广西区域地质发展史的基本特征

李志财

(广西地质矿产资产管理中心)

地质学是研究地球历史的自然科学。国际地质科学联合会主席张教授认为:“地球是一本书,早就有文字记载,科学的任务就是解读地球本身的历史痕迹。”“地质科学的每一次认识飞跃和理论创新,都给社会经济发展带来巨大的推动。”它对人类的生存和发展有很大的影响,了解地球有利于资源的开发利用和环境的改善和保护。江泽民同志曾指出,地质科学的根本任务在于认识地球,为人类活动提供科学依据。

地质调查是了解地球历史的一种方法。只有反复实践和研究,才能提高认识和研究水平,为开展各项地质找矿工作提供依据和推进。1956以来,广西全面系统地开展了各项地质调查,积累了大量具有科学价值的第一手资料,取得了许多重大发现和突破,解决了一批历史遗留的地质问题,在前人工作的基础上取得了重要进展,但仍有一些地质问题有待今后解决。目前仅将区域地质发展史的基本特征初步归纳为三个方面,以供共同探讨。

一.陆地和海洋的变化

广西地壳表层的形成是一部海陆变迁史,主要见证了各个地质年代地层的形成。海水自20亿年前入侵广西,经历了中元古界(鲍斯群)、新元古界(儋州群)、震旦系、寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、第三纪(古近纪)、第四纪等14个地质。从沉积作用来看,各个地质时期的沉积作用是连续有序的,除了地壳运动短时间暂时影响沉积作用外,大部分时间都处于海陆变迁过程中。根据沉积物的沉积环境,可分为两种环境,即海(水)沉积环境和陆(陆)沉积环境。印支运动前(2.27亿年)为海相沉积环境,印支运动后为陆相沉积环境。沉积类型可分为三个发展阶段。泥盆纪(4654.38+00亿年)以前,基本属于地槽深水和深水沉积阶段。泥盆纪以后为台地型浅海和边缘海沉积阶段;印支运动之后是陆相盆地沉积阶段。根据沉积物的特征,地槽沉积物以碎屑岩为主,台地沉积物以碳酸盐岩为主,陆相盆地以红色碎屑岩为主。各地质时代地层沉积厚度可达8万m,随着沉积时代和环境的变化,各种生物十分丰富,从元古代的低级植物孢粉到古生代的大量动物群,从中生代到新生代,出现了巨型恐龙,出现了古人类,由低到高有序发展。

1.地槽发展阶段

元古宙地槽主要发育在桂北,桂中东部和南部加里东地槽以浅海和半深海为主。沉积特征为以砂岩、页岩和砂砾岩为主的碎屑岩相,岩性简单,复理石状层序清晰,海底冲刷特征明显。生物群的繁殖从低水平开始。元古代以古孢子植物和甲壳类为主,多达27属38种。桂东南地区奥陶纪和志留纪发现大量笔石群,建立了12和19笔石带。海洋山地区奥陶纪也发现了大量的笔石类群,建立了9属23种。然而,桂西地区的沉积环境和沉积相发生了很大的变化。寒武系由地槽向地台转变,沉积相由碎屑岩向碳酸盐岩转变,动物群向华北三叶虫、球菌和腕足动物转变。那坡地区发现大量三叶虫,已建立25个属。生物群随着地质环境的变化而发生明显的变化。

2.平台开发阶段

自志留纪末广西运动以来,晚古生代沉积环境发生了很大变化,从地槽返回形成了广阔的隆起区,从深水环境转变为浅海和滨海台地环境,海水湍急,生物群数量众多。早期为海陆交替沉积的砾岩、砂岩、页岩,后开始向台地碳酸盐沉积转变,主要为灰岩、白云岩,部分为泥质岩、硅质岩,有煤层。由于沿岸海水含氧量丰富,水动力活动强烈,是广西古生物最繁盛的时期,种类最多,包括底栖生物和浮游生物,共17类,其中泥盆纪最为丰富,如刘晶标准剖面发现17类500余属种,齿类发现18化石带。北流剖面有腕足动物、珊瑚、有孔虫和竹子30多个属和种,大乐剖面有腕足动物、珊瑚和竹子,有97个化石组合带。在罗浮剖面,竹子、菊石和牙形刺主要漂浮在深水中。石炭纪和二叠纪有77个属和亚属,580个种和亚种。地台发育阶段也是广西沉积矿产成矿的最有利时期,泥盆系锰、铁、钒、灰岩等矿产丰富,约占全区已探明储量的60%。石炭纪和二叠纪的煤、铝土矿、锰和石灰石也有很大的工业价值。

3.陆相沉积的发展阶段

中三叠世末印支运动以来,广西地壳普遍抬升,海盆海水完全退出,海相沉积结束。此后,在活动基底断裂的控制下,广西形成了50多个大大小小的盆地,其中十万大山和桂平魏桥盆地面积最大,形成了内陆盆地的湖泊和河流沉积。由于当时陆地风化氧化作用强烈,气候炎热,沉积物的重要特征是红色粗碎屑岩。在侏罗纪和第三纪(古近纪)时期,由于植物和有机质的增殖,在一些盆地中形成了含煤层(如西湾和南宁盆地)和油气层(如百色盆地)以及粘土(合浦盆地)、膨润土(宁明盆地)和膏盐等矿物。生物群进一步进化和繁殖。三叠纪以菊石和双壳类为主,动物群中出现爬行动物。如广西显龙属东洋种在武鸣县三叠纪发现,白垩纪鸭嘴龙在十万大山和南宁盆地发现。第四纪以来,来宾、柳州、柳城、桂林、百色等地的10多处遗址发现了重要的古人类遗迹,以及大量的脊椎动物化石,如巨猿、大熊猫、剑齿象等。最重要的发现有麒麟山人、柳江人、白莲洞人和瓒皮岩人,为研究古人类提供了重要的实用资料。

第二,岩浆活动

岩浆活动是地壳活动的重要组成部分,往往与地壳运动同时发生。也是广西区域发展史上的重要内容,与内生金属矿产的形成密切相关。几乎所有内生金属矿物的重要成矿期都与岩浆活动密切相关,因为它是成矿物质的主要来源。岩浆定制主要来自地球深部的幔源岩浆(基性岩和超基性岩)和地球浅部的壳源岩浆,其中壳源岩浆分为幔源分异、混合共晶、壳源重熔和壳源交代。岩浆活动主要有两种方式:深部侵入和地表喷发。

广西有1200多处岩体被侵入活动出露,出露面积约20,000 km2,说明侵入活动广泛而强烈,具有规模大的特点。大枪黑岩体多产于背斜和复背斜轴部,如元宝山、岳翎山、桂北海阳山等,也有部分产于大断裂带内及周边。根据活动的地质时代特征,具有不间断性和多期性的特点,与构造旋回关系密切,如鲍斯旋回、雪峰旋回、加里东旋回、印支旋回、燕山旋回、喜马拉雅旋回等。其中华力西旋回花岗岩侵入体最大,分布面积8051km2,加里东旋回(3363km2)。岩性复杂,以酸性花岗岩类为主,出露面积65438±0.9万km2,占全区侵入岩面积的96%,主要分布在桂北、桂东北、桂南的广大地区。主要成分为二氧化硅,通常含量为60% ~ 65%,粘度高,镁、铁含量低,钾、钠含量高。基性岩和超基性岩侵入面积较小,大小岩体约940个,面积817km2,主要分布在桂北的鲍斯区和雪峰区。桂西地区主要为华力西期和印支期的基性岩,主要成分为SiO _ 2,含量为45% ~ 50%。超基性岩中SiO _ 2含量小于45%,粘度低,镁铁含量高,钾钠含量低。

广西的火山喷发岩也很频繁。一个是海盆中的沉积过程。海底喷发后,形成各种层状沉积物。岩石常具有气孔状、杏仁状、枕状构造特征,如层状、枕状细碧岩、角闪石、凝灰岩熔岩、火山角砾岩、熔岩等,特别来源于地球深部。一种是大陆上的喷发活动,形成各种熔岩流和火山沉积。火山喷发的各种物质累积厚度可达9000m,约占全区沉积岩总厚度的11%,充分说明地壳的物质来源是由地球的岩浆活动供给的。火山喷发的主要方式有裂隙喷发(沿断裂带)和中心喷发(近圆形)。从喷发活动的地质年代来看,除寒武纪火山活动外,在鲍斯期至第四纪的13个地质年代中均有发现,表明广西区域地质历史较为活跃且不间断。根据现有的统计,有40多次明显的喷发活动。从以往的资料来看,在桂西几乎是空白。经地质调查,发现泥盆纪至三叠纪大量多层次的海相火山喷发,累计总厚度5400m,具有喷发频繁、厚度小(一般几十米厚)、零星分布的特点。从岩石类型来看,中泥盆世至二叠纪火山岩多为基性岩,三叠纪以中酸性岩为主。火山喷发活动主要受基底断裂控制,多为间歇性断裂。印支运动后转为陆相火山喷发,有流纹岩、流纹斑岩、凝灰岩、凝灰岩熔岩、火山角砾岩、火山碎屑岩、安山斑岩等。以气孔、杏仁状和流纹岩为特征。合浦县烟墩岭、涠洲岛发现环形山,并发现更多火山沉积和岩石。

第三,构造运动

地壳运动不仅表现为陆地和海洋变化的沉积作用和岩浆活动,还表现为岩石和地层的变形变质作用。前人对广西的构造运动做了大量的研究。1963年,殷赞勋等人统计广西以前地质学家命名的地壳运动多达28次。经过地质调查,只有19次被认为证据较多,其他证据不足。而且,每个时期的运动性质、特点和强度是不同的,并且随着区域地质条件的不同而不同。总的来说,具有多阶段、多旋回发展的特点,不同阶段在沉积作用、岩浆活动、岩石变质变形等方面也有所不同。19运动中,元古界3次(鲍斯、雪峰、福禄运动),早古生代3次(云南、北流、广西运动),晚古生代4次(柳江、贵州、东吴、苏皖运动),中生代5次(广西、印支、燕山运动)。空间的变化表明地壳具有造山造陆的特征。鲍斯运动、桂西运动、吴栋运动、印支运动、燕山运动等造山运动强度大,能使大陆的海水退缩而停止沉积,使地层和岩石发生剧烈的褶皱、断裂、变质、变形和位移,使海盆成为大陆的山和盆地,沉积中断后开始新的发育阶段沉积,明显反映出新老地层的角度不整合接触。造地运动主要表现为地壳的大规模起伏。海盆中的海水退出形成陆地,但地层没有垂直移动。经过一段时间的侵蚀和冲刷,海盆再次下沉。当海水再次开始沉积时,新老地层之间往往表现为平行的不整合接触关系,但新老地层之间存在间歇性的风化侵蚀面和风化沉积物,如氧化铁铝岩等。地壳运动在空间分布上是不平衡的,强度也是不一样的。如广西运动大部分地区造山,泥盆纪地层角在早古生代地层上不整合,角砾岩广泛存在,但钦州地区没有造山运动、海盆萎缩、海水持续沉积、笔石持续演化。再如吴栋运动,桂南地区造山,晚二叠世的地层在不同时期的地层上不整合,而其他地区造山,地层之间只是平行不整合接触,所以早、晚二叠世之间形成了大量的风化残留铁铝岩和铝土矿。

造山运动是地壳强烈运动的一种表现,往往造成地层的褶皱和断裂,形成许多大小不一的背斜、向斜、复斜、向斜和大型隆起区,从而形成大陆众多的山脉、河流、盆地和平原。广西的主要山脉有桂北的元宝山和庙儿山、桂东北的海阳山、桂东的大瑶山、桂南的荣达山、桂西的宛宛山和大明山。在地层强烈褶皱的同时,地层发生超强度的断裂和位移,造成水平和垂直两个方向的错动和位移。较大的断层距离可超过1000米。在断裂发生的历史过程中,有许多活跃而显著的断裂活动,如区域性大断裂和深大断裂带,它们在地壳活动中具有控制沉积、岩浆活动、导矿和控矿的作用。区域调查队总结了广西24条主要断裂带,如博白-岑溪深大断裂带、灵山-藤县深大断裂带等。有的单位还根据资料总结了很多断层带。主要特点很明显。它们切割不同地质年代的地层,断距大,破碎带宽,包括构造变质岩、硅化和角砾岩带,对岩浆活动和矿化具有导向、引导和控制作用的岩石和矿化。在区域地质发展史上具有重要意义,是我们重点研究的对象,特别是与这些深大断裂密切相关的地质环境和地质灾害,如地震活动带、新构造运动等,如1934年灵山地震。特别是目前在建的大型工程,如水库、大坝等,当重力打破平衡重新组合时,要密切关注新的构造运动,深化安全研究。

以上是广西基础地质的基本特征,以便一起讨论。一些地质问题需要进一步实践和研究。如有不妥之处,请批评指正。