皖南新元古代中晚期岩相及古地理环境与成矿研究成果

Vail在总结影响层序成因时，强调层序的形成主要受4个因素的控制，即构造沉降、全球性海平面变化、沉积物供应和气候，且指出全球性海平面变化是层序的主要控制因素。层序地层研究较成熟的地区位于被动边缘滨线波折带内侧，在滨线波折带外侧较深水区开展层序地层研究，难度往往很大。

（一）层序的划分魏家庸等（1991）在《沉积岩区1∶5万区域地质填图方法指南》中把基本层序定义为“沉积地层垂向序列中按某种规律叠覆的，一般能在露头范围内观察到、代表一定地层间隔发育特点的单层组合”。因此，基本层序是地层内有某种成因联系的单层组合，它们可能是一个沉积过程不同阶段的产物，或者是同一环境中出现的各种沉积-成岩作用产物的规律性组合。它与王鸿祯所称的“小层序”，Vail等在层

序地层中定义的“准层序”，米兰柯维奇定义的“米级旋回”应是同一级别的（表2-5）。层序地层学着重对准层序及准层序组进行划分，它是建立三级层序的基础。梅冥相据地层中米氏旋回的演化叠置规律，即米级旋回在碳酸盐岩层序、碎屑岩层序和碳酸盐岩与碎屑岩混合沉积层序中的演化叠置规律，为深水环境下划分三级层序提供了一种方法和手段。

表2-5　地层层序旋回分级划分对比表

更低级别：层组、层、纹层组、纹层等，反映沉积地层的旋回含旋回特征。

就目前对层序地层的划分而言，不同学者划分仍存在差异，尤其是三级层序的划分差异更大，相对而言，一级、二级层序要简单得多，争议要小得多。

（二）基本层序与体系域

现代沉积学已认识到地层结构是具有“旋回含旋回”特点的（即：不同级别的旋回组成），建成一个组的代表性基本层序意义不是很大。通过大量的实践，我们认识到，应将基本层序的调查与相分析、海平面的变化及建立沉积体系域相结合，从一个地层单位内基本层序的变化规律来讨论与体系域的关系，即重点研究基本层序在长周期层序中的有序叠加形式，才能更好地解释成因地层（夏军，2007）。研究表明，沉积地层是以侧向加积为主，海平面的波动构成了地层结构的“旋回含旋回”特征，沉积地层的最基本沉积方式（图2-23）决定了基本层序的类型不外乎有3种，即加积型、退积型、进积型。

图2-23　基本层序的类型示意图

①～⑤均表示基本层序的纵向堆积方式

目前开展的1∶5万、1∶25万区域地质调查过程中，根据中国地质调查局的现行规范，开展的各个区域地质调查图幅均作了基本层序的调查，基本层序仅仅反映了该岩石地层单位的岩性组合特征，是一种静态的描述成因地层的方法，在海平面变化频繁的沉积地层中，用一个代表性层序——基本层序，很难概括一个动态变化中的地层单位，而笔者收集的当前区域地质调查资料，仅是简单地描述地层单位内的代表性基本层序，忽视了基本层序在岩石地层中的变化规律调查，仅从静态的观点来叙述基本层序是不够的，应从动态的观点出发，了解基本层序在地层中的变化规律，才能更好地解释成因地层。笔者曾尝试在1∶5万含山县幅、陶家厂幅等6幅区域地质调查联测，1∶5万定远县幅、凤阳县幅等4幅联测以及西藏1∶25万洛扎县幅区域地质调查过程中开展了基本层序的变化规律调查，取得了较好的效果。笔者在本次工作中对部分剖面采用基本层序在岩石地层单位内的变化规律调查，在层序划分中取得了较好的效果。

（三）层序与层序界线

Vail等（1988）将层序定义为顶底被不整合及其相当的整合面所限定的、相对整合的地层序列。它由一系列体系域组成，并被认为是在全球海平面升降旋回的下降速率变化拐点之间沉积的。有两种类型的层序：Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型层序底界为Ⅰ型不整合，Ⅱ型层序底界为Ⅱ型不整合。

Ⅰ型不整合：以河流回春作用、河流下切作用、沉积物通过陆架而不沉积，以及沉积相和海岸上超的突然向盆地迁移为特征。Ⅱ型不整合：不整合较为隐蔽，无河流回春现象，而以海岸上超向盆地迁移和大范围的地表缓慢刻蚀与地形逐渐剥蚀夷平为特征。

（四）研究区的二级层序划分

研究区南华纪—震旦纪共划分了3个二级层序（表2-6），叙述如下。

表2-6　研究区南华纪—震旦纪岩石地层单位、年代单位、层序地层及编图单位对比表

1.第一个二级层序

NhSQ1：为Ⅰ型层序，由休宁组的一段砾岩构成低水位体系域沉积，二段砂岩构成海侵体系域沉积，三段钙质砂岩、钙质粉砂岩、钙质泥岩构成凝缩段，由南沱组的下涯埠段冰筏砾岩构成高水位体系域沉积。

层序界面特征（NhSQ1—SB1）：层序底界即为皖南运动二幕的构造运动界面。区内东至一带见休宁组角度不整合在下伏不同层位之上，后者顶部侵蚀面凹凸不平，而向海域内见休宁组呈平行不整合在下伏小安里组之上。界面之上局部地段见河流相冲积扇沉积（如石台柏山村、东至小安里、浙江江山吴家岭）。该界面沿江南古陆周边分布，具河流回春、河流下切作用，被视为Ⅰ型层序不整合面。

低水位体系域沉积（NhSQ1—LST）：由休宁组的一段砾岩构成，在江南古陆边缘形成冲积扇沉积，是皖南运动二幕（晋宁运动）后由挤压机制转换为拉张伸展机制下的山前崩塌、冲积扇体。由于受后期的潮汐、波浪作用改造，各地保存状态不一。从江南古陆北侧看，当时的古陆北缘有3个重要的物源供给区，分别位于祁门县的闪里、黟县的渔亭及黄山市五城一带。祁门的闪里物源区提供了大量石英杂砂岩、花岗岩砾石，造成东至、石台一带形成冲积扇体，部分沉积物被滨岸带海水改造再沉积形成水下筛积物；黟县的渔亭物源区提供了大量的凝灰质细砂岩、千枚状细砂岩、石英岩，少量为中细粒石英砂岩砾石，砾岩间的大型透镜状砂体显示有多个冲积扇体的叠加。黄山市五城物源区提供的物源成分有蚀变火山熔岩、硅质岩、碳酸盐化凝灰岩，不规则的石英晶玻屑流纹质，英安质的晶玻屑凝灰岩砾石，形态以滚圆拉长为主。砾石含量30％～40％，胶结物为隐晶长英质、绢云母、凝灰质等，呈紫红色，反映山前快速堆积特点。在离古陆稍远的浙江江山吴家岭休宁组（志棠组）底部具明显的河流结构。

海侵体系域沉积（NhSQ1—TST）：在休宁组底部低水位体系域砾岩层段之上，有一层以磨圆度高、分选性好、冲刷现象发育为特征的砂砾岩区别于底部低水位砾岩层段，这一层应是初始海侵（TS）的重要标志，也是海侵体系域的底界。海侵体系域占休宁组总厚的97％以上，由许多次一级的海侵海退序列组成，总体由粗变细，属退积型结构。沉积相迁移规律也十分明显，从横向展布看，在江南古陆的外围海域，形成堡岛系统，由东北向西南，陆架近滨带与岸间有大型砂坝相隔，古陆边缘出现潮坪-潟湖相组合；剖面垂向上这种迁移规律更加明显，如东至县河西畈剖面，由下而上出现：潮坪-潟湖相组合、大型交错层理发育的砂坝组合、风暴岩发育的近滨陆架沉积组合。而同样位于古陆边缘的休宁蓝田地区，始终处于砂坝带内侧，岩性单一，全由潮坪-潟湖相组合的碎屑岩构成。反映休宁组二段是海水逐渐加深的产物，为海侵体系域沉积。

凝缩段（NhSQ1—CS）：由休宁组三段构成，主要岩性由钙质砂岩、钙质泥岩、含锰砂岩、含锰泥岩及钙质凝灰岩组成，厚度一般小于20m。

高水位体系域沉积（NhSQ1—HST）：这是一个有争议的问题，目前有的观点认为整个下扬子海缺失高水位体系域沉积，并认为是南沱冰期砾岩对下伏地层的切蚀作用而造成本区地层（休宁组顶）的缺失。对此笔者持否定观点。首先，下扬子海的冰碛砾岩，严格意义上应称冰成砾岩，它是冰筏携带的砾石融化后沉降的结果，是垂直堆积作用，并没有水平剪切方向的运动作用，所谓砾岩对下伏地层的削切作用而造成普遍缺失高水位体系域，理论上是不可能发生的；其次，休宁组与南沱组接触关系人为定为假整合也是上述观点的反映，实际上应为整合过渡，界面上并无暴露剥蚀、构造运动发生，也不可能所有剖面砾岩的削切作用都作用至凝缩段位置；再者，多数学者据该时期普遍存在两套冰筏沉积物认为南华纪存在两次冰期，而对峡区仅发育的一套南沱组冰碛砾岩则用两次冰期叠加在一起，认为后一种现象是由于大冰期切蚀了早期形成的冰期，故只保留了一套大冰期的沉积物来解释，笔者认为也是错误的。首先持这种观点的人没有搞清楚两者环境的差异，峡区南沱组砾岩是大陆冰川作用的结果，发育一套冰碛砾岩是正常的，而海域中出现两套冰筏砾岩沉积物，正是雪球地球事件的反映，下部下涯埠段冰筏砾岩沉积是全球进入冰期开始阶段的产物，雷公坞段冰筏砾岩沉积则是雪球地球消融阶段的产物，而之间的洋安段，所谓的间冰期正是雪球地球阶段的沉积反映（具体描述见后文）。也就是说，是雪球地球造成了在海域范围内出现一次冰期形成了两套冰筏沉积现象，这种现象在以后的地质历史演化中再也没有出现过，是因为没有再出现过雪球地球事件，如发育于冈瓦纳古陆北缘古特提斯海石炭纪擦蒙组冰筏砾岩，仅为一套完整的冰筏砾岩组合。从上述分析可知，该期高水位体系域是全球逐渐变冷、海平面上升的晚期和静止时期及下降早期的沉积产物，下扬子海就是下涯埠段冰筏砾岩沉积的表现。

2.第二个二级层序

ZSQ1：为Ⅰ型层序，由南沱组洋安段、雷公坞段组成低水位体系域沉积，蓝田组一段、二段构成海侵体系域沉积，三段构成高水位体系域沉积。

层序界面特征（ZSQ1—SB1）：这个层序的界面性质也是值得探讨的，这个层序的底部并无河流回春、深切河谷特征，那么我们为何又将其确定为Ⅰ型层序呢？

Vail等（1988）据全球海平面变化以及沉积物在容纳空间的充填形式，划分了Ⅰ型、Ⅱ型层序，模式是在中生代以来的全球沉积特征研究的基础上建立的，当我们运用这一理论至古生代甚至元古宙时，对于特殊地质事件，Vail等在总结中生代以来的沉积层序时是没法考虑到的。那种Ⅰ型层序底部必定伴随有河流回春、深切河谷作用是在总结中生代以来盆地演化的基础上而确定的，南华纪发生的雪球地球事件造成海平面急剧下降，其沉积表现不同于一般冰川作用引起全球海平面变化表现。因为全球结冰，造成的直接结果是冰雪覆盖下的海域内外动力地质作用几乎停止，滨线坡折带内侧冰雪覆盖，标准模式建立的坡折带内侧深切河谷作用、河流回春现象在雪球地球时期是不会发生的。那么我们为何又将其确定为Ⅰ型层序呢，这必须从Ⅰ型、Ⅱ型层序形成的基本原理说起。Ⅰ型、Ⅱ型层序不整合的出现，取决于沉积滨线坡折处全球海平面下降速率是大于还是小于盆地下降速率。因此，全球海平面下降产生Ⅰ型不整合，标志着该盆地边缘的沉降速率低，而Ⅱ型不整合则标志着该盆地边缘沉降速率高。由此可以说明，在应用层序地层模式之前，综合分析全球海平面变化与局部下降的重要性。就南华纪发生的雪球地球事件可知，全球海平面下降幅度远大于构造沉降，沉积了一套特殊的地质体。由此可见，该层序底部虽无河流回春、深切河谷作用，但据Ⅰ型层序的形成机理，也应将其界面确定为Ⅰ型层序不整合界面。

低水位体系域沉积（ZSQ1—LST）：从Vail等全球海平面变化正弦曲线可知，低水位体系域是在相对海平面下降及其后的缓慢上升时期沉积的。在下扬子海表现为雪球地球期沉积了较薄的南沱组洋安段钙质泥岩、含锰砂岩、粉砂质泥岩沉积；冰雪消融伴随着坠石沉积（雷公坞段）。(www.xing528.com)

海侵体系域沉积（ZSQ1—TST）：蓝田组底部含锰白云岩与南沱组雷公坞段砾岩间构成了海侵界面（TS），盖帽碳酸盐岩（蓝田组一段）构成了海侵体系域的底，随着海平面的持续上升，沉积了一套碳质页岩夹薄层碳质泥岩（蓝田组二段），其最大海泛面（mfs）位于该段的近顶部含丰富的微古植物及宏观藻化石的碳质页岩位置。

高水位体系域沉积（ZSQ1—HST）：据Vail等的划分，高水位体系域是全球海平面上升晚期、静止时期及下降早期的沉积产物。下扬子海表现在蓝田组三段下部为泥质白云岩与页岩的互层沉积，上部为“肋骨”状灰质白云岩沉积。

3.第三个二级层序

ZSQ2：为Ⅱ型层序，由蓝田组四段碳质页岩构成海侵体系域沉积，皮园村组厚层硅质岩段构成高水位体系域沉积。

层序界面特征（ZSQ2—SB2）：Ⅱ型层序界面有关的作用和沉积与Ⅰ型层序界面的有所不同。形成Ⅱ型层序界面时，海平面降落至滩缘或稍低于这一位置，台地的内带暴露地表，一般来说，大气降水的影响在台地的内带占优势，在这些地区大气降水的成岩作用与小规模的Ⅰ型全球海平面降落时的情况相似。这些效应包括：颗粒，特别是不稳定的文石和高镁方解石颗粒的溶解、少量渗流带和潜流带胶结物的沉淀以及混合带的白云石化。形成Ⅱ型层序界面时，可能会出现高盐度的白云石化。与Ⅰ型层序界面不同，这时海平面在短时期内又开始上升，海水重新又漫回台地的外带，在下伏的台地边缘或低于台缘处开始沉积台缘楔或滩缘楔，并向陆地方向上超。与Ⅰ型层序界面的侵蚀作用相比，Ⅱ型层序界面斜坡前缘的侵蚀作用并不重要。

下扬子海此时的台地内带位于长江以北的巢（湖）宁（南京）碳酸盐岩台地区，出现干裂、钙结岩壳等。长江以南滩缘楔、台缘楔不发育，并迅速海侵，造成海侵面与层序界面重合。

海侵体系域沉积（ZSQ2—TST）：海平面快速上升，在江南广大地区普遍沉积一套蓝田组四段的黑色碳质泥岩、钙质泥岩，局部地段出现含锰、含磷泥岩和石英砂岩，最南部的深水区出现黑色泥岩夹薄层硅质页岩，并出现较厚的黄铁矿层，形成小型黄铁矿床。

高水位体系域沉积（ZSQ2—HST）：由皮园村组下段厚层硅质岩组成，局部地区出现灰岩夹层及柱状、层柱状叠层石，出现风暴岩、石膏假晶（厚层硅质岩成因讨论见后）。

（五）研究区各相带代表性剖面二级层序划分

（1）青阳地区层序地层划分如图2-24、图2-25所示。

（2）东至地区层序地层划分如图2-26至图2-28所示。

（3）休宁-黄山地区层序地层划分如图2-29至图2-32所示。

图2-24　青阳县百丈岩北钻孔ZK441震旦纪蓝田组、晚震旦世-早寒武世皮园村组层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-25　青阳县百丈岩南震旦纪蓝田组、晚震旦世-早寒武世皮园村组层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-26　东至县洪方震旦纪蓝田组、晚震旦世-早寒武世皮园村组层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-27　东至县葛公镇梨云岭南华纪南沱组、震旦纪蓝田组层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-28　东至县河西畈南华纪休宁组—震旦纪蓝田组下段层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-29　休宁县蓝田南华纪休宁组—震旦纪蓝田组下段层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-30　太平县岩寺早南华世休宁组—晚震旦世-早寒武世皮园村组下段层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-31　黟县美溪早南华世休宁组—晚震旦世-早寒武世皮园村组下段层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-32　绩溪县煤炭山南华纪休宁组—南沱组下段层序地层划分与沉积环境剖面图

（4）歙县-绩溪地区层序地层划分如图2-33、图2-34所示。

图2-33　黄山区聂家山震旦纪蓝田组层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-34　绩溪逍遥震旦纪蓝田组层序地层划分与沉积环境剖面图

（5）浙皖交界地区层序地层划分如图2-35至图2-37所示。

图2-35　歙县黄柏山南华纪南沱组—晚震旦世-早寒武世皮园村组层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-36　歙县羊山坪-石门南华纪休宁组—晚震旦世-早寒武世皮园村组层序地层划分与沉积环境剖面图

图2-37　歙县鸟雀坪震旦纪蓝田组层序地层划分与沉积环境剖面图