華南裂谷系的格局及其演化

華南裂谷系的格局及其演化

新元古代末至早古生代，華南褶皺活動是華南沖寧期造山運動后的又一次重要地質事件。裂谷系經(jīng)伸展開裂、閉合造山后,基本上完成了華南陸殼的固結,奠定了區(qū)內的基本構造格局,對后期地質構造活動與成礦事件具有重大影響。約在上世紀80年代,已有地質工作者(王鴻楨等,1986;余達淦,1988;楊明桂等,1988;楊森楠,1988)著手研究,由程裕淇主編本文第一作者參與編著的《中國區(qū)域地質概論》(1994)稱其為澄江—加里東期南華裂谷。上世紀90年代陸松年(1998)等將該裂谷事件與Rodinia超大陸裂解聯(lián)系了起來。本世紀初王劍(2000)對華南新元古代裂谷海盆進行了較系統(tǒng)的研究。此后,華南新元古代年代地層(高林志等,2010)、巖石地層(楊明桂等,2012)研究又取得了重要進展,華南裂谷系的構造格局及其演化問題隨之趨于明朗。筆者就此提出一些初步認識與同行們探討,并以此作為對敬愛的程裕淇先生百年誕辰的紀念。1南緣裂谷系的演化華南裂谷系發(fā)生于晉寧期華南洋消亡、揚子古板塊與華夏古板塊對接(約820Ma)之后的青白口紀晚期,約為815Ma。在裂谷系早期(約815Ma)至南華紀底界(780Ma)這個時段形成的地層,習慣上統(tǒng)稱為板溪期地層。這套地層與下伏地層間為區(qū)域性角度不整合,與其上的南華系下統(tǒng)蓮沱組普遍為平行不整合,并與后者屬同一大的沉積旋回和構造層。該裂谷系的演化歷史相當漫長,主要活動時期從青白口紀晚期至志留紀末的加里東運動,此后殘留的欽州裂谷海槽,至華力西—印支期才封閉造山。裂谷期形成的地層有3大套:第一套為青白口紀晚期的“板溪期”地層,形成于強烈伸展環(huán)境,各地巖性巖相差別很大,對比困難;第二套為南華紀—震旦紀地層,這一時期華南地區(qū)南、北地層形成環(huán)境不同,劃分對比尚存一些不同認識;第三套為古生代地層,含有古生物化石,地層層序基本上已劃分清楚?；谶@種情況,筆者運用巖石地層序列、地質事件序列、標志層組合等綜合對比方法,結合區(qū)內近期取得的同位素測年資料,著重對“板溪期”及南華紀—震旦紀地層進行了劃分對比,列于表1、2。根據(jù)區(qū)域地層對比及沉積環(huán)境分析,可將華南裂谷系劃分為皖浙贛塹壘帶、湘桂臺階式斜坡帶和南華裂谷海盆等3大部分和若干次級單元(圖1)。2與漢陽峰洼組及營養(yǎng)地層的關系該帶地跨揚子東南陸緣與華夏北部陸緣,發(fā)育于“板溪期”,受江南、宜豐—蘇州、橫峰—簫山、萍鄉(xiāng)—紹興等北東東向斷裂帶控制,形成相間排列的北東東向“兩谷兩隆”4個單元,裂陷與火山活動強烈,裂谷與斷隆的地層與巖相差別明顯(圖2)。(1)長江中下游裂谷:由于沿江地帶覆蓋層厚,“板溪期”地層僅見于贛北廬山—彭山一帶,稱廬山垅群,下部筲箕洼組為深?！獪\海相含枕狀玄武巖的變細碧巖-石英角斑巖建造,下部夾少量角斑巖,總體具雙峰式火山巖特征。在廬山其下與青白口紀早期雙橋山群為斷層接觸。上部為陸相的漢陽峰組變斑狀石英流紋巖。董樹文等(2010)獲筲箕洼組英安巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡值840±7Ma。高林志等(2012)用SHRIMP鋯石U-Pb法獲筲箕洼組同位素年齡:細碧巖840.0±6.3Ma,流紋巖833±4Ma、830.8±2.19Ma,年齡值與下伏雙橋山群相近。筆者據(jù)野外觀察,廬山漢陽峰筲箕洼組與漢陽峰組之間地層產(chǎn)狀交角約為10°左右。在彭山劉家山和張十八礦區(qū)坑道中見筲箕洼組與南華紀蓮沱組之間分別為低角度不整合和平行不整合關系。廬山垅群與下伏的雙橋山群巖性與變形差別很大,具準蓋層特點,應屬晉寧造山后的板溪期產(chǎn)物。除此,值得提及的是安徽安慶市董嶺穹隆中深變質的董嶺巖群之上有一套淺變質的海相火山巖時代層位,是否與筲箕洼組相當有待進一步研究。(3)欽杭裂谷:循晉寧期欽杭古板塊結合帶發(fā)展(楊明桂等,1997)。南西自欽州灣,經(jīng)湘中、贛中至杭州灣一帶,西段位于南華海盆西部,東段發(fā)育于晉寧期懷玉古島弧地體之上。是華南“板溪期”早期深海濁流沉積出露的唯一地帶。湘中地區(qū)整合伏于高澗群之下的“冷家溪群”,據(jù)筆者觀察很可能為“板溪期”早期的深海濁積巖地層。在萍鄉(xiāng)—萬年一帶,“板溪期”地層遭后期構造疊覆和新地層覆蓋,這套地層在皖浙贛地區(qū)出露較好,包括贛東北弋陽登山群下部的榔樹底組、皖南歙縣深渡一帶的昌前組、浙西的駱家門組。裂谷于“板溪期”中期因地殼抬升,海水變淺,發(fā)生大規(guī)模雙峰式火山噴發(fā)。在贛東北橫峰一帶變成一套碳酸鹽巖、灰黑色灰色頁巖層、安山玄武巖層。此后裂谷自北東向南西逐漸萎縮,轉變?yōu)殛懴嗷鹕剿樾汲练e。伴隨裂谷火山活動有橫峰港邊等地由玄武安山玢巖與石英正長巖組成的巖漿混合巖和次火山巖及中基性巖墻群。王劍(2000)在浙西虹赤村組中獲有SHRIMP鋯石U-Pb年齡值807Ma。(4)廣豐斷隆:發(fā)育于華夏陸塊殘留的廣豐微陸塊之上,其基底田里巖組為中元古界片巖?！鞍逑凇睆V豐群為陸相的磨拉石—鉀玄巖系列火山巖和泥砂質碎屑巖。皖浙贛塹壘帶結構復雜,火山活動強烈,但發(fā)育歷史比較短暫。于“板溪期”中晚期地殼頻繁震蕩隆升。廣豐斷隆上陸相的廣豐群組段之間有清晰的3次平行不整合記錄。裂谷沉積環(huán)境總體上也由深海次深海向淺海和陸地轉化。至“板溪期”末有一次影響范圍很廣的地殼隆升,使揚子南緣由過渡型陸殼轉化為穩(wěn)定陸殼。這一事件的名稱尚不十分明確,筆者建議采用“雪峰運動”比較合適。至此塹壘發(fā)生拼合,陸塊進一步穩(wěn)化。其后轉變?yōu)殛懕頊\海臺地環(huán)境。蓮沱組為區(qū)域第一個穩(wěn)定蓋層。3細區(qū)—湘桂臺階式斜坡帶的地質特征該帶發(fā)育于江南西段地塊之上,受益陽-安化-三江、長壽街-雙牌等一系列北北東向、北東向斷裂帶控制,從“板溪期”至早古生代,形成總體作北東向展布的臺階式斜坡沉積帶。丘元禧等(1999)曾做過詳細的相帶研究。該區(qū)“板溪期”時自北西向南東形成了北東向的河流-濱海、廣海陸棚、陸坡(上部)等相區(qū)(圖3),以紅色的馬底驛組碎屑巖為標志的板溪群,通稱“紅板溪”;沿益陽-安化-三江斷裂帶形成了早期的寶林沖火山角礫巖。斜坡的次深海相區(qū)已進入南華裂谷海盆范疇,形成了淺變質的高澗群。該群曾被稱為“黑板溪”,但據(jù)筆者等在雙峰地區(qū)實地觀察,地層以灰色為基調,深灰色并不多,故宜稱之為“灰板溪”。需要提到的是,整合或平行不整合于高澗群之下稱作“冷家溪群”的一套灰色淺變質砂泥質巖層,筆者認為很可能仍屬“板溪期”地層,層位相當于浙西的駱家門組。上述“板溪期”地層據(jù)高林志等(2010)研究,其SHRIMP鋯石U-Pb年齡值814±12~805±16Ma。深海相的“黑板溪”分布于衡陽—冷水灘一線的南東地區(qū),即“板溪期”的大江邊組。該區(qū)南華紀—早古生代時大體上仍繼承上述斜坡格局。如震旦紀時自北西向東南依次分為碳酸鹽臺地、臺地礫屑白云巖斜坡、臺緣斜坡含磷陸棚、陸坡、濁流盆地等相區(qū)(圖4)。南華紀時在陸棚—陸坡相區(qū)形成了江口式沉積鐵礦和湘潭式沉積錳礦。4深裂谷海盆北緣晚古生代陸相古地理南華裂谷海盆發(fā)育于揚子、華夏陸緣之上,其范圍北自桂東南經(jīng)柳州、雙峰、萍鄉(xiāng)至紹興一線,南至東南沿海。內部結構構造可初步勾繪出一個大致輪廓,可分為5個單元。(1)盆地北緣帶:湘桂斜坡帶的“灰板溪帶”可歸于裂谷海盆北緣,是南華系沉積鐵錳礦的主要成礦地帶。江西中部,由于萍鄉(xiāng)-紹興斷裂帶南盤大幅度斷落,構成一個深的陡坎,早期形成以“黑板溪”為代表的深海沉積。南華紀冰期地殼隆升,海水變淺,于間冰期形成了武功山新余式磁鐵石英巖型鐵礦帶,東延至宜黃斷裂帶,其東變化為宜黃—弋陽南華系上統(tǒng)—寒武系底部的含硅鐵、磷、鈣、碳(石墨)碎屑巖沉積帶,巖石變質加深,“板溪期”周潭巖組,南華紀早世萬源巖組,為中深變質含火山物質的片麻巖、變粒巖、片巖。南華紀晚世至震旦紀巖層急劇減薄,統(tǒng)稱洪山組含磁鐵石英巖,磷塊巖層、碳酸鹽巖、石英巖層,其上殘留有下寒武統(tǒng)牛角河組,以含碳為標志,產(chǎn)含V、U、石墨層。為廣豐微陸塊南側的淺海沉積帶。該帶向東為浙南的陳蔡巖群,含有大理巖、石英巖、石墨石英片巖與磁鐵礦層等標志地層,SHRIMP鋯石U-Pb年齡值:變輝長巖脈1780Ma,變質火山碎屑巖770Ma(包超民等,2006),主體部分為新元古代,混入有古元古界八都巖群的巖片。(2)武夷裂陷塊體與嶺南-云開裂陷塊體:這兩個盆內水下裂陷塊體的厘定依據(jù):一是,塊體內發(fā)現(xiàn)有裂陷的古老結晶基底的殘塊。武夷塊體為古元古界的八都巖群、大金山巖組、天井坪巖組,中新元古界南山巖組、迪口巖群等。在嶺南-云開塊體有古元古界的天堂山巖群;二是,這些巖層與“板溪期”—早古生代地層之間往往為構造接界,且后者均為裂谷海盆沉積,未見到陸相沉積邊界,所以這些結晶基底巖塊,不是裂谷期的“古陸”,主要是后期剝露出來的加里東造山帶下部或根部裂解的“華夏古陸”塊體;但需要提出:南華裂谷海盆北緣帶南華紀—震旦紀沉積向武夷方向漸變?yōu)闇\海相含鐵、鱗、鈣沉積,厚度急劇變薄。同時閩北邵武—將樂一帶震旦系西溪組主要為一套砂泥質碎屑巖,與其他各地不同的是很少含或不含硅質層,表明沉積水體較淺。這些跡象顯示,閩北浙南有可能存在南華紀—震旦紀局部水下隆起,也不排除有古島出現(xiàn)。三是,兩個塊體在加里東期造山時,都具有擠壓拼合的塊體運動特征。如嶺南塊體與北側的南嶺地區(qū)構造形變差異很大,并以一條顯著的南北向構造拼接形成的東西向擠壓-剪切帶相隔。(3)閩中裂谷:該帶青白口紀晚期—震旦紀馬面山巖群,下部東巖巖組含基性火山巖與大理巖夾層,中部大嶺巖組以含變粒巖(原巖中酸性火山巖)為特征,層位大致相當贛東的青白口紀晚期的周潭巖組、南華紀下統(tǒng)萬源巖組。上部龍北溪巖組,以含鐵、磷、鈣、硅、碳質層為標志。東巖巖組、龍北溪巖組均以發(fā)育海底火山熱水噴流疊改型鉛鋅礦為特征,具有海相火山裂谷特點,其范圍西界為崇安—河源斷裂帶,大致以政和—大埔斷裂帶為中軸,東界為早白堊世火山巖層所掩,其與沿海裂陷塊體的界線,由于沿海地區(qū)為大面積白堊系火山地層覆蓋,尚難劃定。浙閩沿海前泥盆系僅見于閩東海岸帶,稱親營山巖組(傅樹超等,2010),由于受長樂—南澳斷裂帶的強烈剪切作用和受后期侵入巖破壞,出露零星。主要為一套灰色片巖夾變粒巖。含微古植物化石與幾蟲丁,時代為早古生代。說明福建沿海早古生代時或更早也為華南裂谷海盆的一部分。(4)南嶺中央裂谷盆地:為一個被南華海盆上述各單元所圍限的作近東西走向的深水盆地,西與北北東向的欽杭裂谷西段相聯(lián),構成華南裂谷系的核心海盆。出露地層以淺變質的下古生界為主。在崇義—贛州一線受東西向基底斷裂影響,奧陶紀時其北羅霄地區(qū)為筆石相,其南包括粵北主要為介殼相。區(qū)內“板溪期”地層出露很少,所見為“黑板溪”。南華紀與震旦紀淺海相含鐵磷巖系主要形成于盆地北緣雪峰山、武功山、洪山一帶,盆地南部在嶺南塊體北緣的桂東英揚關、粵西龍川也有含鐵巖系發(fā)現(xiàn),共同圍繞南嶺中央深水海盆分布。5裂谷系統(tǒng)的發(fā)展和發(fā)展裂谷系的形成始于青白口紀晚期,但南北兩區(qū)發(fā)展歷程差異很大。5.1穩(wěn)定的陸表海平面結構裂谷系北部欽杭裂谷東段和長江中下游裂谷于“板溪期”中期末已結束海相沉積,轉化為以陸相-火山為主的沉積,包括湘桂斜坡北部在“板溪期”末,陸殼經(jīng)歷過一場大面積輕度擠壓、隆升,即雪峰運動,結束了裂谷環(huán)境。自南華紀開始了以陸表淺海為主的臺地穩(wěn)定蓋層沉積。欽杭裂谷是華南裂谷系一條主干性裂谷和海水通道。海水自南西向北江侵進,南西深北東淺,南連海洋,北入陸區(qū),具坳拉谷特征。海退由東北向南西發(fā)展,北東段于“板溪期”末夭折,南西段仍繼續(xù)與南嶺中央裂谷海盆融為一體。5.2含碳酸鹽巖地層充填期巖相特征南華裂谷海盆的發(fā)展演化時間相當漫長。海盆中心迄今未發(fā)現(xiàn)洋殼依據(jù),對其沉積環(huán)境主要是海水深淺有不同認識。事實上其邊部與中部,早、中、晚期的沉積環(huán)境是有所不同的?！鞍逑凇焙Ｅ栉鞅辈垦┓逍逼碌摹盎野逑睘楹妓猁}層、深灰色層、火山巖層,屬陸坡型次深?！獪\海沉積。海盆其他廣大地區(qū),均以“黑板溪”為主,屬深海、次深海沉積。伴有雙峰式海底火山噴發(fā)?！鞍逑凇蹦┙?jīng)雪峰運動,海盆有所隆升,但仍為連續(xù)沉積。華南冰期時海盆兩度抬升,形成不穩(wěn)定的“似冰磧礫巖”。在海盆邊緣地帶雪峰、武功山、洪山和英揚關、龍川一帶形成淺海相含鐵建造。武夷水下塊體海水也較淺。海盆中央地帶以次深海為主環(huán)境。震旦紀時海盆北部海水一般較淺,萍鄉(xiāng)南坑震旦系為含磷碳酸鹽層。武功山區(qū)海水稍深,向東過宜黃斷裂帶后,海水又變淺形成含硅、碳及磷塊巖礦化層。海盆中部形成含碳硅質層的陸屑沉積,屬次深海環(huán)境。進入早古生代,海盆火山活動趨于沉寂,進入碎屑充填期,形成了一套局部夾薄層灰?guī)r的巨厚的泥砂質沉積。近期舒良樹等(2008)對其作了新的研究,發(fā)現(xiàn)寒武系具波痕層、沖刷痕、泥包砂等淺水沉積標志。最近鄭寧等(2011)研究認為贛西南地區(qū)寒武系屬快速堆積的半深海海底扇相,物源來自東南方的華夏古陸。綜合以上意見,南華海盆寒武系總體具快速的濁流沉積特征,海水有深淺變化,但以次深海為主。奧陶紀海盆繼承寒武紀環(huán)境,具充填期特點。自中奧陶世局部碳酸鹽巖地層增多。至晚奧陶世已出現(xiàn)加里東運動前兆,沉積礫巖楔增多。自志留紀始海水自北東向南西即向欽杭裂谷西南段撤退,至中晚志留世爆發(fā)了強烈的造山運動,海盆封閉,僅留下欽州裂谷海槽與外海連通。5.3服刑人員、環(huán)境資源整合與區(qū)域構造格局南華裂谷海盆封閉、聚合,陸內塊體拼合、擠壓,形成了十分復雜的構造格局,但總體反映以“北貼西拼”為主的運動方式(圖5)。一是,造山帶各部分不均一的相對自南而北拼貼:形成雪峰弧(向北彎曲)、武功山-會稽山、近東西向—北東東向褶皺帶。南側嶺南塊體相對向北拼合,與南嶺之間形成近東西向褶皺帶和佛岡等韌性剪切帶。二是,自東而西拼合:主要發(fā)生于南嶺中央海盆及其以北的盆區(qū),即南華腰部,形成伴有向西彎曲的弧形、半弧形的湘西、贛中南北向褶皺斷裂帶,羅霄—諸廣山脈形成向西彎曲主體由北西向南東撒開的帚狀褶皺帶。武夷塊體顯示自東而西拼貼壓縮,武夷塊體內部則為由北東東向轉為北東、北北東向的半弧形褶皺帶。由于嶺南-云開塊體逐步向欽州海槽拼合也形成了半弧狀褶皺帶,即由嶺南佛岡東西向褶皺帶彎轉為云開北東向褶皺帶。由于南嶺與嶺南塊體不同步的向西推移并南北拼貼,形成了河池-定南擠壓轉換式拼接帶,出現(xiàn)了南嶺東西向構造帶的雛形。上述各項褶皺往往發(fā)生復合疊加,形成了十分復雜的結構構造,其中南嶺地區(qū)構造尤為復雜。三是萍(鄉(xiāng))-紹(興)對沖構造帶:約在加里東造山晚期華南造山帶前緣沿萍鄉(xiāng)-紹興拼接帶分段向北、北西向大規(guī)模仰沖疊覆于華夏陸塊的廣豐微陸塊和懷玉-錢塘坳陷帶之上,使陸塊發(fā)生嚴重消減。使造山帶前緣中深部巖層上沖暴露出中深變質帶,韌性剪切帶,變形花崗巖帶。同時揚子陸緣的九嶺推覆體、萬年推覆體向南、南南東大規(guī)模逆沖推覆,巨大的九嶺推覆體前緣達衡陽、瀏陽、景德鎮(zhèn)一線;萬年推覆體疊覆于懷玉-錢塘