湖北省大洪山地區(qū)青白口紀(jì)花山群沉積特征及其構(gòu)造古地理意義

張漢金，葉 琴，毛新武，楊金香，李琳靜，廖明芳，李京麗

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北武漢 430034)

0 引言

花山群一名源自于北京大學(xué)地質(zhì)地理系湖北大隊(duì)1959年之1∶20萬宜城幅區(qū)測報(bào)告，創(chuàng)建地點(diǎn)為京山縣花山，原始定義:本群下部洪山礫巖組為一套山間河流相沉積礫巖;上部六房咀板巖組為一套淺海相沉積的泥質(zhì)碎屑巖，與上覆南沱組、下伏應(yīng)山群均為不整合接觸。1∶20萬應(yīng)城幅(1975)和1∶20萬隨縣幅、宜城幅(1982)厘定為花山組，并擴(kuò)大了分布范圍，將太陽寺背斜[1]北東的一套混雜巖[2]893，包括酸性火山巖—沉積巖系、基性火山巖—沉積巖系與南西陸源碎屑沉積巖系夾基性火山巖—沉積巖一并劃歸其中，認(rèn)為二者為相變關(guān)系。時(shí)代劃歸為青白口紀(jì)。1∶5萬古城畈幅、三陽店幅、客店坡東半幅(1986)恢復(fù)“花山群”，但其巖性、時(shí)代和分布基本延續(xù)1∶20萬劃分，將下部礫巖稱洪山寺組，上部板巖稱六房咀組?！逗笔^(qū)域地質(zhì)志》(1990)將這套地層稱“花山群”，《湖北省巖石地層》(1996)又將其統(tǒng)稱花山組[3]。1∶25萬隨州市幅(2003)解體并沿用上述之花山群(表1)，將其間酸性火山巖—沉積巖系劃歸青白口紀(jì)武當(dāng)巖群，將基性火山巖—沉積巖系歸屬為隨州區(qū)寒武系—奧陶系，余下陸源碎屑沉積巖系則為花山群，其下為洪山寺組，上為六房咀組，但分布范圍沒有修改。

近年來，筆者通過仔細(xì)閱讀花山群相關(guān)地質(zhì)調(diào)查資料和重要論文，進(jìn)行實(shí)地調(diào)查研究，認(rèn)為這套地層內(nèi)容確實(shí)包括了不同時(shí)期、不同沉積環(huán)境和構(gòu)造背景形成的巖石類型，理應(yīng)對其分解。首先進(jìn)行分解的是董云鵬(1998)[4]。分解后其巖石類型與董云鵬及1∶25萬隨州市幅解體的三套巖系基本一致，即為斷層所分隔的酸性火山巖、基性火山巖—沉積巖和陸源碎屑沉積巖。本文論述的花山群即為出露于隨南大洪山太陽寺背斜南西翼之陸源碎屑沉積巖地層體(圖1)。

表1 花山群及劃分沿革表Table 1 Dividing evolution table of Huashan group

圖1 湖北省大洪山地區(qū)花山群分布示意圖Fig.1 Distribution sketch map of Huashan group，Dahong mountain，Hubei province

1 花山群沉積特征與環(huán)境分析

1.1 花山群代表性剖面

因洪山寺組在區(qū)內(nèi)發(fā)生明顯變化，故列二條剖面反映其變化特征。

京山縣肖樹灣青白口系花山群實(shí)測剖面圖(據(jù)1∶5萬古城畈幅地質(zhì)報(bào)告修改)

1.2 花山群沉積特征

花山群巖性具二分特點(diǎn)，總體呈下粗上細(xì)沉積特征(圖2)，表明其沉積環(huán)境較為穩(wěn)定，從沉積組合和沉積相特點(diǎn)分析，該群為被動(dòng)大陸邊緣盆地之構(gòu)造古地理環(huán)境。

洪山寺組(Qbh):主要分布于大洪山以南的洪山寺、榔頭寨、萬家坪、茶棚一帶。為一套淺變質(zhì)碎屑巖。具明顯沉積韻律，由下向上可分出四個(gè)礫巖—砂巖、板巖沉積旋回。厚758～935 m，與下伏打鼓石群呈角度不整合接觸。本組底部為灰、灰褐色厚層白云巖角礫巖，角礫呈棱角狀，源自于下伏打鼓石群，且搬運(yùn)距離大多不遠(yuǎn)，角礫橫向發(fā)生變化，北部以萬家坪、洪山寺為中心，多厚層狀，角礫粗大，往南則明顯變小，為近岸山前陸源碎屑快速的沖積扇[5]之扇根部位沉積;下—中上部為次棱角狀—渾圓狀中厚層狀中細(xì)礫白云巖礫巖、硅質(zhì)礫巖、中細(xì)粒砂巖、含礫砂巖，其礫巖漸具磨圓和分選，多為基底式膠結(jié)，膠結(jié)物為砂質(zhì)、硅泥質(zhì)和白云質(zhì)等，砂巖與板巖常構(gòu)成韻律，往南西至肖樹灣、廠河一帶礫巖減少、板巖增多，韻律層發(fā)育、時(shí)見斜層理，屬?zèng)_積扇扇中部位沉積;上部為灰色板巖夾鈣質(zhì)板巖，局部夾細(xì)礫巖、粉砂質(zhì)泥質(zhì)板巖，屬?zèng)_積扇扇端部位沉積。

圖2 湖北省大洪山地區(qū)花山群沉積結(jié)構(gòu)與環(huán)境分析圖Fig.2 Sedimentary structure and environment analysis of Huashan group in Dahong mountain，Hubei province

圖3 湖北省大洪山地區(qū)花山群洪山寺組沖積扇沉積模式圖Fig.3 Alluvial fan sedimentary mode of Hongshansi formation，Huashan group in Dahongshan area，Hubei

六房咀組(Qbl):主要分布于洪山寺組南西部之京山肖樹灣—六房—廠河一線，為灰綠色板巖、鈣泥質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖，下部夾紫紅色粉砂巖、長條狀細(xì)砂巖層，偶夾含礫砂質(zhì)板巖透鏡體。具變余泥、砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，局部夾薄層含礫砂巖。板巖中含有豐富微古化石:Trematosphaeridium minutum(小穴面球形藻)，Ligum striatum(絲狀植物碎片)，Polypota obsoleta(模糊多孔體)，Trematosphaeridium holtedahlii(郝臺達(dá)穴面球形藻)，Leiopsophaera apertus(開放光球藻)等，時(shí)代屬青白口紀(jì)。巖石為水平層理?？傮w顯示以細(xì)碎屑為主沉積建造。厚1 021 m。與下伏洪山寺組呈整合接觸，其上被蓮沱組不整合覆蓋。

1.3 花山群沉積環(huán)境分析

1.3.1 洪山寺組沉積環(huán)境

根據(jù)洪山寺組巖石組合、區(qū)域產(chǎn)出特征、原生沉積構(gòu)造及垂向疊覆規(guī)律，可以確認(rèn)其為基本穩(wěn)定環(huán)境沉積的一套沖積扇相沉積體(圖3)，其扇體結(jié)構(gòu)清晰，并可細(xì)分出扇根、扇中和扇端。

扇根亞相(fr):主要形成于洪山寺組下部和底部，沉積物主要來自基底之打鼓石群碳酸鹽巖夾碎屑巖，由大小不等的白云巖角礫巖、砂巖角礫巖和硅質(zhì)巖角礫巖組成，底部角礫呈棱角狀，大者可達(dá)60 cm×30 cm，向上漸為次棱角狀，局部略具磨圓和分選，且角礫漸小，角礫以基底式膠結(jié)為主，膠結(jié)物多為白云質(zhì)、砂質(zhì)和泥質(zhì)。該亞相之礫巖在橫向上變化較大，厚度在石和尚沖、萬家坪一帶厚達(dá)150～200 m，向北西或向南東則逐漸減薄至70 m，局部地段僅20余米，同時(shí)自北西向南東礫石成分由復(fù)雜變?yōu)閱我唬[徑由大變小，分選性、磨圓度均有所提高。與下伏打鼓石群呈角度不整合接觸關(guān)系清晰，白云巖角礫巖與層狀白云巖呈角度相交產(chǎn)出特征明顯。

扇中亞相(fm):形成于洪山寺組下部—中上部，由中—厚層礫巖—砂巖—頁巖構(gòu)成沉積韻律，平行層理為主，常見古流向向南、南西、南西西的交錯(cuò)層理，自茶棚往南至肖樹灣一帶明顯可見三次礫巖—砂巖—頁巖的重復(fù)再現(xiàn)，厚616 m。其中礫巖層變化特征為:中礫白云巖角礫巖—中細(xì)礫次棱角狀、渾圓狀礫巖—細(xì)礫巖;礫巖成分由白云巖為主漸變?yōu)樯皫r、硅質(zhì)巖和石英巖為主;礫石磨圓度→角礫狀→次棱角狀→渾圓狀→圓形礫狀，礫徑由大變小。這種礫巖層變化過程反映該區(qū)具有由近源—遠(yuǎn)源的搬運(yùn)沉積特點(diǎn)。上述沉積特征表明，該地層體為明顯扇中沉積特點(diǎn)，而礫巖層的三次重復(fù)，則說明該扇體曾發(fā)生三次大的充填沉積過程。

扇端亞相(fe):形成于洪山寺組上部，由淺黃灰色板巖、粉砂質(zhì)板巖、鈣質(zhì)板巖夾中層狀細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖組成，厚222 m，其中時(shí)見透鏡狀、長條狀中細(xì)礫巖層，巖層以水平層理為主，時(shí)見平行層理和透鏡狀層理，板巖層常由頁巖發(fā)生淺變質(zhì)作用而形成。沉積特征表明，該地層體為明顯扇端沉積體。

需要說明，1∶5萬客店坡東、古城畈、三陽店幅(1986)曾將洪山寺組確定為一套扇積物，指出洪山寺組物質(zhì)來源于下覆打鼓石群。礫巖搬運(yùn)不遠(yuǎn)，因而磨圓度差，反映為近海岸陸源碎屑快速沉積之特點(diǎn)。本文認(rèn)為此觀點(diǎn)正確，并在此資料和其它區(qū)調(diào)資料基礎(chǔ)上，通過剖面實(shí)測、路線調(diào)查和數(shù)據(jù)測量等工作，進(jìn)一步確定扇體規(guī)模并建立該扇體之沉積模式(圖3)。

1.3.2 六房咀組沉積環(huán)境

六房咀組經(jīng)原巖恢復(fù)，其巖性主要為灰綠色頁巖、鈣泥質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)頁巖，下部夾長條狀細(xì)砂巖單層，偶夾含礫砂質(zhì)頁巖透鏡體。本組總體為巖性單一的泥質(zhì)巖類，沉積物粒度細(xì)，95%沉積物粒度＜0.03 mm，巖層單層薄，90%巖層為毫米—厘米級，以水平層理為主，偶夾平行層理，變質(zhì)為板巖后，巖石具變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯微鱗片結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造。上述沉積特征表明六房咀組為一套半深海相泥質(zhì)巖類，屬邊緣或前陸盆地之邊緣帶—中央帶[6]之沉積地層體。

2 花山群構(gòu)造古地理模式及其大地構(gòu)造環(huán)境

花山群下部不整合于已發(fā)生褶皺的揚(yáng)子克拉通中元古代打鼓石群碳酸鹽巖[7]基底地層之上(該褶皺基底北東部緊臨南秦嶺造山帶)，其上又被南華紀(jì)蓮沱組不整合超覆，說明其沉積時(shí)代屬青白口紀(jì)，同時(shí)也說明該群為兩次造山事件之間的有限沉積盆地。該群由洪山寺組到六房咀組經(jīng)歷由水下近岸沖積扇至盆地中央帶的沉積過程，從其沉積結(jié)構(gòu)分析，這個(gè)沉積過程是一個(gè)相變化較快的過程，表明其沉積盆地基底為擠壓式構(gòu)造背景，在擠壓作用下，造成盆地收縮，使北東部較快抬升，同時(shí)盆地中央亦發(fā)生沉降，導(dǎo)致盆地基底形成向南西掀斜的箕狀凹陷，花山群則沉積于該箕狀凹陷之中(圖4)。其后，該地層體由于后期構(gòu)造作用而發(fā)生褶皺和低級變質(zhì)。上述特征表明，花山群沉積階段的構(gòu)造古地理環(huán)境為前陸盆地。根據(jù)花山群沉積相和構(gòu)造古地理特征，該前陸盆地可進(jìn)一步劃分如圖4所表達(dá)的前淵帶[2]473、前隆和隆后。需要指出，由于花山群沉積后受南華紀(jì)蓮沱組超覆沉積作用影響，導(dǎo)致隆后和前隆之部分沉積體被覆蓋而尚未出露，說明該區(qū)從中元古代至南華紀(jì)皆處于半穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)屬被動(dòng)大陸邊緣之大地構(gòu)造環(huán)境。綜上所述，分解后陸源碎屑巖組合的花山群與從原“花山群”中分離出的基性火山巖和酸性火山巖共同組成一次板塊運(yùn)動(dòng)的有機(jī)整體，這個(gè)整體即為隨南大洪山太陽寺背斜北東側(cè)在花山群沉積時(shí)期由前陸盆地—蛇綠混雜巖帶[2]861—巖漿弧[8]之大地構(gòu)造環(huán)境模式。

圖4 花山群沉積模式與大地構(gòu)造環(huán)境示意圖Fig.4 Sketch map of sedimentary mode and tectonic environment of Huashan group

[1] 黃建勛，金經(jīng)煒，張淦權(quán)，等.中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)專報(bào):湖北省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社，1990:44－60，22－23.

[2] 程裕淇，王鴻楨，李廷棟，等.地質(zhì)科學(xué)大辭典[M].北京:地質(zhì)出版社，2006.

[3] 陳公信，金經(jīng)煒，吳細(xì)松，等.全國地層多重劃分對比研究:湖北省巖石地層[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1996:52－53.

[4] 董云鵬，張國偉，柳小明，等.鄂北大洪山地區(qū)“花山群”的解體[J].中國區(qū)域地質(zhì)，1998，17(4):371 －376

[5] 劉寶珺，曾允孚.沉積相環(huán)境研究叢書:巖相古地理基礎(chǔ)和工作方法[M].北京:地質(zhì)出版社，1985:92.

[6] 王成善，李祥輝.沉積盆地分析原理與方法[M].北京:高等教育出版社，2003:16 －25.

[7] 熊興元，陳憶元.湖北京山中元古界打鼓石群沉積特征及其構(gòu)造古地理意義[J].地球科學(xué)，1991，16(5):489 －495

[8] 金性春.板塊構(gòu)造學(xué)基礎(chǔ)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982:81－84.