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本县在大地构造上属下扬子台坳的沿江拱断褶带,长期以来受下降运动控制,沉积了寒武系至中三迭统,厚逾万米的滨海或浅海相沉积。印支运动后抬升成陆,但仍受断陷作用制约,接受陆相红层堆积。印支期、燕山期,不仅发育了北东向褶皱和断层构造,而且发生多次岩浆活动,形成了侵入岩体和喷出岩。经过长期地质内、外营力的作用和数度沧桑巨变,形成目前南陵地貌景观和山川大势。
一、地层
寒武系绝对年龄6~5亿年,仅小面积出露于县内南部烟墩乡境内,主要为黑色炭质页岩,中夹石煤层,厚度超过175米,呈北东向延伸,顺层面含磷质结核。
奥陶系绝对年龄5~4.4亿年,分布县境南部三里镇、烟墩乡一带,以白云质灰岩、白云岩为主,厚度大于221米。
志留系绝对年龄4.4~4亿年,在戴镇乡、烟墩乡均有出露,以泥岩、页岩、粉砂质岩和粉砂岩为主,中含多种笔石、丁氏始石燕、王冠虫等化石,厚度1125米,该层位在戴家汇,夹两层厚10~20厘米的黑褐色含胶磷矿细砾岩。
泥盆系绝对年龄4~3.5亿年,出露于戴镇乡、绿岭乡、丫山镇一带,以石英岩、石英砂岩为主,夹粉砂岩、泥质粉砂岩,各地厚度为77~208米、135米不等,呈北东向展布。于戴家汇采到鱼化石。
石炭系绝对年龄3.5~2.8亿年,分布三里镇、绿岭乡境内,以灰岩、页岩、石英砂岩、砂质页岩为主,厚300米左右,灰岩中含蜓科化石,中夹鲕状菱铁矿,呈透镜状,最厚45米。
二迭系绝对年龄2.8~2.3亿年,主要分布绿岭乡、麻桥乡和丫山镇一带,以灰岩、炭质页岩、石英砂岩为主,中夹煤层,含植物化石,厚度21~239米。
三迭系绝对年龄2.3~1.95亿年,出露于丫山镇南陵湖、西山等地,面积较广,以灰岩、页岩、砂岩为主,厚度337米以上,灰岩中含菊石等化石。
侏罗系绝对年龄1.95~1.4亿年,分布麻桥、桂山2乡境内,以流纹岩、安山岩、英安岩、粗面岩、凝灰质粉砂岩、钙质粉砂岩和粉砂质泥岩为主,最厚可达1317米,与下伏岩层呈不整合接触。火山熔岩放射性强度很高,是找铀矿的有利层位。
白垩系绝对年龄1.4~0.7亿年,广泛出露于烟墩铺、三里、峨岭、五里等地,主要包括红色砾岩、砂岩、粉砂岩、含砾凝灰质砂岩、安山质凝灰岩及层火山角砾岩等,厚度2216米以上,在粉砂岩内曾发现恐龙蛋化石。
第三系绝对年龄0.7亿~250万年,分布于盛桥、工山、峨岭、麻桥等地,由砾岩、砂砾岩、粉砂岩、泥岩等组成,厚度达1171米以上,中含石膏矿。
第四系绝对年龄250万年以来,主要分布于县内沿河、沿湖地区。其中以河流堆积、湖泊堆积为主,有砾石层、砂砾层、砂层和网纹红土、黄色亚粘土等。
二、岩浆岩
板石岭岩体,绝对年龄1.36亿年,岩体有两个相带:内部相中细粒石英正长岩、石英二长岩;边缘相细粒含石英正长岩、斑状含石英正长岩。出露面积15平方公里,系燕山中期侵入而成,呈岩株状产出。围岩发生大理岩化、矽卡岩化和硅化。
小工山岩体,绝对年龄1.48亿年,为石英闪长玢岩岩体,面积4.6平方公里,系燕山中期侵入而成,呈岩株产出。围岩发生大理岩化、矽卡岩化、硅化、角岩化等,中含矽卡岩型铜矿和铁矿。
戴家汇岩体,为花岗闪长斑岩岩体,面积约0.4平方公里,系燕山晚期侵入而成,呈岩枝产出。围岩蚀变为大理岩化、矽卡岩化、角岩化,中含矽卡岩型铜矿。
凤凰山岩体,绝对年龄1.31亿年,由花岗闪长岩 和石英闪长岩为主组成的岩体,可分两个相带:中央花岗闪长岩相,边缘石英闪长岩相。系燕山中期侵入而成。岩体钾质交待作用明显,主要有钾长石化与绢云母化。从岩体微量元素分析,含铜量较高,多铜矿矿化点,产于岩体与中三迭统灰岩接触带的矽卡岩中。
顾家村岩体,以花岗闪长斑岩为主,出露面积0.1平方公里以下,呈岩枝产出,围岩蚀变为硅化。
三、构造
褶皱构造铜陵—繁昌复向斜,系印支褶皱,位于南陵城关—丫山一线西北,共包括10个Ⅱ级褶皱,位于县境或从边缘地区通过的有:
板石岭背斜,全长14公里,北东向延伸,两翼不对称,东南翼陡,倾角50°~60°,西北翼缓,倾角35°~40°,核部由栖霞组、龙潭组构成,翼部为扁担山组组成,为后期横断层的切割错位,背斜保存极差。
湾子店向斜,全长12公里,向斜轴向30°~35°,北段仅残存核部,由扁担山组组成,两翼已为断层破坏或河流切割;南段保存尚好,两翼为栖霞组、龙山组,核部为扁担山组。
凤凰山复式向斜,全长14公里,西南段轴向45°,北东段轴向转为60°,核部开阔,宽约3公里,由扁担山组组成,多铜矿点。两翼由茅山群至上二迭统组成,均向南东倾斜,东南翼倾角36°~50°,西北翼倾角62°~70°,总体为一倒转复式向斜。丫山背斜,全长24公里,轴向40°~60°,核部较窄,宽0.7~1.0公里,由高家边组组成,两翼由坟头群、龙山组、龙潭组、扁担山组等组成。以叶家湖断层为界,分西南段与东北段,前者两翼不对称,西北翼陡50°~70°,东南翼缓40°~50°,轴面倾向东南;后者,两翼都倾向东南,为倒转背斜。
黄柏岭复背斜,系印支期褶皱,构成复背斜的主体是北贡背斜和孤峰向斜等,出露在本县西南烟墩乡、三里镇与青阳、泾县交界处。北贡背斜,轴向55°,核宽3.5公里,由黄柏岭组下段组成,两翼不对称,西北翼缓10°~25°,东南翼陡30°~40°,由杨柳岗组至高家边组组成。
孤峰向斜,轴向70°~75°,全长17公里,核部由扁担山组组成,两翼为上古生界。总体西北缓,东南陡的斜歪向斜。
中分村复向斜,系燕山中期褶皱,全长20公里,走向45°,褶轴呈“S”形弯曲。由铁牛山向斜、中分村背斜、蝌蚪山(今名笔架山)向斜等构成复向斜主体。
宣南坳陷,系燕山晚期坳陷,为上白垩统“宣南组”充填的坳陷,厚达7000余米 。呈东西向和北东向延伸,主要受北东向构造控制,并向东北方开口,地层倾角5°~15°,据沉积物分布特征,坳陷中心,由西南向东北方向迁移。
南陵盆地,系喜山早期盆地,全长大于50公里,宽14公里,长轴为北东向,呈两头不等的豆荚状。盆缘地层倾角10°~15°,盆地西北缘毗邻古陆。
断裂构造南陵—黄池断裂,是丹阳—丁家桥断裂的一段,走向北东45°~52°。它是宣城—南陵红层盆地的西部边界。
芜湖—戴家汇断裂,走向20°,麻桥至戴家汇为密集破碎带。
木镇—周王断裂,这条东西断裂通过烟墩、三里一带。属走向断层类型,并呈现新地层向老地层逆冲。它与晚白垩纪红色盆地的南缘相吻合,也是地貌重要分界线。
青弋江断裂,南起泾县晏公堂,经赤滩镇,沿青弋江延伸,至本县境内。断裂带十分平直,断面西倾,为高角度正断层。
四、地史
本县在中三迭世前漫长的地质时期,基本上处于海洋环境,又以浅海和海滨为主,故沉积了厚逾万米的沉积岩,都呈整合接触,说明从寒武纪至中三迭世没有受到强烈构造运动干扰,仅受轻度振荡运动的影响。中、晚三迭世,地质上曾发生印支构造运动,本县及邻近地区受其剧烈影响,形成了一系列褶皱和断裂,地表也随之隆起成为陆域。中生代末期中国东部,尤其长江下游和东南沿海,又发生以断裂和岩浆活动称著的燕山运动,它在本县境内表现明显,县境内的断裂构造和岩体的发育,都与这次运动有关,同时也发生了岩浆喷发作用,在南陵、繁昌、铜陵3县交界处,火山岩系总厚度达2252米,分别称“蝌蚪山组”、“中分村组”、“赤沙组”。蝌蚪山(今名笔架山)是当时火山喷发的主要通道。
新生代早期本县发生明显的坳陷作用,叠置在中生代晚期宣南坳陷之上,其延伸方向清晰,呈北北东或北东向,盆地封闭较好,南缘止于北纬30°55′。
第三纪末期以来的新构造运动,继承了老构造运动的特点,发生差异性升降运动,东北部下降明显,地貌上表现为河湖平原,西部与铜陵县交界受断块抬升较强,成为低山、丘陵地貌组合,本县中部广大地区以轻度隆起为主,除沿河分布狭长的平原外,大部为丘陵和台地,经流水切割,有的地面显得比较破碎,也具一定起伏。总之,本县经过多次沧桑演变,在内、外综合作用下,形成了今日的山川大势和地貌格局。
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