粤北泥盆纪沉积环境初步研究

冯佳伟，音长乐，石志华

粤北泥盆纪沉积环境初步研究

冯佳伟，音长乐，石志华

（成都理工大学 地球科学院，成都 610059）

粤北泥盆系发育在加里东运动不整合面之上，属于海西旋回早期沉积。该区泥盆纪海侵由南西往北东逐渐扩大随后又略微退缩，构成一个次一级的海侵-海退旋回；本文主要对沉积环境的地层、构造背景和古地理相进行初步研究和讨论，以期对后期矿床研究打下基础。

沉积环境；泥盆系；海侵；粤北

1 地层的划分与对比

粤北地区是广东泥盆系最为发达的地区。但与邻省（区）相比，地层出露较差，研究程度较低，不少地层名称还常因新老命名的更替而存在不少混乱。根据原区测队、各野外地质队及我们自己测制或编录的剖面或钻孔资料，按1981年颁布的《中国地层指南》精神，采用多重地层划分的观点，重新对区内地层进行了划分和对比，部分地层界线及与之关联的地层厚度相应也有所更动。地层名称沿用原区测报告所采用的地层名称，这些名称历年来已为粤北各地质队广泛引用，反映在大量的地质资料和文献中。这些名称是在岩石地层的哈含以上加以引用的，允许有穿时现象。仁化以东地区采用了江西地层名称。

在分析古地理环境和编制古地理略图时，依据生物化石结合沉积旋回所概略地推定的等时线，即从年代地层单位的角度进行初步探讨。

桂头群岩性往南西至红岩-西牛即五点梅花一带，红色碎屑岩及砾质碎屑物骤然变少直至消失，几乎全由灰绿色千枚状砂泥质岩石所替代。它们与下伏被划属“前泥盆系”并构成五点梅花背斜轴部的地层之间，产状一致、岩性过渡、不存在“底砾岩”。结合下述区域地质构造背景及沉积环境分析，推测该处的所谓“前泥盆系”更可能属于早中泥盆世地层。

2 沉积基底的构造背景

加里东运动之后，华南除广西钦州-玉林一线仍保留海槽沉积外，其余均已上升为陆，伴随着褶皱和断裂，以及花岗岩类岩石的侵入。依据前泥盆系中发育的褶皱、断裂和岩体展布，可以概略地勾画出泥盆纪开始沉积前的古构造背景大致轮廓。

首先，从较大的区域范围看，从钦州-玉林一线的加里东残留海槽往北东方向延伸至广东境内，在云浮-郁南（连滩）一带直至五点梅花附近，已知志留系（例如有笔石化石作为地质年代依据的上志留统岭下群与泥盆系（例如上部产海相化石腕足类等的下泥盆统的碎屑岩）之间，地层缺失最少，上下构造层的地层展布，也不像海槽外围那样出现高角度的不整合，表明沿着这一北东地带，犹如倾斜沉船的水上部分一样，尽管经加里东运动之后已被抬升为陆地，但相对于外围地区来说却仍是个低洼地带，接近于当时的区域侵蚀基准面，遭受剥蚀的时间短，接受海西期海侵的时间早，是海水“迟退早到”地区。而在此区外围，地壳不仅抬升幅度大，而且构造变形强烈，形成崇山峻岭，遭受长期的侵蚀和剥蚀，导致上下构造层多呈明显的角度不整合，两者之间地层缺失也多，是海水“早退迟到”地区[1]。

在这种古地貌景观背景上，依据前泥盆系褶皱轴向及走向断层方位的突变或中断、加里东岩体的出现部位和展布方向，结合泥盆系沉积相的变化特点，大致可以推定区内及邻区发育有三组基底断裂：一组呈北东方向，与古海槽方向基本一致，还侵很可能沿这一方向最先发生。一组呈北西向展布，略呈向南西突出的弧形，于海槽方向大体直交。从其内有北西向加里东岩体侵入推测，很可能是一组张性断裂。一组近于南北走向，分布于经线114°附近。它控制着加里东岩体的分布（至少北段是明显的），也控制着泥盆石炭系的岩相变化，是一条长期活动的盆地边缘断裂。

上述古构造背景对于粤北泥盆系尤其是它的早期沉积环境有着重要的控制意义。

3 桂头期沉积相古地理

桂头群沉积早期（下亚群），主要是一套陆相沉积物，如桂头剖面所见到的杂基支撑的含砾砂岩、具高角度槽形交错层的砂岩、具波痕构造的红色泥质粉砂岩等，基本上是冲积扇及河心滩和河漫滩的沉积物。到了桂头群沉积晚期，地形已经逐步平原化，巨大的地形高差已经基本消失，海水开始由西南往东北方向逐步浸漫，于是后期出现了既有植物碎屑、淡水鱼类，又有海相生物（腕足类、叶肢介等）的滨海-三角洲相碎屑沉积。而在五点梅花一带，江英-浛洸断裂以西，海侵显然较早，沉积物以色调较深的潮坪细粒砂泥为主。

桂头晚期出现的一个重要地质事件是古火山活动。大宝山及其外围丘坝、徐屋等处于桂头群分布形影不离的英安斑岩，大体是这一时期的产物。它们是在陆源-海滨条件下喷发的，因而其熔岩具有大量陆相火山岩的特征。

图1A中所表示的桂头群等厚线，包括了加里东不整合面之上、中泥盆统碳酸盐岩之下的全布碎屑岩地层的厚度。它反应的是穿时地质体的厚度变化。但从它由北东往南西增大的趋势表明，这种变化除了与接收沉积的先后和时间的长短有关外，还可能是古地形北东高、南西低这一基本特征的反映。

4 东岗岭期沉积相古地理

东岗岭早期的沉积环境(图1B)，是桂头晚期沉积环境的继承和发展。此时本区已全面沉陷而以滨海砂泥质潮坪为主( 其地层厚度已并入桂头群中故图1B未表示出等厚线)，只是在东侧仍接受海陆交互的滨海—三角洲碎屑沉积，而西南一隅即五点梅花一带，则开始了浅水陆棚的强酸盐沉积，该碳酸盐的沉积范围受北东及北西向盆边断裂控制，西牛地区底部纹层状白云岩( 或泥晶灰岩)的发育，随后上部地层中珊瑚化石的频频出现以及红岩地区含大量珊瑚、板状层孔虫的生物层，表明碳酸盐的沉积作用，环境逐步开放，即从潮上一潮间带逐渐转向潮下带上部，后者所处的高能环境还使红岩等某些地段出现过一些斑礁[2]。在此沉积阶段，除了大宝山地区继续还有火山活动外，在西牛地区出现的含钾长石碎屑的白云质含砾砂岩或砂质白云岩，也许也与同期火山活动有关，这些火山活动可能都受到西牛一大宝山一线的基底断裂控制。

东岗岭晚期沉积环境(图1C) 总的说来是海侵的继续扩大,但经历了前后两个不同的阶段。在前期阶段，海侵迅猛，使早先的灰砂泥质潮坪转化为碳酸盐潮坪和浅水陆棚，以大面积白云岩层的出现为特征，但在此东西宽达70km、南北长大于150km的浅水陆棚上，海水淹没深度及碳酸盐沉积速度并不是均一的。如图1C地层等厚线所大体反映的，当时在本区北侧(乳源一桂头及东田一西岗寨一带)和南侧(西牛一红寨一线)发育两处北东向沉积凹陷，它们受到同生断层(包括仍然活动的基底断层)的控制。在沉积凹陷中的水体似乎比周边要深些，例如北侧的西岗寨及廊田地层中常见到由下而上依次由含枝状层孔虫灰岩、含核形石灰岩、层纹状白云岩组成的厚约0.5～0.8m的韵律层，同时还较常出现半球状层孔虫,层纹状灰岩中偶尔见有轮藻”,反映出具有潮坪泻湖的某些特点；而南侧的土伦坪剖面上，岩层薄一纹层状，色调深灰，岩性单调，以微一细晶灰岩为主，生物化石稀少，似乎是浅水陆棚上的深水泻湖相。位于相对抬起部位的仁化凡口、乐昌石坪等处所见岩性则有所不同: 核形石及枝状层孔虫虽有出现但十分罕见，半球状层孔虫则只偶有出现，而层纹状构造相当常见，并常伴有轮藻，反映出更经常处于潮间带上部或潮上带。在后期阶段，全区经历了一次相对的海退，沉积盆地外围相对上开，向浅水陆棚提供了大量泥质粉砂并占居主导地位。这种状况基本上一直延续到晚泥盆世早期。

粤北中晚泥盆世地层分布略图

A中泥盆世早期（桂头晚期）B中泥盆世东岗岭早期C中泥盆世东岗岭晚期D晚泥盆世佘田桥期E晚泥盆世钖矿山期F泥盆纪地层分布略图。1.古陸；2.三角洲一滨海砂砾质沉积相:；3.陸缘潮坪及浅水陸棚砂泥质交灰泥质沉积相:；4.浅水陸棚碳酸盐潮坪沉积相:;5.深陸棚边缘碳酸盐沉积相;6.泥盆系分布(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、为沉积相剖面位置);7.地层实测剖面位置;8.参考地层剖面;9.地层等厚线:;10.相区界线;11.推测的同生断层;12.推测的基底断层;13.古火山位置;14.古火山沉积凹地;15.古火山熔岩;6.古火山碎屑物质;17.生物礁;18.潮坪洼地或泻湖；19.陸源物质来源方向;20.海浸方向(据区测队、各野外队、本所地层室及本专题资料综合编制)

上述东岗岭晚期浅水陆棚的东西两侧此时分属于另外两种沉积环境：西侧即江英一浛洸以西地区，急剧相变为深陆棚边缘相的碳酸盐沉积，水体深，能最低，生物稀少，有时沉积硅质条带；而东侧即凡口一大宝山以东地区，即属于陆缘潮坪(局限陆棚)砂泥质沉积，地层中几乎不含碳酸盐岩石。

5 佘田桥期沉积相古地理

余田桥期海侵进一步扩大，以沉积较纯的碳酸盐泥为基本特征。该期深水陆棚边缘和浅水陆棚的碳酸盐沉积均进一步向东有所推移，东侧陆缘砂泥质潮坪则往东退缩，但总的来说相带展布面貌与东岗岭晚期差异不大；岩性特征除白云岩层较少外，其余与东岗岭晚期也基本相同，如图1D所示，在当时浅水陆棚的碳酸盐沉积区，也有南北两个相对的沉积凹陷。凹陷地区如西岗寨一带，虽然总的仍是以泥晶灰岩为主，并常有白云岩化，但在偏下部和偏上部夹有较多含颗粒及生物碎屑的灰岩，还出现主要由群体珊瑚、半球状层孔虫和柱状迭层石组成的生物层，尤其在偏上部，生物层的厚度颇大，累计可达54米，颗粒灰岩中可见到交角达25°的斜层理。凹陷外缘如凡口，层纹状泥晶灰岩相当发育，白云石化较强，鸟眼较常出现，轮藻更为常见，而偏中部和偏上部的颗粒灰岩及生物层厚度则较薄，颗粒灰岩中所见到的也只是些低角度的小型斜层理，反映沉积环境的能量比凹陷地区低，水体也较浅。但在凹陷内外大体都有两个更次一级沉积旋回，每一旋回都是愈到后期沉积环境能量愈高。

6 锡矿山期沉积相古地理

锡矿山期沉积环境的基本格局与佘田桥期相同，除了东侧陆缘碎屑潮坪范围略微向东退缩和西侧深陆棚边缘碳酸盐沉积进一步向东扩展外，浅水陆棚碳酸盐沉积物的基本特点是反映出海流不畅，盐度偏高，环境相对闭塞。此时生物门类比较单调，以广盐度生物为主，群体珊瑚、半球状层孔虫几乎绝迹，绝大部分灰岩以泥晶为主，总的说来是一种浅水陆棚上的潮间一潮下带为主的低能沉积环境(图1E )。但在它的早、中、晚期，沉积特征仍有所不同:

锡矿山早期碳酸盐汇积人较经常出现核形石为特征；瘤状灰岩的“基体”含陆源砂泥质较高，而“瘤体”则较纯并含多寡不一的颗粒及生物碎屑。层纹状构造少见，鸟眼很少发育。属于以潮间带下部一潮下带上部的具间歇性搅动的沉积环境[3]。

锡矿山中期沉积的以花斑状灰岩为主体的碳酸盐岩，几乎全部是泥晶灰岩，生物门类及数量更少，间有水平虫洞，看来水体更深，店本上是波基面之下的陆棚泻湖低能沉积。其中部常夹有一层厚度不大、发育水平层理的泥灰岩或泥岩状白云岩(在凡口矿区作为地层对比标志层之一)，几乎完全缺乏底栖生物，看来此时陆棚泻湖沉积速度相当缓慢而盐度却较高，以致可以通过海盆底层水直接交代海底灰泥形成准同生白云岩。

锡矿山晚期沉积环境变化很大，如凡口地区所见，当由天子岭群向帽子峰组过渡时，在不厚（8~40m）的岩性段内急剧地重现了锡矿山中期、早期及佘田桥期的各种岩性(如出现瘤状灰岩、颗粒灰岩、层纹状灰岩，分别可见有核形石、珊瑚和层孔虫、轮藥)，表明海退过程十分急速，其时局部地段如乐家湾还可能有过短暂的潮坪泻湖环境。及至帽子峰组沉积时，陆源碎屑又逐渐占居主要地位，再次出现植物碎片及鱼类化石，一些砂岩中具有大型交错层理及垂直虫孔。原来浅水陆棚的碳酸盐沉积范围大部分重新抬升为滨海一三角洲环境，非从而结束了本区泥盆纪海盆的沉积历史。

[1] J.L.威尔逊，地质历史中的碳酸盐相[M]. 地质出版社, 1981,

[2] 沈德麒、陈耀钦、杨振强. 中泥盆世末期湘、桂、粤海域的沉积相古地理特征讨论[J]. 地质论评，1983, （299）:6.

[3] 李菊英、侯奎. 广东凡口矿区钙藻化石的发现[J]. 地质科学，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

冯佳伟（1994-），男，河北人，在读研究生，研究方向：矿床学

P53；[P66]

A

1006-0995（2019）02-0179-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.001