三清山“得天独厚”的构造背景,造就了它的特殊“身份”。它既是古华南洋闭合,华夏与扬子古板块演化碰撞,罗迪尼亚超大陆从形成到裂解等重大地质历史事件的见证地,也是中生代以来中国东部陆内盆岭构造演化发展的一个缩影(叶张煌,2012)。将今论古,反演历史,可以观察到三清山很多重大地质事件的记录(图版Ⅰ)。
2.2.5.1 赣东北蛇绿混杂岩带——古华南洋与古板块碰撞的见证
三清山地质公园西北侧的蛇绿混杂岩带为歙县-德兴蛇绿混杂岩带的一部分,呈北东向展布,与中—新元古代张村群的千枚岩混杂堆积在一起,共同构成了蛇绿混杂岩带,其原始层理完全被片理置换,构造片理走向北北东、倾向南东东、倾角为30°～80°(邓国辉等,2005)。蛇绿岩和混杂堆积的千枚岩均有较强烈的变形和变质现象,与围岩呈构造接触,呈透镜状或团块状产出。在公园西南面的德兴市西湾处出露的岩石除了大洋斜长花岗岩和变质橄榄岩,还有蓝闪石片岩、硬玉钠长石片岩,这是低温高压变质相带的标志。蛇绿混杂岩、大洋斜长花岗岩、蓝闪石片岩共同出露于西湾,“三位一体”的岩石组合见证了中新元古代华南洋的存在及其闭合过程。
赣东北张村群蛇绿岩全岩Sm-Nd同位素等时线年龄为(1154±43)Ma(周国庆等,1991),大洋斜长花岗岩SHRIMP锆石U-Pb等时线年龄值约为(968±23)Ma(王一先等,1999;李献华等,1994),残留有蓝闪石片岩K-Ar等时线年龄值为(866±14)Ma(舒良树等,1993)。根据这些年龄值推断,华南洋形成于南华纪晚期,主要存在于新元古代早期,闭合于罗迪尼亚超大陆的拼合之时,即扬子古板块与华夏古板块对接碰撞期。
漫长的地质时代和多次构造热事件破坏了完整的大洋地层,但根据樟树墩较大的蛇绿岩块,对该区的大洋层序进行恢复:下部为二辉橄榄岩、方辉橄榄岩、橄榄二辉岩;上部为辉长岩—粗玄岩、玄武岩、辉绿岩岩墙—凝灰岩、硅质岩、杂砂岩、浊积岩。
歙县—德兴蛇绿混杂岩带是迄今中国少数的元古宙蛇绿混杂岩带之一。这些珍贵地质遗迹,是元古宙华南洋的存在和消亡、扬子古板块与华夏古板块碰撞事件的重要佐证。
2.2.5.2 南华纪雪球事件遗迹和新元古代晚期双峰式火山岩
前寒武纪的南华大冰期事件的重要佐证就是南华准地台广泛发育的冰碛岩和冰碛层,是由刘鸿允命名的。推测本区当时仍处滨海环境,被冰川包围。大量冰筏冰山落入海中,形成了南沱组的冰碛岩,夹杂含砾凝灰岩、砾质砂泥岩。可见到冰川落石现象,其砾石大小不等,砾径最大达35cm。中部为间冰期,形成灰黑色页岩与灰岩,具水平纹层。是南华纪全球性冰期事件的重要地质遗迹和佐证。
新元古代晚期,扬子与华夏古板块碰撞后,不久即发生裂解。三清山区处于华南裂谷边缘,火山喷发作用非常剧烈,在西部地区弋阳县登山河上镇群剖面上,发育由玄武岩、流纹岩组成的双峰式火山岩。由 SHRIMP 锆石 U-Pb 测得的年龄值为807Ma(王剑,2000),说明裂谷-火山事件发生在距今820～800Ma间,是罗迪尼亚超大陆裂解的标志。
2.2.5.3 早寒武世缺氧事件与生物大爆发记录
三清山下寒武统荷塘组为黑色页岩,底部普遍发育石煤层,有黄铁矿及磷结核等组分,并富含V、U等元素。呈似层状、透镜状产出,推测华南地区早寒武世菌藻类低等生物大量繁殖,又因缺氧事件而死亡,进入沉积物后形成泥炭,然后经压实成岩作用形成石煤。缺氧事件之后,至早寒武世晚期,生物发生爆炸性进化,三叶虫、腕足类等生物大量出现,标志着寒武纪的生命大爆发。
2.2.5.4 奥陶纪笔石动物化石群
区内奥陶系地层出露良好、丰富多样,有笔石页岩建造和介壳灰岩建造,海洋沉积环境变化多样。生物化石有珊瑚、腕足等低等动物化石,也有相对高等的脊索动物化石。特别是奥陶纪早中世的笔石动物化石丰富,属种繁多,类型多样,笔石带系列连续,分异演化清楚。计有51个属,247个种与亚种,其中包括1个新属,即“江南笔石属”,27个新种与新亚种。共建立了17个连续的笔石带序列(肖承协等,1991),其中陈家坞奥陶纪笔石地层剖面是国际古生物学会的重点考察剖面之一。该剖面是典型的过渡类型笔石动物,指示较活动地带边缘地区的沉积环境,形成了一套含笔石的黑色页岩、碳质页岩及硅质岩地层。
2.2.5.5 加里东运动和晚泥盆世大规模海侵事件的证据
加里东运动是发生在早古生代晚期的一次重大地质造山事件,影响深远。在中国的华南地区普遍受其影响,由海上升为陆,或接受剥蚀或发生沉积间断。在公园的三清湖区,来自地层的遗迹为加里东造山运动和泥盆纪海侵事件提供了证据。一是缺失中上志留统和中下泥盆统,上泥盆统不整合于下古生界地层之上;二是底部为滨海相石英质砂砾岩。这些事实表明,加里东造山运动把三清山地区抬升为陆地。时间从中志留世持续至中泥盆世。在晚泥盆世又发生大规模海侵,区内则汪洋一片,接受沉积,因而形成了区域性上古生界不整合于下古生界地层之上的重要地质遗迹。
2.2.5.6 中生代陆内深俯冲作用与大规模岩浆活动
中生代时期的三清山地区位于古太平洋板块西部的活动大陆边缘,太平洋板块产生向西俯冲作用,区内古板块缝合带响应而发生陆内深俯冲活动,即由南东方向向北西方向俯冲,三清山地区发生了大规模的岩浆侵入和火山事件。
研究表明,三清山花岗岩体有中基性岩的混合,也反映了深源物质的叠加。从岩浆来源方面也见证了三清山地区中生代的陆内深俯冲作用。
2.2.5.7 中生代硅化木化石群和恐龙蛋化石群遗迹
三清山地区玉山县毛宅村中侏罗世陆相盆地砂岩中保存有完好的硅化木化石群。已发现10多个单体硅化木化石,硅化木的个体规模大、且保存完好。硅化木单体最长达28.2m,下端直径1.3m,上端直径1m之余,其年轮清晰可见,是中国单体最长的硅化木化石。硅化木化石群很好地还原了该地区在侏罗纪曾是一片茂盛的森林。
晚白垩世以来,三清山及邻区以陆内伸展和断块升降为主,区域性深大断裂再次活动,形成了一系列断陷带。断块隆升成山,南北两侧出现了信江和黄柏两个断陷伸展型盆地。断陷盆地内堆积了红色砂砾岩、砂岩,在上饶县和玉山县出土了恐龙蛋化石,时代为晚白垩世中晚期。
三清山地区拥有1000Ma亿年的演化历史,地层、岩石、地貌以及化石无声地记录了其演化发展过程的信息,反映了地球演化进程中的许多重大地质事件(图2.3)。
图2.3 三清山地质公园地质演化历史及主要事件