第五节 南华纪—震旦纪地史
一、中国东部南华纪一震旦纪的地层系统
1.华北板块南华纪——震旦纪的地层系统
华北板块内部缺失南华纪一震旦纪的地层，仅在板块南部河南、安徽等地发育。以河南为例，南华系一震旦系自下而上包括4个组，即黄连垛组、董家组、罗圈组、东坡组。
1）黄连垛组
黄连垛组由关保德、潘泽成（1980）在河南省鲁山县下汤乡黄连垛村命名。黄连垛组主要为一套灰白色、青灰色含硅质条带的叠层石白云岩夹砂砾岩，底部为巨厚层砂砾岩，厚度134.2m。黄连垛组上部含微古植物 Trematosphaeridium minutum，Polyporata sp.，与下伏中元古界洛峪口组平行不整合接触。
2）董家组
董家组由关保德、潘泽成（1980）在河南省鲁山县下汤乡董家村命名。董家组底部为1m 左右的灰白色砂砾岩，向上为灰白色、灰绿色砂岩夹粉砂岩，顶部为白云质灰岩。董家组含微古植物化石 Tre-matosphaeridium sp.，Pseudozonosphaera nucleolata，Polyporata sp.等，厚度133.3m，与下伏地层黄连垛组平行不整合接触。
3）罗圈组
罗圈组由刘长安、林蔚兴（1961）在河南省汝州市蟒川乡罗圈村命名。岩性为一套冰碛砂质砾岩、含砾泥岩，厚度218.2m，内含较多微古植物化石，包括 Trematosphaeridium sp.，Trachyphaeridiumsp.，Taeniatum crassum，Laminarites sp.等。与下伏地层董家组整合接触或与中元古界北大尖组平行不整合接触。
4）东坡组
东坡组由关保德、潘泽成（1980）在河南省汝州市蟒川乡东坡村命名，主要岩性为灰绿色、紫红色粉砂质页岩、粉砂岩，厚度77.3m，与下伏地层罗圈组和上覆地层辛集组均为整合接触。
2.华南扬子地块南华纪——震旦纪的地层系统
鄂西三峡及邻区新元古界包括青白口系（拉伸系）、南华系（成冰系）和震旦系（埃迪卡拉系）。在茅坪花鸡坡一带自下而上分为青白口系莲沱组、南华系南沱组、震旦系陡山沱组和灯影组（喻建新等，2015）。在长阳一带莲沱组和南沱组之间发育古城组和大塘坡组。综合上述剖面，其地层特征如下。
1）古城组（Nh₁g）
古城组由赵自强等（1985）在湖北省长阳县古城岭村命名，主要岩性为灰绿色含砾泥岩，厚度约5.9m，与下伏地层莲沱组整合接触。古城组下部莲沱组顶部724Ma的年龄接近于成冰系底部年龄（720Ma），上部大塘坡组下部凝灰岩为662Ma左右。因此古城组应为南华纪（成冰纪）早期的地层。
2）大塘坡组（Nh₂d）
大塘坡组由江荣吉（1967）在贵州省松桃县大塘坡锰矿区创名，在湖北长阳大塘坡组为12m左右的
黑色含锰页岩和锰矿层。大塘坡组与下伏地层古城组整合接触。据Lan等（2015）总结，大塘坡组内凝灰岩锆石U-Pb年龄为662~654Ma，属南华纪（成冰纪）中期的地层。
3）南沱组（Nh₃n）
南沱组由 Blackwelder（1907）、李四光等（1924）于宜昌市南沱创名的南沱层或南沱岩系沿革而来。南沱组为灰绿色、紫红色冰碛块状夹层状含砾砂泥岩，与下伏莲沱组凝灰质细砂岩呈平行不整合接触，厚度50~200m。赵自强等（1988）在南沱组已发现 Leiopsophosphaera minor，Trachysphaeridiumnigousum等微古植物11属24种，其中主要为球藻亚群的及柱面藻亚群、带状藻类、褐藻碎片等。据Lan等（2015）总结，湖南省古丈县的南沱组锆石U-Pb年龄为636Ma左右，属南华纪（成冰纪）晚期的地层。
4）陡山沱组（Z₁d）
陡山沱组由李四光等（1924）创名的陡山沱岩系演变而来，命名地点在宜昌市陡山沱村。陡山沱组自下而上可以分为4段。陡山沱组一段为浅灰色一灰色厚层一巨厚层含硅质含燧石结核白云岩（又称盖帽白云岩），厚3.3~5.5m。陡山沱组二段为深灰色—黑色薄层泥质灰岩、白云岩夹薄层碳质泥岩，呈不等厚互层状韵律，含泥质和硅质磷质结核，厚度235m。陡山沱组三段下部为灰白色厚层夹中层状白云岩、粉晶一细晶白云岩，燧石结核及条带发育，上部为薄层状粉晶白云岩，厚度835m。陡山沱组四段为黑色薄层硅质泥岩、碳质泥岩夹透镜状灰岩，厚0~8.4m。陡山沱组和下伏地层大塘坡组整合接触。陡山沱组的黑色页岩及含磷白云岩中含有丰富的微古植物化石，据赵自强等（1988）统计主要有球藻亚群，菱形藻亚群及开口的球形微古植物等50属，约90种。陡山沱组底部凝灰岩的锆石U-Pb年龄为635Ma左右（Gao et al.，2009），属于震旦纪（埃迪卡拉纪）早期的地层。
5）灯影组（Z₂dn）
灯影组系李四光等（1924）创建的“灯影石灰岩”演变而来，命名地点在宜昌市西北20km长江南岸石牌村至南沱村的灯影峡。该地层曾被北京地质学院（1961）称为“灯影群上部灯影组”。地质科学院（1962）将陡山沱层与灯影灰岩合称灯影组，刘鸿允等（1963）将灯影石灰岩称灯影组，后为大家沿用。赵自强等（1985）曾将灯影组自下而上分为蛤蟆井段、石板滩段、白马沱段及天柱山段。现天柱山段时代划归寒武纪，因此灯影组为3段。
灯影组指平行不整合于牛蹄塘组（水井沱组）之下，整合于陡山沱组之上的一套地层，岩性三分：下部蛤蟆井段为灰色一浅灰色中层夹厚层内碎屑白云岩，细晶白云岩，含硅质细晶白云岩，厚度134.4m；中部石板滩段为深灰色、灰黑色薄层含硅质泥晶灰岩，偶夹燧石条带，极薄层泥晶白云岩条带发育，产埃迪卡拉生物群，厚度36m；上部白马沱段为灰白色厚层—中层状白云岩、夹中层—薄层状细晶白云岩，厚17.5m。灯影组含著名的埃迪卡拉生物群及微古植物25属55种，时代为震旦纪晚期。
二、南华纪一震旦纪地史
1.华北板块及其边缘南华纪和震旦纪古地理
华北板块主体自青白口纪后期抬升以来，一直处于剥蚀状态，称为华北古陆（图11-20）。南华系一震旦系仅在其东缘辽南-胶东、东南缘苏北-淮南和南缘的豫西及西缘贺兰山一带有零星出露。
华北板块东缘辽南至胶东、徐淮地区，南华纪一震旦纪时为海域覆盖，称为胶辽徐淮海，向东则与朝鲜中部海域相连。在东部辽东半岛复县一带，南华系和震旦系总厚大于3000m。其与下伏地层青白口系细河群、与上覆地层寒武系均为平行不整合接触。南华系为石英砂岩，杂色粉砂岩及页岩、微古植物群丰富，特征可与扬子板块相比。震旦系以碳酸盐岩沉积为主，为灰白至紫红色白云岩及泥质灰岩组成，含多种叠层石及类红藻，与扬子板块震旦系所产的组合面貌不尽相同。从整个层序来看，辽东南华系和震旦系整体均成一个大的海侵旋回。皖北淮南地区的南华系和震旦系，其层序、化石和辽东地区相似。胶辽、徐淮地区震旦系厚度巨大，南华系不太发育，无冰碛岩，代表华北板块的东部克拉通陆表海坳陷盆地，整体保持了滨、浅海环境的沉积类型。
华北板块南缘及西缘，自豫西至龙首山一贺兰山一带，南华系和震旦系地层零星发育。在豫西宜阳、汝阳以东，南华系黄连垛组与下伏地层汝阳群呈平行不整合接触。其岩性为砂砾、砂岩与白云岩互层，局部夹硅质岩。南华系董家组由砂砾岩、页岩、碳酸盐组成。震旦系罗圈组为一套冰碛岩，厚度变化大，横向上由数十米至数千米，下部为暗紫色，暗绿色泥砾岩，砾石成分复杂，表面有凹面、压坑、擦痕等，底部基岩表面可见冰溜面，属于山岳冰川形成的冰碛岩。震旦系东坡组为紫红色和灰绿色砂页岩，具水平层理，为冰后期沉积。
华北板块周缘的大陆边缘南华系和震旦系也有不同程度的发育，板块南部大陆边缘的北秦岭地区，二朗坪群、丹凤群可能包括一部分南华纪和震旦纪地层，以岛弧型火山岩沉积为特征，代表华北板块南部的活动大陆边缘沉积。在板块北缘的黑龙江鸡西地区，麻山群部分包括了南华纪和震旦纪地层代表板块北部大陆边缘的沉积。
2.华南地区及其大陆边缘南华纪和震旦纪古地理和古构造
华南地区包括扬子地块、华夏地块及其二者之间的南华裂谷3个构造单元（图11-20，图11-21）。扬子地块经800Ma左右的构造运动，形成了稳定的基底，南华系一震旦系形成稳定的盖层沉积。华夏地块南华系—震旦系仍为活动型的碎屑岩及火山碎屑岩沉积。南华裂谷自新元古代雪峰运动（720Ma）之后，南华系—震旦系的弱变质地层角度不整合、微角度不整合覆盖在青白口系的低级变质岩地层之上，并由底部的陆相和滨浅海碎屑岩逐渐变为深水盆地的泥质岩、硅质岩，呈现裂陷作用加剧，盆地基底沉降，海水逐渐加深的过程。
1）扬子板块内部南华纪和震旦纪的古地理
扬子板块南华系和震旦系均发育较好，自西向东可以分为上扬子区和下扬子区，各区沉积特征略有差异。上扬子区新元古界以鄂西一带发育较好，研究程度最高，包括青白口系莲沱组、南华系古城组、大塘坡组、南沱组，震旦系陡山沱组和灯影组。
在鄂西宜昌一带，莲沱组与下伏地层古元古界崆岭群为角度不整合接触。莲沱组下部砾岩以紫红色为主，砾石具叠瓦状构造，多具板状交错层理，代表陆上河流沉积；上部粒度变细，为河口湾—水下三角洲沉积；顶部为滨浅海相的细砂岩和粉砂岩、泥质岩。古城组为冰碛含砾泥岩，属冰海沉积。大塘坡组为深水含锰泥质岩和菱锰矿层。南沱组为灰紫色至紫红色砂泥质杂砾岩，砾石成分复杂，颗粒无分选，具块状层理或水流交错层理，砾石上有冰川擦痕，代表山岳冰川和近岸冰海沉积。
鄂西峡东地区震旦系以碳酸盐岩沉积为特色，为陆表海的碳酸盐缓坡沉积环境。陡山沱组第一段盖帽白云岩为 Marinoan冰期（南沱冰期）冰后期的浅水碳酸盐潮坪沉积，第二段—第四段以浅海相的白云岩、含泥质白云岩、泥质岩沉积为主。灯影组下部为潮坪白云岩，中部为浅海相白云岩和灰岩，内具埃迪卡拉生物群，上部为潮坪到局限潮下的白云岩。扬子地块其他地区震旦系总体与鄂西相似，但贵州中部地区发育一水上隆起（黔中古陆），围绕黔中古陆滨岸地区发育著名的陡山沱组“开阳式”磷矿（分为陡山沱组第二段的A磷矿和第四段的B磷矿），B磷矿中出现著名的瓮安生物群。
扬子板块西部区的滇中一川西一带，南华纪时存在著名的南北向苏雄裂陷带。在成都西南的甘洛小相岭一带，南华系不整合于元古宙变质岩系之上，下部苏雄组以大陆喷发酸性火山岩为主；中部开建桥组为各种凝灰岩、凝灰质角砾岩以及含大量火山碎屑的陆相砾岩与砂岩；上部列古六组是含火山灰、砂的冰川湖泊沉积。整个南华系局部厚度大于5000m，向东、西两侧厚度迅速减小至尖灭。苏雄组火山岩系是以钙碱性—碱性英安—流纹岩类和少量玄武岩—安山岩类为特征，开建桥组则包括两种截然不同的火山岩，即富硅、碱（尤其富钾）、贫钙的钙碱性——碱性流纹岩和少量的碱性玄武岩兼而有之，具有“双峰式”火山岩的特点，这两组均为陆相成因，属于夭折的大陆裂谷产物。由该区向南，开建桥组逐渐变为陆相粗碎屑紫红色砾砂岩夹少量火山凝灰岩，称为澄江组，局部厚达3000m，横向变化显著，也属大陆裂谷沉积。澄江组为南沱组大陆型冰碛层所覆，两者间可见局部微角度不整合接触。
扬子板块西部区的震旦系和鄂西地区相似，其分布广泛并形成广泛的超覆，以岩相稳定的碳酸盐岩沉积为主。说明南沱期以后，随着古气候的转暖，冰川融化，海平面上升，形成了上扬子陆表海。在川南地区灯影期出现了蒸发海盆，形成巨厚的盐类沉积。根据灯影组层序分析，灯影期海水进退频繁，各区灯影组保存的最高层位不同，与寒武系的关系，在凹陷中为连续沉积，在相对隆起区则有不同程度的间断。
下扬子区（包括湘鄂赣交界、赣西北、苏皖、浙西北等地）南华系在赣西北称为硐门组，岩性和峡东莲沱组类似，但细粒沉积增多，且多发育与潮汐作用有关的沉积构造，为河流—滨岸浅水碎屑岩沉积。在皖南对应的地层为休宁组，以碎屑岩为主，局部有少量火山岩楔入。浙西北相当的地层为志棠组，其韵律性构造明显。下扬子区南华系上部普遍为冰碛岩，相当于鄂西地区的南沱组。不同的是，下扬子区南沱组以冰海沉积为主，部分为海洋型冰筏沉积，包括冰缘水下重力流沉积。与上扬子区不同，下扬子区震旦系以暗色硅质岩、硅质页岩及碳质页岩发育为特征，代表深水、静水、还原的沉积环境。
扬子板块的北部大陆边缘为南秦岭地区。南秦岭地区南华系耀岭河群为一套变质的中基性、碱性火山熔岩、火山碎屑岩夹碎屑岩及大理岩，厚可达2000m，与震旦系不整合接触。震旦系为稳定型碎屑岩和碳酸盐岩沉积，下部陡山沱组为碎屑岩和白云岩，上部灯影组为白云岩，厚1200~2000m。表明南华纪扬子板块北缘为活动的裂陷槽，震旦纪与扬子板块拼合为一体。
扬子板块西缘川西—滇西南华纪和震旦纪地层不甚发育，推测也应存在大陆边缘的沉积。
2）华夏地块南华纪和震旦纪地史特征
华夏地块位于华南板块东南部，包括福建、广东、江西南部、广西东部、浙江中南部等地。湘赣边境至闽西一带，南华系和震旦系厚达4000余米，总体为一套砂泥质复理石沉积，南华系夹火山岩或火山碎屑岩，震旦系夹多层硅质岩。碎屑复理石指示由东南向西北的浊流运动方向，反映物源来自华南外侧的古大陆（推测为 Rodinia超大陆）。
3）南华裂谷南华纪和震旦纪地史特征
南华裂谷位于扬子地块和华夏地块之间，包括黔东南、湘中、桂西北、赣北、浙江及苏南等地，为一狭长的、北东向展布的裂谷盆地。大致沿梵净山一贵阳一线，形成明显的扬子地块和南华裂谷盆地的同沉积断裂边界，断裂以北，为陆表海滨浅海的碎屑岩和碳酸盐岩，断裂以南为深水相的浅海到半深海的碎屑岩和深水盆地相的泥质岩、硅质岩和泥质白云岩。在湘黔渝交界区，南华系自下而上为两界河组、铁丝坳组、大塘坡组、黎家坡组。两界河组（相当于富禄组）为一套河流相的碎屑岩，厚度0~300m。铁丝坳组（相当于古城组）为一套冰海沉积的含砾泥质岩，厚度小于10m。大塘坡组下部为黑色泥质岩、含锰页岩、菱锰矿层，厚度几米到几百米不等。黎家坡组（相当于南沱组）为冰海沉积的含砾泥岩，厚度50m左右。两界河组、大塘坡组都存在明显的岩相突变带和厚度突变带，形成地垒、地堑间列的裂谷盆地结构，地垒上无两界河组或两界河组厚度极小，地堑区两界河组厚度较大，最大可达300多米。地垒上大塘坡组厚度一般只有几米，大塘坡组底部为盖帽白云岩；地堑内部大塘坡组厚度可达300m，大塘坡组底部为菱锰矿含矿岩系（杜远生等，2015，2019；周琦等，2016）（图11-22a）。该区震旦系下部“陡山沱组”为一套深水相的泥质岩、泥质白云岩，老堡组为一套深水硅质岩夹泥质岩（图11-22b）。在湘黔桂交界区至雪峰山一带，南华系形成一个巨大楔状体。底部长安组平行不整合或微角度不整合于新元古界丹洲群之上，为一套含砾板岩、粉砂质板岩及砾质砂岩，偶夹不规则的板岩、砂岩，厚达千余米。所含砾石成分复杂、无定向、稀疏散布并偶见落石构造，一般认为是一套冰水（冰筏）沉积，也有人认为是一套大陆斜坡重力流沉积。中部富禄组以灰绿色砂岩及页岩为主，夹黑色页岩，含火山物质，上部夹含锰泥质岩。上部为黎家坡组（或称泗里口组）冰成含砾板岩、含砾砂质板岩及含砾泥质白云岩，砾石多呈落石特征。南沱组为一套冰筏海洋沉积。震旦系陡山沱组和老堡组主要为一套黑色、灰黑色碳质页岩、硅质页岩及薄层硅质岩，内含磷结核，具水平纹层，厚度很小，代表一种非补偿的较深水缺氧环境。从湘黔边境到湘赣边境，震旦系由西向东由以白云岩为主到以暗色硅质岩为主，厚度急剧减小，过渡现象十分清晰。
3.中国其他地区南华纪—震旦纪古地理特征
塔里木板块主体南华纪和震旦纪时也处于古陆状态（图11-20，图11-21），其东北缘的库鲁克塔格山一带南华系和震旦系发育较全，厚约6000m，总体为火山岩、浊积岩，含多层杂砾岩、冰碛层，由多个平行不整合所分割，代表板块边缘强烈沉降的补偿海沉积特征。南华系下部为杂砾岩及粗碎屑沉积为主，间夹有火山岩和冰积岩；上部以砂岩、粉砂岩沉积为主，内夹砾岩，常见水平层理，代表较深水的浅海沉积；顶部为冰碛砾岩、砂岩和板岩，与南沱组冰期相当。震旦系和南华系之间以平行不整合面相隔。南华系和上震旦统下部以砂岩、粉砂岩为主，具递变层理和鲍马序列，底模构造发育，复理石韵律发育，总体为一套较深水的浊流沉积；中部以碳酸盐岩沉积为主；上部为冰碛杂砾岩，可与豫西罗圈组冰碛岩对比，上与寒武系纽芬兰统含磷层平行不整合接触。与扬子板块和华北板块不同，该区的冰碛岩发育最全，反映有3个冰期和2个间冰期。
塔里木板块西北缘的柯坪地区南华系下部缺失，最低层位为相当于南沱期的冰碛层，震旦系下部为细碎屑泥质沉积，含丰富的微古植物，上部为碳酸盐岩沉积，产大量叠层石，相当于板块上稳定的陆表海沉积，顶部也为相当于豫西罗圈组的冰碛岩。
中国其他地区的南华系和震旦系出露较差、研究程度较低，此处不再讨论。结合后述早古生代的地史特征，可以推测南华纪和震旦纪时期中国古大陆总体由华北板块、扬子地块、华夏地块、塔里木板块等组成，青藏及川滇西部的板块和微板块群一部分属于扬子板块（如古生代的昌都-思茅、羌塘微板块），一部分属于冈瓦纳板块（如古生代以后的藏南、冈底斯、保山等微板块）。华北板块和塔里木板块以北为古亚洲洋的一部分。