粵北泥盆紀(jì)沉積環(huán)境初步研究

馮佳偉，音長(zhǎng)樂(lè)，石志華

粵北泥盆紀(jì)沉積環(huán)境初步研究

馮佳偉，音長(zhǎng)樂(lè)，石志華

（成都理工大學(xué) 地球科學(xué)院，成都 610059）

粵北泥盆系發(fā)育在加里東運(yùn)動(dòng)不整合面之上，屬于海西旋回早期沉積。該區(qū)泥盆紀(jì)海侵由南西往北東逐漸擴(kuò)大隨后又略微退縮，構(gòu)成一個(gè)次一級(jí)的海侵-海退旋回；本文主要對(duì)沉積環(huán)境的地層、構(gòu)造背景和古地理相進(jìn)行初步研究和討論，以期對(duì)后期礦床研究打下基礎(chǔ)。

沉積環(huán)境；泥盆系；海侵；粵北

1 地層的劃分與對(duì)比

粵北地區(qū)是廣東泥盆系最為發(fā)達(dá)的地區(qū)。但與鄰?。▍^(qū)）相比，地層出露較差，研究程度較低，不少地層名稱(chēng)還常因新老命名的更替而存在不少混亂。根據(jù)原區(qū)測(cè)隊(duì)、各野外地質(zhì)隊(duì)及我們自己測(cè)制或編錄的剖面或鉆孔資料，按1981年頒布的《中國(guó)地層指南》精神，采用多重地層劃分的觀點(diǎn)，重新對(duì)區(qū)內(nèi)地層進(jìn)行了劃分和對(duì)比，部分地層界線及與之關(guān)聯(lián)的地層厚度相應(yīng)也有所更動(dòng)。地層名稱(chēng)沿用原區(qū)測(cè)報(bào)告所采用的地層名稱(chēng)，這些名稱(chēng)歷年來(lái)已為粵北各地質(zhì)隊(duì)廣泛引用，反映在大量的地質(zhì)資料和文獻(xiàn)中。這些名稱(chēng)是在巖石地層的哈含以上加以引用的，允許有穿時(shí)現(xiàn)象。仁化以東地區(qū)采用了江西地層名稱(chēng)。

在分析古地理環(huán)境和編制古地理略圖時(shí)，依據(jù)生物化石結(jié)合沉積旋回所概略地推定的等時(shí)線，即從年代地層單位的角度進(jìn)行初步探討。

桂頭群巖性往南西至紅巖-西牛即五點(diǎn)梅花一帶，紅色碎屑巖及礫質(zhì)碎屑物驟然變少直至消失，幾乎全由灰綠色千枚狀砂泥質(zhì)巖石所替代。它們與下伏被劃屬“前泥盆系”并構(gòu)成五點(diǎn)梅花背斜軸部的地層之間，產(chǎn)狀一致、巖性過(guò)渡、不存在“底礫巖”。結(jié)合下述區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景及沉積環(huán)境分析，推測(cè)該處的所謂“前泥盆系”更可能屬于早中泥盆世地層。

2 沉積基底的構(gòu)造背景

加里東運(yùn)動(dòng)之后，華南除廣西欽州-玉林一線仍保留海槽沉積外，其余均已上升為陸，伴隨著褶皺和斷裂，以及花崗巖類(lèi)巖石的侵入。依據(jù)前泥盆系中發(fā)育的褶皺、斷裂和巖體展布，可以概略地勾畫(huà)出泥盆紀(jì)開(kāi)始沉積前的古構(gòu)造背景大致輪廓。

首先，從較大的區(qū)域范圍看，從欽州-玉林一線的加里東殘留海槽往北東方向延伸至廣東境內(nèi)，在云浮-郁南（連灘）一帶直至五點(diǎn)梅花附近，已知志留系（例如有筆石化石作為地質(zhì)年代依據(jù)的上志留統(tǒng)嶺下群與泥盆系（例如上部產(chǎn)海相化石腕足類(lèi)等的下泥盆統(tǒng)的碎屑巖）之間，地層缺失最少，上下構(gòu)造層的地層展布，也不像海槽外圍那樣出現(xiàn)高角度的不整合，表明沿著這一北東地帶，猶如傾斜沉船的水上部分一樣，盡管經(jīng)加里東運(yùn)動(dòng)之后已被抬升為陸地，但相對(duì)于外圍地區(qū)來(lái)說(shuō)卻仍是個(gè)低洼地帶，接近于當(dāng)時(shí)的區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面，遭受剝蝕的時(shí)間短，接受海西期海侵的時(shí)間早，是海水“遲退早到”地區(qū)。而在此區(qū)外圍，地殼不僅抬升幅度大，而且構(gòu)造變形強(qiáng)烈，形成崇山峻嶺，遭受長(zhǎng)期的侵蝕和剝蝕，導(dǎo)致上下構(gòu)造層多呈明顯的角度不整合，兩者之間地層缺失也多，是海水“早退遲到”地區(qū)[1]。

在這種古地貌景觀背景上，依據(jù)前泥盆系褶皺軸向及走向斷層方位的突變或中斷、加里東巖體的出現(xiàn)部位和展布方向，結(jié)合泥盆系沉積相的變化特點(diǎn)，大致可以推定區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)發(fā)育有三組基底斷裂：一組呈北東方向，與古海槽方向基本一致，還侵很可能沿這一方向最先發(fā)生。一組呈北西向展布，略呈向南西突出的弧形，于海槽方向大體直交。從其內(nèi)有北西向加里東巖體侵入推測(cè)，很可能是一組張性斷裂。一組近于南北走向，分布于經(jīng)線114°附近。它控制著加里東巖體的分布（至少北段是明顯的），也控制著泥盆石炭系的巖相變化，是一條長(zhǎng)期活動(dòng)的盆地邊緣斷裂。

上述古構(gòu)造背景對(duì)于粵北泥盆系尤其是它的早期沉積環(huán)境有著重要的控制意義。

3 桂頭期沉積相古地理

桂頭群沉積早期（下亞群），主要是一套陸相沉積物，如桂頭剖面所見(jiàn)到的雜基支撐的含礫砂巖、具高角度槽形交錯(cuò)層的砂巖、具波痕構(gòu)造的紅色泥質(zhì)粉砂巖等，基本上是沖積扇及河心灘和河漫灘的沉積物。到了桂頭群沉積晚期，地形已經(jīng)逐步平原化，巨大的地形高差已經(jīng)基本消失，海水開(kāi)始由西南往東北方向逐步浸漫，于是后期出現(xiàn)了既有植物碎屑、淡水魚(yú)類(lèi)，又有海相生物（腕足類(lèi)、葉肢介等）的濱海-三角洲相碎屑沉積。而在五點(diǎn)梅花一帶，江英-浛洸斷裂以西，海侵顯然較早，沉積物以色調(diào)較深的潮坪細(xì)粒砂泥為主。

桂頭晚期出現(xiàn)的一個(gè)重要地質(zhì)事件是古火山活動(dòng)。大寶山及其外圍丘壩、徐屋等處于桂頭群分布形影不離的英安斑巖，大體是這一時(shí)期的產(chǎn)物。它們是在陸源-海濱條件下噴發(fā)的，因而其熔巖具有大量陸相火山巖的特征。

圖1A中所表示的桂頭群等厚線，包括了加里東不整合面之上、中泥盆統(tǒng)碳酸鹽巖之下的全布碎屑巖地層的厚度。它反應(yīng)的是穿時(shí)地質(zhì)體的厚度變化。但從它由北東往南西增大的趨勢(shì)表明，這種變化除了與接收沉積的先后和時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)外，還可能是古地形北東高、南西低這一基本特征的反映。

4 東崗嶺期沉積相古地理

東崗嶺早期的沉積環(huán)境(圖1B)，是桂頭晚期沉積環(huán)境的繼承和發(fā)展。此時(shí)本區(qū)已全面沉陷而以濱海砂泥質(zhì)潮坪為主( 其地層厚度已并入桂頭群中故圖1B未表示出等厚線)，只是在東側(cè)仍接受海陸交互的濱海—三角洲碎屑沉積，而西南一隅即五點(diǎn)梅花一帶，則開(kāi)始了淺水陸棚的強(qiáng)酸鹽沉積，該碳酸鹽的沉積范圍受北東及北西向盆邊斷裂控制，西牛地區(qū)底部紋層狀白云巖( 或泥晶灰?guī)r)的發(fā)育，隨后上部地層中珊瑚化石的頻頻出現(xiàn)以及紅巖地區(qū)含大量珊瑚、板狀層孔蟲(chóng)的生物層，表明碳酸鹽的沉積作用，環(huán)境逐步開(kāi)放，即從潮上一潮間帶逐漸轉(zhuǎn)向潮下帶上部，后者所處的高能環(huán)境還使紅巖等某些地段出現(xiàn)過(guò)一些斑礁[2]。在此沉積階段，除了大寶山地區(qū)繼續(xù)還有火山活動(dòng)外，在西牛地區(qū)出現(xiàn)的含鉀長(zhǎng)石碎屑的白云質(zhì)含礫砂巖或砂質(zhì)白云巖，也許也與同期火山活動(dòng)有關(guān)，這些火山活動(dòng)可能都受到西牛一大寶山一線的基底斷裂控制。

東崗嶺晚期沉積環(huán)境(圖1C) 總的說(shuō)來(lái)是海侵的繼續(xù)擴(kuò)大,但經(jīng)歷了前后兩個(gè)不同的階段。在前期階段，海侵迅猛，使早先的灰砂泥質(zhì)潮坪轉(zhuǎn)化為碳酸鹽潮坪和淺水陸棚，以大面積白云巖層的出現(xiàn)為特征，但在此東西寬達(dá)70km、南北長(zhǎng)大于150km的淺水陸棚上，海水淹沒(méi)深度及碳酸鹽沉積速度并不是均一的。如圖1C地層等厚線所大體反映的，當(dāng)時(shí)在本區(qū)北側(cè)(乳源一桂頭及東田一西崗寨一帶)和南側(cè)(西牛一紅寨一線)發(fā)育兩處北東向沉積凹陷，它們受到同生斷層(包括仍然活動(dòng)的基底斷層)的控制。在沉積凹陷中的水體似乎比周邊要深些，例如北側(cè)的西崗寨及廊田地層中常見(jiàn)到由下而上依次由含枝狀層孔蟲(chóng)灰?guī)r、含核形石灰?guī)r、層紋狀白云巖組成的厚約0.5～0.8m的韻律層，同時(shí)還較常出現(xiàn)半球狀層孔蟲(chóng),層紋狀灰?guī)r中偶爾見(jiàn)有輪藻”,反映出具有潮坪瀉湖的某些特點(diǎn)；而南側(cè)的土倫坪剖面上，巖層薄一紋層狀，色調(diào)深灰，巖性單調(diào)，以微一細(xì)晶灰?guī)r為主，生物化石稀少，似乎是淺水陸棚上的深水瀉湖相。位于相對(duì)抬起部位的仁化凡口、樂(lè)昌石坪等處所見(jiàn)巖性則有所不同: 核形石及枝狀層孔蟲(chóng)雖有出現(xiàn)但十分罕見(jiàn)，半球狀層孔蟲(chóng)則只偶有出現(xiàn)，而層紋狀構(gòu)造相當(dāng)常見(jiàn)，并常伴有輪藻，反映出更經(jīng)常處于潮間帶上部或潮上帶。在后期階段，全區(qū)經(jīng)歷了一次相對(duì)的海退，沉積盆地外圍相對(duì)上開(kāi)，向淺水陸棚提供了大量泥質(zhì)粉砂并占居主導(dǎo)地位。這種狀況基本上一直延續(xù)到晚泥盆世早期。

粵北中晚泥盆世地層分布略圖

A中泥盆世早期（桂頭晚期）B中泥盆世東崗嶺早期C中泥盆世東崗嶺晚期D晚泥盆世佘田橋期E晚泥盆世钖礦山期F泥盆紀(jì)地層分布略圖。1.古陸；2.三角洲一濱海砂礫質(zhì)沉積相:；3.陸緣潮坪及淺水陸棚砂泥質(zhì)交灰泥質(zhì)沉積相:；4.淺水陸棚碳酸鹽潮坪沉積相:;5.深陸棚邊緣碳酸鹽沉積相;6.泥盆系分布(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、為沉積相剖面位置);7.地層實(shí)測(cè)剖面位置;8.參考地層剖面;9.地層等厚線:;10.相區(qū)界線;11.推測(cè)的同生斷層;12.推測(cè)的基底斷層;13.古火山位置;14.古火山沉積凹地;15.古火山熔巖;6.古火山碎屑物質(zhì);17.生物礁;18.潮坪洼地或?yàn)a湖；19.陸源物質(zhì)來(lái)源方向;20.海浸方向(據(jù)區(qū)測(cè)隊(duì)、各野外隊(duì)、本所地層室及本專(zhuān)題資料綜合編制)

上述東崗嶺晚期淺水陸棚的東西兩側(cè)此時(shí)分屬于另外兩種沉積環(huán)境：西側(cè)即江英一浛洸以西地區(qū)，急劇相變?yōu)樯铌懪镞吘壪嗟奶妓猁}沉積，水體深，能最低，生物稀少，有時(shí)沉積硅質(zhì)條帶；而東側(cè)即凡口一大寶山以東地區(qū)，即屬于陸緣潮坪(局限陸棚)砂泥質(zhì)沉積，地層中幾乎不含碳酸鹽巖石。

5 佘田橋期沉積相古地理

余田橋期海侵進(jìn)一步擴(kuò)大，以沉積較純的碳酸鹽泥為基本特征。該期深水陸棚邊緣和淺水陸棚的碳酸鹽沉積均進(jìn)一步向東有所推移，東側(cè)陸緣砂泥質(zhì)潮坪則往東退縮，但總的來(lái)說(shuō)相帶展布面貌與東崗嶺晚期差異不大；巖性特征除白云巖層較少外，其余與東崗嶺晚期也基本相同，如圖1D所示，在當(dāng)時(shí)淺水陸棚的碳酸鹽沉積區(qū)，也有南北兩個(gè)相對(duì)的沉積凹陷。凹陷地區(qū)如西崗寨一帶，雖然總的仍是以泥晶灰?guī)r為主，并常有白云巖化，但在偏下部和偏上部夾有較多含顆粒及生物碎屑的灰?guī)r，還出現(xiàn)主要由群體珊瑚、半球狀層孔蟲(chóng)和柱狀迭層石組成的生物層，尤其在偏上部，生物層的厚度頗大，累計(jì)可達(dá)54米，顆?；?guī)r中可見(jiàn)到交角達(dá)25°的斜層理。凹陷外緣如凡口，層紋狀泥晶灰?guī)r相當(dāng)發(fā)育，白云石化較強(qiáng)，鳥(niǎo)眼較常出現(xiàn)，輪藻更為常見(jiàn)，而偏中部和偏上部的顆?；?guī)r及生物層厚度則較薄，顆?；?guī)r中所見(jiàn)到的也只是些低角度的小型斜層理，反映沉積環(huán)境的能量比凹陷地區(qū)低，水體也較淺。但在凹陷內(nèi)外大體都有兩個(gè)更次一級(jí)沉積旋回，每一旋回都是愈到后期沉積環(huán)境能量愈高。

6 錫礦山期沉積相古地理

錫礦山期沉積環(huán)境的基本格局與佘田橋期相同，除了東側(cè)陸緣碎屑潮坪范圍略微向東退縮和西側(cè)深陸棚邊緣碳酸鹽沉積進(jìn)一步向東擴(kuò)展外，淺水陸棚碳酸鹽沉積物的基本特點(diǎn)是反映出海流不暢，鹽度偏高，環(huán)境相對(duì)閉塞。此時(shí)生物門(mén)類(lèi)比較單調(diào)，以廣鹽度生物為主，群體珊瑚、半球狀層孔蟲(chóng)幾乎絕跡，絕大部分灰?guī)r以泥晶為主，總的說(shuō)來(lái)是一種淺水陸棚上的潮間一潮下帶為主的低能沉積環(huán)境(圖1E )。但在它的早、中、晚期，沉積特征仍有所不同:

錫礦山早期碳酸鹽匯積人較經(jīng)常出現(xiàn)核形石為特征；瘤狀灰?guī)r的“基體”含陸源砂泥質(zhì)較高，而“瘤體”則較純并含多寡不一的顆粒及生物碎屑。層紋狀構(gòu)造少見(jiàn)，鳥(niǎo)眼很少發(fā)育。屬于以潮間帶下部一潮下帶上部的具間歇性攪動(dòng)的沉積環(huán)境[3]。

錫礦山中期沉積的以花斑狀灰?guī)r為主體的碳酸鹽巖，幾乎全部是泥晶灰?guī)r，生物門(mén)類(lèi)及數(shù)量更少，間有水平蟲(chóng)洞，看來(lái)水體更深，店本上是波基面之下的陸棚瀉湖低能沉積。其中部常夾有一層厚度不大、發(fā)育水平層理的泥灰?guī)r或泥巖狀白云巖(在凡口礦區(qū)作為地層對(duì)比標(biāo)志層之一)，幾乎完全缺乏底棲生物，看來(lái)此時(shí)陸棚瀉湖沉積速度相當(dāng)緩慢而鹽度卻較高，以致可以通過(guò)海盆底層水直接交代海底灰泥形成準(zhǔn)同生白云巖。

錫礦山晚期沉積環(huán)境變化很大，如凡口地區(qū)所見(jiàn)，當(dāng)由天子嶺群向帽子峰組過(guò)渡時(shí)，在不厚（8~40m）的巖性段內(nèi)急劇地重現(xiàn)了錫礦山中期、早期及佘田橋期的各種巖性(如出現(xiàn)瘤狀灰?guī)r、顆粒灰?guī)r、層紋狀灰?guī)r，分別可見(jiàn)有核形石、珊瑚和層孔蟲(chóng)、輪藥)，表明海退過(guò)程十分急速，其時(shí)局部地段如樂(lè)家灣還可能有過(guò)短暫的潮坪瀉湖環(huán)境。及至帽子峰組沉積時(shí)，陸源碎屑又逐漸占居主要地位，再次出現(xiàn)植物碎片及魚(yú)類(lèi)化石，一些砂巖中具有大型交錯(cuò)層理及垂直蟲(chóng)孔。原來(lái)淺水陸棚的碳酸鹽沉積范圍大部分重新抬升為濱海一三角洲環(huán)境，非從而結(jié)束了本區(qū)泥盆紀(jì)海盆的沉積歷史。

[1] J.L.威爾遜，地質(zhì)歷史中的碳酸鹽相[M]. 地質(zhì)出版社, 1981,

[2] 沈德麒、陳耀欽、楊振強(qiáng). 中泥盆世末期湘、桂、粵海域的沉積相古地理特征討論[J]. 地質(zhì)論評(píng)，1983, （299）:6.

[3] 李菊英、侯奎. 廣東凡口礦區(qū)鈣藻化石的發(fā)現(xiàn)[J]. 地質(zhì)科學(xué)，1981, 1.

Preliminary Study of Sedimentary Environment in North Guangdong in Devonian Period

FENG Jia-wei YIN Chang-le SHI Zhi-hua

(College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

The Devonian System in north Guangdong was developed on the Caledonian unconformity surface. The Devonian marine transgression here advanced gradually from the southwest to the northeast followed by marine regression, forming an early Hercynian transgression-regression cycle. This paper has a discussion on tectonic setting, stratigraphy and paleogeography in the studied area in Devonian Period.

sedimentary environment; Devonian System; marine transgression; north Guangdong

2018-07-05

馮佳偉（1994-），男，河北人，在讀研究生，研究方向：礦床學(xué)

P53；[P66]

A

1006-0995（2019）02-0179-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.001