Question

盆地晚古生代岩相古地理

Answer 1

粤北盆地中地层主要为上古生界，而其中的层控矿床绝大多数赋存在中上泥盆统和下石炭统碳酸盐岩地层中。现简述泥盆纪—二叠纪岩相古地理特征如下。

1.早-中泥盆世桂头期

桂头早期沉积主要是一套陆相沉积物，由杂基支撑的含砾砂岩、具高角度槽形交错层的砂岩和具波痕构造的红色泥质粉砂岩构成，基本上是冲积扇、河心滩和河漫滩相沉积物。桂头晚期，地形已逐步准平原化，海水开始由SW往NE方向逐渐浸漫，出现了既有植物碎片、淡水鱼类，又有海相生物（腕足类、叶肢介等）的滨海-三角洲相碎屑沉积，主要由灰绿色紫红色碎屑岩组成，下部碎屑较粗，并以底砾岩与桂头早期沉积物分界，往上颗粒渐细，以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，近顶部几十米有少量薄层白云岩和泥质白云岩。上述岩性往南西至红岩—西牛（即五点梅花）一带，红色碎屑岩及砾质碎屑物突然变少直至消失，几乎全由灰绿色千枚状砂泥质岩石所替代，岩相突变带为NW走向，暗示了NW向同生断层的存在（图4-2a）。桂头期形成的以砂岩为主的地层（桂头群）厚度自NE至SW逐渐增大，最厚处可达1500 m以上。桂头群是粤北盆地底部的高渗透层。

2.中泥盆世东岗岭期

东岗岭早期的沉积环境以滨海砂质潮坪为主，在东侧接受滨海-三角洲相碎屑沉积，而西南角五点梅花一带开始了浅水陆棚的碳酸盐岩沉积。碳酸盐岩的沉积范围受NE和NW向同生断层控制，在红岩矿区表现明显。西牛地区底部纹层状白云岩发育，上部地层中珊瑚化石的频频出现以及红岩矿区含大量珊瑚、板状层孔虫的生物层，表明碳酸盐岩的沉积环境逐渐开放。

东岗岭晚期早阶段海侵迅猛，使原来的灰砂泥质潮坪转化为碳酸盐岩潮坪和浅水陆棚，以大面积白云岩的出现为特征。但沉积盆地内海水深度和碳酸盐岩沉积速度并不均一，反映为地层厚度不等（图4-2b）。在北侧乳源—桂头和西岗寨一带以及南侧西牛—红寨一带发育3条NE向沉降凹陷，它们受同生断裂的控制。在晚阶段，全区经历了一次海退，沉积盆地外围相对上升，向浅水陆棚提供了大量泥质粉砂并占主导地位。另外，西南角有一NW向岩相突变带，江英—西牛之西侧岩相突变为深陆棚边缘相的碳酸盐岩沉积，水体深，能量低，生物稀少，有时沉积硅质条带，而凡口—大宝山以东地区，则属于陆缘潮坪砂泥质沉积，地层中几乎不含碳酸盐岩。从岩相及地层厚度变化和火山作用位置可知，控制盆地发展演化的主导因素仍为NE和NW向同生断层。

3.晚泥盆世佘田桥期

佘田桥期海侵进一步扩大，以沉积较纯的碳酸盐岩为基本特征。深水陆棚边缘和浅水陆棚的碳酸盐岩沉积进一步向东推移。岩性特征除白云岩层较少外，其余与东岗岭期基本相同，在浅水陆棚碳酸盐岩沉积区，也有南北两个沉积凹陷（图4-2c）。凹陷区总体上以泥晶灰岩为主，夹有较多生物碎屑灰岩，出现主要由群体珊瑚、半球状层孔虫和柱状叠层石组成的生物层；凹陷外缘层纹状泥晶灰岩相对发育，白云岩化较强，生物以轮藻为主，生物层薄。

4.晚泥盆世锡矿山期

沉积环境的基本格局与佘田桥期相同（图4-2d），东侧陆缘碎屑潮坪范围略向东退缩，西侧深陆棚边缘碳酸盐岩沉积进一步向东扩张，浅水陆棚碳酸盐岩沉积物绝大部分为泥晶灰岩，生物门类比较单调，是一种浅水陆棚上的潮间-潮下带为主的低能沉积环境。锡矿山晚期在凡口一带所见由天子岭组向帽子峰组过渡的8～40 m范围内，岩性重现了锡矿山中期、早期及佘田桥期的各种岩性，表明海退过程十分急速。至帽子峰组沉积时，陆源碎屑又逐渐占主要地位，再次出现植物碎片和鱼类化石，一些砂岩中具有大型交错层理和垂直虫孔，原来的浅水陆棚碳酸盐岩沉积范围大部分重新抬升为滨海-三角洲环境，从而结束了本区泥盆纪海盆的沉积历史。

图4-2 粤北泥盆纪沉积相古地理、同生断层和层控矿床分布

（据赖应篯资料修编）

1—剥蚀区；2—三角洲-滨海砂砾质沉积相；3—陆缘潮坪及浅水陆棚砂泥质夹灰泥质沉积相；4—浅水陆棚碳酸盐岩源坪沉积相；5—深水陆棚边缘碳酸盐岩沉积相；6—地层等厚线；7—地质界线；8—同生深断裂带；9—同生断层；10—古火山沉积凹地；11—古火山熔岩；12—相区界线；13—海侵方向

5.早石炭世岩关期和大塘期

岩关期早阶段沉积了一套滨海相沉积物，以粉砂岩、页岩为主，夹细砂岩、泥质灰岩和灰岩。晚阶段沉积是一套局限台地相碳酸盐岩，主要岩性是灰岩、白云质灰岩和白云岩，夹硅质条带和钙质页岩等，反映了早石炭世海平面逐渐上升的海侵过程。大塘期早阶段，粤北地区普遍为陆缘海的浅海碳酸盐台地环境，沉积物以碳酸盐岩为主，主要岩性为隐晶质灰岩、泥灰岩、泥质灰岩夹页岩。大塘期中阶段，本区普遍形成滨海沼泽环境，主要岩性为砂岩、页岩夹煤层，常夹砂砾岩和含砾砂岩等。晚阶段本区为滨海沼泽相和开阔台地相，主要岩性有灰岩、白云岩、硅质岩、砂岩及页岩等。大塘期沉积环境多变，反映了海平面多次升降。

6.中、晚石炭世威宁期和马平期

中、晚石炭世，粤北地区发育大规模海侵，而处于陆缘海的开阔台地和局限台地环境。两期沉积物难以区分，为一套白云岩、白云质灰岩沉积，厚度一般为400～600 m。咸宁期早阶段在凡口一带出现微型裂陷槽，即所谓的“壶天沟”。

7.早二叠世栖霞期和茅口期

栖霞期本区为开阔台地相沉积，地层岩性以灰岩为主，多含燧石，厚达110 m。茅口期发生海退，粤北地区沉积了一套滨海相和滨海沼泽相页岩、粉砂岩和细砂岩等，厚近200 m。

8.晚二叠世乐平期和长兴期

早二叠世末期，区域上发生的东吴运动使得粤北盆地西南的广宁—云开地区隆升成为陆地，但对粤北地区影响较小，未出现沉积间断，并继承了早二叠世晚期的滨海沼泽环境，局部则为海湾、河口三角洲，地层岩性为粉砂岩、细砂岩和页岩等。长兴期沉积相与乐平期差异不大，仍以滨海相泥质、砂质沉积为主。二叠纪地层总厚度700 m左右。