（构造地质学专业论文）南大巴山镇巴—城口段构造变形特征及构造演化.pdf

摘要 南大巴山构造带位于上扬子地块与南秦岭造山带的交接部位，西与米仓山为邻，东 与川东高陡构造带相连，宏观上为一整体向南西凸出的弧形构造带。该构造带是印支期 与燕山期两期逆冲推覆构造的复合产物。两期运动造就了南大巴山现今富有特色的弧形 构造体系，也形成了类型特殊的前陆盆地( 陆内前陆瓮地) 。通过现代构造地质学方法、 地球物理及同位素年代学等多学科综合研究，对南大巴山镇巴一城口段现今构造按照 “横向分带、纵向分段和垂向分层”的思路进行构造剖析，并利用锆石年代学资料对大巴 山前陆盆地进行物源示踪，在此基础上重点讨论其构造演化及盆山物质耦合关系。至此， 取得了以下进展和初步认识： 1 在岩石地层方面，重点比对扬子北缘和高川盆地两类不同二叠系沉积，发现扬子 北缘二叠系总体为一套台地相碳酸盐岩，而高川盆地二叠系郭家垭组为一套黑色岩系。 结合区域构造分析，郭家垭组是扬子板块与秦岭微板块之间裂谷一有限洋盆的一部分被 残留下来，是在区域拉张背景之下形成的，与峨眉山二叠纪玄武岩喷发事件所表征的拉 张构造背景相吻合。 2 通过对研究区地表地质构造的详细路线调查，对重点区段辅以大比例尺面积填 图，基本查清南大巴山镇巴一城口段现今构造基本特征。根据构造样式及变形组合对南 大巴山进行“横向分带、纵向分段和垂向分层”研究，横向上分为叠瓦冲断带、冲断褶皱 带、逆冲推覆扩展变形带和低缓褶皱带，纵向上分为西段、中段和东段，垂向上根据区域 滑脱面及地球物理资料分为上、中和下三大构造层。从南大巴山根带到前陆盆地方向， 变形强度渐弱，褶皱形态逐渐开阔，地表出露地层时代愈新，滑脱层由北向南逐层抬升 直至三叠纪膏盐岩。地表构造样式以箱状褶皱、紧闭褶皱、扇状褶皱和隔档式褶皱为主。 3 认为米仓山东段与大巴山西段构造交接区发育两期褶皱，通过大比例尺填图对西 乡县司上叠加褶皱研究，确定近东西向一北东东向褶皱形成在先，近南北向一北北西向 褶皱形成在后。结合区域不整合事件及前人年代学资料，表明这两期褶皱均形成于j 3 k l ， 其中近东西向褶皱形成时代相对南北向褶皱形成时代稍早。 4 通过对大巴山陆内前陆盆地三叠系须家河组与侏罗系上沙溪庙组碎屑锆石年代 学研究，发现碎屑锆石年龄与秦岭一大巴地区地质体年龄相似，并结合区域资料分析， 认为大巴山前陆盆地的碎屑沉积物主要为源自秦岭造山带中生代中晚期陆内造山岩浆 活动的产物( 2 1 3m a 一2 8 3 m a ；1 6 3m a 一- 2 7 4 m a ) 、北秦岭( 3 1 2m a - 一4 4 8 m a ；4 0 4 m a ) 、 南秦岭( 6 9 4m a , - 一7 1 0 m a ；7 1 2 m a ) 、秦岭( 1 4 3 0m a 1 9 8 8 m a ；1 7 4 2m a - - 1 9 7 2m a ) 、 秦岭造山带基底( 2 1 3 3m a - - - - 2 7 0 8m a ；2 1 1 6m a - 2 5 9 4m a 、3 0 2 5m a - - 3 1 4 0m a ) 。研究 显示，前陆盆地与秦岭一大巴造山带具有物质上的沟通关系，从物源角度可以说明两构 造单元具物质上的耦合关系。 5 恢复南大巴山中新生代以来构造活动序列：受早期华南华北两大板块印支期碰 撞造山影响，南大巴山地区已被波及，造成城口坪坝三叠系须家河组角度不整合覆盖在 下三叠统之上，此时，城口、坪坝断裂可能形成并活动，但此次活动并未使南大巴山发 生广泛的褶皱变形；燕山期扬子地块向秦岭之下的大型陆内俯冲导致北大巴山地区瓦 房店中下侏罗统被逆冲掩覆，南大巴山地区再次被连带卷入到此次变形中，造成南大巴 山地区褶皱变形，褶皱系统及逆冲断裂系统相继形成，并可能叠加有右行走滑；晚白 垩纪以来，在喜山运动影响之下整体抬升剥蚀，终成今日之面貌。 关键词：南大巴山，逆冲推覆构造，碎屑锆石，沉积物源，构造演化 a b s t r a c t s o u t hd a b a s h a nm o u n t a i nt e c t o n i cb e l ti ss e a t e da tt h en o r t hm a r g i no ft h eu p p e r y a n g t z eb l o c k ，t h ec o n n e c t i o na r e ao fs i c h u a n b a s i na n ds o u t hq i n l i n go r o g e n i cb e l t ，w h i c h l i e sa d j a c e n tt ot h em i c a n g s h a nm o u n t a i ni nw e s ta n dt ot h eh i g ha n ds t e e po r o g e n i cb e l ti n e a s ta n dt a k e so nas o u t h w e s t p r o t r u d e da r co r o g e n i cb e l ti nt h ew h o l ea tam a c r ov i e w t h e b e l ti st h ec o m p o u n dp r o d u c t i o no ft h r u s tm o v e m e n to ft w op e r i o d sb o t hi ni n d o s i n i a ns t a g e a n dy a n s h a n i a ns t a g e t h u st w os t a g e s m o v e m e n t sf o r g e dt h ed i s t i n c t i v ea r co r o g e n i cs y s t e m o f p r e s e n t s o u t hd a b a s h a n m o u n t a i n ，t o g e t h e r w i t ht h e s p e c i a l f o r e l a n d b a s i n ( i n t r a - c o n t i n e n t a lf o r e l a n db a s i n ) a f t e rs y n t h e s i z e ds t u d yo fm o d e m t e c t o n i c sm e t h o d s ， g e o p h y s i c sa n di s o t o p i cc h r o n o l o g ya n ds oo n ，f o l l o w i n gt h et h o u g h to f “s e c t i o n d i v i d ei n s t r i k e ，b e l t d i v i d ei ni n c l i n a t i o na n dl a y e r - d i v i d ei nv e r t i c a ld i r e c t i o n ，t h ep r e s e n tt e c t o n i co f s o u t hd a b a s h a nm o u n t a i nz h e n b a - c h e n g k o hs e c t i o ni sa n a l y z e di nd e t a i l w h a t sm o r e ，w i t h t h eh e l po fz i r c o nc h r o n o l o g yd a t ai nt r a c i n gt h ep r o v e n a n c ea r e ao fd a b a s h a nm o u n t a i n f o r e l a n db a s i n ，i t st e c t o n i ce v o l u t i o na n dm o u n t a i n - b a s i nc o u p l i n gr e l a t i v i t i e sa r ed i s c u s s e di n p a r t i c u l a r f r o mt h e s es t u d i e s ，s o m ea d v a n c e sa r ea c q u i r e da sf o l l o w s ： 1 a f t e rc o m p a r i n gt h ep e r m i a ns t r a t ao fn o r t h e r nm a r g i no fy a n g t z ea n dg a o c h u a n b a s i ni ns p e c i a l ，w ed i s c o v e rt h a tt h ep e r m i a nd e p o s i ti sp r e d o m i n a t e db yc a r b o n a t er o c k so f p l a t f o r mf a c i e si nn o r t h e mm a r g i no fy a n g t z e ( e s p e c i a l l yt h ez h e n b aa r e a ) w h i l eb l a c kr o c k s e r i e so fg u o j i a y af o r m a t i o no fp e r m i a nd i s t r i b u t e si ng a o c h u a nb a s i n c o n s i d e r i n gt h e r e g i o n a lt e c t o n i c ，g u o j i a y af o r m a t i o ni st h er e s i d u a lo f t h er i f t l i m i t e do c e a n i cb a s i nb e t w e e n y a n g t z eb l o c ka n dq i n l i n gm i c r o - p l a t e ，a n di sf o r m e du n d e rt h eb a c k g r o u n do fr e g i o n a l e x t e n s i o n a le n v i r o n m e n t ，w h i c hi sc o n s i s t e n tw i t ht h ep e r m i a nb a s a l te r u p t i o ne v e n to fe m e i m o u n t a i nr e s u l t e db yr e g i o n a le x t e n s i o n a le n v i r o n m e n t 2 t h ep a p e ri sb a s e do nd e t a i lr o u t es u r v e yt o w a r d sg e o l o g i c a ls t r u c t u r e so nt h eg r o u n d s u r f a c eo ft h es t u d ya r e aa n dl a r g es c a l em a p p i n gf o rk e ya r e a ，a n db a s i c a l l ym a k e sc l e a rt h e p r e s e n tt e c t o n i cc h a r a c t e r i s t i c s o fs o u t hd a b a s h a nm o u n t a i nz h e n b a - c h e n g k o us e c t i o n a c c o r d i n gt ot e c t o n i cp a t t e r n sa n dd e f o r m a t i o na s s e m b l a g e s ，t h ep r i n c i p l eo fs e c t i o n 。d i v i d ei n s t r i k e ，b e l t d i v i d ei ni n c l i n a t i o na n dl a y e r - d i v i d ei nv e r t i c a ld i r e c t i o na r ep u ti nt h es t u d yo f s o u t hd a b a s h a nm o u n t a i n ，w h i c hi sd i v i d e di n t oe a s t ，m i d d l ea n dw e s ti ns t r i k e ，i m b r i c a t e i i i t h r u s tb e l t ，f a u l tf o l db e l ta n dt h r u s ts t r e t c h e dd e f o r m e db e l ti ni n c l i n a t i o na n du p p e r m i d d l e a n dl o w e ri nv e r t i c a ld i r e c t i o nt h r o u g hr e g i o n a ld e c o l l e m e n ta n dg e o p h y s i c sd a t a f r o mt h e r o o to fs o u t hd a b a s h a nm o u n t a i nt ot h ef o r e l a n db a s i n ，t h ed e f o r m a t i o nb e c o m e sw e a k e ra n d w e a k e r , t h es h a p eo ff o l dg e t sw i d e ra n dw i d e ra n dt h es t r a t ao fo u t c r o pt u r n sn e w e ra n d n e w e r m e a n w h i l e ，t h ed e c o l l e m e nl i f t st op l a s t e rs a l tr o c k so ft r i a s s i cf r o mn o r t ht os o u t h a n dt h es t r u c t u r e ss h a p eo nt h eg r o u n ds u r f a c ei sm a i n l yt h eb o x - s h a p e df o l d s ，t i g h t l yc l o s e d f o l d s ，f a n - s h a p e df o l d sa n dj u r a s s i cf o l d s 3 w eb e l i e v et h a tt w op e r i o d s f o l d sd e v e l o p e da tt h ec o n n e c t i o nb e t w e e ne a s t e r n m i c a n g s h a n m o u n t a i na n dw e s t e r nd a b a s h a nm o u n t a i na n d i d e n t i f y t h a t n e a r l y e a s t - w e s t - n o r t h e a s t b ye a s t o r i e n t a t e df o l df o r m e de a r l i e rt h a nt h ef o l do fn e a r l y s o u t h - - n o r t h n o r t h w e s tb yw e s to r i e n t a t e dt h r o u g hs u p e r i m p o s e ds t u d yo fl a r g es c a l em a p p i n g t o w a r d ss i s h a n ga r e ao fx i x i a n gc o u n t y c o m b i n e dw i t hr e g i o n a lu n c o n f o r m i t ye v e n ta n d c h r o n o l o g yd a t ao fp r e d e c e s s o r s ，i tc a nb ec o n c l u d e dt h a tb o t ht w op e r i o d s f o l d sf o r m e di n j 3 - k t a n dt h e n e a r l y e a s t - w e s to r i e n t a t e df o l df o r m e de a r l i e rt h a tt h a to fs o u t h - n o r t h o r i e n t a t e d 4 t h r o u g hz i r c o nc h r o n o l o g ys t u d yo fe l a s t i cr o c k so fx u j i a h ef o r m a t i o no ft r i a s s i c a n du p p e rs h a x i m i a of o r m a t i o no fj u r a s s i ci ni n t r a - c o n t i n e n t a lf o r e l a n db a s i no fd a b a s h a n m o u n t a i n ，w ef i n dm a tt h ee l a s t i cz i r c o na g ei ss i m i l a rt ot h a to fq i n l i n g d a b aa r e a c o n s i d e r i n gr e g i o n a ld a t a ，w ep u tf o r w a r dt h a tt h ed e t r i t a ld e p o s i t so fd a b a s h a nf o r e l a n d b a s i ni sm a i n l yd e r i v e df r o mt h ep r o d u c t i o n so fi n t r a - c o m i n e n t a lo r o g e n i cm a g m a t i s mi n m i d d l e l a t e p e r i o do fm e s o z o i co fq i n l i n go r o g e n i cb e l t ( 213 m a 2 8 3 m a ：1 6 3 m a 2 7 4 m a ) ，n o r t h e r nq i n l i n g ( 3 1 2 m a - - 4 4 8 m a ；4 0 4 m a ) ，s o u t h e r nq i n l i n g ( 6 9 4 m a 7 1 0 m a ； 7 1 2 m a ) ，q i n l i n g ( 1 4 3 0 m a 、- 1 9 8 8m a ；1 7 4 2 m a 1 9 7 2 m a ) ，t h eb a s e m e n to fq i n l i n go r o g e n i c b e l t ( 2 1 3 3 m a - 2 7 0 8 m a ；2 1 1 6 m a 2 5 9 4 m a 、3 0 2 5 m a 3 1 4 0 m a ) s t u d ys h o w st h a tt h e f o r e l a n db a s i nk e e p sc o m m u n i c a t i o nw i t hq i n l i n g d a b ao r o g e n i cb e l ti nm a t e r i a la n dt h et w o t e c t o n i cu n i t se x i s tm u t u a lc o u p l i n gr e l a t i v i t i e si nm a t e r i a lc o m p o s i t i o n 5 r e c o v e n n g t h et e c t o n i ce v e n t s s e q u e n c e o fs o u t hd a b a s h a nm o u n t a i ns i n c e m e s o z o i c c e n o z o i c ：q s u f f e r i n gt h ee a r l ye f f e c tb e t w e e nt h es o u t hc h i n ab l o c ka n dt h e n o r t hc h i n ab l o c k ，s o u t hd a b a s h a na r e aw a sd e f o r m e da n dw h i c hr e s u l t e di nx u j i a h e f o r m a t i o no ft r i a s s i ca n g u l a ru n c o n f o r m i t yo v e r l a i do nt h el o w e rt r i a s s i ci nc h e n g k o ua n d i v p i n g b aa r e a a tt h a tt i m e ，c h e n g k o u p i n g b af a u l tm a yb ef o r m e da n da c t i v e ，b u tt h em a j o r a r e ao fs o u t hd a b a s h a nw e r en o tf o l d e da n dd e f o r m e d ；t h el a r g e s c a l ei n t r a - c o n t i n e n t a l s u b d u c t i o no ft h es o u t h e r nq i n l i n gi ny a n s h a n i a nr e s u l t e di nt h et h r u s to fm i d d l e - l o w e r j u r a s s i cs t r a t ai nw a f a n g d i a no fn o r t hd a b a s h a na r e a , a n di n v o l v e di nt h es o u t hd a b a s h a n a g a i n ，w h i c hc a u s e dt h ef o l da n dd e f o r m a t i o ni nt h ea r e a a n df o l d sa n dt h r u s tf a u l t sf o r m e d i nl i n e ，y e td e x t r a ls t r i k e s l i p p i n gm a ys u p e r p o s e da tt h es a m et i m e ；s i n c ec r e t a c e o u s p e r i o d ，t h es t u d ya r e ah a sb e e nu p l i f t e da n dd e n u d e di n t h ew h o l ew i t ht h ei m p a c to f h i m a l a y am o v e m e n ta n dc o m e st ot o d a y sv i s a g ef i n a l l y k e yw o r d s ：s o u t h e r nd a b a s h a nm o u n t m n ，t h r u s tn a p p es t r u c t u r e ，d e t r i t a lz i r c o n s ， s e d i m e n tp r o v e n a n c e ，t e c t o n i ce v o l u t i o n v 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。 论文作者繇如传 尹7 年呖厂日 论文知识产权权属声明 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： 导师签名：趔几肌 必j 夕年厂月厂，日 7 年，月日 长安大学硕士学位论文 1 1 选题依据 第一章绪论 本次研究工作，主要配合1 ：5 万陕西省镇巴县一下高川地区矿产远景调查项 目和扬子北缘现今盆山结构构造及其油气潜力课题，在裴先治教授和丁仨平博士的 指导下，从2 0 0 6 2 0 0 8 年对南大巴山地区进行野外调查，区域涉及较广，包括镇巴一 城口一线以及以南至盆地广大区域。 大巴山逆冲推覆构造带位于秦岭造山带和四川盆地的过渡部位。由于受东、西两侧 黄陵和汉南基底不均一阻挡而呈巨大的指向南西的不对称弧形构造，其间地质构造复 杂，构造变形强烈，逆冲现象常见。本文研究的南大巴山镇巴一城口段处于整个大巴山 弧形构造带的中西段部分。作为秦岭造山带与四川盆地的过渡部位，研究其构造特征及 其演化是整个大巴山弧形构造带研究的主要内容之一，具有重要理论和现实意义。 选题南大巴山镇巴一城口段构造变形特征及其构造演化的依据主要有以下几点： ( 1 ) 研究区内褶皱和逆冲断层尤为发育，前人工作未能很好地对南大巴山在横向 上分带、纵向上分段和垂向上分层的构造特征进行研究，本次工作应加强这方面的研究， 为大巴山地区提供更详细的基础资料，对深化该区构造演化均具有十分重要的意义。 ( 2 ) 前人对大巴山东段和米仓山西段构造系统交接转换关系进行了一些研究，不 同学者对该区构造交接、构造体制转换关系持有异议。以上争议的产生很大程度上是因 为对区内露头尺度构造变形序列的详细研究不够造成。鉴于此，为查明和分析该区在中 生代是否存在构造体制转换以及构造应力状态，很有必要在关键区段进行大比例尺地质 填图研究，尽可能地发现一些露头尺度的构造叠加现象，在野外实际中进行构造变形序 列精细研究、详细解剖，并去合理解释该区褶皱及其变形发育和变形期次，为探讨大巴 山地区地壳变形、构造演化提供确凿的依据，从而为有效地恢复构造格局增添素材。 ( 3 ) 当不同源区的碎屑物沉积于盆地内的某一层位后，该层位的岩石中就包含了 多个源区的综合信息，由于不同来源的碎屑物具有不同的年龄组成，那么该层位中的颗 粒锆石必然具有多个频率峰值( 闰义等，2 0 0 3 ) 。近年来国外研究者开始尝试应用同位 素年代学方法进行沉积物源区示踪的研究，如通过对沉积物中锆石u p b 年龄谱的研究 来获取源区构造演化的年代学信息，结合对比周缘岩体出露情况及构造演化特征，进而 界定源区( g a l y ，e ta 1 ，1 9 9 6 ；h e n r y ，e ta 1 ，1 9 9 6 ：b r u g u i e r ，e ta 1 ，1 9 9 7 ；n a j m a n ， 第一章绪论 e ta 1 ，1 9 9 7 ；) ，并为探讨周缘造山带构造演化及与盆山关系提供更丰富的年龄信息。 对于南大巴山前陆盆地盆山耦合等问题，前人已从层序地层学、岩相学、沉积学、构造 地质学、地球物理等角度已作论述( 郭正吾等，1 9 9 6 ；李书兵等，1 9 9 9 ；刘少锋，1 9 9 9 ； 汪泽成等，2 0 0 1 ；刘树根等，2 0 0 6 ；郭战峰等，2 0 0 6 ；姚根顺等，2 0 0 6 ；郑虹等，2 0 0 8 ) ， 认为四川盆地与周缘造山带有较好的耦合关系。本文试图以沉积物中碎屑锆石 l a i c p m s 定年为手段获取其年龄谱特征，通过与周缘毗邻造山带地质体年龄的对比， 来恢复其曾经蚀源区，并为探讨周缘造山带构造演化及与盆山关系提供更丰富的年龄信 息。 1 2 研究现状 1 2 1 相关理论研究现状 1 、造山带和逆冲推覆构造研究现状 张国伟院士( 2 0 0 9 ) 在全国第二届构造地质学与大陆动力学研讨会上提到，我们应 深化大陆构造研究，发展板块构造，促进固体地球科学发展。大陆动力学是当前固体地 球科学的前沿领域，反映处于中期阶段的板块理论正向更加深入、全面、完善的方向发 展，并走向统一的地球构造学的趋势。按照现代固体地球科学的基本认识，依据板块构 造观点，全球岩石圈的最大构造单元就是岩石圈板块。现今正在发生进行着的地质作用 与过程，主要是这些板块以侧向运动为主的分离、剪切转换与会聚的相互作用及其产物， 自然界正在发生着的造山作用与造山带就包含其中。造山带( o r o g e n i cb e l t ) 是地球上部 由岩石圈构造运动所造成的狭长强烈构造变形带，并往往在地表形成线状相对隆起的山 脉，一般与褶皱带、构造活动带等同义( 张国伟等，2 0 0 1 ) 。造山运动是在地球深部构 造动力学背景下所发生的岩石圈强烈构造变动和其物质与结构的重新组建的复杂地质 过程，造成岩石圈横向收缩、垂向增厚，隆升成山。 历经前人研究，造山带基本学说有三种：早期的地槽回返造山论、板块构造的俯冲 碰撞造山说以及现今的多成因造山说。大陆造山带的形成与演化，不是俯冲碰撞造山所 能全部解释的，而是可以由包括板块俯冲造山在内的多种多样地质机制所造成。所以应 运而生提出了“内硅铝造山作用”、也即“陆内造山作用”、“滑线场理论”、“地体说”和“岩 石圈分层说”等多种成因造山说( s e n g o r a mc 1 9 9 0 ) 。也出现了诸如m a t t a u e r 的俯冲型、 仰冲型、碰撞型和陆内型的造山分类，许靖华的板内变形多岛洋造山模式和大地构造相 2 长安大学硕士学位论文 方法论，划分出了阿勒曼相、凯尔特相与雷特相( 李继亮，1 9 9 2 ；r o b e r t s o n a hf ，1 9 9 4 ) 。 通过近代1 0 0 多年的研究、调查和理论探索，已有大量研究成果。一般认为造山带可分 为三种类型：陆缘造山带、陆间造山带和陆内( 板内) 造山带。对于陆缘造山和陆间造 山成因认识上已经统一，但对于陆内造山带的成因，认识并不一致，大体有以下几种观 点：认为其形成与陆缘、陆间造山带具有密切时、空成因联系。这种观点认为，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，形成陆问造山带：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。这种观点表明，陆内造山带是陆缘和陆 间造山带发展的最终产物；陆内造山作用是陆缘或陆间造山作用向陆内的进一步持续， 它们共同构成了一个完整的造山旋回( 葛肖虹，1 9 8 9 ) 。认为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 9 ) ，而不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。这种观点认为确定一个造山带是否是陆内造 山带，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。认为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( 赵宗溥，1 9 9 5 ) 。这些观点分歧存在， 说明造山问题仍是一个还未根本解决的现代地球科学的基本研究命题和热点( 张国伟 等，2 0 0 1 ) ，特别是上个世纪9 0 年代以来，造山带与沉积盆地研究已成为地球科学发 展新的最主要的前沿领域之一。造山带作为板块俯冲和碰撞的产物，以其强烈的变形和 变质作用为特色，使人们对造山带的研究自然注目于探究板块碰撞带的演化历史，并强 调大规模的逆冲推覆和走滑构造。近年来造山带构造研究实践中表明，造山带中由于碰 撞作用和碰撞前、碰撞后作用留下丰富的不同构造层次、不同样式和组合的构造形迹， 其中挤压作用形成的逆冲推覆构造，在盐山叠合部位尤为常见，但往往会受到晚期高角 度正断层或走滑断层的叠加改造，使其特征变得更加复杂难辨。所以，逆冲推覆构造研 究仍是造山带与沉积盆地研究中最为重要的课题之一。 逆冲推覆构造是逆冲断层及其上盘推覆体或者逆冲岩席组合而成的大型至巨型的 构造。主要产出于造山带及其前陆，是挤压或压缩作用的结果。 逆冲推覆构造研究自1 9 世纪晚期以来已有1 0 0 多年的历史。这期间曾掀起过两次 高潮。第一次在1 9 世纪末期，以研究造山带内逆冲推覆构造为中心，第二次在2 0 世纪 7 0 - - - , 8 0 年代，以前陆褶皱冲断带为主题。进入2 0 世纪9 0 年代，逆冲推覆构造研究已将 3 第一章绪论 造山带内结晶逆冲构造与造山带外带即前陆褶皱冲断带结合起来，不再区别为互不相关 的两类构造带。前陆褶皱冲断带主要是盖层推覆体，一般遵循薄皮构造变形规则，表现 为脆性逆冲推覆，由此类断层形成的相关褶皱则表现为台阶式断层产生的无根褶皱，如 断层转折褶皱、断层传播褶皱及滑脱褶皱。造山带内结晶逆冲构造主要是基底推覆体， 呈现厚皮构造变形规律，一般形成于地壳深层次( 中、下地壳) 韧性或脆一韧性过渡环 境中，相应的褶皱大多为大型平卧或斜卧褶皱，具有倒转翼，倒转翼的韧性变形明显强 于正常翼。在阿尔卑斯造山带，许多基底推覆体上的沉积盖层部分缺失，而阿尔卑斯造 山带外带的许多盖层冲断推覆体是与该造山带内带基底褶皱推覆体( b a s e m e n tf o l d n a p p e s ) 的形成有直接关系( e s c h e ra ，1 9 9 3 ) 。不过，两者的变形特征既有共同点， 也有不同之处，而结晶基底逆冲推覆体的形成机制与前陆褶皱冲断带的形成机制则完全 不同( e s c h e ra ，1 9 9 3 ，1 9 9 7 ；e p a r djl ，1 9 9 6 ；h a t c h e rr dj r ，1 9 8 6 ；1 9 9 2 ；1 9 9 5 ) 。 由此可见，造山带逆冲推覆构造研究既不能只按某一种模式( 薄皮模式或厚皮模式) ， 也不能只按某一种机制( 冲断推覆或褶皱推覆) 来进行，更不能把脆性盖层冲断推覆与 韧性结晶基底褶皱推覆分割开来研究。 我国地质学者从2 0 世纪8 0 年代初已经开始对秦岭、大别山、龙门山、雪峰山、天 山等造山带及其逆冲推覆构造进行研究，近3 0 年来取得了不少研究成果并相继发表了 许多论文( 徐树桐等，1 9 8 3 ；郝杰等，1 9 8 8 ；吴正文等，1 9 9 1 ；陈海泓等，1 9 9 3 ；卢华 复等，1 9 9 3 ；林茂炳等，1 9 9 4 ；刘和甫等，1 9 9 4 ；陶晓风，1 9 9 9 ) ，对各造山带逆冲推 覆构造的几何学、运动学特征及其演化机制进行了深入研究。 经过国内外地质学者几十年来的努力，逆冲推覆构造研究取得很大进步，主要有以 下一些成果： 认识到断坡一断坪几何学特征是单一逆冲断系统作为一个整体来研究，提出了逆 冲系统( t h r u s ts y s t e m ) 和双重逆冲构造( d u p l e x ) 两种最重要的逆冲构造组合型式。随 着断弯褶皱( f a u l t b e n d f o l d ) 和断展褶皱( f a u l t p r o p a g a t i o n ) 的提出和几何模式的建立， 解决了逆冲系统中断层、褶皱关系，深化了逆冲推覆构造形成的过程认识。 在逆冲推覆构造运动学方面，提出了前展式( p i g g y - b a c k ) 和后展式( o v e r - s t e p ) 两种断层扩展方式( b o y e rse ，1 9 8 2 ) ，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。 在方法学方面，北美学者在北美西部科迪勒拉前陆褶皱逆冲带研究中提出并逐步 4 长安大学硕上学位论文 完善和推广的平衡剖面原理和方法，在逆冲推覆构造几何和运动学定量研究中发挥了重 要作用。同时现代精准的地球物理方法的应用为深部构造的认识提供了新的手段和方 法。 2 、前陆盆地研究现状 前陆盆地( f o r e l a n db a s i n ) 及其相关术语在地学中出现较早，可追溯到上世纪初 ( d i c k i n s o nwr ，1 9 9 7 ；何登发等，1 9 9 6 ；张明利等，2 0 0 2 ) 。经典的前陆盆地的概念 可定义为：形成于收缩造山带与相邻克拉通之间，平行于造山带呈狭长带状展布的不对 称冲断挠曲盆地。此定义包含了前陆盆地的分布位置和地壳性质、动力学机制与发育时 限、平面展布、剖面结构以及相应的沉积建造等主要特征。但前陆盆地的基本结构和主 要单元的位置在不同演化阶段是变化的；其规模和形态及含油气性也差别较大。以盆地 所处的地球动力学环境为基础，将前陆盆地分为周缘前陆盆地、弧背前陆盆地和分裂前 陆盆地三类。前两类为基本类型。中国中西部一些造山带周缘的压性盆地，总体具有前 陆盆地的结构、变形和沉积特征( 刘池洋等，2 0 0 2 ) 。根据其形成的动力来源、发育时 限和主要特征，将其作为一种新的盆地类型列出，命名为陆内前陆盆地。与弧背前陆盆 地和周缘前陆盆地相并列，并对应于板块构造演化历程中的大洋消减、大陆碰撞和陆内 缩短三个不同性质的聚敛阶段。 关于前陆盆地的成因机制和演化发展，p r i c e ( 1 9 7 3 ) 在分析逆冲岩席运移引起的均 衡反应后，提出了前渊连续形成和推移发展的概念。g r e t e n e r ( 1 9 8 1 ) 从造山带逆冲推 覆作用提出了前陆盆地连续形成和波浪式发展模式，认为前陆盆地的弯曲下沉主要与造 山带的逆冲推覆构造负荷有关，逆冲推覆的构造负荷不仅造成了持续的异常压力带，而 且也将引起地壳的均衡反应。随着逆冲推覆体的向前推进和扩展，构造负荷也将随之向 前推移。前陆盆地的形成是造山带及其逆冲推覆作用的自然结果。 目前，关于前陆盆地发育的构造环境、力学机制和演化发展的一般过程已初步明确， 但同时也出现了一些有待进一步研究解决的问题( j o r d a n ，1 9 9 5 ；m a c q u e e nr w ，1 9 9 2 ) 。 刘树根等( 2 0 0 6 ) 对其概括如下： 关于前陆盆地发育的构造环境，板块构造部位是如何影响具体前陆盆地的发展 的? 对前陆瓮地和相关冲断带的起源以及演化的完整理解，必须立足于岩石圈尺度 上，应充分考虑岩石圈所起的作用，包括应力、各种机械的和化学的特性、与深度和时 间有关的岩石圈流变学特性、热演化以及其它因素。 5 第一章绪论 关于前陆盆地沉隆的力学机制，虽已提出造山带逆冲岩席载荷、盆地沉积物和水 体载荷、板内应力和壳下载荷是导致前陆瓮地沉降的主要控制因素，但对于其具体细节 过程仍不明确，尤其是板内应力和壳下载荷作用产生的沉降和隆升方式。 控制前陆盆地油气生成和分布的主要因素有哪些? 前陆盆地演化中油气充注是 如何进行的? 3 、盆山耦合研究现状 盆地和山岭是在岩石圈动力学作用下形成的两种主要地貌形态和地壳结构，是地球 表面最引人瞩目的地貌特征。2 0 世纪9 0 年代以前，大部分地学研究都把山脉与盆地分 别进行研究。自9 0 年代大陆动力学计划实施以来，盆地与山脉的耦合及其对盆地充填 历史的影响，成为国际地学界积极进行研究的一个领域。正如吴根耀等( 2 0 0 2 ) 认为： 造山带和盆地研究的脱节使大陆动力学不可能成为完善而统一的理论体系。 造山带是地壳构造活动和动力转换的记录，代表着陆块间的相互运动、消失的大洋、 消失的陆块和大陆边缘盆地，所以造山带是消失的大洋系统和消失的盆地系统。在任一 时间片段，造山带都是当时地壳上构造最活跃的地方，也是壳幔之间以及岩石圈和软流 圈之间发生大规模物质交换和能量交换的地方。因此，造山带和相邻的沉积盆地有机地 组成了一个相互不可分割的系统一盆山系统。刘树根等( 2 0 0 3 ) 认为盆山系统应具有以 下几方面内涵：大陆构造的基本单元是沉积瓮地和造山带；造山带和沉积盆地是形 成于统一的地球动力学各系统之中的一对孪生体，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；盆山系统主要表现为物质的循环系统和能 量的交换系统；盆山系统是陆块相互作用、岩石圈层圈耦合的复杂系统。 造山带和沉积笳地构成盆山系统的主要特征集中体现在盆山之间耦合关系上。因 此，一般理解的盆山耦合关系是指造山带沉积盆地系统形成演化过程中造山带和沉积 盆地之间一切相互作用的总和。姚根顺等( 2 0 0 6 ) 通过对四川盆地盆山耦合特征的分析 认为，山盆耦合关系可概括为：造山带造山活动期与盆内古隆起发育期时间相耦合；造 山带造山活动期与盆内沉积环境转换期时间相耦合；造山带构造轴线走向基本保持与盆 内山前坳