隆林德峨地區晚泥盆世-早石炭世平行不整合及其意義探討

余樹青, 張 喜, 陸干強, 周 輝, 李興鵬

(1.中國-東盟地學合作中心(南寧), 南寧 530023; 2.廣西壯族自治區第四地質隊, 南寧 530032)

在廣西壯族自治區第二代地質志修編過程中, 通過綜合研究分析, 認為晚古生代碳酸鹽巖臺地邊緣同生斷裂是其伸展構造的主要類型, 以盆地中環臺地為代表的不整合面代表了同生斷裂活動形成的一系列伸展不整合面[1]。前人研究表明， 加里東運動之后, 廣西進入了華力西旋回, 包括四幕構造運動, 即平旺上升運動、 柳江運動、 黔桂上升運動、 東吳運動, 均認為是較為普遍的地殼上升運動。筆者通過在廣西右江地區開展數年區域地質礦產調查工作, 以隆林縣德峨地區為例, 對“柳江運動”同生斷裂所形成的臺盆相間的格局以及石炭系與泥盆系的平行不整合界線進行了研究， 發現在右江盆地的臺地相上普遍存在著平行不整合界線, 這些界線不僅有清晰的上、 下地層接觸關系、 暴露剝蝕面等宏觀特征[2], 而且還有平行不整合引起的沉積環境的變化和生物帶的缺失等現象, 但在深水斜坡盆地相域多表現為連續整合沉積。這與晚泥盆世-早石炭世右江盆地的伸展、 擴張, 導致形成盆臺相間、 塹壘式斷塊構造等以伸展作用為主的構造格局密切相關。

1 區域地質背景

廣西右江盆地位于古特提斯構造域和環太平洋構造域的復合部位, 隸屬揚子板塊西南緣, 地處幾個大的構造單元的交接部位, 地質構造復雜(圖1a)。 該區域自晚古生代以來受古特提斯洋俯沖與閉合、 峨眉山地幔柱活動、 古太平洋板塊俯沖及青藏高原隆升等構造復合疊加, 存在多期構造-巖漿活動， 其西南方向為古特提斯洋的分支洋閉合形成的哀牢山斷裂, 西北為彌勒-師宗斷裂, 南東側為中生代十萬大山前陸盆地以及欽防褶皺造山帶, 北東側以南丹-賓陽斷裂為界, 狀若不對稱菱形。 盆內以北西、 北東向為主的多方向斷裂發育[3-6]。加里東運動以來, 由于上述盆緣、 主要盆內斷裂多期次(同沉積)活動斷裂, 鑄造了極富特色的塹壘式右江裂谷盆地, 成就了臺地和臺間海槽或溝盆間列的盆地格局(圖1b)[7]。

圖1 右江盆地構造格架示意圖(據杜遠生等[7]修改)

2 伸展不整合特征

2.1 伸展作用及伸展構造

從圖2可知, 廣西右江地區西起隆林、 西林, 東至南丹、 河池, 南起寧明、 扶綏, 北至樂業、 天峨, 晚古生代伸展作用形成的臺盆相間古地理特征明顯, 其中右江盆地東北側凌云臺地與樂業臺地之間形成的北北東走向的盆地， 右江盆地東南側平果-榜圩一帶呈北西向的靈馬凹陷, 兩者均顯示古生界碳酸鹽巖臺地裂解產生長條狀沉積盆地, 其兩側臺地裂解邊緣輪廓嵌合性好[8]。同時, 晚泥盆世的斷陷盆地內, 往往沉積一套以硅質巖、 硅質粉砂巖為主的深水盆地相的沉積。從整個右江盆地來看, 伸展作用產生的構造組合為大面積長條狀線形斷陷盆地圍限一系列裂離的古生界碳酸鹽巖臺地及孤立碳酸鹽巖臺地。

2.2 伸展不整合的普遍性

朱志澄指出, 在區域伸展背景下, 地層接觸多表現為平行不整合或微角度不整合, 是伸展構造重要的特征之一[9]。右江地區晚古生代(孤立、 半孤立)臺地碳酸鹽巖系內部發育一系列沉積間斷面或古侵蝕面, 該面之下古喀斯特溶蝕地貌發育， 之上分布有含古土壤層的殘余堆積或沉積[10]。筆者通過資料收集以及野外調查發現, 在右江盆地的扶綏、 巴馬、 東蘭、 龍州等不同的孤立臺地上均存在不整合界線(圖2—圖6)。這些不連續面的成因既與“柳江運動”導致區域抬升作用息息相關, 亦與右江裂谷拉張伸展作用有關, 裂谷長期拉張、 同沉積斷裂活動, 導致形成的一系列伸展不整合面[11-12]。

圖2 桂西右江盆地晚古生代臺、 盆相間沉積簡圖[1]

圖3 扶綏縣大陵村C1/D3平行不整合[3]

圖4 巴馬縣勤蘭村C1/D3平行不整合

圖5 東蘭縣金谷圩C1/D3平行不整合[3]

圖6 龍州縣板旺村C1/D3平行不整合[3]

2.3 伸展不整合在德峨地區的表現特征

2.3.1 臺地相不整合特征 桂西德峨地區位于南盤江-右江成礦帶西南部, 地處古特提斯構造域和環太平洋構造域的復合部位, 屬南盤江-右江裂谷盆地的桂西北坳陷[13]。筆者在德峨地區進行區域地質調查中發現, 都安組(C1-2d)與下伏地層為平行不整合接觸關系。在隆林縣德峨鎮新街磨墳溝的野外觀察到一不整合接觸剖面(圖7), 下伏地層融縣組(D3r)為灰色礫屑砂屑灰巖與灰色、 淺灰色薄層狀砂屑灰巖相間呈條帶狀構造, 不整合面之間有一層厚約70 cm的灰黃色、 褐紅色薄層泥質粉砂巖夾層(圖8), 與下部灰巖接觸部位見有紅褐色的鐵皮, 為明顯的暴露面標志; 其上為都安組灰色、 淺灰色中-厚層狀生物屑灰巖。

圖8 融縣組與都安組平行不整合面

融縣組上部發育一小型包卷層理(圖9), 且包卷層理的滑塌方向與臺盆分離方向一致, 筆者認為該現象是伸展構造活動的產物, 證明當時該區海底活動性強。

圖9 融縣組頂部小型包卷構造

以上臺盆分離特征以及臺地相不整合面的出露、 包卷層理發育, 證明該區域受南西-北東向伸展運動影響, 形成北西向伸展斷裂, 并形成臺盆相間的格局。

2.3.2 臺地相地層缺失特征 本次調查中在泥盆系/石炭系(D/C)界線附近進行系統牙形刺化石采集, 鑒定結果顯示(圖7、 表1): 隆林縣德峨鎮新街磨墳溝剖面PM702的泥盆系最新的牙形刺化石帶為S.velifer帶, 為中法門階, 其上覆地層所采集到的牙形刺化石直接為石炭系杜內階的duplicata帶, 對比中間缺失5個牙形刺化石帶(trachytera、postera、expansa、praesulcata、sulcata); 隆林縣德峨鎮那地村剖面PM501的泥盆系最新的牙形刺化石帶為中法門階的P.marginifera帶, 然后出現早石炭世初期的Protognathodussp.(原顎刺(未定種)),時代與duplicata帶相當, 中間缺失6個牙形刺化石帶。

表1 磨墳溝剖面牙形刺化石對比

圖7 隆林縣德峨鎮磨墳溝C1-2d/D3r平行不整合剖面柱狀示意圖

2.3.3 臺盆相對比特征 通過對德峨新街的巖相古地理及巖性進行分析： 該區在加里東運動后, 晚埃姆斯期開始接受沉積, 至吉維特由濱海相轉為局限臺地相(圖10a)。 弗拉斯期后, 同沉積活動斷裂帶控制著沉積作用和次級深水盆地的發展[14-15], 該區開始臺盆分相, 北東向為抬升形成孤立臺地相, 南西向為下沉轉為深水盆地相。弗拉斯期—法門期, 臺地相區以局限-半局限臺地為主的饑餓沉積, 以白云質灰巖、 砂屑灰巖為主, 局部發育小型滑塌構造、包卷層理等伸展運動所引起的斜坡滑塌現象； 盆地相區為深水盆地相為主的深灰色薄層硅質巖、 硅質粉砂巖、 泥巖, 其上為斜坡相泥灰巖、 扁豆狀灰巖(圖10b)。法門晚期—杜內期, 右江盆地再一次拉伸擴張, 導致孤立、 半孤立臺地抬升接受短暫的剝蝕, 而盆地相區下沉, 海水加深, 沉積巖由斜坡相的扁豆狀灰巖變為深水盆地相深灰色硅質巖、 硅質粉砂巖(圖10c)。

圖10 新街泥盆-石炭系的巖相古地理及巖性對比

綜上所述, 受柳江運動影響, 德峨地區晚泥盆世—早石炭世, 盆地相區為連續沉積, 臺地相區明顯存在抬升剝蝕, 形成短暫的時代缺失, 是裂谷長期拉張、 同沉積斷裂活動與區域抬升作用形成的復合伸展不整合面, 與右江裂谷拉張伸展作用有關, 進一步佐證了晚泥盆世—早石炭世右江盆地存在持續的明顯的拉張伸展運動。

3 與特提斯構造域的耦合關系

右江盆地作為特提斯構造域和濱太平洋構造域復合作用的產物[16], 其主體處于揚子板塊上, 西南部古特提斯洋沿哀牢山加里東殘余海槽向東打開以及華南板塊向北漂移引起的區域應力場的調整[17-19], 同時受到太平洋板塊和華夏板塊與揚子板塊繼志留紀碰撞后松弛應力的影響, 使得中晚泥盆世右江盆地處于北東和南西向拉張構造環境中, 形成了揚子古陸南部被動大陸邊緣裂谷盆地, 其層序充填特征及其盆地演化無疑與這一構造環境息息相關[20]。

覃建雄等[20]通過對右江盆地層序充填序列與古特提斯海再造的研究指出, 右江古特提斯海演化經歷了(加里東運動)陸內裂陷海—陸緣裂谷海—(東吳運動)弧后裂谷海—(印支運動)殘余海前陸盆地4個時期。在拉張構造背景下, 右江盆地發育北西向新生的拉張性同沉積斷裂和北東向繼承性深大走滑同沉積斷裂[21]。 隨著古特提斯洋沿金沙江-紅河斷裂打開, 區內地殼強烈拉伸擴張, NW向同沉積斷裂活動強烈, 形成了以廣南-靖西斷裂、 百色-南寧斷裂、 南丹-河池斷裂為主的若干條北西向強烈拉張并伴隨左行走滑斷裂, 形成了呈NW向展布的被動陸緣裂陷盆地[22], 造就了棋盤狀臺、 盆相間的古地理格局(圖11)。

圖11 右江盆地泥盆紀同沉積斷裂分布(據鐘怡江等[19]修改)

德峨新街地區由于強烈拉張所形成的一條北西向拉張并伴隨強烈左行走滑斷裂, 將北東盆抬升形成臺地相(以白云質灰巖、 砂屑灰巖為主的局限半局限臺地饑餓沉積), 以及沉積間斷不整合面; 南西盆下降為以深水盆地相為主的深灰色薄層硅質巖、 硅質粉砂巖、 泥巖, 其上為斜坡相泥灰巖、 扁豆狀灰巖, 這是右江盆地長期伸展作用與“柳江運動”復合所造成的伸展區域抬升的產物, 以臺地上沉積間斷面為主要識別標志, 反映此時右江盆地正處于古特提斯洋打開而形成的被動大陸邊緣裂谷盆地。

4 結 論

(1)德峨新街地區上泥盆統-下石炭統臺地相存在短暫的暴露剝蝕, 并缺失了5個牙形刺化石帶, 導致泥盆紀與石炭紀地層呈平行不整合接觸。

(2)德峨新街地區晚泥盆世—早石炭世, 由于強烈拉張所形成的一條北西向拉張并伴隨強烈左行走滑斷裂, 將北東盆抬升形成臺地相(主要為一套白云質灰巖、 砂屑灰巖為主的局限半局限臺地饑餓沉積), 并形成沉積間斷不整合面; 南西盆則為深水盆地沉積的硅質巖、 扁豆狀灰巖, 形成“北臺南盆”的古地理局面。

(3)泥盆世晚期—石炭世早期臺地相的不整合而盆地相的連續沉積, 這是右江盆地長期持續的伸展作用與“柳江運動”復合所造成的伸展區域抬升的產物, 進一步佐證右江盆地此時正處于古特提斯洋打開而形成的被動大陸邊緣裂谷盆地。