粤东地区上三叠统红卫坑组—下侏罗统上龙水组对古气候和构造背景的地球化学记录

凌恳 朱世博 李瑞 王建荣

摘要：粤东地区上三叠统—下侏罗统红卫坑组、银瓶山组和上龙水组经历了两次海平面升降事件，气候总体是温暖湿润的，在辛涅缪尔期后期，有过短暂的干热气候。样品数据在K2O/Na2O-SiO2、Zr-Th、La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10构造判别图解显示，粤东地区在晚三叠世—早侏罗世时期处于被动大陆边缘，但也有大陆岛弧的特性。

关键词：粤东；上三叠统；下侏罗统；红卫坑组；银瓶山组；上龙水组；元素地球化学；古气候；构造背景

粤东地区位于我国华南陆缘的南部，晚三叠世开始特提斯洋海水侵入华南陆缘形成“粤东海盆”，在早侏罗世时期仍然持续接受陆源碎屑沉积，进入了较为稳定的滨浅海陆棚环境。而发生在此期间华南与华北的碰撞以及华南与东南亚的碰撞，结束了特提斯洋在华南的历史，导致中国东南部由浅海环境转变为大陆山体和山前盆地。目前，地质学家对晚三叠世—早侏罗世粤东地区构造演化历史争议较大【1-3】，其争议的焦点主要集中在大地构造性质及动力学机制。所以，通过对粤东地区中生界上三叠统和下侏罗统沉积物所记录的沉积环境、古气候变化及构造背景特征进行细致的分析研究，为恢复粤东地区晚三叠—早侏罗世的大地构造背景和动力学机制提供一定的资源。

1.岩性、岩相特征

2016年～2018年，由广东省地质调查院承担的中国地质调查局项目“南岭成矿带中西段地质矿产调查”的二级项目“广东1∶5万丰顺县等四幅区域地质调查”，实地测勘了广东省龙衣寨红卫坑组剖面，丰顺县酒江孔银瓶山组剖面，潮安县飞鹅山上龙水组剖面，本文所采集的样品均来于此。具体岩性、岩相特征分述如下。

广东省龙衣寨剖面红卫坑组被早白垩世中粒黑云母二长花岗岩侵入而未见底，顶部因剥蚀未见顶。厚度大于591.26m。该组沉积韵律较为发育，自下而上可分为两段：下段沉积韵律简单且厚度较大，为5m～200m不等，上段沉积韵律趋于复杂，炭质、泥质逐渐增多，整体呈向上变细的特征。下段岩性以浅灰、灰黄、褐红色中—厚层状中粒岩屑石英砂岩、长石石英砂岩、杂砂岩为主，夹褐红—砖红色中薄层状粉砂质泥岩，砂岩内常发育平行层理、冲刷面及正粒序层理，局部发育交错层理，显示出较强且变化频繁的水动力条件。下段厚度大于261.86m。上段岩性主要为灰黑、紫黑色中薄层—薄层状炭质泥岩、粉砂质泥巖、泥质粉砂岩，与灰褐色厚—中层状细粒岩屑石英砂岩、岩屑砂岩互层，二者岩比为2∶1左右，发育水平纹层理、韵律层理。底部以砂砾岩、复成分砾岩整合于红卫坑组下段之上。上段厚度大于329.4m。

丰顺县酒江孔剖面银瓶山组底部被晚侏罗—早白垩世侵入岩吞噬，顶部与上龙水组灰黑色泥岩呈整合接触。厚度大于330m。岩性下部以大套砂岩为主，粉砂质泥岩、泥质粉砂岩较少，中—上部粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹层逐渐增多，自下向上呈现粒度变细的趋势。

丰顺县南坑村剖面上龙水组上龙水组顶底均以大套灰黑色泥岩分别与银瓶山组、长埔组褐红、褐黄色砂岩或粉砂岩呈整合接触，厚963.2m。出露岩性主要为灰黑、紫红色粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及由灰黑色薄层—极薄层状泥岩与灰黄、褐红色泥质粉砂岩互层组成的韵律层。中下部夹灰黄、灰白色中厚层状、厚层—块状的细粒、细中粒长石石英砂岩、岩屑石英砂岩，发育水平层理、韵律层理、局部见透镜状层理。下部和上部粒度较细，主要为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩，中部粒度较粗，主要由砂岩组成，具有细—粗—细的特点。

岩性组合、层理的变化反映沉积环境的变迁，红卫坑组为一套砂泥质沉积建造，沉积环境为海陆交互相之三角洲亚相。下段以大套砂岩为主，夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，碎屑成分成熟度及分选性较差，体现其近源沉积特点，局部发育透镜状层理、冲刷凹坑（面）、交错层理，总体体现的是河控三角洲沉积特征，以河流建设作用影响为主，偶尔发生短暂海浸而受海洋的潮汐作用影响。砂岩主要体现的是物源补给较快的三角洲平原河道、三角洲前缘席状砂等沉积，粉砂岩泥岩（或泥质粉砂岩）体现的是三角洲平原的支流间湾沉积或潮坪沼泽沉积，偶见的砾岩层则属河床底部的滞留沉积。上段可见大套灰黑色炭质泥岩，常具密集的水平纹层理，显示其处于较为宁静的海相环境下，受潮汐及波浪影响较弱，且陆源物质供给较为缓慢，为海湾—河口湾环境。总体而言，该组自下向上粒度呈变细的趋势，体现出海进的趋势，同时陆缘碎屑的补给速度也迅速减慢，与河口的侧向迁移有关。

银瓶山组以细粒、中细粒石英砂岩、岩屑石英砂岩、长石石英砂岩为主，碎屑成分中石英含量高，成分成熟度较高，分选磨圆较好，表明其水动力较强，经过较长时期的搬运，普遍具平行层理、正粒序层理，或显示其为高能的无障壁海岸中的滨海沉积环境。该组含海相Retroceramus subinconditus-Hiatella组合带化石，很明显具海相性质。自下向上泥岩略有增多，呈现由粗至细的变化趋势，反映银瓶山组总体为海侵沉积序列。

上龙水组主体岩性为灰黑色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、含碳泥岩，表明其形成于强还原环境，其水动力作用较弱，其颜色有时又有紫红色出现，说明其间歇暴露于水面之上。发育水平层理、韵律层理、透镜状层理，具有潮汐层理的特征，受潮汐作用强。含植物化石如枝脉厥Cladophlebis、似木贼Equisetites等，其保存形态较密集，羽叶茎干较完整，应为原地或搬运不远的沉积，该植物群代表热带—亚热带气候环境，温暖潮湿，同时在相同的层位亦有虫管、海相双壳类Pseudomytiloides matsumotoi、Parainoceramus amygdaloides、Pseudomytiloides yizhangensis等化石，具滨海相之特征。炭质层的出现表明其形成于容易成煤之地。综上所述，上龙水组沉积环境为有障壁海岸中的泻湖沼泽—潮坪沉积环境。

2.样品采集及分析

上三叠统样品采自揭西县龙衣寨剖面，采集层位为红卫坑组。下侏罗统样品采自潮安县飞鹅山剖面，样品QY-03、QY-04、QY-11采自银瓶山组下部至上部，样品QY-01、QY-02采自上龙水组下部，QY-05采自上龙水组中部，QY-06采自上龙水组上部。主量、微量元素分析由河北省区域地质矿产调查研究所实验室中心完成，分析结果见表1。

3.讨论与结论

3.1地球化学特征对海平面升降的指示

在水深小于2000m的沉积环境中，m值呈随水深增加而变小的规律，这是通过对太平洋表层沉积物研究得出的结论。Sr丰度或Sr/Ba比值增大，反映古盐度增加，指示古水深增加。Ca/Mg比值变小，反映古盐度降低、水体pH值降低。

由图1所示，m值、Sr/Ba、Ca/Mg三条指相标志曲线是一致的，反映从晚三叠世瑞替期到早侏罗世土阿辛期粤东地区发生过2次海平面升降。海平面上升发生在红卫坑组—银瓶山组和银瓶山组—上龙水组之交，海平面下降发生在银瓶山组时期和上龙水组—长埔组之交。

3.2地球化学特征对古气候的指示

Sr/Cu比值介于1.3～5.0之间指示温湿气候，大于5.0则指示干热气候。红卫坑组、银瓶山组、上龙水组Sr/Cu比值大部分介于1.3～5.0之间，指示气候是温暖湿润的，仅在上龙水组中部比值大于5.0，反映当时出现短暂的干热气候。

综上所述，从瑞替期至辛涅缪尔期中期，粤东一带气候均是温暖湿润的，非常适合生物生存，海生生物双壳类、软体动物广泛发育，枝脉厥、似木贼等植物群亦发育繁盛，至辛涅缪尔期后期，调查区经过短暂的干热气候后又变温暖湿润。

3.3大地构造背景

3.3.1主量元素特征

样品主量元素特征检表2，其最显著的特征是高K2O/Na2O和Al2O3/CaO+Na2O，具典型的被动陆缘特征，TFe2O3位于2～5之间，与活动陆缘特征值相似，而TiO2数值和Al2O3/SiO2数值显示晚三叠世红卫坑组具有大陆岛弧的特征，早侏罗世银瓶山组和上龙水组具有大洋岛弧的特征。出现这种现象的原因可能是因为沉积岩物源来自各个地方，受水流搬运影响。总体看来调查区晚三叠世—早侏罗世构造背景为被动陆缘，晚三叠世时靠近大陆岛弧一侧，大陆岛弧携带的碎屑物随水流搬运沉积在红卫坑组中，早侏罗世调查区靠近大洋岛弧一侧，大洋岛弧携带的碎屑较多。

将所有样品投于K2O/Na2O-SiO2构造判别图解中，样品全部位于被动大陆边缘范围内，且远离活动大陆边缘（图2）。

3.3.2微量元素特征

将样品数据投于Zr-Th、La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10判别图解（图3）中。在Zr-Th图解中，样品都在被动大陆边缘区域内，仅有两个样品落在区外；在La-Th-Sc图解中，上龙水组样品大部分落在大陆岛弧区域内，上龙水组上部的样品QY-06和银瓶山组样品落在靠近被动陆缘和活动陆缘复合区域内，红卫坑组样品在陆缘区域内；在Th-Co-Zr/10图解中，样品主要落入大陆岛弧和被动陆缘区域内。

综上所述：粤东地区晚三叠世—早侏罗世时期的构造背景为被动大陆边缘，但也有大陆岛弧的特性。晚三叠世瑞替期沉积物主要来源于被動大陆边缘，早侏罗世赫塘期开始慢慢接受来自于大陆岛弧的物源，含量较少，至早侏罗世辛涅缪尔期达到最高，早侏罗世辛涅缪尔期—土阿辛期来自于大陆岛弧的物源又开始减少，这与前面所述调查区内海平面升降变化、沉积环境分析是吻合的，上龙水组沉积时，海平面升高，海水淹没沿海岛弧，大陆岛弧性质增强、形成有障壁海岸的滨海泻湖沼泽沉积环境。总体来说仍处于特提斯体制，直至中侏罗世，粤东大规模火山爆发，才开始向太平洋构造体制转换。

参考文献：

[1]王光杰，滕吉文，张忠杰，等；中国华南大陆及陆源地带的大地构造基本格局[J]，地球物理学进展， 2009， 15（3）， 25-44.

[2]胡建，邱检生，王德滋，等；中国东南沿海与南岭内陆A型花岗岩的对比及其构造意义[J]，高校地质学报， 2005， 11（3）， 403-414.

[3]许中杰，程日辉，王嘹亮，等；广东东莞地区中侏罗统塘厦组凝灰质沉积物的元素地球化学特征及构造背景[J]，岩石学报， 2010， 26（1）352-360.