimony ore deposits, Hunan Province. Acta Petrologica Sinica , 17 (4) :629–636. |
| [] | Xing FM, Xu X, Chen JF, Zhou TX , Foland KA. 1992. The Late Proterozoic continental accretionary history of the southeastern margin of the Yangtze platform. Acta Geologica Sinica , 66 (1) :59–72. |
| [] | Yi JB, Fu SH , Shan YH. 2001. Research on the geochemical characteristics of the lamprophyre in the Xikuangshan superlarge stibnite ore deposit, Hunan, China. Geotectonic et Metallogenia , 25 (3) :290–295. |
| [] | Yu JH, O'Reilly SY, Wang LJ, Griffin WL, Jiang SY, Wang RC , Xu XS. 2007. Finding of ancient materials in Cathaysia and implication for the formation of Precambrian crust. Chinese Science Bulletin , 52 (1) :13–22. DOI:10.1007/s11434-007-0008-4 |
| [] | Yu JH, O'Reilly SY, Wang LJ, Griffin WL, Zhang M, Wang RC, Jiang SY , Shu LS. 2008. Where was South China in the Rodinia supercontinent? Evidence from U-Pb geochronology and Hf isotopes of detrital zircons. Precambrian Research , 164 (1-2) :1–15. DOI:10.1016/j.precamres.2008.03.002 |
| [] | Yu JH, Wang LJ, O'Reilly SY, Shu LJ , Sun T. 2009. Paleoproterozoic basement beneath the southern Jiangxi Province:Evidence from U-Pb ages and Lu-Hf isotopes in zircons from the Doushui lamprophyre. Chinese Science Bulletin , 54 (9) :1555–1563. |
| [] | Yuan HL, Gao S, Liu XM, Li HM, Günther D , Wu FY. 2004. Accurate U-Pb age and trace element determinations of zircon by laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry. Geostandards and Geoanalytical Research , 28 (3) :353–370. DOI:10.1111/ggr.2004.28.issue-3 |
| [] | Yuan W, Yang ZY , Yang JH. 2012. The discovery of Hadean detrital zircon in late Devonian strata in Hexi Corridor, Northwest China. Acta Petrologica Sinica , 28 (4) :1029–1036. |
| [] | Zhang GW, Guo AL, Wang YJ, Li SZ, Dong YP, Liu SF, He DF, Cheng SY, Lu RK , Yao AP. 2013. Tectonics of South China continent and its implications. Science China (Earth Sciences) , 56 (11) :1804–1828. DOI:10.1007/s11430-013-4679-1 |
| [] | Zhang SB, Zheng YF, Wu YB, Zhao ZF, Gao S , Wu FY. 2006a. Zircon isotope evidence for≥3. 5Ga continental crust in the Yangtze craton of China. Precambrian Research , 146 (1-2) :16–34. |
| [] | Zhang SB, Zheng YF, Wu YB, Zhao ZF, Gao S , Wu FY. 2006b. Zircon U-Pb age and Hf-O isotope evidence for Paleoproterozoic metamorphic event in South China. Precambrian Research , 151 (3-4) :265–288. DOI:10.1016/j.precamres.2006.08.009 |
| [] | Zhao GC , Cawood PA. 2012. Precambrian geology of China. Precambrian Research , 222-223 :13–54. DOI:10.1016/j.precamres.2012.09.017 |
| [] | Zhao GC , Guo JH. 2012. Precambrian geology of China:Preface. Precambrian Research , 222-223 :1–12. DOI:10.1016/j.precamres.2012.09.018 |
| [] | Zheng JP, Griffin WL, Li LS, O'Reilly SY, Pearson NJ, Tang HY, Liu GL, Zhao JH, Yu CM , Su YP. 2011. Highly evolved Archean basement beneath the western Cathaysia Block, South China. Geochimica et Cosmochimica Acta , 75 (1) :242–255. DOI:10.1016/j.gca.2010.09.035 |
| [] | Zheng YF, Wu RX, Wu YB, Zhang SB, Yuan HL , Wu FY. 2008. Rift melting of juvenile arc-derived crust:Geochemical evidence from Neoproterozoic volcanic and granitic rocks in the Jiangnan Orogen, South China. Precambrian Research , 163 (3-4) :351–383. DOI:10.1016/j.precamres.2008.01.004 |
| [] | Zhou JC, Wang XL , Qiu JS. 2008. Is the Jiangnan Orogenic Belt a Grenvillian Orogenic Belt:Some problems about the Precambrian geology of South China. Geological Journal of China Universities , 14 (1) :64–72. |
| [] | Zhou JC, Wang XL , Qiu JS. 2009. Geochronology of Neoproterozoic mafic rocks and sandstones from northeastern Guizhou, South China:Coeval arc magmatism and sedimentation. Precambrian Research , 170 (1-2) :27–42. DOI:10.1016/j.precamres.2008.11.002 |
| [] | 柏道远, 贾宝华, 刘伟, 陈必河, 刘耀荣, 张晓阳.2010. 湖南城步火成岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其对江南造山带新元古代构造演化的约束. 地质学报 , 84 (12) :1715–1726. |
| [] | 柏道远, 贾宝华, 王先辉, 彭云益, 贾朋远, 凌跃新.2013. 湘中盆地西部构造变形的运动学特征及成因机制. 地质学报 , 87 (12) :1791–1802. |
| [] | 甘晓春, 赵风清, 金文山, 孙大中.1996. 华南火成岩中捕获锆石的早元古代-太古宙U-Pb年龄信息. 地球化学 , 25 (2) :112–120. |
| [] | 高林志, 刘燕学, 丁孝忠, 张传恒, 王自强, 陈俊, 刘耀荣.2012. 江南古陆中段沧水铺群锆石U-Pb年龄和构造演化意义. 中国地质 , 39 (1) :12–20. |
| [] | 胡波, 翟明国, 郭敬辉, 彭澎, 刘富, 刘爽.2009. 华北克拉通北缘化德群中碎屑锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄及其构造意义. 岩石学报 , 25 (1) :193–211. |
| [] | 胡瑞忠, 彭建堂, 马东升, 苏文超, 施春华, 毕献武, 涂光炽.2007. 扬子地块西南缘大面积低温成矿时代. 矿床地质 , 26 (6) :583–596. |
| [] | 湖南省地质矿产局. 1988. 湖南省区域地质志. 北京: 地质出版社 : 100 -253. |
| [] | 金景福, 陶琰, 曾令交.2001. 锡矿山式锑矿床的成矿流体研究. 矿物岩石地球化学通报 , 20 (3) :156–164. |
| [] | 李怀坤, 张传林, 相振群, 陆松年, 张健, 耿建珍, 瞿乐生, 王志先.2013. 扬子克拉通神农架群锆石和斜锆石U-Pb年代学及其构造意义. 岩石学报 , 29 (2) :673–697. |
| [] | 黎盛斯.1996. 湘中锑矿深源流体的地幔柱成矿演化. 湖南地质 , 15 (3) :137–142. |
| [] | 李三忠, 张国伟, 周立宏, 赵国春, 刘鑫, 索艳慧, 刘博, 金宠, 戴黎明.2011. 中、新生代超级汇聚背景下的陆内差异变形:华北伸展裂解和华南挤压逆冲. 地学前缘 , 18 (3) :79–107. |
| [] | 刘焕品, 张永龄, 胡文清.1985. 湖南省锡矿山锑矿床的成因探讨. 湖南地质 , 4 (1) :28–39. |
| [] | 彭建堂, 胡瑞忠, 邓海琳, 苏文超.2001. 湘中锡矿山锑矿床的Sr同位素地球化学. 地球化学 , 30 (3) :248–256. |
| [] | 彭建堂, 胡瑞忠, 邹利群, 刘建雄.2002. 湘中锡矿山锑矿床成矿物质来源的同位素示踪. 矿物学报 , 22 (2) :155–159. |
| [] | 饶家荣, 骆检兰, 易志军.1999. 锡矿山锑矿田幔-壳构造成矿模型及找矿预测. 物探与化探 , 23 (4) :241–249. |
| [] | 饶家荣, 肖海云, 刘耀荣, 柏道远, 邓延林.2012. 扬子、华夏古板块会聚带在湖南的位置. 地球物理学报 , 55 (2) :484–502. |
| [] | 唐晓珊, 黄建中, 何开善.1994. 论湖南板溪群. 中国区域地质 (3) :274–277. |
| [] | 唐晓珊.1989. 湖南冷家溪群岩石地层的研究. 湖南地质 , 8 (2) :1–9. |
| [] | 王建, 李三忠, 金宠, 王岳军, 张国伟, 刘丽萍, 刘鑫.2010. 湘中地区穹盆构造:褶皱叠加期次和成因. 大地构造与成矿学 , 34 (2) :159–165. |
| [] | 汪正江, 王剑, 江新胜, 孙海清, 高天山, 陈建书, 邱艳生, 杜秋定, 邓奇, 杨菲.2015. 华南扬子地区新元古代地层划分对比研究新进展. 地质论评 , 61 (1) :1–22. |
| [] | 王自强, 高林志, 丁孝忠, 黄志忠.2012. "江南造山带"变质基底形成的构造环境及演化特征. 地质论评 , 58 (3) :401–413. |
| [] | 吴良士, 胡雄伟.2000. 湖南锡矿山地区云斜煌斑岩及其花岗岩包体的意义. 地质地球化学 , 28 (2) :51–55. |
| [] | 吴元保, 郑永飞.2004. 锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约. 科学通报 , 49 (16) :1589–1604. |
| [] | 谢桂青, 彭建堂, 胡瑞忠, 贾大成.2001. 湖南锡矿山锑矿矿区煌斑岩的地球化学特征. 岩石学报 , 17 (4) :629–636. |
| [] | 邢凤鸣, 徐祥, 陈江峰, 周泰禧, FolandKA.1992. 江南古陆东南缘晚元古代大陆增生史. 地质学报 , 66 (1) :59–72. |
| [] | 易建斌, 付守会, 单业华.2001. 湖南锡矿山超大型锑矿床煌斑岩脉地质地球化学特征. 大地构造与成矿学 , 25 (30) :290–295. |
| [] | 于津海, O'ReillySY, 王丽娟, GriffinWL, 蒋少涌, 王汝成, 徐夕生.2007. 华夏地块古老物质的发现和前寒武纪地壳的形成. 科学通报 , 52 (1) :11–18. |
| [] | 于津海, 王丽娟, O'ReillySY, 舒良树, 孙涛.2009. 赣南存在古元古代基底:来自上犹陡水煌斑岩中捕虏锆石的U-Pb-Hf同位素证据. 科学通报 , 54 (7) :898–905. |
| [] | 袁伟, 杨振宇, 杨进辉.2012. 河西走廊晚泥盆世地层中冥古宙碎屑锆石的发现. 岩石学报 , 28 (4) :1029–1036. |
| [] | 张国伟, 郭安林, 王岳军, 李三忠, 董云鹏, 刘少峰, 何登发, 程顺有, 鲁如魁, 姚安平.2013. 中国华南大陆构造与问题. 中国科学(地球科学) , 43 (10) :1553–1582. |
| [] | 周金城, 王孝磊, 邱检生.2008. 江南造山带是否格林威尔期造山带?——关于华南前寒武纪地质的几个问题. 高校地质学报 , 14 (1) :64–72. |