粵北泥盆紀沉積環境初步研究

馮佳偉，音長樂，石志華

粵北泥盆紀沉積環境初步研究

馮佳偉，音長樂，石志華

（成都理工大學 地球科學院，成都 610059）

粵北泥盆系發育在加里東運動不整合面之上，屬于海西旋回早期沉積。該區泥盆紀海侵由南西往北東逐漸擴大隨后又略微退縮，構成一個次一級的海侵-海退旋回；本文主要對沉積環境的地層、構造背景和古地理相進行初步研究和討論，以期對后期礦床研究打下基礎。

沉積環境；泥盆系；海侵；粵北

1 地層的劃分與對比

粵北地區是廣東泥盆系最為發達的地區。但與鄰?。▍^）相比，地層出露較差，研究程度較低，不少地層名稱還常因新老命名的更替而存在不少混亂。根據原區測隊、各野外地質隊及我們自己測制或編錄的剖面或鉆孔資料，按1981年頒布的《中國地層指南》精神，采用多重地層劃分的觀點，重新對區內地層進行了劃分和對比，部分地層界線及與之關聯的地層厚度相應也有所更動。地層名稱沿用原區測報告所采用的地層名稱，這些名稱歷年來已為粵北各地質隊廣泛引用，反映在大量的地質資料和文獻中。這些名稱是在巖石地層的哈含以上加以引用的，允許有穿時現象。仁化以東地區采用了江西地層名稱。

在分析古地理環境和編制古地理略圖時，依據生物化石結合沉積旋回所概略地推定的等時線，即從年代地層單位的角度進行初步探討。

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

2 沉積基底的構造背景

加里東運動之后，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，以及花崗巖類巖石的侵入。依據前泥盆系中發育的褶皺、斷裂和巖體展布，可以概略地勾畫出泥盆紀開始沉積前的古構造背景大致輪廓。

首先，從較大的區域范圍看，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，在云浮-郁南（連灘）一帶直至五點梅花附近，已知志留系（例如有筆石化石作為地質年代依據的上志留統嶺下群與泥盆系（例如上部產海相化石腕足類等的下泥盆統的碎屑巖）之間，地層缺失最少，上下構造層的地層展布，也不像海槽外圍那樣出現高角度的不整合，表明沿著這一北東地帶，猶如傾斜沉船的水上部分一樣，盡管經加里東運動之后已被抬升為陸地，但相對于外圍地區來說卻仍是個低洼地帶，接近于當時的區域侵蝕基準面，遭受剝蝕的時間短，接受海西期海侵的時間早，是海水“遲退早到”地區。而在此區外圍，地殼不僅抬升幅度大，而且構造變形強烈，形成崇山峻嶺，遭受長期的侵蝕和剝蝕，導致上下構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[1]。

在這種古地貌景觀背景上，依據前泥盆系褶皺軸向及走向斷層方位的突變或中斷、加里東巖體的出現部位和展布方向，結合泥盆系沉積相的變化特點，大致可以推定區內及鄰區發育有三組基底斷裂：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。從其內有北西向加里東巖體侵入推測，很可能是一組張性斷裂。一組近于南北走向，分布于經線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，是一條長期活動的盆地邊緣斷裂。

上述古構造背景對于粵北泥盆系尤其是它的早期沉積環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，如桂頭剖面所見到的雜基支撐的含礫砂巖、具高角度槽形交錯層的砂巖、具波痕構造的紅色泥質粉砂巖等，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，地形已經逐步平原化，巨大的地形高差已經基本消失，海水開始由西南往東北方向逐步浸漫，于是后期出現了既有植物碎屑、淡水魚類，又有海相生物（腕足類、葉肢介等）的濱海-三角洲相碎屑沉積。而在五點梅花一帶，江英-浛洸斷裂以西，海侵顯然較早，沉積物以色調較深的潮坪細粒砂泥為主。

桂頭晚期出現的一個重要地質事件是古火山活動。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，大體是這一時期的產物。它們是在陸源-海濱條件下噴發的，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、中泥盆統碳酸鹽巖之下的全布碎屑巖地層的厚度。它反應的是穿時地質體的厚度變化。但從它由北東往南西增大的趨勢表明，這種變化除了與接收沉積的先后和時間的長短有關外，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境(圖1B)，是桂頭晚期沉積環境的繼承和發展。此時本區已全面沉陷而以濱海砂泥質潮坪為主( 其地層厚度已并入桂頭群中故圖1B未表示出等厚線)，只是在東側仍接受海陸交互的濱?！侵匏樾汲练e，而西南一隅即五點梅花一帶，則開始了淺水陸棚的強酸鹽沉積，該碳酸鹽的沉積范圍受北東及北西向盆邊斷裂控制，西牛地區底部紋層狀白云巖( 或泥晶灰巖)的發育，隨后上部地層中珊瑚化石的頻頻出現以及紅巖地區含大量珊瑚、板狀層孔蟲的生物層，表明碳酸鹽的沉積作用，環境逐步開放，即從潮上一潮間帶逐漸轉向潮下帶上部，后者所處的高能環境還使紅巖等某些地段出現過一些斑礁[2]。在此沉積階段，除了大寶山地區繼續還有火山活動外，在西牛地區出現的含鉀長石碎屑的白云質含礫砂巖或砂質白云巖，也許也與同期火山活動有關，這些火山活動可能都受到西牛一大寶山一線的基底斷裂控制。

東崗嶺晚期沉積環境(圖1C) 總的說來是海侵的繼續擴大,但經歷了前后兩個不同的階段。在前期階段，海侵迅猛，使早先的灰砂泥質潮坪轉化為碳酸鹽潮坪和淺水陸棚，以大面積白云巖層的出現為特征，但在此東西寬達70km、南北長大于150km的淺水陸棚上，海水淹沒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，當時在本區北側(乳源一桂頭及東田一西崗寨一帶)和南側(西牛一紅寨一線)發育兩處北東向沉積凹陷，它們受到同生斷層(包括仍然活動的基底斷層)的控制。在沉積凹陷中的水體似乎比周邊要深些，例如北側的西崗寨及廊田地層中常見到由下而上依次由含枝狀層孔蟲灰巖、含核形石灰巖、層紋狀白云巖組成的厚約0.5～0.8m的韻律層，同時還較常出現半球狀層孔蟲,層紋狀灰巖中偶爾見有輪藻”,反映出具有潮坪瀉湖的某些特點；而南側的土倫坪剖面上，巖層薄一紋層狀，色調深灰，巖性單調，以微一細晶灰巖為主，生物化石稀少，似乎是淺水陸棚上的深水瀉湖相。位于相對抬起部位的仁化凡口、樂昌石坪等處所見巖性則有所不同: 核形石及枝狀層孔蟲雖有出現但十分罕見，半球狀層孔蟲則只偶有出現，而層紋狀構造相當常見，并常伴有輪藻，反映出更經常處于潮間帶上部或潮上帶。在后期階段，全區經歷了一次相對的海退，沉積盆地外圍相對上開，向淺水陸棚提供了大量泥質粉砂并占居主導地位。這種狀況基本上一直延續到晚泥盆世早期。

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泥盆紀地層分布略圖。1.古陸；2.三角洲一濱海砂礫質沉積相:；3.陸緣潮坪及淺水陸棚砂泥質交灰泥質沉積相:；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.地層實測剖面位置;8.參考地層剖面;9.地層等厚線:;10.相區界線;11.推測的同生斷層;12.推測的基底斷層;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;17.生物礁;18.潮坪洼地或瀉湖；19.陸源物質來源方向;20.海浸方向(據區測隊、各野外隊、本所地層室及本專題資料綜合編制)

上述東崗嶺晚期淺水陸棚的東西兩側此時分屬于另外兩種沉積環境：西側即江英一浛洸以西地區，急劇相變為深陸棚邊緣相的碳酸鹽沉積，水體深，能最低，生物稀少，有時沉積硅質條帶；而東側即凡口一大寶山以東地區，即屬于陸緣潮坪(局限陸棚)砂泥質沉積，地層中幾乎不含碳酸鹽巖石。

5 佘田橋期沉積相古地理

余田橋期海侵進一步擴大，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一步向東有所推移，東側陸緣砂泥質潮坪則往東退縮，但總的來說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，在當時淺水陸棚的碳酸鹽沉積區，也有南北兩個相對的沉積凹陷。凹陷地區如西崗寨一帶，雖然總的仍是以泥晶灰巖為主，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巖，還出現主要由群體珊瑚、半球狀層孔蟲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，累計可達54米，顆?；規r中可見到交角達25°的斜層理。凹陷外緣如凡口，層紋狀泥晶灰巖相當發育，白云石化較強，鳥眼較常出現，輪藻更為常見，而偏中部和偏上部的顆?；規r及生物層厚度則較薄，顆?；規r中所見到的也只是些低角度的小型斜層理，反映沉積環境的能量比凹陷地區低，水體也較淺。但在凹陷內外大體都有兩個更次一級沉積旋回，每一旋回都是愈到后期沉積環境能量愈高。

6 錫礦山期沉積相古地理

錫礦山期沉積環境的基本格局與佘田橋期相同，除了東側陸緣碎屑潮坪范圍略微向東退縮和西側深陸棚邊緣碳酸鹽沉積進一步向東擴展外，淺水陸棚碳酸鹽沉積物的基本特點是反映出海流不暢，鹽度偏高，環境相對閉塞。此時生物門類比較單調，以廣鹽度生物為主，群體珊瑚、半球狀層孔蟲幾乎絕跡，絕大部分灰巖以泥晶為主，總的說來是一種淺水陸棚上的潮間一潮下帶為主的低能沉積環境(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常出現核形石為特征；瘤狀灰巖的“基體”含陸源砂泥質較高，而“瘤體”則較純并含多寡不一的顆粒及生物碎屑。層紋狀構造少見，鳥眼很少發育。屬于以潮間帶下部一潮下帶上部的具間歇性攪動的沉積環境[3]。

錫礦山中期沉積的以花斑狀灰巖為主體的碳酸鹽巖，幾乎全部是泥晶灰巖，生物門類及數量更少，間有水平蟲洞，看來水體更深，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、發育水平層理的泥灰巖或泥巖狀白云巖(在凡口礦區作為地層對比標志層之一)，幾乎完全缺乏底棲生物，看來此時陸棚瀉湖沉積速度相當緩慢而鹽度卻較高，以致可以通過海盆底層水直接交代海底灰泥形成準同生白云巖。

錫礦山晚期沉積環境變化很大，如凡口地區所見，當由天子嶺群向帽子峰組過渡時，在不厚（8~40m）的巖性段內急劇地重現了錫礦山中期、早期及佘田橋期的各種巖性(如出現瘤狀灰巖、顆?；規r、層紋狀灰巖，分別可見有核形石、珊瑚和層孔蟲、輪藥)，表明海退過程十分急速，其時局部地段如樂家灣還可能有過短暫的潮坪瀉湖環境。及至帽子峰組沉積時，陸源碎屑又逐漸占居主要地位，再次出現植物碎片及魚類化石，一些砂巖中具有大型交錯層理及垂直蟲孔。原來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境，非從而結束了本區泥盆紀海盆的沉積歷史。

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

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

[3] 李菊英、侯奎. 廣東凡口礦區鈣藻化石的發現[J]. 地質科學，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

P53；[P66]

A

1006-0995（2019）02-0179-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.001