广西大瑶山地区下泥盆统莲花山组碎屑岩地球化学特征及其对物源区和构造环境的制约

2022-08-25刘彦兵刘春发屈海浪翁仲才徐立为王化奇蒋正锋吴炎潞

地球科学与环境学报 2022年4期

刘彦兵，刘春发*，屈海浪，翁仲才，徐立为，王化奇，蒋正锋，黄冲，吴炎潞

(1. 北京金有地质勘查有限责任公司，北京 100011; 2. 贵港市金地矿业有限责任公司，广西贵港 537100)

0 引言

华南板块位于欧亚大陆东南缘，东临西太平洋，北邻秦岭—大别造山带，西接滇藏造山系松潘—甘孜造山带和三江造山带，是中国重要的地质单元。华南板块由西北侧的扬子陆块和东南侧的华夏地块组成，二者在新元古代之前经历了不同的构造演化历史，在岩石组成、地球化学特征等方面存在明显差异。扬子陆块具有双层变质基底，下层为中深变质基底，上层为浅变质基底，其上部为统一的显生宙沉积盖层。华夏地块元古代基底由武夷、云开等多个中小地块拼贴而成，主要岩性为新元古代泥砂质碎屑岩夹火山岩、岩浆岩及碳酸盐岩，出现少量的古元古代岩浆岩和中元古代沉积岩。目前普遍认为新元古代Rodinia超大陆聚合过程中，随着古南华洋的闭合，扬子陆块与华夏地块沿江山—绍兴断裂拼合形成统一的华南板块。早古生代华南经历了郁南运动(530～480 Ma)和广西运动(470～380 Ma)两次造山作用，造成寒武系—志留系不同层位缺失并引发了岩浆活动与变质事件。泥盆系不整合覆盖于下古生界之上，形成了华南地质发展史上最为重要的构造转换界面之一。前人对该构造转换界面之下的下古生界开展了大量工作，取得了丰硕成果。然而，该构造转换界面之上泥盆系的沉积环境、沉积物源和构造背景研究较为薄弱，制约了构造转换界面上、下地层的综合对比研究。碎屑沉积岩的地球化学特征能有效指示源区古风化条件、物源区和沉积构造环境等，因此，深入研究构造转换界面之上泥盆系碎屑岩的地球化学特征，探讨其源区古风化条件、物源区和沉积构造环境，对深入讨论华南板块大地构造的演变具有重要意义。

广西大瑶山地区位于华南板块西南部，地处凭祥—大黎断裂南缘，受加里东期构造运动影响，下泥盆统莲花山组不整合覆盖于寒武系之上。前人对研究区内新元古界和寒武系开展了较为充分的岩石学、岩石地球化学、岩相古地理和碎屑锆石U-Pb年代学研究，积累了较为丰富的资料，具备较好的研究基础。然而，目前仅有少量莲花山组碎屑锆石U-Pb年代学报道，缺乏地球化学数据，制约了对物源和沉积构造环境的研究。本文以广西大瑶山地区下泥盆统莲花山组碎屑岩为研究对象，通过系统的岩石学、地球化学研究，探讨其物源与沉积大地构造背景，为华南板块古生代构造演化提供约束。

1 区域地质背景

桂东大瑶山—大明山隆起带位于华南板块西南部凭祥—大黎断裂南缘，西北部为扬子克拉通南缘的桂北地区，东南部为云开古陆(图1)。区内最老地层为零星分布的新元古代南华系，岩性主要为青灰色细粒变质长石石英砂岩夹薄层板岩。震旦系培地组整合沉积于南华系之上，顶部和底部岩性以硅质岩为特征，中部岩性主要为灰绿色板岩和千枚岩。早古生代地层以寒武系为主，主要出露于大瑶山—大明山隆起区中部，自下而上可分为小内冲组和黄洞口组，为一套具复理石建造的碎屑岩系。寒武系小内冲组和黄洞口组岩性为长石石英砂岩、长石石英杂砂岩、含泥粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩等，属半深海相沉积，构成了大瑶山、大明山复式背斜的核部。受早古生代郁南运动(530～480 Ma)和广西运动(470～380 Ma)影响，奥陶系仅在大明山小面积出露，其岩性为一套陆源碎屑岩，底部为砾岩夹火山碎屑岩和中性角斑岩，其余地区缺失奥陶系和志留系。研究区泥盆系围绕着大瑶山—大明山隆起带大面积出露，与下伏寒武系黄洞口组呈角度不整合接触。下泥盆统以碎屑岩为主，自下而上分别为莲花山组(洛赫考夫期)、那高岭组(布拉格期)、郁江组(早埃姆斯期)和莫丁组(晚埃姆斯期)。从西南到东北，寒武系不整合界面之上沉积的泥盆系时代逐步变新，表明沉积作用是从西南部率先开始，逐步向东北部推进。莲花山组作为不整合界面之上首个沉积地层，为一套陆相—滨海相碎屑岩，底部见厚层状底砾岩，砾石成分主要为砂岩、粉砂岩和硅质岩，出现少量花岗岩砾石，向上以紫红色和暗紫色砂岩、粉砂岩或泥岩为主，韵律层理、平行层理、斜层理、楔状交错层理、槽状交错层理十分发育。中、上泥盆统与下泥盆统整合接触，主要以海相碳酸盐岩为主，局部出现泥岩夹层。区内还出露有石炭纪、白垩纪和第三纪地层，前者以海相碳酸岩为主，后两者主要是陆相碎屑岩。

左上角小图引自文献[22]；主图引自文献[23]，有所修改图1 华南板块大瑶山—大明山地区地质简图Fig.1 Sketch Tectonic Map of South China Block and Geological Map of Dayaoshan-Damingshan Area

区域断裂构造整体呈现NE向，主要有荔浦断裂带、凭祥—大黎断裂带、灵山断裂带、博白—岑溪断裂断等(图1)。大瑶山地区加里东期岩体出露面积较小，以岩株和岩枝为主且成群成带分布；岩性主要为花岗斑岩、花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、英云闪长岩；成岩年龄集中于470～430 Ma，与广西运动时限(470～380 Ma)近乎一致。燕山期岩体以花山—婆姑山岩体、平天山岩体和龙头山岩体等为代表。平天山岩体西部出现少量的燕山期脉岩霏细斑岩和电英岩脉。

2 样品采集与分析方法

本次研究采集广西大瑶山隆起龙头山地区莲花山组砂岩样品11件。其中，4件样品(ZW-4、ZW-5、ZW-6和ZW-7)采自龙头山地区西部(23°08′58″N，109°28′45″E)，7件样品(H-9、ZW-10、ZW-13、ZW-14、ZW-46、ZW-52和ZW-54)采自龙头山地区东部(23°10′25″N，109°35′48″E)，位置见图1。

对11件样品开展岩矿鉴定和全岩主量、微量元素分析。其中，全岩主量、微量元素分析在中国冶金地质总局一局测试中心完成。样品经过筛选、去污、粉碎、烘干、球磨等步骤，得到200目岩石粉末50 g。主量元素分析采用固态X射线荧光光谱法(XRF)，仪器型号为Shimadzu XRF-1800，采用美国地质勘探局(USGS)及中国国家岩石标准库BCR-2和GBW07105标样来监测实验准确度，分析精度优于5%。微量元素分析采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析，分析精度优于5%。具体分析方法和流程参见文献[28]。

3 结果分析

3.1 岩相学特征

广西大瑶山地区下泥盆统莲花山组样品包含中—细粒岩屑石英砂岩和中粒石英砂岩，长石整体含量低。7件样品为中—细粒岩屑石英砂岩[图2(c)]，具砂状结构，碎屑颗粒粒度以中砂(粒径为0.30～0.50 mm)和细砂(0.05～0.25 mm)为主(体积分数大于85%)，伴有少量粉砂(0.01～0.05 mm)和粗砂(0.5～1.0 mm)(体积分数少于5%)，分选中等。碎屑通常为次棱角状—次圆状，成分主要为石英(体积分数为80%～90%)和长英质岩屑(5%～15%)，长石较为少见(<5%)，且以斜长石为主。石英以单晶石英为主，表面干净，可见波状消光，部分出现次生加大边现象。岩屑主要为粉砂岩、硅质岩和泥质岩。基质成分主要为泥质和硅质，边界轮廓清晰。

样品H-9、ZW-13、ZW-52和ZW-54为中粒石英砂岩[图2(d)]，具砂状结构，以中砂为主(体积分数为90%～95%)，出现少量粉砂和粗砂成分(少于5%)，分选较好。碎屑通常为次棱角状—次圆状，主要成分为石英(体积分数为90%～95%)，长英质岩屑较为少见(<5%)。石英以单晶石英为主，表面干净，出现次生加大边现象。岩屑主要为硅质岩和泥质岩。基质成分主要为泥质和硅质，边界轮廓清晰。

Q为石英；Lf为岩屑图2 碎屑岩野外照片和显微镜下图像Fig.2 Field Photos and Photomicrographs of Clastic Rocks

3.2 主量元素特征

下泥盆统莲花山组岩石主量、微量元素分析结果见表1。砂岩SiO含量(质量分数，下同)为74.19%～95.35%(平均值为85.72%)，明显高于后太古代澳大利亚平均页岩(PAAS)SiO含量(62.80%)和中国东部平均砂岩SiO含量(72.63%)。AlO含量为1.23%～14.71%(平均值为6.48%)，低于PAAS的AlO含量(18.90%)和中国东部平均砂岩AlO含量(10.91%)，表明黏土矿物含量较少。FeO+MgO含量为2.43%～7.36%(平均值为5.13%)，接近于中国东部平均砂岩FeO+MgO含量(4.93%)，而小于PAAS的FeO+MgO含量(8.70%)，表明样品中基性组分含量低于PAAS。除样品ZW-46外，其余样品的NaO、CaO和KO含量均小于1%。样品ZW-46泥质岩岩屑成分含量(约15%)最高，AlO含量(14.73%)和KO含量(2.46%)均明显高于其他样品，表明岩屑成分以富Al、K的黏土矿物为主。下泥盆统莲花山组岩石TiO、MnO和PO含量明显小于PAAS，与中国东部平均砂岩近乎一致。

3.3 微量元素特征

样品稀土元素总含量变化较大，为(12.48～281.10)×10，平均值为91.17×10，略低于PAAS稀土元素总含量(184.77×10)和中国东部平均砂岩稀土元素总含量(152.82×10)。样品ZW-46泥质岩岩屑成分含量最高，稀土元素总含量(281.10×10)亦最高，稀土元素总含量与黏土矿物含量呈现良好的正相关关系。在球粒陨石标准化稀土元素配分模式[图3(a)]中，下泥盆统莲花山组砂岩轻稀土元素富集，重稀土元素平坦，轻、重稀土元素分异明显((La/Yb)值为3.70～29.40)，整体呈现轻稀土元素富集右倾型的配分模式，与PAAS、

ws为样品含量；wc为球粒陨石含量；wp为PAAS含量；同一图中相同线条对应不同样品；球粒陨石标准化值引自文献[31]；PAAS标准化值引自文献[29]；中国东部平均砂岩数据引自文献[30]图3 碎屑岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式和PAAS标准化微量元素蛛网图Fig.3 Chondrite-normalized REE Pattern and PAAS-normalized Trace Element Spider Diagram of Clastic Rocks

表1 砂岩主量、微量元素分析结果

续表 1

依据文献[33]；成分变异指数计算方法依据文献[34];Eu和Ce异常计算方法依据文献[35]；为主量元素总含量；为稀土元素

总含量；样品ZW-4、ZW-5、ZW-6、ZW-7、ZW-10、ZW-14为中—细粒岩屑石英砂岩；样品ZW-46、H-9、ZW-13、ZW-52、ZW-54为中粒石英砂岩。

中国东部平均砂岩较为相似。下泥盆统莲花山组砂岩出现中等负Eu异常到正Eu异常(0.66～1.14，平均值为0.88)，Ce异常(0.92～1.03)不明显。

相较于PAAS和中国东部平均砂岩[图3(b)]，下泥盆统莲花山组砂岩相容元素Cr、Ni、Co、Sc含量较低，大离子亲石元素(Rb、Ba和Sr)呈现明显亏损，高场强元素(Zr、Hf和Th)特征与PAAS基本相同，所有样品均呈现明显Nb、Sr亏损。上述特征与样品长英质成分含量较高一致；Sr明显亏损可能与长石强烈风化有关。

4 讨论

4.1 元素活动性

沉积岩形成后，后期变质和热液蚀变作用可能改变其物质成分，因此，在使用碎屑沉积岩地球化学研究追溯其物质来源及构造环境时应评价元素活动性。镜下观察表明，广西大瑶山地区下泥盆统莲花山组砂岩未见后期热液改造迹象。在哈克图解(图4)中，下泥盆统莲花山组砂岩SiO含量与AlO、MgO、TiO、NaO、La、Sc、Th含量呈现明显负相关关系，表明上述元素在沉积后并未受到后期热液活动影响，能真实反映沉积环境和地质背景信息。SiO含量与CaO、KO含量无明显关系，表明其可能受风化作用或成岩后钾化作用影响。

4.2 碎屑沉积物成熟度与物源区风化作用

4.2.1 碎屑沉积物成熟度

下泥盆统莲花山组砂岩碎屑颗粒粒径以中细粒为主(0.05～0.50 mm)，分选中等，呈次棱角状—次圆状，颗粒支撑，结构成熟度较高。岩屑石英砂岩的石英体积分数高(80%～90%)，长英质、泥质岩屑和长石等不稳定成分体积分数低(<20%)，石英/(岩屑+长石)值为3.9～8.8，显示了较高的成分成熟度。相较于岩屑石英砂岩，石英砂岩的石英体积分数更高(90%～95%)，岩屑和长石等成分体积分数更低(<10%)，石英/(岩屑+长石)值更高(9.0～9.5)，成分成熟度高于岩屑石英砂岩。

碎屑沉积岩的SiO/AlO值可有效判别沉积物成熟度。沉积物成熟度越高，SiO/AlO值越大。下泥盆统莲花山组石英砂岩SiO/AlO值(18.72～77.28)高于岩屑石英砂岩SiO/AlO值(5.04～18.34)，表明石英砂岩成分成熟度更高，与岩相学观察结果一致。总体上，下泥盆统莲花山组砂岩SiO/AlO值(平均值为22.30)明显大于PAAS的SiO/AlO值(3.32)和中国东部平均砂岩SiO/AlO值(6.66)，指示其成分成熟度较高。

4.2.2 物源区风化作用

图4 碎屑岩哈克图解Fig.4 Harker Diagrams of Clastic Rocks

基于黏土矿物相对非黏土矿物中AlO含量的明显区别，Cox等提出了成分变异指数(ICV)以判别沉积再循环作用对源岩化学成分的影响。活动构造带中的第一次旋回物质(如岩浆岩)富含非黏土矿物和复杂黏土矿物，成分成熟度低，成分变异指数通常大于1；构造稳定环境和克拉通内沉积物再循环作用活跃，成分成熟度高，成分变异指数通常小于1。下泥盆统莲花山组砂岩成分变异指数整体变化较大(0.61～2.13，平均值为1.21)，表明源岩包含再循环的古老沉积物与第一次循环物质，且随着第一次循环物质输入量的变化，成分变异指数发生变化。

化学风化过程中长石矿物不断分解，导致Ca、Na、K等随地表流体大量流失，残余的AlO和碱金属相对富集，形成新黏土矿物。据此，Nesbitt等提出了化学蚀变指数(CIA)，并认为沉积岩化学风化程度越高，活泼阳离子(Ca、Na、K)流失越多，化学蚀变指数也越高。沉积物的再循环作用使黏土矿物比例增加引起化学蚀变指数的累加效应，导致化学蚀变指数升高；而成岩及变质过程中钾化则会导致化学蚀变指数的降低。正确解释化学蚀变指数应注意上述作用的影响。尽管下泥盆统莲花山组物源有再循环古老沉积物的参与，但是化学蚀变指数与成分变异指数不相关(判定系数为0.02)，表明化学蚀变指数不受沉积再循环作用影响，可真实反映化学风化作用程度。对全球不同种类岩石和矿物化学蚀变指数统计结果表明：化学蚀变指数为50～65，反映寒冷、干燥的气候条件下低等的化学风化作用；化学蚀变指数为65～85，反映温暖、湿润条件下中等的化学风化作用；化学蚀变指数为85～100，反映炎热、潮湿的热带、亚热带条件下的强烈化学风化作用。下泥盆统莲花山组砂岩化学蚀变指数为82.13～91.68(平均值为87.60)，表明其遭受了炎热、潮湿的热带、亚热带条件下的强烈化学风化作用。

A代表Al2O3，CN代表CaO+Na2O，K代表K2O；箭头(1)为理想风化趋势线；箭头(2)为斜长石向钾长石转变的钾化趋势线；箭头(3)为高岭石向伊利石转变的钾化趋势线；底图引自文献[40]图5 砂岩 A-CN-K风化程度图解Fig.5 Ternary A-CN-K Diagram Showing the Weathering Trend of Clastic Rock

在A-CN-K风化程度图解(图5)中，下泥盆统莲花山组砂岩大部分样品沿着平行于A-CN边的理想风化趋势线[图5中箭头(1)]远离斜长石-钾长石连线，表明风化作用以富含Ca、Na的斜长石风化为主，风化作用强烈。风化趋势线与斜长石-钾长石连线的交点代表着源岩平均化学成分，推测下泥盆统莲花山组源岩成分中斜长石与钾长石比例近似于英云闪长岩，即源岩富含斜长石，钾长石含量较少。样品ZW-46偏离理想风化趋势线反而靠近K端元，表明样品受成岩后钾长石替代斜长石[图5中箭头(2)]或高岭石向伊利石转变[图5中箭头(3)]而导致的钾化作用影响。样品ZW-46几乎不出现钾长石(<2%)而含有大量的泥质岩岩屑成分(含量约为15%)，且AlO含量(14.73%)、KO含量(2.46%)和稀土元素总含量(281.10×10)均明显高于其他样品，表明岩屑成分以富Al、K的黏土矿物为主，与伊利石化学成分极为相似，因此，推测样品ZW-46成岩后遭受了高岭石向伊利石转变的钾化作用影响。经钾化校正后，样品ZW-46的化学蚀变指数为90，与其他样品一致。综上所述，下泥盆统莲花山组砂岩经历了强烈的化学风化作用，源岩平均化学成分类似于英云闪长岩，少量样品受高岭石向伊利石转变的钾化作用影响。

4.3 物源区特征

4.3.1 源岩成分

微量元素Th、Zr、Sc和稀土元素性质不活泼且抗风化能力强，能较好地保存源岩地球化学特征，因此被广泛应用于沉积岩物源研究。多种微量元素地球化学特征表明：下泥盆统莲花山组源岩为长英质岩石，主要为再循环沉积岩，包含少量花岗岩类。证据如下：①下泥盆统莲花山组砂岩Eu异常、La/Sc、Th/Sc、Th/Cr值与长英质源区沉积物一致(表2)；②在Th/Sc-Zr/Sc图解[图6(a)]中，下泥盆统莲花山组砂岩介于岩浆演化线与沉积物再循环之间，且更为靠近沉积物再循环演化线；③在La-Th/Hf图解[图6(b)]中，下泥盆统莲花山组砂岩具有Hf含量高且变化较大、低La/Th值的特征，大多数投点沿古老沉积物增加的方向分布，少量点位于酸性岛弧物源区附近。本次研究样品中岩屑成分为再循环沉积岩，且下泥盆统莲花山组底部的底砾岩中出现少量花岗岩砾石，表明源岩包含再循环沉积岩和花岗岩类，支持上述结论。

图(a)底图引自文献[44]；图(b)底图引自文献[45]图6 碎屑岩源区物质组成判别图解Fig.6 Discrimination Diagrams of Various Sources for Clastic Rocks

表2 下泥盆统莲花山组碎屑岩与不同源区沉积物中惰性元素比值、Eu异常对比结果

4.3.2 物源

扬子陆块南缘新元古代沉积岩含有较多的基性岩成分，亏损Th，富集Sc；华夏地块新元古代沉积岩主要为中酸性岩石，富集Th，亏损Sc；二者地球化学性质差别显著。桂北和桂东地区寒武系物质成分相似(图7)，二者源岩均包含华夏地块与扬子陆块新元古代沉积岩。相较于下伏的寒武系，大瑶山地区下泥盆统莲花山组岩石呈现富集轻稀土元素和Th、亏损Sc的地球化学特征，Sc/Th值(0.16～0.50)、La/Sc值(0.73～20.79)和La/Co值(0.29～72.53)变化范围更接近于长英质物源区(表2)。在La/Sc-Sc/Th图解和(La/Yb)-Sc/Th图解(图7)中，下泥盆统莲花山组和桂东地区泥盆系样品投点于寒武系、华夏地块新元古代沉积岩和平均花岗岩之间，表明其物源可能来自下伏的寒武系、南部的华夏地块新元古代沉积岩和花岗岩类。

扬子陆块新元古代沉积岩数据引自文献[51]和[52]；华夏地块新元古代沉积岩数据引自文献[53]～[55]；桂东和桂北地区寒武系数据引自文献[18]、[46]和[47]；桂东地区泥盆系数据引自文献[47]；大瑶山地区下泥盆统莲花山组数据来源于本文和文献[47]；花岗岩和玄武岩数据引自文献[56]图7 桂东和桂北地区沉积岩La/Sc-Sc/Th图解和(La/Yb)N-Sc/Th图解Fig.7 Diagrams of La/Sc-Sc/Th and (La/Yb)N-Sc/Th for the Sedimentary Rocks from the Northern and Eastern Guangxi

华夏地块新元古代沉积岩碎屑锆石以Grenville期(约1.0 Ga)年龄峰值为特征，扬子陆块新元古代沉积岩碎屑锆石年龄峰值为840～740 Ma，二者碎屑锆石年龄分布明显不同。桂北地区(永福、三江—龙胜)和桂东地区(贺州和大瑶山)寒武系碎屑锆石年龄数据主要集中在2 600～2 470、1 000～939、840～750和550～510 Ma，其沉积物同时来源于华夏地块与扬子陆块。大瑶山—大明山地区下泥盆统莲花山组岩石碎屑锆石具有1 000～950、840～740、约550 和约510 Ma年龄主峰值，以及454～436、约2 472 Ma年龄次级峰值，碎屑锆石年龄特征与黄洞口组极为相似，推测下泥盆统莲花山组物质主要来源于下伏的寒武系黄洞口组。454～436 Ma年龄次级峰值与云开地区、大瑶山地区的加里东期广西运动岩浆活动时间(470～430 Ma)一致。虽然桂北地区也出露约440 Ma的花岗岩(如永和岩体)，但在下泥盆统莲花山组未见桂北地区大面积出露的志留纪花岗岩体(430～420 Ma)年龄记录，表明研究区未接收来自桂北地区的物源。岩相古地理研究表明，早泥盆世大瑶山—大明山隆起带和云开地区处于剥蚀区，研究区位于二者之间海水淹没的坳陷区，古流水由剥蚀区向坳陷区汇集，最终围绕大瑶山隆起带沉积了下泥盆统莲花山组，支持下泥盆统莲花山组物源来自北侧的大瑶山—大明山隆起带和南侧的云开地区。

综上所述，下泥盆统莲花山组物源来自北侧的大瑶山—大明山隆起带和南侧的云开地区，源岩以寒武系黄洞口组为主，包含少量云开地区新元古代沉积岩和广西运动形成的花岗岩类。

4.4 源区构造背景

大地构造背景和物源条件是决定碎屑沉积岩地球化学特征最重要的因素，因此，碎屑沉积岩地球化学特征不仅能示踪物源条件，也能准确判别沉积岩源区的大地构造背景。Murray等对加利福尼亚海岸碎屑岩进行研究发现：洋中脊附近的沉积物出现极为明显的Ce负异常(约0.29)；开阔大洋盆地中的沉积物Ce负异常(约0.55)较为明显；大陆边缘环境的沉积物Ce异常(0.90～1.30)不明显或出现弱异常。下泥盆统莲花山组砂岩Ce异常(0.92～1.03)不明显，表明其沉积物源区为大陆边缘的沉积环境。

4.5 物源与构造背景综合分析

新元古代末期Rodinia超大陆聚合过程中，扬子陆块与华夏地块沿江山—绍兴断裂拼合形成统一的华南板块，因此，寒武纪华南板块的沉积盆地逐步开始了统一的沉积历史。晚寒武世，大瑶山地区为被动大陆边缘大陆坡-深海环境，沉积了具有复理石韵律特征的浊积岩系，物源来自于原扬子陆块范围与原华夏地块范围[图9(a)]，因此，寒武系黄洞口组碎屑锆石年龄表现为扬子陆块与华夏地块沉积岩混合的特征。华南板块作为东冈瓦纳大陆的一部分，响应了古生代冈瓦纳板块的形成与演化。中晚寒武世至早志留世(530～435 Ma)，华南板块与澳大利亚板块碰撞聚合形成冈瓦纳大陆，导致了郁南运动(530～480 Ma)和广西运动(470～380 Ma)，造成华南板块南缘由南向北的变形作用和地壳抬升，并引发了一系列变质作用和岩浆活动。郁南运动和广西运动使得大瑶山—大明山地区寒武系黄洞口组出露地表遭受风化剥蚀，研究区内缺失奥陶系和志留系。中志留世(约435 Ma)，华南板块南缘逐渐向造山后伸展转换。

表3 下泥盆统莲花山组与典型构造环境碎屑岩敏感主量、微量元素特征对比结果

A为大洋岛弧；B为大陆岛弧；C为活动大陆边缘；D为被动大陆边缘；底图引自文献[57]图8 下泥盆统莲花山组砂岩构造环境判别图解Fig.8 Discrimination Diagrams of Tectonic Settings for the Sandstones of Lower Devonian Lianhuashan Formation

早泥盆世洛赫考夫期(419～410 Ma)，伴随着古特提斯洋的打开，海水从钦防海槽由南西向北东海侵。研究区处于桂东陆内滨浅海的大陆架，因此，下泥盆统莲花山组沉积时的构造背景为被动大陆边缘，这与地球化学特征所反映的构造背景一致。此时，大瑶山—大明山隆起带寒武系黄洞口组大面积出露地表遭受风化剥蚀。云开地区由于隆升时间更早且剥蚀更深，导致局部出露了新元古代沉积岩，且广西运动形成的花岗岩类出露面积更大。研究区位于大瑶山—大明山隆起带南侧，同时接受北侧大瑶山—大明山隆起带和南侧云开地区的双向物源供给[图9(b)]，因此，下泥盆统莲花山组源岩以寒武系黄洞口组为主，包含少量的云开地区新元古代沉积岩和广西运动形成的花岗岩类，地球化学和锆石年龄分布特征表现为上述三者的混合。