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華南新元古代晚期地層層序與南華間冰期—冰后期大規(guī)模沉積成礦作用

2020-09-26 13:04楊明桂王光輝
華東地質(zhì) 2020年3期
關(guān)鍵詞:裂谷鋯石南華

楊明桂 王光輝

摘要: 文章綜述了揚(yáng)子陸塊東南緣與華南裂谷系新元古代晚期地層劃分研究取得的新進(jìn)展。通過研究區(qū)域標(biāo)志地層、沉積與沉積成礦事件并結(jié)合同位素測年資料,對爭議較多的“板溪期”地層、南華系底界、南華冰期地層及武夷—云開一帶元古宙構(gòu)造、巖石、地層時(shí)代和層序進(jìn)行了系統(tǒng)劃分與對比,進(jìn)一步厘清南華間冰期—冰后期大規(guī)模沉積成礦作用形成的鐵、錳、磷、滑石及頁巖氣、黑色碳質(zhì)頁巖(石墨)等礦產(chǎn)成礦及生物大爆發(fā)事件鏈,探討了區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、沉積與雪球事件等氣候環(huán)境對沉積成礦規(guī)律的約束作用。

關(guān)鍵詞: 華南地區(qū);新元古代晚期;南華冰期;地層對比;沉積成礦作用

中圖分類號(hào):P534.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):2096-1871(2020)03-197-12

新元古代晚青白口世晉寧期華南洋消亡,揚(yáng)子板塊與華夏板塊對接(~820 Ma)形成陸塊,稍后(~815 Ma)陸殼強(qiáng)烈伸展形成揚(yáng)子—加里東期華南裂谷系,華南陸區(qū)被分割為“北臺(tái)地、中塹壘、南裂谷海盆”構(gòu)造格局和復(fù)雜的沉積環(huán)境[1]。目前,對早古生代化石地層劃分研究程度較高,但對晚青白口世晚期—震旦紀(jì)地層與沉積礦產(chǎn)層位(序)研究存在不同的認(rèn)識(shí),特別是鄂、贛、皖、浙、川、滇、湘、桂、黔南華冰期的期次、南華系底界劃分存在分歧。近期,雖然南華加里東期造山帶元古宙地層劃分對比取得了較大進(jìn)展,但仍存在一些問題。2013年以來,筆者等在“華南洋—濱太平洋構(gòu)造演化與成礦”項(xiàng)目研究中,在前人工作的基礎(chǔ)上,運(yùn)用區(qū)域標(biāo)志地層與沉積成礦事件,結(jié)合已有的同位素測年資料,對上述地層作了進(jìn)一步對比研究,在基本厘清了地層、礦層沉積序列的基礎(chǔ)上,認(rèn)識(shí)到該區(qū)大規(guī)模沉積成礦作用發(fā)生在南華間冰期—冰后期,是一場沉積成礦大爆發(fā)事件,此時(shí)還發(fā)生了生物大爆發(fā),冰球事件導(dǎo)致的環(huán)境效應(yīng)和構(gòu)造格局控制著區(qū)域沉積成礦規(guī)律,現(xiàn)提出與同行們探討。

1 晚青白口世晚期—早古生代區(qū)域構(gòu)造-沉積特征

華南晉寧期揚(yáng)子陸塊東南部與華夏陸塊在晚青白口世晚期裂解,形成華南裂谷系復(fù)雜的構(gòu)造格局和沉積環(huán)境。裂谷系北側(cè)為相對穩(wěn)定的中、下?lián)P子地塊,以臺(tái)盆沉積為主:南部為南華裂谷海盆,以海相沉積為主;北部為江南—信(江)錢(塘)區(qū),經(jīng)歷塹壘、裂谷和臺(tái)盆構(gòu)造沉積環(huán)境;東部皖浙贛區(qū)由下?lián)P子、江南東段、欽杭北段、信江—錢塘等構(gòu)造沉積帶組成,在晚青白口世晚期強(qiáng)烈伸展,形成以欽杭裂谷海槽為中軸的火山塹壘區(qū)(圖1)。

2 華南北部新元古代晚期地層對比

在武夷—云開北西地區(qū),華南地區(qū)新元古代晚期地層基本成層有序,但是各地區(qū)的時(shí)代劃分不同。武夷—云開一帶由于廣泛出露加里東期造山帶,其下部和根部巖層變質(zhì)較深,構(gòu)造復(fù)雜,多為構(gòu)造巖片堆疊式構(gòu)造混雜結(jié)構(gòu),新元古界包括造山帶根部出露的古元古界,層序與時(shí)代劃分存在較多分歧。筆者在前人工作的基礎(chǔ)上,通過綜合研究,將華南北部新元古代晚期地層和華南南部元古宙地層進(jìn)行劃分(表1,表2)。

需要說明的是,華南地區(qū)長期以來以南華冰期前的蓮沱組、澄江組和與之相當(dāng)?shù)牡貙幼鳛槟先A系下統(tǒng),只有湘黔桂地區(qū)以長安冰期地層作為南華系底界,或以富祿組與蓮沱組相當(dāng)。全國地層委員會(huì)將2014年版中國地層表存在爭議的南沱組、大塘坡組、古城組置于富祿組之上,以長安組為下統(tǒng),與國際成冰組對接,但對蓮沱組層位如何處理未見說明。筆者認(rèn)為問題的關(guān)鍵是華南南華紀(jì)是2個(gè)冰期還是3個(gè)冰期?揚(yáng)子地區(qū)以蓮沱組為代表的第一沉積蓋層是冰期前還是冰期—間冰期地層?在上述問題尚未取得共識(shí)的情況下,筆者暫以蓮沱組和與之相當(dāng)?shù)牡貙訛槟先A系下統(tǒng)。現(xiàn)根據(jù)地層特征,分區(qū)進(jìn)行劃分、對比。

3 晚青白口世晚期地層層序

晚青白口世晚期(780~815 Ma)地層習(xí)慣上稱“板溪期”地層,在上揚(yáng)子地塊東部僅零星出露于鄂北,稱馬槽園組、花山組,巖性主要為礫巖、砂礫巖、白云巖。該期地層在華南裂谷系廣泛發(fā)育,北部裂陷區(qū)形成準(zhǔn)蓋區(qū),南華裂谷海盆區(qū)形成加里東期褶皺。由于各地構(gòu)造背景與沉積環(huán)境不同,巖性差異較大,可大致分為“紅板溪”型地層、 “欽杭裂谷”型地層和“黑板溪”型地層。

3.1 “紅板溪”型地層

“紅板溪”型是一套紫紅色陸相地層,主要分布在江南—信(江)錢(塘)地區(qū),湘北為“紅板溪”命名地,由橫路沖組、馬底驛組和通塔灣組構(gòu)成,以紫紅色馬底驛組為標(biāo)志地層,局部底部出現(xiàn)寶林沖組火山角礫巖或橫路沖組礫巖。

皖浙贛地區(qū),該期地層受塹壘構(gòu)造控制(圖3),是以紫紅色為主的陸相碎屑-火山沉積。長江中下游地區(qū)被較新地層覆蓋,晚青白口世晚期地層零星出露于贛北廬山(漢陽峰組)和都昌(馬澗橋組),在皖南石臺(tái)、祁門、休寧一帶分布較廣,稱為歷口群。當(dāng)時(shí)江南東段為斷隆,僅在修水—武寧復(fù)向斜南翼有一小塊落可崠組,廣豐微陸塊為欽杭裂谷南側(cè)的小斷隆,發(fā)育一套底礫巖、鉀玄巖系列火山碎屑巖,稱為廣豐群。

上述“紅板溪”型地層除了廣豐群不整合于中元古代田里巖組之上以外,其他地層均不整合覆于青白口系上統(tǒng)下部晉寧期褶皺基底之上,其上被早南華世蓮沱組或與其相當(dāng)?shù)纳埃ǖ[)巖覆蓋。馬澗橋組SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡分別為823 Ma和729 Ma[4],廣豐群桃源組SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為818±12 Ma[5],寶林沖組SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為827 Ma[6]和814±12 Ma[7]。

3.2 “欽杭裂谷”型地層

欽杭裂谷是華南裂谷系1條主干裂谷帶,具有復(fù)雜的沉積發(fā)展過程,是“紅板溪”型地層與“黑板溪”型地層的過渡。由于大部分地層被構(gòu)造疊覆,或被新地層覆蓋,北段長期被認(rèn)為是江南古陸或古島?,F(xiàn)查明,該帶在晚青白口世晚期沿欽杭古板塊結(jié)合帶及其旁側(cè)(包括信—錢地塊)分布,為1條裂谷海槽。由早到晚,浙皖贛地區(qū)海槽總體由深到淺,最后閉合成陸。早期,以深海沉積為主,贛東北登山群下部高山組為青灰色、深灰色相間的含凝灰質(zhì)條紋狀深海濁積巖,與皖南昌前組相當(dāng),均未見底。在浙西裂谷槽緣為河上鎮(zhèn)群下部駱家門組,不整合于上青白口統(tǒng)下部雙溪塢組之上,屬于由淺到深的海相沉積。中期,海水變淺,贛東北拔竹坑組自下而上為紫紅色礫巖、灰色板巖、基性-中酸性火山巖,與皖南周家村組、井潭組下部相近,浙西虹赤村組為復(fù)陸屑雜砂巖。晚期,贛東北登山群上部葉家組、浙西上墅組均以淺濱海相雙峰式火山巖為主,其上被南華系下統(tǒng)蓮沱組或休寧組平行不整合覆蓋。上述早、中期地層近似于“黑板溪”型地層巖性特點(diǎn),晚期近似于“紅板溪”型地層巖性特點(diǎn),駱家門組SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為832±6 Ma和791±15 Ma,虹赤村組SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為807 Ma[8],上墅組SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為766±5 Ma[9]。

欽杭裂谷在贛西被較新的地層覆蓋,根據(jù)殘留在上高一帶的下南華統(tǒng)次深海濁積相漫田巖片推測,晚青白口世晚期—震旦紀(jì)可能為深海-次深海環(huán)境。欽杭裂谷南段已進(jìn)入南華裂谷海盆,在湘南桂陽一帶局部出露大江邊組灰色、灰黑色板巖夾白云質(zhì)大理巖,整合覆于中南華世泗州山組冰期地層之下,歸于“黑板溪”型地層[10]。根據(jù)層位特點(diǎn),推測其可能為早南華世地層,與贛南上施組含白云巖層位相當(dāng),尚需進(jìn)一步研究。值得一提的是,筆者發(fā)現(xiàn)湖南雙峰高澗群剖面整合于石橋鋪組之下的“冷家溪群”淺變質(zhì)碎屑巖,其層位可能相當(dāng)于欽杭裂谷帶高山組或昌前組。因此,通過“整合現(xiàn)象”認(rèn)為該區(qū)未發(fā)生晉寧運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)是值得商榷的。

3.3 “黑板溪”型地層

與“紅板溪”型地層不同,“黑板溪”型地層是以淺變質(zhì)灰色為主含灰黑色組段的海相沉積,分布于南華裂谷海盆北部,與南華系分界存在不同認(rèn)識(shí),筆者擬在下文與南華系底界問題一同探討。

湘中高澗群主要為一套灰色碎屑巖,下部石橋鋪組底部含火山角礫巖,在隆回一帶不整合于青白口系上統(tǒng)下部雷神廟組之上,中部黃獅洞組夾大理巖,上部磚墻灣組含灰黑色板巖。黔東南、桂東北下江群、丹洲群不整合于青白口系下部梵凈山群和四堡群之上,自下而上由含鈣(甲路組、白竹組)、灰黑色(烏葉組、合桐組)和含火山巖(清水江組、三門街組)組成。贛中南潭頭群下部神山組下段滸嶺段為灰綠色濁積巖,上段為“黑神山段”,以灰黑色含碳千枚巖為主,上部庫里組以凝灰質(zhì)千枚巖為主,含石英角斑巖夾層。

上述各群以“下黑上火”標(biāo)志大致可比,下江群SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為814±12 Ma[6]、黃獅洞組SHRIMP 鋯石U-Pb 年齡為828±10 Ma[10]。

4 南華紀(jì)—震旦紀(jì)地層層序

4.1 皖浙贛地區(qū)

該區(qū)南華系—震旦系主要為陸表海沉積,與“紅板溪”地層分布基本一致,以三峽序列為標(biāo)準(zhǔn),與晚寒武世黑色頁巖分界。上震旦統(tǒng)分為以碳酸鹽巖為主的燈影組和以硅質(zhì)巖為主的皮園村組、留茶坡組(圖4),下部含磷,上部產(chǎn)滑石,為埃迪卡拉生物群形成期。早震旦世陡山沱組中下部為含錳碳酸鹽巖層,上部為含磷層,出現(xiàn)甕安生物群。南華系上統(tǒng)為南沱組冰磧層,中統(tǒng)為間冰期大塘坡組、古城組冰磧層,下南華統(tǒng)為蓮沱組或休寧組砂巖,層序清楚,厚度不大。其中,冰期地層一般厚數(shù)十米,贛北彭山礦區(qū)坑道揭露厚度僅約3 m。該區(qū)淺海相間冰期地層為含錳碳酸鹽巖、碳質(zhì)泥巖,陸相間冰期地層主要為厚度不大的灰黑色泥礫巖。

贛中南、閩西南、粵東北南華裂谷海盆的南華系、震旦系以贛中為代表,稱楊家橋群,上震旦統(tǒng)為老虎塘組硅質(zhì)巖,下震旦統(tǒng)為壩里組砂泥質(zhì)碎屑巖,在宜黃—金溪一帶含磷塊巖薄層。南華系下統(tǒng)為上施組變質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、板巖,中—上統(tǒng)下坊組下段古家組以含冰筏落石沉積為特征,厚度極不穩(wěn)定;中段為間冰期沉積,下部為“新余式”磁鐵石英巖,在區(qū)域上可相變?yōu)榱蜩F礦層,其上為灰黑色碳質(zhì)泥巖夾碳酸錳薄層;上段大沙江段為沉凝灰?guī)r、板巖。

4.2 湘桂黔地區(qū)

該區(qū)震旦系劃分與鄂皖贛浙地區(qū)基本相同。早南華世,該區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈伸展作用,形成了塹壘帶(圖4),沉積巖相厚度變化較大,時(shí)代劃分對比存在的問題也較多。

筆者認(rèn)為,湘北江南地塊北區(qū)南華系與鄂皖浙贛地區(qū)完全可以對比。南華冰期地層之下現(xiàn)歸于“板溪期”渫水河組,張家灣組巖性層位均與下南華統(tǒng)蓮沱組相當(dāng),其上為中—晚南華世古城組、大塘坡組、南沱組。渫水河組SHRIMP鋯石U-Pb年齡為726~788 Ma[10],江南地塊南部“紅板溪”區(qū)五強(qiáng)溪組—牛牯坪組也與蓮沱組相當(dāng),宜歸于下南華統(tǒng)。

湘桂黔南華紀(jì)地塹區(qū)南華系沉積巨厚,盧定彪等[12]研究表明,黎家坡組可與南沱冰期地層對比。長安組為南華紀(jì)第一冰期,分“下、間、上”3個(gè)巖段。富祿組間冰期地層自下而上分為鐵質(zhì)巖段、砂巖段、古城冰段、大塘坡(含錳白云巖)間冰段。筆者認(rèn)為,該區(qū)冰段劃分有助于冰期地質(zhì)進(jìn)一步研究。富祿組“下鐵上錳”與南華裂谷海盆區(qū)贛中下坊組可以對比。該期氣候冷暖波動(dòng)較大,但古城冰段、大塘坡間冰段并不相當(dāng)于華南地區(qū)古城組與大塘坡組,即大塘坡組相當(dāng)于富祿組,只是揚(yáng)子—錢塘區(qū)缺少“下鐵”,一般認(rèn)為與海底火山活動(dòng)微弱、缺少鐵質(zhì)有關(guān)。古城組相當(dāng)于長安組,其下的隆里組與蓮沱組相當(dāng),如此可以取得華南地區(qū)冰期劃分的統(tǒng)一,也可與全球瑪利諾和斯圖特冰期對比。

5 武夷—云開及其東南側(cè)元古宙構(gòu)造巖石地層

武夷、云開隆起歷經(jīng)多期隆升剝蝕,出現(xiàn)加里東期造山帶下-根部,暴露出古元古代結(jié)晶基底殘塊,新元古代晚期地層變質(zhì)較深,或遭受混合巖化與韌性剪切變形,多處形成構(gòu)造巖片堆疊或構(gòu)造混雜地層。該帶東南側(cè)白堊紀(jì)火山巖廣泛分布,新元古代晚期地層零星出露,給地層劃分及對比造成較大困難,迄今仍有較多不同認(rèn)識(shí)。筆者通過對比研究華南地區(qū)新元古代晚期有序地層和構(gòu)造巖石地層的整體性,發(fā)現(xiàn)了一系列具有區(qū)域?qū)Ρ纫饬x的標(biāo)志層序,且發(fā)現(xiàn)其中主要沉積(變質(zhì))礦(化)層也具有良好的對比意義。由早至晚,序列為“板溪期”“礫、鈣、黑、火”、南華紀(jì)“砂、下冰、間冰、鐵、碳、鈣、錳、上冰”、早震旦世“錳、磷”、晚震旦世“鈣、鐵或硅”,上與早寒武世碳質(zhì)(或石墨)層分界,結(jié)合已有同位素年齡對該區(qū)元古宙地層進(jìn)行歸時(shí)、歸序。

5.1 北武夷—會(huì)稽加里東期造山帶前緣地帶

加里東造山期,該帶沿萍鄉(xiāng)—紹興斷裂帶向前陸逆沖推覆拼貼,自西段武功山到會(huì)稽山,新元古界—下古生界地層變質(zhì)、變形不斷增強(qiáng),在浙南、閩北出露造山帶根部。自西向東,出露巖層由中深變質(zhì)區(qū)向深變質(zhì)區(qū)過渡。

5.1.1 贛東北弋陽縣周潭—洪山地區(qū)

該區(qū)位于北武夷西部,新元古代晚期地層為中深變質(zhì)巖[3]。中南華世—震旦紀(jì)洪山組下部有間冰期“新余式”磁鐵礦層,經(jīng)此東延至上饒南部,鐵礦層上下有相當(dāng)于“下冰”與“上冰”的不穩(wěn)定礫巖層。該組上部為變質(zhì)碎屑巖和白云巖,鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)了磷塊巖層,應(yīng)屬下震旦統(tǒng);頂部為石英巖、硅質(zhì)板巖,應(yīng)屬上震旦統(tǒng),與早寒武世外管坑組碳硅質(zhì)層分界。洪山群之下為萬源組,以低角閃巖相變粒巖、片巖為主,基本成層有序,原巖為砂巖、泥巖,夾中酸性火山巖和含鈣泥砂質(zhì)地層,時(shí)代為早南華世。萬源組之下的周潭巖組以角閃巖相片麻巖為主,含斜長角閃巖、綠簾綠泥片巖和陽起綠泥片巖,原巖為陸屑濁積巖夾中基性、中酸性火山巖和含碳酸鹽巖薄層,韌性剪切變形發(fā)育,未見底,應(yīng)屬“板溪期”地層。

5.1.2 閩北地區(qū)

該區(qū)出露加里東期造山帶下-根部,下古生界幾乎剝蝕殆盡。古元古代結(jié)晶基底巖片出露較多,新元古代晚期地層出露較廣,構(gòu)造復(fù)雜。

(1)古元古代—新元古代早期地層。古元古代天井巖組出露于閩贛交界建寧—廣昌地區(qū),被加里東期花崗巖圍繞。麻源巖群大金山巖組出露較廣,見于浦城、建陽、建甌等地區(qū),巖性以變粒巖和片巖為主,夾斜長角閃巖、石英巖,混合巖化發(fā)育,以含石墨層為特征。天井坪巖組SHRIMP 鋯石U-Pb年齡為1 766±19 Ma[13]、LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為1 776±16 Ma;大金山巖組SHRIMP鋯石 U-Pb年齡為2.34~1.8 Ga[14],侵入于天井坪巖組上坪變英云閃長巖體SHRIMP鋯石 U-Pb年齡為1 714±20 Ma[15]。陳潤生[16]在大金山巖組中發(fā)現(xiàn)了呂梁期花崗巖, 其LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年齡為1 879~1 841 Ma。天井坪巖組LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年齡為733±10 Ma和680.5±9.7 Ma,大金山巖組LA-ICP-MS鋯石 U-Pb年齡為887~827 Ma。據(jù)此分析,天井坪巖組和大金山巖組結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主體應(yīng)屬古元古界,年輕年齡值是受后期構(gòu)造影響還是受混入新的地層影響?這有待進(jìn)一步研究。麻源巖群上部南山巖組和局部出露于南平地區(qū)的迪口巖群也以變粒巖和片巖為主。南山巖組鋯石U-Pb年齡為859.1±9.2 Ma或783±31 Ma[17],迪口巖組LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為0.8~1 Ga[18],時(shí)代暫歸于中元古代晚期—新元古代早期。

(2)新元古代晚期地層。閩西北萬全巖群時(shí)代多變,《中國區(qū)域地質(zhì)志·福建志》[17]將其歸于青白口紀(jì)—南華紀(jì)。該群巖性主要為變粒巖和片巖,夾“寶石組”碳酸鹽巖層、石墨片巖、礫巖層,下未見底,上以斷層與震旦紀(jì)西溪組分界。韌性剪切構(gòu)造發(fā)育,層序尚未理順,其下部黃潭組變粒巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為787±24 Ma[17], SHRIMP鋯石 U-Pb年齡為728±8 Ma[14],主體時(shí)代暫歸于南華紀(jì),可能夾震旦紀(jì)巖片。北武夷地區(qū)震旦紀(jì)樓前組為以流紋質(zhì)為主的大型火山巖楔,鋯石U-Pb年齡為665 Ma,晚震旦世西溪組以碎屑沉積巖為主,夾少量硅質(zhì)巖[17],與南華裂谷海盆上震旦統(tǒng)為硅質(zhì)層不同,表明該區(qū)晚震旦世海水較淺。西溪組沉凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡為643 Ma[19]。

5.1.3 浙南地區(qū)

古元古代地層為八都巖群,巖性為變粒巖、片巖、石英巖含石墨片巖,年齡為2 080~1 870 Ma[20]。侵入該地層的淡竹花崗巖年齡為1 837±67 Ma[21]。新元古代地層為陳蔡巖群,高林志等[22]獲得斜長片麻巖SHRIMP 鋯石U-Pb年齡為848±10 Ma和845±9 Ma。包超民等[20]獲得片麻狀副片麻巖中的變輝長巖脈SHRIMP 鋯石U-Pb年齡為1 780 Ma,應(yīng)屬混入八都巖群的構(gòu)造小巖片。該群地層序列的劃分各有不同,水濤等[23]對諸暨丁家塢陳蔡巖群地質(zhì)剖面研究表明,這是一套遭受角閃巖相變質(zhì)的疊加褶皺與堆疊構(gòu)造巖片,層序混雜,巖層重復(fù)(圖5),兩次出現(xiàn)的含大理巖層段應(yīng)為同一地層的重復(fù)。筆者依次與弋陽縣周潭剖面進(jìn)行對比,初步整理出3個(gè)巖組(圖6),剖面下部徐岸巖組片麻巖相當(dāng)于晚青白口世周潭巖組,剖面中部變粒巖、片巖、角閃片巖相當(dāng)于早南華世萬源組。丁家塢一帶下河圖巖組以含大理巖為特征,底部變質(zhì)雜礫巖成分復(fù)雜,分布廣,厚數(shù)米至二十幾米,該組含石英巖、磁鐵石英巖和石墨石英片巖,均為南華裂谷海盆中—晚南華世長安下冰磧與富祿間冰期的沉積層標(biāo)志,與弋陽洪山組相似,可能還包含震旦紀(jì)地層。

5.2 閩中南地區(qū)

閩中馬面山巖群為一套綠片巖、高綠片巖相構(gòu)造巖片堆疊巖層,巖片堆疊序列經(jīng)多次變化[17],自下而上分為東巖巖組、大嶺巖組和龍北溪巖組。

(1)東巖巖組。主要由(斜長)角閃片巖、陽起片巖、角閃綠簾片巖及少量云母斜長變粒巖、石英巖、透輝石巖組成。綠片巖類巖石原巖為(中)基性火山巖,云母斜長變粒巖原巖為砂泥質(zhì)巖,透輝石巖原巖為泥灰?guī)r。東巖巖組為夾砂泥質(zhì)、泥灰質(zhì)碎屑巖的中基性-基性火山巖建造,為海底火山熱水噴流沉積鉛鋅礦床(梅仙式)的主要層位,也是華南青白口紀(jì)晚期的一個(gè)重要成礦事件。

(2)大嶺巖組。以變粒巖為主,夾少量淺粒巖、片巖、石英巖、透輝石巖等,為砂泥質(zhì)夾泥灰質(zhì)碎屑巖及中酸-酸性火山巖建造,為金礦源層。

(3)龍北溪巖組。由云母(石英)片巖、云母(斜長)變粒巖及少量黑云母二長變粒巖、二云鈉長變粒巖、角閃斜長變粒巖、綠片巖、石英巖、大理巖、白云巖、鈣鎂硅酸鹽巖組成,夾磁鐵石英巖、滑石石英巖、微晶石墨層、含磷層,為鉛鋅礦床的次要含礦層位。

綜上可知,東巖火山巖、大嶺變粒巖組、龍北溪含硅、磷、鈣、鎂、碳、鐵、磷層位可依次與區(qū)域地層序列的青白口系上部、下南華統(tǒng)、中—上南華統(tǒng)—震旦系相比。

閩西南地區(qū)變質(zhì)的南華系稱樓子壩組,為由灰綠色變質(zhì)砂巖、千枚巖、板巖組成的韻律層,夾碳酸鹽巖層,上部見硅質(zhì)巖層。早震旦世南巖組或三溪寨組為千枚巖、變質(zhì)砂巖夾薄層硅質(zhì)巖,偶夾灰?guī)r、黃鐵礦層,上部夾磷塊巖條帶;晚震旦世黃連組或龍頭組主要為硅質(zhì)巖,夾變質(zhì)砂巖、千枚巖、板巖,地層標(biāo)志明顯。

閩西南桃溪巖組出露在會(huì)昌環(huán)形構(gòu)造中心部位,曾歸于古元古界,東部進(jìn)入贛西南稱尋烏巖組,巖性為變粒巖、片巖夾石英巖,鉆孔還見碳酸鹽巖夾層,有混合巖化。王麗娟等[24]及于津海等[25]認(rèn)為其時(shí)代晚于615 Ma。張愛梅等[26]獲得該區(qū)花崗片麻巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡為491~496 Ma,結(jié)晶年齡為641~657 Ma和799 Ma,確定成巖年齡約為600 Ma。結(jié)合巖性特點(diǎn),其時(shí)代暫歸于晚南華世—震旦紀(jì),屬加里東期造山帶下部深變質(zhì)地質(zhì)體。

5.3 云開地區(qū)

該區(qū)為加里東期造山帶的根-下部帶,青白口紀(jì)晚世晚期—震旦紀(jì)地層稱為云開巖群。該套地層雖變形變質(zhì)強(qiáng)烈,地層序列有待進(jìn)一步厘清,但劃分的4個(gè)巖組大多有明顯標(biāo)志,區(qū)域上可對比。自下而上,羅罅組以石英云母片巖、含石榴石石英云母片巖、十字石片巖為主,夾陽起綠簾石巖、斜長角閃巖、變基性火山巖、陽起透閃透輝石巖;豐垌口組為含碳質(zhì)淺變質(zhì)的長石石英砂巖、粉砂巖、千枚巖;蘭坑組以石英云母片巖、云母石英片巖為主,夾長石石英砂巖,中上部夾條帶狀赤鐵礦,含鐵石英巖及白云質(zhì)大理巖透鏡體;沙灣坪組為淺變質(zhì)砂泥質(zhì)碎屑巖,底部以微粒石英巖為標(biāo)志,中間夾黑色含碳質(zhì)云母片巖及底層硅質(zhì)巖。從巖性上進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)蘭坑組為以鐵、大理巖為標(biāo)志的南華紀(jì)冰期地層,沙灣坪組以碳質(zhì)、硅質(zhì)層為標(biāo)志,應(yīng)為震旦紀(jì)地層,豐垌口組以含碳為標(biāo)志,可能屬“黑板溪”層位,與羅罅組均為晚青白口世晚期地層。云開地區(qū)西部天子堂一帶為加里東期以來多期次花崗巖活動(dòng)和造山帶根部中心,變質(zhì)作用強(qiáng)烈,其中天子堂群獲得古元古代同位素年齡[27],其時(shí)代需進(jìn)一步研究。

6 南華間冰期與冰后期大規(guī)模沉積成礦作用

通過新元古代晚期區(qū)域標(biāo)志地層、含礦層劃分對比,進(jìn)一步梳理南華間冰期與冰后期震旦紀(jì)—早寒武世沉積成礦事件鏈與大規(guī)模沉積成礦作用,發(fā)現(xiàn)該期形成了大量鐵、錳、磷、滑石、鈾、鈮、重晶石、頁巖氣(或石墨)等礦床(圖7),是一場與冰球事件密切相關(guān)的沉積成礦大爆發(fā)和生物大爆發(fā)事件。

6.1 中南華世間冰期“下鐵上錳”成礦事件

(1)南華間冰期早期硅鐵質(zhì)沉積廣泛分布于華南南部的南華裂谷海盆區(qū),北緣湘中—贛中是最重要的鐵礦帶,大致呈近EW向展布,長約900 km,湘中以赤鐵礦為主,稱江口式,贛中稱新余式,以磁鐵石英巖為主。此外,桂東英揚(yáng)關(guān)、粵東龍川、粵北連山、贛南興國、石城等地區(qū)與閩中龍北溪巖組也有同期中小型鐵礦床(點(diǎn))分布。浙西南龍泉青坑鐵礦也可能屬于“新余式”鐵礦。

(2)華南地區(qū)廣泛分布南華間冰期晚期含錳碳酸鹽沉積,在湘桂黔地區(qū)南華紀(jì)塹壘區(qū)形成了巨大的錳成礦區(qū),在松桃—古丈、小茶園、萬山—芷江、黔陽—芷江等地塹帶形成一批大型、超大型錳礦床。在江南東段修水、彭澤、贛中新余鐵礦田也見該期含錳碳酸鹽巖層,風(fēng)化后形成錳帽,局部可采。

6.2 雪球事件碳酸鹽巖帽錳磷滑石成礦事件

南華冰期后早震旦世陡山沱組為黑色頁巖、鈣質(zhì)碳酸鹽巖建造,底部或中部含錳碳酸鹽巖層分布較廣,在湖南沅陵等地區(qū)有錳礦床,該組為華南次要含錳地層。但華南是全國最重要的含磷地層,在穩(wěn)定性較好的揚(yáng)子陸塊滇黔湘鄂地區(qū)形成一批大型、超大型磷礦床。在下?lián)P子地區(qū),南華裂谷海盆含磷層分布較廣,尚未發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦床。在殘留的廣豐微陸塊形成了震旦紀(jì)磷、滑石礦田,在陡山沱組底部有含錳碳酸鹽巖層、陡山沱組上部含磷層形成大型磷礦田,燈影組形成超大型黑滑石礦田??v觀華南地區(qū),上震旦統(tǒng)碳酸鹽巖建造燈影組是其下陡山沱組的富磷標(biāo)志,硅質(zhì)建造之下的下震旦統(tǒng)一般僅有磷礦化層。

6.3 始—早寒武世鈾、釩、鎳、銅、硒、重晶石、磷、頁巖氣、碳質(zhì)(石墨)泥巖沉積成礦事件

該期碳質(zhì)泥巖成礦作用主要發(fā)育于揚(yáng)子陸塊南部臺(tái)盆與陸緣斜坡地帶,鈾、釩礦分布較廣,銅、鎳、硒、鉬局部富集,是頁巖氣的重要目的層位,底部常含磷結(jié)核或薄層,在川黔鄂地區(qū)已獲找氣突破。南華裂谷海盆底—下寒武統(tǒng)碳硅泥巖普遍發(fā)育,發(fā)現(xiàn)少量鈾礦床(點(diǎn)),釩礦化一般較貧,是重晶石成礦層位,底部常見重晶石結(jié)核。在福建永安李坊有大型重晶石礦床,是晶質(zhì)石墨的重要成礦地層,資源潛力較大。

縱觀南華間冰期與冰后期大規(guī)模沉積成礦作用,呈現(xiàn)“鐵-錳-磷-碳”序列與由南向北、由活動(dòng)區(qū)向穩(wěn)定區(qū)遷移、由硅鐵質(zhì)建造向含錳磷鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造演化的趨勢,構(gòu)成“南鐵、中錳、北磷”成礦分區(qū)的總體格局,其成礦與海底火山活動(dòng)、古構(gòu)造、古地理、古氣候環(huán)境演化密切相關(guān)。

青白口紀(jì)晚期—早南華世為華南裂谷系強(qiáng)烈擴(kuò)張期,海底火山活動(dòng)頻發(fā)。新余式磁鐵礦石中釩、鎳、鉻、鈷、鎂、鈦含量均較高[28],說明火山物質(zhì)源自上地幔或下地殼火山作用,使海水中鐵、錳、硅、鎂等離子濃度升高。南華間冰期,氣候炎熱,伴隨局部海底火山活動(dòng),海水增溫,微古生物繁盛,在早期氧化環(huán)境下,沉積硅鐵質(zhì)建造,在盆地還原環(huán)境形成硫鐵礦床。間冰期晚期,在溫暖、富堿、弱氧化海水中,廣泛沉積頁巖和含錳白云巖建造,皖浙贛(北)地區(qū)海水淺,對成錳不利,僅有小型錳帽礦床(點(diǎn))。南華裂谷海盆含錳白云巖層較薄,在黔湘斜坡塹壘區(qū)形成“大塘坡式”錳成礦區(qū),以早南華世地塹帶成礦最有利。

南沱冰期后,氣候再次變暖,海水升溫,生物再次繁衍。早震旦世、晚震旦世晚期至寒武紀(jì)先后出現(xiàn)甕安生物群、埃迪卡拉小殼生物群和澄江生物群,從震旦紀(jì)早世至始—早寒武世,沉積含磷、鎂,主要分布于構(gòu)造環(huán)境較穩(wěn)定的揚(yáng)子臺(tái)盆區(qū),以早震旦世陡山沱組“開陽式”磷礦最重要。獨(dú)特的是,在廣豐微陸塊也形成了“朝陽式”磷礦床,并在震旦系上統(tǒng)形成“溪灘式”黑滑石礦床。

始—早寒武世,華南出現(xiàn)生命大爆發(fā),形成廣泛分布的含磷、重晶石、碳質(zhì)黑色頁巖建造,其中沉積吸附大量釩、鈾、銅、鎳、銀、硒等金屬元素,以釩、鈾分布最廣,主要發(fā)育在揚(yáng)子陸塊與南華裂谷海盆之間的斜坡地帶,其中引人關(guān)注的頁巖氣資源主要分布于中上揚(yáng)子地塊。下?lián)P子與信—錢地塊受構(gòu)造巖漿活動(dòng)影響,下寒武統(tǒng)不同程度發(fā)生低級(jí)變質(zhì)作用,不利于烴類保存,而東南加里東期造山帶下寒武統(tǒng)主要形成晶質(zhì)石墨。

7 結(jié) 論

(1)晚震旦世,華南北部為以燈影組為代表的鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造,南部為以皮園村、老虎塘組為代表的硅質(zhì)巖建造。早震旦世有重要的含磷建造,是區(qū)域地層劃分對比的重要標(biāo)志。

(2)晚南華世是以南沱組為代表的“上冰磧層”,中南華世晚期間冰期北部以大塘坡組為代表,南部以富祿組、下坊組為代表;中南華世早期北部是以古城組為代表,南部為以長安組為代表的“下冰磧層”。

[25]于津海,周新民, OREILLY Y S,等. 南嶺東段基底麻粒巖相變質(zhì)巖的形成時(shí)代和原巖性質(zhì):鋯石U-Pb-Hf同位素研究[J]. 科學(xué)通報(bào),2005,50(16):1758-1767.

[26]張愛梅,王岳軍,范蔚茗,等. 福建武平地區(qū)桃溪群混合巖U-Pb定年及其Hf同位素組成:對桃溪群時(shí)代及郁南運(yùn)動(dòng)的約束[J]. 大地構(gòu)造與成礦學(xué),2011,35(1):64-72.

[27]覃小鋒,周府生,胡貴昂,等. 云開地塊北緣MORB型火山巖的首次發(fā)現(xiàn)及其大地構(gòu)造意義[J].地質(zhì)科技情報(bào),2005,24(3):20-24.

[28]江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局. 中國礦產(chǎn)地質(zhì)志·江西卷[M]. 北京:地質(zhì)出版社,2015: 165-208.

Abstract:This paper summarized research progress on the late Neoproterozoic stratigraphic division between the western margin of the Yangtze block and the South China rift system. Based on regional index strata, sedimentary and sedimentary mineralization events, and isotopic dating data, previously controversial “Banxi stage” stratigraphy, bottom margin of the Nanhua System, stratigraphy of the Nanhua ice age, as well as the Proterozoic structure, rock, stratigraphic age and sequence along the Wuyi-Yunkai area were further compared and classified. Large-scale sedimentary mineralization during the interglacial and post glacial periods, which resulted in the formation of mineral deposits such as Fe, Mn, P, talc, and shale gas and black carbonaceous shale (graphite), was also determined. Constraint effect of regional geological structure, sedimentation and snowball events, as well as climate environment on the regularity of sedimentary mineralization was analyzed in this study.

Key words:South China; late Neoproterozoic; Nanhua period; stratigraphic correlation; large-scale sedimentary mineralization

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