浙江东部沿海早白垩世海侵地层确定及其意义①

2016-01-19徐立明金春爽姜在兴邓克江东辉

福建地质 2016年2期

徐立明金春爽姜在兴邓克江东辉

(1.福建省地质调查研究院，福州，350013；2．国土资源部油气资源战略研究中心，北京，100034；3.中国地质大学(北京)，北京，10083；4.中国石化股份公司上海海洋油气分公司，上海，200120)

位于浙江宁波象山石浦镇东北约3 km的沙塘湾和干门山小岛上，发育有一套含有较厚石灰岩的沉积地层，以往研究均被称为“石浦灰岩”[1]。前人在此研究发现较多的海相化石，但由于化石鉴定年龄时代跨度较大，因此，该地层形成时代一直存在争议，也是众多地质学界专家、学者长期研究的热点。

以往前人持有观点其地层主要有晚古生代、中生代及新生代3种。早期学者认为是石炭-二叠纪飞来峰硅质燧石灰岩*张秀峰，浙江丰化、象山、三门、临海、宁海等县矿产踏勘报告书，1957。，其划为下白垩统朝川组；傅肃雷等实测该处剖面时发现serpalidae虫管，将时代划为古新世-始新世(？)[2]；浙江地质局在完成1∶20万临海幅区调工作后，结合早期浙江石油地质大队发现的疑问化石Tabulata？及其构造位置分析，将这套地层置于泥盆—早石炭世[3]；浙江石油地质科学研究所通过对该套地层中侵入岩脉的测年(1亿年左右)结合化石面貌的研究将其划为早白垩世*浙江石油地质研究所，浙闽中新生代盆地油气资源评价，1987。；徐北煤等也基于对地层中侵入脉岩的测年、古生物及地层对比研究认为“石浦灰岩”与浙东南早白垩世馆头组时代相当；其后多数学者通过对前人认识总结研究认为该套地层为早白垩世[4，5]。王学寅等根据“石浦灰岩”下部的凝灰岩夹层中锆石年龄测定为(114±2)Ma，确定了该地层形成时代为早白垩世[6]，但对锆石的描述资料较少。

笔者认为从浙江象山“石浦灰岩”中侵入脉岩的测年来看，其“石浦灰岩”的脉岩上限年龄是可以确定为100 Ma左右(表1)。但从“石浦灰岩”地层中取得的化石大多数时代跨度较大，获得个别有时代指示性的化石在鉴定上又存在众多的疑问(如床板珊瑚Tabulata？、河边螺Amnicola？)，而从目前所取的化石来确定“石浦灰岩”的形成时代不具有说服力。因此，从该套地层下部的碎屑岩中开展锆石定年(样品取于2011年)来确定“石浦灰岩”的下限年龄。该套地层时代的确定对重新认识浙江东部沿海及东海陆架盆地南部同时期的构造背景具有重大的意义。

表1“石浦灰岩”的脉岩年龄*浙江石油地质研究所，浙闽中新生代盆地油气资源评价，1987。

Table 1 The absolute age of intrusion in “Shipu limestone”

1 地质背景

“石浦灰岩”位于浙江象山石浦一带，出露面积仅1 km2。区域上处于我国东南沿海火山喷发带上，东临东海陆架盆地，位于衢州—天台断裂带与长兴—奉化断裂带交会部位(图1)。衢州—天台断裂带呈东西向，西起常山之北，通过金衢盆地中南部，延伸至天台、石浦，形成时代为燕山早期，对该区白垩系盆地沉积有一定的控制作用。长兴—奉化断裂带北起长兴煤山，往东南经临平、奉化而潜入象山一带[7]。由于地表大部分被第四系掩盖，断裂形迹不明显。

据1∶20万临海幅区调实测剖面资料，该地层呈东西向展布，南北两端均与晚侏罗世磨石山群火山岩呈断层接触，西侧被第四系覆盖，向东延伸进入东海，沿海岸线受海水侵蚀，岩石露头极好。主要岩性为一套硅化、黄铁矿化、绿帘石化、角岩化等蚀变的碎屑沉积岩。可分为上下两部分，下部以浅灰色砂砾岩为主，夹粉砂岩和原岩为沉凝灰岩的石英长石角岩；上部为灰褐-灰紫色砂岩、粉砂岩夹砂砾岩、硅质岩和条带状结晶生物灰岩，出露厚度大于345 m。其沉积环境由下部陆相往上过渡为海陆交互相、海相。

以往许多学者都对该套地层剖面进行实测，剖面描述内容基本相同，本次浙江象山“石浦灰岩”实测剖面编制综合柱状图(图2)。

2 样品来源及处理分析结果

本次研究样品取自该套地层下部第1层和第3层。SP-1样品采自第1层，岩性为浅黄色角岩化砂砾岩，砾石呈滚圆-半滚圆状(图3)，成分为流纹岩、英安岩、安山岩、熔结凝灰岩、凝灰岩等。SP-2样品采自第3层，岩性为浅灰色砂砾岩，砾石为安山岩、霏细岩、英安岩等。

本次挑选锆石主要为“石浦灰岩”砾岩中的锆石，锆石挑选由河北省地质测绘院岩矿实验测试中心完成，锆石阴极发光(CL)图像和SHRIMP U-Pb定龄测年由中国地质科学院北京离子探针中心完成。

SP-1样锆石与SP-2样锆石(CL)图像显示，前者多数锆石晶形呈自形，晶棱清楚，具有清晰的振荡环带；后者锆石晶形呈长柱状或短柱状，其他特征与前者基本相似(图4)，SP-1样品共分析80个点，年龄分布趋势图上显示多数年龄在130～110 Ma，主要样品年龄加权平均年龄值(120±1)Ma(n=19)。SP-2样品测试分析90个点，谐和度相对较好，加权平均年龄为(117.2±0.3)Ma(n=77)(图5)，两个样品锆石均显示为岩浆成因，其年龄代表锆石结晶时年龄。

由此可知，SP-1样品与SP-2样品源岩都为火山岩，时代都为早白垩世。这些锆石没有明显的磨圆，其搬运过程中改造很小，显示这些砂砾岩是由火山岩剥蚀快速搬运堆积形成的。SP-1样品与SP-2样品SHRIMP U-Pb定年结果(表2)。

3 讨论

3.1 “石浦灰岩”形成时代

上述测年结果表明，“石浦灰岩”下部砂砾岩层中锆石年龄为120～112 Ma，为早白垩世阿普特期。而砂砾岩中砾石成分多为火山岩，从CL图像中显示其为岩浆锆石，这些锆石没有明显的磨圆，其搬运过程中改造很小，显示这些砂砾岩是由近源区剥蚀、快速搬运堆积形成的，此锆石年龄可作为“石浦灰岩”的下限年龄。由此可知“石浦灰岩”下部砂砾岩的物源为早白垩世阿普特期的火山岩。

“石浦灰岩”周边地区广泛发育着晚侏罗世磨石山群的火山岩，其中，磨石山群九里坪组中火山岩年龄多为120 Ma左右(表3)。充分说明“石浦灰岩”下部砂砾岩层中火山岩砾石源区为附近的九里坪组出露区，而“石浦灰岩”上部的灰岩层沉积时间肯定是在九里坪组之后。结合前人对“石浦灰岩”中侵入脉岩的测年来看，其上限年龄是100 Ma左右。可以确定“石浦灰岩”的形成时间为112～100 Ma，也就相当于早白垩世阿普特阶(Aptian)-阿尔必阶(Albian)。

表3 浙江部分地区磨石山群九里坪组火山岩同位素年龄[8]

3.2 区域对比及意义

由上述可知，“石浦灰岩”沉积时代为早白垩世阿普特阶(Aptian)-阿尔必阶(Albian)。由下而上沉积环境由陆相变为海陆交互相、海相，为一海侵序列。区域上，早白垩世存在海相地层的是台湾云林组。该套地层由台湾中油公司于20世纪60年代后期，在澎湖至北港隆起区进行油气地质勘探时钻遇。云林组在台湾分布较广，云林、嘉义、澎湖、台西南盆地都有发现。主要由一套灰-灰白色砂岩、细砂岩、粉砂岩、页岩、薄层灰岩以及砾岩和少量玄武岩等组成。

从北港PK-2可以看出(图6)，早白垩世云林组沉积早期为陆相沉积环境，发现陆相化石Tetoria(手取蚬)[9]。其后，中部出现半咸水双壳类化石Costocyrena，上部则发现阿普特阶浅海相的Cheloniceras、Cucullaea，说明这一地区发育的云林组早期处于陆相环境。随后发生海侵，沉积环境逐渐转变为海陆交互相、浅海相，于阿普特阶海侵达到最高潮(发现大量的菊石化石)。

北港隆起PK-3只揭露至云林组的上部，并发现主要有阿普特阶(Aptian)-阿尔必阶(Albian)的海相化石Neithea、Dufrenoyia、Nemocardium、Cucullaea，资料显示为浅海相的沉积环境。总体上，台湾的云林组海侵由东向西进行，海侵高潮期为阿普特阶(Aptian)-阿尔必阶(Albian)。

由此看出，“石浦灰岩”时代与云林组相近，沉积序列也基本相似。说明该地区早白垩世阿普特阶(Aptian)-阿尔必阶(Albian)存在海侵，而“石浦灰岩”可能是由海水沿衢州-天台东西向断裂带侵入，形成海湾式的沉积。

早期学者通过对浙江临海、福建安溪一带付鲚鱼化石的研究，推测早白垩世时期海水波及临海—安溪以东[11]。通过区域的对比研究也认为我国东南沿海包括海域及周边存在中生界下白垩统的海相或海陆交互相。笔者通过对“石浦灰岩”时代的测定，确认了中生代早白垩世时期海侵范围到达浙江象山一带。

“石浦灰岩”位于东海陆架盆地南部西侧，海水由东向西侵入，说明东海陆架盆地南部存在海相的下白垩统，扩展了东海海域油气勘探的领域。结合浙江陆域同时代的馆头组分布较多的暗色泥页岩，具有可观的生烃能力，说明早白垩世该区具有适宜形成烃源岩的古气候条件。这为东海陆架盆地南部早白垩世油气地质条件评价提供了有利依据，也对该地区中生界油气地质调查与远景评价具有重要意义。