浙江金衢盆地白堊系衢江群沉積相類型及沉積環(huán)境演化

宋華穎，黃小東，賈錦生，馬天壽

(1.浙江省第三地質(zhì)大隊(duì)，浙江 金華 321001;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢430074)

金衢盆地是浙江最大的陸相構(gòu)造盆地，也是浙江最大的中生代沉積盆地，因盆地中有金華、衢州兩個(gè)城市而得名。金衢盆地位于浙江省中西部，總體呈北東向展布，略呈“S”形。在金華、蘭溪一帶較開(kāi)闊，兩端收縮變窄，長(zhǎng)170 km，南北寬10～20 km，面積約3600 km2。該盆地形成、發(fā)展、演化受江山-紹興斷裂帶控制，基底為前震旦系—上古生界，蓋層為白堊系河湖相沉積巖及火山巖，是早白堊世末—晚白堊世晚期形成的箕狀斷陷構(gòu)造盆地［1-5］。對(duì)金衢盆地的深入研究，在闡明盆地的沉積規(guī)律、形成機(jī)制及油氣資源的尋找等方面具重要意義。同時(shí)金衡盆地是研究我國(guó)乃至東亞地區(qū)陸相白堊系的重要地區(qū)之一，深入研究金衢盆地的地層，為研究我國(guó)乃至東亞地區(qū)陸相白堊系沉積、劃分白堊系地質(zhì)時(shí)代，提供了基礎(chǔ)條件［6］。

1 區(qū)域構(gòu)造及地層

金衢盆地是中國(guó)東南部晚中生代斷陷盆地之一，發(fā)育在前中生代變質(zhì)褶皺基底之上，處于贛杭構(gòu)造帶的核心部位［7］。盆地位于東亞大陸東南緣，橫跨揚(yáng)子地塊與華夏地塊兩大構(gòu)造單元。以江山-紹興斷裂帶為界，西北部為揚(yáng)子地塊東南緣元古宙造山帶的重要組成部分，東南部則位于華夏地塊之北部邊緣［8］(圖1)。盆地發(fā)生和發(fā)育在這兩個(gè)地質(zhì)發(fā)展經(jīng)歷和構(gòu)造特征迥然不同的大地構(gòu)造單元之接合部位，因此東西向構(gòu)造和北東向構(gòu)造縱橫交織，構(gòu)成了盆地的基底格架。沉積的地層大部分是白堊世巨厚的陸相碎屑巖，構(gòu)成盆地的蓋層。蓋層形成后，由于后期不同方向、不同期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)互相干擾，互相穿插，造成蓋層與基底構(gòu)造既相關(guān)聯(lián)又不盡一致的復(fù)雜面貌。盆地北側(cè)大部分被常山-漓渚斷裂切割，局部地段不整合于建德群或更老的地層之上，盆地南側(cè)西段被江山-紹興深大斷裂帶所切，東段與磨石山群或更老的地層不整合接觸。

作為盆地的蓋層白堊系衢江群總厚度可達(dá)5000m左右，在縱向剖面上，由粗-較粗-細(xì)-較細(xì)-粗，組成一個(gè)完整的沉積旋回，包括早白堊世晚期中戴組，晚白堊世金華組、衢縣組。

圖1 金衢盆地大地構(gòu)造位置圖(據(jù)文獻(xiàn)［6］修改)Fig.1 Tectonic setting of the Jinhua-Quzhou Basin in Zhejiang(modified from Wang Minglei 2006)

中戴組主體分布于盆地南緣，主要巖性為紫紅色、淺棕色薄層-塊狀礫巖、砂礫巖、夾砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，巖石中局部含鈣。下部以礫巖、砂礫巖、含礫砂巖為主夾砂巖、細(xì)砂巖，從下往上，礫巖由多變少，單層由厚變薄，發(fā)育大型交錯(cuò)層理、楔狀層理和斜層理。總厚度201～800m。

金華組主體分布于盆地中部，主要巖性為淺灰紫色、暗紫色中-薄層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，夾細(xì)砂巖、粗砂巖，偶見(jiàn)含小礫細(xì)-粗砂巖。在下部巖石中普遍含鈣質(zhì)，局部見(jiàn)鈣質(zhì)結(jié)核和巖屑。厚800～2125m。

衢縣組主體分布于盆地北緣，主要巖性為棕紅色、淺紅色、磚紅色中-塊狀礫巖、砂礫巖、含礫砂巖、粗砂-細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖。在礫巖中常見(jiàn)大型交錯(cuò)層理，在粉砂巖、泥巖中常見(jiàn)水平層理，厚1000～2361m，未見(jiàn)頂。

2 沉積相

本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，充分利用研究區(qū)取心井的巖心觀察資料、巖礦鑒定資料及沉積背景資料，據(jù)盆地的實(shí)際情況，將白堊系衢江群劃分出山麓洪積相、河流相、淺湖相、較深湖相、河湖相幾種沉積相類型(圖2)。

圖2 金衢盆地白堊系衢江群地層綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column through the Cretaceous Qujiang Group in the Jinhua-Quzhou Basin

2.1 山麓洪積相

山麓洪積相分布在盆地邊緣臨近山脈地帶。橫向上，向盆地中可過(guò)渡為河流相沉積。當(dāng)盆地逐漸擴(kuò)大，地形逐漸趨于老年期，沉積區(qū)地形坡度逐漸變緩，山麓洪積相帶分布寬度縮小或外移?？v向上，可過(guò)渡為河流或河湖相。

山麓洪積相巖性組合類型以礫巖為主，其次為泥巖礫巖及砂巖礫巖。其巖性特征主要是紫紅色、棕紅色、灰紫色砂礫巖、礫巖、砂礫巖、礫巖與泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖等厚互層，或夾粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，不等粒砂巖及含礫砂巖，還可夾凝灰?guī)r、玄武巖及安山玢巖等。以中-厚層與厚層塊狀為主，不顯層理，距蝕源地區(qū)較遠(yuǎn)處。礫石成分以火山巖為主，其次為石英、長(zhǎng)石、灰?guī)r、燧石等。粗細(xì)混雜，分選很差。磨圓度為次棱角-次圓狀為主，個(gè)別地方見(jiàn)有較多的滾圓狀。粒徑一般0.2～5cm，大者10～50cm。橫向可變?yōu)楹[細(xì)砂粉砂巖、含礫粉砂巖等。常夾有砂巖、粉砂巖、含礫砂巖及泥質(zhì)粉砂巖的透鏡體。一般不含化石，細(xì)夾層中可見(jiàn)植物碎片。

2.2 河流相

河流相發(fā)育于各層段。盆地發(fā)育早期分布于山麓洪積相與河湖相之間，或盆地邊緣地帶。當(dāng)衢縣中-晚期盆地萎縮，地形高差較小時(shí)，則幾乎全是河流相沉積了。縱向上，河流相可過(guò)渡為河湖相或淺湖相。

河流相巖性組合類型主要為砂巖、礫巖砂巖、礫巖泥巖、砂巖礫巖、泥巖礫巖及礫巖。單層厚度以中-厚層和厚層塊狀或呈透鏡體為主。砂礫往往呈定向排列，水平層理，低傾角斜層理、大型弧形交錯(cuò)層理發(fā)育。粉砂巖、砂巖多為復(fù)礦質(zhì)，以石英、長(zhǎng)石、巖屑為主，其次為灰?guī)r、硅質(zhì)巖、燧石及云母等，層面上云母片可富集。砂巖、砂礫巖礫石成分主要為火山巖，其次為石英、灰?guī)r、硅質(zhì)巖及燧石等，礫徑一般0.5～3cm，大者可達(dá)5～35cm。分選不一。磨圓度次棱角狀-次圓狀為主。粉砂巖、砂巖常含礫、泥礫及鈣質(zhì)結(jié)核，含灰白色條帶，斑塊及蟲(chóng)孔，還常夾礫巖、砂礫巖團(tuán)塊、條帶和透鏡體。礫巖、砂礫巖常夾含礫砂巖、粉砂巖透鏡體，橫向上也?？勺?yōu)楹[砂巖、粉砂巖，有時(shí)兩者呈許多透鏡體互相穿插，一般不含化石，可見(jiàn)植物化石碎片。

2.3 淺湖相-較深湖相

淺湖相沉積厚度最大，在盆地發(fā)育全盛時(shí)期金華期分布最廣，而在盆地發(fā)育初期中戴期早期和晚期衢縣期中-晚期未見(jiàn)分布。淺湖相處于沉積中心或河湖相與較深湖相之間?？v向上，可過(guò)渡為河湖相或較深湖相。

淺湖相巖性組合類型以泥巖為主，其次為砂巖泥巖、泥巖砂巖及砂巖。單層厚度不一，粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖中厚層和厚層塊狀較多，粉砂巖、細(xì)砂巖中-薄層常見(jiàn)。層理有水平層理、斜層理、波狀層理、透鏡波狀層理、微細(xì)水平層理、微細(xì)斜層理、微細(xì)波狀層理及微細(xì)交錯(cuò)層理，特別是微細(xì)層理發(fā)育?？梢?jiàn)粉砂巖、粉砂質(zhì)層面上常分布鈣質(zhì)、砂質(zhì)結(jié)核及云母片，并見(jiàn)泥裂和波痕。粉砂、細(xì)砂成分以石英、長(zhǎng)石、巖屑為主，其次為云母、方解石、黑色礦物等。分選型以中等-好為主。磨圓度一般次棱角-次圓狀。含石膏、方解石、石英及少量黃鐵礦晶粒。見(jiàn)介形蟲(chóng)、軟體動(dòng)物、輪藻及擬節(jié)柏等動(dòng)物化石，并含蟲(chóng)孔。

較深湖相僅出現(xiàn)于盆地發(fā)育全盛時(shí)期金華期，處于沉積中心。較深湖相巖性組合類型為泥巖。其巖性特征為棕褐色、淺褐色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖夾灰黑色、綠灰色泥巖和碳酸鹽(白云巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r)。和淺湖相沉積特征大體相似，只是暗色層和碳酸鹽厚度較大，水平層理(頁(yè)狀層理)和微細(xì)水平層理較發(fā)育。

2.4 河湖相

河湖相為河流相與淺湖相混合類型，常分布于河流相與淺湖相之間。盆地發(fā)育初期中戴期晚期時(shí)則處于沉積中心?？v向上，河湖相可過(guò)渡為淺湖相或河流相。河湖相巖性組合類型為泥巖、砂巖泥巖、泥巖砂巖、砂巖及礫巖砂巖。其巖性特征兼具河流相與淺湖相兩者特征。

3 沉積相展布和演化

金衢盆地白堊系沉積體系類型和規(guī)模的變化隨時(shí)間的演化具有較強(qiáng)的規(guī)律性。結(jié)合前人研究資料［9］，在基準(zhǔn)面旋回分析的基礎(chǔ)上，共繪制金衢盆地白堊系6個(gè)砂組的沉積相平面圖，重現(xiàn)了金衢盆地白堊紀(jì)沉積演化歷史。

3.1 中戴期

中戴期早期為盆地發(fā)育初期，地形高差較大，沉積物較粗。盆地邊緣臨近山脈地帶，帶狀地分布山麓洪積礫巖、泥巖礫巖相沉積，而東部地區(qū)則幾乎全是山麓洪積礫巖、泥巖礫巖和砂巖礫巖相沉積。沉積中心有兩個(gè):西部地區(qū)在衢洲-錦橋-齋堂一帶，分布著河湖泥巖及砂巖泥巖相沉積;中部地區(qū)在楊塘-下章-上郭-橫路塘一帶，分布著河湖礫巖砂巖、泥巖礫巖、礫巖砂巖及礫巖泥巖相沉積(圖3a)。

圖3 金衢盆地中戴期巖相展布圖Fig.3 Sedimentary facies distribution in the Jinhua-Quzhou Basin during the Zhongdaian

從等厚圖可以看出，厚度一般不大，厚度中心與沉積中心明顯不符。厚度最大是在盆地南緣龍游和坊坦之間，可達(dá)800m以上。另一個(gè)厚度中心是在白龍橋一帶，厚達(dá)700m以上。由盆地南緣，沿北西方向向盆中，厚度漸薄，可不到100m。到盆地北緣厚度稍有增加，達(dá)300米左右。從厚度的變化規(guī)律，我們可以推測(cè)，當(dāng)時(shí)沉積明顯受到構(gòu)造和原始地形的控制。砂巖厚度不大，一般只有50～100m左右，相當(dāng)大地區(qū)還不到50m。厚度中心在白龍橋-羅埠一帶，厚達(dá)200～250m左右。

中戴期晚期盆地繼續(xù)發(fā)展，逐漸擴(kuò)展，沉積物變細(xì)，山麓洪積相沉積向外移，現(xiàn)未見(jiàn)分布。盆地西部南北邊緣和東部北緣都分布著河流砂巖礫巖、礫巖砂巖、砂巖及泥巖砂巖相沉積。沉積中心在盆地中部楊塘-下章-白龍橋-羅埠一帶，分布著淺湖砂巖、砂巖泥巖、泥巖相沉積。盆地其余廣大地區(qū)則分布著河湖礫巖砂巖、砂巖、泥巖砂巖、砂巖泥巖及泥巖相沉積。這說(shuō)明同中戴期早期比較，除西部沉積中心消失外，中部沉積中心沒(méi)有什么移動(dòng)(圖3b)。

厚度較中戴期早期有所增加，特別是東部地區(qū)由中戴期早期的300～400m劇增達(dá)1100m，這說(shuō)明該地區(qū)有較大沉降。厚度中心有3個(gè)，東部地區(qū)在上溪一帶，厚達(dá)1100m以上;中部地區(qū)在白龍橋-羅埠一帶，厚達(dá)700～800m;西部地區(qū)在錦橋-玳塘一帶，厚度700m以上。同中戴期早期相比較，中部厚度中心基本一致，西部厚度中心由盆地南緣移至靠近北緣。砂巖厚度較中戴期早期時(shí)期也有所增加，東部最厚，達(dá)1000多米。中部白龍橋-羅埠一帶仍為一個(gè)砂巖厚度中心，厚400多米。西部衢州以西航埠-沐塵一帶厚度也較大，達(dá)400m以上。

3.2 金華期

金華期為盆地發(fā)育全盛時(shí)期，沉積范圍最大，沉積物最細(xì)，厚度也最大。從現(xiàn)在盆地未見(jiàn)有山麓洪積相和河流相分布來(lái)看，當(dāng)時(shí)盆地范圍要比現(xiàn)在大很多。大部分地區(qū)分布著淺湖泥巖及砂巖泥巖相沉積。在東部義烏-東陽(yáng)地區(qū)、全旺-祝家-十里坪三角形地區(qū)、西部衢州以西雙塘嶺-航埠-六都楊一帶，分布著河湖泥巖、砂巖泥巖、泥巖砂巖及砂巖相沉積。而在沉積中心(西部地區(qū)在衢州-團(tuán)石汪一帶、中部地區(qū)在湖各頭-厚倫方向一帶)，則分布著較深湖泥巖相沉積(圖4)。

圖4 金衢盆地金華期巖相展布圖Fig.4 Sedimentary facies distribution in the Jinhua-Quzhou Basin during the Jinhuan

厚度比中戴期時(shí)期大得多，達(dá)1000m以上地區(qū)很多。厚度中心由中戴期晚期的3個(gè)增加到4個(gè):東部地區(qū)厚度中心范圍擴(kuò)大并南移至義烏-鞋塘一帶，厚達(dá)1100m以上;中部地區(qū)厚度中心除由白龍橋-羅埠一帶西移至羅埠-游埠一帶，厚達(dá)1700m以上外，在湖各頭和厚倫方向之間，還出現(xiàn)了一個(gè)厚度也在1700m以上范圍小一點(diǎn)的新的厚度中心;西部地區(qū)厚度中心由衢州以西西錦橋-玳塘一帶東移至衢州-下章一帶，范圍擴(kuò)大，厚度也增加，達(dá)1100m以上。砂巖厚度相應(yīng)也增加，厚度中心仍有3個(gè)，但變動(dòng)較大。中部地區(qū)有兩個(gè)厚度中心:一個(gè)在下章一帶，厚度達(dá)800m以上;另一個(gè)在蘭溪-橋頭一帶，厚達(dá)400m以上。西部地區(qū)后溪街北有一個(gè)厚度中心，厚度在500m以上。

3.3 衢縣期

圖5 金衢盆地衢縣期巖相展布圖(圖例見(jiàn)圖3)Fig.5 Sedimentary facies distribution in the Jinhua-Quzhou Basin during the Quxianian(symbols as in Fig.3)

衢縣期早期盆地繼金華期全盛時(shí)期，開(kāi)始萎縮，沉積物也變粗。淺湖相范圍大大縮小，僅在羅埠-竹馬館一帶有沉積中心出現(xiàn)，為淺湖泥巖相沉積。而河流相分布擴(kuò)大，主要呈帶狀分布在靠近盆地南緣的航埠-湖鎮(zhèn)一帶，為河流砂巖礫巖、礫巖砂巖、砂巖、礫巖泥巖及礫巖相沉積。其次還分布在盆地中部北緣雙牌-墊塘邊一帶，為河流礫巖、礫巖砂巖、砂巖及砂巖泥巖相沉積。盆地其余部分則分布著河湖泥巖、砂巖泥巖、泥巖砂巖、砂巖及礫巖砂巖、砂巖礫巖相沉積。在東部東陽(yáng)地區(qū)，還分布著一塊河流砂巖礫巖相沉積。厚度減少，厚度中心只有一個(gè)，分布在夏峰一帶，厚達(dá)1300m以上。砂巖厚度與金華期時(shí)期差不多，厚度中心有兩個(gè):一個(gè)在龍游北東一帶，厚度800米以上;另一個(gè)在水亭-楊塘一帶，厚度600m以上(圖5Ⅰ)。

衢縣期中期時(shí)盆地繼續(xù)萎縮，范圍也更小，并且可能被分割開(kāi)來(lái)。除在衢州和夏峰一帶有河湖泥巖砂巖、砂巖泥巖及泥巖相沉積外，其余主要為河流砂巖相沉積。在盆地中部北緣雙牌-墊塘邊一帶則分布著河流礫巖、砂巖礫巖及礫巖砂巖相沉積(圖5a)。

衢縣期晚期為盆地發(fā)育末期，范圍很小，現(xiàn)僅在航埠-衢州-團(tuán)石汪一帶分布著河流砂巖礫巖和礫巖砂巖相沉積，有可能是因?yàn)榕璧靥?，河流流?jīng)盆地只堆積了一套河流相沉積，也可能是曾有湖相沉積，后因剝蝕消失(圖5b)。

4 盆地形成過(guò)程

金衢盆地是發(fā)育在兩大不同構(gòu)造單元之上的，南部為華夏復(fù)背斜，長(zhǎng)期隆起遭受剝蝕;北部為錢(qián)塘褶皺帶，早三疊世以前是一個(gè)海盆的邊緣部分，印支運(yùn)動(dòng)使錢(qián)塘海盆的早三疊世以前的沉積褶皺隆起，形成呈北東向的褶皺帶。印支運(yùn)動(dòng)后，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較緩和，而較大斷裂(如江山-紹興大斷裂)則由強(qiáng)烈擠壓轉(zhuǎn)入引張狀態(tài)，一些斷裂形成局部下陷，接受晚三疊世和早、中侏羅世的以粗碎屑為主的地層沉積。但在后來(lái)的燕山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈影響下，不但使華夏復(fù)背斜和錢(qián)塘褶皺帶進(jìn)一步隆起，同時(shí)發(fā)生大斷裂并伴隨大規(guī)模的火山活動(dòng)。僅至后期，在隆起的復(fù)雜的火山地形背景上，在與新華夏系構(gòu)造有關(guān)的局部斷裂帶中形成一些小盆地，有晚侏羅世晚期和早白堊世的碎屑沉積(如壽昌、浦江-墩頭、永康等盆地)，而此同時(shí)火山活動(dòng)還時(shí)斷時(shí)續(xù)的進(jìn)行。晚白堊紀(jì)開(kāi)始，該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)重新漸趨平靜，再次產(chǎn)生應(yīng)力釋放，在錢(qián)塘褶皺帶和華夏復(fù)背斜兩大構(gòu)造復(fù)合的脆弱地帶，產(chǎn)生斷陷，形成了金衢盆地。

盆地發(fā)育大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段:

早期:中戴期早期時(shí)盆地剛形成，處于動(dòng)蕩、調(diào)整階段，基底很不均一。南北兩側(cè)隆起強(qiáng)烈。因此形成以山麓堆積為主的粗碎屑沉積。這時(shí)在局部地區(qū)還有火山活動(dòng)(主要在盆地東部)，但已較微弱。至中戴期晚期時(shí)盆地逐漸擴(kuò)展，形成盆地的形態(tài)。

中期:即金華期時(shí)，盆地處于全盛時(shí)期，湖水淹沒(méi)了盆地的絕大部分，而且相對(duì)比較穩(wěn)定，受下章斷裂和江山-紹興大斷裂的影響，在此兩斷裂之間或斷裂的下降盤(pán)形成較深凹陷，其中接受了2000m左右的砂泥巖沉積。但湖水并不很深，總體仍為紅色，只在湖盆中水體較深的低洼處沉積一定數(shù)量的暗色層。這時(shí)在盆地內(nèi)火山活動(dòng)除少數(shù)地方(主要是東部)幾乎平靜下來(lái)。

后期:衢縣期盆地逐漸萎縮，湖盆退縮形成以河流相為主的紅色粗碎屑沉積，沿盆地中心有比較大的河流出現(xiàn)。

5 結(jié)論

(1)金衢盆地是中國(guó)東南部晚中生代形成的典型的箕狀斷陷盆地，盆地發(fā)育在華夏復(fù)背斜(浙東)與錢(qián)塘褶皺帶(浙西)兩大構(gòu)造單元之上，江山-紹興大斷裂通過(guò)其間。沉積物主要來(lái)自于早期褶皺隆升的前中生代地層的剝蝕以及晚期拉張背景的山體風(fēng)化剝蝕。

(2)金衢盆地白堊系衢江群分布廣泛，覆蓋了整個(gè)盆底，是一套河湖相成因的紅色碎屑巖地層，包括早白堊世晚期中戴組，晚白堊世金華組、衢縣組。中戴組主體分布于盆地南緣，金華組主體分布于盆地中部，衢縣組主體分布于盆地北緣?？偟膩?lái)說(shuō)，衢江群巖性反映了盆地的發(fā)生、擴(kuò)展至萎縮各個(gè)時(shí)期的變化。

(3)金衢盆地白堊系衢江群可識(shí)別出山麓洪積相、河流相、淺湖相-較深湖相、河湖相4個(gè)沉積相類型。沉積沉降中心主要在衢州附近，而在不同的古巖相期又有一定位移的遷移。表現(xiàn)在盆地南、北沉積厚度、巖性的差異，這種差異直到衢縣組時(shí)期才逐漸的不明顯。盆地形成于中戴期早期，金華期時(shí)處于全盛時(shí)期，衢縣期盆地逐漸萎縮。

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