（构造地质学专业论文）南岭西段姑婆山花山花岗岩体岩浆动力学及冷却隆升史.pdf

摘要 本文在野外地质工作的基础上，通过对姑婆山一花山花岗岩体的地质特征、 岩石化学等资料的分析，进行了旨在揭示其岩浆动力学过程、冷却史及隆升过程 的研究。本文计算了姑婆山一花山花岗岩体含水量、温度、压力、密度、粘度、 上升速度和冷凝速度等物理参数，探讨了这些物理参数之间的内在联系，并在此 基础上再造姑婆山一花山花岗岩体的冷却和隆升的热历史。取得了以下主要结论 及认识： l 、对姑婆山一花山岩体地球化学特征的研究表明，各单元s i 0 2 的含量为5 7 8 3 7 5 6 4 ，p 2 0 5 的含量为0 0 0 1 0 3 3 ，岩石具高硅、低磷的特征。n k 值为6 5 5 9 3 6 ；n k 值为o 7 5 - 1 4 1 ，平均1 0 6 ，相对富钾。k 2 0 + n a 2 0 一s i 0 2 图解表明，岩石样品均落入高钾钙碱性系列区，显示出岩石高钾、富碱的 特征。a n k 值为1 0 0 - - 1 6 1 ，均不小于1 。a c f 图解表明各个单元的大多数点 均落在i 型花岗岩区，只有新路单元和望高单元的少数点落在s 型花岗岩区。 h a r k e r 图解显示出所有样品的s i 0 2 与t i 0 2 、a 1 2 0 3 、全铁( f e o t ) 、m n o 、m g o 、 c a o 和n a 2 0 呈明显的负相关，与k 2 0 的相关关系不明显。 2 、对姑婆山一花山花岗岩体的岩浆动力学研究表明，其岩体含水量在6 5 7 0 0 - 7 9 6 之间；成岩温度为7 0 5 一7 7 0 ，成岩压力为8 0m p a , - 6 3 0m p a ，从早 期单元到晚期单元成岩温度总体上由高到低，成岩压力从由大到小，根据压力换 算成定位深度为2 6 4k m 2 0 8k m ，表明岩体形成于中深成环境；其岩浆粘度较 大( 1 7 8 4 x 1 0 6p a s 5 8 9 5 x 1 0 1 1p a s ) 、密度小于围岩( 2 4 2 x 1 0 3 k g m 3 2 6 6 3 x 1 0 3 k g m 3 ) ，上升速度较慢( 3 0 0 x 1 0 。1 2 4 2 1 x 1 0 一m s ) ，揭示了在岩浆侵位过程中， 从早期单元到晚期单元岩浆粘度总体上由低到高，密度、上升速度由大到小的岩 浆动力学演化规律。 3 、对姑婆山一花山花岗岩体的冷却史及隆升过程的研究表明，研究区各单 元( 或独立侵入体) 的冷却速率可分2 个阶段，分界点为3 0 0 4 0 0 ，早期阶段 岩体以较大的速率冷却，晚期阶段冷却速率明显降低； 4 、冷却和隆升历史轨迹图表明，研究区至少经历了2 次快速隆升阶段，分 别发生在牛庙侵入体一新路单元侵位期间和白水带一华美单元侵位期间，即 1 6 3 m a - - - 1 4 5 6 7m a 和1 2 9 1 1 2 1 2 m a ，平均隆升速率分别为1 0 2m m a 和o 3 1 r n m a 。地壳的这种快速隆升热折返，表明研究区中生代存在强烈的壳一幔作 用。 关键词：姑婆山一花山花岗岩体岩浆动力学冷却速率隆升史 a b s t r a c t b a s e do ng e o l o g i c a lw o r ka n ds t u d i e so fp e t r o l o g y ，t h i sp a p e rc o n d u c t st h e r e s e a r c hb yt h ea i mo fr e v e a l i n gt h ep r o c e s so fg u p o s h a n h u a s h a ng r a n i t er o c k s m a g m ad y n a m i c sa n dt h ec o o l i n ga n du p l i f t i n gh i s t o r y t h ep a p e rc a l c u l a t e dt h e i n i t i a lw a t e rc o n t e n to ft h er o c k , t e m p e r a t u r e ，p r e s s u r e ，v i s c o s i t y ，d e n s i t y ，a s c e n d i n g ， c o o l i n gv e l o c i t i e sa n ds o m eo t h e rp h y s i c a lp a r a m e t e r s ，a n a l y s e da n dd i s c u s s e dt h e i n t e r n a lc o n n e c t i o no ft h e s ep a r a m e t e r s ，a n dr e - b u i l tu pt h eh o th i s t o r yo f c o o l i n ga n d u p l i f t i n go f t h er o c k t h em a i nr e s u l t sa n dc o g n i t i o n sa r ef o l l o w i n g ： l 、t h ei n d i c a t i o no ft h er e s e a r c ho fm a i nc h e m i c a le l e m e n tg e o c h e m i s t r y c h a r a c t e r i s t i cs h o w st h a tt h eg u p o s h a n - h u a s h a ng r a n i t er o c kt a k eh i l g hs i l i c o n , h i g h p o t a s s i u m ，r i c ha l k a l ia n dl o wp h o s p h o r u sa sac h a r a c t e r t h ea c fd i a g r a ms h o w s t h a tt h em a j o r i t yo f p o i n t si na l lu n i t sw e r ei - t y p eg r a n i t e ，o n l yas m a l ln u m b e ro ft h e x ia n dw gu n i ta r es - t y p e t h eh a r k e rd i a g r a ms h o w st h a ts i 0 2a n dt i 0 2 ，f e o t ， m n o ，m g o ，c a oa n dn a 2 0p r e s e n to b v i o u sn e g a t i v er e l a t e d ，、i mk 2 0o fr e l a t e d r e l a t i o nn o to b v i o u si na l ls a m p l e s 2 、t h r o u g ht h ec a l c u l a t i n go ft h eg u p o s h a n h u a s h a ng r a n i t er o c k sm a g m a d y n a m i c s 。t h ea u t h o rg o tt h a tt h ew a t e rc o n t e n to ft h em a g m aw a s6 5 7 、一7 9 6 t h et e m p r a t u r ew a s7 0 5 7 7 0 c ，a n dt h ep r e s s u r ew a s8 0m p a , - - 6 3 0m p a t h e t e m p r a t u r ea n dp r e s s u r eo ft h ee a r l ys e q u e n c e sw e r el o w e rt h a nt h el a t es e q u e n c e s t h em a g m av i s c o s i t y ( 1 7 8 4 x 1 0 6p a s 5 8 9 5 x 1 0 p a s ) w a sl o w e ri nt h e e a r l y s e q u e n c e st h a nt h a ti nt h el a t es e q u e n c e s ；t h ed e n s i t y ( 2 4 2 x10 k g m 3 2 6 6 3 10 j k 幽n j ) w a sl o w e rt h a ni t sc o u n t r yr o c ka n di tw a sb i g g e ri nt h ee a r l ys e q u e n c e st h a n t h a ti nt h el a t es e q u e n c e s ；t h ea s c e n d i n gv e l o c i t i e s ( 3 0 0 x 1 0 。1 2 4 2 1x 1 0 5 m s ) w a s s l o w , a n di tw a sf a s t e ri nt h ee a r l ys e q u e n c e st h a nt h a ti nt h el a t es e q u e n c e s ；t h ee a r l y s e q u e n c e sh a v el o w e rv i s c o s i t i e sa n dg r e a t e ra s c e n dr a t e s , d e n s i t i e s , t e m p e r a t u r ea n d p r e s s u r et h a nl a t es e q u e n c e s r e v e a l st h em a g m ai n t r u s i o ni nt h ep r o c e s s ，f r o me a r l y ( u l t r a ) u n i t st ot h el a t e ( u l t r a ) v i s c o s i t ym a g m ao nt h ew h o l eu n i tf r o ml o wt oh i g h ， i n c r e a s e ds p e e d ，d e n s i t y ，t e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r ey o u t a i d a o x i a ot h ee v o l u t i o no f m a g m ad y n a m i c s 3 、r e s e a r c ho fh i s t o r yo fg u p o s h a n h u a s h a ng r a n i t ec o o l i n ga n du p l i f ts u g g e s t s t h a tt h ec o o l i n gv e l o c i t yo f e a c hu n i t ( o ri n d e p e n d e n ti n t r u s i o n s ) o ft h i sa r e ac a nd i v i d e 2s t a g e sb yac u t - o f fp o i n tt o3 0 0 4 0 0 ，t h ee a r l ys t a g er o c kw a sc o o l e do f f 谢t l lb i g g e rv e l o c i t y ，t h el a t e rp e r i o ds t a g ec o o l e do f fv e l o c i t yt oo b v i o u s l yl o w e r e a c hu n i t ( o ri n d e p e n d e n ti n t r u s i o n s ) s o l i dt i m et h a tn mi n d e p e n d e mi n v a s i o ni s i l 0 5 3m y ，l su n i ti s0 6 6m y ，w gu n i ti s1 0 2m y ，x iu n i ti s1 1 3m y ，b s du n i ti s 0 3 7i t i y 4 、c o o l i n ga n du p l i f th i s t o r yt r o c h o i ds h o w st h a tt h i sr e g i o nh a se x p e r i e n c e dt w o f a s t u p l i f t e v e n t sa t l e a s t t h e y o c c u r r e d d u r i n g n i u m i a n i n d e p e n d e n t i n v a s i o n - - ，, x i n l uu n i ta n db a i s h u d a iu n i t - h u a m e iu n i te m p l a c e m e n tp e r i o d r e s p e c t i v e l y , n a m e l y16 3m a - - - * 14 5 6 7m aa n d12 9 1 121 2 m a ，t h ea v e r a g ev e l o c i t y w e r e1 0 2m m a 和0 31m m a t h i sr a p i du p l i f to ft h ec r u s t - h o tr e e n t r yi n d i c a t e st h a t t h ee x i s t e n c eo fas t r o n gc r u s t - m a n t l ei n t e r a c t i o nd u r i n gm e s o z o i ct i m e k e yw o r d s ：g u p o s h a n h u a s h a ng r a n i t er o c k , m a g m ad y n a m i c s ，c o o l i n g v e l o c i t y ，u p l i f t i n gh i s t o r y i 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者( 签字) ：圭盘查 签字日期：力画l 止 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解桂林理工大学有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅 和借阅。本人授权桂林理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 奎三之 签字嗍冲年6 月知日 导师签字： 蝴瓤哆舢日 上- l - 刖罱 花岗岩类岩石是大陆上分布最广泛的岩石之一，是构成大陆地壳的重要组成 部分，它的形成和演化不仅与大陆地壳的形成和生长有着直接的联系，也是揭示 地球动力学演化过程的重要窗口，记录着壳一幔相互作用、岩石圈演化的大量信 ，g t 卜2 1 。同时这些花岗岩分布区本身也是重要金属矿床的集中区，涵盖了几乎所 有重要的金属矿床类型。 白花岗岩一词提出至今，人们对它的研究就一直没有停止过，这些研究涉及 到花岗质岩浆本身的性质、起源、演化、侵位和固结成岩过程，也涉及到利用花 岗岩反演大地构造环境，探讨岩石圈形成演化和地壳生长等诸多方面1 3 4 j 。但长 期以来，人们多侧重于岩浆体系的化学研究，应用地球化学方法，已能有效地确 定岩浆储源特征；定量评价部分熔融、分离结晶、同化混染和混合作用在岩浆起 源和演化中的地位；预测和解释不同温度下天然岩浆体系的相平衡状态；探索全 球构造和地球演化与岩浆活动的关系。但是，岩浆活动不仅是一个复杂的化学过 程，而且是一个复杂的物理过程，对岩浆侵位过程的全面认识，不仅要从化学过 程去了解，更需从物理过程去探索。基于这种认识，从上世纪7 0 年代中期开始， 美、英等国的地质学家率先开展了“岩浆物理”研究，并逐渐形成了研究热潮p 一。 我国在这方面起步略晚，以马昌前【7 1 1 】为代表的研究群体，从上世纪8 0 年代中 期起对岩浆作用过程进行了深入的研究，先后总结了岩浆动力学的研究思路、基 本方法和实用意义，并提出了包容量更大的“岩浆动力学”的概念。浆动力学是岩 浆岩岩石学、流体动力学、传热学、非平衡热力学、构造地质学等学科高度综合 而产生的一门新兴交叉学科，它着眼于岩浆物理化学条件、性质等一系列岩浆过 程的确定，对岩浆的起源、分凝、上升、定位、结晶及演化等岩浆动力学机理的 分析，有着极为重要的意义，是揭示岩浆作用与构造运动、深部过程之间内在联 系的关键，更是了解岩浆侵位全过程的关键。 此外，随着大陆构造研究的广泛而深入的开展，人们越来越多地认识到隆升 作用在大陆构造发展过程中特别是造山带构造发展演化过程中的重要地位，因而 定量估算隆升幅度及历史具有十分重要的意义。近2 0 年来，地质学有关理论及 实验方法的突破为这方面的研究创造了条件，有关隆升幅度和隆升过程的定量研 究成为近年来国内外构造研究的重要方面。目前用于探究隆升幅度及隆升速率的 研究方法【1 2 】可归纳为以下几个方面：古生物一古气候法、古地理法、地质压力计 法、热年代学方法和变质作用p t t 轨迹法。 南岭地区自早古生代以来，经历了加里东期、印支期和燕山期构造一岩浆作 用，形成了不同时代的花岗岩和丰富的矿产资源，是我国著名的多金属成矿带， 研究区更是盛产与花岗岩类密切相关的锡、钨、铌、钽、稀土等有色和稀有金属 矿产资源，因而历来是我国花岗岩研究的热点，总体研究程度较高【1 3 ”l 。近年 来，南岭中生代花岗岩研究为揭示华南大地构造属性、演化及地球动力学提供了 重要的岩石学和地球化学等方面的证据或制约，而更加倍受瞩目i l p 憎j 。 本文研究的姑婆山一花山花岗岩体主要出露于南岭花岗岩带西段的桂东北地 区，主体位于广西的富( 川) 、贺( 州) 、钟( 山) 地区，由姑婆山和花山花岗岩 体组成。岩体的主体呈岩基产出，出露面积近l3 0 0k m 2 。研究区系统的地质工 作始于上世纪5 0 年代，早期主要研究岩体的岩石类型、特征及其与成矿关系； 上世纪6 0 7 0 年代，广西壮族自治区地质局1 2 0 】和湖南地质局1 2 l j 先后完成了研究 区l ：2 0 万区域地质填图工作。上世纪8 0 年代以来，人们对姑婆山一花山花岗岩 体的成因、岩石学、谱系单位、同位素年龄以及成矿方面等进行了一系列研究， 取得了一些重要的研究成果或认识，其中代表性的有： 1 、成因方面：龚型2 2 j 对姑婆山岩体西部花岗岩的成因类型及演化特征进行 了一定的研究，认为姑婆山岩体西部花岗岩是在中深至中浅成条件下分三个亚期 形成的。其中，二、三亚期的花岗岩属同一演化系列，各亚期( 尤其是二、三亚 期) 花岗岩均属改造型花岗岩。金跃群1 7 】通过对广西花山花岗岩体的成因、演化 及矿化的研究，认为花山岩体是同源岩浆分异后，分四个亚期侵位而形成的复式 岩体，是i 型花岗岩出现锡矿化的典型例子，岩浆的强烈分异使各期岩体的岩 石成分在时间和空间上出现了一个十分连续的演化系列，并形成了云英岩脉型锡 矿化。 2 、岩石学及地球化学特征方面：朱金初【2 3 】通过对广西花山花岗岩的岩石学 和地球化学特征及成岩物质来源进行了研究，研究表明花山岩体是由3 个期次花 岗岩体组成的复式岩体，第一期为印支期牛庙石英二长闪长岩和同安石英二长 岩，成因类型为i 型，成岩物质来源是壳幔混合型的，但以幔源物质为主，壳源 物质为次；第二期为燕山早期角闪石黑云母花岗岩( 边缘相) 和黑云母花岗岩( 过 渡相) ，成因类型亦为i 型，成岩物质是壳幔混合来源，但壳幔源物质的比值要 比第一期明显增大；第三期为燕山晚期美华与银平细粒花岗岩，成因类型为s 型，成岩物质为壳源。此外，顾晟彦【2 4 】等通过对广西花山一姑婆山燕山期花岗岩 的地球化学特征及成因的研究认识到，岩体以高硅、高钾、富碱、低磷、准铝质 为特征，具有较高的t f e o m g o 值，富集大离子亲石元素、高场强元素，普遍出 现褐帘石，应归属于富钾的钙碱性花岗岩系列岩石，相当于高钾钙碱性i 型花岗 岩。产于后造山陆内挤压向拉张转换的地球动力学背景下，其形成于岩石圈伸展 减薄、亏损地幔岩浆的上涌和富含金云母钾质碱镁闪石地幔的部分熔融有关。 3 、谱系单位方面：先后有殷保安【2 熨、广西壮族自治区地质矿产勘查开发局 2 6 - - 2 7 】和冯佐海等【玎1 对包括姑婆山一花山花岗岩体的桂东花岗岩类进行了岩石谱 2 系单位划分。其中，殷保安将姑婆山一花山岩体划分为1 0 个单元( 或独立侵入体) ， 归并为1 个花山超单元：广西壮族自治区地质矿产勘查开发局将姑婆山一花山花 岗岩体划分为8 个单元( 或独立侵入体) ，也归并为1 个花山超单元；冯佐海等 则将姑婆山一花山岩体划分为8 个单元( 或独立侵入体) ，归并为3 个超单元。 4 、同位素年龄方面：张德全【2 8 j 用k a r ( o r ) 和k a r ( b i ) 法测得罩松岩 体的年龄分别为1 1 7 6 3m a 、1 1 2 5 6m a 和1 5 4 4 4m a ，用r b s “w n 等时线法和 k - a r ( o r ) 法测得姑婆山岩体的年龄分别为1 4 8m a 和9 9 8 1m a ；金跃群i j 用 k a r ( b i ) 法测得牛庙岩体和花山岩体的年龄分别为1 4 4m a 和1 2 4m a ；杨学明 2 9 1 用r b s r ( w r ) 等时线法测得姑婆山西体和姑婆山东体的年龄分别为 1 4 5 6 7 一- 6 6 5m a 和1 4 9 6 士7 8m a , 邓庆平 3 0 j 分别用k a r ( b i ) 法和k - 心( w r ) 法测得新路岩体的年龄分别是1 3 5m a 和1 0 7m a ；顾晟彦1 3 1 佣l a i c p m s 锆石 u p b 法测得新路岩体和里松岩体的年龄分别是1 6 5 4 - 1 9 m a ，1 6 3 + 1 。3m a ；李献 华1 3 2 j 用a r - a r ( h o ) 法测得牛庙和同安岩体的年龄分别为1 6 lm a 和1 6 3 2m a ；朱 金初p 3 在1 9 8 9 年用r b s r ( w r ) 等时线法测得花山主体、美华岩体和银屏岩体的年 龄分别为1 6 4 7 4 - 6 8m a 、1 2 9 1 + 2 8m a 和1 2 1 2m a ；2 0 0 6 年朱金初瞰j 用s h r m p 、 l a i c p m s 锆石u p b 法重新进行了测量，测得牛庙岩体、同安岩体、花山岩体、 里松岩体、姑婆山岩体、新路岩体、银屏岩体、桂岭岩体的年龄分别为1 6 3 士4m a 、 1 6 0 士4m a 、1 6 2 _ - i ：1m a 、1 6 2 士3m a 、1 6 3 士4m a 、1 5 1 4 - 7 m a 、1 4 8 士4m a 和3 6 8 士8m a 。 5 、成矿方面：由于研究区矿产丰富，许多学者对其进行了研究，特别是可 达、水岩坝和新路等矿区的研究程度较高，其中谢国源、胡火炎等【3 5 】通过对水 岩坝新路钨锡矿田内典型矿床成矿构造特征的分析，划分出四种构造控矿类型； 王建辉，蒋柏昌等【3 6 】认为整个姑婆山岩体为含钨岩体，里松岩体和姑婆山岩体为 含稀有、稀土花岗岩体，姑婆山岩体和新路岩体为含锡花岗岩体，在实际工作中， 以成矿岩体为基础，在f 、b 、u 、t h 等元素富集的地带有可能发现或找到新的 矿体。目前，最具代表性为黄小勇等【3 玎对广西银屏富b 花岗岩及其晶洞中电气 石的研究，研究表明细粒花岗岩中电气石与晶洞中电气石化学组成非常一致，以 高f e 、低的总a l 、极低m g 、不含“、f 、c i 等为特征。在f e m g 图解中，其化 学组成，预示岩浆是在相对高的氧逸度条件下分异演化的。细粒花岗岩中普遍发 育几厘米到几十厘米尺度的晶洞以及大量电气石在晶洞中沉淀，暗示a 型的花 山花岗岩形成演化过程中未发生大规模含水流体相出溶，代之的是蒸汽相分离。 由于不存在岩浆热液体系的演化过程，在银屏细粒花岗岩内及周边地区可能不 是寻找锡石石英脉型矿床的理想靶区。 上述研究大多集中在对岩体构造特征、地球化学、成矿等领域研究，而对岩 体内的岩浆动力学以及岩体的冷却及隆升史开展的工作较少。冯佐海【l6 l 在2 0 0 3 3 年利用前人测得的不同的同位素年龄，讨论了中生代姑婆山一花山花岗岩体的热 演化特征及隆升过程，但由于缺乏目前朱金初、顾晟彦及李献华等利用s h r m p 、 l a i c p m s 锆石u p b 法和a r - a r ( h o ) 法测得研究区新的同位素年龄，导致冷却 和隆升轨迹不够完善。因此本人认为有必要融合新的同位素年龄再造研究区的冷 却及隆升史。 本文结合导师的国家自然科学基金项目：桂东中生代花岗岩体构造样式及 内生金属成矿关系研究( 项目编号：桂科f 1 4 0 7 7 2 1 2 6 ) ，开展了对姑婆山一花山花 岗岩体的岩浆动力学及冷却隆升史的研究，以期能完善研究区的冷却和隆升过 程，进而对岩浆侵位过程中所处的构造环境起到印证的作用。 4 第一章姑婆山一花山花岗岩体的区域地质背景 库响竺篓竺_ 花山花岗岩体位于南岭花岗岩带的西段，由花山和姑婆山两个花岗 要窭兰笆组璧，呈东西向排布于北纬2 4 。3 0 ，2 4 。4 6 ，和东经1 1o 。5 6 = ”11 1 。4 鬲 范号宅j 竺f 霉东北部的富川县、贺州市八步区和钟山县及湖南省江华县境莴( 葛 i - i ) 岩体总出露面积近1 3 0 0k m 2 。 。一 ，。似兰奎警构篓位置上，研究区位于欧亚板块的东南侧，北西为扬子板块，南东 为华夏板块( 图l 2 ) ，研究区恰位于三叠纪上述两板块的最终拼善幕z “1 月。 1 地块分界线；2 - 板块分界线；3 - 研究区 5 1 1 区域地层 研究区出露地层从老至新有震旦系( z ) 、寒武系( c ) 、泥盆系( d ) 、石炭 系( c ) 、二叠系( p ) 、三叠系( t ) 、侏罗系( j ) 、白垩系( k ) 、第三系( e ) 和 第四系( q ) 。 震旦系( z ) ：为一套类复理石建造，岩性由厚层不等粒杂砂岩、长石石英 砂岩、泥岩及页岩组成，夹多层硅质岩，与下伏地层呈假整合接触，厚度5 8 4m ； 主要分布于研究区东北部大宁一鹰扬关一带。 寒武系( ) ：为一套类复理石浅海相砂页岩建造，主要岩性为中厚层杂砂 岩，或中薄层泥页岩，杂砂岩夹同色泥岩、炭质或含炭质泥岩( 或板岩) ，或为 互层，局部央少量薄层状硅质岩。由于受多次构造运动的影响，岩层褶皱发育， 倾角较陡，并普遍具有浅变质现象，局部夹灰岩透镜体，片理、裂隙发育，局部 充填较多的石英脉。其上被泥盆系不整合覆盖，与下伏地层呈角度不整合接触， 厚度大于40 0 0m 。主要出露于研究区北部和东南部。 泥盐系( d ) ：沉积环境复杂多样，横向变化大，地层分层标志明显，生物 种类繁多，化石较丰富。早期为陆相和滨海相的碎屑沉积，主要岩性为中、厚层 状、细粒砂岩、粉砂岩，夹泥质粉砂岩、粗砂岩和页岩；局部地方央白云岩和灰 岩。晚期为稳定的浅海相碳酸盐沉积，主要岩性为中厚层厚层状灰岩、中一薄层 状泥质灰岩及薄层状白云质灰岩和白云岩。与寒武系呈角度不整合接触，厚度 1 1 7 6 - - 3 6 6 4 m ，在研究区分布广泛。 石炭系( c ) ：地层沉积环境复杂多样，岩石以碳酸盐岩为主，主要岩性为 中厚层状灰岩，中晶白云岩和厚层状白云质灰岩，局部夹薄层状硅质页岩。部分 岩层褶曲发育，破碎强烈。沉积分层明显，化石丰富，与下伏泥盆系呈平行不整 和接触，厚度l2 0 0 15 0 0m ，主要出露于研究区南部。 二叠系( p ) ：主要为海相碳酸盐岩和砂、泥岩或页岩沉积，局部也有少量的 陆相煤层或煤线及含炭泥、页岩沉积，化石丰富。厚度6 3 0 - - , 8 0 0m ，仅分布于 研究区中部的贺州莲塘和西部的平乐二塘附近。 三叠系( t ) ：主要是海相泥质岩类岩石及砂岩、粉砂岩，局部为碳酸盐岩 沉积，厚度3 2 9m ，与下伏地层呈角度不整合接触。零星出露于研究区南部。 侏罗系( j ) ：为一套含煤的内陆湖泊相沉积，主要为长石砂岩、页岩、灰岩 夹煤层或含沥青质砂岩，厚度近15 0 0m ，与下伏地层呈角度不整合接触。零星 出露于研究区南部西湾、回龙等地。 白垩系( k ) ：主要为陆相碎屑岩和酸性、中性火山岩，下部岩性为含砾长石 石英砂岩、砂质页岩，上部为酸性及中性火山岩和火山碎屑岩，厚度大于5 5 0 m ， 与下伏地层呈角度不整合接触，主要见于研究区东北部的桂岭附近。 6 第三系( e ) ：为陆相砂泥岩、钙质砾岩，厚度1 4 0m ，角度不整合于下伏地 层之上，仅呈北北向的狭长带状分布于研究区中部西湾盆地内。 第四系( q ) ：主要为残坡积、冲积、洪积和岩溶堆积，由陆相一河相等各种 成分的砾石、砂土和粘土组成，厚度变化甚大，一般1 0 3 0m ，最厚可达l1 5m ， 在研究区广泛分布。 1 2 区域构造 研究区自古生代以来，经历了加里东、海西一印支、燕山和喜马拉雅山四次 构造旋回，包括晋宁运动、加里东运动、柳江运动、黔桂运动、东吴运动、印支 运动、燕山运动、喜山运动等构造运动，其中以加里东、印支运动和燕山运动最 为强烈，具褶皱造山作用【3 9 1 ( 图1 3 ) 。 加里东运动：发生于志留系末的一次强烈的构造运动。该运动在前泥盆系地 层中形成北东、北东东向长轴状和线状褶皱，形成加里东褶皱区。 印支运动：发生于中三叠世至晚三叠世的一次强烈的构造运动，使海盆全部 消失。该运动是研究区表现得最明显的造山运动，在鹰扬关一带形成隆起；在广 东省连州一带形成大型推覆构造；在晚古生代地层中形成开阔褶皱。 燕山运动：分为三幕，第一幕发生于晚侏罗世未至早白垩世之间，为强烈的 断块升降运动和轻微的褶皱运动，并伴随着大量的酸性岩浆侵入：第二幕发生于 早白垩世末，为断块升降运动和轻微的褶皱运动，并伴随着酸性岩浆的喷出；第 三幕发生于晚白垩世末，表现为轻微断块升降运动和轻微的褶皱运动。 1 2 1 褶皱构造 研究区褶皱发育，形态多样。依构造运动、构造层及褶皱的地层组成，可 划分加里东期构造层褶皱、海西一印支期构造层褶皱、燕山期构造层褶皱和喜山 期构造层褶皱四类褶皱形态。 加里东期褶皱形成于早泥盆世之前的加里东运动，该期褶皱特点呈线条状， 紧密、连续，地层倾角陡，部分直立以至倒转。褶皱幅度一般较大，方向较稳定， 褶皱互相平行排列，次级褶皱发育，复式褶皱的背斜、向斜具明显的对称性和相 似性。研究区该期褶皱主要有大围山复式背斜( 表1 1 ，图1 3 ) ，该背斜展布 于研究区西北部大围山一带，呈北东向展布，四周被泥盆系莲花山组角度不整合 覆盖，北翼被北东向断层纵切，为一不完整背斜；由一系列近平行的紧闭褶皱组 成，轴迹方向为北东6 0 0 ，长 2 0k m ，宽3 0k m ，整体呈穹隆构造，由三个次级 背斜和两个次级向斜组成的紧闭复式背斜，次级褶皱宽5 7k m ，褶皱幅度约4 5 k m ；核部由寒武系边溪组一段组成，翼部由寒武系边溪组二段组成， 7 团1囫2团3 囡6囡7囫g 团 圃 4 9 园 固 5 l o 图l - 3 研究区构造简图 l 她质界线；2 - 角度不整合；3 背斜及编号；4 向斜及编号；5 正断层及产状； 6 - 逆断层及产状；7 多期活动断层及产状；8 不明性质断层；9 穹隆；1 0 盆地。 图中：q - 第四系；j 侏罗系；t - 三叠系；c 石炭系；d 泥盆系；e 寒武系； 岩层产状陡侵，两翼基本对称，倾角一般3 0 0 7 0 0 ，为对称褶皱。由于褶皱 形成后在纵向上受到挤压，轴迹线呈近“s ”形( 图l - 4 ) 。 圈1 国2 闰3_ m 图1 - 4 大围山背斜剖面图 卜砾岩；2 砂岩；3 一泥岩；一寒武系边溪组一段；扩一寒武系边溪组二段；d ，卜泥盆系莲花山组 8 海西一印支期褶皱形成于早侏罗世之前的印支运动。褶皱形态开阔，多为短 轴背向斜，向斜发育，背斜较狭窄，部分背斜呈倾伏状线状褶皱，褶皱轴线可成 “s ”型起伏状，在同一褶皱内还可形成分枝褶皱。褶皱幅度一般比加里东期褶皱 要小，岩层倾角一般小于3 0 0 ，局部可大于4 0 0 ，次级褶皱不发育。研究区该期 褶皱主要有三江向斜、富川向斜、涛圩向斜和钟山向斜等( 表1 1 ，图 1 3 ) 。其中，三江向斜分布于测区西北部广西富川县三江一带，呈近南北向展 布，东翼、西翼和北端以角度不整合盖在寒武系地层之上，南端被三江断层斜切 和花山岩体侵入，褶皱形态不完整，轴线方向近南北向，北端扬起，轴长 2 0k m ， 宽7k m ，为宽缓短轴向斜；向斜核部由泥盆系信都组、唐家湾组组成，两翼由 泥盆系莲花山组组成，核部岩层产状平缓，西翼地层倾角1 2 0 - - 2 3 0 ，东翼地层倾 角8 0 - 3 2 0 ，向斜内次级褶皱发育不甚明显，形态一般宽缓开阔状；富川向斜 呈近南北向展布，东翼被富川断裂纵切，东翼以角度不整合盖在寒武系之上，南 端被花山岩体吞没，褶皱中部被数条近平行的南北向断层纵切，褶皱形态不完整； 褶皱轴线方向为1 0 0 ，呈略微向西凸出的弧形，轴长 3 5k m ，宽3k m ，属线状 向斜，向斜核部由石炭系罗城组、巴平组组成，岩层倾角3 0 0 - - 6 0 0 ，东翼地层由 泥盆系莲花山组、信都组、唐家湾组、桂林组、东村组、额头村组组成，岩层倾 角2 7 0 , - , , 4 5 0 ，东翼地层由泥盆系唐家湾组、桂林组、东村组、额头村组组成，岩 层倾角2 5 0 - 6 5 0 ，被富川断裂切割缺失莲花山组桂林组，为一不完整向斜；涛 圩向斜呈南北向展布，东翼被姑婆山断层纵切，西翼被龙集断层纵切，南端被 姑婆山岩体吞没，北端延伸出图外，褶皱形态不完整；褶皱轴线呈南北向，呈波 状起伏，在平面上形成两个圈闭的短轴向斜，轴长 2 5k m ，宽8k m 。向斜轴部 出露早石炭世罗城组、巴平组，岩层倾角1 5 0 - - - 6 5 0 ，翼部由泥盆系唐家湾组、桂 林组、东村组、额头村组组成，岩层倾角2 0 0 - - 3 0 0 ，为一不对称向斜；钟山向斜 展布于钟山县一带，分布在回龙向斜的东部，呈北西向展布，褶皱东部被富川 断裂切割，北部被花山花岗岩体吞没，西部被金鸡顶回龙断层切割，褶皱形态 不完整( 图1 5 ) ；该向斜在姑婆山花山花岗岩体的南侧，对应岩体的位置，褶 皱轴迹线呈两侧向南东、南西，中间向北东凸起的弧形，在南部羊头山一带为南 东1 4 0 0 ，至北部钟山一带为北东7 0 0 ，轴长 5 0k m ，宽8 1 0k m ，为短轴向斜； 向斜核部由石炭系巴平组组成，翼部泥盆系信都组、唐家湾组、桂林组、东村组 和额头村组组成；向斜在羊头一带，西翼出露较完整，翼部地层倾角1 5 0 4 0 0 ， 东翼被富川断裂全部切掉，并被第三系邕宁群角度不整合覆盖，在钟山一带，核 部和翼部被金鸡顶回龙断层横切，但北翼出露较完整，翼部地层倾角1 2 0 4 0 0 。 9 + 蕊饕蘩 燕山期构造层褶皱形成于第三纪之前的燕山运动，褶皱特点为平缓开阔的短 轴向斜，向斜轴与下伏构造层的向斜轴近于重合或稍有偏移，褶皱方向具有明显 的继承性。研究区该期褶皱主要有西山岭断陷盆地和西湾断陷盆地 ( 图1 3 ) 。 其中，西山岭断陷盆地位于广西钟山县回龙北侧西山岭一带，呈北西向展布， 南西翼被金鸡顶回龙断层切割，褶皱长约1 4 虹、宽3k m 。轴向3 0 5 0 ，轴线两 端向中间倾伏，短轴状( 图1 - 6 ) ；核部地层由侏罗系石梯组组成，岩层倾角1 5 0 圈1 日2 目3 田4 圜5l 2 0 m 图1 - 6 西山岭断陷盆地剖面 1 砾岩；2 砂岩；3 - 泥岩；4 白云岩；5 一硅质岩。c l b 石炭系巴平组；c l - 石炭系黄龙组； t j l 卜三叠系天堂组；j l 弘侏罗系大岭组；h s h 侏罗系石梯组 5 0 0 ，翼部地层由天堂组、大岭组组成，南西翼受断裂影响，岩层产状较陡，倾 角1 3 0 - 8 0 0 ，向斜北东翼角度不整合于石炭系黄龙组之上。 西湾断陷盆地分布于广西钟山县望高镇以南、西湾镇以西一带，呈近南北 向展布，西翼被富川断裂切割和古近纪邕宁组角度不整合掩盖；褶皱轴向近南北 向，呈向东凸出的弧形，轴长 2 0k m ，宽 2k m ，为短轴向斜( 图1 - 7 ) ；核部 地层由石梯组组成，受断裂影响，岩层倾角西陡东缓，1 5 8 0 0 ，西翼缺失，东 翼地层由天堂组、大岭组组成，岩层倾角缓，一般1 5 0 1 8 0 ，角度不整合于石炭 系黄龙组之上。 l o 富l | 断裂 尖峰i h 国- 目2 酗，圈酗，囹圆，日。l 上如 图1 7 西湾向斜和洞心向斜剖面图 1 砂岩；2 泥岩；3 白云岩；4 砾岩；5 灰岩；6 硅质岩；7 断层；8 煤层c 1 6 - 石炭系巴平组；c 1 i l - 石炭系 黄龙生r ；t j l t 三叠系天堂组；j i d - 侏罗系大岭组；j l s j 啡罗系石梯组；e y - 第三系邕宁群； 喜山期构造层褶皱形成于古近纪以后的喜山运动，研究区该期褶皱有洞心向 斜。洞心向斜轴线方向为3 4 0 0 ，长1 0 k m 、宽1 5k m ，为四周向中心缓倾斜 的阔对称向斜( 图1 7 ) ，岩层倾角平缓，为5 - - - 1 0 0 ，局部近水平，无断裂构造。 研究区主要褶皱特征见表卜1 。 表1 - 1 研究区褶皱特征一览表 形成编 名称 轴向 长 宽度 组成地层产状形态特 时代号 ( 。 1度k m 核部翼部 f 。 1征 加里 大围山复式向 6 0 2 03 06 l 6 23 0 7 0线状 东斜 三江向斜近南 2 07 d 3 td 2 1 - d 2 x 8 3 0短轴 富川向斜 1 0 3 53 c 1 6 c l 缸d l l - d 3 e 2 5 6 5线状 涛圩向斜南北 2 53 - 4 c i h - c l i cd 2 t - d 3 e 1 5 6 5 短轴状 大圩向斜 3 5 0 43 0l o c i b - c l l c d i f - d 3 e d 3 1 6 7 0短轴状 深j f 向斜 l l o 24 d 3 9d 2 t d 2 z 2 0 5 0 短轴状 叫龙向斜5 04 3 4 d 3 小c i 艮 d 3 9 - d 2 x 1 5 5 0短轴状 印支 1 2 4 0短轴状 钟山向斜 7 0 1 4 5 08 - l o c l bd 3 p - d 梦 黄田向斜 4 01 23 c l bd 3 厂 1 5 3 5矩轴状 玎 贺州背斜 4 02 05 d 2 t - d 3 r c i 扬 2 0 4 0短轴状 鹅塘向斜5 0 1 26 c l 历d 3 w d 庐 1 5 4 0短轴状 大磅向斜1 5 0 1 03 d 2 d - d 2 3 b d 2 x 2 0 4 0短轴 仙姑托背斜 1 5 01 02 d 2 xd 2 d - d 2 3 b 2 0 4 0短轴 资街向斜1 5 51 5 4 c l 如d 3 w d f 2 0 4 0短轴 燕山 西山岭断陷盆 3 0 51 43 j 2 s hj i d 、t j i f 1 3 8 0短轴状 西湾断陷盆地 近南 2 0 2 j 2 s hj i d 、t j i t 1 5 8 0短轴状 喜山 洞心向斜 3 4 01 01 5e ye y5 1 0短轴状 1 2 2 断裂构造 研究区断层比较发育，按方向可分三组：第一组近南北向，第二组北东向， 第三组北西向，主要断层见表1 2 。现按断层方向描述如下： 近南北向组断层为研究区的主要断层类型，断层以逆断层为主，正断层次之， 形成时代主要在印支期，部分断层具多期活动的特点。研究区该组断层主要有富 挂盐墨三盘堂塑鲎垡迨塞 f 5 牛背岭断层3 5 0 e5 52 58 5 0 0 方解石化、构造角砾岩、断正 喜山 f 6 龙集断层 1 0 3 8构造角砾岩、硅化 印支一燕山 f 1 9 燕塘断层 3 01 5构造角砾岩、硅化 川断裂( f 4 ) 、牛背岭断层( f 5 ) 和姑婆山断层( f 7 ) 等( 图1 3 ) 。其中，富 川断裂( f 4 ) 展布于研究区中部，长约8 0k m ，为区域性大断裂，总体平行印支 构造层走向线