廣東三水盆地火山巖地質(zhì)特征

魏爭(zhēng)，石志華，曾煜軒

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)院， 四川成都 610059）

三水盆地位于珠江三角洲的西北部，面積約2500 km2，形狀近似菱形狀，地層時(shí)代為白堊紀(jì)-古近紀(jì)［1-2］，其中早白堊世-始新世地層發(fā)育比較連續(xù)，有大量的生物化石，其中中生代、新生代斷裂活動(dòng)頻繁，火山活動(dòng)期比較多，含有豐富的油氣資源，具有重要基礎(chǔ)研究意義以及經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)景，長(zhǎng)期以來(lái)受到研究者的多方位廣泛關(guān)注［3-4］。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

三水盆地屬中新生代拉張型斷陷盆地，受南海與華南陸緣開(kāi)裂作用的拉張應(yīng)力影響，自中晚白堊世開(kāi)始，火山活動(dòng)強(qiáng)烈。發(fā)生了以西樵山為例的中心式火山頻繁噴發(fā)和受斷層活動(dòng)影響沿裂隙的溢流式火山活動(dòng)，盆地內(nèi)形成多期疊加的巨厚火山巖層［5-6］。盆地內(nèi)丘陵起伏，在地勢(shì)上順北江西江流向，由西北向南東逐漸進(jìn)入平原區(qū)。三水盆地是一個(gè)陸相沉積盆地，以侏羅系或上古生界為基底，沉積厚度達(dá)4000m的白堊～古近系地層。根據(jù)沉積旋回、巖性、巖相及古生物組合做了初步劃分，見(jiàn)表1。在白堊～古近系沉積過(guò)程中，斷續(xù)有火山活動(dòng)。

表1 三水盆地白堊～古近系劃分簡(jiǎn)表Tab.1 Classification of cretaceous—Paleogene system in sanshui basin

2 火山巖的分布及其活動(dòng)狀況

2.1 火山活動(dòng)順序及相應(yīng)巖石

盆地內(nèi)火山活動(dòng)頻繁，在白堊～古近系相應(yīng)的巖層中，堆積了厚度將近1000m的火山熔巖及火山碎屑巖。根據(jù)它所在的層位及縱向上的演化，可劃分為兩個(gè)噴發(fā)旋回，八個(gè)噴發(fā)期，三十次以上噴發(fā)，見(jiàn)表2。

2.2 火山巖的分布及其活動(dòng)特征

根據(jù)已經(jīng)取得的磁法、鉆井及其地表材料來(lái)看，無(wú)論是地表還是地下，火山巖主要分布于南邊—西南-西樵山一線以東，集中分布在盆地腹心部位，其次是盆地的東翼。從廣州往西至盆地中心，巖石類(lèi)型的分布及變化基本上反映了第一期至第八期的噴發(fā)順序。

第一期和第五期噴發(fā)的流紋斑巖、第七期噴發(fā)的粗面巖、第八期噴發(fā)的玄武巖呈殘丘出露于地表，前二者出露盆地的邊緣。第七期粗面巖和第八期玄武巖出露于盆地腹心部位靠西側(cè)，呈南北向分布。

（1）第一噴發(fā)期——流紋斑巖類(lèi)

出露于廣州河南漱珠崗及鳳崗，其上覆的上白堊統(tǒng)三水組一段砂礫巖中，含較多的流紋斑巖的長(zhǎng)石碎屑；另?yè)?jù)鉆孔資料，這套流紋斑巖以下為下白堊統(tǒng)，故推斷其噴發(fā)時(shí)間應(yīng)在晚白堊世之前。

鳳崗的流紋斑巖沿北北東向分布，結(jié)晶較好，長(zhǎng)石斑晶粗大可達(dá)4cm；漱珠崗的流紋斑巖基質(zhì)為隱晶質(zhì)，斑晶細(xì)小，一般1mm左右，具與圍巖產(chǎn)狀一致的流面構(gòu)造。故認(rèn)為后者為噴發(fā)產(chǎn)物，前者沿北北東向斷裂貫入的圍墻。

（2）第二噴發(fā)期——玄武巖類(lèi)

見(jiàn)于石圍塘一帶五個(gè)鉆孔中，面積約為10km2。噴發(fā)于三水組三段底部，共有四次噴發(fā)，以ZKⅢ-7孔為例，由上至下，見(jiàn)表3。

上述剖面有明顯的邊沉積、邊噴發(fā)的特點(diǎn)，屬湖相水底噴發(fā)。從下至上，第三層玄武巖底部與暗紫紅色細(xì)砂巖的接觸部位，兩者攪在一起，相互呈俘虜體出現(xiàn)，玄武巖具熔蝕細(xì)砂巖或小巖枝穿進(jìn)它的現(xiàn)象。說(shuō)明細(xì)砂巖在沉積過(guò)程中，玄武巖沿著它的表面流動(dòng)的結(jié)果。由于只見(jiàn)熔巖，不見(jiàn)火山碎屑巖，其噴發(fā)形式應(yīng)屬沿?cái)嗔验g隙性的寧?kù)o溢出。

表2 三水盆地火山活動(dòng)及其相應(yīng)巖石一覽表Tab.2 List of volcanic activities and corresponding rocks in sanshui basin

表3 上覆三水組三段中部（）的深色泥巖及灰?guī)rTab.3 Dark mudstone and limestone overlying the middlepart of the third section of the sanshui group(

表3 上覆三水組三段中部（）的深色泥巖及灰?guī)rTab.3 Dark mudstone and limestone overlying the middlepart of the third section of the sanshui group(

序號(hào) 巖性描述 厚度（m）7 綠灰色玄武巖 2.02 6 深灰色灰?guī)r 2.46 5 深灰色玄武巖，上、下均具杏仁狀構(gòu)造 26.46 4 暗紫紅色粉砂質(zhì)泥灰?guī)r夾細(xì)砂巖 3.01 3 深灰色玄武巖，頂、底具杏仁狀構(gòu)造 14.43 2 暗紫紅色粉砂質(zhì)泥灰?guī)r夾細(xì)砂巖、含礫砂巖 49.57 1 綠灰色玄武巖，白色方解石脈沿裂隙充填 12.59

（3）第三噴發(fā)期——粗面巖類(lèi)

僅見(jiàn)于大瀝ZK1鉆孔，井深86.58 m～100.46m，厚13.88m，下部為熔巖，上部為凝灰質(zhì)砂巖。噴發(fā)于三水組三段上部（）。

（4）第四噴發(fā)期——玄武巖類(lèi)

本期噴發(fā)產(chǎn)物，厚度雖然不大，但分布面積廣。夾在土布心組二段（）及西土布組一段（）地層中，有三次噴發(fā)。第一次為熔巖，第二次及第三次為玄武質(zhì)凝灰?guī)r，單層厚度4m～12m，總厚度大于18m，屬湖沼相水底間隙性噴發(fā)，由裂隙式寧?kù)o溢出到中心式噴發(fā)。

（5）第五噴發(fā)期——流紋斑巖類(lèi)

沿盆地軸向分布，由流紋斑巖和相應(yīng)的火山碎屑巖組成，噴發(fā)于華涌組一段中部（）。地表出露于大同圩，面積約為3km2。往北小塘水15井見(jiàn)于井深614.55m～975.59m，為隱伏狀態(tài)。隔坑一帶見(jiàn)于ZK40-ZK46鉆孔，井深30m～100m。由此可見(jiàn)，從南北方向往盆地中心，噴發(fā)產(chǎn)物由薄變厚，標(biāo)高由淺變深。這樣的分布與盆地的向斜構(gòu)造基本相吻合。噴發(fā)產(chǎn)物及特征以水15井為例,由上至下,見(jiàn)表4。

表4 上覆華涌組一段上部（）的深色泥巖 /mTab.4 Covers the dark mudstone of upper part(of huachun formation /m

表4 上覆華涌組一段上部（）的深色泥巖 /mTab.4 Covers the dark mudstone of upper part(of huachun formation /m

序號(hào) 巖性描述 厚度13 綠灰色流紋質(zhì)凝灰角礫巖 1.36 12 灰白色粉砂巖 0.99 11 綠灰色流紋質(zhì)凝灰角礫巖 1.80 10 綠灰色夾紫紅色流紋斑巖，頂?shù)撞烤呱倭繗饪?64.56 9 綠紫色流紋質(zhì)角礫巖 4.75 8 灰綠色流紋質(zhì)凝灰?guī)r 9.17 7 灰綠色流紋質(zhì)角礫巖 65.95 6 灰綠色流紋質(zhì)集塊巖、角礫多為紫色流紋巖 12.71 5 灰綠色流紋質(zhì)角礫巖 96.47 4 灰綠色流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r 5.34 3 灰綠色流紋質(zhì)凝灰角礫巖 3.23 2 淺灰色灰?guī)r、深灰色灰質(zhì)泥巖夾透鏡狀粉砂巖 20.16 1 黑灰色凝灰質(zhì)含礫粉砂巖及流紋質(zhì)角礫巖、凝灰?guī)r 83.03

上述剖面為間歇性三次中心式爆發(fā)。從下至上以第二次噴發(fā)最強(qiáng)，順序是：先噴發(fā)火山碎屑巖，往上有變細(xì)之勢(shì)，然后熔巖流出，隨后緊接著又噴發(fā)一層較薄的火山碎屑巖。

（6）第六噴發(fā)期——玄武巖類(lèi)

見(jiàn)于盆地腹心部位的一些鉆孔中。由熔巖及相應(yīng)的火山碎屑巖組成，約5次噴發(fā)，噴發(fā)于華涌組一段上部（）。

小塘水15井，見(jiàn)于井深465.75m～573.61m，其中火山巖類(lèi)厚75.35m；豐崗一帶的淺孔，以ZK78孔為代表，見(jiàn)于井深131.29m～283.02m，其中火山巖類(lèi)厚93.86m。由此可見(jiàn)，盆地腹心往北深度變淺，活動(dòng)規(guī)模稍有增強(qiáng)，延續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng)。噴發(fā)產(chǎn)物及其特征以水15井為例（由上至下）：

表5 上覆華涌三段（）淺紫灰色粉砂巖及泥巖 /mTab.5 Shallow purplish gray siltstone and mudstone overlying the huayongsection /m

表5 上覆華涌三段（）淺紫灰色粉砂巖及泥巖 /mTab.5 Shallow purplish gray siltstone and mudstone overlying the huayongsection /m

序號(hào) 巖性描述 厚度7 灰紫色杏仁狀玄武巖 0.40 6 灰綠色玄武質(zhì)角礫巖 1.30 5 灰褐色硅化、碳酸鹽化杏仁狀玄武巖 9.34 4 黑色玄武巖 44.87 3 黃灰色杏仁狀玄武巖 1.32 12 灰白色碳酸鹽化玄武巖 0.90 11 淺紫色砂巖、 砂礫巖及深色泥巖夾薄層隱晶質(zhì)白云巖 26.97 10 灰褐色玄武質(zhì)角礫凝灰?guī)r 1.10 9 棕灰色硅化灰?guī)r，含較多的碳化植物碎片 0.40 8 綠紫色玄武質(zhì)角礫巖 0.88 2 灰白色、灰紫色硅質(zhì)粉砂巖及灰質(zhì)細(xì)砂巖 6.04 1 雜色凝灰質(zhì)含礫砂巖，含流紋斑巖角礫 15.29

上述剖面屬于間隙性爆發(fā)。開(kāi)始噴發(fā)時(shí)，帶有較多的第五噴發(fā)期流紋斑巖角礫。見(jiàn)三次熔巖流出，中部熔巖厚度較大，厚65.53m。由下至上，具有噴發(fā)強(qiáng)度由弱→強(qiáng)→弱，間隙期由長(zhǎng)→短→長(zhǎng)的特點(diǎn)。

（7）第七噴發(fā)期——粗面巖類(lèi)

圖1 白藤崗粗面巖與上覆地層接觸關(guān)系素描圖Fig.1 A sketch of the contact relation between the grainite and overlying strata

①黎邊山一帶粗面巖：在面積約為20km2范圍內(nèi)，有走馬營(yíng)、驛崗、黎邊山、紫竹崗、白藤崗等八個(gè)被第四系分割的粗面巖體。以中部的黎邊山粗面巖體規(guī)模最大，面積約為2km2，標(biāo)高70m。

黎邊山獅嶺附近可能夠有一個(gè)火山口，主要依據(jù)為：火山口部位有一個(gè)由粗面質(zhì)集塊巖（角礫20cm～100cm）及粗面質(zhì)角礫巖組成的碎屑錐，范圍0.07km2，標(biāo)高52m；除北部為正常沉積外，其它三面的粗面巖體及相應(yīng)的火山碎屑巖的分布和產(chǎn)狀都圍繞著它發(fā)生變化；根據(jù)地表及井下資料，熔巖主要分布在黎邊山一帶，離噴發(fā)口越遠(yuǎn)，噴發(fā)產(chǎn)物由厚變薄，碎屑又粗變細(xì)。由于多次噴發(fā)的結(jié)果，所以在黎邊山一帶形成一個(gè)較大的火山巖椎體，長(zhǎng)期暴露地表遭受風(fēng)化剝蝕，因而缺失一些上覆地層見(jiàn)圖1、圖2。

圖2 紫竹崗粗面巖的披蓋層呈背斜構(gòu)造（剖面）Fig.2 The coarse-sided rock of zizhu post is anticline

②西樵上粗面巖體：西樵山是珠江三角洲上保留較完好和規(guī)模較大的一處火山地形，面積約15km2。主要由粗面巖、粗面質(zhì)凝灰?guī)r、粗面質(zhì)角礫～集塊巖組成，經(jīng)侵蝕切割以后，形成大小山峰及山間凹地，主峰大科峰海拔344.2m。無(wú)論從哪一個(gè)方面眺望，均呈一個(gè)截頂圓錐山體。按照噴發(fā)物由粗至細(xì)的堆積順序，其特征及產(chǎn)物，從上至下，見(jiàn)表6。

各巖類(lèi)的分布，基本上與它的噴發(fā)順序相吻合。第三及第二噴發(fā)韻律主要分布于西樵山的上部，第一噴發(fā)韻律沿山腳出露，主要出露于西坡和東坡。周?chē)a(chǎn)狀由向內(nèi)傾往上（從第二噴發(fā)韻律開(kāi)始）變?yōu)橄蛲庑?，傾角10°左右。熔巖大量流出的是第三韻律，分布廣，大片分布于山的北坡，西部的綠洲～儒村一帶，可見(jiàn)到直接披蓋在砂巖上見(jiàn)圖3。

表6 以西樵山西坡飯蓋崗剖面為例Tab.6 takes the profile of fangaigang in the west slope of west woodcutter mountain as an example

圖3 西樵山綠洲粗面巖披蓋于下伏巖層上（剖面）Fig.3 Rough surface rocks in the xiqiaomountain oasis are covered in underlying strata(profile)

本期噴發(fā)結(jié)束后，斷裂較發(fā)育，以北東向一組壓性斷裂為主，次是北北東向。由于它們活動(dòng)結(jié)果，使西樵山周邊形成懸?guī)r絕壁，或使下伏地層與粗面巖呈斷層接觸見(jiàn)圖4。

圖4 西樵山江邊村粗面巖與含礫砂巖呈斷層接觸（剖面）Fig.4 Rough surface rock in jiangbian village of xiqiao mountain is in contact with peddled sandstone(profile)

第一噴發(fā)韻律的堆積物中，呈脈狀或巖墻狀產(chǎn)出的粗面巖貫入體較發(fā)育，走向北北東～北東東。規(guī)模較大的三星崗粗面巖墻，貫入于深灰色灰質(zhì)泥巖內(nèi)。走向北東東，沿三星崗出露，長(zhǎng)400m，寬50m。圍巖具烘烤變硬或褪色，其內(nèi)見(jiàn)泥巖的俘虜體。巖墻形成以后，一組北東向的扭性斷裂沿其活動(dòng)使其支離破碎。根據(jù)上述現(xiàn)象，說(shuō)明西樵山火山巖的形成，主要受北北東和北東東兩個(gè)方向的斷裂控制，在交叉部位形成噴發(fā)中心。噴發(fā)過(guò)程中，有的沿噴發(fā)口噴出地表，有在地下沿?cái)嗔沿炄?。噴發(fā)結(jié)束后，斷裂再次活動(dòng)，才形成今天的面貌。

（8）第八噴發(fā)期——玄武巖類(lèi)

其分布與盆地的向斜構(gòu)造相吻合。地表出露于石頭村、紫洞～南莊一帶，盆地腹心部位的水1井所見(jiàn)玄武巖，直接覆蓋在第七噴發(fā)期粗面巖之上。至少有兩次較大噴發(fā)，第一次噴發(fā)于華涌組二段（E）沉積之后,三段（E）沉積之前；第二次噴發(fā)于華涌組三段沉積的晚期至新近紀(jì)之間，屬裂隙式寧?kù)o溢出。在紫芋、王借山等地沿北東東和北北西向斷裂貫入的巖墻。

3 結(jié)論

根據(jù)上文可以得出：①盆地內(nèi)火山活動(dòng)頻繁，在白堊～古近系相應(yīng)的巖層中，以它所在的層位及縱向上的演化為依據(jù)，可劃分為兩個(gè)噴發(fā)旋回，八個(gè)噴發(fā)期，三十次以上噴發(fā)。②火山巖主要分布于南邊—西南-西樵山一線以東，集中分布在盆地腹心部位，其次是盆地的東翼，噴發(fā)方式以裂隙式噴發(fā)為主、少量中心式噴發(fā)。