广东三水盆地火山岩地质特征

2019-01-24魏争石志华曾煜轩

四川有色金属 2018年4期

魏争，石志华，曾煜轩

（成都理工大学地球科学院，四川成都 610059）

三水盆地位于珠江三角洲的西北部，面积约2500 km2，形状近似菱形状，地层时代为白垩纪-古近纪［1-2］，其中早白垩世-始新世地层发育比较连续，有大量的生物化石，其中中生代、新生代断裂活动频繁，火山活动期比较多，含有丰富的油气资源，具有重要基础研究意义以及经济开发远景，长期以来受到研究者的多方位广泛关注［3-4］。

1 区域地质背景

三水盆地属中新生代拉张型断陷盆地，受南海与华南陆缘开裂作用的拉张应力影响，自中晚白垩世开始，火山活动强烈。发生了以西樵山为例的中心式火山频繁喷发和受断层活动影响沿裂隙的溢流式火山活动，盆地内形成多期叠加的巨厚火山岩层［5-6］。盆地内丘陵起伏，在地势上顺北江西江流向，由西北向南东逐渐进入平原区。三水盆地是一个陆相沉积盆地，以侏罗系或上古生界为基底，沉积厚度达4000m的白垩～古近系地层。根据沉积旋回、岩性、岩相及古生物组合做了初步划分，见表1。在白垩～古近系沉积过程中，断续有火山活动。

表1 三水盆地白垩～古近系划分简表Tab.1 Classification of cretaceous—Paleogene system in sanshui basin

2 火山岩的分布及其活动状况

2.1 火山活动顺序及相应岩石

盆地内火山活动频繁，在白垩～古近系相应的岩层中，堆积了厚度将近1000m的火山熔岩及火山碎屑岩。根据它所在的层位及纵向上的演化，可划分为两个喷发旋回，八个喷发期，三十次以上喷发，见表2。

2.2 火山岩的分布及其活动特征

根据已经取得的磁法、钻井及其地表材料来看，无论是地表还是地下，火山岩主要分布于南边—西南-西樵山一线以东，集中分布在盆地腹心部位，其次是盆地的东翼。从广州往西至盆地中心，岩石类型的分布及变化基本上反映了第一期至第八期的喷发顺序。

第一期和第五期喷发的流纹斑岩、第七期喷发的粗面岩、第八期喷发的玄武岩呈残丘出露于地表，前二者出露盆地的边缘。第七期粗面岩和第八期玄武岩出露于盆地腹心部位靠西侧，呈南北向分布。

（1）第一喷发期——流纹斑岩类

出露于广州河南漱珠岗及凤岗，其上覆的上白垩统三水组一段砂砾岩中，含较多的流纹斑岩的长石碎屑；另据钻孔资料，这套流纹斑岩以下为下白垩统，故推断其喷发时间应在晚白垩世之前。

凤岗的流纹斑岩沿北北东向分布，结晶较好，长石斑晶粗大可达4cm；漱珠岗的流纹斑岩基质为隐晶质，斑晶细小，一般1mm左右，具与围岩产状一致的流面构造。故认为后者为喷发产物，前者沿北北东向断裂贯入的围墙。

（2）第二喷发期——玄武岩类

见于石围塘一带五个钻孔中，面积约为10km2。喷发于三水组三段底部，共有四次喷发，以ZKⅢ-7孔为例，由上至下，见表3。

上述剖面有明显的边沉积、边喷发的特点，属湖相水底喷发。从下至上，第三层玄武岩底部与暗紫红色细砂岩的接触部位，两者搅在一起，相互呈俘虏体出现，玄武岩具熔蚀细砂岩或小岩枝穿进它的现象。说明细砂岩在沉积过程中，玄武岩沿着它的表面流动的结果。由于只见熔岩，不见火山碎屑岩，其喷发形式应属沿断裂间隙性的宁静溢出。

表2 三水盆地火山活动及其相应岩石一览表Tab.2 List of volcanic activities and corresponding rocks in sanshui basin

表3 上覆三水组三段中部（）的深色泥岩及灰岩Tab.3 Dark mudstone and limestone overlying the middlepart of the third section of the sanshui group(

序号岩性描述厚度（m）7 绿灰色玄武岩 2.02 6 深灰色灰岩 2.46 5 深灰色玄武岩，上、下均具杏仁状构造 26.46 4 暗紫红色粉砂质泥灰岩夹细砂岩 3.01 3 深灰色玄武岩，顶、底具杏仁状构造 14.43 2 暗紫红色粉砂质泥灰岩夹细砂岩、含砾砂岩 49.57 1 绿灰色玄武岩，白色方解石脉沿裂隙充填 12.59

（3）第三喷发期——粗面岩类

仅见于大沥ZK1钻孔，井深86.58 m～100.46m，厚13.88m，下部为熔岩，上部为凝灰质砂岩。喷发于三水组三段上部（）。

（4）第四喷发期——玄武岩类

本期喷发产物，厚度虽然不大，但分布面积广。夹在土布心组二段（）及西土布组一段（）地层中，有三次喷发。第一次为熔岩，第二次及第三次为玄武质凝灰岩，单层厚度4m～12m，总厚度大于18m，属湖沼相水底间隙性喷发，由裂隙式宁静溢出到中心式喷发。

（5）第五喷发期——流纹斑岩类

沿盆地轴向分布，由流纹斑岩和相应的火山碎屑岩组成，喷发于华涌组一段中部（）。地表出露于大同圩，面积约为3km2。往北小塘水15井见于井深614.55m～975.59m，为隐伏状态。隔坑一带见于ZK40-ZK46钻孔，井深30m～100m。由此可见，从南北方向往盆地中心，喷发产物由薄变厚，标高由浅变深。这样的分布与盆地的向斜构造基本相吻合。喷发产物及特征以水15井为例,由上至下,见表4。

表4 上覆华涌组一段上部（）的深色泥岩 /mTab.4 Covers the dark mudstone of upper part(of huachun formation /m

序号岩性描述厚度13 绿灰色流纹质凝灰角砾岩 1.36 12 灰白色粉砂岩 0.99 11 绿灰色流纹质凝灰角砾岩 1.80 10 绿灰色夹紫红色流纹斑岩，顶底部具少量气孔 64.56 9 绿紫色流纹质角砾岩 4.75 8 灰绿色流纹质凝灰岩 9.17 7 灰绿色流纹质角砾岩 65.95 6 灰绿色流纹质集块岩、角砾多为紫色流纹岩 12.71 5 灰绿色流纹质角砾岩 96.47 4 灰绿色流纹质角砾凝灰岩 5.34 3 灰绿色流纹质凝灰角砾岩 3.23 2 浅灰色灰岩、深灰色灰质泥岩夹透镜状粉砂岩 20.16 1 黑灰色凝灰质含砾粉砂岩及流纹质角砾岩、凝灰岩 83.03

上述剖面为间歇性三次中心式爆发。从下至上以第二次喷发最强，顺序是：先喷发火山碎屑岩，往上有变细之势，然后熔岩流出，随后紧接着又喷发一层较薄的火山碎屑岩。

（6）第六喷发期——玄武岩类

见于盆地腹心部位的一些钻孔中。由熔岩及相应的火山碎屑岩组成，约5次喷发，喷发于华涌组一段上部（）。

小塘水15井，见于井深465.75m～573.61m，其中火山岩类厚75.35m；丰岗一带的浅孔，以ZK78孔为代表，见于井深131.29m～283.02m，其中火山岩类厚93.86m。由此可见，盆地腹心往北深度变浅，活动规模稍有增强，延续时间也较长。喷发产物及其特征以水15井为例（由上至下）：

表5 上覆华涌三段（）浅紫灰色粉砂岩及泥岩 /mTab.5 Shallow purplish gray siltstone and mudstone overlying the huayongsection /m

序号岩性描述厚度7 灰紫色杏仁状玄武岩 0.40 6 灰绿色玄武质角砾岩 1.30 5 灰褐色硅化、碳酸盐化杏仁状玄武岩 9.34 4 黑色玄武岩 44.87 3 黄灰色杏仁状玄武岩 1.32 12 灰白色碳酸盐化玄武岩 0.90 11 浅紫色砂岩、砂砾岩及深色泥岩夹薄层隐晶质白云岩 26.97 10 灰褐色玄武质角砾凝灰岩 1.10 9 棕灰色硅化灰岩，含较多的碳化植物碎片 0.40 8 绿紫色玄武质角砾岩 0.88 2 灰白色、灰紫色硅质粉砂岩及灰质细砂岩 6.04 1 杂色凝灰质含砾砂岩，含流纹斑岩角砾 15.29

上述剖面属于间隙性爆发。开始喷发时，带有较多的第五喷发期流纹斑岩角砾。见三次熔岩流出，中部熔岩厚度较大，厚65.53m。由下至上，具有喷发强度由弱→强→弱，间隙期由长→短→长的特点。

（7）第七喷发期——粗面岩类

图1 白藤岗粗面岩与上覆地层接触关系素描图Fig.1 A sketch of the contact relation between the grainite and overlying strata

①黎边山一带粗面岩：在面积约为20km2范围内，有走马营、驿岗、黎边山、紫竹岗、白藤岗等八个被第四系分割的粗面岩体。以中部的黎边山粗面岩体规模最大，面积约为2km2，标高70m。

黎边山狮岭附近可能够有一个火山口，主要依据为：火山口部位有一个由粗面质集块岩（角砾20cm～100cm）及粗面质角砾岩组成的碎屑锥，范围0.07km2，标高52m；除北部为正常沉积外，其它三面的粗面岩体及相应的火山碎屑岩的分布和产状都围绕着它发生变化；根据地表及井下资料，熔岩主要分布在黎边山一带，离喷发口越远，喷发产物由厚变薄，碎屑又粗变细。由于多次喷发的结果，所以在黎边山一带形成一个较大的火山岩椎体，长期暴露地表遭受风化剥蚀，因而缺失一些上覆地层见图1、图2。

图2 紫竹岗粗面岩的披盖层呈背斜构造（剖面）Fig.2 The coarse-sided rock of zizhu post is anticline

②西樵上粗面岩体：西樵山是珠江三角洲上保留较完好和规模较大的一处火山地形，面积约15km2。主要由粗面岩、粗面质凝灰岩、粗面质角砾～集块岩组成，经侵蚀切割以后，形成大小山峰及山间凹地，主峰大科峰海拔344.2m。无论从哪一个方面眺望，均呈一个截顶圆锥山体。按照喷发物由粗至细的堆积顺序，其特征及产物，从上至下，见表6。

各岩类的分布，基本上与它的喷发顺序相吻合。第三及第二喷发韵律主要分布于西樵山的上部，第一喷发韵律沿山脚出露，主要出露于西坡和东坡。周围产状由向内倾往上（从第二喷发韵律开始）变为向外斜，倾角10°左右。熔岩大量流出的是第三韵律，分布广，大片分布于山的北坡，西部的绿洲～儒村一带，可见到直接披盖在砂岩上见图3。

表6 以西樵山西坡饭盖岗剖面为例Tab.6 takes the profile of fangaigang in the west slope of west woodcutter mountain as an example

图3 西樵山绿洲粗面岩披盖于下伏岩层上（剖面）Fig.3 Rough surface rocks in the xiqiaomountain oasis are covered in underlying strata(profile)

本期喷发结束后，断裂较发育，以北东向一组压性断裂为主，次是北北东向。由于它们活动结果，使西樵山周边形成悬岩绝壁，或使下伏地层与粗面岩呈断层接触见图4。

图4 西樵山江边村粗面岩与含砾砂岩呈断层接触（剖面）Fig.4 Rough surface rock in jiangbian village of xiqiao mountain is in contact with peddled sandstone(profile)

第一喷发韵律的堆积物中，呈脉状或岩墙状产出的粗面岩贯入体较发育，走向北北东～北东东。规模较大的三星岗粗面岩墙，贯入于深灰色灰质泥岩内。走向北东东，沿三星岗出露，长400m，宽50m。围岩具烘烤变硬或褪色，其内见泥岩的俘虏体。岩墙形成以后，一组北东向的扭性断裂沿其活动使其支离破碎。根据上述现象，说明西樵山火山岩的形成，主要受北北东和北东东两个方向的断裂控制，在交叉部位形成喷发中心。喷发过程中，有的沿喷发口喷出地表，有在地下沿断裂贯入。喷发结束后，断裂再次活动，才形成今天的面貌。

（8）第八喷发期——玄武岩类

其分布与盆地的向斜构造相吻合。地表出露于石头村、紫洞～南庄一带，盆地腹心部位的水1井所见玄武岩，直接覆盖在第七喷发期粗面岩之上。至少有两次较大喷发，第一次喷发于华涌组二段（E）沉积之后,三段（E）沉积之前；第二次喷发于华涌组三段沉积的晚期至新近纪之间，属裂隙式宁静溢出。在紫芋、王借山等地沿北东东和北北西向断裂贯入的岩墙。