（构造地质学专业论文）襄樊—广济断裂带的构造变形特征研究.pdf

襄樊一广济断裂带的构造变形特征研究 摘要 本文用区域构造地质方法，结合野外调查资料和显微构造实验对断裂带构造的变 形变质、形成过程进行解析，并证明随县、京山地区构造变形带的几何学特征。发现 研究区的构造由于经多期次、多层次的复合叠加改造，形成至北东向南西规律性倾斜 的逆冲推覆构造，随着向断层带靠近出现碎裂岩，并且变形程度加强。襄樊广济断 裂带在长期的演化过程中保存了各种构造现象，这些现象记录着丰富的秦岭微陆块与 扬子板块之间俯冲、碰撞的演化信息。 论文系统阐述了随县、京山地区的构造岩层组合，由老到新依次划分为过渡性基 底组合、大陆边缘组合、大陆一裂陷边缘组合、前陆盆地组合。通过大量的野外观察 和分析，认为研究区的构造变形经历了扬子期到印支期的长期演化，并在喜山期形成 前陆盆地，且遭受多次构造运动的变形改造，最终形成现今的构造格局。 研究区从北东一南西方向构造分带性明显，根据构造变形特征和所处的构造环境 划分为随县前陆冲断带、大洪山前陆断褶带、京山前陆盆地；纵向上划分为扬子构造 层、印支构造层和后扬子构造层、大陆边缘构造层，是构造旋回的地层表现。褶皱与 断层是在印支期秦岭微板块和扬子板块的碰撞作用下，形成的北西一南东走向的构造 形迹。 本文用区域构造地质方法，根据野外大量的观查，对断裂带构造的变形变质及形 成过程进行解析，得出随县、京山地区构造变形带的几何学特征。认为研究区的构造 变形是由多期次、多层次的复合构造叠加改造而成的，形成了自北东一南西规律性倾 斜的逆冲推覆构造，随着向断层带靠近出现碎裂岩，并且出现变形程度加强的现象。 关键词：襄樊一广济断裂带前陆盆地一冲断带构造解析 r e s e a r c ho nt h et e c t o n i cd e f o r l t l a t i o n o f x i a n g f a n - g u a n g j if a u l tz o n e a bs t r a c t v a r i o u ss 缸眦t l l r a i p h e n o m e n a c a l lb e o b s e r v e di nt h e l o n g t e r m e v o l u t i o no f x i a n g f a n g u a n g j if a u l t ，w h i c hh a ar e c o r d e dt h er i c hi n f o r m a t i o na b o u tt h es u b d u c t i o na n d c o l l i s i o no ft h eq i n l i n gm i c r o c o n t i n e n t a lb l o c k sa n dt h ey a n g t z e p l a t e t 1 1 i s p a p e rs u m m a r i z e st h ec o n s t r u c t i o no fr o c kc o m p o s i t i o no fj i n g s h a na n d s h u i z h o u , w h i c ha r er e s p e c t i v e l yt r a n s i t i o n a ls u b s t r a t ec o m b i n a t i o n , c o m b i n a t i o no f t a b l e l a n d t a b l e l a n dm a r g i n , c o m b i n a t i o no ft a b l e l a n d - r i f te d g ea n dc o m b i n a t i o no f f o r e l a n db a s i nf r o mt h en e ws t r a t u mt ot h eo l d a tt h es a m et i m e ，w ec a nr e c o g n i z e dt h a t t h ea r e as t u d i e dh a se x p e r i e n c e dal o n g - t e r mt e c t o n i cd e f o r m a t i o ne v o l u t i o nf r o my a n g t z e p e r i o dt ot h ei n d o s i n i a n , a n dt h a tt h ef o r m a t i o no ff o r e l a n db a s i no ft h eh i m a l a y a n t r a n s f o r m e db ys e v e r a lt e c t o n i cd e f o r m a t i o n sm a d ec o n t r i b u t i o nt ot h ep r e s e n tt e c t o n i c p a t t e r n r e s e a r c ha r e ah a st h ef e a _ t u r eo fz o n a t i o nf r o mt h en o r t h e a s tt ot h es o u t h w e s t i tc a n b ed i v i d e di n t of o r e l a n dt h r u s tb e l to fs h u i z h o u , f o r e l a n df a u l t - f o l db e l to fd a h o n g m o u n t a i n , f o r e l a n db a s i no fj i n g s h a na c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n c e si nt h et e c t o n i c d e f o r m a t i o na n dt h et e c t o n i ce n v i r o n m e n t ；i na d d i t i o nt h es t r u c t u r a ll a y e ro fr e s e a r c ha r e a c a nb ed i v i d e di n t ot h ey a n g t z es t r u c t u r a ll a y e r , i n d o s t r u c t u r a ll a y e r , l a t e y a n g t z e s t r u c t u r a ll a y e ra n dt h es t r u c t u r a ll a y e ro ft h ec o n t i n e n t a lm a r g i n ，w h i c hs t a n df o rat e c t o n i c c y c l ea c c o r d i n gt ot h ef e a t u r eo ft h et e c t o n i ce v o l u t i o n f o l d sa n df a u l t sc o m f o r m e db yt h e s u b d u c t i o na n dc o l l i s i o no ft h eq i n l i n gm i c r o c o n t i n e n t a lb l o c k sa n dt h ey a n g t z e p l a t ei n m ei n d o s i n i a nf o r m e das t r u c t u r mt r a c k ，i 1 1 e p a p e r r e s o l v e dt h ed e f o r m a t i o n , m e t a m o r p h i cs t r u c t u r e s ，a n dt h ef o r m a t i o n p r o c e s so f t h ef a u l tz o n eb yt h em e t h o d so fs t u d i n gt h e r e g i o n a ls t r u c t u r a lg e o l o g y c o m b i n e dw i t hf i e l ds u r v e yd a t aa n de x p e r i m e n t so nm i c r o s t r u c t u r ed e f o r m a t i o na n d d e f o r m a t i o n g e o m e t r yc h a r a c t e r i s t i c so fs h o u z h o ua n dj i n g s h a n b e s i d e s ，t h ep a p e rp r o v e t h a tt h em a i ns t r u c t u r a lf e a t u r e so ft h er e s e a r c ha r e ai sr e g u l a rd e c l i n i n gm s tf r o mt h e n o r t h e a s tt ot h es o u t h w e s t s i n c et h ed e f o r m a t i o no ft h em u l t i p h a s ea n dm u l t i 1 e v e l s u p e r p o s i t i o n ，a n dt h er o c kd e f o r m a t i o nw a ss t r e n g t h e n i n g c l o s et of a u l tz o n e k e yw o r d s ：x i a n g f a n - g u a n g j if a u l tz o n e f o r e l a n db a s i n - t h r u s tb e l t s t r u c t u r a la n a l y s i s 图2 1 图2 2 图2 3 表2 1 图2 4 图2 5 表3 1 图3 1 图3 2 表3 2 图4 1 图4 。2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 1 图4 。1 2 图4 1 3 图4 1 4 图4 1 5 图表目录 研究区行政区划图7 襄樊广济断裂带区域构造格架图9 随州一京山地区震旦早古生代地层沉积环境示意图1 2 研究地层表1 3 研究区地质图1 9 秦岭造山带构造演化图2 1 构造单元划分表2 3 随县京山区域构造分区图2 4 秦岭造山带构造剖面示意图2 8 区域地层对比表3 0 广水随州构造剖面图3 5 府河三阳构造剖面图3 5 襄樊广济断裂带构造面理投影图解3 6 随州均川( 南) 、环潭洪山( 北) 构造剖面内面理产状变化对比图解3 6 随州均川( 南) 、环潭洪山( 北) 构造剖面内断层产状变化对比图解3 7 襄樊。广济断裂带内线理赤平投影图3 7 襄樊广济断裂带内的右行平移断层3 8 三阳构造剖面上的正断层3 8 大洪山、京山一带各类构造的产状3 9 府河- 京山剖面上的逆冲断层4 0 武汉喻家山麻石山构造剖面图4 0 武汉喻家山侏罗系地层中的断层一4 l 随州环潭山河构造剖面图4 2 宋河京山构造剖面图4 2 随县大洪山构造剖面图4 3 i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金胆工业太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字：蔫 签字日期：加年s 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金起兰丝太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金壁王些太 兰l 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名：蓖支成 导师签名： 签字日期：矽，夕年j 月如签字日期9 br 晖f 月j 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 致谢 本论文是在导师宋传中在硕士三年来的悉心指导和耐心教导下完成完成的，导师 严谨的治学态度、求实的科学作风使我在三年的求学期间乃至今后的工作和生活中都 将受益匪浅。在他的严格要求下，让我学习和掌握了大量的专业知识，并具备了独立 承担项目研究的能力，在此，特向宋老师表示我崇高的敬意和衷心的感谢! 感谢我们4 3 7 办公室里的任升莲老师和所有同学师弟们一陈泽超、张浩然、李家 好、张欢、图文传，感谢大家所给予的帮助。 非常感谢合肥工业大学资源与环境工程学院给予我提供一个继续学习深造的机 会、并对领导及办公室的同学和师弟们的帮助及大力支持亦深表谢意。 最后，感谢对本论文答辩审核的专家、学者及教授们。 作者：黄文成 2 0 10 年4 月2 5 日 第一章绪论 1 1课题来源 近年来，国内外前陆冲断带和前陆盆地油气勘探的成就硕果累累，我国中 西部的前陆冲断带勘探也取得了较大进展，先后在酒西、库车、塔西南、准南、 川西等前陆冲断褶皱带取得了许多重大油气发现。本论文重点研究襄樊一广济 断裂带区域区域的构造变形特征，资助与“扬子北缘中新生代构造演化与油气 保存条件研究，项目，项目以南方中上扬子大陆为主要研究区，涉及周缘与 大区域地质构造背景。并着重研究： 中石化急促研究项目一一“扬子北缘中新生代构造演化与油气保存条件研 究 ，以南方中上扬子大陆为主要研究区，涉及周缘与大区域地质构造背景。 并着重研究： 中新生代南方中上扬子大陆构造格局，三大动力学体系围限格局的形成 与过程，陆内、陆缘构造期次、性质、构造变形组合、特征、构造区块划分、 叠加复合演变过程与动力学。中新生代南方中上扬子大陆整体与主要区块构 造的叠加复合改造与油气聚散保存破坏构造条件。重点进行上三叠统一侏罗 系沉积地层形成演化与复合改造作用及其与油气关系研究。 襄樊一广济断裂带的区域地质和构造变形特征是“扬子北缘中新生代构造 演化与油气保存条件研究项目的重要研究内容之一。本论文受“扬子北缘 中新生代构造演化与油气保存条件研究”项目的资助，重点研究襄樊一广济断 裂带的区域地质和构造变形特征。 论文通过大量的野外地质考察、数据观测、构造变形分析、应变测量等分 析手段，研究襄樊一广济断裂带及其区域的构造岩石组合、区域构造变形、构 造演化特征。 1 2研究现状 襄樊一广济断裂带位于湖北省西北地区，是秦岭造山带与扬子板块的接触 界线，主要包括断裂北侧的桐柏山南缘前陆冲断带与其南侧的大洪山前陆冲断 带两个构造变形带，其构造位置处于西北部襄南盆地、南部江汉盆地、东北部 桐柏造山带三个地质单元的中心处。 1 2 1理论研究现状 按照现代固体地球的科学认识，依据板块构造观点将地球岩石圈分为大陆 岩石圈和海洋岩石圈，而自从板块构造理论登陆后大陆岩石圈成为了学者研究 的重点。大陆岩石圈分成活动构造带和稳定地块，地貌上表现为山脉和盆地、 高原。造山带作为板块俯冲、碰撞的天然实验室，记录着板块运动的丰富信息， 成为大地构造理论研究的中心；而盆地是作为产油聚集地，收到经济地质学的 关注。 然而造山带和盆地作为大陆岩石圈两个基本组成部分，各自发展不能成为 自我完善的系统理论，为此近年来有些人提出盆山耦合的概念，并以此来完善 理论体系。盆山系统的涵义概括为大陆构造的基本单元是沉积盆地和造山 带；造山带与沉积盆地是形成于统一的地球动力学系统之中的对孪生体， 它们在空间上相互依存、物质上相互补偿、演化上相互转化、动力上相互转换 ( 具有盆转山、山控盆、盆定山的过程) ；盆山系统主要表现为物质的循环系 统和能量的交换系统( 其媒介主要为流体) ；盆山系统是陆块相互作用、岩石 圈层圈相互锅合的复杂系统。( 刘树根，2 0 0 6 ) 盆一山耦合作为一种新的地学 研究思想，近年来已成为大陆地质研究的一个热点课题。 盆山耦合的研究重点就在于造山带和盆地的过渡带，包括前陆盆地和前陆 冲断带两个构造单元，是研究造山带与盆地兼相互关系的重点信息储藏地。 1 2 1 1前陆盆地 前陆盆地通常定义为发育在线性收缩造山带和稳定克拉通之间的狭长槽 地，并且认为由造山带中的褶冲带载荷引起的挠曲沉降形成的。前陆盆地在剖 面上的结构从造山带到盆地可划分出褶皱一冲断带、前缘、前陆盆地、隆起等。 前陆盆地的概念由d i c k i n s o n 在1 9 7 4 年论述板块构造与沉积作用时第一 次提出，他并将其分为两种基本分类：周缘前陆盆地和弧后前陆盆地。周缘前 陆盆地是在靠近地缝合线的俯冲板块上发展起来的一种前陆盆地：周缘前陆盆 地形成前，一般为高度减薄的被动大陆边缘。弧后前陆盆地是位于仰冲板块上， 分布在岩浆岩岛弧的后面；在弧后前陆盆地形成前，一般为边缘海和弧间盆地； 后来岛弧和大陆碰撞挤压迫使边缘海沉积物受挤压形成褶皱一冲断带。在褶皱 一冲断带的前缘形成弧后前陆盆地。 前陆盆地具明显的构造一沉积特征，其沉积填充在横剖面上呈楔状，最后 部分与褶冲带相连；沉积物主要来源于相邻的褶冲带，少数来至于克拉通一侧； 挠曲隆起或前隆将前陆盆地的主体部分与克拉通分开等。 前陆盆地的概念在地质理论发展的不同阶段有着不同的解释。主要由 槽台理论模式：地槽迁移方向由优地槽指向冒地槽，向地台区称前陆。 板块构造理论阶段：前陆盆地的成因机制是由于逆冲推覆的构造负载和沉 积物负载导致的岩石圈板块挠曲。 盆地模拟阶段：将冲断和地层挠曲一沉降作用相结合，提出前陆盆地的成 因源于区域均衡沉降( p r i c e 。1 9 7 3 ) 。 国际上研究较为成熟的地区是环太平洋域的阿尔伯特、落基山、阿巴拉契 亚和特提斯域的比利牛斯、阿尔卑斯前陆盆地等。与此相比，国内更多的集中 在中、新生代含油气沉积盆地，如川西、准噶尔、库车、塔西南、柴达木、鄂 2 尔多斯、楚雄、十万大山、羌塘、河西走廊等。 前陆盆地研究中存在的问题归结为： 关于板块边缘作用在前陆盆地的形成演化中所起到的作用。对前陆盆 地和相关冲断带的起源以及演化的完整理解。关于前陆盆地沉降的力学机制 问题( 如造山带逆冲席载荷、盆地沉积物和水体载荷、板内应力和壳下载荷) 。 变形历史和地表变化的过程中冲断带与前陆盆地的力学关系。在前陆盆地 层序地层框架的形成过程中，全球海平面变化与幕式冲断作用、海平面变化、 平面应力、气候变化，或它们的联合作用对地层层序的影响。控制前陆盆地 油气生成和分布的主要因素及前陆盆地演化发展中油气充注过程。( 刘树根， 2 0 0 6 ) 1 2 1 2前陆冲断带 在造山带仰冲、盆地向造山带之下俯冲的构造环境中发育运动指向盆地内 部的冲断构造带，称其为前陆冲断带。该处是盆山结合部位，是揭示他们之间 的耦合关系的重要构造部位。 前陆冲断带的形成有以下三种基本机制：侧向挤压，重力滑动，重 力扩展，以及辅助机制基底相对于盖层的缩短( p r i c e 和m c c l a v ，1 9 8 1 ) 。认 识到滑脱层和流体超压是冲断构造形成或活动的必要条件；并建立了褶皱推 覆、逆冲形覆和滑覆三种成因模式。 关于冲断带的变形特征。临界库仑楔假说已经被广泛认为是冲断带发育的 主要类型，而断层相关褶皱作用则是前陆地区岩层的主要变形机制，并建立了 多种模型，因此冲断层系统及其相关褶皱就是前陆褶皱冲断带的主要变形样 式，包括断层相关褶皱的基本类型：断弯褶皱( s u p p e ，1 9 8 3 ) 、断展褶皱( s u p p e 和m e d w e 樱e 辽，1 9 9 0 ) 和断滑( 滑脱) 褶皱( j a m i s o n ，1 9 8 7 ) ；冲断层系统( d a k l s 血m ，1 9 7 0 ；b o y e r 和e 1 l i o t t l l 9 8 2 ；w o o d w a r d 等1 9 9 1 ) 如双重构造( m 比a ， 1 9 8 6 ) 、被动顶板双重构造( b a n k s 和w a r b u r t o n ，1 9 8 6 ) 、叠瓦冲断系( m 山a ， 1 9 8 6 ；w o o d w a r d 等，1 9 9 1 ) 、三角带或构造楔( o o r d y 等，1 9 7 7 ；j o n e s ，1 9 8 2 ， 1 9 9 6 ；p r i c e ，1 9 8 6 ；c o u z e n s 和w i l t s c h t e o ，1 9 9 6 ：j a m i s o n ，1 9 9 6 ) 以及基底 卷入的冲断层( c o w a r j ，1 9 8 3 ：b u t l e r 等，2 0 0 4 ) 。早期，前陆冲断带的形成常 用薄皮构造( r o d g e r s ，1 9 6 3 ) 模型来解释，近年来大量研究表明世界上许多著名 造山带( 如阿尔卑斯、亚平宁、比利牛斯、巴布亚新几内亚、安第斯、凤河) 都 发育基底卷入的冲断层，可见厚皮构造与薄皮构造对前陆沼皱冲断带的形成同 样重要( c o w a r d ，1 9 8 3 ；c o o p e r 和w i l l i a m s ，1 9 8 9 ；b u t l e r 等，2 0 0 4 ) ，特别是 对于早期裂谷边缘和靠近造山带核部，而且早期构造对后期构造有重要的控制 作用( 如裂谷边缘正断层的反转) 。 按照冲断层发育的大地构造环境可分为三类( h a t c h e r ，2 0 0 4 ) ：前陆褶皱 冲断带( 以及增生复合体) 的冲断层；结晶基底冲断席，在陆壳或洋壳上沿韧 3 性( 塑性) 一脆性过渡带发生滑脱；褶皱相关的结晶基底冲断席，发生在韧性 一脆性过渡带之下，是背斜与向斜的同一翼塑性剪切形成的。 冲断带演化与表面过程之间的动态作用是近年的研究热点，这与国内许多 学者所提的盆一山耦合过程是一致的，认识到冲断作用、隆升、剥蚀与沉积作 用之间的动态反馈对冲断带的地貌形态与演化具有明显的控制和影响。 1 2 2地质调查现状 解放前关于襄樊一广济断裂带的研究研究主要分两部分，一是国外学者对 长江流域秦岭和扬子板块接触带附近的试探性调查及其成果，另外就是丁文江 ( 19 17 ) 、李四光( 19 2 0 ) 等一批早期中国地质学者的地质考察，很多研究成 果至今还在沿用。 建国以后应建设发展需要，该地区的矿产调查工作全面展开。并且1 9 5 9 年湖北省区域地质矿产调查所成立后，全面开展1 ：2 0 万区域地质调查，经过 2 0 余年的努力，完成全湖北省2 1 5 个图幅，获得了大量的实际资料和研究成 果。1 9 7 1 年编制了l ：1 0 0 万湖北省地质图、湖北省矿产图、湖北省地貌图， l ：2 0 0 万湖北省地质图、湖北省矿产图及其说明书。19 7 3 年又编制了l ：5 0 万湖北省地质图、湖北省矿产图、湖北省构造体系图及其说明书。在地层方面 确立了全省地层层序，建立了较完整的地层系统和地层名称，地层单位划分到 阶或群。在岩石方面，查明了岩浆活动期次，各类侵入体的岩性、岩相、物质 成分、岩石结构及围岩蚀变等特征。在构造地质方面，运用地质力学、板块构 造等观点探讨地质构造及成矿关系。 1 9 8 2 年以来在1 ：2 0 万和1 ：5 万区域地质调查资料的基础上，广泛搜集 资料和地质成果，变成“湖北省区域地质志 ，进行了一次地质信息大综合。 进二十年来主要集中在岩性、岩层精确厘定和构造解析、构造演化方面。 如对随县区花山群的厘定( 董云鹏，1 9 9 8 ) ，将原花山群划分为襄樊一广济断 裂带以内的花山蛇绿混杂岩、大洪山以西的火山一沉积岩系、除此之外的重新 定位花山群；三里岗一三阳构造混杂岩带构造变形和演化研究( 董云鹏，2 0 0 3 ) ； 在随县一枣阳地区构造窗和飞来峰构造的确定( 郝杰等，1 9 9 2 ) 。 秦岭造山带与扬子板块的界线研究主要集中在大巴山和大别山两端区域， 而中间桐柏山南缘的襄樊一广济断裂带区域研究程度相对薄弱。前人根据大巴 山和大别山区域构造研究总结，及近年来对随州、京山地区地质研究进展提出 了以下几种襄樊广济断裂带构造变形模式： 超高压折返地体底界主滑脱面( 杨文采，2 0 0 3 ) 燕山期陆内俯冲碰撞带( 董树文等，2 0 0 5 ) 扬子北缘盖层主拆离断层( 林伟等，2 0 0 5 ) 南大别岩片逆冲推覆主滑脱面( 徐树桐等，2 0 0 8 ) 勉略缝合带东延( 张国伟等，2 0 0 4 ) 4 1 3研究内容与方法 论文以板块构造理论、大陆动力学理论为指导，着重研究襄樊一广济断裂 带及其前陆冲断带的构造特征，综合运用区域地质分析、野外地质调查、构造 变形分析、显微构造分析等手段，查清岩石组合、构造变形、构造样式、变形 期次及构造演化等内容。 1 4实际工作量 本次毕业论文经过前后两次近2 个月的野外实地考察和标本采集，其中观 察路线5 0 0 余公里，实测广水一秭归构造剖面；观察点1 0 0 余个、采集的标本 8 9 个、研制定向薄片2 1 个、观察薄片2 8 个；计算机制图5 0 余幅；阅读参考 文献6 0 余篇。3 0 论文3 0 书籍；制图工作量有素描图、信手剖面3 9 幅，廊带 图1 幅、区域划分图1 幅、行政图1 幅；产状图、应变图等。 时间安排如下： 2 0 0 7 年9 月一2 0 0 8 年1 月：基础课、学位课学习 2 0 0 8 年2 月一2 0 0 9 年1 月：收集和阅读相关文献资料，掌握理论知识； 参加野外实习、提高野外认知能力 2 0 0 9 年2 月一2 0 0 9 年8 月：针对研究区的野外调查过程 2 0 0 9 年9 月一2 0 0 9 年1 月：室内数据整理、实验过程并完成论文 2 0 0 9 年2 月一2 0 l o 年4 月：整理论文并准备答辩 5 第二章区域地质概括 2 1自然地理概况 随州、京山一带位于长江以北，其北靠南襄盆地，东北部依着桐柏山，南 部与江汉盆地相邻，西部为黄陵隆起，区域覆盖范围为东经3 0 。4 07 3 2 。 0 07 ，北纬1 1 2 。0 07 1l4 。0 07。 地貌特征显示为山地、丘陵、盆地地形，山地面积占多数，概括为中部的 大洪山山脉，两侧的丘陵和北部随州地区的盆地。山地海拔4 0 0 m - - 8 0 0 m ，盆 地海拔5 0 m - - 2 0 0 m 。其中大洪山是一座以西北一东南走向的山脉为主体，群 峰耸立，层峦叠翠，面积3 5 0 平方公里，最高峰为宝珠峰，海拔1 0 5 5 米；主 要河流有汉水、浈水，河流沿着地形由北向南流过。处于亚热带气候环境，区 域年平均温度1 6 ，年平均降水量1 0 1 3 r a m 。 行政区划主要以随州、荆门、孝感等三个地级市的曾都、随县、广水、京 山、钟祥、安陆六县为主。区内穿过汉十、襄荆两条高速公路，2 9 7 、3 1 6 两 条国道，还有四通发达的多条省道连接着各个城镇，便与进行地质调查( 图 2 】) 。 6 卜 匝爱凶餐妲凶袄器h式匦 2 2区域地质概况 研究区地质构造上处于秦岭造山带和扬子板块的分界处，主要经历了三个 发展演化阶段。中元古代过渡性浅变质基底的形成阶段；晚元古代一中三叠世 板块构造和板内垂向增生构造复合的主造山作用时期；中新生代后造山陆内构 造演化时期。以襄樊一广济断裂带为界分为随州地区和洪山地区两个岩石构造 单元。构造特征上表现为随州地区的隆起带和洪山地区的前陆褶冲带。 襄樊一广济断裂带是一条区域性深大断裂构造，作为扬子地块与秦岭一大 别造山带的分界线，控制着自元古代以来沉积作用、岩浆活动及构造作用的发 展与演化。 2 2 1区域构造格架 秦岭造山带是通过华北与扬子两大板块的碰撞，经历了长期不同构造体制 演化的复合型造山带。秦岭造山带以商丹缝合带和勉略缝合带为界分为三个部 分，华北板块南部、秦岭微板块、扬子板块北缘。襄樊一广济断裂带定为勉略 缝合带的东延部分，则研究区正处于扬子板块和秦岭造山带的边界处，以襄樊 一广济断裂带为界，南部属于扬子板块部分、北部则属于秦岭造山带。 张国伟等将秦岭造山带的基本构造单元划分为三个主要构造带( 图2 2 ， 2 4 ) ，主要包括： ( 1 ) 华北板块南缘：秦岭造山带后陆冲断褶带、北秦岭厚皮叠瓦逆冲构 造带； ( 2 ) 秦岭微板块：南秦岭北部晚古生代裂陷带、南秦岭南部晚古生代隆 升带； ( 3 ) 扬子板块北缘：秦岭造山带前陆冲断褶带、巴山一大别南缘巨型推 覆前锋逆冲带。秦岭造山带是华北板块与扬子板块在不同时期、不同机制下强 烈变形并叠加复合组成的大陆造山带。 而扬子板块主要涉及整个板块的中上扬子部分，其基本构造单元划分为： ( 1 ) 上扬子台块：龙门山前陆盆地、大巴山前陆盆地、楚雄前陆盆地、 雪峰山类前陆盆地、川中隆起、滇黔隆褶带、黔南拗褶带； ( 2 ) 中扬子台块：桐柏山前陆盆地、黄陵前陆盆地。 研究区覆盖与秦岭前陆冲断褶皱带和巴山一大别南缘巨型推覆前锋逆冲 带两个构造单元的随县、京山部分。以襄樊一广济断裂带为界分成北侧的随县 前陆冲断带和南侧的洪山前陆褶冲带。 8 图2 2 襄樊- 广济断裂带区域构造格架圈 华北板块南部：i 秦岭造山带后陆冲断褶带：2 北秦岭厚皮选瓦逆冲构造带 i i 秦蛉造山带：1 南秦岭北部 i i2 南秦岭南部：i i3 襄南盆地 扬子扳块北缘：l _ 秦岭造山带前陆冲断褶皱带；21 黄陵隆起： 2 - 2 下扬子分区；1 b3 四川盆地；4 江汉盆地 22 2 构造岩石组合划分 研究区地层发育良好、沉积类型众多( 表21 ) ，根据区域构造环境，以 襄樊一广济断裂带为界南北两侧形成完全不同的两个构造环境。北侧秦岭区元 古界及下古生界总厚达6 0 0 0 0 m ，全属地槽型沉积，普遍受变质作用的改造， 整个区域缺失上古生代地层。南侧的扬子区，元古界至古生界总厚3 0 0 0 0 m ， 下一中元古界为地槽型沉积，上元古界一古生界为地台型沉积，区域变质作用 仅限于前震旦系：期间上古生界有四次沉积中断，表明当时处于地台边缘环境， 构造环境的不断变化。印支期华北板块和扬子板块碰撞，从此随县、京山地区 发育统一的中新生代地层，一直演化至今。 在不同的构造环境中必然出现类型不同的构造岩石组合，在同一地质历史 时期内出现横向上不同构造岩石组合的并列。构造岩石组合的研究对构造变形 的物质组成与发展演化提供重要信息。 根据襄樊一广济断裂带及区域在横向上表现出不同构造环境、不同时代、 不同变形特征，将研究区划分出三个不同构造岩石分区：随县地区、大洪山地 区和钟祥地区。 纵向上以秦岭造山带的形成和演化阶段，并结合该地区地层发育状况划分 为三个构造岩石单元：过渡性结晶基底组合、台地一裂陷边缘组合和前陆盆 地组合。 2 2 2 1过渡性结晶基底组合( p t 2 ) 前寒武纪结晶基底构造岩石单元在随县和洪山地区均有出露，与之下的大 别群、桐柏群、杨坡群、崆岭群相比变质程度较低，不具真正基底性质，与盖 层相比又有基底特征，是以火山岩为主的变质沉积一火山岩系。 随县地区前震旦系地层为随县群。该区在前震旦系是一个长期处于强烈构 造变动与岩浆活动的优地槽区，故前震旦系主要为钙碱性火山岩系，厚度巨大， 并受多期构造变动与区域变质作用的改变，形成了各类变质岩及完整的变质相 系。在秦岭造山带的变质结晶基底之上，随县群构成了过渡性结晶基底。 随县群( p t 2 s x ) - 出露于枣阳、随县、应山、安陆、京山等县，全群为中 高压区域变质岩系，未见底，顶被耀岭河群覆盖，厚1 1 9 3 - - 7 8 5 0 m ，由片岩、 千枚岩、板岩、石英岩、变质砂岩、粉砂岩及少许大理岩组成。构成随南褶皱 束与应山褶皱束中的各背斜。自下而上分为三个岩组：古井组、柳林组、烷子 垮组，纵间呈整合接触。 随县群为一套中高压区域变质的低绿片岩相。高绿片岩相变质岩系。其中， 浅色片岩、浅粒岩与绿色片岩的原岩为钙碱性玄武质一流纹质双峰式火山岩， 其余岩石之原岩为陆源碎屑岩，它们均属地槽型沉积。三组岩层清楚代表了三 次火山喷发一沉积族回，每一旋回中又发育着次级旋回、韵律与粒序层。它们 的区域分布反映沉积时期裂陷槽内部自南向北，由正常沉积盆地向火山沉积盆 地渐趋转化的古地理格局。因而造成自南向北，陆源碎屑不断减少，火山喷发 岩不断增多的变化规律。 大洪山地区在前震旦纪经历了中元古代的地槽发展阶段与晚元古代的地 台发展阶段，从而形成了以打鼓石群为代表的中元古界藻礁碳酸盐岩建造。除 早元古代沉积遭到强烈的区域动力热流变质作用外，中一晚元古代沉积均仅遭 轻微的区域动力变质作用。 打鼓石群( p t 2 d g ) ：出露于鄂中大洪山区的京山县，呈北北西向展布，由轻 微区域变质的板岩、变质砾岩、砂岩、粉砂岩、白云岩等组成，构成大洪山背 斜的核部。自下而上分太阳寺组、韩家洼组、罗汉岭组、陈家冲织、李家咀组 和蛸铺岭组，组间均呈整合接触。全群末见底，顶被花山群或震旦系不整合覆 肇 盅。 以次稳定型的浅海台地相碳酸盐沉积为主，陆源碎屑沉积为次，玄武质或 安山质火山喷发堆积不多。成熟度较高的石英砂岩的较多产出，叠层石的大量 发育乃至叠层石藻礁的存在，原生沉积构造的普遍可见，是本群的显著特征。 反映沉积时期构造环境的相对稳定。 1 0 2 2 2 2 大陆边缘组合( z - s ) 、大陆一裂陷边缘组合( d - t ) 晚古生代一下三叠统以裂陷带形成演化为特征，且裂陷至西向东裂开，晚 元古代发育大量沉积一火山岩系。形成有限洋盆后，z s 秦岭两侧发育两类大 陆边缘构造岩石组合，随县地区寒武纪至志留纪发育被动大陆边缘建造，大洪 山地区则为扬子地台的硅质页岩一碳酸盐建造。从泥盆纪开始独立出秦岭为板 块，开始新的大陆边缘沉积( 图2 3 ) 。 晚元古代沉积一火山岩系 耀岭河群( p t 2 y 1 ) 一变质碎屑岩及变质火山岩：出露于郧西均县、竹山竹 溪、枣阳一应山等地区。全群为中高压区域变质岩系，由绿色片岩、浅色片岩、 云母石英片岩、变质砂岩及大理岩组成，具铁、铜矿化。平行不整合于武当山 群或随县群之上，顶被上震旦统覆盖，全群厚4 8 5 4 2 0 4 m ，一般厚数百米至 千余米。构成两郧、柳林、牛头寨等背斜及武当山穹隆的翼部，平林、张家桥 等向斜的核部。 耀岭河群为一套蓝闪绿片岩相一低绿片岩相区域变质岩系，属中高压变质 相系。其原岩为偏碱性富钠玄武岩( 细碧岩) 、粗面岩、安山岩、石英角斑岩等 火山碎屑岩与熔岩，上部有较多陆源碎屑岩与碳酸盐岩，组成一个完整的火山 喷发沉积旋凹。与下伏随县群呈整合或平行不整合接触。 花山群( p t 3 h s ) ：出露于鄂北大洪山区的京山县、随县。呈北西一南东向展 布于襄樊一广济断裂带南侧的扬子板块北缘。以大洪山脉主脊线为界，清楚表 现出侧以轻微变质的火山岩为主；南侧以轻微变质的沉积岩为主。不整合于打 鼓石群之上；顶被震旦系不整合覆盖。 花山群代表了中元古代地槽褶皱回返后，形成于晚元古代早期山间盆地或 山前拗陷中的磨拉石建造或火山喷发建造，它们出露有限，岩性、岩相和厚度 变化强烈，反映了沉积时期古地理和古构造环境的不均一性与一定的活动性。 震旦纪一志留纪 在震旦纪一志留纪形成有限洋盆后，秦岭两侧发育两类大陆边缘构造岩石 组合，随县地区寒武纪至志留纪发育被动大陆边缘建造，大洪山地区则为扬子 板块的硅质页岩一碳酸盐建造。 泥盆纪一中三叠世 从泥盆纪开始独立出秦岭为板块，开始新的大陆边缘沉积。 可见：区内晚元古代发育大量沉积一火山岩系；晚古生代一下三叠统以裂 陷带形成演化为特征，且裂陷至西向东裂开。 卜一枣蛉一大制j 趁 学- 卜一随县地i ! ( - _ _ - - | _ - - 大澳i l i 地_ - - 一糸1 1 1 k l 蔓一 卜深海甲殿沉粤1 1 一犬衔坡沉莓l _ | 一_ 一过渡地带沉参1 - 卜一陆袋j 鼯抗积一1 圜- 圈2 日3 国4 园5 国6 团7 圜8 亘9 图。园- 图2 3随州京山地区震旦早古生代地层沉积环境示意图( 郝杰等，1 9 9 2 ) 1 火山岩2 火山碎屑岩3 冰碛岩4 冰筏沉积5 白云岩6 灰岩7 砂砾岩 8 砂岩9 页岩1 0 透镜状灰岩1 1 变形层理的滑塌沉积灰岩 2 2 2 3前陆盆地组合( k q ) 中三叠系末主造山的全面碰撞而最终拼合演化为统一中国大陆，中新生代 秦岭转入非造山期的构造演化阶段，研究区域在板块构造机制下构造变形区接 着受到太平洋大陆边缘活动影响而叠加改造，并缺失晚三叠至侏罗系的地层。 白垩系地层可划分为随县区、江汉盆地的东部与西部三个区域。随县区白 垩系为胡岗组，区域上集中在随县、京山构造变形带的北侧，随县和枣阳地区。 江汉盆地东部从下而上划分为泉水河组、何家坡组、公安寨组、云台山组，分 布于随县、京山构造变形带的东南侧；江汉盆地西部从下而上划分为罗镜滩组、 红花套组、跑马岗组，分布在随县、京山构造变形带的西南侧。 研究区中京山、随县构造变形带以北未发育第三系地层，第三系地层主要 集中在江汉盆地东部，分布区域与该区的白垩系地层划分类似。其中江汉盆地 东部从下而上划分为掇刀石组、膏盐组、灰绿色岩组、白纱口组。 1 2 f 占生羿 tj 彬纰 陡i i l 沱组 囱沱组 莲沱组 瑙 c c 醚 g罾昌 g 善 璺吕 c v 口 卜c 哒 n n g gg h 口 r n卜l ， ggo卜 o o o- n 口 一 i 一 i n 寸 h 寸 卜 和 nn卜 n _ n 哒矩 母 恒 酃 碰 学 玎t 僖 迪 悼 栩 - e 制 籼 喽 求 瓣 躲 掩 学 档 镫 缸 ；| 岔 袋 齄 里 念 赵 长 阜 采 昶 非 恕 箍 辎昶 故 鹾 馐 匕 钿 瞎 嚣 状理 嗵录 蚪 箍 岔 哒 搬 酃锹 昶 昶 l l 爿 最 粼 恕 匝 罂 匿 学 亡 悼 七 箍 熙 嗵轴般 念 餐嗵 j k 巡跫躲 水 锹 锹 皿 杂 田 叫 哩 博怵钿定 瓶 * 撰 刊 学弧辎 肇 箍 会 u 踏 拯 会念酃博 状 随 聂 弓 状鑫粕 话 胛 马 熙 刊 箍蟮艇昶 避 回椠 1 | ! 毽 据 *熙恒冀 裂 念 赵 茸 缸 器 桃 牛 窭 c 刊 穴 喽和状 悼 超 j 摇 箍 似 熙 k 一 碘昶 嗵 餐杂马 斟 叫 醢 噻嚏 州会 镀 积念 日 叫躲 昶增昶冰目 刊 娶 翊状雹赠 缸 昶 _ 县(博 金 籁 篓霜古 通 酶 姬 恕 茸 聚 l 噬蚓杂 姐 赌 必羽 鼷 是 匿刊 酬凝念 媾 槭 皆 槊求杂 抒 最 板 钿善 毽 释 刊 越拭念 昶蜷 粼 昶 会 鲻 摇永熙稻学赠 捐 念昶 j 娶 嗵 食 赵 赠 实念 聂 是 释誊皆杂昶稍鞭 蜷 枭 ； 题赠 缸 会熙会博 矩 骠 娶 器 娶念 采 实 峰 瞎 噬 念 昶 j 是 匙 炙 钿 赣 岔 缸 键 稆 昶念 一 聚 器 世滟如赵会匿 曩 袅 器 匿赠 蚓捐峰昶昶焉 钿 ： 定熙永 锄 戳岔霹余学 姐 0 聪 聚 娶 扭 糕潞捐。博咚噬状昶酾 l 蜊暴 餐 毳蚓熙拭蹭酃 选 诠坡制 鹾磐1 辑锄 ； 印舰 蛆姐脚罂扭状 ： 掣鼷聚娶篷 皿 骤骤摆 ，皿 蚓蚓箍恩 赣 t 昶臭是臭* 拭拭 誓 张粼般酾 u o _ b d置f c 寸n n _ 芝 o 鸯殳殳澎 心 aadd 囊 囊 【工丁 囊矧黑 积 口 啕 谍辎庭 司 馘 憾*乍 永 曾 积 l 辜碟重 囊博脚 鼎 口 苎一7、， 螺螺 r 骚钼 趔 懿 螺 壤妪妪 辎拭艘皿 4 j 壤似似似 廿 螺剞 u导 乜 叫嚣氓帐卜拣帐q 擦卜螺 u 瞧 舞嫌援臣矮拣婚皿刚嫌 摧瞍舞妖奄忑僻 吕g g o n o旨 量 o 量 o i n 心口c o o 寸ge叩 on n。no g寸o g nc nf o o口一o卜 e卜n 寸 _ 叫 r一 nh n岔n 一 昶 念