吳富強(qiáng),徐小連,周碩
(中國煤炭地質(zhì)總局湖北煤炭地質(zhì)局,湖北 武漢 430070)
海岸帶的研究對(duì)于人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要,其是一個(gè)對(duì)全球變化反映最敏感的地帶。為提高國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的服務(wù)質(zhì)量,特此開展了 “珠三角陽江—珠海地區(qū)海岸帶1∶5萬填圖試點(diǎn)”研究工作。由于海岸帶1∶5萬填圖是全新的課題,無統(tǒng)一的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),在國內(nèi)外目前仍處于試點(diǎn)、探索階段(王濤等,2016;張訓(xùn)華等,2015)。項(xiàng)目組收集、研讀了大量有關(guān)資料,以構(gòu)造為主線,進(jìn)行了野外地質(zhì)調(diào)查,對(duì)廣東臺(tái)山沿海構(gòu)造特征進(jìn)行了初步研究,取得了構(gòu)造方面的初步進(jìn)展。
對(duì)臺(tái)山地區(qū)大地構(gòu)造屬性的認(rèn)識(shí),各家觀點(diǎn)不盡一致,不同大地構(gòu)造學(xué)派從不同觀點(diǎn)研究了區(qū)域大地構(gòu)造特征,劃分了大地構(gòu)造單元。有的學(xué)者認(rèn)為調(diào)查區(qū)是特提斯多島洋體系的一部分(殷鴻福等,1999),有的學(xué)者認(rèn)為東南沿海存在地幔柱構(gòu)造(鄧平等,2003;袁學(xué)誠,2007);從板塊構(gòu)造學(xué)說觀點(diǎn)看,本區(qū)處于華夏板塊粵中地塊;從地質(zhì)力學(xué)說觀點(diǎn)看本區(qū)處于新華夏系第一沉降帶與第二隆起帶之間;從槽臺(tái)學(xué)說觀點(diǎn)看,本區(qū)處于華南褶皺系粵中凹陷增城-臺(tái)山隆褶束(段新華等,1964;洪裕榮等,2004;許漢森等,2007)(圖1)。
筆者從測區(qū)沉積建造、變質(zhì)變形、巖漿建造特征等方面看,測區(qū)早古生代大地構(gòu)造背景更傾向于粵中裂陷槽大地構(gòu)造背景,晚古生代處于華南褶皺系粵中隆起增城-臺(tái)山隆褶束。證據(jù)如下:①早古生代沉積了一套以類復(fù)理石碎屑巖為主的裂陷槽型沉積建造。②加里東運(yùn)動(dòng)使裂陷槽關(guān)閉褶皺回返,致使早古生代地層發(fā)生了強(qiáng)烈變質(zhì)變形及混合巖化(段新華等,1964)。③測區(qū)處于珠江上地幔隆起區(qū)與信宜上地幔凹陷過渡區(qū),即幔斜坡區(qū);基底被不同方向的大斷裂切割成斷塊構(gòu)造,穩(wěn)定性較差,呈塊裂結(jié)構(gòu)(范成瑜等,2002);區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,具有多幕式活動(dòng)的特點(diǎn)(張獻(xiàn)河等,2016)。而地塊一般是指前寒紀(jì)形成的,其上沉積蓋層沒有發(fā)生變形變質(zhì)、混合巖化,即形成穩(wěn)定的地臺(tái)型沉積。因此,測區(qū)早古生代大地構(gòu)造屬性更傾向于裂陷槽大地構(gòu)造背景。
1. Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元界線;2. Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元界線;3. Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元界線;4. 省界線;5. 工作區(qū)范圍;Ⅰ.華南褶皺系;Ⅱ1.粵西隆起區(qū);Ⅱ2.湘桂粵坳陷帶;Ⅱ3.贛中南隆起區(qū);Ⅱ4.粵東隆起帶;Ⅱ5.雷瓊斷陷;Ⅲ1.大瑤山隆起;Ⅲ2.羅定坳陷;Ⅲ3.云開大山隆起;Ⅲ4.粵北凹陷;Ⅲ5.永梅-惠陽坳陷;Ⅲ6.粵中凹陷;Ⅲ7.諸廣山隆起;Ⅲ8.九連山隆起;Ⅳ1.連州凹褶斷束;Ⅳ2.乳源凹褶斷束;Ⅳ3.翁源凹褶斷束;Ⅳ4.和平凹褶斷束;Ⅳ5.永梅凹褶斷束; Ⅳ6.紫金-惠陽凹褶斷束;Ⅳ7.花都凹褶斷束帶;Ⅳ8.陽春-開平凹褶斷束;Ⅳ9.增城-臺(tái)山隆斷束圖1 廣東省大地構(gòu)造簡圖(依據(jù)廣東省區(qū)域地質(zhì)志改編,2010)Fig.1 Geotectonic schematic map of Guangdong Province
依據(jù)巖石建造與改造、變質(zhì)變形特征、巖漿發(fā)育特點(diǎn)以及角度不整合接觸關(guān)系,將測區(qū)構(gòu)造層自下而上、自老而新依次劃分為:加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造層、華力西—印支運(yùn)動(dòng)構(gòu)造層、燕山—喜山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造層(表1)。
2.2.1 加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造層
(1)加里東期構(gòu)造層沉積建造與改造。震旦紀(jì)—志留紀(jì)為裂陷槽發(fā)展階段,沉積了一套類復(fù)理石碎屑巖、硅質(zhì)巖為主的裂陷槽型沉積建造,在晚古生代晚期,加里東運(yùn)動(dòng)使本區(qū)地槽關(guān)閉褶皺回返、褶皺隆起,發(fā)生了強(qiáng)烈的變質(zhì)作用、混合巖化、花崗巖化作用,上覆泥盆系以角度不整合或超覆不整合覆蓋于早古生代“褶皺基底”之上。
(2)測區(qū)加里東期近南北向緊閉倒轉(zhuǎn)褶皺發(fā)育。測區(qū)在沙欄幅深井新廠—伙坑一帶發(fā)育寒武—奧陶系復(fù)式向斜,其核部沿褶皺軸發(fā)育縱向脆韌性剪切斷裂,劈理異常發(fā)育,軸面倒轉(zhuǎn)(圖2),且樞紐再次發(fā)生彎曲(圖3);兩側(cè)地層發(fā)生牽引褶曲、尖棱褶皺、斜臥褶皺、膝折,使地層雜亂無章,核部呈現(xiàn)復(fù)雜化(圖4)。
(3)加里東期發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用及混合巖化作用。發(fā)生于早古生代加里東構(gòu)造期的變質(zhì)作用,是華南沿海最大的區(qū)域性熱變質(zhì)事件,使測區(qū)早古生代寒武—奧陶系發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用,主要形成變余雜砂巖、變質(zhì)砂巖-粉砂巖、石英巖、板巖、千枚巖等一套淺變質(zhì)巖系,一般為低綠片巖相,局部達(dá)高綠片巖相(圖5);并使下川島發(fā)生混合巖化作用、花崗巖化作用(圖6)。
表1 調(diào)查區(qū)構(gòu)造層劃分及特征表Tab.1 The division and characteristics of the formation layer of the investigation area
圖2 新廠復(fù)式向斜育核部倒轉(zhuǎn)褶皺照片F(xiàn)ig.2 Photo of the inverted fold of the nuclear part of Xinchang compound syncline
圖3 新廠復(fù)式向斜樞紐再彎曲圖Fig.3 Rebending of compound syncline hub in Xinchang
圖4 新廠復(fù)式向斜核部次級(jí)褶皺復(fù)雜化素面圖Fig.4 Secondary fold complex prime surface map of Xinchang complex syncline core
(4)加里東期應(yīng)力場探討。加里東期測區(qū)的構(gòu)造活動(dòng)主要表現(xiàn)為東西向的水平擠壓,形成了南北向復(fù)式緊閉倒轉(zhuǎn)褶皺,并發(fā)生了區(qū)域淺變質(zhì)作用,后構(gòu)造的中酸性巖漿侵入。加里東運(yùn)動(dòng)動(dòng)力源于華夏古陸與揚(yáng)子古陸的俯沖碰撞,測區(qū)主要受云開地體陸-陸或弧陸俯沖碰撞,在測區(qū)臺(tái)山一帶主壓應(yīng)力場呈近東西向,形成近南北向的緊密線狀復(fù)式向斜構(gòu)造和逆沖斷層帶(陸松年,2004)。
2.2.2 華力西—印支期構(gòu)造層
(1)沉積建造與改造。測區(qū)泥盆紀(jì)——中三疊世為準(zhǔn)地臺(tái)發(fā)展階段,沉積了一套穩(wěn)定的中晚泥盆世桂頭群河流相-三角洲相沉積環(huán)境沉積物;其后處于隆起剝蝕狀態(tài),未接受沉積或即使接受部分沉積后又遭受剝蝕,致使測區(qū)缺失石炭系、二疊系、三疊系。
區(qū)域上早二疊世晚期隨著東吳運(yùn)動(dòng)的到來,地殼普遍上升,海水退卻,上升為陸,并遭受風(fēng)化剝蝕;中三疊世末印支運(yùn)動(dòng)結(jié)束了準(zhǔn)地臺(tái)的發(fā)展歷史,使準(zhǔn)地臺(tái)蓋層形成過渡性開闊褶皺,使本區(qū)的沉積古地理環(huán)境發(fā)生了根本性變化,沉積建造由前期的海相為主變?yōu)殛懴酁橹?。印支運(yùn)動(dòng)階段,華南處于陸內(nèi)碰撞造山時(shí)期,測區(qū)地殼持續(xù)隆升表現(xiàn)為三疊紀(jì)沉積地層的缺失。
(2)印支期開闊褶皺特征。區(qū)域上構(gòu)造線以開闊的背斜向斜過渡型褶皺為主,多呈小型向斜及穹窿,轉(zhuǎn)折端較圓滑,褶皺軸向以近東西—北西西向?yàn)橹?,軸面近于直立;卷入地層為泥盆系、石炭系,褶皺開闊,不發(fā)育軸面劈理;褶皺軸向或兩翼傾向延伸不遠(yuǎn),被斷裂破壞,形成不規(guī)則幾何圖形斷塊;區(qū)域上為晚三疊世及以后地層角度不整合覆蓋,屬印支運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物,遭受后期燕山運(yùn)動(dòng)改造及燕山期巖體侵噬,出露不完整。
圖5 新廠虎山組廣泛發(fā)育的板巖圖Fig.5 Widely developed slate in Hushan formation, Xinchang
圖6 下川島早古時(shí)代眼球狀混合巖圖Fig.6 Lower Sichuan Island early Paleozoic eyeball migmatite
(3)華力西—印支期動(dòng)力變質(zhì)作用特征。這一期間動(dòng)力變質(zhì)作用劇烈,形成大量動(dòng)力變質(zhì)巖,即巖石在應(yīng)力作用下發(fā)生變質(zhì)的產(chǎn)物,空間上沿?cái)嗔褞С湿M窄帶狀分布,包括構(gòu)造角礫巖、碎裂巖及蝕變構(gòu)造巖。
(4)印支運(yùn)動(dòng)動(dòng)力源探討。本區(qū)華力西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱,而印支運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,華力西—印支運(yùn)動(dòng)結(jié)束了本區(qū)準(zhǔn)地臺(tái)型沉積建造,印支期測區(qū)的構(gòu)造活動(dòng)主要表現(xiàn)為近南北向的水平擠壓,形成了以泥盆系為主的近東西向開闊褶皺和逆斷層。
印支運(yùn)動(dòng)動(dòng)力源于揚(yáng)子地塊與華北地塊沿秦嶺-大別造山帶的陸-陸碰撞和華南地塊南緣古特提斯洋俯沖增生的遠(yuǎn)程效應(yīng),在測區(qū)臺(tái)山一帶主壓應(yīng)力場呈近南北向,形成近東西向的過渡性褶皺和逆沖斷層帶(朱大崗等,1999)。
2.2.3 燕山—喜山期構(gòu)造層
(1)沉積建造與改造。廣東大陸經(jīng)過印支運(yùn)動(dòng)在古構(gòu)造和古地貌上有顯著的變革,沉積建造由前期的海相為主變?yōu)殛懴酁橹?,測區(qū)一直處于剝蝕隆起狀態(tài),缺失中生代地層,僅第四系大灣鎮(zhèn)組、桂洲組以角度不整合覆蓋于準(zhǔn)地臺(tái)之上。
晚三疊世—第四紀(jì)測區(qū)處于大陸邊緣活動(dòng)帶發(fā)展階段,即陳國達(dá)教授所說的地洼發(fā)展階段,地臺(tái)活化,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈;可進(jìn)一步分為以巖漿活動(dòng)為主的燕山旋回(晚三疊世—白堊紀(jì))和以斷塊運(yùn)動(dòng)為主的喜馬拉雅旋回(早第三紀(jì)—第四紀(jì))。
(2)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。晚三疊世—白堊紀(jì)是區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)最強(qiáng)烈時(shí)期,巖漿活動(dòng)具有多幕式活動(dòng)的特點(diǎn),形成了北東向的構(gòu)造巖漿巖帶,構(gòu)成華南沿海巖漿巖帶。
(3)燕山期接觸變質(zhì)作用發(fā)育。調(diào)查區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,侵入巖廣泛分布,接觸帶接觸熱變質(zhì)作用和氣液交代蝕變作用異常發(fā)育,如角巖化、鉀長石化、鈉長石化。
(4)應(yīng)力場探討。燕山運(yùn)動(dòng)動(dòng)力源于燕山早期太平洋地塊向華南大陸之下低角度北西向俯沖,北西—南東向擠壓形成了華南地區(qū)廣泛發(fā)育的北東—北北東向褶皺構(gòu)造系統(tǒng),導(dǎo)致了軟弱的華夏加里東褶皺基底再次強(qiáng)烈復(fù)活,誘發(fā)了強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng),鑄就了華南沿海構(gòu)造巖漿巖帶。喜山運(yùn)動(dòng)在本區(qū)表現(xiàn)為以隆升為主的垂直運(yùn)動(dòng),其動(dòng)力來源于印度地塊與歐亞大陸陸陸碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)(張伯友等,1992)。
震旦紀(jì)—志留紀(jì)測區(qū)處于裂陷槽發(fā)展階段,在沉積響應(yīng)上表現(xiàn)為沉積了一套以類復(fù)理石碎屑巖為主的裂陷槽型沉積建造,為淺海相-半深海相沉積環(huán)境;加里東運(yùn)動(dòng)在測區(qū)的表現(xiàn)為地槽關(guān)閉回返、褶皺隆升、大規(guī)模海退,致使部分奧陶系、全部志留系沉積缺失或剝蝕。
泥盆紀(jì)—中三疊世測區(qū)處于地臺(tái)發(fā)展階段,在沉積響應(yīng)上表現(xiàn)為中晚泥盆世桂頭群雜礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖、含礫細(xì)砂巖角度不整合于下伏褶皺基底之上,為河流相-三角洲相沉積環(huán)境;泥盆紀(jì)后測區(qū)一直處于上升階段,位于增城-臺(tái)山隆起,處于隆起剝蝕狀態(tài),未接受沉積或即使接受部分沉積后又遭受剝蝕,致使測區(qū)缺失石炭系、二疊系、三疊系;印支運(yùn)動(dòng)階段,華南處于陸內(nèi)碰撞造山時(shí)期,測區(qū)地殼持續(xù)隆升表現(xiàn)為三疊紀(jì)沉積地層的缺失。
晚三疊世—白堊紀(jì)測區(qū)進(jìn)入大陸邊緣活動(dòng)階段,相當(dāng)于陳國達(dá)院士(1991)所說的地洼階段,燕山運(yùn)動(dòng)使測區(qū)地殼繼續(xù)抬升,致使侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)地層缺失。
喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期測區(qū)第三紀(jì)一直處于隆升狀態(tài),一直到第四紀(jì)晚更新世、全新世才接受沉積;測區(qū)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期間地殼由早期的上升轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诘南陆挡⒆罱K形成了現(xiàn)今的地質(zhì)景觀(許漢森等,2007)。
調(diào)查區(qū)巖漿巖十分發(fā)育,侵入巖出露面積占測區(qū)總面積的2/3,主要為中酸性侵入巖,具有多期活動(dòng)的特點(diǎn),不同期次巖漿活動(dòng)有一定的構(gòu)造背景,并受到各種構(gòu)造的控制。
3.2.1 加里東期構(gòu)造-巖漿事件
加里東期的巖漿活動(dòng)主要發(fā)生于早奧陶世及志留紀(jì),早奧陶世花崗巖的成巖構(gòu)造環(huán)境為同碰撞期花崗巖,可能與郁南運(yùn)動(dòng)有關(guān);志留紀(jì)巖漿巖形成于加里東造山運(yùn)動(dòng)晚期的構(gòu)造環(huán)境。
根據(jù)前人資料及野外調(diào)查結(jié)果表明,下川島及附近花崗質(zhì)巖石由兩套巖石組成:一套為細(xì)中粒黑云母花崗巖,無斑晶及變形,分布于島的南部;一套為似斑狀、條紋條帶狀混合巖化花崗巖-花崗混合巖,大量的長石斑晶發(fā)育(20%~30%),定向排列明顯,局部淺色體和暗色體分明,野外現(xiàn)象十分豐富多變;前人根據(jù)其侵入寒武紀(jì)地層,將之歸屬于奧陶—志留紀(jì)(γmOS)。對(duì)于侵入體構(gòu)造變形特征的研究,將有助于揭示區(qū)域主要的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)機(jī)制特征及構(gòu)造背景演化。
3.2.2 印支期構(gòu)造-巖漿事件
區(qū)內(nèi)華力西期暫未發(fā)現(xiàn)巖漿活動(dòng)記錄,而印支期巖漿活動(dòng)形成的細(xì)粒石英閃長巖(δοT)僅在測區(qū)齊洛一帶出露,不發(fā)育。
3.2.3 燕山期構(gòu)造-巖漿事件
燕山運(yùn)動(dòng)期間,太平洋板塊向西俯沖,導(dǎo)致華南地殼大規(guī)模減薄,巖漿活動(dòng)活躍,形成多期次大規(guī)模巖漿巖體,構(gòu)成華南巖漿巖省。測區(qū)以燕山旋回的巖漿活動(dòng)規(guī)模最大、最強(qiáng)烈,巖漿沿一些深大斷裂帶侵入或噴溢,形成多條規(guī)模巨大的華南沿海構(gòu)造巖漿巖帶,早期的巖漿活動(dòng)可能與板塊碰撞運(yùn)動(dòng)有關(guān),晚期的巖漿作用則受到伸展構(gòu)造體系的影響。
測區(qū)第一期早侏羅世入侵:石英閃長巖或花崗閃長巖;第二期中侏羅世入侵:花崗閃長巖、二長花崗巖、角閃石黑云母花崗巖、黑云母花崗巖;第三期晚侏羅世入侵:斑狀中細(xì)?;◢弾r,本區(qū)最為強(qiáng)烈;第四期早白堊世入侵:酸度極高的淺色花崗巖,鉀長石、石英豐富,黑云母含量少,巖漿期后熱液強(qiáng)烈,礦化強(qiáng)烈;第五期晚白堊世入侵:鉀長石、石英含量高,細(xì)粒斑狀花崗巖、花崗斑巖,鉀長石化、鈉長石化。從早期到晚期,巖石成分上表現(xiàn)為不可逆的酸度堿度逐漸升高,SiO2增高,Na2O 、K2O升高,石英、鉀長石含量升高,斜長石含量降低,角閃石逐漸被黑云母代替;巖漿活動(dòng)逐漸由深處向淺處發(fā)展,侏羅紀(jì)大部分為深成相,早白堊在中等深度條件下形成,晚白堊世有著淺成相的特征(張伯友等,1992)。
3.3.1 加里東期變質(zhì)旋回
發(fā)生于早古生代加里東構(gòu)造期的變質(zhì)作用,是測區(qū)規(guī)模最大的區(qū)域性熱變質(zhì)事件,使測區(qū)早古生代寒武—奧陶系發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用,主要形成一套淺變質(zhì)巖系,一般為低綠片巖相,局部達(dá)高綠片巖相;使下川島早古時(shí)代地層發(fā)生混合巖化,形成混合巖,甚至混合巖化花崗巖。
3.3.2 華力西—印支期變質(zhì)旋回
發(fā)生于晚古生代華力西期至早中生代印支期,區(qū)域變質(zhì)作用微弱,且限于局部坳陷或基底深大斷裂帶沿線。這一期間動(dòng)力變質(zhì)作用劇烈,形成大量動(dòng)力變質(zhì)巖,即巖石在應(yīng)力作用下發(fā)生變質(zhì)的產(chǎn)物,空間上沿?cái)嗔褞С湿M窄帶狀分布,包括構(gòu)造角礫巖、碎裂巖及蝕變構(gòu)造巖。
3.3.3 燕山期變質(zhì)旋回
調(diào)查區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,侵入巖分布廣泛,其強(qiáng)大的熱能使寒武系、泥盆系在高溫低壓條件下發(fā)生較強(qiáng)的接觸變質(zhì)作用,主要發(fā)生在外接觸帶內(nèi),巖體之上頂蝕殘留體及捕擄體中也普遍發(fā)生接觸變質(zhì)。此類變質(zhì)作用主要是由于巖體侵入時(shí)高熱巖漿烘烤上覆巖層或捕擄巖,巖石重結(jié)晶,導(dǎo)致巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生改變;一般來說變質(zhì)帶具有從角巖帶到角巖化帶的分帶特征,指示變質(zhì)溫度逐漸降低。
通過研讀相關(guān)資料及文獻(xiàn)(范成瑜等,2002;李作明等,1964;莊文明等,2003;張獻(xiàn)河等,2016),筆者在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,通過對(duì)測區(qū)沉積建造、變質(zhì)變形、深部構(gòu)造特征等方面研究,初步得出早古生代大地構(gòu)造背景更傾向于裂陷槽,而不是所謂的地塊;依據(jù)巖石建造與改造、變質(zhì)變形特征、巖漿發(fā)育特點(diǎn)以及角度不整合接觸關(guān)系,將測區(qū)構(gòu)造層自下而上,自老而新依次劃分為:加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造層、華力西-印支運(yùn)動(dòng)構(gòu)造層、燕山-喜山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造層,并對(duì)各構(gòu)造層進(jìn)行了分析研究,尤其是對(duì)加里東期構(gòu)造層進(jìn)行了重點(diǎn)研究;初步分析了沉積作用、巖漿作用、變質(zhì)作用對(duì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的響應(yīng);調(diào)查研究成果對(duì)下步海岸帶覆蓋區(qū)填圖工作將起著積極的指導(dǎo)作用。
致謝:借此對(duì)中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心 “珠三角陽江—珠海地區(qū)海岸帶1∶5萬填圖試點(diǎn)”項(xiàng)目組給予本人的機(jī)會(huì)和支持表示衷心的感謝。