浙江東部沿海早白堊世海侵地層確定及其意義①

徐立明 金春爽 姜在興 鄧克 江東輝

(1.福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013；2．國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京，100034；3.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京，10083；4.中國石化股份公司上海海洋油氣分公司，上海，200120)

位于浙江寧波象山石浦鎮(zhèn)東北約3 km的沙塘灣和干門山小島上，發(fā)育有一套含有較厚石灰?guī)r的沉積地層，以往研究均被稱為“石浦灰?guī)r”[1]。前人在此研究發(fā)現(xiàn)較多的海相化石，但由于化石鑒定年齡時代跨度較大，因此，該地層形成時代一直存在爭議，也是眾多地質(zhì)學(xué)界專家、學(xué)者長期研究的熱點。

以往前人持有觀點其地層主要有晚古生代、中生代及新生代3種。早期學(xué)者認為是石炭-二疊紀飛來峰硅質(zhì)燧石灰?guī)r*張秀峰，浙江豐化、象山、三門、臨海、寧海等縣礦產(chǎn)踏勘報告書，1957。，其劃為下白堊統(tǒng)朝川組；傅肅雷等實測該處剖面時發(fā)現(xiàn)serpalidae蟲管，將時代劃為古新世-始新世(？)[2]；浙江地質(zhì)局在完成1∶20萬臨海幅區(qū)調(diào)工作后，結(jié)合早期浙江石油地質(zhì)大隊發(fā)現(xiàn)的疑問化石Tabulata？及其構(gòu)造位置分析，將這套地層置于泥盆—早石炭世[3]；浙江石油地質(zhì)科學(xué)研究所通過對該套地層中侵入巖脈的測年(1億年左右)結(jié)合化石面貌的研究將其劃為早白堊世*浙江石油地質(zhì)研究所，浙閩中新生代盆地油氣資源評價，1987。；徐北煤等也基于對地層中侵入脈巖的測年、古生物及地層對比研究認為“石浦灰?guī)r”與浙東南早白堊世館頭組時代相當(dāng)；其后多數(shù)學(xué)者通過對前人認識總結(jié)研究認為該套地層為早白堊世[4，5]。王學(xué)寅等根據(jù)“石浦灰?guī)r”下部的凝灰?guī)r夾層中鋯石年齡測定為(114±2)Ma，確定了該地層形成時代為早白堊世[6]，但對鋯石的描述資料較少。

筆者認為從浙江象山“石浦灰?guī)r”中侵入脈巖的測年來看，其“石浦灰?guī)r”的脈巖上限年齡是可以確定為100 Ma左右(表1)。但從“石浦灰?guī)r”地層中取得的化石大多數(shù)時代跨度較大，獲得個別有時代指示性的化石在鑒定上又存在眾多的疑問(如床板珊瑚Tabulata？、河邊螺Amnicola？)，而從目前所取的化石來確定“石浦灰?guī)r”的形成時代不具有說服力。因此，從該套地層下部的碎屑巖中開展鋯石定年(樣品取于2011年)來確定“石浦灰?guī)r”的下限年齡。該套地層時代的確定對重新認識浙江東部沿海及東海陸架盆地南部同時期的構(gòu)造背景具有重大的意義。

表1“石浦灰?guī)r”的脈巖年齡*浙江石油地質(zhì)研究所，浙閩中新生代盆地油氣資源評價，1987。

Table 1 The absolute age of intrusion in “Shipu limestone”

1 地質(zhì)背景

“石浦灰?guī)r”位于浙江象山石浦一帶，出露面積僅1 km2。區(qū)域上處于我國東南沿?；鹕絿姲l(fā)帶上，東臨東海陸架盆地，位于衢州—天臺斷裂帶與長興—奉化斷裂帶交會部位(圖1)。衢州—天臺斷裂帶呈東西向，西起常山之北，通過金衢盆地中南部，延伸至天臺、石浦，形成時代為燕山早期，對該區(qū)白堊系盆地沉積有一定的控制作用。長興—奉化斷裂帶北起長興煤山，往東南經(jīng)臨平、奉化而潛入象山一帶[7]。由于地表大部分被第四系掩蓋，斷裂形跡不明顯。

據(jù)1∶20萬臨海幅區(qū)調(diào)實測剖面資料，該地層呈東西向展布，南北兩端均與晚侏羅世磨石山群火山巖呈斷層接觸，西側(cè)被第四系覆蓋，向東延伸進入東海，沿海岸線受海水侵蝕，巖石露頭極好。主要巖性為一套硅化、黃鐵礦化、綠簾石化、角巖化等蝕變的碎屑沉積巖。可分為上下兩部分，下部以淺灰色砂礫巖為主，夾粉砂巖和原巖為沉凝灰?guī)r的石英長石角巖；上部為灰褐-灰紫色砂巖、粉砂巖夾砂礫巖、硅質(zhì)巖和條帶狀結(jié)晶生物灰?guī)r，出露厚度大于345 m。其沉積環(huán)境由下部陸相往上過渡為海陸交互相、海相。

以往許多學(xué)者都對該套地層剖面進行實測，剖面描述內(nèi)容基本相同，本次浙江象山“石浦灰?guī)r”實測剖面編制綜合柱狀圖(圖2)。

2 樣品來源及處理分析結(jié)果

本次研究樣品取自該套地層下部第1層和第3層。SP-1樣品采自第1層，巖性為淺黃色角巖化砂礫巖，礫石呈滾圓-半滾圓狀(圖3)，成分為流紋巖、英安巖、安山巖、熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r等。SP-2樣品采自第3層，巖性為淺灰色砂礫巖，礫石為安山巖、霏細巖、英安巖等。

本次挑選鋯石主要為“石浦灰?guī)r”礫巖中的鋯石，鋯石挑選由河北省地質(zhì)測繪院巖礦實驗測試中心完成，鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和SHRIMP U-Pb定齡測年由中國地質(zhì)科學(xué)院北京離子探針中心完成。

SP-1樣鋯石與SP-2樣鋯石(CL)圖像顯示，前者多數(shù)鋯石晶形呈自形，晶棱清楚，具有清晰的振蕩環(huán)帶；后者鋯石晶形呈長柱狀或短柱狀，其他特征與前者基本相似(圖4)，SP-1樣品共分析80個點，年齡分布趨勢圖上顯示多數(shù)年齡在130～110 Ma，主要樣品年齡加權(quán)平均年齡值(120±1)Ma(n=19)。SP-2樣品測試分析90個點，諧和度相對較好，加權(quán)平均年齡為(117.2±0.3)Ma(n=77)(圖5)，兩個樣品鋯石均顯示為巖漿成因，其年齡代表鋯石結(jié)晶時年齡。

由此可知，SP-1樣品與SP-2樣品源巖都為火山巖，時代都為早白堊世。這些鋯石沒有明顯的磨圓，其搬運過程中改造很小，顯示這些砂礫巖是由火山巖剝蝕快速搬運堆積形成的。SP-1樣品與SP-2樣品SHRIMP U-Pb定年結(jié)果(表2)。

3 討論

3.1 “石浦灰?guī)r”形成時代

上述測年結(jié)果表明，“石浦灰?guī)r”下部砂礫巖層中鋯石年齡為120～112 Ma，為早白堊世阿普特期。而砂礫巖中礫石成分多為火山巖，從CL圖像中顯示其為巖漿鋯石，這些鋯石沒有明顯的磨圓，其搬運過程中改造很小，顯示這些砂礫巖是由近源區(qū)剝蝕、快速搬運堆積形成的，此鋯石年齡可作為“石浦灰?guī)r”的下限年齡。由此可知“石浦灰?guī)r”下部砂礫巖的物源為早白堊世阿普特期的火山巖。

“石浦灰?guī)r”周邊地區(qū)廣泛發(fā)育著晚侏羅世磨石山群的火山巖，其中，磨石山群九里坪組中火山巖年齡多為120 Ma左右(表3)。充分說明“石浦灰?guī)r”下部砂礫巖層中火山巖礫石源區(qū)為附近的九里坪組出露區(qū)，而“石浦灰?guī)r”上部的灰?guī)r層沉積時間肯定是在九里坪組之后。結(jié)合前人對“石浦灰?guī)r”中侵入脈巖的測年來看，其上限年齡是100 Ma左右。可以確定“石浦灰?guī)r”的形成時間為112～100 Ma，也就相當(dāng)于早白堊世阿普特階(Aptian)-阿爾必階(Albian)。

表3 浙江部分地區(qū)磨石山群九里坪組火山巖同位素年齡[8]

3.2 區(qū)域?qū)Ρ燃耙饬x

由上述可知，“石浦灰?guī)r”沉積時代為早白堊世阿普特階(Aptian)-阿爾必階(Albian)。由下而上沉積環(huán)境由陸相變?yōu)楹ｊ懡换ハ?、海相，為一海侵序列。區(qū)域上，早白堊世存在海相地層的是臺灣云林組。該套地層由臺灣中油公司于20世紀60年代后期，在澎湖至北港隆起區(qū)進行油氣地質(zhì)勘探時鉆遇。云林組在臺灣分布較廣，云林、嘉義、澎湖、臺西南盆地都有發(fā)現(xiàn)。主要由一套灰-灰白色砂巖、細砂巖、粉砂巖、頁巖、薄層灰?guī)r以及礫巖和少量玄武巖等組成。

從北港PK-2可以看出(圖6)，早白堊世云林組沉積早期為陸相沉積環(huán)境，發(fā)現(xiàn)陸相化石Tetoria(手取蜆)[9]。其后，中部出現(xiàn)半咸水雙殼類化石Costocyrena，上部則發(fā)現(xiàn)阿普特階淺海相的Cheloniceras、Cucullaea，說明這一地區(qū)發(fā)育的云林組早期處于陸相環(huán)境。隨后發(fā)生海侵，沉積環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹ｊ懡换ハ唷\海相，于阿普特階海侵達到最高潮(發(fā)現(xiàn)大量的菊石化石)。

北港隆起PK-3只揭露至云林組的上部，并發(fā)現(xiàn)主要有阿普特階(Aptian)-阿爾必階(Albian)的海相化石Neithea、Dufrenoyia、Nemocardium、Cucullaea，資料顯示為淺海相的沉積環(huán)境?？傮w上，臺灣的云林組海侵由東向西進行，海侵高潮期為阿普特階(Aptian)-阿爾必階(Albian)。

由此看出，“石浦灰?guī)r”時代與云林組相近，沉積序列也基本相似。說明該地區(qū)早白堊世阿普特階(Aptian)-阿爾必階(Albian)存在海侵，而“石浦灰?guī)r”可能是由海水沿衢州-天臺東西向斷裂帶侵入，形成海灣式的沉積。

早期學(xué)者通過對浙江臨海、福建安溪一帶付鱭魚化石的研究，推測早白堊世時期海水波及臨海—安溪以東[11]。通過區(qū)域的對比研究也認為我國東南沿海包括海域及周邊存在中生界下白堊統(tǒng)的海相或海陸交互相。筆者通過對“石浦灰?guī)r”時代的測定，確認了中生代早白堊世時期海侵范圍到達浙江象山一帶。

“石浦灰?guī)r”位于東海陸架盆地南部西側(cè)，海水由東向西侵入，說明東海陸架盆地南部存在海相的下白堊統(tǒng)，擴展了東海海域油氣勘探的領(lǐng)域。結(jié)合浙江陸域同時代的館頭組分布較多的暗色泥頁巖，具有可觀的生烴能力，說明早白堊世該區(qū)具有適宜形成烴源巖的古氣候條件。這為東海陸架盆地南部早白堊世油氣地質(zhì)條件評價提供了有利依據(jù)，也對該地區(qū)中生界油氣地質(zhì)調(diào)查與遠景評價具有重要意義。

4 結(jié)論

(1)“石浦灰?guī)r”沉積時代為早白堊世阿普特階(Aptian)-阿爾必階(Albian)，與臺灣地區(qū)云林組海侵時期相當(dāng)。

(2)東海陸架盆地南部存在著海相的下白堊統(tǒng)地層，展示了東海海域油氣勘探的新領(lǐng)域，對該地區(qū)中生界油氣調(diào)查與遠景評價具有重要意義。

1 徐北煤，鄭曙平.浙江象山“石浦灰?guī)r”的時代和沉積特征.地質(zhì)論評，1989，35(3).

2 傅肅雷.浙江象山石浦附近石灰?guī)r的時代.地層學(xué)雜志，1984，8(2).

3 浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告(臨海幅).北京：地質(zhì)出版社，1980.

4 謝小敏，胡文瑄，曹劍，等.浙閩地區(qū)下白堊統(tǒng)黑色泥巖沉積環(huán)境初探：微體古生物與有機地球化學(xué)證據(jù).沉積學(xué)報，2010，28(6).

5 胡廣，胡文瑄，曹劍，等.東南沿海地區(qū)下白堊統(tǒng)烴源巖特征及油氣潛力分析.高校地質(zhì)學(xué)報，2011，17(2).

6 王學(xué)寅，胡文瑄，胡廣，等.浙江石浦下白堊統(tǒng)灰?guī)r微相分析與鋯石U-Pb年代學(xué)研究.地質(zhì)論評，2012，58(4).

7 浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.浙江區(qū)域地質(zhì)志.北京：地質(zhì)出版社，1985.

8 俞云文，徐步臺.浙江中生代晚期火山-沉積巖系層序和時代.地層學(xué)雜志，1999，23(2).

9 松本達郎，速水格·橋本.臺灣西部平原探井內(nèi)所發(fā)現(xiàn)白堊紀軟體動物類化石.臺灣石油地質(zhì)，1965，4.

10 黃廷章.北港基盤及其鄰近地區(qū)井下先中新世地層之超微化石(Ⅰ：白堊系).臺灣石油地質(zhì)，1978，15.

11 張彌曼，周家健.我國東部中、新生代含油地層中的魚化石及有關(guān)沉積環(huán)境的討論.古脊椎動物與古人類，1978，16(4).