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廣東南雄盆地“紅層”的劃分



  張玉萍 童永生

  前 言

  廣東北部及鄰近地區廣泛分佈的“紅層”的分層與時代問題,從上一世紀末就引起了中、外地質學家們的注意。如德人李希霍芬(F. Richt hofen)及日人野田勢次郎(5. Noda)和飯家昇(N . Oilsuda)均前往調查過,1928年後,我國地質學家馮景蘭、朱翔聲及陳國達等先後在南雄一帶進行了較詳細的調查研究。

  解放後,隨着區域地質測量工作的開展,有不少野外工作隊和地質工作者前往粤北及南雄一帶,進行地質測量及找礦工作,從1959年到1962年間,先後有徐仁、李作明、饒家光等,及廣東省韶關地質局南雄縣地質隊和廣東省地質局區測大隊等,均在南雄一帶進行過較詳細的調查研究。

  但是,以上所有的工作都没有發現能够確定地層時代的化石。因此,關於“紅層”時代的争論,一直未能取得較爲一致的看法。1961年,廣東省地質局野外工作隊的同志們,在南雄和始興兩縣境内調查地質時,首次找到了八塊脊椎動物化石,經楊鐘健和周明鎮研究(楊鐘鍵、周明鎮,1962)認爲其中包括一些龜類和恐龍的趾骨等,他們認爲這個發現是解决粤北“紅層”分層與時代的新綫索。故於1962年冬,派本文作者和王存義、張廣義等四人前往粤北作進一步的調查和采集工作。

  我們在南雄盆地工作了兩個半月,發掘了大量的、不同層位與不同種類的脊椎動物化石。通過這次工作,爲南雄盆地“紅層”時代及其分層問題的解决,及我國華南中、新生代界綫問題的探討提供了重要資料。

  本文在編寫過程中,得到楊鐘健、賈蘭坡和周明鎮等教授的指導,新生代室同志們的多方面幫助,以及照相室和繪圖室全體同志爲本文攝製照片和描繪插圖,在此均一並致以謝意。

  地 層

  南雄盆地位於南嶺山脈的南麓,呈北東——南西向延伸的狹長盆地。西起曲江縣的新小莊、東至信豐縣境,長約80公里,寬不超過18公里,面積約1500平方公里。盆地的西北是大庾嶺,東南是九連山脈。盆地内是紅色地層組成的丘陵,高差一般不超過50米。湞水縱貫全盆地。

  南雄盆地處於粤贛彎褶帶的中部。盆地中的紅色地層在沉積過程中,很明顯地發生過兩次搆造運動,一次在白堊紀和早第三紀之間,一次在第三紀間。前者較弱,後者似乎較强,形成湖口一帶的寬闊的向斜搆造。在紅色地層形成之後,盆地上昇,發生或繼承了北北東向與北東東向的斷裂搆造(圖1)。

  南雄盆地中的紅色地層可分爲三組:

  1.南雄群:上白堊統。厚約956-3150米。分佈於全盆地,在馬市一帶砂礫岩層較發育,在烏逕一帶砂泥岩層較發育。下部的砂礫岩形成較高較陡的丘陵:其下部的泥岩層形成較低而平緩的丘陵,上部砂質泥岩和砂礫岩互層的岩層形成單面山。南雄群一般向北西傾斜。

  2 .羅佛寨組:古新統,可能包括稍晚的地層。厚約510-710米。主要分佈於修仁——湖口一帶,在湖口附近出露較全。與南雄群呈微不整合接觸。有些地方呈假整合接觸。

  3 .丹霞組 :始新一漸新統。厚度在550米以上。分佈於盆地的西北側,局部地區形成所謂的“丹霞地貌”,與羅佛寨組呈不整合接觸。南雄盆地内“紅層”的縱向與横向變化均不同,現從西到東分别介紹如下四個横剖面(圖2) :

  一、穿過馬市的横剖面

  馬市位於盆地的西南部,接近邊緣地區。該區出露的地層不全,僅見到南雄群與丹霞組 ,兩者呈不整合接觸。南雄群傾向爲北西,傾角在10ο以上,丹霞組向北東傾斜,傾角爲10ο左右。在南雄群的上部砂質泥岩中找到少量的恐龍蛋化石。剖面自上而下如下:

  丹霞組

  砂礫岩:風化面呈黑褐色,新鮮面呈灰黄或紫褐色。礫石成分以石英爲主,粒徑由數毫米到十餘厘米,分選性極差,磨圓度中等,泥砂質膠結。厚層狀,每層厚約1-2米。

  ——不整合——

  南雄群

  2 .砂質泥岩與泥質砂岩層:泥岩以紫紅色爲主,泥質砂岩以灰緑色與黄褐色爲主,泥岩與泥質砂岩成互層,後者多形成硬蓋。在泥岩中時常見到次圓形的礫石,成分以石英爲主。産恐龍蛋化石。厚約600米。

  1 .砂礫岩:紅褐色、褐色,呈厚層狀,砂質膠結,較堅硬。砂礫成分以石英爲主,砂岩次之,粒徑大小不等,由數毫米到十餘厘米,磨圓度差。該層在本區厚度最大,可達800米。

  ——不整合——

  花崗岩

  二、穿過南雄縣城的横剖面

  南雄縣位於盆地的中部。以前,許多地質工作者都在南雄縣城附近做過剖面,根據這些資料和我們的觀察,可以把南雄縣城附近的紅色地層分爲六層。在本區,地層出露比較完全,而且可以較清楚地觀察到白堊紀和早第三紀的界綫。同時不同層位中發現了很多可供鑒定的脊椎動物化石。經過南雄縣城的横剖面自上而下介紹如下:

  丹霞組

  6 .暗紅色砂礫岩和泥質粗砂岩互層:厚層狀,礫石成分以石英與砂岩爲主,砂質或泥質膠結,成分較復雜,具稜角狀,大小不均,往七顆粒變細,形成類似的“丹霞地貌”。厚度大於550米。

  ——不整合——

  羅佛寨組

  5 .紫紅色粉砂質泥岩:層較厚,顔色較鮮艷。並常夾膠結較疏鬆的灰緑色鱺狀鈣質結核組成的岩層。總厚約120米。在灰緑色岩層中常發現龜鱉類及鰐類等化石,在紫紅色泥岩中發現哺乳類,有鈍脚類Pantolamblidae科的化石。

  ——微不整合——

  南雄群

  4 .褐紅色砂礫岩和紫紅色泥岩互層:砂礫岩爲厚層狀,礫石成分以石英質爲主,花崗岩、砂岩與隧石等次之,具稜角狀,粗砂質或泥砂質膠結。紫紅色泥岩和粉砂岩中常含稜角狀的礫石。此層常搆成北陡南緩的單面山地形。厚約300米。

  在粉砂質泥岩中,發現有大量恐龍蛋化石碎片和小型恐龍類的肢骨和脊椎。在瑶坑北面山上發現一窩基本上完好的蛋化石(野外地點編號:62-20)。

  3 .紫紅色泥岩、粉砂岩夾薄層灰緑色泥岩或泥灰質砂岩。泥灰岩較薄,一般爲10-20厘米厚,靠下部泥灰岩層較少,往上逐漸增多。在擋風山北坡,灰緑色岩層變爲泥灰質膠結的砂岩或粗砂岩。厚約550米。

  2 .褐紅色砂礫岩:下部爲厚層礫岩,上部爲厚層礫岩和粗砂岩互層。礫石大都是石英質,稜角狀——次稜角狀,直徑一般在1-3厘米,大的礫石可達10 厘米,粗砂或泥砂質膠結,厚約350米。

  1 .紅色泥岩:出露不好,以紫紅色泥岩爲主,夾有灰緑色條帶。在泥岩中,含有石膏結核,偶有石英質細礫,直徑小於1厘米。紅色泥岩分佈於張天丘以南,厚約150米,向兩側變薄,甚至尖滅。

  ——不整合——

  花崗片麻岩

  在南雄縣城西約十公里的修仁附近,可以清楚地觀察到羅佛寨組和南雄群的不整合現象

  下部:爲南雄群的紫紅色泥質粉砂岩和砂質泥岩互層,相當於南雄縣城横剖的第四層。産有恐龍蛋化石碎片。産狀:310ο< 10ο。

  上部:爲羅佛寨組的紫紅色泥岩,顔色較鮮艷。夾有幾層灰緑色鱺狀鈣質結核層。

  産有龜鱉類和鈍脚類化石。産狀360ο<12ο。

  三、穿過湖口的横剖面

  湖口位於南雄縣城東11公里處,是早第三紀湖盆的中心。在湖日西邊的羅佛寨——肥崗一帶,完好地出露了古新世以後形成的寬緩的向斜搆造。在早第三紀初期的地層中發現不同層位的脊椎動物化石:在白奎紀地層中也發現了少量恐龍蛋化石碎片。湖口一帶的剖面可自上而下介紹如下:

  丹霞組

  6 .暗紅色砂礫岩和含礫砂岩互層。厚約340米。

  ——不整合——

  羅佛寨組

  5 .灰緑色頁岩層和紫紅色粉砂岩,砂岩層。前者爲薄層狀,厚約10-20厘米。在下部的灰緑色粉砂岩中産有大量的龜類與鰐類等化石。厚約110米。   

  4 .紫紅色泥岩層:顔色較鮮艷,層較厚,夾有幾層薄層的灰緑色鱺狀鈣質結核層。在下部夾有較厚的砂礫岩層,在上河洞附近産有早第三紀的哺乳動物化石。厚約360米。

  南雄群

  3 .紫紅色砂岩和砂質泥岩互層,砂岩的風化面呈暗紅色,偶而有灰緑色斑點,并夾一層灰緑色鱺狀鈣質結核層。産有恐龍蛋化石,厚約240米。其上有約500米厚的浮土覆蓋。

  2 .紫紅色與薄層灰緑色泥灰岩互層,厚約360 米。

  1 .褐紅色厚層狀的砂礫岩,厚約618米。

  ——不整合——

  花崗岩

  四、穿過烏逕的横剖面

  烏逕位於盆地的東北部,接近盆地東部邊緣。該區南雄群出露較全,厚度也較大。丹霞組直接覆蓋在南雄群之上,厚度不大。在南雄群中發現了巨型龜鱉類和恐龍蛋化石。現將剖面自上而下介紹如下:

  丹霞組

  5 .暗紅色砂礫岩:厚層狀,常帶有黄色和淺灰色。厚約400米。

  南雄群

  4 .紫紅色砂質泥岩與泥質砂岩互層,向上有灰緑色泥灰岩數層。泥質砂岩呈中厚層狀(30-50厘米)。在砂質泥岩中産有巨型龜鱉類(野外地點編號:62-65)和恐龍蛋化石(野外地點編號:62-23)。在頂部發現少量的恐龍蛋碎片和肢骨(野外地點編號:62-21)。在珠磺塘一帶,泥質砂岩層面上具有“龜裂”現象。厚約840米。其上有約300米厚的浮土覆蓋。

  3 .紫紅色泥岩夾薄層灰緑色泥灰岩或泥質砂岩。厚約600米。

  2 .褐色砂礫岩:礫石成分以石英爲主,礫石大小不等,一般是幾厘米,磨圓度差,爲次稜角狀到稜角狀,泥砂質膠結,多呈厚層狀。形成較高的丘陵。厚約100米,

  1 .紫紅色泥岩:夾有灰緑色砂質泥岩條帶。形成低緩的丘陵地形。厚約300米。

  ——不整合——

  花崗岩

  盆地發育史

  從上述剖面的描述中,可以看出南雄盆地中紅色岩層的形成是經過幾個不同的階段:

  燕山運動晚期,在粤北地區形成了許多北東——南西向的斷裂凹陷,南雄盆地就是其中的一個。在早白堊世末期,盆地南北兩側的大庾嶺和九連山脈劇烈地上昇,在上昇的同時,遭到强烈的侵蝕破壞,因此堆積了很厚的砂礫岩層,礫石的成分與周圍的老地層相同,磨圓度不良,分選性差,層理不很清楚,很明顯的是一種山麓相的堆積。此後,地殻運動趨於穩定,四周的花崗岩在濕熱的氣候條件下風化成紅壤,爲湖盆地“紅層”的堆積創造了條件。以後,隨着季節性的變化,使盆地的沉積物也隨之改變,在雨季,山洪帶來了大量的粗碎屑物質,形成了砂礫岩和泥質粉砂岩的互層。在比較乾旱時,湖盆地邊緣地區的沉積物露出水面,形成龜裂等。但總的説來,氣候是濕熱的,適合於動植物的生長。

  白堊紀末的地殻運動,使盆地的南北兩側輕微地上昇,而東、西兩端上昇較爲劇烈。因此,湖盆地的範圍顯著地縮小,約爲白堊紀時湖盆地面積的六分之一。這時,四周的花崗岩仍繼續風化,並被搬運到湖盆地中,形成了古新世的厚層泥岩。由於湖水比較穩定,蒸發量較大,因此沉積了較多量的石膏和灰緑色鮞狀鈣質結核。隨後,由於盆地南北兩側繼續緩慢地上昇,使湖盆地逐漸縮小。同時雨量加多,使植物更加茂盛,因此使沉積物中含有機質較高,在還原環境下,就形成了灰緑色泥岩和粉砂岩等。

  在古新世末,較劇烈的地殻運動結束了古新世湖盆地的堆積。盆地南北兩側的上昇,造成了湖口一帶的向斜搆造。并且在盆地的西北緣發生或繼承了北東——南西向的斷裂搆造,北盤的大庾嶺繼續上昇,南盤則相對下降,爲後來河水的流入創造了良好的搆造條件。因此,在盆地的西北部沉積了厚層的砂礫岩,礫石大小相差懸殊,磨圓度差,並在局部地區見有交錯層理,很顯然這是一種洪積——河流相的沉積。這層厚層的砂礫岩不整合地沉積在古新世或晚白堊世的地層上面。

  “紅層”的劃分

  1928年馮景蘭等將南雄盆地的“紅層”劃分爲上、下兩層,下部爲丹霞層、上部爲南雄層。兩者爲整合接觸,認爲都是第三紀産物,丹霞爲前期,南雄爲後期。他們在南雄縣城南作瞭如圖5 所示的南北向的實測剖面。

  1935年,陳國達在一篇論文中曾贊同廣東“紅層”可分爲下部丹霞層與上部南雄層,但其時代分别是白堊紀後期和第三紀初期。

  1938年,陳國達又重新對我國東南部的紅層進行了劃分。認爲南雄層在丹霞層之下,即老紅岩係(白堊紀)——南雄層,與新紅岩係(第三紀早期)——丹霞層和廣州層。老紅岩係與新紅岩係爲不整合接觸。在南雄城南又作瞭如圖6所示的實測剖面。

  1959年,李作明等將南雄層和燈塔岩係進行對比,並改用燈塔岩係,上部仍用丹霞岩係。其時代劃分與陳國達相同,剖面方向與馮景蘭等相近似。

  1961年,韶關地質局南雄縣地質隊進一步將燈塔岩係劃分爲六層(K12—K62) ,其與上覆的丹霞岩係爲不整合接觸。該隊通過盆地中心所測的實測剖面與本文第Ⅲ横剖面的方向相近似。

  1962年,廣東省區測大隊對南雄盆地進行綜合性研究時,將燈塔岩係劃分爲上、下兩亞群,兩者界限與南雄地質隊的K32與K22界限相當。上亞群之上不整合地覆蓋了丹霞岩係。

  從上述劃分可清楚地看出,過去都是將南雄城以南的“紅層”劃爲上白堊統,城北的砂礫岩層劃爲下第三係,且兩者之間有一不整合面(馮景蘭等劃分例外)。而我們這次調查的結果,與以前有些不同。現以我們在南雄盆地所測的穿過南雄縣城的剖面爲例:我們將該剖面的第一到第四層劃爲上白堊統,也就是相當於南雄地質隊的K12—K22查層,而第五層劃爲古新統,相當南雄地質隊的K52—K62層。在上白堊統與古新統之間有一輕微的不整合面。在古新統之上又有一明顯的不整合面,其上沉積了時代相當始新一漸新世的丹霞組。

  白堊紀晚期與古新世之間的不整合,不是特别明顯的,有些地方不容易看出,如南雄風門坳附近,似爲假整合接觸。但是,有些地方可以很清楚地表示出來,如修仁一帶。

  通過前人工作和這次的調查,我們認爲南雄盆地的“紅層’,可劃分爲:下部南雄群、中部羅佛寨組與上部丹霞組。

  南雄群:時代爲白堊紀晚期爲一套砂礫岩與砂質泥岩及泥質砂岩的沉積。在靠上部的泥岩中産有大量的恐龍蛋、小型恐龍及龜鱉類等化石。

  1928年,馮景蘭等創建了南雄層,但其代表時代爲第三紀後期。到1959年全國第一届地層會議期間,多用燈塔岩係。我們認爲南雄盆地内這套紅色岩係發育較全,且産有大量化石,同時在盆地内還可以看到與新生代地層的界限,因此我們建議仍用南雄群。

  羅佛寨組:時代爲古新世。下部爲一套紫紅色泥岩,上部爲灰緑和紫紅等雜色泥岩。産有原始哺乳動物Amblypoda及大量的鰐類、龜鱉類等化石。

  過去認爲羅佛寨組是燈塔岩係的頂部,這主要是由於岩性劃分對比的結果。我們這次在羅佛寨組中找到中—晚古新世的化石,同時在湖口與修仁一帶又都見到在羅佛寨組與南雄群之間有一不整合存在。因此,我們建議把羅佛寨組從燈塔岩係中劃分出來。

  丹霞組:在這套地層中由於没有找到化石,所以不能肯定其時代,但從岩性及搆造關係看來,其與羅佛寨組應劃爲兩個不同時期,時代可能爲始新-漸新世。

  1928 年,馮景蘭等將南雄群底部之砂礫岩和覆在南雄群與羅佛寨組上的砂礫岩視作爲一個向斜盆地的兩翼,稱爲丹霞層。後來的工作證實南雄群下部的砂礫岩層與其上的泥岩層等並没有搆造關係:而覆在上面的的砂礫岩層與其下面的羅佛寨組或南雄群有很明顯的不整合存在,并且多半形成所謂的“丹霞地貌”。所以把南雄群下部的砂礫岩歸到南雄群,而上覆的砂礫岩稱爲丹霞組。在没有用化石肯定其時代以前,本文暫按目前用法,稱爲丹霞組。

  南雄盆地内的紅層,雖然研究歷史較久,由於過去没有發現可供鑒定的化石,因此對丹霞組和南雄層的時代各學者都有不同的看法。

  1959年,地質部地質科學院徐仁教授等在南雄城南大風一帶,採到如下介形類化石:Cypridea amoena: Cypridea sp: LycopierocypriS aff. torauosus : OriqoilyocyPr sP,根據這些化石,認爲南雄層的時代可能屬於晚白堊世( 1959,徐仁等)。産介形類化石的層位相當於本文南雄群的第三層。

  1962年,楊鐘健和周明鎮教授研究了廣東省地質局所提供的脊椎動物化石,定爲嶺南無盾龜(Anosteira Iingnanica)和一種晚白堊世的恐龍類化石,可能是虚骨龍類(Coel ur osaunc . indet)。並指出,紅層的時代可能包括中生代和第三紀初期兩個時期的沉積(1962,楊、周)。這兩個標本缺少具體的地層剖面和地點,但爲粤北的“紅層”分層和時代提供了新的綫索。

  1962年11月,我們在南雄盆地採到較大量的脊椎動物化石。在南雄群中和羅佛寨組中各找到13個化石地點,化石正在修理中。目前已修好的計有:南雄群中的三種不同類型的恐龍蛋化石,龜鱉類和恐龍類的一些肢骨;羅佛寨組中的兩個鈍脚類頭骨和古肉食類頭骨及一些零星牙齒等。

  恐龍蛋化石,在我國山東萊陽、遼寧泉頭、昌圖和内蒙二連附近曾發現過。南雄群的蛋化石中,有一種在形狀上和大小上均與萊陽晚白堊世的圓形蛋(Oolithes , pheroides)很近似;另外兩種蛋化石,在外表結構上有些象萊陽晚白堊世的長形蛋(Oolitheselongatus),但體積比後者爲大。

  羅佛寨組中的Pant olambdidae化石,以前知道僅分佈於北美,時代一般限於中-上古新世(北美Torrejonian晚期和Tiffanian早期)。

  從上述古生物的資料看來,南雄群所産的介形類化石和蛋化石等,説明瞭南雄群的時代屬於晚白堊世的可能性極大。而羅佛寨組的哺乳動物化石,證明瞭羅佛寨組代表古新世或包括更晚一些的地層。


  (選自1963年9月第七卷第3期《古脊椎動物與人類》)

  (中國科學院古脊椎動物與古人類研究所)
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