（构造地质学专业论文）桂东北煌斑岩及其地质意义研究.pdf

桂褥工学院硕士学位论文 煌斑岩主要是来自地幔富含挥发份、富碱的中一基性熔融体以不同形式定位 于地壳不同深度或侵位到地表的脉岩、岩筒或岩株，是极深处的地幔熔融所产生 的岩浆活动的产物，一般认为它产于特定的大地构造环境中，如岛弧带、板块俯 冲带、她颦和古陆板块碰撞带、超壳深大断裂或巨大的韧性剪切带等，对它的研 究具有重要的理论意义和经济意义。 本次研究在详实的野外地质调查工作的基础上，运用岩石大地构造学和岩石 鲍球化学等研究方法对桂东北煌斑岩形成的大地构造环境、成因、源区性质及其 地质意义进行了较为深入的研究，取得了以下主要结论或认识： 1 、桂东北煌斑岩主要分布于鲁洞，荆洞尾地区，均呈脉状产出，共有7 条岩 脉，多为小侵入体，以岩墙扩展形式侵位，与围岩接触带变质较弱，为浅成相。 2 、岩石学特征表明，桂东北煌斑岩多具典型煌斑结构，以块状构造为主， 其矿物组合为黑云母+ 辉石+ 斜长石，属云斜煌岩。 3 、主要元素地球化学研究表明，挂东北煌斑岩s i 0 2 含量主要在3 3 7 4 - - 4 8 1 4 之间，属基性超基性范围，为钙碱性岩系、钾质一超钾质煌斑岩。 4 、微量元素地球化学表明。桂东北煌斑岩过渡元素分配模式为槐似的“w ” 型，不相容元素分配模式为“驼峰”型，具有“t a - n b t i ( 1 n t ) ”负异常。 5 、稀土元素地球化学研究表明，桂东北煌斑岩稀土分配模式为右倾轻稀土 富集型，轻、重稀土具有较好的分馏，大部具有e u 负异常，c e 异常不明显。 6 、结合元素地球化学和地质发展史研究表明，桂东北煌斑岩在当时处于大 陆内部钙碱性火山弧环境中，为富含稀土元素的俯冲带流体交代过的富集地幔部 分熔融所产生的岩浆，在上升过程中受到部分地壳混染的产物，其成岩时代为中 生代。 7 、对桂东北煌斑岩源区特征模拟结果表明桂东北煌斑岩为6 9 2 地幔 岩熔融的产物，源区为稀土元素相对富集的富集地幔。 8 、探讨了桂东北煌斑岩形成的地质意义。一方面，桂东北煌斑岩的发现， 是本区，乃至南岭花岗岩带西段巨量花岗岩地幔底侵成因机制直接物质证据，表 明南岭西段在中生代后造山阶段处于伸展构造环境：另一方面，煌斑岩可能是桂 东北金矿和c u 、p b 、z n 多金属矿的母岩。 关键词：煌斑岩构造环境源区特征成因桂东北 i 棱抹工学院硕士学位论文 矍2 竺竺粤粤粤竺竺竺竺磐璺2 竺竺紫竺竺苎竺絮! 苎! ! ! ! = 宝鼍! 竺竺! 竺竺竺竺! 翟要! ! = ! ! ! ! = 要= = ! = 竺器! ! ! 竺 a b 3 t r a c t l a m p r o p h y r em a i n l yd e r i v ef r o mt h em a n t l e ，i tl o c a t e sa td i f f e r e n td e p t hw i t h d i f f e r e n tf o r m so ri n v a d i n gt h ee a r t h ss u r f a c ef o r mv e i nr o c k 、p i p eo rs t o c k ，w h i c h r i c hi nv o l a t i l em a t t e r ，a n di ti sm o s t l yb a s i c - u l t r a h a s i cr o c k s ri sp r o d u c to f m a g m a t i o nb yv e r yd e e pm a n t l em e l t i n g i ti ss a i dt h a ti tw a sp r o d u c e di ns p e c i f i c t e c t o n i ce n v i r o n m e n t ，s u c ha si s l a n da r eb r i n g ，p l a t es u b d u c t i o nz o n e ，r i f tv a l l e ya n d b l o c km a s sp l a t ec o l l i s i o ns t r a p ，e x c e e ds h e l ld i s c o r d o g e n i cf a u l to rh u g ed u c t i l es h e a r b e l tg r a d ee t c i th a st h ep r o f o u n dt h e o r ys i g n i f i c a n c ea n dt h er e a l i t ye c o n o m i c a l s i g n i f i c a n c et oi t sr e s e a r c h t h i sr e s e a r c hb a s i n go nt h ed e t a i l e do p e nc o u n t r yg e o l o g i c a li n v e s t i g a t i o n 。 u s i n gt h eg e o t e e t o l o g y ，p e t r o g e o c h e m i s t r ya n d o t h e rr e s e a r c ht e c h n i q u e s ，m a d ea d e e p s t u d yt ol a m p r o p h y r ei nt h en o r t h e a s to fg u a n g x io nt h eg e o s t r u c t u r ee n v i r o n m e n t ， g e n e s i s ，c h a r a c t e r i s t i co fs o u r c er e g i o na n di t sg e o l o g i c a ls i g n i f i c a n c e ，a n dh a s o b t a i n e db e l o wm a i nc o n c l u s i o no rt h eu n d e r s t a n d i n g ： l 、l a m p r o p h y r e i nt h e n o r t h e a s to fg u a n g x id i s t r i b u t eo nl u d o n ga n d j i n g d o n g w e ir e g i o n t h e ya l ea l lr o c kp u l s e ，a n dt h e r ea r es c v e r lr o c kp u l s e t h e ya r e m o s t l ys m a l li n t r u s i o n ，a p p e a r a n c e 硒d y k ee x p a n s i o nf o r m ，t h e ya r eh y p a b y s s a l - s u b h y - p a b y s s a l 2 、n 垃p e t r o l o g ys t u d y i n gd e r n o n s t r a t e st h a tl a m p r o p h y r ei nt h en o r t h e a s to f g u a n g x im o s t l yh a st y p i c a ll a m p r o p h y r es t r u c t u r ea n dm a i n l yi sc o m p o s e do fn u b b y c o r d i g n r a t i o n ，t h er o c kh e r eb e l o n g st ok e r s a n t i t et h a tm o s t l yc o n t a i n st h em i n e r a lo f b i o t i t e ，p y r o x e n ea n dp l a g i o c l a s e 3 、1 1 佗g e o c h e m i c a ls t u d y i n go ft h ep r i m a r ye l e m e n td e m o n s t r a t e st h a tt h e c o n t e n to fs i l i c o nd i o x i d ei nt h el a r n p r o p h y r ec h a n g e sf r o m3 3 7 4p e r c e n tt o4 8 1 4 p e r c e n t ，t h er o c kh e r ec a nb ec l a s s i f i e da sb a s i t ea n do v e r - b a s i t e ，i tb e l o n g st ot h e c a l c a l k a l i n er o c ka n dp o t a a s i ca n dp o t a s s i ca l k a l i n el a m p r o p h y r e 4 、t 1 1 eg e o c h e m i c a ls t u d y i n go fm i c r o e l e m e n td e m o n s t r a t e st h a tc h o n d r i t e - n o r m a l i z e dt r a n s i t i o ne l e m e n tp a t t e mo f t h el a m p r o p h y r e si ss i m i l a r “、旷t y p e ，y e tt h e d i s t r i b u t i o nm o d eo f t h en - m o r bs t a n d a r da n t i p a t h i ee l e m e n t sp u t su p c a m e l h u m p t y p e aw h o l e ，w h i c hh a st h en e g a t i v ea n o m a l yo f “1 a n b - t i ( t n t ) ” 5 ，l a n t h a n o ng e o c h e m i c a ls t u d y i n gd e m o n s t r a t e st h a tt h ed i s t r i b u t i o nm o d eo f s t a n d a r d i z e dc h o n d r i t ec o n t a i n e di nt h el a m p r o p h y r ei st i g h t l yi n c l i n e l ye t h e r e a l l a n t h a n o n - c o n c e n t r a t i o nt y p e ，t h ee t h e r e a la n d h e a v yl a n t h a n o nh a v eb e t t e r f r a c t i o n a t i o na n dm o s t l yh a st h en e g a t i v ea n o m a l yo fe u ，t h ea n o m a l yo fc ci sn o t 桂林：互。学院硕士学位论文 竺竺竺孽譬詈甓譬三竺= 篓警繁竺竺翼窑竺壁苎2 1 1 1 苎! ! = ! = ! ! ! ! ! = = ! = = ! = = = = = = = = = = = = = = = = = = 竺= = = 竺= = 竺= v e r yo b v i o u s 6 、f r o mt h er e s e a r c ho fe l e m e n tg e o c h e m i s t r ya n dg e o l o g i c a l h i s t o r y ， l a m p r o p h y r e i n t h e n o r t h e a s t o f g u a n g x i w a s i n t h e e n v i r o n m e n t o f c a l c a l k a l iv o l c a n i c a r ci n s i d et h ec o n t i n e n t ，i tw a sf o r m e db yh y b r i d i s mo f m a n t l ei nr i s i n gp r o c e s so f t h e m a g m af u s e df r o mr i c hm a n t l em a t e r i a l sr e s u l t e df r o ml i q u i dm e t a s o m a t i s mi n s u b d u c t i o nz o n er i c hmr e ei n t e n s i t y 力圯l i t h o g e n i ct i m ew a si nm e s o z o i c 7 、f r o mt h ec h a r a c t e r i s t i cm o d e l i n go fl a m p r o p h y r es o u r c ea r e ai nt h en o r t h e a s t o f o u a n g x i ，i ti si n d i c a t e dt h a tl a m p r o p h y r eh e r ei sp y r o l i t ew i t hf u s e dm a t e r i a l s ( 6 9 2 1 ，t h es o u r c ea r e ai se n r i c h m e n tm a n t l er i c hi nr e e g 、d i s c u s st h eg e o l o g i c a ls i g n i f i c a n c eo ft h ef o r m i n go fl a m p r o p h y r ei nt h e n o r t h e a s to f g u a n g x i o no r l eh a n d ，t h ed i s c o v e r yo f l a m p r o p h y r ei st h em o g ld i r e c t e v i d e n c eo ft h ei n t r u s i o no f m o s tg r a n i t ez o n ei nt h i sa r e a ，e v e ni nw e s tn a n l i n g ， w h i c hi n d i c a t e st h er a p i de x p a n s i o na n dc r a c ko fw e s tn a n l i n gi nm e s o z o i c o nt h e o t h e r h a n d ，l a m p r o p h y r e m a y b e t h es o n c r o c k o f k i n d s o f o r e s l i k e a u ，c u ，p b a n d ， z ne r ei nt h en o r t h e a s to f g u a n g x i k e yw o r d s ：l a m p m p h y r e s ：t e c t o n i cs e t t i n g ：c h a r a c t e r i s t i co fs o u r c er e g i o n ： g e n e s i s ；n o r t h e a s to f o u a n g x i i i l 桂林工学院硕士学位论文 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师冯佐海教授指导下( 或我个人) 进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂 林工学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：旦塾圭日期：二! 垡1 关于论文使用授权的说明 本人完全了解桂林工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公靠论文的全部或部分 内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 签名：主堡壁导师签名：签名：矿丝! 士导师签名：同期：邋i ：主 桂林工学院硕士学位论文 0 前言 煌斑岩是一种暗色脉岩，在自然晃分布广泛，出露于从前寒武纪到第四纪的 各个时代及各种不同的大地构造单元。在大陆裂谷区、洋岛、造山带周边及岛弧 带、被动及破坏性大陆边缘、上升洋壳块体及转换断层上都出现过，而且在火成 活动不发育的沉积盆地中也有产出。以其分布广泛，成分复杂和种类繁多为其特 色之一。其硅含量变化很大，多数近于中- 基性火成岩，少数则和超基性火成岩 相近。自v o n g u m b e l 于1 8 7 4 年提出煌斑岩这个术语至今已经1 0 0 多年了【“，但 长期以来人们对这类岩石的重视程度远不及其它岩石。近些年来，随着找矿勘探 范围的扩大，人们对煌斑岩积累了丰富的实际资料，表明煌斑岩同很多矿产资源 有关，比如金刚石、金、铂族元素以及宝石等。人们开始认识到，煌斑岩类岩石 起源于超深环境，它们是了解地幔及其变化的窗口【2 0 】。因此，对于这类岩石的 研究具有深远的理论意义和现实的经济意义。 煌斑岩的分类一直是国内外专家争论的焦点。最早煌斑岩这一术语是1 8 7 4 年v o ng u m b c l l i 】引进的，指的是形成小侵入体，含斑晶状褐色云母和普通角闪石 但不含长石斑晶的一组岩石。r o s e n b u s h ( i 】根据他的意见用这个术语包络含镁铁质 斑晶的各种半深成岩石，如云煌岩、云斜煌岩、闪煌岩、闪j 下煌岩；后来，闪斜 煌岩、沸煌岩和黄长煌斑岩也被包络在该组岩石中。r o c k l 6 将该定义进一步扩大， 他根据岩石的矿物及化学成分将煌斑岩划分为五大类型：即不仅包括钙碱性煌斑 岩、碱性煌斑岩、超镁铁质煌斑岩，还包括钾镁煌斑岩和金伯利岩。r o c k 所指的 煌斑岩实质上是“煌斑岩族”的同义词。而在1 9 8 9 年华盛顿国际地质大会分委会 会议期间，成立的工作组专门讨论了这些岩石的分类问题，大多数人反对用“煌 斑岩族”这个术语来包络煌斑岩、金伯利岩和钾镁煌斑岩，因为岩族的概念要求 同族的岩石同源，且有成因联系；也不赞成国际地科联火成岩分类学分委会推荐 的火成岩分类及术语辞典【7 】一书中将煌斑岩、钾镁煌斑岩和金伯利岩合并在 一起并置于“煌斑岩类”这一标题之下。这是因为煌斑岩是一套复杂的岩类，虽 在矿物成分上与某些金伯利岩和钾镁煌斑岩有相似之处，但它们有截然不同的成 因，把成因不同的岩石笼统地放到一类或一族是不明智的。因此，该分委会赞同 将钾镁煌斑岩和金伯利岩从煌斑岩中独立出来。到了2 0 世纪9 0 年代，随着煌斑岩 研究的深入，人们逐渐认识到金伯利岩、钾镁煌斑岩和“普通”的煌斑岩在起源、 成因上面是有联系的，许多学者的认识也达成了共识。1 9 9 1 年，我国学者路风香 桂栋工学院硕士学位论文 等【8 】在r o c k 煌斑岩分类基础上，根据k 2 0 、n a 2 0 和a 1 2 0 3 的相对含量将煌斑岩划 分为超镁铁质煌斑岩、( 钠质) 碱性煌斑岩、钾质碱性煌斑岩、( 钠质) 钙碱性煌 斑岩、钾质钙碱性煌斑岩、超钾质煌斑岩、过钾质煌斑岩和钾镁煌斑岩八个亚类。 上世纪7 0 年代末以前，人们对煌斑岩类岩石的研究主要集中于金伯利岩，对 其它煌斑岩类岩石的价值并没有引起足够的重视。之所以如此，是因为金伯利岩 在经济上和岩石学上的重要地位是其他火成岩所不能与之相提并论的，在经济价 值上它与金刚石这一昂贵、永恒的宝石资源有着极为密切的联系；在学术价值上 通过对它的研究可获得迄今为止地球内部最深的天然样品，了解深达2 0 0 k m 的地 幔岩石圈状态 9 1 5 1 。直到7 0 年代末，在西澳发现了第二种含有具经济价值的会刚 石矿的母岩一钾镁煌斑岩，煌斑岩才引起国内外众多学者的关注。自此以后，在 世界很多地区的钾镁煌斑岩中发现了金刚石。随着持续的勘探工作，人们在碱性 煌斑岩和超镁铁质煌斑岩中也发现了金刚石微粒。这自然使得人们重新认识许多 源岩，大型金刚石矿产地附近的碱性煌斑岩和超镁铁质煌斑岩的成矿潜力，比如 格陵兰、加拿大、乌克兰以及澳大利亚东南部著名的k a l i m a n 和c o p e t o n l l 6 1 。1 9 8 9 年，在澳大利亚有人提出要找内生的金刚石就是要找“煌斑岩岩管”的思想，这 种认识对煌斑岩研究的推进具有至关重要的作用。2 0 世纪8 0 年代以后对煌斑岩类 岩石的研究主要集中在它与金矿的关系方面，特别是钙碱性煌斑岩与会矿在时、 空上的密切伴生现象，已被大多数地学界人士所认识，特别是r o c k 在生i j 最后几 年发表的一系列文章，强调煌斑岩在中温热液金矿成矿作用中的重要性，并提出 了煌斑岩中温热液金矿成因模式1 6 ，l ”，更引起了地学界的强烈反响。r o c k 的文章 在中国地学界也同样引起了广泛的反响和重视。在一些基金项目支持下，探讨煌 斑岩与金的共生关系及相关的地幔成矿作用研究也大量进行。但是随后，也有不 少学者对此提出了质疑【l s 2 l 】。 煌斑岩的成因是近年来学术界研究的热点。“煌斑岩原始岩浆是否存在? ” 这一问题长期以来一直争论不休，其关键性问题是煌斑岩的成因问题。就目i j i 资 料来看，虽然以前关于煌斑岩成因的假说有很多种，但现阶段主要表现为下面两 种模式之争：一是“富集型地幔部分熔融”模式，二是“基性岩浆陆壳混染”模 式。r o c k 1 7 】在提出煌斑岩中温热液金矿成因模式时曾认为，来自地核或深地幔的 交代流体，对上地幔进行广泛的交代后产生富大离子亲石元素的富集型地幔源， 这种地幔源部分熔融可产生煌斑岩原始岩浆；基性岩浆陆壳混染成因模式本质上 2 桂林工学院硕士学位论文 就是说煌斑岩是受到陆壳物质不同程度混染的基性岩，成岩方式多强调结晶分异 2 2 1 和陆壳混染作用i 纠。实质上，它们分别代表了煌斑岩原始岩浆存在与否的两种 对立观点，前者认为有煌斑岩原始岩浆，而后者则认为煌斑岩是普遍存在的基性 岩浆遭受地壳混染的结果。我们注意到，富集型地幔部分熔融模式可能也离不开 与俯冲作用有关的地壳混染作用，只不过混染是直接发生在岩浆源区而已；而基 性岩浆地壳混染模式则强调地壳混染主要发生在岩浆侵位过程中。实际上，煌斑 岩通常都显示出n i 相对l a 的强烈亏损，表明它们的形成与俯冲带相关的浅部上地 幔地质作用有关i z 4 j 。可见，不论是何种地幔源区( 亏损的或富集的) 都有可能形成 煌斑岩岩浆，只要它们有机会遭受地壳的混染作用。而这种混染作用不论是发生 在岩浆源区，还是发生在岩浆侵位过程中，都可产生煌斑岩同位素的高8s ，、低 en d 的壳源特征，同时又保留了富大离子亲石元素和稀土元素等幔源特征，才使 煌斑岩具有双重成因特征。 人们普遍认为煌斑岩是富集的大陆岩石圈地幔部分熔融的产物，它不仅可以 反映大陆岩石圈地幔的成分特征，而且可以为研究地幔富集事件提供良好的机 会。国内外煌斑岩研究最新进展、动态及发展趋势表明，通过对煌斑岩岩石学、 地球化学的研究来探讨地幔源区性质及深部活动过程是未来研究煌斑岩的重点。 在南岭地区，大致以北纬2 5 。为界，北部地壳加厚、减薄相当明显，n e 、 n n e 向构造发育；南部地壳厚度变化较小，以e w 向构造为主导。研究区正位 于这南北相异的深部构造分界附近。已有的研究成果显示瞄州】，在我国南岭东段 已发现多处火山喷发点，并形成火山断裂带，据此人们对南岭东段大地构造环境 开展了较为深入的研究，并已取得了重要的进展。但中一基性火山岩在南岭花岗 岩带西段却少有报道。桂东北煌斑岩是新近发现的一处基性超基性火山岩体群。 该基性超基性火山岩的发现和研究，对桂东北、乃至整个南岭西段大地构造环 境的厘定，以及中生代巨量花岗岩的成因机制均具有十分重要的理论意义。研究 区所在的桂东北地区有色及稀有金属矿产丰富，正因为如此，2 0 0 2 年中国地质 调查局把包括桂东地区在内的湘桂粤交界地区s n 多金属矿成矿区列为全国十大 国土资源地质大调查重点区之一，煌斑岩同很多矿产资源有关，因此桂东北煌斑 岩的发现，对指导桂东北地区找矿亦具有实际的经济价值。 本论文结合导师承担的国土资源大调查项目“姑婆山花山花岗岩类及其地 球动力学研究( 项目编号：2 0 0 21 3 0 0 0 0 2 8 - - 1 ) ”，运用岩石大地构造学和岩石地 桂林工学院硕士学位论文 球化学等研究方法对桂东北煌斑岩形成的大地构造环境、成因、源区性质作出判 断，并深入探讨了其地质意义。 针对论文选题，本人于2 0 0 4 年7 月，2 0 0 5 年7 、8 月先后3 次到研究区和 有关开放实验室进行野外调研、采样和测试等工作，累计野外工作3 0 天，并进 行了大量相关的室内研究工作。整个论文工作历时近两年，完成主要工作量如下： 表0 1 完成主要工作量一览表 4 桂林工学院硕士学位论文 第一章桂东北区域地质背景 本区位于东经1 1 1 。0 0 1 1 r5 3 ，北纬2 4 。1 6 2 5 6o o7 ，处于南岭 花岗岩带西段的湘桂两省交界处。行政区划上为广西富川县莲山镇所辖，距富川 县1 5 6 k m ，到莲山镇6 8 k m ，有公路到达研究区， 交通较为便利( 图1 1 ) 。 在大地构造位置上， 本区位于欧亚板块的东 南侧，北西为扬子板块， 南东为华夏板块口2 。蚓 ( 图1 2 ) ，本区恰位于三 叠纪上述两板块的最终 拼合带上。 1 1 大地构造演化概 况 u 矿 ： f i l l - 湖南 敢姊市广f j b 扛华县 临武县o j 、v 。v 一 一 、 ! l j 1 1 广 朔晏 鹫 7 彳东 、磊山县翠_ 县 、 l ，瀛 j t c 一。 圈，“ 西 圈： 、 夕歹f 厂 团 i rj 本区地壳演化具有 明显的阶段性，根据地层记 录、接触关系、同位素年龄 以及构造演化等资料，可将 本区地壳演化划分为晋宁， 加罩东、海西印支、燕山- 喜马拉雅4 个发展阶段。 晋宁阶段，本区所在的 华南原始古陆块在中元古代 发生裂解出现西部的扬子 古陆和东部的华夏古陆，期 间扩张成华南大洋盆( 或称 南华洋) ，并出现了古板块运 图1 1 研究区交通位置图 1 县政府：2 - 省界；3 - 公路；4 - 研究区位置 图1 2 研究区大地构造位置简图 动【3 5 1 。在该阶段早期的四堡期和晚期的雪峰期，华南洋板块先后向扬子陆块俯冲， 5 桂林工学院硕士学位论文 在浙西一带华南洋板块范围较窄，可能是以扬子、华夏两陆块板块沿绍兴江山 断裂带的对接碰撞为主；在赣湘粤桂地区两陆块板块并末闭合，华南大洋盆演变 为残留盆地。经四堡运动和雪峰运动，华南古大陆基本形成 3 2 , 3 6 。 加里东阶段，震旦纪时华南古大陆裂解成扬子、华夏等较大陆块，寒武纪时 裂解加剧，在总体拉张背景下，华南残留盆地又拉张为小洋盆，沉积了巨厚的浊 积岩。奥陶纪末，华夏陆块开始向扬子板块俯冲。志留纪时，主要沿茶陵一郴州 深断裂和云开大山北缘由北向南幕式拼合，形成北东向和东西向加里东褶皱带 3 2 , 3 4 。 海西印支阶段，经加里东运动形成的华南古大陆在晚古生代再次裂解，分 离成扬子、湘桂、华夏等陆块田娜j ，其间是赣湘桂粤晚古生代一中三叠世海瓮以 及江南、云开、武夷等岛链。东吴运动导致华夏板块主要沿梧州一灵山深断裂带 与湘桂微板块发生碰撞拼接，钦防残余海槽封闭【3 钉；本区西部的桂西( 右江) 地 区主要由于古特提斯洋的开启及印支板块开始向华南板块俯冲的影响，陆壳丌始 转化为海槽，形成弧后拉张裂谷盆地1 3 ”。晚三叠世发生的印支运动，使扬子、华 夏板块在北段沿江山一绍兴深断裂、中段沿茶陵一郴州一贺州深断裂、南段沿荔 浦断裂和灵山一藤县深断裂，即大致沿华南内陆的高r n d 、低t d m 值的花岗岩带 1 4 0 , 4 ”，或o 7 2 4 锶等值线【4 2 1 相继发生碰撞拼接：“右江裂谷式地槽”封闭，形成 印支褶皱带；碰撞拼接使本区地壳局部加厚引发大陆岩石圈地幔垂向拆离作用、 软流圈上升，形成有较多幔源物质来源的花岗岩带。印支运动是一次重要的造山 运动，它使盖层褶皱，地壳全面上升，结束了海相沉积，完成了由海相向陆相的 转变。印支运动使扬子和华夏板块最终拼合，形成了统一的华南大陆【3 1 1 。 燕山一喜马拉雅阶段，燕山期本区所在的华南地区主要受太平洋板块的俯冲 作用 4 3 枷l ，但印度板块的俯冲作用也有重要的影响。由于太平洋板块与中国板块 北移速度差异，总的表现为太平洋板块相对北移，中国板块相对南移，导致晚侏 罗世太平洋板块沿台湾海峡向北强烈俯冲和走滑，使华南地区在侏罗纪一早垩世 主要为挤压一剪切的聚敛环境1 3 2 ，在此挤压应力作用下，加之原来扬子、华夏及 中国东南沿海板块之间结合不紧密，从而促使局部的地壳加厚，引发板内大规模 的侏罗纪s 型花岗岩浆活动，形成面型分布的格局1 3 6 1 ；但碰撞不是一蹴而就的， 陆块对接后，仰冲岩片之下的大洋岩石圈继续俯冲，导致类似火山弧特征的熔融 作用，地幔物质同地壳物质在广阔的区域范围内相互作用，形成浙、闽、粤沿海 6 桂林工学院硕士学位论文 的早白垩世i 型花岗岩；随着主碰撞的结束，地球动力学环境由挤压转向拉张， 在来源于地幔挥发分和岩浆的作用下形成的浙闽海岸带的晚白垩世a 型碱性和 偏碱性花岗岩1 4 ”。晚白垩世，由于太平洋板块俯冲角度减小，俯冲速度减慢以及 印度板块的俯冲所引起的弧后拉张，形成一系列以北东向、北西向为主的红色翁 地，先成的深断裂也由压扭转化为张扭性，并有拉张环境的晶洞花岗岩产出；东 南沿海区拉张更为明显，中酸性火山岩广泛发育p 2 】。新生代，太平洋板块和印度 板块继续向中国大陆俯冲，本区所在的东南大陆发育成被动大陆边缘，在陆内形 成一系列断陷盆地，同时伴随着玄武岩浆喷溢以及大陆地壳的区域隆升和剥蚀 【4 8 ，4 9 1 1 2 区域地层 研究区出露的地层从老至新分别有寒武系( e ) 、泥盆系( d ) 、石炭系( c ) 、 三叠系( t ) 、侏罗系( j ) 和第四系( q ) ，其中泥盆系出露最广【5 ”。 寒武系( c ) ：为一套类复理石浅海相砂页岩建造，均已浅变质，局部央灰岩 透镜体，与下伏地层呈角度不整合接触，厚度大于40 0 0m 。主要出露于本区西 北部，东北部亦有零星出露。 泥盆系( d ) ：早期为陆相和滨海相的紫红色碎屑沉积，主要为紫红色砂岩及 灰绿色砂页岩；晚期为稳定的浅海相碳酸盐沉积，主要岩性为中厚层一厚层状灰 岩、泥质灰岩及白云质灰岩，与寒武系呈角度不整合接触，厚度35 0 0 - - - 40 0 0m ， 在本区分布广泛。 石炭系( c ) ：以碳酸盐岩为主，局部夹碎屑岩、硅质岩，厚度12 0 0 - 15 0 0m ， 主要出露于本区南部。 三叠系( t ) ：为一套含煤的海陆交互相砂页岩夹介壳灰岩沉积，厚度3 2 9r n ， 与下伏地层呈角度不整合接触。零星出露于本区南部。 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l5 0 0m ，与下伏地层呈角度不整合接触。零星 出露于本区南部。 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1 1 5m ， 在本区广泛分布。 桂林工学院硕士学位论文 1 3 区域构造 1 3 1 褶皱构造 本区自古生代以来，经历了多次构造旋回，其中，加里东、印支、燕山运动 和喜山运动较强烈【5 2 】( 图1 3 ) 。 加里东造山运动形成的褶皱特点为长条状，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，复式褶皱具明显的对称性和相似性，仅有大围山复式背斜。 印支构造运动形成的褶皱特点主要是形态开阔、平缓的短轴向斜、盆地和短 轴背斜，向斜比背斜发育，背斜比向斜狭窄，部分背斜呈倾伏状长褶皱。褶皱的 水平方向性差，褶皱线可成“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 。，局部可大于4 0 。， 次级褶皱不发育。主要的褶皱有三江向斜、富川向斜、涛圩向斜、大圩向 斜、回龙向斜、钟山向斜、葫芦岭穹窿、鹅塘向斜、贺州背斜等。 燕山构造运动形成的褶皱受印支期构造控制，褶皱特点为平缓丌阔的短轴向 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，仅有西湾向斜。 喜山构造运动仅表现为轻微的褶皱运动，形成平缓的对称向斜，有洞心向 斜。 研究区主要褶皱特征见表1 1 。 表1 1 研究区褶皱特征一览表 形成 编号褶皱名称分布地区 长宽 组成地层 产状形态 时代( k m )( k m ) 核部 翼部 ( 。)特征 加单东火围山复式背斜 2 03 0c b lc b 23 0 - - 7 0 线状 三江向斜本区西北部 2 07 d 】t d 2 f d 一 8 3 0 短轴状 富川向斜 3 53 c 1 b c l hd 1 - d 妒 2 5 6 5 线状 涛圩向斜本区北部 2 53 - 4 c l h - c 1 6d 2 卜d 3 e1 5 “5* 瑚状 大圩向斜奉选东北部 3 01 0 c l b - c l hd i l - d 】e d ；r1 6 7 0钆轴状 印支嘲尼向斜本区两南部4 3 4 d 3 d - c i 拓d 3 9 d 2 x1 5 - 5 0j 轴状 钟山向斜本区中南部 5 08 1 0 c l b d ，e d 硝 1 2 4 0妞轴状 葫芦岭穹窿 4 5 d l ，d i h - d #1 0 4 5椭厕形 鹅塘向斜 本区南都 1 26c z d 1 r d 2 j1 5 4 0翱轴状 贺州背斜2 05d 2 卜d ，7c l l z2 0 q 0短轴状 燕山西湾向斜 2 0 2 j 2 s hj l d 、t j l t1 5 | 8 0短轴状 喜山涧心向斜本区中南部l o1 5e ye y5 1 0 始轴状 桂林工学院硕士学位论文 7 11 园7 团2 团8 囡3 回9 圜4园5囡6 回1 0 团1 1 田1 3 研究区构造简图 1 地质界线；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： l l 撕究区住置图中：q - 第四系；j 体罗系；t - - - ! - 叠系；c 石炭系；d 泥盆系： 0 奥陶系；e 一寒武系；z 震旦系；与f l y2 一燕山期二长花岗岩；南ey2 燕山期正长花岗岩 s 3n y 加里东晚期二长花岗岩；s 3 n y 加里表晚期花岗闪长斑岩 9 桂林工学院硕士学位论文 1 3 2 断裂构造 本区断裂构造较为发育( 图1 3 ) ，按走向大致分为四组：第一组近南北向， 第二组北东、北东东向，第三组北北东向，第四组北西向。本区各组典型断层描 述如下： 1 、富川断裂( f 3 ) 位于本区中部，由南至北贯穿整个研究区，长8 0k m ，为区域性大断裂，走 向近南北向，总体平行海西印支构造层走向线，断层面倾向西，倾角2 0 。 4 0 9 ，断层线呈“s ”形，断裂带宽一般5 1 0m ，沿断裂碎裂岩、压碎岩、断层角 砾岩发育，硅化、黄铁矿化强烈，劈理、片理化及透镜体化明显。地貌上，沿断 层直线状洼地、断层崖、山脊等发育。断层西盘总体相对上升，东盘相对下降， 沿断层普遍见老地层逆冲于新地层之上，地层缺失明显。在北段小田煤矿一带桂 林组以低角度覆盖于天堂组之上，中段望高一带巴平组覆盖于石梯组之上，南段 小内冲组、黄洞口组覆盖于莲花山组之上，表现为逆断层，垂向断距约3k m 。 从断层两盘的地层和岩浆岩上看，断层具多期活动的特点。在白沙街一带， 花山岩体吞没断层，说明断层形成于晚侏罗世之前的印支期；在望高镇一带的西 湾向斜长轴与断层走向一致，说明断层在燕山期也有活动，并控制着中生代、新 生代贫地的形成和发育；在洞井一带，邕宁群覆盖于断层之上，但展佰方向与断 层走向一致，说明断层至喜山期也有活动，沿断层带下沉，形成第三纪瓮地。 2 、坝江断层( f 7 ) 位于本区东北部，通过大圩，贝江线，长2 0k m 。断层基本平直，仅在东 冲一带略向北西凸起，走向北东6 0 。断层面倾向南东，倾角8 3 。，断层破碎 带宽1 0r n ，发育碎裂岩、构造角砾岩。具硅化、黄铁矿化、方解石化，透镜体、 劈理等发育。断层两侧局部发育牵引褶皱，依其与断裂的关系可知断层为压性断 层，指向南盘上升。地貌上沿断层呈沟谷、陡崖。 在贝江一带南盘清溪组盖在北盘边溪组之上，在大圩一带南盘额头村组盖在 北盘黄金组之上，说明断层南盘上升为逆断层，断距约8 0 0m 。 3 、大宁贺街断裂i f 9 ) 断层位于本区东南部，为区域性深大断裂，断层面基本平直略呈波状，倾向 南东。倾角4 5 - 6 5 。，总体走向为北东2 5 。方向，长约4 5k m ，表现为脆性断层 1 0 桂林工学院硕士学位论文 ( 图1 4 ) 。断层带宽8 - 6 0 m ，带内 岩石破碎硅化强烈，断层角砾岩发 育，角砾呈棱角次棱角状，大小 3 2 0 0c m ，具半定向排列，大致平 行断层面。角砾成分有两种，一种 为砂、泥岩角砾，里椭圆形，棱角e 习i 重| 2 匡霎i 3 次棱角状，部分为呈次圆状，大小 图1 4 大宁- 贺街断裂剖面图 较均匀，在2 8m m 之间，略具定 l 断层硅化破碎带；2 - 砂岩；3 泥岩 向排列，含量不一，最高处可达 寒武系小内冲组 3 0 ，为断岩两盘岩石破碎形成；一种为石英脉和硅化角砾岩，呈棱角状，大小 不一，无定向性，含量4 0 - - - 8 0 ，为断层再次活动使原断层角砾岩破碎而形成。 胶结物为硅质，在一些孑l 隙中生长大量犬牙状石英。在两盘的地层中，发育大量 的次生小褶皱，并且形成少量变质矿物沸石，说明该断层应为压性断层，断层东 盘地层较老，说明西盘上升，为逆断层，垂直断距约1k m 。 4 、回龙断层( f 1 1 ) 位于本区南部，走向为北西3 1 0 。，全长3 5k m 。断层面倾向东，倾角3 0 。 7 0 。( 图1 5 ) 。断层破碎带宽8 0 1 0 0m ， 带内断层角砾岩发育，角砾成分为砂、泥岩， 呈棱角状、尖棱角状，由砂泥质和铁质胶结， 并有石英细脉穿插。断层带附近，地层受挤 压而发生剧烈褶曲、破碎及硅化，破碎带附 近断层上盘裂隙中有石英斑岩脉侵入。 从断层两盘的地层判断，断层具多期活 动的特点。南段东盘寒武系盖在西盘泥盆系 信都组之上，说明断层是逆断层，垂直断距 约5 0 0m ，形成时代为印支期；在北段东盘 巴平组直接与信都组接触，并且断层控制了 西山岭向斜的展布，说明断层在燕山期再次 目- 目2 圜， 图1 5 回龙断层剖面圉 l - 砾岩：2 - 砂岩：3 - 泥岩 e i - 皋武系黄洞口组：d 。泥盆系莲花山组 活动，东盘下降，为正断层，并形成侏罗纪断陷盆地，断距约1 2k m 。 其它断裂见表1 2 桂林工学院硕士学位论文 表1 2 研究区断层特征一览表 走向倾角长宽断距性 编号名称倾向断层特征时期 ( 1( 。)( k m )( m )( m )质 f 1 城北断层 8 5 3 5 句造角砾岩，方解化燕山 f 2凤凰山断层9 0 3 2构造角砾岩、方解石化燕山 f 4龙集断层1 0 3 8 构造角砾岩，硅化燕山 f 5姑婆山断层 5 e6 5 9 08 51 0 - 1 0 0s 0 0 构造角砾岩硅化正燕山 f 6 茶芘断层 3 0 3 8 构造角砾岩、硅化燕山 f 7贝江断层 6 0 s e8 3 2 51 08 0 0 构造角砾岩，硅化逆辑山 f 8小鲁杵断层 2 0b 、wo 7 5 1 57 1 0 0 0构造角砾岩、礴 化正 印支燕山 龙歧岭雅珠构造角砾岩、硅化、方 f 1 03 2 5n e3 05 0i o , - 2 00 0 - - - 粼 逆印支燕山 项断层解右化、褐铁矿化 1 3 3 深部构造 本区位于南岭纬向复杂地幔区的融安一全安幔拗区【5 3 】，地壳厚度为 3 4 5 3 5 ，7 4k r a 。根据区域地球物理资料【州，在南岭地区，大致以北纬2 5 。为界， 北部地壳加厚、减薄相当明显，n e 、n n e 向构造发育；南部地壳厚度变化较小， 以e w 向构造为主导。本区恰位于这南北相异的深部构造分界附近( 图1 6 ) 。另 从博白至郴县和从惠 州至桂林分别存在一 条n e 向和n w 向的 地幔变异带，反映博 白一岑溪断裂及桂林 一广州深断裂【蚓通 过本区。据广西物探 队地震资料【5 5 1 ，本区 康氏面和结晶基底深 度分别是1 9 2 2 k i n 和8 1 0 k m ，增厚、 减薄较为明显。 图1 6 南岭及其邻区莫氏面等深线图( 据地质矿