皖南前南华纪浅变质岩系的沉积地质特征及其构造古地理意义

doi:10.13745/j.esf.sf.2020.4.42

地学前缘 ›› 2020, Vol. 27 ›› Issue (4): 282-293.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.4.42

皖南前南华纪浅变质岩系的沉积地质特征及其构造古地理意义

韩瑶¹^,²(), 张传恒²^,^*(), 李利阳³, 蒋先强², 刘子荟²

1.山东省地质环境监测总站, 山东济南 250014
2.中国地质大学(北京), 北京 100083
3.武警黄金部队第四支队, 辽宁辽阳 111000

收稿日期:2019-08-20 修回日期:2020-04-08 出版日期:2020-07-25 发布日期:2020-07-25
通讯作者: 张传恒
作者简介:韩瑶(1987—),女,博士研究生,工程师,古生物学与地层学专业,主要从事前寒武纪沉积地层和大地构造学研究。E-mail: summerflower_11@163.com
基金资助:
中国地质调查局项目“全国陆域及海区地质图件更新与共享”(DD20190370);“全国地质构造区划与区域地质调查综合集成”(DD20160345);“主要地质单元区域地质调查片区总结与服务产品开发”(1212011120115)

Sedimentary characteristics of the pre-Nanhua epi-metamorphic rock series in southern Anhui Province and the tectono-paleogeographic implications

HAN Yao¹^,²(), ZHANG Chuanheng²^,^*(), LI Liyang³, JIANG Xianqiang², LIU Zihui²

1. Shandong Geological Environmental Monitoring Station, Jinan 250014, China
2. China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China
3. Fourth Detachment of Gold Headquarters of China Armed Police Force, Liaoyang 111000, China

Received:2019-08-20 Revised:2020-04-08 Online:2020-07-25 Published:2020-07-25
Contact: ZHANG Chuanheng

摘要/Abstract

摘要：

皖南地区前南华纪浅变质岩系是江南造山带东段的重要组成部分。根据对本区前南华纪浅变质地层——环沙组和牛屋组所进行的沉积地质学研究,可识别出浊积岩相和深海—半深海相沉积,两者均属活动类型沉积建造。进一步的沉积相序研究表明,环沙组沉积环境总体反映出浅—深—浅—深的沉积变化,牛屋组沉积环境总体反映出由深变浅的沉积变化。对发育于环沙组和牛屋组上段的小型斜层理进行测量,经水平校正后两者古流向都指向北,证明其物源都来自南方。沉积岩骨架颗粒统计结果表明,环沙组物源构造属性为岩浆弧,牛屋组上段物源构造属性为再旋回造山带。结合侵入牛屋组下段的花岗岩地球化学特征研究,推测环沙组沉积于弧后盆地,牛屋组下段沉积于边缘海盆地,牛屋组上段沉积于周缘前陆盆地。在总结前人研究成果的基础上,探讨了江南造山带东段本区相应时段的大地构造演化格局。

关键词: 环沙组, 牛屋组, 沉积地质特征, 江南造山带, 构造古地理

Abstract:

The pre-Nanhua epi-metamorphic stratum in southern Anhui Province is an important part of the Jiangnan oregenic belt. Based on the sedimentary study of the Huansha and Niuwu formations, we can identify turbidite and deep sea-bathyal facies that both belong to the active type of sedimentary formation. Our research revealed that the sedimentary environment of the Huansha Formation reflects a shallow-deep sequence, while the Niuwu Formation features an upward-shallowing sequence. The sedimentary diffusion of the Huansha and upper Niuwu formations is northward directed, suggesting the provenances for the two formations must be from the south. Ternary plots of the sandstone point-count data showed that the Huansha and upper Niuwu formations were plotted in the magmatic-arc and recycled orogen fields, respectively. Combined with the geochemical research on granite intrusion in the Niuwu Formation, we conclude that the proto-basin of the Huansha Formation is back-arc basin, whereas the lower and upper Niuwu formations are marginal sea and peripheral foreland basins, respectively.

Key words: Huansha Formation, Niuwu Formation, sedimentary geology, Jiangnan orogen belt, tectono-paleogeography

中图分类号:

韩瑶, 张传恒, 李利阳, 蒋先强, 刘子荟. 皖南前南华纪浅变质岩系的沉积地质特征及其构造古地理意义[J]. 地学前缘, 2020, 27(4): 282-293.

HAN Yao, ZHANG Chuanheng, LI Liyang, JIANG Xianqiang, LIU Zihui. Sedimentary characteristics of the pre-Nanhua epi-metamorphic rock series in southern Anhui Province and the tectono-paleogeographic implications[J]. Earth Science Frontiers, 2020, 27(4): 282-293.

图/表 15

图1 江南造山带东段皖南地区地质简图(据参考文献[19]修改)

Fig.1 Geological sketch map of southern Anhui Province within the eastern Jiangnan orogen belt. Modified from [19].

图2 皖南地区环沙组—牛屋组信手剖面图(寨西—洽舍剖面)

Fig.2 Letterhand geological cross-section (Zhaixi-Qiashe section) of the Huansha-Niuwu Formation in southern Anhui Province

图3 皖南赣北地区地层对比柱状图 1—枕状玄武岩; 2—石英角斑岩; 3—火山集块岩;4—细碧质角斑岩;5—角斑岩;6—流纹岩;7—凝灰岩;8—沉积火山碎屑岩;9—砾岩;10—含砾砂岩;11—杂砂岩;12—浊积岩;13—粉砂岩;14—泥岩;15—硅质岩;16—测年层位与年龄。

Fig.3 Stratigraphic column diagram for the southern Anhui and northern Jiangxi Provinces

图4 环沙组(a,b)和牛屋组(c-g)中发育的沉积构造 a—小型斜层理,环沙组,汤口镇上溪村,镜头朝东;b—滑塌构造,环沙组,汤口镇上溪村,镜头朝东;c—小型斜层理,牛屋组上段,汤口镇寨西村南,镜头朝东;d—滑动构造,牛屋组上段,汤口镇寨西村南,镜头朝北西;e—软沉积变形构造,牛屋组上段,汤口镇寨西村南,镜头朝北西;f—同沉积断层,牛屋组上段,汤口镇寨西村南,镜头朝北西;g—水平层理,牛屋组上段,汤口镇寨西村南,镜头朝北东。

Fig.4 Rock photos showing the sedimentary structures developed in the Huansha (a, b) and Niuwu (c-g) Formations

图5 皖南地区环沙组—牛屋组综合柱状图

Fig.5 A composite diagram depicting the stratigraphy, main sedimentary structures and facies and lithography of the Huansha and Niuwu Formations in southern Anhui Province

表1 皖南地区环沙组砂岩小型斜层理前积层倾角野外实测与水平校正数据表

Table 1 Measured and horizontal adjusted inclination angles of small-sized cross-beddings in turbidites of the Huansha Formation in southern Anhui Province

层面(S₀) 产状	前积层(Sc)产状
层面(S₀) 产状	野外测量值	水平校正值
测点位置:N29°57'14.70″、E118°5'15.97″
215°∠60°	240°∠61°	309°∠22°
	232°∠63°	298°∠15°
	246°∠61°	311°∠27°
221°∠60°	238°∠62°	307°∠15°
219°∠62°	249°∠65°	310°∠27°
测点位置:N29°56'59.26″、E118°11'19.31″
228°∠73°	261°∠84°	303°∠34°

表2 皖南地区牛屋组上段砂岩小型斜层理前积层倾角野外实测与水平校正数据表

Table 2 Measured and horizontal adjusted inclination angles of small-sized cross-beddings in turbidites of the upper Niuwu Formation in southern Anhui Province

层面(S₀) 产状	前积层(Sc)产状
层面(S₀) 产状	野外测量值	水平校正值
测点位置:N30°3'8.7″、E118°9'46.72″
30°∠41°	349°∠51°	303°∠31°
	1°∠63°	334°∠31°
	13°∠63°	353°∠26°
21°∠76°	194°∠82°	3°∠23°
	214°∠86°	58°∠22°
	5°∠86°	322°∠19°
测点位置:N30°2'23.25″、E118°10'4.30″
348°∠89°	164°∠75°	318°∠21°
348°∠22°	336°∠62°	328°∠42°
层面(S₀) 产状	前积层(Sc)产状
层面(S₀) 产状	野外测量值	水平校正值
测点位置:N30°2'25.05″、E118°10'9.69″
155°∠78°(倒)	175°∠82°	75°∠20°
169°∠83°(倒)	170°∠79°	47°∠11°
169°∠83°	158°∠75°	326°∠8°
	158°∠70°	332°∠13°
测点位置:N30°2'42.05″、E118°9'46.86″
8°∠68°	35°∠82°	74°∠30°
32°∠40°	332°∠50°	292°∠42°
	1°∠58°	328°∠29°
	8°∠63°	344°∠29°
	6°∠63°	341°∠30°
15°∠71°(倒)	33°∠82°	315°∠21°
	36°∠82°	311°∠23°
	34°∠81°	311°∠21°
	35°∠81°	310°∠22°
测点位置:N30°2'51.68″、E118°9'53.12″
20°∠21°	190°∠70°	5°∠41°
13°∠64°	5°∠64°	281°∠7°
	2°∠63°	275°∠10°
13°∠64°	2°∠67°	297°∠10°
	358°∠64°	280°∠13°
测点位置:N30°2'42.09″、E118°9'46.89″
20°∠58°	8°∠62°	308°∠11°
160°∠72°	135°∠66°	51°∠24°
	142°∠70°	60°∠17°
	148°∠71°	63°∠11°
	142°∠72°	67°∠17°
	145°∠69°	56°∠14°

图6 皖南地区环沙组(a)和牛屋组(b)小型斜层理前积层的倾向玫瑰花图解

Fig.6 The rose diagram of small-sized cross-beddings in turbidites of the Huansha (a) and Niuwu (b) Formations in southern Anhui Province

图7 环沙组和牛屋组上段Qt-F-L、Qm-F-Lt和Qp-Lvm-Lsm三角图解的物源板块构造类型(物源分区据文献[34]) Qt—石英颗粒;L—岩屑颗粒;F—长石英颗粒;Qm—单晶石英颗粒;Lt—多晶岩屑;Qp—多晶石英颗粒;Lvm—所有火山岩和变质火山岩颗粒;Lsm—所有沉积岩或变质沉积岩颗粒。A—再旋回的造山带;B—稳定克拉通或隆起的基底;C—岩浆弧;P—增生楔。

Fig.7 Tectonic discrimination diagram of the Huansha and upper Niuwu Formations. Labels: Qt—quartz; L—clast; F—feldspar; Lt—total clast; Qp—polycrystal quartz; Lvm—volcanic clast; Lsm—sedimentary clast. A—recycled orogenic belt; B—stable craton or basement uplift; C—magmatic arc; P—accretionary wedge. Provenance subdivision adapted from [34].

表3 皖南地区歙县花岗岩常量元素在各样品中的含量

Table 3 Content of macroelements in granites in Shexian, southern Anhui Province

样号	w_B/%
样号	SiO₂	Al₂O₃	TiO₂	Fe₂O₃	FeO	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	MnO	P₂O₅	灼失量	总和
C907-1	66.20	15.11	0.80	2.45	3.52	0.87	1.74	3.24	2.68	0.11	0.17	2.90	99.80
C907-2	66.00	15.17	0.78	1.27	4.38	1.18	1.89	3.24	2.93	0.11	0.17	2.71	99.83
C907-3	63.74	15.86	0.82	1.20	5.15	1.28	2.25	3.40	2.24	0.13	0.18	3.56	99.81
C907-4	66.64	14.98	0.77	1.35	4.17	1.74	1.92	2.69	2.72	0.10	0.18	2.59	99.86
C907-5	65.56	15.20	0.78	1.41	4.29	1.65	2.03	2.34	2.77	0.11	0.18	3.54	99.85
C907-6	65.62	15.76	0.81	1.86	4.12	0.80	2.02	2.68	2.64	0.10	0.15	3.32	99.88
C907-7	66.62	15.73	0.75	1.69	4.17	0.46	1.95	3.24	1.43	0.10	0.16	3.54	99.85

图8 皖南地区歙县花岗岩TAS图解(a)和A/CNK-A/NK图解(b)

Fig.8 TAS (a) and A/CNK-A/NK (b) diagrams of the Shexian granites from southern Anhui Province

图9 歙县花岗岩稀土元素球粒陨石标准化图解(a)和微量元素N-MORB标准化图解(b)

Fig.9 Chondrite-normalized REE (a) and N-MORB-normalized trace element (b) patterns for the Shexian granites from southern Anhui Province

表4 皖南地区歙县花岗岩微量元素、稀土元素在各样品中的含量

Table 4 Content of rare earth elements and trace elements in granites in Shexian, southern Anhui Province

样号	w_B/10^-6																																LREE/ HREE		(La/ Yb)_N		δEu		w(Li)/ 10^-6
样号	Y		La		Ce		Pr		Nd		Sm		Eu		Gd		Tb		Dy		Ho	Er		Tm		Yb		Lu		ΣREE			LREE/ HREE		(La/ Yb)_N		δEu		w(Li)/ 10^-6
C907-1	29.15		31.19		62.85		7.98		30.77		6.07		1.22		5.64		0.98		5.45		1.03	2.97		0.48		3.05		0.38		160.05			7.01		7.33		0.63		39.87
C907-2	31.12		32.08		70.70		8.44		32.43		6.52		1.42		5.97		1.07		6.12		1.17	3.56		0.58		4.06		0.46		174.58			6.59		5.67		0.68		43.02
C907-3	40.28		39.08		83.80		9.90		38.40		7.61		1.65		7.00		1.23		7.48		1.51	4.79		0.82		4.72		0.65		208.64			6.40		5.94		0.68		45.14
C907-4	31.34		33.30		70.10		8.73		33.75		6.95		1.29		6.31		1.10		6.14		1.21	3.64		0.59		3.93		0.47		177.51			6.59		6.08		0.59		24.99
C907-5	30.69		30.20		64.95		7.99		30.63		6.03		1.09		5.60		1.03		6.00		1.15	3.47		0.57		3.73		0.44		162.87			6.41		5.81		0.56		22.22
C907-6	24.28		36.47		67.82		9.16		33.47		6.24		1.42		5.33		0.91		5.09		0.96	2.95		0.49		3.22		0.39		173.93			7.99		8.13		0.73		29.43
C907-7	26.99		30.60		65.08		8.00		31.84		6.67		1.45		5.73		0.92		5.13		1.01	3.08		0.49		3.36		0.41		163.79			7.13		6.53		0.70		79.80
样号	w_B/10^-6
样号	Be	Sc		V		Cr		Co		Ni		Cu		Zn		Ga		Rb		Sr			Zr		Nb		Cs		Ba		Hf	Ta		Pb		Bi		Th		U
C907-1	1.77	16.60		97.73		59.27		15.75		27.07		34.35		90.18		20.27		114.00		198.40			191.42		14.02		6.69		801.90		6.62	1.18		20.16		0.53		10.91		1.69
C907-2	1.95	16.40		95.48		58.18		14.55		25.68		27.68		82.37		20.08		109.70		185.10			176.70		13.86		5.42		650.40		5.90	1.18		21.09		0.26		10.81		1.95
C907-3	2.06	17.95		107.90		70.33		17.06		29.60		34.00		99.04		21.24		121.80		170.80			178.95		14.57		7.63		722.30		5.80	1.12		26.54		0.25		11.84		2.60
C907-4	1.91	15.14		91.77		60.51		14.55		25.83		12.67		78.07		20.44		88.60		196.30			176.49		13.90		3.08		478.80		6.64	1.07		17.73		0.21		11.57		1.48
C907-5	2.14	15.32		94.60		61.28		14.92		25.53		9.77		68.68		19.38		80.53		180.00			218.80		12.06		6.10		546.60		7.81	0.91		10.97		0.09		11.59		1.88
C907-6	2.09	17.03		108.20		63.61		16.50		30.32		12.00		73.53		22.65		114.50		151.50			212.65		13.92		5.17		426.00		7.20	1.07		16.71		0.17		12.31		1.97
C907-7	2.16	15.48		105.80		58.95		13.03		28.02		25.56		93.41		21.27		120.80		94.73			189.78		13.28		10.34		421.00		5.90	1.05		24.33		0.43		10.92		1.75

表4 皖南地区歙县花岗岩微量元素、稀土元素在各样品中的含量

Table 4 Content of rare earth elements and trace elements in granites in Shexian, southern Anhui Province

样号	w_B/10^-6																																LREE/ HREE		(La/ Yb)_N		δEu		w(Li)/ 10^-6
样号	Y		La		Ce		Pr		Nd		Sm		Eu		Gd		Tb		Dy		Ho	Er		Tm		Yb		Lu		ΣREE			LREE/ HREE		(La/ Yb)_N		δEu		w(Li)/ 10^-6
C907-1	29.15		31.19		62.85		7.98		30.77		6.07		1.22		5.64		0.98		5.45		1.03	2.97		0.48		3.05		0.38		160.05			7.01		7.33		0.63		39.87
C907-2	31.12		32.08		70.70		8.44		32.43		6.52		1.42		5.97		1.07		6.12		1.17	3.56		0.58		4.06		0.46		174.58			6.59		5.67		0.68		43.02
C907-3	40.28		39.08		83.80		9.90		38.40		7.61		1.65		7.00		1.23		7.48		1.51	4.79		0.82		4.72		0.65		208.64			6.40		5.94		0.68		45.14
C907-4	31.34		33.30		70.10		8.73		33.75		6.95		1.29		6.31		1.10		6.14		1.21	3.64		0.59		3.93		0.47		177.51			6.59		6.08		0.59		24.99
C907-5	30.69		30.20		64.95		7.99		30.63		6.03		1.09		5.60		1.03		6.00		1.15	3.47		0.57		3.73		0.44		162.87			6.41		5.81		0.56		22.22
C907-6	24.28		36.47		67.82		9.16		33.47		6.24		1.42		5.33		0.91		5.09		0.96	2.95		0.49		3.22		0.39		173.93			7.99		8.13		0.73		29.43
C907-7	26.99		30.60		65.08		8.00		31.84		6.67		1.45		5.73		0.92		5.13		1.01	3.08		0.49		3.36		0.41		163.79			7.13		6.53		0.70		79.80
样号	w_B/10^-6
样号	Be	Sc		V		Cr		Co		Ni		Cu		Zn		Ga		Rb		Sr			Zr		Nb		Cs		Ba		Hf	Ta		Pb		Bi		Th		U
C907-1	1.77	16.60		97.73		59.27		15.75		27.07		34.35		90.18		20.27		114.00		198.40			191.42		14.02		6.69		801.90		6.62	1.18		20.16		0.53		10.91		1.69
C907-2	1.95	16.40		95.48		58.18		14.55		25.68		27.68		82.37		20.08		109.70		185.10			176.70		13.86		5.42		650.40		5.90	1.18		21.09		0.26		10.81		1.95
C907-3	2.06	17.95		107.90		70.33		17.06		29.60		34.00		99.04		21.24		121.80		170.80			178.95		14.57		7.63		722.30		5.80	1.12		26.54		0.25		11.84		2.60
C907-4	1.91	15.14		91.77		60.51		14.55		25.83		12.67		78.07		20.44		88.60		196.30			176.49		13.90		3.08		478.80		6.64	1.07		17.73		0.21		11.57		1.48
C907-5	2.14	15.32		94.60		61.28		14.92		25.53		9.77		68.68		19.38		80.53		180.00			218.80		12.06		6.10		546.60		7.81	0.91		10.97		0.09		11.59		1.88
C907-6	2.09	17.03		108.20		63.61		16.50		30.32		12.00		73.53		22.65		114.50		151.50			212.65		13.92		5.17		426.00		7.20	1.07		16.71		0.17		12.31		1.97
C907-7	2.16	15.48		105.80		58.95		13.03		28.02		25.56		93.41		21.27		120.80		94.73			189.78		13.28		10.34		421.00		5.90	1.05		24.33		0.43		10.92		1.75

图10 歙县花岗岩样品Rb-(Y+Nb)、Rb-(Yb+Ta)和Ta-Yb构造环境判别图解 VAG—岩浆弧型;syn-COLG—同碰撞型;WPG—板内型;ORG—洋脊型。

Fig.10 The Rb-(Y+Nb) (left), Rb-(Yb+Ta) (middle) and Ta-Yb (right) diagram of the Shexian granites from southern Anhui Province

图11 江南造山带东段构造演化模式示意图

Fig.11 An evolutionary model for the East Jiangnan Orogenic Belt

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皖南前南华纪浅变质岩系的沉积地质特征及其构造古地理意义

Sedimentary characteristics of the pre-Nanhua epi-metamorphic rock series in southern Anhui Province and the tectono-paleogeographic implications

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