基础地质调查进展与成果

一、基础地质调查进展与成果

(一)地层古生物及沉积学方面

(1)以最新的国际地层表和中国地层表为指南,以大地构造演化阶段为基础,按4个阶段——中元古代至新元古代早期、新元古代晚期至志留纪、泥盆纪至中三叠世、晚三叠世至第四纪,划分地层分区,重新厘定南岭地区岩石地层序列,划分9 种含矿沉积建造。编制1∶50万地质矿产图。

(2)通过对穿越扬子东南缘—华夏地块的湘南、桂东、粤北地区青白口纪至奥陶纪地层沉积序列、碎屑La-ICP-MS锆石U-Pb定年及岩石地球化学系统调查研究,依据扬子型与华夏型物源年龄图谱的差异,提出青白口纪存在华南洋,而南华纪以来以丰富的Grenville期(约1000Ma)为标志的“华夏型”物源经湘南桂阳(南华纪)、广西桂林(震旦纪)、湘南城步(寒武纪)、湘中(奥陶纪)向北西逐渐迁移,表明华南地区在早古生代存在向北西方向持续提供浊积岩砂体物源的“陆块”,暗示加里东期在湘桂一带不存在华南洋的阻隔。

(3)通过对桂粤交界地区鹰扬关地区岩石组合、变质火山(碎屑)岩的岩石学、地球化学及年代学的调查研究,依据凝灰熔岩主要形成于828~812Ma(田洋等,2015)及前人在细碧角斑岩获得的锆石年龄(周汉文等,2002),以及具有与俯冲-消减作用形成的岛弧型火山岩相似的地球化学特征,提出原“鹰扬关群”为青白口纪不同构造环境的岩石发生构造混杂作用形成的构造混杂岩系(图3-4),初步判断可能是青白口纪,而非早古生代(覃小锋等,2015),华南洋向华夏板块俯冲-消减过程的地质记录。

(4)在桂北富禄地区震旦纪老堡组中下部硅质岩中采获Palaeopascichnusjiumenensis,Horodyskia minor 磷质壳体微体化石(图3-5),在桂西南坐王山采获寒武系芙蓉统王村阶三叶虫Rhodotypiscus nasonis,在粤北新丰地区牛角河组中发现大量放射虫等微体化石,这些发现为华南地区化石稀少的震旦纪、寒武纪地层时代的确定及大地构造属性研究提供了重要资料。

图3-4 鹰扬关混杂岩“基质”与“岩块”岩性特征

A、B.“基质”;C、D.变质含火山角砾熔结凝灰岩“岩块”

图3-5 老堡组硅质岩中产微体生物化石

(5)在桂西南丹泥盆系融县组中下部、五指山组中下部发现小嘴类腕足类Dzieduszyckia动物群(图3-6),结合所产牙形刺化石表明这一动物群产于法门阶下部而非以前认为的法门阶上部,Dzieduszyckia 属在华南、摩洛哥、乌拉尔南部等地法门阶均有分布,此生物群落的发现反映当时特定的生活环境——化能合成作用的生物食链。

(6)贵州独山马道融县组顶部发现泥盆系—石炭系过渡型小嘴贝类等腕足生物组合,采获Axiodeaneia,Paleochoristites,Ptychomaleotoechia,Geniculifera,Pleuropugnoides等腕足类化石,在该组合上部采获牙形刺Polygnathussymmetricus,Po.communis communis,Po.inornatuslobatus,Siphonodellasulcata,S.duplicata,S.lobata 等(图3-7)。这类腕足组合是广西桂林南边村国际C/D 副层型剖面后(李鑫等,2011)的又一次发现,实现了国际界线层型剖面的区域延伸与对比。

图3-6 桂西南丹打寨剖面、度里产Dzieduszyckia群

图3-7 贵州独山马道剖面产Axiodeaneia等化石

(7)在广西南丹月里一带发现产于碎屑岩中的晚三叠世双壳类海相化石,计有:Costatoriaseranensis weishanensis,Halobiacf.planicosta,Schafhaeutliacf.sphaerioides,为广西新发现的三叠纪海相沉积的最新层位,这对广西晚三叠世海相地层的划分与区域对比、右江盆地的充填演化史及印支运动的活动等均有重要的地质意义。

(8)在粤北新丰地区晚三叠世地层中发现植物Ptilozamites-Lepidopteris 组合及蕨类孢子囊、植物茎干、松柏类的枝等,与具时代意义的菊石类Choristoceras cf.marshi,Rhacophyllites sp.,具指相意义的双壳类Pseudomytilodes,Unionites,Trigonia,Myophoroa,Modiolus等化石共生(图3-8)。粤北地区海陆交互相沉积化石序列具有参与晚三叠世全球性对比的潜力。

(9)在桂北泥盆纪跳马涧组发现大量遗迹化石(8属11种),划分为Skolithos遗迹相和Cruziana 遗迹相。Skolithos遗迹相计有2属2种,产于跳马涧组中上部细砂岩中,遗迹化石单调,丰度很高,形成于高能环境下的滨海潮间、潮下带;Cruziana 遗迹相计有6属9种,产于跳马涧组上部泥岩和细砂岩中,形成于滨浅海低—中等能量的潮下带沉积环境。

(二)岩浆岩及成矿

通过此次调查获得了较多高精度同位素测年数据,以最新的精确年龄和地球化学数据为基础,重新厘定了南岭花岗岩的时代与侵入期次,系统总结了岩浆岩的形成时代、岩石学、地球化学、成因、构造背景、成矿作用,完善了南岭地区侵入岩石谱系序列、时空分布和演化序列。

图3-8 新丰县红卫坑组地层中的植物化石群落

1.新元古代花岗岩研究及其构造意义

(1)获得广西富禄地区呈NNE向带状连续分布橄辉岩→辉长岩→辉长辉绿岩透镜体的La-ICP-MS锆石U-Pb年龄值为777.6±2.5Ma;获得湘西南城步地区新元古代火山岩和花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为828±10Ma和805.7±9.2Ma。

(2)总结南岭新元古代花岗岩具有片麻状构造和过铝质特征的共性。西段岩体可归属于S型花岗岩,主要源自基底变沉积岩石的部分熔融;东段岩体为铝质A 型花岗岩,源自还原性的长英质火成岩的部分熔融。初步提出了南岭地区新元古代“短期的地幔柱活动+长时限的俯冲”构造模式。

2.加里东期岩浆岩时空分布及其构造背景

(1)研究认为南岭早古生代侵入岩形成时代集中于460~425Ma,花岗质岩石绝大部分为准铝质-强过铝质岩石,明显不同于武夷-云开地区同期花岗岩,基性岩主要属于钾玄岩系列。花岗质岩石源自变基性岩和变质泥岩部分熔融,基性岩与俯冲沉积物和俯冲流体交代的地幔源区有关。研究认为广西运动在南岭成矿带的启动时间可能相对较晚,约460Ma可能代表了广西运动在研究区内启动时间的下限(图3-9)。

图3-9 南岭早古生代(约460Ma)构造-岩浆岩模式(据Yao et al,2012改编)

(2)获得广西均洞岩体中细粒石英闪长岩样品的成岩年龄为536.4±3.5Ma。目前报道的华南最早的加里东期岩浆活动的时间为507Ma,而我们此次获得的该年龄在误差范围内更靠近泛非热事件(600~550Ma)的时限。

3.印支期花岗岩及其构造背景研究

(1)研究表明南岭成矿带早中生代花岗岩形成时代主要集中于245~200Ma,大多数岩体具有S型花岗岩的特征,形成于陆壳加厚叠置的背景下,主要由变泥质岩源区部分熔融所形成,是后造山作用的产物。

(2)锡田岩体的SHRIMP和La-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年结果表明,岩体划分为两期、四阶段,即晚三叠世第一阶段,侵位于230~224Ma之间,峰值在228Ma左右;晚三叠世第二阶段,侵位于215Ma左右;晚侏罗世第一阶段,侵位于160~147Ma之间,峰值在151Ma左右;早白垩世第二阶段,侵位于141Ma之后。锡田岩体可能在中三叠世开始形成,在整个白垩纪均存在断续的岩浆活动。对样品中残留锆石核(年龄1648±25Ma、1 704.5Ma、1 017.0Ma和460.7Ma)的研究表明,锡田岩体在形成过程中可能将中元古界、新元古界及加里东期岩石卷入熔融源区。

4.燕山期花岗岩成因及其与成矿关系研究

研究厘定了桂北圆石山岩体为早侏罗世A 型花岗岩,结合赣南、粤北地区同期双峰式侵入-火山岩等特征,认为南岭成矿带早侏罗世处于伸展机制下的构造环境,为特提斯构造域向太平洋构造域转换的响应,且东段更早(约195Ma),西段则稍晚(约179Ma)。

通过对南岭地区5个典型复式岩体(千里山岩体、连阳岩体、九峰-诸广山岩体、姑婆山岩体和骑田岭岩体)系统研究表明,这些复式岩体中补体与主体花岗岩不是分离结晶关系,而是多期岩浆事件的产物,复式岩体中的补体与成矿关系更为密切,建立了南岭地区中生代复式岩体成岩成矿作用模型(图3-10)。

图3-10 复式岩体成岩成矿过程模式图(以千里山为例,陈斌等,2017)

(三)构造地质学方面

(1)重塑了新元古代江南造山带西段构造演化及扬子陆缘连续岛弧增生过程(柏道远等,2010)。

约880~820Ma,岛弧岩浆作用阶段。沉积-岩浆事件包括880~820Ma的冷家溪群及其相当地层,约835~820Ma的基性-超基性岩浆活动以及约835~820Ma的新元古代中期早阶段花岗质岩浆活动(岛弧花岗闪长岩)等。其中835~820Ma期间江南造山带具岛弧环境,同期东侧的城步地区为弧前盆地。

约820~810Ma,弧-陆(主)碰撞阶段。扬子陆块与其东南缘的岛弧之间发生弧-陆碰撞造山(武陵运动或四堡运动),造成板溪群与冷家溪群之间的角度不整合,同期东南侧的城步地区大致处于弧前盆地向岛弧发展的过渡时期。

约810~800Ma,后碰撞阶段。继武陵运动变形峰期之后区域挤压作用减弱,经先期增温的地壳岩石减压熔融而形成晚阶段强过铝后碰撞(黑云母)花岗岩。同期东侧城步地区因华南洋洋壳俯冲而形成新的岛弧。

约800~630Ma,裂谷盆地阶段。主要物质记录为约800~720Ma的板溪群和约720~630Ma的南华系沉积,以及年龄约为760Ma的基性-超基性岩。

(2)明确厘定了钦杭结合带湖南段构造边界的具体位置:结合带北西边界自浏阳南桥往西至新化,再往SSW 经隆回西面至城步东面苗儿山(浏阳-城步汇聚带);南东边界自江西萍乡往SW 进入湖南,经川口、常宁、双牌后入广西(川口-双牌汇聚带)。

(3)发现雪峰造山带南段—中段在加里东运动和早中生代的印支运动与早燕山运动中均存在明显的挤压变形,构造体制均为NW—NWW 向挤压,形成NE—NNE 向褶皱和逆断裂,发现雪峰造山带北段变形强度显著大于南段—中段,表现为:深部的冷家溪群和板溪群在北段大量出露而南段—中段极少或没有出露。这一变形差异揭示出加里东运动区域SN向挤压体制(图3-11)。

图3-11 雪峰造山带中段怀化-洋溪构造剖面

T3-J.上三叠统—侏罗系;C-T1.石炭系—下三叠统;C.石炭系;D.泥盆系;D—P.泥盆系—二叠系;∈-S.寒武系—志留系;∈-O.寒武系—奥陶系;Nh-Z.南华系—奥陶系;Pt3B.新元古代板溪群;Pt3l.新元古代冷家溪群;ηT.印支期花岗岩;XJF.溆浦.靖州断裂;TAF.通道-安化断裂

(4)研究表明茶陵-郴州断裂为一条基底断裂,该断裂总体走向约为NE30°,在北段沿走向弯曲成NE60°,倾向SE,倾角约为60°。断裂带宽50~150m,一般可由碎裂岩带、糜棱岩化带、硅化石英岩带组成,断裂至少存在4期及以上的构造变形期次;主要形成于加里东运动期,之后经历了印支期俯冲、燕山早期走滑、燕山晚期拉张—短暂挤压及喜马拉雅期伸展运动阶段。研究表明该断裂在印支期及燕山早期的活动对晚三叠世和侏罗纪多期次花岗岩的侵位起着控制作用。