黔東及鄰區(qū)新元古代甲路組巖石地層對比及其古地理意義①

陳建書 戴傳固 彭成龍 楊凱迪 王 敏

(貴州省地質調查院 貴陽 550005)

0 引言

在揚子東南緣的湘黔桂相鄰區(qū)發(fā)育一套武陵造山后的淺變質陸源碎屑夾火山碎屑巖組合，其上覆為南華寒冷氣候沉積覆蓋。即湘黔桂省(區(qū))劃分的板溪群、下江群和丹洲群，目前測年資料限定為820～760 Ma間沉積物質記錄。前人認為板溪群位于較高位淺水臺地區(qū)域，丹洲群位于較深水盆地區(qū)域，下江群位于其間的大陸斜坡地帶，并依據三者中較為顯著的三個區(qū)域性標志層，即底部的底礫巖、下部的鈣質巖系及上覆碳質巖系結合其他建造組合特征進行了巖石地層劃分對比。對無確切年代限定的前寒武系僅按巖石特征的相對一致性進行劃分與對比，不考慮相似古地理特征下具體巖石沉積的早晚、具體時限及區(qū)域上的相變與遷移變化，會導致地層劃分對比的結論相異甚至錯誤。相似的巖石建造組合僅反映其沉積環(huán)境大致相同，但其形成年代卻不一定相同。在地層劃分對比上，以巖石地層為基礎結合年代地層、生物地層、化學地層、磁性地層等等的劃分對比是可靠與合理的，即只有以相同的年代內相似或相異沉積環(huán)境下的巖石地層才可進行合理與可靠的劃分對比，才可能了解相同的年代內沉積地層的時空展布及變化。地層劃分對比的目的是了解相同年代內不同區(qū)域、不同環(huán)境下特定巖石建造組合的時空展布格架及規(guī)律。即目前無精確年齡限定的板溪群、下江群和丹洲群各組段的相似巖石地層建造，可進行巖石建造特征對比卻不一定可進行綜合地層的劃分與對比，具體說區(qū)域性標志的底礫巖、鈣質巖系、碳質巖系其形成環(huán)境大致一致，但其沉積的時間卻不一定相同。區(qū)域性的地層劃分與對比應建立在具體而相同的時間范圍及構造單元限定的古地理背景內。

筆者有幸參加了目前開展的較為系統(tǒng)的“中國地質構造區(qū)劃綜合研究與區(qū)域地質調查綜合集成”(中國區(qū)域地質志)之“貴州省地質系列圖件編制與綜合研究”(貴州省區(qū)域地質志修編)、“華南新元古帶楔狀地層沉積充填系列及其大地構造屬性研究”、“揚子古大陸演化及其資源效應”中前寒武系部分研究工作。認為處于不同相位區(qū)的板溪群時期早期沉積建造，由南東的桂北—黔東南從江一帶最早沉積充填，并漸次向北西超覆退積，隨盆地回返充填，晚期反向退覆進積，構成一完整的裂谷盆地演化序列。板溪群位于較高位古地貌的海陸過渡區(qū)域，丹洲群位于較深水的外陸棚區(qū)域，下江群位于其間的濱岸—內陸棚地帶(另文發(fā)表)。

在此基礎上對黔東及鄰區(qū)新元古代武陵造山不整合界面之上的板溪群、下江群和丹洲群早期—甲路時期沉積建造進行了較為詳細的劃分對比研究，認為甲路組上部鈣質巖系在區(qū)域上可以進行劃分與對比，鈣質巖系之下的砂礫巖、泥巖建造在年代上存在穿時性，即展布于從江—桂北一帶的該套巖石地層在沉積時限上早于北西部湘西芷江—沅陵及黔東北梵凈山—湘西北一帶的該套巖石地層。該認識對巖石地層劃分對比，特別是對前寒武系巖石地層劃分對比、巖相古地理研究及成礦資源制約具重要意義。

1 區(qū)域地質概況

黔東及鄰區(qū)涵蓋江南造山帶西南段的北亞帶、中亞帶和揚子陸塊的東南緣(圖1)，發(fā)育新元古代至新生代地層，它們形成于不同的沉積環(huán)境、具有不同的沉積組合。發(fā)育多種類型的巖漿巖、變質巖，具有不同的巖漿巖組合和不同的變質相帶，它們受控于不同的大地構造背景。經歷了多期次構造運動，有洋陸轉換階段的造山運動，也有陸內活動階段的造山運動。研究區(qū)主要發(fā)育新元古代梵凈山群及相當的冷家溪群與四堡群及上覆板溪群、下江群和丹洲群淺變質陸源碎屑巖、陸源火山碎屑巖及侵入基性—超基性巖、中酸性花崗閃長巖、酸性二長花崗巖、花崗斑巖及噴溢枕狀玄武巖。

圖1 黔東及鄰區(qū)大地構造位置略圖Fig.1 Geotectonic sketch in Jialu Formation in eastern Guizhou and adjacent area

新元古代中期隨華夏與揚子陸塊匯聚碰撞，在江南造山帶發(fā)生了廣泛而重大的武陵造山運動，形成華南板塊。嗣后隨華南板塊的裂解，黔東及鄰區(qū)呈現出北(西)高、南(東)低，由陸漸變至淺海的古地理格局，發(fā)育了同一裂陷沉積盆地不同相位區(qū)的沉積，即板溪群、下江群和丹洲群。板溪群位于較高位古地貌的海陸過渡區(qū)域，丹洲群位于較深水的外陸棚區(qū)域，下江群位于其間的濱岸—內陸棚地帶。三者與下伏四堡(冷家溪、梵凈山)群呈角度不整合接觸。由北(西)而南(東)其沉積組合表現為陸源碎屑物含量和長石含量的減少、石英含量增加，沉積物由粗變細，沉積物顏色從紫紅色到灰、灰綠色再到深灰、灰黑色。黔東從江及桂北地區(qū)的甲路組底礫巖為武陵造山運動后最早沉積的物質記錄，嗣后海侵漸次向北西擴展，在經歷早期古地貌差異大致填平背景，產出了在湘黔桂區(qū)域上完全可進行劃分與對比的甲路組上(頂)部鈣質巖系基礎上，裂谷盆地裂解加劇發(fā)展，板溪群、下江群和丹洲群沉積古地理面貌及巖石建造特征差異突顯。

2 甲路組巖石地層特征

甲路組在湖南主要出露于湘中高澗、湘西古丈砂魚溪、沅陵馬底驛、隆回石橋鋪、芷江魚溪口、城步茅坪一帶;在黔東北主要出露于梵凈山周緣;在黔東南從江及桂北主要出露于羅城四堡、融水白竹、三江丹州一帶。從巖石建造組合特征上廣西劃分的白竹組與貴州劃分的甲路組一致，湖南劃分的橫路沖組、馬底驛組中下部及石橋鋪組與黃獅洞組中下部從巖石建造特征上亦完全可與甲路(白竹)組對比，但其沉積時限有早晚。從江及桂北一帶最早接受沉積，為裂谷盆地開啟中心區(qū)域，嗣后漸次向北(西)超覆退積，其頂界均為鈣質板巖及大理巖(表1)。鈣質巖系之下的相同沉積建造，亦漸次向北西變晚。甲路組一段底部為變質礫巖、變質含礫砂巖、上部為變質砂巖、板巖、粉砂質板巖、千枚巖、片巖，二段為大理巖、鈣質板巖、鈣質千枚巖。其二段鈣質巖系為一在湘黔桂區(qū)域穩(wěn)定產出的區(qū)域性對比標志層，區(qū)域上在該組中產出有銅、鉛、鋅、金、銀及錳礦。現將其巖石建造特征以梵凈山、芷江、從江及桂北為主闡述如下。

2.1 梵凈山地區(qū)甲路組建造特征

2.1.1 梵凈山西側芙蓉壩地區(qū)甲路組建造特征

甲路組一段:厚1～47 m，一般5～10 m，為灰綠、紫灰色塊狀變質礫巖夾變質含礫巖屑砂巖等組成，區(qū)域上變質礫巖相變?yōu)樽冑|含礫砂巖、變質砂巖。在含礫巖屑砂巖見隱紋層理，礫間填隙雜基為砂泥質，基底式膠結。礫石成分復雜，以板巖、變質砂巖為主，次有石英巖、輝綠巖及白云母花崗巖等，礫石礫徑一般2～10 cm，大者60～70 cm者，最大達100 cm左右，多呈棱角—次棱角狀，其分選及磨圓度較差，略顯順層排列，偶或有疊瓦狀，含量40% ～80%，局部含鐵較高。礫石成分與下伏地層相同，成分及結構成熟度差，顯示為近源山麓泥石流相及河流相沉積(圖2A)，呈高角度不整合覆蓋于下伏梵凈山群淘金河組—獨巖塘組不同地層之上。

表1 黔東及鄰區(qū)甲路組劃分對比方案Table 1 Jialu Formation correlation of the Neoproterozic strata in eastern Guizhou and adjacent area

圖2 甲路組底礫巖特征Fig.2 Basal conglomerate feature in Jialu Formation

甲路組二段:底礫巖之上直接為淺灰、灰色厚層塊狀方解石大理巖(圖3A)、鈣質板巖，板巖中大理巖呈2×5～5×40 cm的透鏡及條帶產出，厚塊狀大理巖含疊層石。厚1～39 m，顯示為動蕩高能潮坪相鈣泥質混合沉積。

2.1.2 梵凈山東側紅子溪地區(qū)甲路組建造特征

甲路組一段:底部為灰綠色塊狀變質礫巖夾薄層變質含礫砂巖，區(qū)域上變質礫巖相變?yōu)樽冑|含礫砂巖、變質砂巖。礫石成分復雜，以變質砂巖、板巖為主、次為石英巖、變質輝綠巖、細碧巖、凝灰?guī)r等，礫間填隙雜基為砂泥質，基底式膠結。礫石礫徑一般2～10 cm，大者20～40 cm者，多呈棱角—半滾圓狀，分選差，含量40% ～70%，局部含鐵較高。礫石成分與下伏地層相同，成分及結構成熟度相對較差，高于梵凈山西側，顯示為近源山間河流相沉積(圖2B)。底與梵凈山群淘金河組—獨巖塘組不同地層單位高角度不整合，底礫巖厚5～50 m。

底礫巖之上為厚138～686 m的灰綠色變余砂巖、變余粉砂巖、粉砂質絹云母板巖(圖4)，板巖發(fā)育水平紋層—條帶狀層理，含透鏡狀、薄層狀菱鐵礦，顯示為潮坪相砂泥沉積。

甲路組二段:為紫灰色絹云母板巖、鈣質板巖夾2×7～5×60 cm大小的大理巖條帶及透鏡體，風化表面呈透鏡狀、條帶狀蜂巢狀孔洞(圖3-B)，厚120 m左右，顯示為動蕩高能潮坪相鈣泥質混合沉積。

2.2 湘西芷江地區(qū)甲路組建造特征

甲路組一段(橫路沖組):底部為灰綠—紫紅色塊狀復成分礫巖，礫石成分復雜，以石英巖為主，次為變質砂巖、板巖等，局部尚有同生泥礫，礫間填隙雜基為砂泥質，基底式膠結。發(fā)育沖刷構造、板狀斜層理、低角度交錯層理、平行層理。礫石礫徑一般1～8 cm，多呈滾圓狀，其分選較差，磨圓度較好，含量40%左右，厚21 m，礫石巖性與下伏基巖差異較大，成分及結構成熟度相對較高，顯示為較遠源河流相沉積;中部為灰綠色塊狀含礫不等粒長石石英砂巖夾含礫粉砂質板巖，礫石成分有變質砂巖、板巖、石英巖等，發(fā)育大型板狀交錯層理、大型水流波痕，沖洗層理。礫石礫徑一般1～4 cm，多呈滾圓狀，厚68 m左右;上部為厚層—塊狀礫巖夾含礫板巖及含礫長石石英砂巖，礫石成分主要以石英巖為主，占礫石含量的90%左右、次為變余砂巖、板巖，礫石含量5% ～50%，局部富集成層，礫徑一般1～5 cm，多呈滾圓狀，其分選較差，磨圓度較好，礫間填隙雜基為砂泥質，基底—孔隙式膠結，厚72 m。整體二元結構明顯，顯示為河流相沉積(圖2C)。底與下伏冷家溪群呈高角度不整合接觸。

底礫巖之上為厚45 m左右的灰綠色、紫紅色粉砂質絹云母板巖(圖4)，巖石發(fā)育水平紋層—條帶狀層理，顯示為潮坪相沉積。

甲路組二段(馬底驛組):為紫紅色含大理巖結核的鈣質板巖夾粉砂質板巖及大理巖透鏡體及條帶，大理巖透鏡體及條帶大小2×4～4×80 cm，中部見厚約1 m的似微層狀錳礦層。風化表面呈透鏡狀、條帶狀、蜂巢狀孔洞(圖3C)，厚276 m左右。顯示為潮坪相鈣泥質混合沉積。

2.3 桂北—從江地區(qū)甲路組建造特征

甲路組一段:底部為灰綠色塊狀復成分變質礫巖及含礫絹云石英千枚巖，區(qū)域上相變?yōu)樽冑|砂巖。礫石成分以變質砂巖為主，次為石英千枚巖、石英巖、基性巖及二云母花崗巖等，礫間填隙雜基為砂泥質，基底式膠結。礫石礫徑一般2～10 cm，多呈半滾圓—滾圓狀，其分選較差，含量25% ～80%左右，在三防一帶尚見花崗閃長巖礫石，厚0～59 m。礫石成分與下伏地層相同，成分及結構成熟度相對較差，顯示為近源山間河流相沉積(圖2D)。底與下伏四堡群呈高角度不整合接觸。

底礫巖之上為灰綠色塊狀變余長石石英砂巖、粉砂巖夾石英千枚巖，中上部為石英絹云千枚巖、絹云千枚巖，局部夾石英砂巖、變粒巖(圖4)。砂巖、粉砂巖與板巖韻律交替，前二者具平行層理及交錯層理，后者見條帶狀水平層理。普遍含磁鐵礦，局部成礦體，在從江剛邊一帶見花崗斑巖侵入該段內，厚180～690 m;顯示為濱岸砂礫灘—潮坪相沉積。

圖3 甲路組鈣質巖系特征Fig.3 Calcareous rock feature in Jialu Formation

圖4 黔東及鄰區(qū)甲路組巖性柱狀對比圖Fig.4 Jialu Formation columnar comparison chart in eastern Guizhou and adjacent area

甲路組二段:為灰綠色鈣質板巖千枚巖夾條帶狀絹云石英大理巖、大理巖，鈣質多呈條紋—條帶狀展布，條帶大小1×3～5×60 cm，褶紋線理極為發(fā)育。風化表面呈透鏡、條帶狀蜂巢孔洞產出，變形強烈(圖3D)。厚79～190 m左右。顯示為淺海陸棚相泥鈣質混合沉積。

3 巖石地層對比

3.1 底礫巖

由上述巖石建造組合特征可知，研究區(qū)甲路組底部底礫巖巖性特征完全可以對比，但沉積時間上有先后，厚度從北西至南東差異顯著，礫巖成分特征及成熟度亦不相同。在梵凈山地區(qū)成熟度差，礫石成分隨下伏基巖的變化而變化，礫石礫徑相對最大，西側顯示為近源山麓快速堆積的泥石流相及河流相沉積，東側顯示為近源山間河流相沉積;從江地區(qū)成熟度較差，礫石成分與下伏基巖變化近于一致，礫石礫徑相對較大，顯示為近源河流相沉積;介于其間的芷江地區(qū)底礫巖成熟度較好，礫石成分與下伏基巖有較大差異，礫石礫徑相對最小，二元結構顯著，反映相對遠源河流搬運特征，顯示為河流相沉積。區(qū)域上由梵凈山西側的山麓(前)泥石流夾河流相堆積—芷江遠源河流相沉積—從江—桂北地區(qū)的近源河流相沉積，反映出從江—桂北地區(qū)最早接受沉積，并漸次向北西超覆(圖5)。

圖5 黔東及鄰區(qū)甲路時期沉積巖相變化示意圖Fig.5 The period of Jialu sedimentary facies change sketch in eastern Guizhou and adjacent area

3.2 鈣質巖系

鈣質巖系在研究區(qū)顯示出很好的區(qū)域可對比性，在梵凈山西側為產疊層石的較純白云大理巖，梵凈山東側—芷江為紫紅色鈣質板巖夾大理巖條帶及透鏡，至從江—桂北則為灰色、灰綠色鈣質千枚巖夾條紋—條帶狀白色大理巖。由北西向南東厚度增厚，鈣質含量減少，砂泥質含量增多。反映出梵凈山東側為相對平靜的低能潮坪相沉積，至芷江為相對高能動蕩潮坪相鈣泥質混合沉積，從江—桂北顯示為水體加深的淺海陸棚相動蕩砂泥質、鈣質混合沉積。雖從巖性特征上鈣質巖系可對比，但梵凈山東側的大理巖僅相當與芷江—從江—桂北地區(qū)鈣質巖系的頂部部分，顯示出甲路晚期由南東向北西海侵擴大的漸次退積沉積超覆及填平，使武陵造山后古地貌差異趨于消失，沉積環(huán)境大致趨于一致(圖5)。

3.3 底礫巖與鈣質巖系之間砂、泥巖組合

在梵凈山西側底礫巖與鈣質巖系為直接接觸，可能系斷層或為陡峻陸地與海相連，缺失海侵礫巖之上的砂泥巖沉積建造組合，在芙蓉壩下平所一帶大理巖之下見有滑石片巖，因變質變形較深，原巖無法恢復，可能為沿斷層侵入的基性—超基性巖蝕變所致;在梵凈山東側該建造組合厚達680余米，巖性主要為紫紅色夾灰綠色粉砂巖、粉砂質板巖、絹云板巖;在南東鄰的芷江地區(qū)則為厚僅45 m左右的紫紅色粉砂質板巖、絹云板巖建造，顯示為潮坪相沉積;至從江—桂北則為灰綠色變余砂巖、千枚巖、片巖建造，顯示為潮坪—淺海陸棚相砂泥質沉積，厚由甲路一帶的690余米至白竹一帶的180余米(圖4)，梵凈山東側紅子溪及從江甲路一帶可能存在同沉積坳陷。

4 古地理意義討論

(1)甲路組底部均發(fā)育變質底礫巖，變質含礫砂巖。受武陵造山運動后鑄就古地貌控制沉積環(huán)境的影響，底礫巖由梵凈山向南東由粗變細，顏色由紫紅色為主過渡到灰綠色為主，沉積厚度由薄變厚，底礫巖結構成熟度、成分成熟度逐漸增高，由以無明顯搬運的山麓(前)堆積為主漸變?yōu)橐悦黠@搬運的河流沉積為主，芷江地區(qū)礫巖成熟度最高。底礫巖由南東從江—桂北地區(qū)最早接受海侵開始沉積，嗣后逐漸向北西方向芷江、梵凈山地區(qū)上超退積。在巖性上雖可對比，但在沉積時間上梵凈山地區(qū)的底礫巖應晚于從江—桂北地區(qū)。同時底礫巖成分存在差異并具各自有特點，在梵凈山西側的芙蓉壩見有下伏白云母花崗巖礫石，東側未見及，在二者之間的梵凈山頂，底礫巖礫石成分以下伏輝綠巖為主;在芷江底礫巖礫石成分以石英巖為主;在從江底礫巖成分見下伏二長花崗巖礫石，在三防一代底礫巖礫石成分見下伏花崗閃長巖礫石，在梵凈山及從江—桂北地區(qū)特定的下伏巖石與底礫巖礫石成分呈較好一致的對應關系，顯示武陵造山運動形成古地貌在湘黔桂鄰地區(qū)并未完全夷平，南華裂谷盆地就開始裂解充填，從江—桂北地區(qū)的甲路組底礫巖為其最早充填的響應。

(2)變質底礫巖與鈣質巖系間的變余砂巖、粉砂巖、板巖、千枚巖、片巖建造，有巖性及巖相上可對比的上覆與下伏地層制約，其巖性亦可對比，僅各地沉積物厚度有較大變化，顯示武陵造山后古地貌總體為北西高而南東低，在其間尚存較多同沉積坳陷，以梵凈山東側紅子溪及從江甲路一帶為代表(圖4)，梵凈山西側可能為陡峻海陸環(huán)境。

(3)甲路組上部出現鈣質千枚巖夾淺肉紅色、灰色大理巖透鏡體為主的俗稱鈣質巖系建造，在區(qū)域上具有非常好的可對比性，反映出該地區(qū)在武陵造山運動之后經歷了沉積填平過程而使區(qū)域沉積環(huán)境相對一致。同時，反映了該地區(qū)新元古代820～760 Ma間下江時期由于裂陷作用而出現的沉積分異是在甲路組晚期之后才顯著加劇的，即鈣質巖系沉積大致填平古地貌差異后，裂谷盆地裂陷作用加劇，海侵進程加快，代表河流—三角洲、淺水(內)陸棚、深水(外)陸棚沉積相區(qū)的板溪群、下江群、丹洲群沉積格局更加明顯。

(4)甲路組建造特征顯示武陵造山形成的華南板塊，經歷了長期侵蝕—剝蝕，形成北西高、南東底的古地理格局。即從江—桂北為武陵造山后古地貌的低位區(qū)，梵凈山一帶為較高位區(qū)。武陵造山后裂谷盆地開啟的中心在從江—桂北地區(qū)，海侵與沉積首先發(fā)生在該地區(qū)，并漸次向北西部退積超覆于四堡群—梵凈山(冷家溪)群基底之上，反映武陵造山運動之后古地貌尚未完全剝蝕夷平，在從江—桂北地區(qū)便開始了最早海侵沉積，梵凈山區(qū)的甲路組在時間上僅相當于從江—桂北地區(qū)甲路組晚期沉積。

5 結論

(1)對無確切年代限定的地層僅按巖石特征的相對一致性進行劃分與對比，不考慮具體巖石地層沉積的古地理差異、具體時間及區(qū)域上的遷移變化，會導致地層劃分對比的結論相異甚至錯誤，本文對地層劃分對比及巖相古地理研究提供了有益的探討。

(2)新元古代820～760 Ma間南華裂谷盆地，是在武陵造山后古地貌尚未完全夷平的山地基礎上開始的裂陷沉積，其建造組合特征從北西向南東呈現有規(guī)律的變化。以甲路組建造組合為代表的該時期沉積建造在研究區(qū)完全可以對比，但亦存在古地貌的起伏差異。鈣質巖系及之下的砂泥巖、底礫巖在沉積時序上存在差異，時間上不等時。南華裂谷盆地開啟充填沉積的中心在從江—桂北一帶，并漸次向北西部退積超覆，角度不整合于四堡群—梵凈山(冷家溪)群之上。

(3)研究區(qū)甲路組巖相古地理特征反映，在北西側的梵凈山地區(qū)為陡岸近源河流—潮坪相，向南東的芷江地區(qū)為河流—潮坪相，南東的從江—桂北為近源河流—濱岸砂礫灘—潮坪—淺海(內)陸棚相(圖6)。

圖6 黔東及鄰區(qū)甲路組時期巖相古地理略圖Fig.6 The period of Jialu lithofacies-paleogeographical map in eastern Guizhou and adjacent area

(4)甲路組鈣質巖系在研究區(qū)為區(qū)域對比標志，嗣后巖石建造組合反映的古地理格局分野顯著，反映武陵造山運動之后古地貌經歷了甲路晚期沉積環(huán)境的相對一致，之后裂陷盆地沉積分野加劇顯著，代表河流—三角洲、淺水(內)陸棚、深水(外)陸棚沉積相區(qū)的板溪群、下江群、丹洲群沉積格局突顯。

(5)研究區(qū)甲路組建造組合與反映的巖相古地理特征，為湘黔桂武陵造山后南華裂谷盆地開啟、發(fā)展與演化提供了資料及制約。

致謝 本文在成文中得到了地科院地質所劉燕學研究員的悉心指導及野外交流，得到審稿專家的中肯指導，在此表示由衷的感謝。

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11 張傳恒，劉耀明，史曉穎，等.下江群沉積特征及其對新元古代構造演化的約束［J］.地球學報，2009，30(4):495-504［Zhang Chuanheng，Liu Yaoming，Shi Xiaoying，et al.Sedimentological features of the Xiajiang Group and their constraints on the Neoproterozoic tectonic evolution of South China［J］.Acta Geoscientia Sinica，2009，30(4):495-504］

12 汪正江.關于建立“板溪群”的建議及其基礎的討論——以黔東地區(qū)為例［J］.地質論評，2008，5(3):296-306［Wang Zhengjiang.A proposal to establish the Banxi system and discussion on its foundations--Based mainly on studies in eastern Guizhou area［J］.Geological Review，2008，5(3):296-306］