湖北省大洪山地区青白口纪花山群沉积特征及其构造古地理意义

张汉金，叶 琴，毛新武，杨金香，李琳静，廖明芳，李京丽

(湖北省地质调查院，湖北武汉 430034)

0 引言

花山群一名源自于北京大学地质地理系湖北大队1959年之1∶20万宜城幅区测报告，创建地点为京山县花山，原始定义:本群下部洪山砾岩组为一套山间河流相沉积砾岩;上部六房咀板岩组为一套浅海相沉积的泥质碎屑岩，与上覆南沱组、下伏应山群均为不整合接触。1∶20万应城幅(1975)和1∶20万随县幅、宜城幅(1982)厘定为花山组，并扩大了分布范围，将太阳寺背斜[1]北东的一套混杂岩[2]893，包括酸性火山岩—沉积岩系、基性火山岩—沉积岩系与南西陆源碎屑沉积岩系夹基性火山岩—沉积岩一并划归其中，认为二者为相变关系。时代划归为青白口纪。1∶5万古城畈幅、三阳店幅、客店坡东半幅(1986)恢复“花山群”，但其岩性、时代和分布基本延续1∶20万划分，将下部砾岩称洪山寺组，上部板岩称六房咀组。《湖北省区域地质志》(1990)将这套地层称“花山群”，《湖北省岩石地层》(1996)又将其统称花山组[3]。1∶25万随州市幅(2003)解体并沿用上述之花山群(表1)，将其间酸性火山岩—沉积岩系划归青白口纪武当岩群，将基性火山岩—沉积岩系归属为随州区寒武系—奥陶系，余下陆源碎屑沉积岩系则为花山群，其下为洪山寺组，上为六房咀组，但分布范围没有修改。

近年来，笔者通过仔细阅读花山群相关地质调查资料和重要论文，进行实地调查研究，认为这套地层内容确实包括了不同时期、不同沉积环境和构造背景形成的岩石类型，理应对其分解。首先进行分解的是董云鹏(1998)[4]。分解后其岩石类型与董云鹏及1∶25万随州市幅解体的三套岩系基本一致，即为断层所分隔的酸性火山岩、基性火山岩—沉积岩和陆源碎屑沉积岩。本文论述的花山群即为出露于随南大洪山太阳寺背斜南西翼之陆源碎屑沉积岩地层体(图1)。

表1 花山群及划分沿革表Table 1 Dividing evolution table of Huashan group

图1 湖北省大洪山地区花山群分布示意图Fig.1 Distribution sketch map of Huashan group，Dahong mountain，Hubei province

1 花山群沉积特征与环境分析

1.1 花山群代表性剖面

因洪山寺组在区内发生明显变化，故列二条剖面反映其变化特征。

京山县肖树湾青白口系花山群实测剖面图(据1∶5万古城畈幅地质报告修改)

1.2 花山群沉积特征

花山群岩性具二分特点，总体呈下粗上细沉积特征(图2)，表明其沉积环境较为稳定，从沉积组合和沉积相特点分析，该群为被动大陆边缘盆地之构造古地理环境。

洪山寺组(Qbh):主要分布于大洪山以南的洪山寺、榔头寨、万家坪、茶棚一带。为一套浅变质碎屑岩。具明显沉积韵律，由下向上可分出四个砾岩—砂岩、板岩沉积旋回。厚758～935 m，与下伏打鼓石群呈角度不整合接触。本组底部为灰、灰褐色厚层白云岩角砾岩，角砾呈棱角状，源自于下伏打鼓石群，且搬运距离大多不远，角砾横向发生变化，北部以万家坪、洪山寺为中心，多厚层状，角砾粗大，往南则明显变小，为近岸山前陆源碎屑快速的冲积扇[5]之扇根部位沉积;下—中上部为次棱角状—浑圆状中厚层状中细砾白云岩砾岩、硅质砾岩、中细粒砂岩、含砾砂岩，其砾岩渐具磨圆和分选，多为基底式胶结，胶结物为砂质、硅泥质和白云质等，砂岩与板岩常构成韵律，往南西至肖树湾、厂河一带砾岩减少、板岩增多，韵律层发育、时见斜层理，属冲积扇扇中部位沉积;上部为灰色板岩夹钙质板岩，局部夹细砾岩、粉砂质泥质板岩，属冲积扇扇端部位沉积。

图2 湖北省大洪山地区花山群沉积结构与环境分析图Fig.2 Sedimentary structure and environment analysis of Huashan group in Dahong mountain，Hubei province

图3 湖北省大洪山地区花山群洪山寺组冲积扇沉积模式图Fig.3 Alluvial fan sedimentary mode of Hongshansi formation，Huashan group in Dahongshan area，Hubei

六房咀组(Qbl):主要分布于洪山寺组南西部之京山肖树湾—六房—厂河一线，为灰绿色板岩、钙泥质板岩、粉砂质板岩，下部夹紫红色粉砂岩、长条状细砂岩层，偶夹含砾砂质板岩透镜体。具变余泥、砂质结构，板状构造，局部夹薄层含砾砂岩。板岩中含有丰富微古化石:Trematosphaeridium minutum(小穴面球形藻)，Ligum striatum(丝状植物碎片)，Polypota obsoleta(模糊多孔体)，Trematosphaeridium holtedahlii(郝台达穴面球形藻)，Leiopsophaera apertus(开放光球藻)等，时代属青白口纪。岩石为水平层理。总体显示以细碎屑为主沉积建造。厚1 021 m。与下伏洪山寺组呈整合接触，其上被莲沱组不整合覆盖。

1.3 花山群沉积环境分析

1.3.1 洪山寺组沉积环境

根据洪山寺组岩石组合、区域产出特征、原生沉积构造及垂向叠覆规律，可以确认其为基本稳定环境沉积的一套冲积扇相沉积体(图3)，其扇体结构清晰，并可细分出扇根、扇中和扇端。

扇根亚相(fr):主要形成于洪山寺组下部和底部，沉积物主要来自基底之打鼓石群碳酸盐岩夹碎屑岩，由大小不等的白云岩角砾岩、砂岩角砾岩和硅质岩角砾岩组成，底部角砾呈棱角状，大者可达60 cm×30 cm，向上渐为次棱角状，局部略具磨圆和分选，且角砾渐小，角砾以基底式胶结为主，胶结物多为白云质、砂质和泥质。该亚相之砾岩在横向上变化较大，厚度在石和尚冲、万家坪一带厚达150～200 m，向北西或向南东则逐渐减薄至70 m，局部地段仅20余米，同时自北西向南东砾石成分由复杂变为单一，砾径由大变小，分选性、磨圆度均有所提高。与下伏打鼓石群呈角度不整合接触关系清晰，白云岩角砾岩与层状白云岩呈角度相交产出特征明显。

扇中亚相(fm):形成于洪山寺组下部—中上部，由中—厚层砾岩—砂岩—页岩构成沉积韵律，平行层理为主，常见古流向向南、南西、南西西的交错层理，自茶棚往南至肖树湾一带明显可见三次砾岩—砂岩—页岩的重复再现，厚616 m。其中砾岩层变化特征为:中砾白云岩角砾岩—中细砾次棱角状、浑圆状砾岩—细砾岩;砾岩成分由白云岩为主渐变为砂岩、硅质岩和石英岩为主;砾石磨圆度→角砾状→次棱角状→浑圆状→圆形砾状，砾径由大变小。这种砾岩层变化过程反映该区具有由近源—远源的搬运沉积特点。上述沉积特征表明，该地层体为明显扇中沉积特点，而砾岩层的三次重复，则说明该扇体曾发生三次大的充填沉积过程。

扇端亚相(fe):形成于洪山寺组上部，由浅黄灰色板岩、粉砂质板岩、钙质板岩夹中层状细砂岩、泥质粉砂岩组成，厚222 m，其中时见透镜状、长条状中细砾岩层，岩层以水平层理为主，时见平行层理和透镜状层理，板岩层常由页岩发生浅变质作用而形成。沉积特征表明，该地层体为明显扇端沉积体。

需要说明，1∶5万客店坡东、古城畈、三阳店幅(1986)曾将洪山寺组确定为一套扇积物，指出洪山寺组物质来源于下覆打鼓石群。砾岩搬运不远，因而磨圆度差，反映为近海岸陆源碎屑快速沉积之特点。本文认为此观点正确，并在此资料和其它区调资料基础上，通过剖面实测、路线调查和数据测量等工作，进一步确定扇体规模并建立该扇体之沉积模式(图3)。

1.3.2 六房咀组沉积环境

六房咀组经原岩恢复，其岩性主要为灰绿色页岩、钙泥质页岩、粉砂质页岩，下部夹长条状细砂岩单层，偶夹含砾砂质页岩透镜体。本组总体为岩性单一的泥质岩类，沉积物粒度细，95%沉积物粒度＜0.03 mm，岩层单层薄，90%岩层为毫米—厘米级，以水平层理为主，偶夹平行层理，变质为板岩后，岩石具变余泥质结构、显微鳞片结构，板状构造。上述沉积特征表明六房咀组为一套半深海相泥质岩类，属边缘或前陆盆地之边缘带—中央带[6]之沉积地层体。

2 花山群构造古地理模式及其大地构造环境

花山群下部不整合于已发生褶皱的扬子克拉通中元古代打鼓石群碳酸盐岩[7]基底地层之上(该褶皱基底北东部紧临南秦岭造山带)，其上又被南华纪莲沱组不整合超覆，说明其沉积时代属青白口纪，同时也说明该群为两次造山事件之间的有限沉积盆地。该群由洪山寺组到六房咀组经历由水下近岸冲积扇至盆地中央带的沉积过程，从其沉积结构分析，这个沉积过程是一个相变化较快的过程，表明其沉积盆地基底为挤压式构造背景，在挤压作用下，造成盆地收缩，使北东部较快抬升，同时盆地中央亦发生沉降，导致盆地基底形成向南西掀斜的箕状凹陷，花山群则沉积于该箕状凹陷之中(图4)。其后，该地层体由于后期构造作用而发生褶皱和低级变质。上述特征表明，花山群沉积阶段的构造古地理环境为前陆盆地。根据花山群沉积相和构造古地理特征，该前陆盆地可进一步划分如图4所表达的前渊带[2]473、前隆和隆后。需要指出，由于花山群沉积后受南华纪莲沱组超覆沉积作用影响，导致隆后和前隆之部分沉积体被覆盖而尚未出露，说明该区从中元古代至南华纪皆处于半稳定状态，应属被动大陆边缘之大地构造环境。综上所述，分解后陆源碎屑岩组合的花山群与从原“花山群”中分离出的基性火山岩和酸性火山岩共同组成一次板块运动的有机整体，这个整体即为随南大洪山太阳寺背斜北东侧在花山群沉积时期由前陆盆地—蛇绿混杂岩带[2]861—岩浆弧[8]之大地构造环境模式。

图4 花山群沉积模式与大地构造环境示意图Fig.4 Sketch map of sedimentary mode and tectonic environment of Huashan group

[1] 黄建勋，金经炜，张淦权，等.中华人民共和国地质矿产部地质专报:湖北省区域地质志[M].北京:地质出版社，1990:44－60，22－23.

[2] 程裕淇，王鸿桢，李廷栋，等.地质科学大辞典[M].北京:地质出版社，2006.

[3] 陈公信，金经炜，吴细松，等.全国地层多重划分对比研究:湖北省岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社，1996:52－53.

[4] 董云鹏，张国伟，柳小明，等.鄂北大洪山地区“花山群”的解体[J].中国区域地质，1998，17(4):371 －376

[5] 刘宝珺，曾允孚.沉积相环境研究丛书:岩相古地理基础和工作方法[M].北京:地质出版社，1985:92.

[6] 王成善，李祥辉.沉积盆地分析原理与方法[M].北京:高等教育出版社，2003:16 －25.

[7] 熊兴元，陈忆元.湖北京山中元古界打鼓石群沉积特征及其构造古地理意义[J].地球科学，1991，16(5):489 －495

[8] 金性春.板块构造学基础[M].上海:上海科学技术出版社，1982:81－84.