湖南漣源—邵陽中泥盆世艾菲爾期巖相古地理分析

劉天一，王先輝，李建中

（1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2.湖南省地質(zhì)調(diào)查所，湖南 長(zhǎng)沙 410116）

0 引言

“漣邵盆地”是湘中地區(qū)的一個(gè)巨型盆地，屬晚古生代沉積盆地。盆地西界為西峰造山帶，北界為安化—瀏陽東西向隆起帶，東界為溈山—紫云山隆起，南至苗兒山、越城嶺、塔山加里東期褶皺隆起帶，并向南西向開口。盆地內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，因而對(duì)該盆地的性質(zhì)、充真序列研究并盆地分析有著重要的意義[1-5]。本文僅對(duì)中泥盆世艾菲爾期沉積盆地進(jìn)行研究。

1 地質(zhì)背景

“漣邵盆地”位于湖南省中部，是一個(gè)在前泥盆紀(jì)淺變質(zhì)巖系基礎(chǔ)發(fā)展起來的繼承性沉積盆地（圖1）。泥盆紀(jì)地層發(fā)育齊全，沉積類型復(fù)雜，巖相變化大。以城步—新化巖石圈斷裂帶為界，北西屬于揚(yáng)子微板塊南東緣，南東屬華夏微板塊北西緣。盆地西部和北部為雪峰山加里東期弧形褶皺隆起帶所環(huán)繞，南部為苗兒山、越城嶺、塔山加里東期褶皺隆起帶呈東西向串珠狀斷續(xù)展布，東部為溈山、紫云山加里東期褶皺隆起帶呈南北向展布，經(jīng)及南東部部部衡陽燕山晚期—喜馬拉雅期構(gòu)造盆地所疊覆，加里東褶皺構(gòu)成基底。而“漣邵盆地”為晚古生代至早中三疊世相對(duì)拗陷區(qū)，并向南西向開口，接受海相沉積，構(gòu)成沉積蓋層，中三疊世末的印支期安源運(yùn)動(dòng)使其褶皺隆起成山，基本結(jié)束海侵，成為印支期褶皺區(qū)[1，2，4，5]。

圖1 “漣邵盆地”工作區(qū)位置

2 中泥盆世艾菲爾期地層巖性分布特征

中泥盆世艾菲爾期主要地層為跳馬澗組，其主要出露于新化縣瑯塘—西河—槎溪—茶山村—隆回縣九龍山一線、漣源市東灣—婁底市雙江鄉(xiāng)—湘鄉(xiāng)市甘草灣—雙峰縣杏子鋪、邵東縣佘田橋—衡陽縣曲蘭—雙峰縣鎖石—陳家沖、新邵縣龍溪鋪—坪上、陳家坊—漣源市茅塘、洞口縣毓蘭—山門—隆回縣六都寨、溆浦縣石園界及懷化市銅灣一帶、水廟—武岡市一線西側(cè)、西巖城步一線東側(cè)、城步—七坡山—李熙橋—紅巖鎮(zhèn)—鳳凰山一線附近，越城嶺—關(guān)帝廟、陽明山—塔山隆起帶的周邊地帶，另在韶山縣清溪、邵東縣簡(jiǎn)家垅、雙峰縣甘棠鋪、新寧縣司機(jī)塘、高橋鎮(zhèn)和通道侗族自治縣馬龍—雷團(tuán)等地亦有分布，除在銅柱灘一帶整合于源口組之上外，其余均為角度不整合于前泥盆紀(jì)地層之上，為一套以淺紫紅色為主色調(diào)濱—淺海相的碎屑巖沉積，由兩個(gè)較大的沉積旋回組成。

下旋回下部為灰白色中層狀細(xì)粒石英砂巖、石英礫巖夾灰綠色薄層狀頁巖。砂巖中發(fā)育平行層理、斜層理、板狀交錯(cuò)層理、負(fù)荷模構(gòu)造；頁巖中發(fā)育水平層理。產(chǎn)大量的植物和魚化石碎片，但保存不好。屬臨濱帶—前濱帶沉積。上部以紫紅色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖、薄層狀粉砂質(zhì)泥巖夾中層狀細(xì)粒含鐵石英砂巖及豆?fàn)畛噼F礦層。粉砂質(zhì)泥巖中發(fā)育水平層理、浪成沙紋層理，鮞狀、豆?fàn)畛噼F礦層，鮞、豆?fàn)铙w呈橢圓形，長(zhǎng)軸5～11mm。應(yīng)為臨濱帶夾淺海陸棚沉積。

上旋回為灰白色薄至中層狀細(xì)粒石英砂巖、粉砂巖夾紫紅色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖。砂巖中發(fā)育平行層理、斜層理，泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖中常見水平層理，砂泥薄互層理。產(chǎn)腕足類化石及大量的植物碎片，具前濱—臨濱相沉積特征。

本組厚度在區(qū)域上變化較大，新邵龍溪鋪—坪上一帶厚度最大，雷公脊剖面可達(dá)668.8m，往兩側(cè)厚度有所減小，東至雙峰甘棠鋪，本組厚378～455.7m，往北西至新化縣瑯塘—西河—楊溪一帶，僅95.5m；圖區(qū)東北部漣源—婁底—湘鄉(xiāng)—雙峰杏子鋪一帶，大體上自北西往南東厚度逐漸減小，為22～377.2m。

工作區(qū)東南部本組底部常見有數(shù)層紫紅、灰白色厚至塊狀石英礫巖，礫石含量可達(dá)60%以上，主要為脈石英，少量硅質(zhì)巖和其他礫石，礫徑0.3～5cm，磨圓度好，在水東江一帶最厚，可達(dá)455.5m，且礫石層數(shù)量較多，往西至佘田橋、仙槎橋厚度多在157～237.9m，往南東至演陂，厚度迅速減小至42.8m，往北東至雙峰陳家沖，為149～250m。

3 泥盆紀(jì)構(gòu)造古地理格局

加里東運(yùn)動(dòng)的結(jié)束，標(biāo)志著雪峰—加里東期陸緣裂谷的全面封閉。從泥盆紀(jì)開始，進(jìn)入了震蕩性升降運(yùn)動(dòng)為主的陸表海上疊盆地的沉積階段。

中泥盆世艾菲爾早期早時(shí)，該區(qū)域成為河流交匯與橫向擺動(dòng)的場(chǎng)所。古陸上風(fēng)化剝蝕的陸屑物不斷動(dòng)移堆積，構(gòu)成了沉積盆地的雛形。晚時(shí)，海水沿微形拉張的城步—新化斷裂沉降帶所形成的海槽，自南西向北東侵入（也為后期的海侵通道），形成一個(gè)向南呈喇叭形狀開口的海灣，洞口石下江—冷水江市—安化驛頭鋪—衡陽向陽橋一線大致為海岸線所在，主要為河口灣沉積。南部越城嶺、苗兒山一帶的加里東巖體分布區(qū)，其時(shí)為起著障壁作用的古陸所在，在新寧—東安一帶則形成了渾水潮坪。古陸兩側(cè)與廣海相通，由于水體運(yùn)動(dòng)的主要能量與風(fēng)浪作用，故在河口灣與潮坪之間為前濱碎屑沉積。

艾菲爾期晚期早時(shí)尚未接受沉積的地區(qū)，局部地方見有河流沉積。后階段海侵大為擴(kuò)張，海水越過早期岸線向北推進(jìn)，西部靖縣—安化斷裂和北部安化—瀏陽斷裂控制西部、北部海岸線，并使之成為雪峰—幕阜古陸與華南海的邊界，由于海平面的提高，越城嶺—苗兒山古島一度沉沒于水下，成為無障壁海的一部分。由于古陸上風(fēng)化剝蝕的陸源碎屑不斷輸入，成為充填型的海底平坦、寬廣的前濱地帶。

中泥盆世艾菲爾早期的構(gòu)造活動(dòng)，是在加里東期構(gòu)造背景上向疊復(fù)盆地發(fā)展的，主要表現(xiàn)為震蕩性活動(dòng)和北東向斷裂的重新活動(dòng)，控制了古地理的變化，導(dǎo)致了沉積相的多變，現(xiàn)分階段如圖2 所示。

圖2 中泥盆世艾菲爾期巖相古地理演化模式

4 中泥盆世艾菲爾期的巖相

據(jù)古地理分布、巖石組合、沉積構(gòu)造、生物組合與生態(tài)特征等為依據(jù)，將中泥盆世艾菲爾期不同時(shí)期充填序列的沉積相劃分表1 所示。

表1 艾菲爾期期沉積相劃分

艾菲爾期巖相古地理特征如圖3 所示。

圖3 中泥盆世艾菲爾期巖相古地理圖

（1）沖洪積－沖積相：系艾菲爾期早期早時(shí)的沉積。主要分布于邵陽—邵東以北及雙峰一驛頭鋪—冷水江市一線之南的地帶。早期晚時(shí)在仍為陸地的益陽牛軛灣等地，均發(fā)育有河流相沉積。沉積物普遍具二元結(jié)構(gòu)：下部由礫巖、砂礫巖夾細(xì)粒石英砂巖組成河床亞相沉積，礫石具分選、磨圓和迭瓦狀構(gòu)造，含植物殘莖斷枝；上部由中—細(xì)粒石英砂巖或巖屑石英雜砂巖、含礫砂巖組成上部邊灘亞相沉積，發(fā)育大型板狀斜層理；其上發(fā)育有水平紋層和泥裂構(gòu)造的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等懸浮物質(zhì)組成的漫灘沉積。在河流流經(jīng)的山麓地帶（新邵汪家沖等地），見礫石成分復(fù)雜、分選差、磨圓度低，砂泥物質(zhì)明顯增多的沖洪積相沉積。

（2）河口灣相：分布于新邵、邵東、漣源、婁底和安化驛頭鋪一帶，為艾菲爾期早期初時(shí)沉積。其沉積物覆于河流相沉積物之上。由泥質(zhì)粉砂巖、鈣泥質(zhì)石英粉砂巖、含鐵泥質(zhì)石英細(xì)一粉砂巖、砂質(zhì)泥巖等組成。巖層中具水平層理和斜層理，內(nèi)含漂浮植物殘骸。

（3）潮坪相：艾菲爾期早期越城嶺—苗兒山古島北側(cè)，因古島障壁作用的影響，水體活動(dòng)主要為潮汐作用。巖石組合為粉砂質(zhì)頁巖、石英粉—細(xì)砂巖、鈣泥質(zhì)粉砂巖。具水平層理、脈狀層理。

（4）前濱相：艾菲爾期早、晚期均較發(fā)育。早期見于城步隆回、邵陽、祁陽、永州一帶；晚期分布于黔陽—安化—長(zhǎng)沙一線之南（古海岸線），及城步、洞口、邵陽西寨口、祁陽一線之北。在此地帶內(nèi)，由于水體較淺、無明顯障壁、以風(fēng)浪作用為主的沉積。

早期前濱相下部，由于海水初次侵入本區(qū)使曾經(jīng)為古陸風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物在潮流的反復(fù)磨蝕下，形成了厚度不一、成熟度較高的復(fù)成分含泥砂礫質(zhì)海灘的廣泛分布。在水體活動(dòng)較強(qiáng)的地區(qū)（衡南鐵絲街一帶），在風(fēng)浪和潮汐共同反復(fù)的沖洗作用下，沉積了成熟度極高的、主要為石英質(zhì)砂、礫灘。隨著海侵的擴(kuò)大，海水的加深，風(fēng)浪作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過潮汐作用，到前濱相的中上部則主要為礦物成熟度更高的中細(xì)粒石英砂巖。

晚期該相沉積，自海岸往向海方向，沉積物顆粒由粗變細(xì)，大致可分為成熟度高的石英砂礫灘、中細(xì)粒石英質(zhì)砂壩和分布在上述砂壩兩者之間主要由潮汐低能沉積的泥砂壩3 個(gè)沉積亞相。

前濱相區(qū)沉積構(gòu)造發(fā)育，具板狀層理、雙向斜層理，波狀、透鏡狀層理，槽狀、楔狀層理及水平層理等。層面構(gòu)造的波痕、泥裂、沖刷痕、爬痕和垂直或傾斜蟲孔也很常見。生物主要為植物、魚、雙殼和一些腕足、腹足、苔蘚蟲及漂浮菊石。

（5）近濱相：分布于城步—洞口—祁陽—線以南地區(qū)，往南延展出區(qū)外、是介于低潮線至浪基面之間的低能沉積地帶。微相巖石主要為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥（頁）巖、含豆?fàn)畛噼F礦粉砂巖和一些鈣質(zhì)粉砂巖、細(xì)粒石英砂巖。沉積構(gòu)造具水平層理、小型交錯(cuò)層理和粒序?qū)永?，見垂直層面分布的生物潛穴。生物有魚、雙殼類、腕足類和異地植物等。

5 結(jié)語

（1）中泥盆世艾菲爾期主要地層為跳馬澗組，分布范圍與工作區(qū)基本重疊，為泥盆紀(jì)在本區(qū)域內(nèi)出露的最老地層。

（2）中泥盆世艾菲爾期先是河流交匯成所，古陸上陸屑物不斷動(dòng)移堆積，構(gòu)成了沉積盆地的雛形；其后，海水沿微形拉張的城步—新化斷裂沉降帶所形成的海槽，自南西向北東侵入，形成一個(gè)向南呈喇叭形狀開口的海灣。南部越城嶺、苗兒山一帶的加里東巖體分布區(qū)，其時(shí)為起著障壁作用的古陸所在，在新寧—東安一帶則形成了渾水潮坪。