金山镇地质构造概述.doc

金山镇地区地质构造概述 陈雨林 第一章 引言 通过对金山镇地区地质图的综合读图分析,可以基本了解金山镇地区的地质概况,包括地貌起伏、构造类型、构造地层、形成时期等。在这些方面的分析过程中，我们可以进一步明确地质图的概念，了解地质图的图式规格，温习阅读地质图的基本步骤。加强了对地质图上岩层产状要素的理解和应用，尤其是在把岩层展绘在构造纲要图和地质剖面图方面，特别强调空间想象能力和知识灵活运用能力。其中包括岩层整合关系、岩浆侵入关系、褶皱几何关系、断层几何关系和倒转几何关系，这要求我们合理把握平面和立体思维的转换，培养地质兴趣和思考方式。我们的分析基于金山镇地质图。这幅地质图属于小比例尺地质图（1:100000），图上1厘米相当于自然界1公里。该地质图长18.5厘米，实际长度18.5公里，宽14厘米，实际长度14公里，覆盖实际面积259平方公里。整个地区北高南低，海拔高度位于700米-1800米的范围内，北部以渚岭最高，达1800米，南部以安村最低，接近750米。在沿NW-SE方向上，该地区地貌有三次大的起伏，伏牛山，雨峰，孤峰所在山脉位于起伏瞰点。基于金山镇地区地质图，我们编制了同比例尺的金山镇地区地质构造纲要图和金山镇地区A-B剖面图，这给我们分析金山镇地区地质构造提供不同的视角，带来极大的帮助。在纲要图上容易发现该地区地质构造现象相当丰富。根据岩层的接触关系可将该地区地层可以划分为3个构造层：D2-P2，T2，K1-E，其中D2-P2与T2平行不整合，D2-P2与K1-E角度不整合，T2与K1-E接触关系不明显。(如图1)从西向东依次有9条走向一致的褶皱，包括5条背斜和4条向斜；有14处断层，包括4处平移断层，5处正断层，5处逆断层；3处岩浆侵入体，2处斑岩侵入体和1处花岗岩侵入体。此外，该地区还有一处倒转构造，一处构造窗和两处飞来峰。（如表1）K1-ET2D2-P2构造名称数目构造名称数目向斜5正断层5 背斜 4逆断层 5倒转构造 1平移断层 4斑岩侵入体 2构造窗 1花岗岩侵入体 1飞来峰2 图1 表1 第二章 地层与构造根据地层出露界线分析，金山镇地区地层沉积时间从古生界到新生界，包括中泥盆统到老第三系的一系列岩层，但缺失上、下三叠统岩层。在金山镇地质图可以明显发现，东南部出露地层较老，其中上、中泥盆岩层发育完好，而西北部出露地层较新，典型代表是发育广泛的白垩纪岩层，并且在该地区更西北处出露部分第三系岩层。在地质图上可以发现D2-P2岩层产状近似一致，走向NE-SW,岩层整合接触，因此D2-P2岩层为一个构造层；T2岩层上出现大断层，它也呈NE-SW走向，但它与D2-P2岩层之间并未出露T1地层，可知它与D2-P2岩层平行不整合，因此T1地层为一个独立构造层；K1-E地层产状近似一致，为整合接触，可是它与D2-P2地层产状差异大，岩层出露交错明显，尤其是在该地区伏牛山附近，K2地层倾角为10，而C3倾角为50度，因此T2与D2-P2岩层角度不整合接触关系。于是在纲要图上有三个构造层：D2-P2，T2，K1-E，其中D2-P2与T2平行不整合，D2-P2与K1-E角度不整合，T2与K1-E接触关系不明显。断层构造在该地区发育广泛并且种类多样。为使纲要图的编制方便，我们把断层依次编号F1-F14，并且在纲要图上红色线条表示。首先我们可以在地质图上发现两条大的逆断层线F8和F14，都呈NE-SW走向。其中F14逆断层线出露在一处褶皱的东坡，断层倾向SW320，倾角20-30，为走向断层，断层穿越了P1、C3、C2、C1的一系列地层，北端止于K2地层，可知此处断层P1之后，K2之前。根据剖面图分析，F14上盘为C2、C1地层，在上盘中发生了一次向斜和一次背斜褶皱；下盘主要为为T2、P1、P2地层，由于下盘发生了倒转并且和上盘相对应的地层剥蚀严重，因此此断层的断距不好分析，但可以确定此处断层发生在上盘褶皱之后。在F14断层线中部，有两条平移断层线F12、F13与之相交。两条平移断层均主要发生C1地层，F12处于雨峰西南附近，为左行平移断层，它把C1地层完全错开，部分延伸在C2地层，并且切割F14逆断层，由此可以推测F12平移断层发生在F14逆断层之后。位于奇峰附近的平移断层F13，为右行平移断层，断层延伸于C1、C3、P1地层，它和F12一样发生在F14逆断层之后。F14逆断层的东南方有一处更为复杂的逆断层F8。F8断层线主要出露在P1、P2、T2地层，贯穿整个金山镇地区，断层倾向SW320，倾角20-30，为走向断层。由A-B剖面图知，F8的上盘是F14的下盘，其中C2、C3、P1等地层发生明显的倒转，比如该盘C2两侧倾向相同，倾向NW130，左侧倾角40-45，右侧大约75。F8的下盘岩层组成种类多，包括泥盆到三叠的系列岩层，下盘有一个紧闭向斜、一个开阔向斜，以及一个中常背斜，虽然下盘并未出露白垩系地层，但根据紧闭向斜处岩层厚度推测，该紧闭向斜核部可能存在白垩系地层。构造由于倒转构造受到断层后期不同程度的地表剥蚀，在此断层上体现出一处构造窗和两处飞来峰。构造窗位于五里河附近，透过此构造窗可以看到下盘的P2、T2岩层，两严层厚度相当，向NW方向倾斜。飞来峰可以构成独特的自然景观，一处位于安村西南方不远处，飞来峰规模小，另一处位于孤峰周围，规模比前者大，两处均由P2、T2岩层组成，岩层产状近于一致，向NW方向倾斜，倾角在30-40的范围内。该地区除了以上两处大的逆断层，还在西南边陲河北村周围发育了一系列规模不大的正断层，在地质图上共标记了5处，在纲要图上编号为F1-F5。这5处正断层大多出露在D2岩层，均为发生在一条大的背斜褶皱构造上的横向断层，而这些断层的倾向大小皆在80-85的范围内，近于直立，只是倾向不同而已，可以推测这5处断层是发育在同一个时期，是该处褶皱形成之后，继续受到NW-SE方向的主应力场而发生的脆性断裂。这些断层出露的岩层为中泥盆系砂岩、砾岩，它下部岩层为下石炭系砂岩、砂砾岩，都是典型的脆性岩层，由于岩石之间粘度u值小，所以在背斜逐渐隆起的过程中，岩层发生了刚性破裂，估计伴随背斜的进一步发育，这种近于直立的断层数目会增多，并且可能延伸到C1层。离河北村最近两处和最东边一处向东北方向倾，其余两处向西南方向倾。此外，5处正断层形成于同一时期，同一构造应力场的还有P1、C2岩层间的两处平移断层F6和F7。金山镇地区是发育断层的温床，也是发育褶皱的乐园。该地区褶皱发育完好并且出露明显的有9条，向斜5条，背斜4条。在该地区的构造纲要图上，由西向东依次编号为f1-f9。f1处于最西段，褶轴走向NE-SW，绵延十数公里。褶轴主要由C1、C2、P1岩层组成，西侧岩层倾角40-50，东侧岩层倾角50-70，为开阔褶轴。f1西邻白垩系地层，与白垩系地层角度不整合。因此此褶轴形成在白垩系以前。f2为一个狭长向斜，走向和f1一致。f3褶轴规模比f1略大，连接雨峰和奇峰，主要由C1、C2、C3、P1岩层组成，西侧岩层倾角20-30，东侧岩层40左右，为开缓背斜。f3褶轴上发生了两处平移断层，并且与逆断层F14毗邻。f4褶轴位于金山镇中部，是构造最为复杂的褶轴。褶轴主要由C1、C2、C3岩层组成，形成一个鞍状背斜。南部有一处构造窗F11，可以看到P2、T2地层的出露。在A-B剖面图上可见，褶轴东西两侧岩层倾向相同，西侧倾角40-45，东侧岩层倾角70-80，发生明显的倒转。f4褶轴北端止于K2地层，而又被包夹在两断层之间，并且断层以外难觅该褶皱影迹，因此它形成于两处主断层和白垩系岩层之前f6褶轴紧邻F8逆断层，有两座飞来峰，它南部的P1地层还有一对内部小褶轴。它南部偏西处有一处断裂的向斜褶轴f5 ,它处于F8逆断层下盘，P1地层的内部小褶皱应该是褶轴f5的翼部延伸构造。在f6褶轴的东南不远处有一条狭长的向斜褶轴f7，所涉地层基本上是二叠系地层。这些褶皱走向大致相同，应该是同一构造应力场下形成的，并且形成时间相差不远。该地区西南部有另一处复杂褶轴f8。一方面，f8褶轴岩层组成种类丰富，包括D2、D3、C1、C2、C3的系列岩层，褶轴左右两侧岩层产状对称，左侧倾向NW330，倾角35-50，右侧倾向SE150，倾角40-45，为开缓褶皱。另一方面，该褶皱上发育众多的平移断层，共7处。平移断层分布有两个规律，一是沿着褶轴方向的转折点分布，另外是沿着褶轴方向的拐点分布，由此获取褶皱的相关性质，转折点和拐点受力比其他处大。金山镇地区的正西部和东北部出现斑岩侵入体，正西部斑岩侵入体依次透切中白垩统砂岩、页岩，下白垩统砂岩、砾岩，下石炭统砂岩、砂砾岩，以及部分侵入中石炭统粉砂岩、页岩。东北部陵庄处斑岩斑岩侵入体依次透切花岗岩侵入体，中三叠统泥灰岩、灰岩，上二叠统灰岩、页岩，以及部分侵入下二叠砂岩。在这两类侵入体中，斑岩侵入体呈细长的脉状，穿插能力强；花岗岩侵入体沿着T2 岩层内断层线和T2与P2的地质交界线，发生整体侵入，范围相对较大。由于两类侵入体切割的最新地层为T2地层，可知侵入体是T2后期形成的。根据花岗岩的侵入特征可知，断层可为岩浆侵入提供天然通道。 第三章 构造发展简史金山镇地区构造运动相当复杂。它在中泥纪开始沉积砂岩、砾岩，经过两次海进和两次还退，一直稳定地沉积进行到上二叠纪。伴随沉积厚度的增加，岩层之间的粘性差异累加作用显著，重力分布更加趋于不均匀，二叠纪时该地区出现明显的褶皱。随着褶皱的不断发育，岩层受到NW-SE方向的最大主应力越来越大，在上二叠纪可能就行成了该地区中部的倒转地层，并发生了一系列的断层，包括两处大的逆断层和东南部一系列平移断层。断层的发生缓解了岩层之间的紧张气氛，但也改变了原来的沉积环境，致使后来的三叠纪沉积岩层不能够和老岩层很好的整合。在下三叠纪和上三叠纪，该地区抬升出露海平面，因此该地区缺少下三叠和上三叠岩层。但是这种情况持续并不久。由于三叠纪沉积事件的缺失，以及地表风化剥蚀，和褶皱进一步发育，使地表的情况发生了巨大改变。正因为如此，白垩纪的沉积岩更加不能够和老岩层整合了，这就是我们看到的白垩系地层和其它老地层角度不整合的原因。白垩纪该地区地壳基本稳定下来，后期的沉积岩层都能够很