Question

浙西皖南沉积-大地构造演化

Answer 1

区域构造与沉积演化历史的研究是一项综合性很强的课题。本文在研究沉积相序变化、海盆补偿状况的消长，结合世界海平面的地史变迁，分析本区地壳运动状态的变化。根据地层接触关系，结合岩浆活动、构造变形历史，划分构造阶段，探索本区构造环境的演化历程。

本节讨论范围包括江山-绍兴深断裂与江南深断裂之间的浙西、皖南地区。在构造上，古生代位于扬子地台与华南地槽系的过渡带上，中生代成为大陆边缘活动带的一部分。它这种特殊地位对认识扬子大陆南缘的陆壳演化及后期改造具有重要意义（梁鼎新等，1990；郭福生等，2004b）。

5.2.1 盆地基底及深断裂构造

本区基底岩系出露于海盆周边的安徽屯溪、浙江绍兴及江西修水一带。在皖南，中元古界称上溪群，为变质凝灰质杂砂岩、板岩组成的泥砂质浊积岩系，厚2032 m。赣北称双桥山群的是一套火山-泥砂质浊积岩系，火山岩为钙性-钙碱性，玄武岩属拉斑玄武岩系列。浙江绍兴的双溪坞群是一套中基性-酸性熔岩、火山碎屑岩系，厚3040.6 m，属钙碱系列。上部熔岩具陆相喷发特点，为中元古代岛弧和弧后盆地环境的产物。

晚元古界为陆相粗碎屑岩、中酸性火山岩系，堆积于断陷盆地中。火山岩组合指数δ1.31～4.13，属钙碱性-碱钙性岩石。在浙西，K₂O为2.31%，至皖南增至2.69%，显示了陆缘向大陆的构造转变。在皖南，侵入于中新元古界并为下震旦统休宁组沉积覆盖的花岗岩、花岗闪长岩属铝过饱和系列，铝指数（Al₂O₃/K₂O＋Na₂O＋CaO摩尔比）1.29～1.87，铝过饱和度（Al-Na-K-2Ca）平均40.8，Sr⁸⁷/Sr⁸⁶0.7241～0.7395，在（Al＋Na＋K）-（Ca-Fe^2＋＋Mg）图解中均落于斜长石-黑云母-堇青石和斜长石-堇青石-白云母组合内，与喜马拉雅造山带的冈底斯和念青唐古拉花岗岩带中的重熔改造型岩体特征十分相似（余希静，1985）。

本区基地经历了晋宁早期、晋宁晚期2期褶皱运动，伴随有低级区域变质和小规模深成岩浆活动，完成了扬子地块与华夏地块的对接和洋壳向陆壳的转化。因此，基底固结程度不高，与华夏地块的古、中元古代变质岩系成为鲜明的对照，这对显生宙浙东、浙西的构造发展差异有重要影响。

本区有四条基底深断裂，各有自己独特的发展历史，成为浙、皖海盆构造沉积环境的主要控制因素（见图1-2）。自南向北依次简述如下。

（1）江山-绍兴深断裂

走向北东，过绍兴、兰溪、江山，向西南延至抚州、宜春一带。江山-绍兴深断裂是一条具有长期活动历史的深断裂带，沿断裂带有晋宁期、燕山期及喜马拉雅期多期次基性和酸性岩浆岩侵入。晋宁期为华夏古陆与扬子地台的碰撞对接带，之后长期控制着浙皖海盆边缘的沉积相序变化。加里东期呈右旋张剪运动，印支期华夏古陆向西逆冲，引起浙西盖层褶皱变形，中新生代控制着红盆发育和橄榄玄武岩岩浆喷溢。航磁及重力均有明显反映。断层面浅部倾向北西，深部倾向南东，南段倾角陡，北段较缓。深部切穿地壳，属岩石圈断裂。

（2）开化-临安深断裂

沿临安、淳安、开化呈北东走向，向南延至江西境内。早古生代为长期持续的沉降中心和相区分界线，在江西境内沿断裂基性、超基性岩发育，控制着加里东期、燕山期的岩浆活动和中生代红盆的发展。属壳型断裂。

（3）浙皖赣深断裂（也称赣东北断裂）

位于宁国、绩溪、休宁一线，向南延入江西婺源。走向北东，倾向南东，倾角30 °或近直立。有明显的重力显示。主要控制着新元古代岩浆岩分布，印支、燕山期活动微弱。属壳型断裂。

（4）江南深断裂

位于宣城、泾县、石台、葛公镇一线，向北延至溧阳，向南经九江直至大庸。走向北东东，断层面以南东倾向为主，倾角60 °～70 °。在早古生代，是一条重要的地层、岩相、古生物突变带，在中新生代，该断裂对岩浆活动及构造变形有明显影响，晚近时期有地震发生。属壳型断裂。

5.2.2 区域构造与沉积演化阶段

根据沉积环境和构造活动方式分析，本区的构造发展历史可分为4个阶段：①晋宁期地块对接时期；②加里东期陆内裂陷时期；③华力西-印支期陆内拗陷时期；④燕山-喜马拉雅期大陆边缘活动带时期。

5.2.2.1 晋宁期地块对接时期

华夏地块和扬子地台是两个构造经历不同的古老地块。华夏地块具有复杂的基底组成，近年获得的同位素地质年龄数据多在900～2000 Ma之间，反映了地块多次离合的历史。原岩恢复属陆屑与火山岩建造，晚期火山活动带有明显的双峰式特征，为克拉通裂陷槽的产物。扬子地台东南缘为泥质浊积岩系（上溪群）、火山-泥质浊积岩系（双桥山群），沿绍兴-常山一线发育钙碱系列的中基性-中性熔岩、火山碎屑岩系，上部熔岩具陆相喷发特点（双溪坞群），为岛弧和弧后盆地产物，组成扬子地台褶皱基底的东南边缘。早晋宁期，华夏地块与扬子地台沿江山-绍兴深断裂碰撞对接，两侧陆壳对冲推覆，伴随中级区域变质作用及重熔型岩浆活动，完成了本区洋壳向陆壳的转化，海水退出本区。新元古代早期，在江山-绍兴深断裂与浙皖赣深断裂之间，发生大规模裂陷，在断陷盆地中，堆积了巨厚的陆相碎屑-火山碎屑岩系及双峰式火山活动。余达淦教授等（2000）论证了赣东北-浙西新元古代早期拗拉槽的存在与特征，认为该大陆裂谷是沿碰撞对接带拉开的，呈北东向狭长条状，其南西端与华南裂谷系（华南地槽系）相连，北东端从杭州湾入海。裂谷带在剖面上是形成不对称的地堑式盆地，发育在2个古老地块的中元古代变质基底上，于新元古代早阶段末封闭。晚晋宁运动使裂陷槽褶皱封闭，伴随中酸性、酸性岩浆侵入，由于基底固结程度的差异，对浙江东西的构造发展起着重要的控制作用。

5.2.2.2 加里东期陆内裂陷时期

浙西早古生代沉积盆地以其沉积物厚度大，具有壳相和笔石相共生的生物群组合，较为复杂的构造变形但又缺乏加里东期强烈的褶皱运动和岩浆活动等特征，长期以来引起地学界对其性质和成因的争论。如扬子地台相比，它具有较强的活动性，而较之华南加里东地槽主体部分来说，具有相对的稳定性（夏邦栋，1986；夏邦栋等，1988）。笔者研究认为，浙皖海盆的过渡区特征，是浙皖赣深断裂和开化-临安深断裂活动性强的结果，两条同沉积断裂控制着陆内裂陷盆地的发生发展（郭福生等，2004b）。

早震旦世，由于晋宁运动影响，浙西与皖南的构造地貌条件有十分明显的差异。浙西在华夏古陆山前形成了一系列山区河流冲积扇，具有急流搬运、快速堆积等近源特点（梁鼎新，1990）。其后，海水侵入，形成河口湾的静水沉积环境，陆源补给明显减少，火山灰却成了重要的沉积物源。皖南早期为砂砾质海岸沉积，继之海水加深，火山灰明显少于浙西。受开化-临安和浙皖赣两条深断裂的影响，盆地中部为水体较深的静水盆地沉积，底部的陆相砂砾岩厚度很薄。由于断裂活动具同沉积性质，早震旦世早期地层厚达1300～2400 m。雷公坞期冰筏海洋沉积西厚东薄，这与扬子古陆的冰川蚀源区的距离有关。晚震旦世，在世界海平面不断升高的情况下，海盆东部却发育了广阔的碳酸盐台地，浅水蓝绿藻繁盛，维持这种稳定浅水的原因除早期的过剩补偿外，则应与区域地壳抬升有关。根据陆源泥砂不多，清水环境得以维持这个事实推断的，抬升速度缓慢。抬升作用一直持续到震旦纪末，最终盆底露出水面，经受了短期的喀斯特化，与上覆的下寒武统呈平行不整合接触。受开化-临安深断裂控制，浙皖海盆西部为深水滞留盆地，见硅质、泥炭质沉积，以陡而窄的台地斜坡与台地相连。皖南地壳运动特点是相对下沉，始终保持深水盆地环境，与下寒武统连续沉积。

早寒武世荷塘期初期，海侵迅速并向东扩展，进入盆地边缘、盆地相发展阶段。石台有华北型三叶虫Redlichia混入，而江山、上饶一带仅有华南型分子Hunanocephlus，皖南深水盆地有明显的阻隔作用。自大陈岭期至早奥陶世，浙皖海盆由较深水盆地演变为正常陆棚，浮游球节子被底栖三叶虫所取代。因盆底地形的变化，海盆两侧的三叶虫相似率迅速提高，中寒武世为34.8%，早奥陶世36.4%。

奥陶纪中期由于全球性气候变冷，海平面大幅度下降，而本区宁国期—胡乐期却出现范围极大的深水盆地环境，有笔石动物群、纹层状的硅、炭质沉积及自生黄铁矿等指相标志，黄铁矿的δ³⁴S为-l8.56‰，与现代黑海静水沉积的同位素数值相近。由此可以推断，浙皖海盆连同其陆源区曾发生整体下沉，盆地补给条件并未明显加强。砚瓦山期—黄泥岗期，浙皖海盆以单一的台地相碳酸盐、陆棚相泥质沉积为主，水体的深度、混浊度、底质性质均有利于底栖生物繁衍，盆地两侧底栖生物相似率高达44.4%。成为海盆发展中相对稳定的一段时期。

晚奥陶世长坞期地壳运动急剧强化，海盆重新分异成东浅西深多个相区（图5-2）。华夏古陆与海盆差异升降幅度较大，开始向海盆输入大量泥砂。深断裂活动加强，不仅导致盆缘的陆源堆积以浊流方式向西迁移，而且控制着浊积扇的形态及堆积厚度，长坞组平均厚度1500m左右，最大厚度2650m，是寒武纪到晚奥陶世早期累计地层厚度的3倍多。海盆同时向北东扩展延伸，使苏杭地区的沉积类型及生物面貌明显带有江南区的色彩。

图5-2 浙皖海盆晚奥陶世五峰期沉积-构造剖面图

在志留纪，由于海盆东侧的不断抬升和盆地的充分补偿，虽处于世界性海侵扩大的背景下，盆地水深逐渐变浅。早志留世为期坪及陆棚过渡带粉砂泥质沉积，沉降中心向西迁移至石台-宜城一线，受浙皖赣深断裂控制，厚1125～2619 m。其中偶见粒序层理、韵律和冲刷构造，可能有浊流沉积夹层。石台-宜城以西厚度骤减，为笔石相深水盆地。碳酸盐台地已退至怀宁-巢县以西。中志留世为砂质滨海沉积，上部Lingula与植物化石间互出现，已属海陆过渡环境，厚度变化已不悬殊。晚志留世为紫红色、杂色砂砾沉积，产鱼及植物化石，具陆相河流特点。厚度是东厚西薄，粒度东粗西细。在沉积序列上具反粒序特点，成分成熟度也向上明显降低。从早志留世中期开始的海退过程至此已达到顶峰。

震旦纪—志留纪间地壳运动大致分成两个阶段：①震旦纪—早奥陶世，沉降较缓慢，末期稍微抬升。华夏古陆与浙皖海盆无明显差异升降。浙西早震旦世由于古构造地貌的影响，山前堆积迅速，造成盆地短期的均衡沉降。火山活动主要发育在江山-绍兴深断裂南西段的赣东北地区。②早奥陶世宁国期—志留纪末，沉降速度较大。其中宁国期—胡乐期盆地与华夏古陆整体沉降，幅度大，盆内无明显的构造差异。砚瓦山—黄泥岗期的短暂抬升也具有这种均一性质。晚奥陶世长坞期至志留纪末，华夏古陆与盆地的差异升降十分明显，深断裂的同沉积活动增强，盆内沉积相系比较复杂，浊流沉积发育。累计沉降幅度最大，沉降中心不断西移。志留纪末，由于补偿过剩、世界范围海平面下降和东部不断抬升等因素综合作用下，海水退出本区。由此可见，本区加里东运动为差异升降运动，北东向深断裂控制块体升降。地壳的较强活动时期为晚奥陶世晚期到志留纪末。根据节理统计及应力场模拟得出的两组主压应力的合力平行本区的深断裂方向（林银山等，1990）。在北西-南东向的张力作用下，形成受深断裂控制的地堑型盆地。这与杨巍然等（1986）等研究华南区域构造应力场所得结论一致。华南广大地区加里东运动为褶皱运动，褶皱强度由南向北逐渐减弱，构造活动时间逐渐延迟，至浙皖地区已衰减为抬升运动。

5.2.2.3 华力西-印支期陆内拗陷时期

加里东运动以后，统一的华南大陆形成，本区成为陆表海环境。泥盆纪仅有晚世的河湖相石英砂岩零星分布，代表构造活动微弱的大陆夷平时期。早石炭世，在华夏古陆西缘有一个辫状河系形成的冲积扇群。江山-兰溪以西为滨海沼泽。杭州、淳安见腕足类与植物混生，已属滨海环境。至晚石炭世，华南大规模海侵，但在华夏古陆西缘普遍发育一套夹海相灰岩的粗碎屑岩系，与黄龙灰岩呈相变关系。碎屑岩为粗粒石英砂岩、含砾砂岩，厚层块状，偶见断续斜层理，分选性和成分成熟度差异较大。粒度概率曲线表明下部为海滩砂，上部为轻度改造的河流砂。泥晶灰岩、骨屑泥晶灰岩与石英砂形成混合沉积。混合沉积层序表明剖面结构具岸进特点。这种急流搬运快速堆积的陆源碎屑与灰泥潮坪的特殊组合是古陆隆起明显增强的产物。船山—栖霞期海水继续向东超覆，出现大面积的稳定台地环境。在皖南，早石炭世至晚石炭世早期构造古地理环境与浙西有很大差别，继初期短暂海侵之后，地壳局部抬升，在泾县-石台一线缺失和州组沉积，黄龙组广泛超覆，底部仅有极薄的碎屑岩，为正常清水海岸沉积。船山—栖霞期浙皖海盆趋于一致。

早二叠世晚期以后，盆地水深变化频繁，盆底地形分异加强。丁家山期，浙西主要为砂泥质潮坪，向西变为较深水的硅泥质沉积，含锰、磷及黄铁矿，浮游菊石增多，出现少量放射虫。晚二叠世龙潭期盆地普遍抬升，呈滨海平原沼泽环境。由于华夏古陆的抬升影响，海水只限于开化、杭州以西，在古陆近侧的衢州厚度大于1000m，向西厚度减薄。与丁家山组、孤峰组呈整合或平行不整合接触关系。晚二叠世晚期形成潮坪-台地-深水盆地格局，在皖南见放射虫硅质岩、含锰、磷硅质页岩，分布范围受浙皖赣深断裂和江南深断裂控制。

早三叠世，海水继续向浙西超覆，在江山、上饶一带发育有泥质潮坪，向上过渡为局限台地。浙西缺失中三叠统，上统乌灶组以角度不整合直接覆于下统之上。在皖南，中三叠世沉积范围也明显收缩，为台地蒸发环境，与上统黄马青群为平行不整合接触。下侏罗统象山群与下伏地层呈角度不整合。

综上所述，在泥盆纪—中三叠世期间，浙皖海盆以拗陷为主，深断裂无明显活动。石炭纪和二叠纪浙皖海盆广泛发育浅海台地相碳酸盐沉积，但在华夏古陆西缘（江山、兰溪等地）藕塘底期尚发育以粗碎屑岩为主夹碳酸盐岩的混合沉积。早二叠世早期以前，地壳相对稳定，晚期以后，地壳活动比较频繁，按其运动方式可分为升降运动和褶皱运动两种。本区华力西-印支旋回的地壳运动可分为5期（表5-1）。

表5-1 浙皖地区华力西-印支旋回构造运动分期

（引自梁鼎新等，1990）

Ⅰ期见于黄龙期中时，在华夏古陆西侧形成下细上粗的沉积相序。Ⅱ期见于丁家山组/孤峰组与龙潭组之间，即东吴运动。在浙皖地区使浅海盆地转化为大面积的滨海沼泽，为江南的主要成煤期。Ⅲ 期见于早三叠世之后，浙东隆起，海水向西萎缩，华南陆表海因阻隔不能与太平洋连通。华南动物群向特提斯型演化（梁鼎新，1989）。Ⅳ期见于赣北中三叠统杨家群与上三叠统安源群之间，是一次影响遍及华南的盖层褶皱运动，即安源运动。它使本区震旦纪—早三叠世地层形成北东向过渡型褶皱。在临近华夏地块的浙西，褶皱形态及轴面倾斜的空间变化，以及江山-绍兴深断裂西侧地层逆冲倒转等现象均说明挤压应力来自东南。在江山-绍兴深断裂西侧，褶皱构造形态从紧闭倒转逐渐过渡为宽缓正常（图5-3）。研究江山构造应力场得出的应力状态为σ₁126.6 °∠21.1 °，σ₂315 °∠71.3 °，σ₃220.6 °∠8.9 °。从华南沉积类型、岩浆活动、褶皱变形强度及生物地理区的变迁等方面分析表明，发生于拉丁期末的褶皱运动与印支南海地块向北推挤及古太平洋板块向西俯冲有关（梁鼎新，1989），挤压作用强度自东南向西北方向递减。皖南的褶皱动力机制与华北地块和扬子地块的碰撞对接有关，时间在三叠纪晚期。大别地块呈楔形向南挤压，在皖南形成左行的压剪应力场。褶皱强度自巢湖向休宁一带衰减，褶皱轴面由北西倒转变成直立。Ⅴ期见于晚三叠世与早侏罗世之间，其影响限于苏、皖、浙北部，休宁象山群不整合在安源群之上，浙西马涧组与乌灶组也为角度不整合关系，同期侵入岩体零星分布于皖南，向北西至安徽沿江地带增多。在构造上与华北地台、扬子地台在三叠纪末碰撞对接有关。

图5-3 伍家弄-方村推覆构造剖面图（横切江山-绍兴断裂）

5.2.2.4 燕山期—喜马拉雅期大陆边缘活动带时期

安源运动以后，海水退出本区，开始陆相盆地发展时期。晚三叠世、早侏罗世为小型拗陷盆地，形态与分布受印支褶皱控制，集中在江山-绍兴深断裂和开化-临安深断裂西侧。其中堆积了厚度不大的煤系地层。中侏罗世，盆地向断陷性质转化，形态及分布具有明显的继承性，其中发育一套紫红、杂色的河流相沉积，粒度粗，厚度大，近江山-绍兴深断裂的盆地厚达3000～4000m，底部砾岩厚169m，可见向上变粗的序列。晚侏罗世中国东部出现强烈的火山喷发活动。由于江山-绍兴深断裂东西部位地壳结构的巨大差异，浙西火山盆地仅限于深断裂附近，皖南及浙西只见零星分布，与东部几乎全为火山岩覆盖的状况成为鲜明的对比。下白垩统为河湖相砂页岩夹中酸性火山岩，厚度及分布范围向东收缩。上白垩统以河湖相红层为主，偶夹中基性火山岩，分布范围仅限于江山-绍兴深断裂附近。新近系为厚度不大的河湖相沉积夹橄榄玄武岩。

印支运动改变了中国构造发展史上长期的南北分异状态，形成了东隆西拗的构造格局。由于太平洋板块与欧亚板块的相互作用，燕山早期，江山地区应力状态为σ₁135.6 °∠28.4 °，σ₂296.6 °∠72.7 °，σ₃45 °∠13 °，主压应力为南东-北西向，引起早白垩世早期地层褶皱。燕山晚期应力状态改变为：σ₁222.9 °∠1.5 °，σ₂110.6 °∠84.9 °，σ₃316.4 °∠13.2 °（林银山等，1990）。浙东因地幔上拱呈拉张状态，沿江山-绍兴深断裂发育一系列断陷盆地。早期的逆断层演变成为正断层，在江山形成硅化角砾岩带切过晚白垩世地层。