隆林德峨地區(qū)晚泥盆世-早石炭世平行不整合及其意義探討

余樹青, 張 喜, 陸干強(qiáng), 周 輝, 李興鵬

(1.中國(guó)-東盟地學(xué)合作中心(南寧), 南寧 530023; 2.廣西壯族自治區(qū)第四地質(zhì)隊(duì), 南寧 530032)

在廣西壯族自治區(qū)第二代地質(zhì)志修編過程中, 通過綜合研究分析, 認(rèn)為晚古生代碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣同生斷裂是其伸展構(gòu)造的主要類型, 以盆地中環(huán)臺(tái)地為代表的不整合面代表了同生斷裂活動(dòng)形成的一系列伸展不整合面[1]。前人研究表明， 加里東運(yùn)動(dòng)之后, 廣西進(jìn)入了華力西旋回, 包括四幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 即平旺上升運(yùn)動(dòng)、 柳江運(yùn)動(dòng)、 黔桂上升運(yùn)動(dòng)、 東吳運(yùn)動(dòng), 均認(rèn)為是較為普遍的地殼上升運(yùn)動(dòng)。筆者通過在廣西右江地區(qū)開展數(shù)年區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作, 以隆林縣德峨地區(qū)為例, 對(duì)“柳江運(yùn)動(dòng)”同生斷裂所形成的臺(tái)盆相間的格局以及石炭系與泥盆系的平行不整合界線進(jìn)行了研究， 發(fā)現(xiàn)在右江盆地的臺(tái)地相上普遍存在著平行不整合界線, 這些界線不僅有清晰的上、 下地層接觸關(guān)系、 暴露剝蝕面等宏觀特征[2], 而且還有平行不整合引起的沉積環(huán)境的變化和生物帶的缺失等現(xiàn)象, 但在深水斜坡盆地相域多表現(xiàn)為連續(xù)整合沉積。這與晚泥盆世-早石炭世右江盆地的伸展、 擴(kuò)張, 導(dǎo)致形成盆臺(tái)相間、 塹壘式斷塊構(gòu)造等以伸展作用為主的構(gòu)造格局密切相關(guān)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

廣西右江盆地位于古特提斯構(gòu)造域和環(huán)太平洋構(gòu)造域的復(fù)合部位, 隸屬揚(yáng)子板塊西南緣, 地處幾個(gè)大的構(gòu)造單元的交接部位, 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜(圖1a)。 該區(qū)域自晚古生代以來受古特提斯洋俯沖與閉合、 峨眉山地幔柱活動(dòng)、 古太平洋板塊俯沖及青藏高原隆升等構(gòu)造復(fù)合疊加, 存在多期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)， 其西南方向?yàn)楣盘靥崴寡蟮姆种а箝]合形成的哀牢山斷裂, 西北為彌勒-師宗斷裂, 南東側(cè)為中生代十萬大山前陸盆地以及欽防褶皺造山帶, 北東側(cè)以南丹-賓陽(yáng)斷裂為界, 狀若不對(duì)稱菱形。 盆內(nèi)以北西、 北東向?yàn)橹鞯亩喾较驍嗔寻l(fā)育[3-6]。加里東運(yùn)動(dòng)以來, 由于上述盆緣、 主要盆內(nèi)斷裂多期次(同沉積)活動(dòng)斷裂, 鑄造了極富特色的塹壘式右江裂谷盆地, 成就了臺(tái)地和臺(tái)間海槽或溝盆間列的盆地格局(圖1b)[7]。

圖1 右江盆地構(gòu)造格架示意圖(據(jù)杜遠(yuǎn)生等[7]修改)

2 伸展不整合特征

2.1 伸展作用及伸展構(gòu)造

從圖2可知, 廣西右江地區(qū)西起隆林、 西林, 東至南丹、 河池, 南起寧明、 扶綏, 北至樂業(yè)、 天峨, 晚古生代伸展作用形成的臺(tái)盆相間古地理特征明顯, 其中右江盆地東北側(cè)凌云臺(tái)地與樂業(yè)臺(tái)地之間形成的北北東走向的盆地， 右江盆地東南側(cè)平果-榜圩一帶呈北西向的靈馬凹陷, 兩者均顯示古生界碳酸鹽巖臺(tái)地裂解產(chǎn)生長(zhǎng)條狀沉積盆地, 其兩側(cè)臺(tái)地裂解邊緣輪廓嵌合性好[8]。同時(shí), 晚泥盆世的斷陷盆地內(nèi), 往往沉積一套以硅質(zhì)巖、 硅質(zhì)粉砂巖為主的深水盆地相的沉積。從整個(gè)右江盆地來看, 伸展作用產(chǎn)生的構(gòu)造組合為大面積長(zhǎng)條狀線形斷陷盆地圍限一系列裂離的古生界碳酸鹽巖臺(tái)地及孤立碳酸鹽巖臺(tái)地。

2.2 伸展不整合的普遍性

朱志澄指出, 在區(qū)域伸展背景下, 地層接觸多表現(xiàn)為平行不整合或微角度不整合, 是伸展構(gòu)造重要的特征之一[9]。右江地區(qū)晚古生代(孤立、 半孤立)臺(tái)地碳酸鹽巖系內(nèi)部發(fā)育一系列沉積間斷面或古侵蝕面, 該面之下古喀斯特溶蝕地貌發(fā)育， 之上分布有含古土壤層的殘余堆積或沉積[10]。筆者通過資料收集以及野外調(diào)查發(fā)現(xiàn), 在右江盆地的扶綏、 巴馬、 東蘭、 龍州等不同的孤立臺(tái)地上均存在不整合界線(圖2—圖6)。這些不連續(xù)面的成因既與“柳江運(yùn)動(dòng)”導(dǎo)致區(qū)域抬升作用息息相關(guān), 亦與右江裂谷拉張伸展作用有關(guān), 裂谷長(zhǎng)期拉張、 同沉積斷裂活動(dòng), 導(dǎo)致形成的一系列伸展不整合面[11-12]。

圖2 桂西右江盆地晚古生代臺(tái)、 盆相間沉積簡(jiǎn)圖[1]

圖3 扶綏縣大陵村C1/D3平行不整合[3]

圖4 巴馬縣勤蘭村C1/D3平行不整合

圖5 東蘭縣金谷圩C1/D3平行不整合[3]

圖6 龍州縣板旺村C1/D3平行不整合[3]

2.3 伸展不整合在德峨地區(qū)的表現(xiàn)特征

2.3.1 臺(tái)地相不整合特征 桂西德峨地區(qū)位于南盤江-右江成礦帶西南部, 地處古特提斯構(gòu)造域和環(huán)太平洋構(gòu)造域的復(fù)合部位, 屬南盤江-右江裂谷盆地的桂西北坳陷[13]。筆者在德峨地區(qū)進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn), 都安組(C1-2d)與下伏地層為平行不整合接觸關(guān)系。在隆林縣德峨鎮(zhèn)新街磨墳溝的野外觀察到一不整合接觸剖面(圖7), 下伏地層融縣組(D3r)為灰色礫屑砂屑灰?guī)r與灰色、 淺灰色薄層狀砂屑灰?guī)r相間呈條帶狀構(gòu)造, 不整合面之間有一層厚約70 cm的灰黃色、 褐紅色薄層泥質(zhì)粉砂巖夾層(圖8), 與下部灰?guī)r接觸部位見有紅褐色的鐵皮, 為明顯的暴露面標(biāo)志; 其上為都安組灰色、 淺灰色中-厚層狀生物屑灰?guī)r。

圖8 融縣組與都安組平行不整合面

融縣組上部發(fā)育一小型包卷層理(圖9), 且包卷層理的滑塌方向與臺(tái)盆分離方向一致, 筆者認(rèn)為該現(xiàn)象是伸展構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物, 證明當(dāng)時(shí)該區(qū)海底活動(dòng)性強(qiáng)。

圖9 融縣組頂部小型包卷構(gòu)造

以上臺(tái)盆分離特征以及臺(tái)地相不整合面的出露、 包卷層理發(fā)育, 證明該區(qū)域受南西-北東向伸展運(yùn)動(dòng)影響, 形成北西向伸展斷裂, 并形成臺(tái)盆相間的格局。

2.3.2 臺(tái)地相地層缺失特征 本次調(diào)查中在泥盆系/石炭系(D/C)界線附近進(jìn)行系統(tǒng)牙形刺化石采集, 鑒定結(jié)果顯示(圖7、 表1): 隆林縣德峨鎮(zhèn)新街磨墳溝剖面PM702的泥盆系最新的牙形刺化石帶為S.velifer帶, 為中法門階, 其上覆地層所采集到的牙形刺化石直接為石炭系杜內(nèi)階的duplicata帶, 對(duì)比中間缺失5個(gè)牙形刺化石帶(trachytera、postera、expansa、praesulcata、sulcata); 隆林縣德峨鎮(zhèn)那地村剖面PM501的泥盆系最新的牙形刺化石帶為中法門階的P.marginifera帶, 然后出現(xiàn)早石炭世初期的Protognathodussp.(原顎刺(未定種)),時(shí)代與duplicata帶相當(dāng), 中間缺失6個(gè)牙形刺化石帶。

表1 磨墳溝剖面牙形刺化石對(duì)比

圖7 隆林縣德峨鎮(zhèn)磨墳溝C1-2d/D3r平行不整合剖面柱狀示意圖

2.3.3 臺(tái)盆相對(duì)比特征 通過對(duì)德峨新街的巖相古地理及巖性進(jìn)行分析： 該區(qū)在加里東運(yùn)動(dòng)后, 晚埃姆斯期開始接受沉積, 至吉維特由濱海相轉(zhuǎn)為局限臺(tái)地相(圖10a)。 弗拉斯期后, 同沉積活動(dòng)斷裂帶控制著沉積作用和次級(jí)深水盆地的發(fā)展[14-15], 該區(qū)開始臺(tái)盆分相, 北東向?yàn)樘纬晒铝⑴_(tái)地相, 南西向?yàn)橄鲁赁D(zhuǎn)為深水盆地相。弗拉斯期—法門期, 臺(tái)地相區(qū)以局限-半局限臺(tái)地為主的饑餓沉積, 以白云質(zhì)灰?guī)r、 砂屑灰?guī)r為主, 局部發(fā)育小型滑塌構(gòu)造、包卷層理等伸展運(yùn)動(dòng)所引起的斜坡滑塌現(xiàn)象； 盆地相區(qū)為深水盆地相為主的深灰色薄層硅質(zhì)巖、 硅質(zhì)粉砂巖、 泥巖, 其上為斜坡相泥灰?guī)r、 扁豆?fàn)罨規(guī)r(圖10b)。法門晚期—杜內(nèi)期, 右江盆地再一次拉伸擴(kuò)張, 導(dǎo)致孤立、 半孤立臺(tái)地抬升接受短暫的剝蝕, 而盆地相區(qū)下沉, 海水加深, 沉積巖由斜坡相的扁豆?fàn)罨規(guī)r變?yōu)樯钏璧叵嗌罨疑栀|(zhì)巖、 硅質(zhì)粉砂巖(圖10c)。

圖10 新街泥盆-石炭系的巖相古地理及巖性對(duì)比

綜上所述, 受柳江運(yùn)動(dòng)影響, 德峨地區(qū)晚泥盆世—早石炭世, 盆地相區(qū)為連續(xù)沉積, 臺(tái)地相區(qū)明顯存在抬升剝蝕, 形成短暫的時(shí)代缺失, 是裂谷長(zhǎng)期拉張、 同沉積斷裂活動(dòng)與區(qū)域抬升作用形成的復(fù)合伸展不整合面, 與右江裂谷拉張伸展作用有關(guān), 進(jìn)一步佐證了晚泥盆世—早石炭世右江盆地存在持續(xù)的明顯的拉張伸展運(yùn)動(dòng)。

3 與特提斯構(gòu)造域的耦合關(guān)系

右江盆地作為特提斯構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域復(fù)合作用的產(chǎn)物[16], 其主體處于揚(yáng)子板塊上, 西南部古特提斯洋沿哀牢山加里東殘余海槽向東打開以及華南板塊向北漂移引起的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的調(diào)整[17-19], 同時(shí)受到太平洋板塊和華夏板塊與揚(yáng)子板塊繼志留紀(jì)碰撞后松弛應(yīng)力的影響, 使得中晚泥盆世右江盆地處于北東和南西向拉張構(gòu)造環(huán)境中, 形成了揚(yáng)子古陸南部被動(dòng)大陸邊緣裂谷盆地, 其層序充填特征及其盆地演化無疑與這一構(gòu)造環(huán)境息息相關(guān)[20]。

覃建雄等[20]通過對(duì)右江盆地層序充填序列與古特提斯海再造的研究指出, 右江古特提斯海演化經(jīng)歷了(加里東運(yùn)動(dòng))陸內(nèi)裂陷?！懢壛压群！?東吳運(yùn)動(dòng))弧后裂谷?！?印支運(yùn)動(dòng))殘余海前陸盆地4個(gè)時(shí)期。在拉張構(gòu)造背景下, 右江盆地發(fā)育北西向新生的拉張性同沉積斷裂和北東向繼承性深大走滑同沉積斷裂[21]。 隨著古特提斯洋沿金沙江-紅河斷裂打開, 區(qū)內(nèi)地殼強(qiáng)烈拉伸擴(kuò)張, NW向同沉積斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈, 形成了以廣南-靖西斷裂、 百色-南寧斷裂、 南丹-河池?cái)嗔褳橹鞯娜舾蓷l北西向強(qiáng)烈拉張并伴隨左行走滑斷裂, 形成了呈NW向展布的被動(dòng)陸緣裂陷盆地[22], 造就了棋盤狀臺(tái)、 盆相間的古地理格局(圖11)。

圖11 右江盆地泥盆紀(jì)同沉積斷裂分布(據(jù)鐘怡江等[19]修改)

德峨新街地區(qū)由于強(qiáng)烈拉張所形成的一條北西向拉張并伴隨強(qiáng)烈左行走滑斷裂, 將北東盆抬升形成臺(tái)地相(以白云質(zhì)灰?guī)r、 砂屑灰?guī)r為主的局限半局限臺(tái)地饑餓沉積), 以及沉積間斷不整合面; 南西盆下降為以深水盆地相為主的深灰色薄層硅質(zhì)巖、 硅質(zhì)粉砂巖、 泥巖, 其上為斜坡相泥灰?guī)r、 扁豆?fàn)罨規(guī)r, 這是右江盆地長(zhǎng)期伸展作用與“柳江運(yùn)動(dòng)”復(fù)合所造成的伸展區(qū)域抬升的產(chǎn)物, 以臺(tái)地上沉積間斷面為主要識(shí)別標(biāo)志, 反映此時(shí)右江盆地正處于古特提斯洋打開而形成的被動(dòng)大陸邊緣裂谷盆地。

4 結(jié) 論

(1)德峨新街地區(qū)上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)臺(tái)地相存在短暫的暴露剝蝕, 并缺失了5個(gè)牙形刺化石帶, 導(dǎo)致泥盆紀(jì)與石炭紀(jì)地層呈平行不整合接觸。

(2)德峨新街地區(qū)晚泥盆世—早石炭世, 由于強(qiáng)烈拉張所形成的一條北西向拉張并伴隨強(qiáng)烈左行走滑斷裂, 將北東盆抬升形成臺(tái)地相(主要為一套白云質(zhì)灰?guī)r、 砂屑灰?guī)r為主的局限半局限臺(tái)地饑餓沉積), 并形成沉積間斷不整合面; 南西盆則為深水盆地沉積的硅質(zhì)巖、 扁豆?fàn)罨規(guī)r, 形成“北臺(tái)南盆”的古地理局面。

(3)泥盆世晚期—石炭世早期臺(tái)地相的不整合而盆地相的連續(xù)沉積, 這是右江盆地長(zhǎng)期持續(xù)的伸展作用與“柳江運(yùn)動(dòng)”復(fù)合所造成的伸展區(qū)域抬升的產(chǎn)物, 進(jìn)一步佐證右江盆地此時(shí)正處于古特提斯洋打開而形成的被動(dòng)大陸邊緣裂谷盆地。