陆源碎屑岩中包含大量的源区信息，这些信息不仅可以客观揭示物源区性质、构造环境及沉积盆地构造属性及演化历史，而且利用碎屑沉积还可以反演造山带的形成和发展，为盆-山耦合关系提供依据 (闫臻等, 2007; 李忠等, 2002)。

大别山周缘发育大量中新生代盆地，这些沉积盆地的充填以及构造变形可以为大别山的造山过程以及深俯冲岩石的折返、剥蚀提供了很好的约束。但目前为止，在大别山周缘地区迄今没有发现该区三叠纪同碰撞造山作用的直接沉积记录。然后邻区侏罗纪地层中沉积物源来自大别山的报道缺屡见不鲜。李忠等 (1999)根据侏罗系砂岩碎屑的岩矿组成及主量元素地球化学特征分析，认为合肥盆地南部侏罗系物源主要来自大别造山带。Yang et al. (2009)对大别山南缘黄石地区中下侏罗统砂岩进行物源研究时也得出相似的结论。王道轩等 (2001)在合肥盆地晚侏罗世凤凰台组中发现了榴辉岩砾石，为大别山超高压岩石折返到地表提供了时间上限约束。李任伟等 (2002)在合肥盆地侏罗系砂岩中发现了多硅白云母的普遍存在，并据此判断大别造山带高压-超高压变质岩石是合肥盆地的重要物源。李双应等 (2005)对大别山东南麓侏罗系磨山组、罗岭组碎屑岩进行地球化学分析，得出其沉积物源具有前陆盆地的二元特征，源区为扬子板块被动大陆边缘，以及大别造山带。根据大别山南麓江汉盆地北部的砂岩碎屑成分分析，人们认为早-中侏罗世，陆源碎屑主要来自扬子大陆，物源具有再旋回造山带属性 (Li et al., 2003)。李忠等 (2002)通过对大别山周缘盆地的对比分析，认为大别山与其南麓盆地的耦合关系只是在中侏罗世以后特别是晚白垩世才得以显现。综合前人研究，一方面说明造山带周缘盆地不同区域在同一时期物源可能存在着差异。另一方面，说明侏罗纪是大别造山带与周缘盆地盆山关系研究的一个重要时期，尤其是早侏罗世。

大别山东麓侏罗系地层比较发育，其中安庆月山地区出露最好，主要为下侏罗统磨山组，以及中侏罗统罗岭组。该沉积地层所反映的盆地演变过程对揭示大别山造山作用显然具有重要意义，但关于该区侏罗系造山带沉积学和盆山耦合研究仍然没有深入开展。本文通过实测安徽安庆月山地区下侏罗统剖面，结合碎屑岩物源分析、粒度分析，碎屑锆石U-Pb年代学测试，查明大别山东麓侏罗系沉积环境和沉积相，为揭示大别山侏罗纪构造演化提供进一步的沉积学信息。

1 区域地质背景

大别造山带呈北西西-南东东向展布。向西与桐柏、秦岭造山带相接。前人研究认为，它是华南板块与华北板块于晚三叠世陆陆碰撞拼合的产物 (Xu et al., 1992; Li et al., 1993; Zheng, 2008)。其北部以晓天磨子潭断裂为界与合肥盆地相隔，南部以襄樊-广济断裂带与江汉盆地相邻，东部被郯庐断裂带切割 (图 1)。

大别山周缘侏罗系零星分布在北侧的合肥盆地，南侧的黄石盆地以及东侧的安庆等地区 (图 1)。安庆地区位于大别造山带东南麓，南接江南隆起；该区位于扬子板块 (东) 北缘，属于扬子地层区下扬子地层分区，经历了古生代稳定地台型沉积，后在中生代华北与扬子板块陆陆碰撞形成大别山的过程中成为扬子板块前陆变形带 (朱光等, 1999)。安庆地区侏罗系以月山地区发育最好，分为下侏罗统磨山组、中侏罗统罗岭组。下侏罗统磨山组岩性主要以中粒岩屑石英砂岩为主，夹少量炭质页岩及粉砂岩，产丰富的植物化石，厚度为649~989m；中侏罗统罗岭组长石石英砂岩、长石砂岩、粉砂岩为主、总厚度约2100多米 (安徽省地质矿产局, 1987)。

2 地层特征及采样

本次实测的磨山组剖面位于拉犁尖山北坡，其下伏与三叠系拉犁尖组呈整合接触，上部由于第四系覆盖未见顶。剖面总厚度139m，自下而上可分为十二层 (图 2)，总体构成两个岩性段：下段底部为黄色厚层块状粉砂岩；中部主体为灰-灰白色厚层块状中粗粒岩屑石英砂岩；顶部为黄褐色中厚层砾岩，砾石成分主要为砂岩、石英岩和硅质岩，大小一般为3~5mm，最大的可以达到20mm，扁椭圆形，定向排列，最大扁平面倾向南南东 (~160°方向)，磨圆度好，填隙物为粗砂；上段底部为灰色薄层粉砂岩；上部为浅灰色-土黄色中粗粒岩屑砂岩 (图 2)，各样品采集层位见图 2，其中MS4和MS7还分别采取重砂样以及锆石年代学样品。

3 分析方法和结果 3.1 粒度分析

为了进一步查明侏罗系磨山组沉积环境，本次研究对怀宁磨山组剖面12个样品进行了图像法粒度分析。镜下测量大于300个颗粒的最大视粒径，并换算成Φ值，然后以1/4Φ为间隔分组，分别统计各组内颗粒百分比及累计百分比，在此基础上做出概率累积曲线 (图 3)。各样品的粒度特征参数见表 1。

12个样品的粒度均值为1.66~4.55，平均为2.61，以细砂为主；标准偏差为1.33~2.22，平均为1.80，多数介于1~2之间，指示砂岩分选较差；偏度为-0.04~0.39，均值为0.15，属正偏；峰度为0.91~1.19，平均为1.07，属中等 (正态)-尖锐。统计结果表明，该段磨山组砂岩主要为细粒砂岩到中粒砂岩为主，少量为粗粒到砾级别，分选较差，正偏态，峰度为中等 (正态)-尖锐。12个砂岩样品的概率累积曲线呈现出两段式为主，偶见三段式的特征。即无或少量滚动组分，大量跳跃组分和中等悬浮组分为特征。各段斜率整体上较小，反映出砂岩分选性一般，与镜下观察和标准偏差指示结果一致。三段式中两条斜率低，一条斜率高代表过渡类型，指示当时水动力条件从浊流向牵引流转化，水动力条件中等。两段式由一条高斜率曲线和一条低斜率曲线构成，说明当时水动力环境中等偏弱，可能代表三角洲前缘水下分流河道沉积。

3.2 砂岩碎屑组成

砂岩碎屑组分统计是确定岩石类型和物源区特征的主要方法之一，通过砂岩的碎屑模式组成研究，可以指示物源区形成时所处的板块构造背景。本次研究对采集的12个样品分别利用Gazzi-Dickson砂岩碎屑统计方法 (Ingersoll et al., 1984)，分别统计薄片中颗粒碎屑以及杂基的含量。其中颗粒碎屑包括单晶石英 (Qm)、多晶石英 (Qp)、斜长石 (P)、钾长石 (K)、岩屑 (L)，其中岩屑又包含火山岩屑 (Lv)、沉积和变质沉积岩屑 (Ls)。总石英颗粒记为Q；总长石颗粒记为F。

统计结果显示磨山组砂岩以岩屑石英砂岩和石英砂岩为主，碎屑颗粒呈次棱角状-棱角状，碎屑组分中石英颗粒含量较高、单晶和多晶石英含量占比80%~90%，长石和岩屑含量约占10%~20%左右，其中岩屑含量略大于长石含量 (表 2)，岩屑以硅质岩和石英云母片岩岩屑为主 (图 4)，整套砂岩成分成熟度中等。

对统计数据进行投图 (图 5)，QFL和QmFLt三角图结果指示磨山组样品基本都落在再旋回造山物源区的低大洋组分/大陆组分端元和低燧石/石英端元；QpLvLs三角图中磨山组样品基本落在碰撞造山带以及混合造山带，QmPK三角图中磨山组样品均稳定落入陆块物源区。综合分析来看，磨山组组分以石英及燧石为主，成分落在石英型再循环的砂岩物源区，物源应为碰撞造山带及陆块物源区。

3.3 重矿物分析

砂岩的重矿物分析是确定砂岩物源的一种重要而广泛应用的技术。砂岩中的重矿物具有相对的稳定性，根据砂岩中重矿物种属的出现类型及组合，与可能的物源区进行对比，可以确定砂岩的物源及物源区的岩石类型 (Morton, 1985)。

本次选取磨山组碎屑岩中MS4和MS7两个样品进行重矿物含量测试，两个样品中重矿物主要包括：赤褐铁矿、锆石、金红石、磷灰石、锐钛矿、白钛矿、重晶石、榍石、电气石、磁铁矿等。其中赤褐铁矿占55.2%~73.6%，锆石占16.6%~40.7%，锐钛矿0.1%~4.1%，磷灰石0%~2.3%，金红石0%~2.3%，电气石0.1%左右，其余重矿物含量较少 (表 3)。重矿物中绝大部分为稳定重矿物，重矿物组合指示该套地层母岩物质可能以中性-酸性岩浆岩和沉积岩为主。

3.4 锆石U-Pb年代学

用于碎屑锆石定年的样品重量均在2~3kg之间，锆石单矿物挑选由河北省廊坊地质调查研究院完成。锆石制靶工作在合肥工业大学LA-ICPMS洁净室完成，阴极发光照相 (CL图像) 在重庆宇劲科技有限公司完成。锆石U-Pb同位素含量测定在合肥工业大学LA-ICPMS实验室完成。采用激光探针等离子质谱法，ICP-MS为美国Agilent公司生产的Agilent 7500a；激光剥蚀系统为美国的Coherent Inc.公司的GeoLasPro，为工作波长193nm的ComPex102ArF准分子激光器，激光剥蚀束斑直径为32μm，能量密度范围为1~45J/cm²。选用标准锆石91500作为计算U-Pb同位素年龄外标以及SRM 610作为计算元素含量的外标。锆石测试原始数据的处理采用ICPMSDateCal 7.5软件 (Liu et al., 2008, 2010)，并用普通铅作年龄校正。选取谐和度>90%的样品点进行数据分析，采用Isoplot软件 (Ludwig, 2003) 绘制谐和图并计算加权平均年龄。同时对于大于1000Ma数据和小于1000Ma数据分别采用²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb和²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄值做年龄频率直方图。

本次研究采集两个年代学样品，其中ms4采自于第一层中下部，为土黄色厚层粉砂岩；ms-7采自于第四层中部，为浅灰色中厚层的少量薄层含砾粗粒岩屑石英砂岩。两个样品均未见变质作用，地层没被脉体穿插。

样品MS4中锆石呈次浑圆状、短柱状，震荡环带清晰 (图 6)，锆石数据点Th/U绝大多数大于0.1，大部分大于0.4(表 4)，呈现出岩浆锆石的典型特征。本次共获得40个谐和年龄数据点 (谐和度>90%)，碎屑锆石表面年龄值介于257~2543Ma之间，其中一颗最年轻碎屑锆石年龄为257±6.8Ma；大多数碎屑锆石年龄集中在375~446Ma (4个，约10%)、772~962Ma (12个，约30%)、1255~1407Ma (10个，25%) 和1703~2139Ma (10个，约25%) 年龄区间，分别给出了398±52Ma、1338±46Ma、1941±110Ma、2450±90Ma四个峰值年龄 (图 7)。

样品MS7中锆石呈次浑圆状、短柱状，震荡环带清晰 (图 6)，所有锆石数据点Th/U介于0.18~1.32之间 (表 4)，呈现出岩浆锆石的典型特征。80个分析点中获得57个谐和年龄数据 (谐和度>90%)。碎屑锆石表面年龄值介于223~2553Ma，其中最年轻碎屑锆石年龄为223±6.2Ma；大多数碎屑锆石年龄集中在以下220~240Ma (4个，约8%)，400~450Ma (5个，约9%)，740~820Ma (8个，14%) 和1700~1900Ma (27个，约47%) 年龄区间，并且分别给出了229.8±6.2Ma、435±19Ma、767±24Ma、1851±24Ma四个峰值年龄 (图 7)。

4 讨论 4.1 地层形成时限的厘定

碎屑锆石U-Pb年龄信息为碎屑岩的形成时代提供信息 (Fedo et al., 2003)，可用来判断地层时代的下限。Dickinson and Gehrels (2009)研究表明，尽管由多个最年轻的碎屑颗粒获得的年龄可与沉积年龄更为一致，但是来自最年轻的单个碎屑颗粒获得的年龄在95%以上也与沉积年龄一致。本次磨山组砂岩的碎屑锆石U-Pb年龄测试结果中，最年轻年龄为223Ma，表明其沉积时间晚于晚三叠世，与生物地层学确定的早侏罗世地层相吻合。

4.2 沉积环境分析

从岩石野外及镜下特征可以看出，该磨山组地层整体构成两套反粒序层理旋回，上下两段从下往上粒度分别逐渐变粗，其沉积序列与湖陆交互地带三角洲沉积序列基本一致。其碎屑岩总体分选较差，成分成熟度中等，碎屑岩中石英含量在80%~90%之间，岩屑和长石约在10%~20%左右，岩屑稍多于长石，主要以硅质岩为主，含少量云母石英片岩岩屑。粒度分析显示砂岩中滚动组分较少，跳跃组分和悬浮组分为主，概率累积曲线表现为典型的相对高斜率的跳跃组分和相对低斜率的悬浮组分构成的两段式，指示其沉积时水动力环境较弱，大量的粗颗粒已经在扇三角洲沟道卸载，沉积环境为三角洲前缘水下分流河道。

4.3 物源分析

从砂岩重矿物分析可以看出，侏罗纪磨山组砂岩中重矿物组合以赤褐铁矿、锆石、锐钛矿、磷灰石为主，其总量大于90%，仅含少量金红石和电气石，缺少典型的变质成因重矿物；碎屑锆石以岩浆锆石为主，这些说明该沉积岩母岩以中性-酸性岩浆岩和沉积岩为主。

碎屑岩组分统计结果显示磨山组砂岩以石英砂岩和岩屑石英砂岩为主，组分以石英和燧石岩屑为主，有少量云母石英片岩岩屑，从碎屑岩组分分布三角图可以看出成分落在石英型再循环的砂岩物源区，物源应为碰撞造山带及陆块物源区；其构造环境为靠近前陆造山带但很少含有火山岩的“冒地槽”构造环境，对应本次研究的大地构造背景，应指示其为前陆逆冲褶皱带。

安庆地区侏罗系磨山组中碎屑锆石年龄以前寒武纪年龄为主，其中ca.1.9~1.7Ga的锆石所占比例最高，其次为新元古代锆石；少量显生宙年龄碎屑锆石分布在450~375Ma和223~257Ma两个年龄段，但是这些锆石均具有岩浆锆石的特征，未见大别造山带内广泛发育的三叠纪特征变质锆石。

前寒武纪碎屑锆石年龄谱图与扬子板块锆石年龄分布相似，2500~1900Ma年龄组合在扬子地块新元古代沉积碎屑中有所记录，例如梵净山群 (Wang et al., 2010)，会理群 (Sun et al., 2009) 以及四堡群 (Greentree et al., 2006)；ca.1.9~1.7Ga的锆石可能源于扬子板块与华夏板块1.9Ga到1.8Ga发生的一系列构造热事件 (曾雯等, 2008; 刘锐等, 2009; Yu et al., 2009; Zhou et al., 2009)；扬子板块北缘的变形带新元古代广泛发育多期岩浆事件，包括950~890Ma的岛弧岩浆事件和850~740Ma的大规模花岗岩类侵入事件 (苏文等, 2013)。因此我们倾向于前寒武纪碎屑锆石主要来源于南侧的扬子板块前寒武纪地质体；同时，粉砂岩MS4和砂岩MS7相比，MS7明显缺失1400~1200Ma年龄和缺少>2000Ma年龄，即细粒沉积组分含有更多的扬子板块前寒武纪地质体信息，表明至少细粒沉积组分来源于扬子板块前寒武纪地质体。

而显生宙年龄在相邻地区主要分布在秦岭-大别山地区，450~375Ma岩浆事件主要分布在北秦岭和南秦岭地区，而223~257Ma岩浆事件主要分布在中、南秦岭地区和大别山地区 (苏文等, 2013)。虽然前寒武纪年龄与宿松杂岩的碎屑锆石年龄有一定重叠 (石永红等, 2012)，但是考虑到该碎屑岩中岩屑主要为硅质岩，而云母石英片岩岩屑和碎屑锆石显生宙年龄较少，且基本看不到片麻岩岩屑，考虑到其南侧紧邻的江南隆起带主要为一套板岩、千枚岩等低级变质岩，推测云母石英片岩岩屑及显生宙年龄碎屑锆石来自北侧的宿松杂岩，即少量物源来自北侧的大别山。但是重矿物中基本未见石榴子石，说明此时大别造山带中典型高压、超高压岩石在早侏罗世仍未遭受剥蚀，指示其可能仍处于地下一定深度。

古水流方向的识别是沉积环境和古地理恢复的重要手段，也是判别沉积物源区相对位置的重要证据之一。本次研究虽然没有直接获得古水流方向的数据，仅根据砾石最大扁平面倾向南南东，推测其古水流大致方向为北北西向。同时总结了前人在研究区附近得到古水流资料，杨江海 (2012)认为大别山南麓的黄石盆地晚三叠世-中侏罗世古水流方向以北西-北北西 (315°~350°) 为主。由夏冰 (2014)通过对大别山东麓安庆河塌地区砾石最大扁平面方向和砂岩斜层理倾向统计分析指出，早侏罗世河塌地区古水流方向为北东向 (21°~75°) 为主。上述两种古水流方向无论是从南南东→北北西或南西→北东的古流向均指示早侏罗世大别山南东麓沉积物源主要来自其南侧的华南板块。

综合分析来看，磨山组沉积物属典型的前陆盆地沉积物，包含大量的扬子板块前寒武纪地质体信息和少量的秦岭-大别造山带地质体信息，可能主要来自变形的、成熟的地台沉积物，即物源以南侧的扬子板块物源为主、北侧的大别山碰撞造山带物源为辅。此时，大别造山带东南缘大别造山带高压、超高压岩石可能仍未遭受剥蚀。

4.4 造山作用与盆山耦合

扬子板块在震旦纪到中三叠纪期间主体为稳定的海相沉积环境。随着中晚三叠世扬子板块与华北板块碰撞拼合形成大别造山带，扬子板块整体抬升，出露海面，开始了陆相沉积序列，在挤压背景下于大别山周缘形成一系列盆地 (宋传中等, 2010; Yang et al., 2012)。这些沉积盆地的充填以及构造变形可以为大别山的造山过程以及深俯冲岩石的折返、剥蚀提供了很好的约束。

大别山周缘侏罗系盆地主要有北侧的合肥盆地，南侧的黄石盆地盆地，以及东南麓的月山盆地 (Liu and Zhang, 2013)。前人对合肥盆地侏罗系物源研究，认为侏罗系物源主要来自大别造山带，且超高压岩石在早侏罗世已折返至地表 (李任伟等, 2002; 孟庆任等, 2005)。根据大别山南麓江汉盆地北部的砂岩碎屑成分分析，人们认为早-中侏罗世，盆地陆源碎屑主要来自扬子大陆，物源具有再旋回造山带属性 (Li et al., 2003)。Yang et al. (2009)得出相似结论，其对大别山南侧的黄石盆地物源研究发现，三叠纪变质锆石在中侏罗统砂岩中才开始出现，表明高压/超高压变质岩折返剥露地表的时间为中侏罗世。本次研究，大别山东南麓月山盆地早侏罗世磨山组物源主要来自其南侧的扬子板块，大别造山带仅提供少量物源，可能主要为宿松杂岩，且此时大别造山带高压、超高压岩石仍未折返剥露地表。综合上述一系列研究，我们认为大别造山带可能存在不均匀抬升现象，其北部相对与南部和东南部而言抬升较早，高压/超高岩岩石在早侏罗世已折返剥露地表，而南麓和南东麓早侏罗世仍未见到高压/超高压变质岩石，也暗示了大别山与其周缘盆地的耦合关系只是在中侏罗世以后才得以显现 (李忠等, 2002; Liu and Zhang, 2013)。

5 结论

通过对安庆月山地区侏罗系磨山组进行粒度分析、物源分析、碎屑锆石年代学分析，本文得出以下结论：

(1) 安徽安庆月山地区早侏罗世磨山组沉积环境为三角洲前缘水下分流河道。

(2) 安徽安庆月山地区早侏罗世磨山组碎屑岩物源区主要来自其南侧的扬子板块，大别造山带此时仅提供少量物源，可能主要为宿松杂岩。

(3) 早侏罗世，在大别造山带东南麓大别造山带高压、超高压岩石可能仍未遭受剥蚀。