（构造地质学专业论文）川东渝东地区遂宁—酉阳段构造变形特征及其构造演化.pdf

摘要 在总结前人研究成果的基础上，通过野外调研和室内整理分析，对川东渝东地区构 造特征及其构造演化得出以下结论和认识。 1 、川东渝东地区构造变形强度和构造样式具有明显的横向分带性、纵向分段性和 垂向分层性。横向上华蓥山以东的雪峰山陆内构造变形系统自西向东可以划分为：华蓥 山冲断褶皱带、川渝弧形隔档式褶皱带、方斗山一七曜山槽档褶皱过渡带、渝东湘鄂隔 槽式褶皱带等构造单元；纵向上划分为北段、中段和南段，北段总体呈弧形展布并向 n e e 方向收敛，中段主导呈n n e 走向，南段呈近南北向，并向南呈帚状撒开。垂向上 具有多层滑脱系，控制了不同单元的构造样式，主要有志留系滑脱层和盖层与基底界面 滑脱层两个主要的滑脱界面。 2 、研究区褶皱变形动力来源为雪峰山隆起陆内造山，构造指向为南东向北西。但 是本区还发育与构造指向方向相反的反冲构造，表现为向东逆冲的断层和东陡西缓的不 对称背斜，形成原因为川中微地块刚性基底对南东一北西方向水平压力的阻挡。 3 、现今j i l 东渝东地区的构造样式经历了长期的构造演化。研究区于印支期开始抬 升遭受轻微剥蚀；进入燕山期，由于雪峰山强烈的隆升陆内造山作用，使本区沉积岩层 开始发生明显的褶皱变形，且变形强度由东向西逐渐减弱；进入喜山期，先前形成的褶 皱再次受到改造，并使川东地区褶皱强度进一步加大，最终形成现今槽档褶皱的格局。 关键词：川东渝东地区隔档式褶皱隔槽式褶皱滑脱面构造演化 a b s t r a c t a f t e rc o n c l u d i n ga n ds u m m a r i z i n gt h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t so fp r e d e c e s s o r s ，f i e l d o b s e r v a t i o n sa n da n a l y s i si n d o o r ，s o m ep i e c e so fc o n c l u s i o n sa n dr e c o g n i t i o n sa b o u tt e c t o n i c c h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e i re v o l u t i o ni ne a s t e r ns i c h u a na n dc h o n g q i n ga r e aw e r eo b t a i n e da s f o l l o w s ： 1 t h et e c t o n i cd e f o r m a t i o ns t r e n g t ha n ds t r u c t u r a ls t y l eh a so b v i o u sd i f f e r e n c e si n h o r i z o n t a l ，p o r t r a i ta n dv e r t i c a l h o r i z o n t a l l yd i v i d e di n t oh u a y i n g s h a nt h r u s tf o l d e db e l t ， s i c h u a n - e h o n g q i n ge j e c t i v ef o l d e db e l t ，f a n g d o u s h a n q i y a o s h a ni n t e r m e d i a t eb e l ta n de a s t c h o n g q i n g , h u n a n ，h u b e it r o u g h - l i k ef o l db e l t t h e s ef o r eb e l t sb e l o n gt ox u e f e n g m o u n t a i nl a n dt e c t o n i cd e f o r m a t i o ns y s t e m p o r t r a i t l yd i v i d e di n t ot h en o r t h e r ns e c t i o n , t h e m i d d l es e c t i o na n dt h es o u t h e r ns e c t i o n t h en o r t h e r ns e c t i o nc u r v e dd i s t r i b u t i o na n d d e f l e c t i o nt on e e ，t h em i d d l es e c t i o ns h o w sn n e ，a n dt h es o u t h e r ns e c t i o nd e f l e c t i o nt o s o u t h - n o r t h v e r t i c a l l ye x i s t e dm a n yd e t a c h m e n ts u r f a c e s ，t w om a j o rs u r f a c e sw e r es i l u r i c s u r f a c ea n da n o t h e rb e t w e e nt h er o o ta n dt h ec a pr o c k s t h o s ed e t a c h m e n ts u r f a c e sc o n t r o l l e d t h es t r u c t u r a ls t y l e 2 t h ef o l d e dd i s t o r t i o np o w e rs o u r c ew a sx u e f e n gm o u n t a i ni n t r a c o n t i n e n t a lo r o g e n i c b e l t t h et e c t o n i cp o i n tw a ss o u t h e a s tt on o r t h w e s t ，b u tm a n yf o l d sa n df a u l tp o i n t e d n o r t h w e s tt os o u t h e a s ti n e a s ts i c h u a n t h er e a s o nw a st h a t ：t h es i c h u a nm i c r o - p l o t r e s i s t a n t e dt h ep o w e rc o m i n gf r o ms o u t h e a s t ，t h ep o w e rc h a n g e di t sd i r e c t i o n ，f o r m e dt h e r e s i s t a n c eo f m i c r o p l o to fm i d d l es i c h u a n t h ep o w e rf r o mr e c o i ls t r u c t u r e 3 t o d a y ss t r u c t u r a ls t y l eo fs t u d ya r e ae x p e r i e n c e dal o n g - t e r mt e c t o n i ce v o l u t i o n t h e a r e al i f ta n db e g a nt ob ew e a t h e r e di nh l d o c h i n e s ee p o c h e n t e r i n gy a n s h a n i a n ，t h es t r o n g l y o r o g e n yo fx u e f e n gm o u n t a i nb e g a n ，i tm a d et h es t u d ya r e at od e f o r m a t eo b v i o u s l y , a n dt h e d e f o r m a t i o ns t r e n g t hg r a d u a l l yw e a k e n e df r o me a s t t o w e s t e n t e r i n gh i m a l a y a n , t h e p r e v i o u s l yf o r m e df o l d sh a db e e nt r a n s f o m e da g a i na n dt h ed e f o r m a t i o ns t r e n g t hi ne s a t s i c h u a nb e c a m es t r o n g e r a n dt h ef i n a lf o l d e ds t y l ef o r m e d k e yw o r d s ：e a s ts i c h u a na n dc h o n g q i n g ；e j e c t i v ef o l d ；t r o u g h l i k ef o l d ；d e t a c h m e n t s u r f a c e ；t e c t o n i ce v o l u t i o n i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任 何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：棚 论文知识产权权属声明 渺专年s 具d 日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：编9 导师签 名：锄 | 孓b ( j 日 长安大学硕士学位论文 第一章绪论弟一早三百下匕 本文研究的川东渝东地区地处上扬子地块，沉积岩地层十分发育，长期受到西侧四 川盆地旋转和东侧雪峰陆内造山变形系统的共同影响，岩层出现了不同程度的褶皱变 形，形成了川东地区独特的高陡构造带，发育了中国最为典型的隔档式和隔槽式褶皱， 一直是广大地质学者所关注的区域，研究其构造特征及其演化具有重要理论和现实意 义。 1 1 选题依据 褶皱构造是地质构造中比较常见的构造现象，通过对这种现象的研究可以对其形成 的条件、机制和动力来源等问题有所了解，能够为人类寻找各种矿产资源提供资料依据。 在沉积岩广泛发育的地区研究褶皱构造，对油气的勘探开发会起到一定的基础指导意 义。 本次研究工作，主要配合中国石化公司重大综合基础地质研究项目子课题“扬子北“ 缘现今盆山结构构造及其油气潜力”，在裴先治教授的指导下，从2 0 0 7 - 2 0 0 8 年对川东 渝东地区进行了野外调研工作，重点对地表出露的侏罗系、三叠系、二叠系、志留系、 奥陶系、寒武系地层及其发育的褶皱构造样式、断裂构造等进行了野外观察和室内研究。 川东渝东地区广泛发育沉积地层，经过长期、多期次地质构造的改造，形成了特殊 的褶皱样式，成为广大地质工作者所关注的热点。虽然前人在本区做过大量的理论研舟： 工作，但是对本区褶皱构造样式的划分描述甚少。本文将在前人研究的基础上，结合野 外观察和室内研究，拟对研究区褶皱构造的样式、空间分布规律等进行详细描述和分析， 对褶皱成因及其构造演化做进一步的探讨。 1 2 相关理论的研究 l 、逆冲推覆构造 在逆冲推覆几何学研究方面，认识到断坡一断坪式几何学特征是单一逆冲断层的重 要特征，基本统一了逆冲断层中各几何要素的描述术语。把逆冲断层系统作为一个整体 来研究，提出了逆冲系统和双重逆冲构造两种最重要的逆冲构造组合型式。随着断弯褶 皱和断展褶皱的提出和几何模式的建立( s u p p ej 1 9 8 3 ；m i t r as ，1 9 9 0 ) ，解决了逆 冲系统中断层与褶皱的关系，深化了逆冲推覆构造形成过程的认识。 在逆冲推覆构造运动学方面，提出了前展式和后展式两种断层扩展方式( b o y e r & 第一章绪论 e l l i o t t1 9 8 2 ：b u t l e r ，1 9 8 2 ，1 9 8 7 ) ，且以前展式为主导机制。在形成机制研究方面，基 于褶皱逆冲带的薄皮构造性质和总体呈楔状形态的认识，提出了褶皱冲断带形成的数学 和物理模式( d a v i sd e t a l ，1 9 8 3 ) 。 自7 0 年代中期以来，国际地质学届掀起了研究逆冲推覆构造的高朝，我国构造地 质学界于8 0 年代亦汇入这股研究逆冲推覆构造的洪流。十几年在逆冲推覆构造的研究 中取得了突破性的进展，建立了一系列几何学、运动学和动力学模式。逆冲推覆作用中， 经常相伴产出不同类型、不同级别、不同强度的褶皱。因此前陆逆冲推覆构造被称为褶 皱逆冲带。逆冲推覆构造中褶皱的研究自然而然成为研究逆冲推覆构造的主要方面。8 0 年代以前，人们普遍接受a h e i m 的观点，认为逆冲推覆是褶皱进一步发展的结果，其 依据是造山带内的逆冲断层总是与倒转一平卧褶皱相伴产出，而且多产出于褶皱中变薄 的倒转翼上。可是，广泛的调查发现，某些逆冲断裂带上的褶皱变形并不强烈，甚至成 平缓单斜式断片叠置。至于逆冲断层产出翼的变薄和拉断，可能是逆冲剪切作用的结果， 因此一些学者提出了逆冲引起褶皱而不是褶皱发展导致逆冲。近年来这个观点已被很多 学者所接受，但要指出，这个观点可能只适用与前陆逆冲褶皱带。 2 、隔档式褶皱和隔槽式褶皱 隔档式褶皱和隔槽式褶皱是侏罗山式褶皱的典型代表。隔档式褶皱又称为梳状褶 皱，由一系列平行褶皱组成，特点是背斜紧闭，发育完整，而两个背斜之间的向斜平缓 开阔，比如川东高陡构造带就是这类褶皱的典型实例。隔槽式褶皱刚好与隔档式褶皱相 反，向斜紧闭且发育完整，两个向斜之间的背斜平缓开阔，常呈箱状，我国黔北湘西 一带发育了较典型的隔槽式褶皱。 这两类组合褶皱的共同特点是背斜和向斜应变积累差异导致形变程度不同，较紧 闭的褶皱和较开阔的褶皱相间并列。关于其成因，般认为是沉积盖层沿刚性基底上的 软弱层滑脱变形或者薄皮式滑脱的结果，从薄皮构造的观点来看，这类褶皱主要形成于 造山带前陆地区。 3 、旋扭构造理论 川东南帚状构造属于旋扭构造系列之一。自2 0 世纪2 0 年代提出旋扭构造以来， 其发展过程主要以李四光的论著( 1 9 2 9 、1 9 5 4 、1 9 5 7 、1 9 6 2 、1 9 7 0 ) 为主线。 李四光逝世以后的7 0 年代，他的地质力学也一度引起较多地质工作者的重视，其 中，旋扭构造尤其引人注目，涌现了一大批新的研究成果，其理论、研究方法也得到明 2 长安大学硕士学位论文 显的进展，但其形成机制一直以来都是从力学方面进行分析的，从运动学方面分析较少， 与地质理论结合方面，其旋扭力的来源解释都一直较模糊。其主要应用领域方面： ( 1 ) 1 9 8 0 1 9 9 0 年期间，曾涌现出较多的旋扭构造控制内生金属矿床的研究成果 ( 赵寅震等，1 9 8 2 ；张治洮，1 9 8 2 ；董树文，1 9 8 5 ；赵剑畏等，1 9 8 9 ：侯俭，1 9 8 8 ；吴 淦国等，1 9 8 9 ) ，分别探讨了不同地区、不同类型旋扭构造对成矿作用的控制，其中以 帚状构造型式控矿实例居多。一般在帚状构造附近多有侵入岩体伴生，矿床多分布在帚 状断裂带中，这些帚状构造大都有压扭和张扭两次活动。初步揭示了不同矿种在旋扭带 中的分布规律。 ( 2 ) 旋扭构造地球化学研究方向的提出，是旋扭构造控岩控矿研究的深化。其内 容主要研究成岩元素和成矿元素空间分布在旋扭构造应力场中不同部位的应力状态相 对关系( 张治洮，1 9 8 2 ；董树文，1 9 8 5 ；赵剑畏等，1 9 8 9 ；吴淦国等，1 9 8 9 ) 。这一多 学科相结合的研究方向，无疑将成矿机理引入显微领域，有利于揭示成矿作用的实质。 与此同时，为确定应力对矿液流向的驱动，还采用了钛元素的含量变化( 华北地质研究 所，1 9 7 8 ) 和全息光弹模拟实验( 王成金，1 9 9 4 ) 等新方法进行了探索。 ( 3 ) 李四光在1 9 5 4 1 9 6 2 年就指出沉积盆地中存在旋扭构造型式并对油气藏具有 控制作用。现在看来，旋扭构造在盆地中的表现形式，不仅可以存在于巨型旋扭体系之 中，直线走滑断裂也可导生出盆地的旋扭；旋扭构造不仅出现在沉积盖层中，结晶基底 也可发生旋扭现象；盆地中不仅可出现轴近直立的旋扭构造，实际上盆地中的铲型断裂、 推覆断裂等也伴随有轴近水平的旋扭构造。此外，现今构造应力场呈旋扭状态对于油气 驱动将有特殊意义，是今后油气勘探开发中值得关注的问题。 。 3 、陆内造山理论 板块构造认为，造山带主要发育于板块边缘，是板块间相互运动的产物。根据造山 带在板块边缘所处位置，将造山带划分为陆缘造山带与陆间造山带。多成因造山观点认 为，造山带可分为三种类型：陆缘造山带、陆间造山带和陆内( 板内) 造山带。但对于 陆内造山带的成因，认识并不一致，大体具有以下几种观点： ( 1 ) 造山带是岩石圈板块汇聚作用的产物。岩石圈板块的汇聚可以分为三个阶段： 第一阶段发生在大洋岩石圈板块的俯冲形成陆缘造山带；第二阶段大洋岩石圈板块俯冲 消减完毕，两大陆地块碰撞，形成陆间造山带；第三阶段是当板块聚合作用继续进行时， 挤压变形带向两侧大陆地块扩展，即发展成为陆内造山带( 葛肖红，1 9 8 9 ；杨巍然等， 1 9 9 1 ) ： 3 第一章绪论 ( 2 ) 陆内造山带是一种不同于陆缘或陆间造山带的特殊类型的造山带( 张长厚， 1 9 9 6 ) ，它是陆缘和陆间造山带继续发展的产物或造山带演化的一个阶段。对于陆内造 山的研究，首先要确定空间上它所处的大地构造位置，尤其是主造山期间所处的大地构 造部位及属性； ( 3 ) 如果在造山带演化中不曾有过大洋的出现和消减、消亡，造山带中没有洋壳 的残余，这样的造山带即为陆内造山带( 耿树方，严克明，1 9 9 1 ，1 9 9 3 ：赵宗溥，1 9 9 5 ) 。 其他几种理论简单介绍如下： 伸展构造：伸展构造是在区域性引张作用下形成的一套具有特色的构造系统，其构 造样式主要表现为正断层及其相关褶皱构成的各种组合类型。地堑和地垒是伸展构造的 主要表现形式。 反转构造：反转构造是指一个张性或张扭性断陷( 或坳陷) 盆地后期转变为压性或 压扭性应力体制，盆地由引张下沉到挤压上隆，断裂由正断向逆断转变。盆地的反转构 造过程为油气的生成、运移、聚集条件的空间和时间上的配置创造了得天独厚的条件， 它对油气运移、聚集的影响已成为含油气评价的主要内容之一。 断层相关褶皱：断层相关褶皱是指由于断层的运动而使其周围岩层弯曲变形形成的 褶皱。在空间上和几何特征上与断层密切相关，在成因上可简单地概括为“先断后褶”。 按褶皱与断层的关系，可分为与正断层有关的断层相关褶皱和与逆断层有关的断层相关 褶皱。 构造叠加理论：地壳构造变形中存在两类叠加现象：一类是同地同时发生的两个或 两个以上应力场、应变场、位移场和有关构造的叠加，所产生的综合构造称为联合构造； 另一类是同地不同时的应变场、位移场和有关构造的叠加，所产生的综合构造称为复合 构造。强弱不同的两组褶皱的叠加形成行列式联合叠加褶皱以及横跨叠加褶皱。 1 3 研究区的研究现状 前人对该川东渝东地区的褶皱褶皱研究较多，主要的认识有： 颜丹平等( 2 0 0 0 ) 认为是在北东一西南向挤压力作用下，沿基底滑脱面形成的递进 变形。其滑脱变形的顺序为早期为隔档式一中期为箱式一晚期为隔槽式褶皱，其形成是 由褶皱运动不同次数叠加的反映。现今渝东湘西地区的隔槽式褶皱可能经历了印支、燕 山和喜山三期褶皱，湘鄂西地区的箱状褶皱经历了燕山和喜山两期褶皱，而川东地区则 是在喜山期北西向挤压应力作用下形成的初期滑脱变形，形成隔挡式褶皱。 刘树根等( 1 9 9 3 ) 关于断层相关褶皱理论对川东构造进行成因分析认为：川东地区 4 长安大学硕士学位论文 构造动力学环境经历了早期拉张( 海西期) 、中期过渡( 印支期) 、晚期( 燕山、喜山期) 挤压的过程，与其对应存在着早期伸展构造、中期反转构造、晚期挤压构造，形成时期 为晚燕山一喜山期，其形成过程如图1 1 所示。 缮麓l | l 鳜裂 j i i - p l l | 川东 i l 图1 1 川东高陡构造带形成示意图( 据刘树根、张高信等，1 9 9 3 ) 刘尚忠( 1 9 9 5 ) 认为褶皱形态是统一薄皮式构造模型不同部位的反映，薄皮式构造 即为箱形褶皱( 图1 2 ) 。在川东渝东地区褶皱构造是印支一喜山运动的产物，形成之后 在外应力作用下发育薄皮式构造并遭受不同程度的剥蚀后残留下来的不同部位，比较符 合该地区的构造地貌形成过程。渝东湘西地区位于我国地势最低一级台阶的西缘丘陵 区，这里剥蚀作用较弱，薄皮式构造形态保存完整，因此呈隔槽式褶皱的形态；奉节一 巫山地区所在的渝东北断褶带恰好位于我国一、二级地势台阶的过渡斜坡部位，剥蚀程 度中等，因此呈现出城垛式的褶皱形态；而川东地区平行岭谷区已位于第二级地势台阶 5 第一章绪论 的东部边缘，境内又有呈深切曲流形态的长江通过，晚期的抬升与剥蚀作用均很强烈， 以致薄皮式构造仅残存了下部的三分之一，从而呈现出隔档式构造的特点。 麓叛式麓囊 图1 2 薄皮式构造模型( 据刘尚忠，1 9 9 5 ) 虽然前人研究得出的观点有所差异，主要表现在对褶皱形成机制方面的不同认识。 但对该带褶皱构造形成时期的看法基本一致，即经历印支一燕山一喜山运动而最终定 型，本文比较赞同颜丹平等的观点。 1 4 研究目的和研究内容 本文以大地构造学和大陆动力学探索研究为主导学术指导思想，依托“扬子北缘现 今盆山结构构造及其油气潜力”子课题项目，并结合前人研究成果，对研究区进行了以 构造地质学为主线的多方面综合研究和分析，重点对其构造样式和形成机制进行了描述 和分析。 主要研究内容为： ( 1 ) 川东渝东地区褶皱构造的研究：对不同褶皱类型进行划分，通过l ：2 0 万地 质图和野外地质剖面，分析褶皱在平面上的分布规律和形态展布，重点描述川中微地块、 华蓥山冲断褶皱带、川渝弧形隔档式褶皱带、方斗山一七曜山槽档褶皱过渡带、渝东湘 鄂隔槽式褶皱带的构造特征。 ( 3 ) 川东渝东地区中生代地层沉积物源的研究：通过三叠系和侏罗系碎屑锆石 l a i c p m s 测年，来分析研究区盆地沉积物源。 ( 3 ) 川东渝东地区构造形成的力学机制及构造演化的研究：具体内容是结合前人 的构造研究成果，探讨研究区褶皱构造的形成机制和构造演化过程。 1 5 研究思路及方法 本文以板块构造的基本观点为指导思想，运用构造地质学、沉积学的研究方法，以 野外地质调查为基础，收集已完成的地质、地球物理成果和前人对本区及邻区的相关研 究成果，分析本区的大地构造背景，来探讨研究区褶皱构造的成因机制和构造演化。 6 长安大学硕士学位论文 研究内容依托“扬子北缘现今盆山结构构造及其油气潜力”子课题项目中的“遂宁一 酉阳综合主干地质与地球物理剖面”的野外调查工作和室内综合研究、1 ：2 0 万廊带地质 图制图、l ：2 0 万地质剖面制图等工作开展研究。剖面观察西起四川省遂宁市，向东南 方向经合川市、重庆市、涪陵区、武隆县、彭水县、酉阳县至秀山县。地质剖面和廊带 图跨越了l ：2 0 万遂宁幅、内江幅、广安幅、重庆幅、涪陵幅、南川幅、黔江幅、酉阳 幅、沿河幅、永顺幅、吉首幅等1 1 个图幅。 1 6 主要完成工作量 完成的主要工作量见表1 1 。 表1 1 完成的主要工作量一览表 时间 项 目内容 单位 数量备注 野外地质调研 天8 5 累计天数 遂宁一重庆一酉阳主干地质剖面 地质剖面编绘条 3 两条与主干剖面平行的辅助剖面 2 0 0 7 地质廊带图 k m 5 7 8主干地质剖面廊带图 2 0 0 8 野外地质照片张 1 7 0 典型构造现象的摄制 1 ：2 0 万地质图幅 1 1 搜集与研究区相关的1 ：2 0 万地质图 同位素年龄样件 2 用于碎屑锆石物源研究( l a i c p m s ) 7 第二章区域地质概况 第二章区域地质概况 2 1 区域大地构造背景 川东渝东地区大地构造位于中上扬子地块，西北为四川盆地、龙门山断裂带和松潘 甘孜构造带，西南为康滇古陆，北侧分布秦岭造山带、大巴山构造带、米仓山构造带， 东南紧邻雪峰山陆内造山带( 图2 1 ) 。研究区处于雪峰陆内变形构造带西侧的雪峰陆内 构造变形系统，周缘构造带的空间展布与形成演化对研究区的构造的形成与演化产生重 要的影响作用。 图2 1 大地构造位置图 2 1 1 四川盆地 四川盆地位于扬子地块西北缘， 介于龙门山一大巴山台缘坳陷与滇黔川鄂台褶带 之间，盆地呈北东向菱形四边形展布。是一个发育于中生代和具备多方位逆冲推覆构 造背景条件下的挤压性构造笳地( 翟光明等，2 0 0 2 ) ，也是一个周边被构造活化了的克 拉通盆地，其形成时间为晚三叠世至新生代( 刘建华等，2 0 0 5 ) 。周缘造山带围绕盆地 边缘分布是现今四川盆地地貌上的一个显著特点，北为米仓山、东北为大巴山、西北为 龙门山、东南部为雪峰山陆内变形褶皱带、南为大娄山等。受周缘山系向盆地逆冲推覆 8 长安大学硕士学位论文 作用的影响，盆内卷入了多期次、多边界的构造变形，东西、北东和北西方向构造叠加 与复合，盆地不断迁移与改造，这些无疑为开展盆山多方向耦合作用及多边界、多期次 构造叠加与复合关系的研究提供了不可多得的理想试验场所。 沉积建造特征表明，四川盆地是在古生代海相沉积盆地的基础上发展起来的一个陆 相瓮地。位于扬子地块西部，北邻秦岭褶皱带，西邻松潘甘孜褶皱带；它是上扬子地块 内通过北东向及北西向交叉的深断裂活动形成的菱形构造一沉积盆地( 翟光明，1 9 8 9 ) ， 是一个中、新生代和古生代叠合的沉积盆地，从震旦纪到第四纪经历了多次构造运动， 晚三叠世其坳陷主体主要位于西部，即构成了“川西前陆盆地”。 四川盆地基底对盆地构造有明显的制约作用。川中地区是上扬子区中变质基底的核 心，刚性强的太古宙结晶基底不易变形。该区构造活动较弱，多处于剥蚀或稳定沉积环 境，盖层构造不发育，多形成平缓褶曲；其外围的川西和川东地区为中元古界浅变质岩 组成的褶皱基底，固结程度较低，当受到水平挤压应力后，这些浅变质岩易于变形，从 而在盆地边缘形成坳陷，沉积厚度大，后期构造较为发育，可形成紧密褶皱( 刘建华等， 2 0 0 5 ) 。 四川盆地西北部龙门山前陆冲断带和川西前陆盆地被华北、扬子和羌塘三大陆块拼贴 围限，位于松潘甘孜造山带的东缘，同时也是青藏高原的东界。许多学者认为，龙门 山冲断带及川西前陆盆地的发育是一个构造正反转过程，早期受扬子地块被动陆缘上的 同沉积正断裂控制，接受沉积：三叠纪晚期以来受周缘陆块碰撞产生的n w - s e 向挤压的 影响，川西和龙门山地区至少发生了两次强烈的构造挤压变形和褶皱一逆冲作用，从而 形成构造变形复杂强烈的龙门山前陆冲断带及其耦合的川西前陆盆地( 陈竹新等， 2 0 0 6 ) 。 2 1 2 大巴山逆冲推覆构造带 大巴山逆冲推覆构造以发育一系列的弧形逆冲断裂及断裂间所夹褶皱断块为基本 特征。展布方向由西北部的n n e 向、中部的近e w 向、至东南部的n e e 向，呈一向 西南凸出的弧形，是由一系列呈向西南突出的巨型逆冲推覆断裂带构成。自北东向西南， 以城口一房县断裂、镇巴一鸡鸣寺断裂为界，可将大巴山逆冲推覆构造划分为可分为北 大巴山逆冲推覆构造带和南大巴山推覆构造带。 北大巴山推覆冲断褶皱带南以大巴山弧形城口断裂为主滑脱推覆界面，北以红椿坝 断裂为界，东西两端均与北大巴山南缘城口弧形断层相交，使之总体成弓形向西南突出 的推覆构造。由冲断层与断层相关褶皱组成一系列呈北西一南东向分布呈叠瓦状排列的 9 第二章区域地质概况 复式冲断褶带。 北大巴山推覆构造带由北大巴山下古生界为主包扩中上元古界总体围绕武当地块 西南侧，组成一系列北西一南东向平行延伸指向南西的逆冲推覆构造，主体为秦岭印支 造山期板块碰撞构造，原应不属于大巴山推覆构造，但后期又被卷入，首先它整体作为 弧形推覆体，沿主推覆断层向南西大规模推覆运动，并且其东西两端被截切，同时内部 先期断裂也随之逆冲活动，以致出现逆冲推覆在早中侏罗世陆相红盆之上( 张国伟等， 2 0 0 3 ) 。北大巴山逆冲推覆构造带，是在印支期勉略缝合带碰撞造山构造基础上，中新 生代以来扬子地块又持续沿现秦岭南缘边界向北向秦岭之下的巨大陆内俯冲，相应产生 秦岭南部中上部地壳向南作大规模逆冲推覆运动，并因具体构造部位和构造边界条件的 不同，形成总体东西向延展并向南西凸出的巨大连续的推覆构造。北大巴山逆冲推覆构 造带由安康一武当推覆构造和城口一镇坪推覆构造两个次级单元构成。 南大巴山推覆前锋冲断褶带分布于城口一房县断裂与镇巴一鸡鸣寺断裂之间。最突 出特点是由一系列冲断裂与背向斜构成叠瓦状冲断褶皱带，背驼式扩展。南大巴山推 覆前缘滑覆褶皱带为大巴山逆冲推覆构造的前缘带，构造变形以滑覆或断坡断坪台阶式 逆冲叠瓦推覆断层及相关褶皱组合的推覆构造为特点。 据最新秦岭造山带研究成果，秦岭海槽的最终的封闭、碰撞造山的时间是印支运动。 据此，可以认为北大巴山北西向逆冲推覆构造的形成是印支造山运动的结果，是印支运 动的产物。而晚期城口弧形逆冲推覆断裂带则主要形成于燕山晚期和喜山期。因此，现 今所见大巴山逆冲推覆构造带是印支、燕山和喜山运动多期构造叠加作用的结果。 2 1 3 雪峰山陆内造山带 雪峰山陆内造山带又可称为雪峰山基底拆离造山带，是扬子地块的东南部大陆边 缘，整体走向为北北东一东西向，明显地呈北西向凸出的弧形，西北界于慈利一保靖断 裂、凤凰一三都断裂，与中上扬子坳陷区分开，东南界于淑浦一黔阳断裂、安化一龙胜 断裂与湘桂坳陷区分开。雪峰地区地层从中元古界至第四系均有分布，主要以中元古界 为主，中新元古界和震旦系构成雪峰弧形构造带的主体，旁侧为古生界及中生代地层。 中元古界在湘北雪峰地区称之为冷家溪群，是雪峰地区出露的最老地层，湘西北益阳地 区的新元古界称之为板溪群，按碎屑岩的颗粒粗细分为两个沉积旋回，即马底驿组和五 强溪组( 孟宪刚等，1 9 9 9 ) ，为浅海相碎屑岩沉积。雪峰构造带东南侧广泛分布志留纪 中酸性侵入岩，为加里东期主要发育的岩浆岩，受隆起构造控制，大体可分为西、中、 东三个带，均呈北北东向展布，西带位于湖南益阳广西桂林一线的雪峰山东南，中带 1 0 长安大学硕士学位论文 位于江西萍乡湖南郴州一线的武功山以南，东带位于江西鹰潭福建宁化的武夷山以 南。多呈岩基状产出，岩株状次之，侵位于震旦系一奥陶系地层中，属中深成相侵入岩。 岩性较复杂，以黑云母二长花岗岩为主，三叠纪印支期岩浆岩于雪峰山构造带东南缘广 泛发育，可分为中三叠世与晚三叠世两期，呈岩基岩株状。中三叠世主要分布于雪峰 东南缘的湘中及部分湘南地区，岩性以黑云母花岗闪长岩与二长花岗岩为主，主要侵入 于新元古界至泥盆系中，部分侵入于志留纪地层之内，少量侵入于上古生界地层中，晚 三叠世侵入岩主要分布于雪峰山构造带南侧的华南区，多呈北东向展布，部分侵位于中 三叠世及以前中酸性岩体之内。岩性以二长花岗岩为主，含少量花岗闪长岩。燕山期为 本区规模最大，最强烈的一次岩浆活动时期，可分为早期与晚期两个时期。早侏罗世侵 入岩，主要分布于武夷山西南与雪峰山东侧，多沿深大断裂分布，多侵位于志留纪与三 叠纪岩体。震旦纪与元古界老地层中，岩性以二长花岗岩为主，多呈岩株状产出。 雪峰隆起区从中元古代以来经历了三次构造变形阶段：元古代中期末的武陵构造变 形一北部雪峰隆起初步形成( 隆起雏型) 阶段；早古生代末加里东期构造变形一南部雪 峰隆起形成并使统一连贯的雪峰隆起初具成型的阶段；中生代印支燕山期叠加构造变 形一雪峰隆起成型并定型阶段( 贾宝华，1 9 9 4 ) 。 2 1 4 秦岭造山带 秦岭造山带呈近东西向狭长带状展布，横亘于中国大陆中部，东延大幅度收敛、构 造叠置、抬升，收缩为大别山造山带，西去则撒开，分别连接祁连、昆仑和松潘、龙门 造山带。在四川盆地北部，秦岭造山带平面上分布宽窄不一，大体呈东、西两头宽、中 间窄的“哑铃”状。 圈圜，圈3 圈圈s l - r i o 团，圈囤固。圈固，姻t 锄1 4 i j 簌j i l , 土争誊再l3 甯囊赛lt 竞裔鼻，5 宣言殍缸藏瓣l 譬，善赣小嚣i & 露上夺蕾一番曩l9 莨膏舞一麓甥颤叠il o 幂毵并电曩孽鬻， 。咖懿毵一鞲麓t1 2 。囊势簟麓- 1 3 m # l 葺i - - 囊台一嚣龙荨蘑囊+ l t 、警囊巷囊一囊j i i 囊囊 图2 2 陕西高陵一四川达县地壳剖面重力场剖面图( 据陕西地质矿产厅，1 9 9 3 ) 秦岭造山带在南、北向剖面上主体呈现为不对称扇形陆壳岩片叠置结构( 张国伟等， 2 0 0 1 ) 。自北而南依次以秦岭造山带北缘指向北的逆冲推覆构造系、以商丹带为主断裂 第二章区域地质概况 的指向南的北秦岭叠瓦逆冲推覆构造系和以大巴山弧形断裂为总拆离滑脱界面的南秦 岭多层次逆冲推覆构造系等为东西向的主体构造，并以南北边缘相向向造山带内的巨大 陆内俯冲构造为边界，共同构成现今秦岭造山带地壳上部北翼窄而陡、南翼宽而缓的不 对称扇形结构剖面总体形态( 图2 2 ) 。 关于秦岭造山带的形成与演化，7 0 年代以来主要认为是华北与扬子( 华南) 两个板 块的俯冲碰撞造山带( 王鸿祯等，1 9 8 2 ：张国伟等，1 9 8 8 ：贾承造等，1 9 8 8 ：任纪舜等， 1 9 9 1 ：杨巍然等，1 9 9 1 ) ，并强调其构造的大型逆冲推覆和走滑平移( 许志琴等，1 9 8 8 ； 吴正文等，1 9 9 1 ) 。综合分析表明，秦岭造山带的形成、演化与现今基本结构特征是由 三个板块( 华北、扬子及其间的秦岭微板块) 沿两条缝合带( 即商丹缝合带与勉略缝合 带) 的俯冲造山和强烈的陆内造山构造叠加复合( 张国伟等，2 0 0 1 ) 。其形成、演化大 致经历了三大阶段：它经历了中新元古代在非均一拼合结晶基底上，以垂向加积增生为 基本特点的造山作用，以及大量幔源物质加入地壳，致使其成为秦岭主要成壳期，并以 部分块体与扬子地块拼合统一到最终与华北板块扩张分离的方式，于晋宁期转为侧向运 动与增生为主的板块构造演化，继之又发生了非开阔大洋型多板块俯冲碰撞类型的板块 造山作用。在经历复杂板块造山过程之后，于印支晚期转入以陆内俯冲、陆壳推覆叠置、 断块走滑、岩浆贯入、变质变形等为特点的陆内造山作用，经历伸展塌陷、陆内造山与 扩张隆升、裂解等陆内造山过程，最终复合统一的秦岭造山带。即秦岭造山带先后经历 了扩张裂谷垂向加积、板块俯冲与碰撞和陆内俯冲收缩与伸展隆升等多阶段不同类型造 山作用与过程，而非一次性单一类型造山作用而形成。 2 1 5 松潘甘孜造山带 松潘一甘孜造山带位居中国西南部，特提斯一喜马拉雅造山系的东缘，其主体在扬 子地块西部陆缘裂谷化古生代基底及以三叠系西康群复理石与类复理石为代表的被动 陆缘楔之上，板块碰撞及陆内汇聚时期褶皱造山，形成复杂的构造样式及构造格局( 许 志琴等，1 9 9 2 ) 。张国伟等( 2 0 0 4 ) 认为它是中国大陆的主要造山带及地块交接汇聚处， 由东西向的中国大陆中央造山系、近南北向的川滇一贺兰构造带和中新生代以来形成的 青藏高原之间交接转换构成关键构造域，即西秦岭一松潘大陆构造结。该构造结在中国 大陆完成其主体拼合过程中，在特提斯阿尔卑斯一喜马拉雅、太平洋和古亚洲及其后的 环西伯利亚弧形构造三大构造动力学体系共同作用下，中国大陆各主要造山带和地块交 接汇聚而成。 1 2 长安大学硕士学位论文 2 1 6 龙门山陆内造山带 位于四川盆地与松潘一甘孜造山带之间，北东与秦岭褶皱系相接，南被康滇南北带 所截，西以茂汶断裂为界，东与安县断裂与四j i l 盆地相邻。由一系列大小不等的推覆体 叠置而成。龙门山属松潘一甘孜造山带的东缘或扬子地块的西北缘。在古生代时期松潘 一甘孜地区处于扬予地块西缘；晚古生代一中生代早期这一地区因地幔上隆作用而形成 陆内裂谷或裂陷槽，晚二叠世为其发展高峰期，出现了大面积的峨眉山大陆溢流玄武岩 喷发活动；早三叠世龙门山及其以西毗邻地区上升为陆地，成为川西飞仙关期沉积的物 源区。三叠纪中晚期伴随古特提斯( 金沙江带) 向东俯冲，在义敦地区形成岛弧，松潘 一甘孜地区强烈扩张，形成弧后盆地或弧后洋盆( 以理塘蛇绿混杂岩为代表) ，沉积了 以浊流相为主的上三叠统巨厚陆源碎屑岩。晚三叠世晚期一早侏罗世初期，随着古特提 斯洋的关闭，弧后盆地消亡，产生了强烈挤压褶皱、冲断及推覆作用，发生了中酸性岩 浆侵入与区域变质作用，龙门山崛起，形成了叠置于海相碳酸盐岩台地之上的川西前陆 盆地( 贾承造等，2 0 0 0 ) 。据研究，龙门山推覆构造形成于印支期，最终定型在喜山期， 并对川东的构造变形产生重要的影响。 2 2 区域地层序列及其岩相古地理 研究区出露的地层属于扬子地层区，这一带地表主要出露有下古生界的寒武系、奥 陶系、志留系，上古生界二叠系，中生界的三叠系、侏罗系以及白垩系地层，全区大范 围确实泥盆系和石炭系地层。其中，三叠系和侏罗纪地层主要出露在七曜山西侧的隔档 式褶皱地区，寒武系、奥陶系、志留系地层主要出露在七曜山以东的隔槽式褶皱地区。 2 1 1 寒武系( ) 研究区寒武纪地层主要出露在七曜山以东的湘鄂西地区，j i i 东渝东地区仅在华蓥山 背斜核部有零星出露。 早寒武世初，震旦纪灯影期碳酸盐岩台地相沉积继续，地块内部发育含磷白云岩和 硅质岩沉积。中、晚寒武世，虽继承了早寒武世晚期的沉积格局，但水体进一步变浅， 扬子地块内部以潮坪相和局限台地相泥页岩、白云岩沉积为主，局部发育膏盐盆沉积。 寒武系地层可分为下统、中统、上统。 1 、寒武系下统 寒武系下统自下而上可以分为牛蹄塘组( 1 刀) 、石牌组( l j ) 、天河板组( l f ) 、 石龙洞组( l s l ) 清虚洞组( l g ) 。 1 3 第二章区域地质概况 ( 1 ) 牛蹄塘组( 1 刀) ：黑色炭质页岩为主，沉积总厚度在5 0 , - - 1 7 0 m ，底部为厚1 5 2 6 7 m 的硅质岩及磷块岩。 ( 2 ) 石牌组( l s ) ：青灰色黑灰色薄层页状粉砂岩及含粉砂质页岩，沉积总厚 度在6 0 - - , 1 9 0 m ，底部为厚1 5 - 2 6 5 m 的硅质岩及磷块岩。 ( 3 ) 天河板组( l f ) ：灰色深灰色与青灰色薄中厚层状粉砂岩夹粉砂质页岩及假 鲕状灰岩透镜体，沉积厚度1 3 0 - - - 2 8 0 m ，底部为中厚层状钙质粉砂岩夹砂质灰岩，发育 眼窝状空洞。 ( 4 ) 石龙洞组( l s l ) 腈虚洞组( l q ) - 中上部：为灰深灰色中一厚层状灰岩夹 灰质白云岩、白云岩及薄层泥质白云岩，偶夹含硅质团块；顶约4 0 m 主要为薄层泥质白 云岩；下部：为灰白色深灰色厚巨厚层状灰岩，具条带及豹皮状构造，底为数米假鲕 状灰岩，沉积总厚度在2 4 0 , - , 3 0 0 m 。 2 、寒武系中统 寒武系中统自下而上可分为高台组( 喀) 、平井组( 妒) 。 ( 1 ) 高台组( 2 9 ) ：上部灰色厚层状白云岩、白云质灰岩，具条带状、乱网状构 造；下部绿灰色页岩夹薄层粉砂岩、灰岩透镜体。沉积厚度6 5 - 2 8 5 m 。 ( 2 ) 平井组( 妒) ：中上部为灰色中厚层状白云岩夹白云质灰岩；下部为黄灰色 薄中厚层白云岩，局部夹0 2 - 0 5 m 厚含石盐假晶泥质粉砂质白云岩；底部2 m 厚细粒 长石石英砂岩。沉积总厚度在2 1 0 - - - 4 4 0 m 。 3 、寒武系上统 寒武系上统自下而上可分为后坝组( 3 五) 、毛田组( 3 m ) 。 ( 1 ) 后坝组( 3 j j l ) ：灰色中厚层块状结晶白云岩，偶夹薄层状含泥质粉砂质白云 岩，沉积厚度在3 1 8 - 4 4 0 m 。 ( 2 ) 毛田组( 3 朋) ：浅灰色厚一中厚层白云岩、钙质白云岩夹竹叶状灰岩，顶部 含燧石，底部有2 m 含泥质白云岩，具条带状构造。沉积总厚度在8 9 2 4 2 m 。 2 2 2 奥陶系( o ) 研究区奥陶系地层发育完整，岩性、岩相稳定，厚度变化小，化石丰富，组段界线 清楚，出露范围与寒武系基本一致。岩性主要为白云岩，白云质灰岩，灰色厚层龟裂纹 灰岩及上部的黑色薄层硅质岩与硅质页岩互层。 奥陶纪早期，扬子地块内部仍保持西高东低的古地理格局。中晚奥陶世，再次发生 由东向西、由南向北的海侵超覆。早奥陶世扬子地块西部主要为陆缘滨海碎屑坪相，向 1 4 长安大学硕士学位论文 上灰质岩增多，与下伏寒武系平行不整合接触；向东过渡n ) i i 东渝东和鄂西台地相生屑 灰岩、泥灰岩、白云岩夹页岩沉积；台地边缘相仍在石门、吉首、都匀一线，再向东经 斜坡带进入盆地相区。中奥陶世以台地相碳酸盐岩沉积为康滇古陆东侧为滨浅海相一海 湾相灰岩、页岩夹鲕状赤铁矿沉积：城口一宜昌和广元庙坡组发育黑色笔石页岩；宝塔 组龟裂纹灰岩广布于上扬子地块，扬子地块北缘陕南地区宝塔组岩石组合为浅灰色、杂 色中层龟裂纹灰岩、局部有少量的生物碎屑灰岩夹薄层泥质灰岩，龟裂纹应为水下收缩 纹，其形成环境应为浅海陆棚相；石门、张家界、吉首一带以东为斜坡相和盆地相区。 晚奥陶世早期以浅海相泥质灰岩页岩为主，晚期主要为半封闭滞流海湾或滞流浅水盆地 相的黑色泥灰岩、页岩和硅质岩。 奥陶系地层详细分组如下： 1 、奥陶系下统 奥陶系下统自下而上可分为桐梓组( o l f ) 、红花园组( o l ) 、大湾组( o l d ) 。 ( 1 ) 桐梓组( o l f ) ：上部为灰色中厚层生物碎屑灰岩夹页岩；中部为浅灰色中厚 层钙质白云岩与白云质灰岩互层；下部为灰色中厚层含生物碎屑灰岩夹页岩。沉积厚 度为1 4 0 - - - 1 9 4 m 。 ( 2 ) 红花园组( o l