坠石现象和成因分析-皖南新元古代中晚期岩相及古地理环境与成矿

所谓冰筏是指冰川的前缘不断地有浮冰流出，随冰融水浮动，这些浮冰其状如筏，故称冰筏（ice rafting）。浮冰承载着大小漂砾和碎屑，当冰筏倾覆或融化时，其中的漂砾及石块即坠落于当地，称为坠石。如现代南极冰盖、格陵兰冰盖解体的冰山漂浮在洋面上，它们运载着冰碛物，当冰山融化时，这些冰碛物则沉入洋底，成为浮冰碎屑沉积，它们是确定古冰川遗迹的重要证据之一。南华纪晚期，全球气候骤然寒冷，新元古代早期的碰撞造山运动（罗迪尼亚超级大陆形成事件）形成的江南古陆（岛弧）在经历新元古代中、晚期的裂谷事件后仍矗立于安徽的南部。长期的风化作用为下扬子海提供了丰富的物源，南华纪晚期的寒冷事件形成的冰川首先在古陆形成，并进一步向海域蔓延。在海域中形成大大小小的冰山漂浮在洋面上，它们运载着丰富的冰碛物，运移的过程中一部分冰山融化，形成坠石沉积（下涯埠段）；大部分没有融化的冰山最终冻结在一起，形成雪球地球（洋安段）；雪球消融的过程是上述的逆过程，携带的大量砂砾呈坠石落入海底（雷公坞段砾岩）。外来的杂砾岩充填海盆给直接判定古环境带来了一定的难度，但从正常沉积夹层、冰碛砾岩的上下环境指标，仍可确定当时的古地理面貌。下扬子海可划分为滨岸冰筏、陆棚冰筏。

图4-13　南华纪晚期的雪球地球沉积模式示意图

1.滨岸冰筏

滨岸冰筏系冰川作用由大陆延展到海域内的沉积物，位于滨海环境的滨岸地区、陆缘冰川的外侧，相带宽度与海平面升降幅度关系密切，而与冰川作用的规模和海底地形的变化关系不是很大。(www.xing528.com)

主要见于石台、黟县、绩溪、旌德、宁国等广大地区，由南沱组下涯埠段构成。各地的表现形式不一，主要由含砾砂岩、含砾细砂岩构成。颜色以灰绿色为主。含砾岩石中的砾石含量不均，一般5％～10％，局部可达15％～25％，分选性、磨圆度均较差，棱角状者为多，砾石直径相差悬殊，一般0.2～0.3cm，大者10cm左右，个别有大于30cm的花岗岩砾石。砾石成分复杂，主要有砂岩、石英、粉砂岩、灰岩、花岗岩、花岗闪长岩及火山物质砾石。多数地段见交错层理，如黟县美溪就见有大量丘状交错层理，反映冰川形成初期，在雪球地球形成之前，海域中风暴作用频繁，在远离古陆地区正常沉积夹层层数增多。冰筏砾岩厚度最大的地区位于太平—旌德一带，正好与火山作用强烈地段相一致，说明厚度大并非是构造沉降最大的地区，应与物源和携带碎屑的冰山消融速度关系密切，导致坠石在局部区域明显增厚，太平—旌德一带下涯埠段厚度较大的原因，可能正是火山提供热源所致。主要见有含凝灰质粉砂岩、含砾晶屑凝灰质粉砂岩、角砾流纹质岩屑晶屑凝灰岩、沉凝灰岩，基质主要为火山晶屑和火山灰，镜下石英呈次棱角状、棱角状、熔蚀状，自形六方短柱状。

2.陆棚冰筏

陆棚冰筏系冰筏将冰碛物带入较远的陆棚区沉积，见于沿江及其以北地区的下涯埠段、下扬子海域内的雷公坞段。岩石类型主要为含砾砂质泥岩、含砾泥岩、含砾粉砂质泥岩。纹层较发育，沉积坠石与纹层间下切上绕现象较常见。沿江及其以北地区的下涯埠段砾石少而小，呈青灰色、深灰色，岩石成分以泥质物为主，含量约5％～10％，砾径一般1～3mm，大者2cm×3cm，偶见花岗岩坠石；雷公坞段也主要为含砾泥质物，颜色以青灰色为主，含砾岩石中的砾石含量各地不均，含砾率15％左右居多，成分为砂岩、花岗岩、粉砂岩、含锰灰质、脉石英等，与物源区有关。火山作用强烈的地方沉积坠石堆积厚度就大，由于雷公坞段冰碛坠石形成是雪球地球融化阶段的产物，可能是最早融化的区域，携带碎屑的冰块就向其聚拢，不断地融化，最终造成堆积厚度巨大。其中在这一区域内出现多层含锰白云岩夹层，可能就是“融化（与大气相通）—聚合（再次隔绝）”反复出现造成的。一般认为新元古代冰期形成雪球地球，海洋被雪球封闭，没有被雪球封闭的陆地上的火山喷发和地震，产生大量CO2气体；这些CO2等温室气体越积越多，温室效应越来越强，最后造成雪球的解体；最新溶解的区域大量的CO2进入海洋与大量金属离子结合，形成了碳酸盐岩盖帽。可见，局部地区雷公坞段冰碛砾岩中所夹的多层含锰白云岩（最多地方见3层）的现象就是雪球地球消融期冰山“融化—聚合”的结果，其成因与冰期完全消失后区域上普遍发育的盖帽碳酸盐岩成因是一致的。