何文興
(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,福州,350013)
早期地質(zhì)調(diào)查表明*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,1∶25萬瑞金市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告,2002。,新泉地區(qū)發(fā)育有不同時代、不同特征的推覆構(gòu)造,可分為逆沖推覆構(gòu)造、滑脫構(gòu)造2種類型[1],以新泉地區(qū)保存較好,特征明顯。經(jīng)過對連城坪上地質(zhì)特征的詳細調(diào)研*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,福建省連城縣坪上礦區(qū)煤礦普查報告,2013。,在逆沖推覆構(gòu)造下發(fā)現(xiàn)了坪上煤礦,該推覆滑脫構(gòu)造屬連城—上杭北東向推覆構(gòu)造中段,位于閩西南坳陷次級胡坊—永定隆起帶,上杭—云霄北西向深大斷裂的東北側(cè),地層發(fā)育,巖體分布廣,地質(zhì)構(gòu)造復雜。
區(qū)內(nèi)寒武紀至晚白堊世地層均有出露。寒武紀林田組淺變質(zhì)巖零星出露;晚泥盆世—早三疊世沉積地層分布較廣*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,福建省區(qū)域地質(zhì)志,2011。收稿日期:2015-07-13作者簡介:何文興(1965-),男,工程師,地質(zhì)找礦與普查專業(yè)。,其中晚泥盆世安砂群天瓦山東組、桃子坑組,早石炭世林地組為陸相粗碎屑巖夾細碎屑巖;經(jīng)畬組、船山組、棲霞組、文筆山組為海相碳酸鹽巖、細碎屑巖;童子巖組、翠屏山組為海陸交互相含煤碎屑巖;羅坑組、溪口組為海相細碎屑巖。
晚三疊世—晚白堊世地層受斷陷盆地控制,呈北東向分布。文賓山組、梨山組為河流湖泊相由粗到細的碎屑巖;漳平組為雜色碎屑巖;南園組為中酸性火山碎屑巖;坂頭組為河湖相雜色碎屑巖夾火山巖;沙縣組為陸相紅色細碎屑巖;崇安組為陸相紅色粗碎屑巖。
區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育,以印支期花崗巖為主,主要呈巖基或巖株產(chǎn)出,是閩西南胡坊—永定隆起帶中段的組成部分。印支期巖漿規(guī)模較大并具橫向擴展、頂蝕上升特點,在地殼淺部定位時致使上部地層向周邊滑脫,是隆起滑覆的動力之一。主要見于連城大漁潭—連大坪,連城新泉東南方向上杭古田、大灣、龍?zhí)兑灿蟹植迹谎嗌狡趲r體零星分布于連城廟前一帶。
滑脫構(gòu)造分布廣泛,但因后期構(gòu)造破壞、巖漿侵入、新地層覆蓋等因素,出露零星,滑脫構(gòu)造各組成要素[2]發(fā)育不齊全。區(qū)內(nèi)保存較好的滑脫構(gòu)造主要見于連城莒溪、廟前連大坪和上杭吊鐘巖,龍巖小池等地(圖1)。
圖1 閩西南新泉地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch of Xinquan county in southwest Fujian1—第四紀沖洪積物;2—晚白堊世崇安組;3—晚白堊世沙縣組;4—早白堊世坂頭組;5—晚侏羅世南園組;6—早侏羅世梨山組;7—早三疊世溪口組;8—中二疊世童子巖組;9—中二疊世文筆山組;10—中二疊世棲霞組;11—早二疊世船山組;12—晚石炭世經(jīng)畬組;13—早石炭世林地組;14—晚泥盆世桃子坑組;15—晚泥盆世天瓦山東組;16—早-晚寒武世林田組;17—早白堊世花崗巖;18—晚侏羅世花崗巖;19—中二疊世花崗巖;20—巖脈;21—韌性剪切帶;22—張性斷層、壓性斷層;23—性質(zhì)不明斷層、推覆構(gòu)造;24—滑脫構(gòu)造、地質(zhì)界線;25—角度不整合界線、平行不整合界線;26—地層產(chǎn)狀、勘探線及鉆孔位置
原地體為晚泥盆世天瓦山東組、桃子坑組和早古生代林地組,受后期巖體侵入破壞和地層抬升、風化剝蝕。構(gòu)造形跡保存不佳,滑脫所產(chǎn)生的構(gòu)造形變主要表現(xiàn)為碎裂巖化及走向北東的片理化等。原地體在巖體熱隆作用引起的重力滑動過程中起基盤作用。
圖2 坪上煤礦4線地質(zhì)剖面圖(據(jù)福建省連城縣坪上礦區(qū)煤礦普查資料修改)Fig.2 Diagram showing the geological profile in the No.4 exploration line of Pingshang coal deposit(According to the modification of Pingshang coal mine survey data in Liancheng County , Fujian Province)
地層存在有多級滑動,早期滑脫體層位包括經(jīng)畬組、船山組、棲霞組、文筆山組、童子巖組等一套海相-海陸交互相的碳酸鹽巖-(含煤)細碎屑巖建造。其中薄層泥灰?guī)r、粘土層、煤層等摩擦系數(shù)小,在滑移過程中,起到潤滑層的作用。在滑脫過程中,經(jīng)畬組、船山組和文筆山組遭受碾磨切失,分別形成了F0和F1斷層(圖2),表現(xiàn)為早石炭世林地組與早二疊世船山組、中二疊世棲霞組直接接觸(F0)或中二疊世棲霞組與童子巖組直接接觸(F1)。童子巖組由于成層性更好,更容易滑動,在坪上煤礦鉆孔剖面*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,福建省連城縣坪上礦區(qū)煤礦普查報告,2013。中見童子巖組第三段直接與棲霞組接觸,文筆山組、童子巖組第一、二段在滑移過程中受碾磨切失,童子巖組第三段產(chǎn)狀發(fā)生倒轉(zhuǎn),形成斜歪或平臥褶皺,內(nèi)部生成的次級斷層發(fā)育,最終形成了前人所稱的“紅綢舞構(gòu)造”[3]。可見煤系地層在滑移過程中切失和破壞,構(gòu)造變得更加復雜,且煤層的厚度和形態(tài)多變,給采礦帶來了難度。同時,也因上覆地層的構(gòu)造減薄使其埋藏深度變淺而利于開采。
滑脫地層在莒溪、廟前鎮(zhèn)連大坪等地多呈半環(huán)狀、條帶狀分布,巖石發(fā)育以次級滑脫斷層、牽引揉皺為主。
照片1 上杭桃子坑組細砂巖滑覆于船山組石灰?guī)r之上Photo.1 Shanghang Taozikeng group fine sandstone gliding nappe on Chuanshan limestone
晚期滑動體系為晚泥盆世天瓦山東組、桃子坑組等地層。在新泉東南角的上杭吊鐘巖,該套地層滑覆于早期滑脫體船山組之上(照片1)。桃子坑組細砂巖、粉砂巖具有片理化、硅化等蝕變,地形上分布于高處;船山組石灰?guī)r分布在溝谷低洼處。平面上滑覆地層天瓦山東組、桃子坑組出露較寬闊,剖面上厚度變薄。滑脫構(gòu)造后緣造成上覆巖層縮短減薄和基底巖石剝露,前緣地層產(chǎn)狀較零亂??臻g上地層分布不規(guī)律,顯示其受到擠壓推覆作用。
在上盤滑動體和原地體之間,發(fā)育有多組的疊瓦狀滑脫斷層。早期多發(fā)育于滑脫體內(nèi)部能干性較弱的巖層、巖性差異的界面、塑性巖層界面,由下而上為林地組與棲霞組之間(F0),滑脫過程中經(jīng)畬組、船山組遭受切失;棲霞組與童子巖組之間(F1),滑移過程中文筆山組、部分童子巖組遭受切失。它們是滑脫面的主要產(chǎn)出部位,在剖面上呈波狀起伏。在野外,F(xiàn)0斷裂面較窄,斷裂構(gòu)造巖往往不發(fā)育,斷裂分帶現(xiàn)象及斷層附近的派生構(gòu)造不明顯。F1滑動面附近常見巖石擠壓破碎,發(fā)育揉皺、劈理化、硅化、黃鐵化、綠泥石化、褐鐵礦化等,主要由構(gòu)造角礫巖、硅化碎裂巖組成,滑動面傾角為30°~45°,一般與上、下盤地層層面平行,并隨后期地層褶皺而彎曲。
晚期滑動面主要為天瓦山東組、桃子坑組、林地組中巖性差異的界面。滑動面兩側(cè)巖石碎裂巖化,蝕變、變形增強。石英礫巖、砂礫巖碎裂巖化明顯,常形成構(gòu)造透鏡體,部分礫石壓扁拉長;砂巖、粉砂巖以片理化為特征,巖層剪切破碎;斷層角礫呈次棱角狀,硅質(zhì)鐵泥質(zhì)膠結(jié)。
滑脫構(gòu)造的后緣拉伸帶、前緣推擠帶保存程度較差。
滑脫體最老層位為晚泥盆世天瓦山東組,以石炭—二疊紀地層為主,最新層位為中二疊世童子巖組。連城坪上礦區(qū)鉆孔剖面中童子巖組被中侏羅世漳平組覆蓋,表明該區(qū)滑脫構(gòu)造在燕山早期之前已經(jīng)形成,主要活動時期為印支期。
從區(qū)域地質(zhì)特征看,滑脫構(gòu)造多發(fā)育于巖體兩側(cè),背斜核部也常分布有不同時期的巖體,表明滑脫構(gòu)造與巖漿熱隆作用緊密相關(guān)。印支運動引起較大規(guī)模的地下巖漿沿著斷裂上升,并使早古生代地層斷褶隆起,引起上覆的晚泥盆世—中二疊世地層急劇抬升,上覆地層在自身重力作用下,沿巖性差異面、塑性巖層界面滑落。首先,早石炭世林地組—中二疊世童子巖組作為同一滑動體系整體下滑定位,但巖層基本層序保持不變。在滑落過程中,經(jīng)畬組、船山組作為易滑層位在滑移過程中遭受切失,并形成F0斷裂,造成棲霞組與林地組直接接觸;文筆山組、部分童子巖組也在滑移過程中切失,形成F1斷裂,造成棲霞組與童子巖組直接接觸,它們隨后期地層褶皺而彎曲。其次,局部地區(qū)較老層位的晚泥盆世桃子坑組沿巖性差異面再次滑動,并覆蓋于先期滑動地層早二疊世船山組之上,導致地層倒置,該期滑動不普遍。
滑脫體童子巖組在早—中侏羅世又重新接受沉積,形成了梨山組、漳平組,梨山組斷失或漳平組局部直接超覆于童子巖組之上。
綜上所述,滑脫構(gòu)造主要形成于印支期,形成機制主要與印支期巖漿熱隆作用有關(guān),上覆地層受巖漿上拱影響,在重力作用下,順層向下發(fā)生多層次滑脫、巖層減薄斷失,致使基底巖石剝露。后期幾經(jīng)沉積、構(gòu)造破壞和剝蝕,形成如今的面貌。
照片2 上羅地印支期糜棱巖化花崗巖Photo.2 Shangluodi Indosinaian mylonitized granite
新泉地區(qū)發(fā)育有規(guī)模不一的逆沖推覆構(gòu)造,多疊加在早期發(fā)育的滑脫構(gòu)造之上。由于后期構(gòu)造破壞和風化剝蝕,出露殘缺不全。莒溪—新泉推覆構(gòu)造,西起連城上羅地,東至廟前,由一系列北東10°~30°的斷層、剪切帶、外來體組成,南北兩端延出區(qū)外,屬連城—上杭推覆構(gòu)造[4]中段。外來體為晚泥盆—早石炭世地層,以零星孤立大小不一的“飛來峰”產(chǎn)出,呈北北東向展布漂浮于印支期巖體或逆掩于中二疊世童子巖組之上。根據(jù)野外宏觀調(diào)研資料,燕山早期逆沖推覆構(gòu)造按變形強度和變形程度自西往東可以分為觀音山—上羅地、北田—東路嶺、莒溪—新泉3個推覆構(gòu)造。
位于觀音山—上羅地一帶,呈北北東向展布,斷層發(fā)育,其兩側(cè)巖石遭受強烈擠壓作用,斷層表現(xiàn)為早期受到擠壓剪切,后期為張性斷裂。逆沖斷層上盤晚泥盆世天瓦山東組、桃子坑組和早石炭世林地組發(fā)生淺變質(zhì)并具定向構(gòu)造,局部地層產(chǎn)狀紊亂,砂礫巖、礫巖中的石英礫石呈拉長舌狀定向排列,宏觀和鏡下觀察砂泥質(zhì)巖石片理化強烈。上述地層主要分布于高處,推覆于印支期花崗巖之上。推覆面上見有后期花崗斑巖侵入,推覆面附近的印支期花崗巖具片理化或糜棱巖化(照片2),逆沖剪切明顯,推覆面整體呈弧面向東的蛇曲狀,推覆面傾角15°~25°,傾向北西西。
位于北田—東路嶺一帶,整體呈北東向不規(guī)則葫蘆狀展布,東側(cè)部分為紅層掩蓋。殘留的晚泥盆世天瓦山東組、桃子坑組和早石炭世林地組巖石整體變形稍弱,具弱片理化,構(gòu)造透鏡體、節(jié)理發(fā)育,巖層呈“單斜”向西傾,局部產(chǎn)狀紊亂,整體正常有序。在東路嶺公路旁露頭上明顯可見晚泥盆世天瓦山東組石英砂巖逆沖推覆于印支期花崗巖之上(圖3),推覆面平緩向南西傾,傾角為15°。推覆面之上的石英砂巖發(fā)育有片理化帶,推覆面之下的花崗巖發(fā)育有構(gòu)造透鏡體,構(gòu)造透鏡體銳角指示上盤由西向東推覆,花崗巖具碎裂化、硅化、黃鐵礦化等蝕變。
圖3 晚泥盆世天瓦山東組逆沖推覆于印支期花崗巖之上素描圖Fig.3 Sketch map of Late Devonian epoch Tianwadong group thrust nappe in Indosinian granite①—浮土;②—晚泥盆世天瓦山東組砂巖;③—片理化帶;④—構(gòu)造透鏡體;⑤—印支期花崗巖
推覆構(gòu)造展布于連城坪上—百魚嶺—???,中段被百魚嶺斷裂改造和燕山晚期紅層盆地所隱伏,推覆構(gòu)造斷續(xù)長約16 km,寬1.5 km。平面上呈弧形或港灣狀展布,推覆面整體呈向南東東突出的弧狀,走向北北東,傾向北西西,傾角30°~45°。沿推覆面發(fā)育有壓性斷層角礫巖、硅化巖,局部發(fā)育有糜棱巖化。在蓮花村推覆面附近的印支期花崗巖發(fā)育有強糜棱巖化擠壓揉皺(照片3)。
逆沖上盤推覆體為晚泥盆世桃子坑組、早石炭世林地組,地表可見林地組砂礫巖、砂巖擠壓劈理、構(gòu)造透鏡體發(fā)育,巖石片理化強烈,石英砂巖局部形成“石英片巖”、“波浪狀片理”,顯示推覆體前鋒強烈的擠壓特征。在馬頭山也見天瓦山東組石英砂巖擠壓改造成云母石英片巖,粉砂巖、泥巖形成千枚巖、片巖,揉皺強烈。原地巖系主要為印支期花崗巖、中侏羅世漳平組、中二疊世童子巖組等,呈條帶狀、半環(huán)狀分布。地表早石炭世林地組砂礫巖直接逆沖推覆于童子巖組粉砂巖、泥巖之上,泥巖具千枚、片理化。
照片3 印支期花崗巖糜棱巖化剪切揉皺Photo.3 Mylonitization, shear and wrinkle of Indosinian granite
該逆沖推覆構(gòu)造疊加在早期發(fā)育的滑脫構(gòu)造之上。在坪上煤礦4線鉆孔剖面中,印支期滑脫構(gòu)造(F0)及上下巖層棲霞組、林地組整體推覆于漳平組和童子巖組之上,形成逆沖斷裂(F2),推覆面巖石受碾磨破碎,壓性角礫發(fā)育,由鐵質(zhì)充填,巖脈沿推覆面侵入。推覆構(gòu)造之下的煤系地層免遭剝蝕的同時也使煤層深埋地下,給勘探工作和開采帶來難度。
根據(jù)早石炭世林地組逆沖推覆于中侏羅世漳平組之上,其上又被早白堊世坂頭組不整合覆蓋,表明推覆構(gòu)造形成時代為燕山早期。根據(jù)逆沖推覆面的傾向西傾、推覆面整體呈弧狀向東突出的展布特點,判斷推覆自北西西向南東東方向運動。燕山早期,東部太平洋板塊向西俯沖呈振蕩性強烈活動,早階段形成斷陷盆地[5],沉積了侏羅紀梨山組、漳平組,晚階段俯沖作用加強,在新泉地區(qū)表現(xiàn)為明溪—上杭北北東斷裂上盤由北西向南東推覆擠壓。其上盤外來巖系即印支期形成的滑脫構(gòu)造(F0)斷裂和其上下巖層隨著推覆運動由西向東推移,直接逆沖推覆于中侏羅世漳平組和中二疊世童子巖組之上(F2)。之后接受早白堊世沉積,形成早白堊世坂頭組不整合覆蓋于中二疊世棲霞組或早石炭世林地組之上。
在坪上地區(qū),早石炭世林地組呈小“飛來峰”漂浮于早白堊世坂頭組之上,平面上呈封閉圓圈,面積僅幾十至200 m2,較大面積的早石炭世林地組逆掩推覆于早白堊世坂頭組之上,形成逆沖斷裂(F4)。林地組呈陡峭山體位于高處,壓覆于坂頭組之上,總體呈北北東10°~20°展布,推覆面傾向西傾,傾角10°~15°。推覆面之上的林地組砂巖、砂礫巖具弱片理化,劈理發(fā)育。推覆面之下的坂頭組巖石破碎,具綠泥石化。
此外,在朋口—莒溪公路邊露頭見有早石炭世林地組砂礫巖、早白堊世坂頭組粉砂巖,二者重復交織、相互形成混雜堆積。綜上所述,推斷在燕山晚期還有一次小規(guī)模的自西向東的推覆構(gòu)造運動。
燕山晚期逆沖推覆構(gòu)造分布規(guī)模較小,逆沖推覆構(gòu)造在推覆運動方向上福建境內(nèi)各地表現(xiàn)可能有所不同,在新泉地區(qū)表現(xiàn)為由西向東小規(guī)模推覆,把早石炭世林地組逆掩推覆于早白堊世坂頭組之上。
船山組、棲霞組的石灰?guī)r礦和童子巖組中的煤礦遭受滑脫構(gòu)造作用,致使其上覆巨厚地層在構(gòu)造活動過程中被斷層切失,使石灰?guī)r和煤礦易于開采。同時石灰?guī)r、煤系地層在滑移過程中被切失破壞或褶皺變形,致使構(gòu)造變得更加復雜,煤層層厚和形態(tài)多變,給采礦帶來難度。此外,滑脫構(gòu)造也是內(nèi)生金屬礦產(chǎn)的控礦和儲礦構(gòu)造,區(qū)域上常見有鐵多金屬礦分布在其中[6]。
1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查于連城坪上發(fā)現(xiàn)早石炭世林地組砂礫巖推覆于中二疊世童子巖組煤系地層之上。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征分析,在早石炭世林地組之下隱伏有童子巖組煤系地層,后經(jīng)普查證實,該推覆構(gòu)造面之下隱伏有中型煤礦,可采煤層5層。根據(jù)上述認識和事實,在推覆外來體早-中寒武世林田組,晚泥盆世天瓦山東組、桃子坑組,早石炭世林地組之下,印支期及之前的老巖體之下隱伏有中二疊世童子巖組煤系地層,在推覆構(gòu)造往北延伸的朋口一帶,往南廟前一帶老地層之下有望找到煤礦。
在滑脫體、推覆外來體之上往往又重新接受后期沉積,形成了侏羅紀梨山組、漳平組,白堊紀坂頭組、沙縣組、崇安組。因此,要結(jié)合地層分布情況和構(gòu)造特點,在紅層之下尋找煤礦。
(1)根據(jù)新泉地區(qū)推覆構(gòu)造特征,可分為逆沖推覆構(gòu)造和滑脫構(gòu)造2種類型?;摌?gòu)造主要發(fā)生于印支期,逆沖推覆構(gòu)造疊加在早期的滑脫構(gòu)造之上,主要發(fā)生于燕山早期,燕山晚期規(guī)模較小。
(2)滑脫構(gòu)造具多層次順層滑脫特點,并造成地層層位的缺失或破壞,主要發(fā)生在早石炭世林地組之上和中二疊世棲霞之下的(F0)斷層,棲霞組之上和童子巖組之下的(F1)斷層?;瑒用鎯蓚?cè)巖石碎裂巖化明顯,常見巖石擠壓破碎,發(fā)育揉皺劈理化現(xiàn)象,滑脫構(gòu)造主要與印支期巖漿熱隆作用有關(guān)。
(3)逆沖推覆構(gòu)造主要發(fā)生在燕山早期,燕山早期逆沖推覆作用造成上盤推覆體石英砂礫巖中的石英礫石呈拉長定向排列,巖石片理化強烈,在推覆面附近的印支期花崗巖片理化或糜棱巖化,逆沖剪切明顯。燕山晚期逆沖推覆規(guī)模較小,巖石變形不明顯。早期推覆運動方向由北西西向南東東,晚期推覆運動方向由西向東。推斷逆沖推覆構(gòu)造可能與太平洋板塊由東向西俯沖有關(guān)。
(4)推覆滑脫構(gòu)造對成礦具有建設和破壞雙重作用。因此,地質(zhì)找礦勘探工作要遵循地質(zhì)成礦規(guī)律,基礎(chǔ)地質(zhì)研究要先行。連城坪上煤礦的發(fā)現(xiàn)和普查成果對區(qū)域地質(zhì)找礦有示范作用和指導意義。
本文是根據(jù)1∶5萬新泉等4幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和福建省連城縣坪上礦區(qū)煤礦普查資料編寫而成,系集體工作成果。承蒙徐維光高級工程師審閱并提出寶貴的修改意見,在此表示衷心感謝!
1 關(guān)玉祥,楊添水.福建省推覆構(gòu)造研究及其意義.福建地質(zhì),1994,13(4).
2 朱志澄.逆沖推覆構(gòu)造.北京:中國地質(zhì)大學出版社,1989.
3 宋伯鐘.上京煤礦“紅綢舞”構(gòu)造的形成機制——重力滑移,煤田地質(zhì)與勘探,1983,11(3).
4 地礦部福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.福建省地質(zhì)圖(1∶50萬)說明書.福建:福建省地圖出版社,1998.
5 福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局.福建省區(qū)域地質(zhì)志.北京:地質(zhì)出版社,1985.
6 聶童春.閩西南地區(qū)印支期隆起-伸展構(gòu)造的厘定及其控礦作用.福建地質(zhì),2010,29(4).