九瑞地区晚古生代沉积构造环境演化特征

高 任， 叶少贞

(江西省地质矿产勘查开发局赣西北大队，江西 九江 332000)

九瑞地区矿产资源丰富，区内已知大型铜矿床二处(武山、城门山)，中小型铜多金属矿床若干处，是处于环太平洋成矿带中的长江中下游铁铜成矿带的一个重要组成部分。其中铜多金属矿体大多赋存在晚古生代地层中。因此，在现代构造地质和沉积学理论指导下，利用层序地层学研究晚古生代地层序列和岩性组合的基础上，探讨九瑞所处构造环境演化与成因机制，对于进一步查明九瑞地区大型矿床的成矿动力学背景，推动深部外围成矿预测，具有重要意义。

本文在对九瑞丰富资料综合研究的基础上，应用构造变形岩相的概念，构造变形岩相形迹是能反映构造作用下地壳岩石物质变形及相伴变质和岩相特征的地质实体(吕古贤等，2011)，并运用矿床变化保存的研究思路(翟裕生，1997、2002)，从历史观上重点分析了晚古生代区域构造岩相体系，为深化构造体系演化研究提供新的认识。

1 地质背景

前震旦纪，华南曾经存在过一个华夏地块，由元古宇片岩、片麻岩、混合岩等组成，原岩为碎屑岩、火山岩和深成侵入岩。新元古代，伴随古华南洋的闭合，华夏地块与扬子陆块碰撞聚合，导致赣东北火山岛弧和弧后边缘海被挤压关闭,在东乡—德兴—歙县一带形成含有高压蓝片岩的蛇绿混杂岩带，继之江南火山岛弧群和该陆块地体碰撞,形成江山—绍兴—萍乡蛇绿混杂岩缝合带(Wang et a.l，1995；舒良树等, 1995；周新民等, 2000)。强烈的陆-陆碰撞导致在扬子陆块周缘形成了一个8～9亿年的格林威尔造山带。早古生代，碰撞聚合的Rodini超大陆裂解，扬子陆块边缘隆起构造与原华夏地块边缘的变质岩系之间形成了下扬子断陷带。早中生代晚期，晚泥盆世砂砾岩层呈角度不整合大规模地覆盖在整个华南前泥盆纪岩层之上，至此，本区经历了地槽活动阶段之后，转为相对稳定的准地台阶段，沉积环境与古地理才得以真正统一(舒良树，2006)。

从现在的大地构造上看，九瑞地区位于扬子陆块之下扬子地块，三级构造单元为长江中下游坳陷带，四级为九江坳陷，北为大别造山带，南为扬子板块，属于扬子板块北缘的早古生代断陷带。南侧厚达数千米的双桥山群变质火山-沉积岩系，可能是下扬子断陷带的基底。奥陶系-三叠系中统地层，经加里东-燕山期构造运动后，产生沉积盖层褶皱。喜山期构造运动微弱，分布于断陷盆地的第三系以及江湖平原之第四系未见明显褶皱和断裂。

2 晚古生界地层序列

九瑞地区地层分区属于下杨子地层区分、长江中下游地层区，褶皱基底为双桥山群，沉积盖层从奥陶系至三叠系均有出露。晚古生界地层序列不完整(表1)，发育不全，构造复杂，从泥盆系至二叠系出露有：① 泥盆系发育不全，出露不佳，仅见上统五通组，分布背向斜交接部位，为一套灰白色厚层状含砾石英砂岩、砂砾岩，属陆相碎屑岩建造。厚度2～50 m。② 石炭系发育不全，区域上见有上统黄龙组，分布在背向斜交接部位，岩性为浅灰色厚层状灰岩及灰质白云岩，厚度50～75 m；1985年，南京地矿所和赣西北大队综合小队在测区铁石坳ZK391孔中发现有船山组，其岩性为灰色-浅灰色生物碎屑灰岩，厚1.18 m。③ 本区二叠系出露完整，厚度较大，分布较广，呈北东东向展布于向斜两翼，岩性简单，主要为浅海相碳酸盐建造，次为海陆交互相含煤岩系。厚度552.10～624.00 m。区内岩浆活动不甚强烈，一般呈岩脉分布于构造破碎带(高任等，2016)。同时，晚古生界也是本区金属矿产的主要赋矿层位。

表1 九瑞地区晚古生代地层序列

鉴于此，九瑞地区在其演化过程中受构造事件、沉积物供应量、气候条件等因素影响，导致了区内层序或准层序间的不整合或整合界面以及阶段性沉积序列特点。早中泥盆世本区一直处于陆蚀状态，晚泥盆世才下沉为内陆盆地，接受了一套陆相碎屑沉积即五通砂岩；晚泥盆世末期，本区上升为陆地(属于赣鄂皖古陆)，缺失石炭系下统，晚石炭世早期，本区迅速下降，沉积了一套浅海相含有丰富蜓科化石的碳酸盐岩；石炭纪末，本区再次上升，致使本区早二叠世早期沉积了一套沼泽相的含煤地层，即梁山煤系；早二叠世中-晚期，测区再次沦为浅海，沉积了一套含燧石结核及燧石条带碳酸盐岩；早二叠世末，本区上升为陆地，致使出现了短暂的沉积间断，晚二叠世，本区缓慢升降，沉积了一套海陆交互相含煤地层和含燧石结核碳酸盐岩。另外，本区经过晚中生代构造事件改造，区内断裂及褶皱构造发育，横向地层序列连续性较差。因此有必要通过研究构造动力学演化特征来更好把握本区的沉积规律性。

3 沉积构造环境演化特征

九瑞凹褶沉积构造环境演化受控于下杨子准地台与华南冒地槽的大地构造变形及演化。晚古生代构造、古地理发展的趋势为各大陆逐步靠拢，介于其间的洋盆封闭，一系列地槽转化为褶皱带，各大陆会聚为一个巨型大陆块体—古亚洲大陆。

晚古生代九瑞地区也开始进入地台的全面发展阶段。该阶段地壳运动以垂直运动为主，升降作用明显，历经多次海进海退。由于断坳作用，先后形成一系列大致呈北东一南西向的陆间断坳盆地，接受了以滨海一浅海相泥砂质和碳酸盐岩建造为主，夹海陆交互相的碎屑建造和含煤建造。特别是石炭-二叠纪，海盆不断扩大，海侵达到顶峰，该阶段发育的碳酸盐岩建造及含矿灰质砂页岩建造，铜铅锌等元素丰度较富，为主要的含矿建造。

3.1 沉积构造环境演化

早泥盆世初期，由于加里东构造事件的影响，浙东南地体与闽西北地体的碰撞作用达到高峰,造成下扬子地区整体抬升,九瑞地区褶皱上升剥蚀，使以前沉积的地层普遍遭受较强的变质，至中泥盆世末期上升剥蚀夷平作用接近尾声，晚泥盆世时下沉为内陆盆地，接受五通组沉积，是典型的海侵过程。华力西期对应的各期构造事件使九瑞地区遭受海进海退的沉积、沉积间断以及沼泽相沉积，是本区晚古生代决定性构造事件。按地层时代划分，盆地演化的阶段性表现为各期构造事件对应不同的构造动力学特征和沉积特征(表2)。

表2 九瑞地区晚古生代构造环境演化阶段划分

平行不整合说明东吴事件、区域性的云南事件以及柳江事件为较稳定的抬升和剥蚀事件，事件前后的沉积构造坏境属同一类，并且可以判段抬升与剥蚀的持续事件长短；微角度不整合说明加里东事件Ⅱ幕属于较强烈的构造转换事件，借此可区分两种完全不同的沉积构造环境，对于解释沉积构造环境演化的阶段性具有重要意义。

3.2 沉积模式

沉积模式的形成及演化主要受大地构造性质及演化阶段控制。九瑞地区晚古生代沉积环境主要与扬子地台的发展以及加里东和华力西构造期的升降运动有关，沉积模式形成与演化过程正是海与陆、局限地台与开阔台地形成和转换的过程。

通过该区沉积演化特征和沉积旋回分析和构造分析，九瑞地区晚古生界地层中主要发育碳酸盐岩台地和碳酸盐岩缓坡沉积，有冲积扇、湖泊、沼泽、蒸发台地、局限台地、开阔台地、缓坡以及深水盆地建隆等沉积相。据此总结出本区的沉积模式(图1)，以指导研究区的岩相古地理演化研究。

图1 九瑞地区晚古生代沉积演化模式图

3.3 沉积相带划分

晚古生代时期整个扬子地台都表现为相对稳定的发展，加里东和华力西运动均表现为升降运动，造成地层间的多次间断，形成地台内部的大型隆起和大型拗陷(中国区域构造概要，1983年，黄邦强等)。九瑞地区晚古生代岩相古地理演化历史主要与这两期运动有关，共形成3次较大的海侵—海退旋回。将晚古生界地层与沉积相带一一列出如表3。

表3 九瑞地区晚古生界地层沉积相对应表

3.4 构造环境演化机制

晚加里东运动是下扬子—钱塘地区加里东冒地槽系转化为晚古生代地台的一期重要构造事件。在扬子准地台下扬子台坳中是以震荡运动为主，对城门山地区影响较大，使本区上升为陆地，从而使得晚古生代早期城门山地区都处于剥蚀状态，从而缺失泥盆系下统和中统。运动一直持续到晚泥盆世，至此城门山地区进入相对稳定的地台阶段，在晚泥盆世时下沉为内陆湖泊，湖水慢慢变浅，沉积了一套湖泊相到滨湖相的泥盆系上统五通组砂岩，最后重新变成陆地。

受晚加里东运动的隆升作用，本区陆地相一直持续到石炭系，缺失石炭系下统地层。蒋少涌等( 2010)在九瑞地区的城门山矿区I号矿体也就是五通组和黄龙组之间的层状硫化物中发现了疑似海底黑烟囱构造的黄铁矿石，同时在城门山和武山所采的层纹状矿石中在镜下观察到大量显微球粒、草莓状结构、鲕状结构和胶黄铁矿的结构构造，为海西期同生热液沉积成矿提供了证据。这说明，晚石炭世早期，本区受拉张作用，迅速下降，并伴随海底岩浆喷发，沉积了一套海水喷流热液沉积的硫化物。之后，海平面又迅速下降，本区由深水建隆变为浅海局限台地潮上沉积区，沉积了一套石炭系的白云岩、灰岩地层，后期中间有短暂的煤系沉积。晚石炭世末期海平面继续下降，海水退缩，本区变为陆地中相对低洼地段，快速堆积了一层船山组含媒角砾岩，这也标志着城门山地区开始进入一个植被茂盛的内陆时代。

早二叠世早期，本区水量充足，大量植被被雨水淹没形成沼泽，沉积了一套王家铺煤系。早二叠世中-晚期，本区再次沦为浅海。栖霞组沉积早期本区海水很浅，为局限台地潮坪，渐渐向滩间发育；栖霞组中晚期，水体加深，本区进入开阔台地滩间以及台地缓坡，以沉积含燧石结核灰岩为主。小江边组本区由开阔地台进入局限地台，并在潮坪沉积了孔洞状、鸟眼状灰岩。茅口组早期水体稍稍加深，过渡为局限台地的滩间相，沉积了含有机质以及生物碎屑的泥晶灰岩；中期水体继续加深且略有起伏，开阔台地滩间、缓坡交替发育，形成了含燧石结核灰岩、泥晶灰岩夹泥质灰岩交互出现的现象；晚期水平面下降，本区发展为开阔台地浅滩，水动力条件较强，形成了含生物碎屑的亮晶灰岩。

早二叠世末，本区进入华力西构造期，受“东吴运动”运动的影响，上升为陆地，致使出现了短暂的沉积间断。晚二叠世早期，本区缓慢升降，短暂的沉积了一套龙潭组滨岸沼泽沉积相含媒地层。之后长兴组沉积期本区遭受海侵，再次进入开阔台地阶段，沉积了一套含燧石结核灰岩，持续到晚二叠世末期，最后本区缓缓上升。

4 结论

综上所述，主要有以下结论：

(1)九江凹陷的形成与演化与整个大别造山带与扬子板块的演化发展密不可分，具有多期次、多阶段性；每个阶段以不同构造事件为标志，具有不同的应力机制。晚古生代，经历了各期事件，海侵海退反复，但最终从陆地逐渐转化为浅海，并沉积了一套断断续续的碳酸盐岩地层。

(2)对地层序列及沉积相的简要描述再现了九瑞地区晚古生界地层的形成和演化历史。晚古生代本区发育两次大的海侵—海退沉积旋回，泥盆纪—石炭纪海侵—海退旋回，王家铺组沉积期—龙潭组沉积期海侵—海退旋回，以及龙潭组沉积期—长兴组沉积期的一次海侵—海退不完整旋回。

(3)本区晚古生代的构造事件引起了各类构造行迹，是该层作为九瑞地区赋矿层位的一项必要条件，晚古生代的沉积构造演化最终形成了九瑞矿集区的成矿前的地层格局。