山西山西神头—鹅毛口逆冲推覆构造特征.doc

山西神头鹅毛口逆冲推覆构造特征摘要：神头鹅毛口逆冲推覆构造带位于中生代燕山造山带的西南端，分布于云岗平鲁向斜的南东翼，空间上由一系列相互近平行排列的逆冲断裂组成，在平面上总体呈北东向展布于断陷盆地边部，在剖面上呈一系列倾角陡缓不一的叠瓦状倒扇型逆冲断层组合。规模较大的推覆构造，多发育在早前寒武纪变质岩与寒武系的不整合界面，其内部可见由多条逆冲断层合为一条组成顶板或底板断层，中部形成断夹块，类似于双重构造模式。主体由南东向方向北西逆冲，延伸长约80km。北西南东向挤压应力作用下形成的区域性背向斜构造，在持续的地应力作用下，背斜两翼的倒转层部位产生破裂向两端扩展，沿不整合面等软弱层顺层或切层由两翼向向斜核部逆冲推覆，形成时代为燕山运动中期晚侏罗世晚期。1 概述随着近年来15万、125万地质调查的开展，在大同盆地、忻定盆地两侧发现了多条规模较大的逆冲推覆构造，对该类构造的几何特征、形成机制及构造背景有比较深入的认识。在开展神头、大同测区15万区域地质调查时，对该类断裂构造进行了深入的观察研究，它们残存保留于新生代断陷盆地边缘，而中生代燕山期区域性向斜构造多分布于高山区，其两翼多发育对冲式逆冲断裂组合和逆冲推覆构造。东部灵丘的太白维山逆冲推覆构造切割了晚侏罗纪火山岩地层，并对中侏罗纪形成的聚煤盆地进行了不同程度的改造，因此，从宏观特征看，其形成时代应为晚侏罗世晚期，为燕山运动中期，神头鹅毛口逆冲推覆构造带保留较完整并具典型意义。2 逆冲推覆构造带空间展布特征神头鹅毛口逆冲推覆构造带，南起朔州神头，向北东经怀仁县大峪口、鹅毛口及大同市口泉、青磁窑、七峰山等地的山前一带。总体呈北东35方向延伸，受后期的构造影响，局部地段发生变位，呈近东西向或南北向延伸，空间上呈 “S”型展布。绵延83 km。在山阴织女泉平移断层以西一带，分为两支，影响宽度为1822km，向东影响宽度约为35km，主要发育于寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系及新太古代变质地体中，由多条近于相互平行展布的逆冲断层组成，其中主干断裂为塔山碗窑逆冲断层、楼子沟织女泉逆冲断层及石井燕庄逆冲断层（表1）。3 逆冲推覆断裂带的主干断层特征神头鹅毛口逆冲推覆断裂带的主干断层，在剖面上呈不对称的对冲型式展布，平面上沿走向具分叉复合现象，呈“S”型展布。织女泉平移断层之东，F10号断层由于逆冲作用，致使太古代变质地体由南东向北西推覆，并逆冲于寒武、奥陶系不同层位之上，因而使逆冲断裂下盘岩层产状变陡和倒转，同时伴随褶皱产生。在逆冲推覆断裂带沿线的小磨、鹅毛口和大峪口等地的山体鞍部残留有飞来峰，飞来峰呈孤立状且规模较大，构成逆冲推覆断裂带重要的主干断层。大同市口泉一带主要以由南东向北西逆冲推覆为主，寒武、奥陶系地层普遍发生倒转并向南东倾斜，呈叠瓦状堆垛在一起（图1 AA/）。西部在鹅毛口楼子口大峪口织女泉的广大区域内， F10逆冲断层延伸稳定，表现为大规模的由南东向北西逆冲推覆，5表1 神头鹅毛口逆冲推覆断裂带主要断裂特征表编号断裂名称位置断裂走向断面产状断裂规模（m）断裂结构面特征断裂性质长宽断距F1塔山碗窑逆冲断层大同市塔山北怀仁县小磨碗窑南20700NW7080032500.112050由NW向SE逆冲的主断面，其北段塔山以北主要影响P1sx-P2sh3-4，有少量泥质胶结物，可见镜面擦痕，中段小磨一带Cpt厚层灰岩呈大型拖曳褶皱，南段碗窑一带发育于O1s内，呈铲形逆冲逆冲F4七峰山平移逆断层大同市七峰山北怀仁县鹅毛口北0 10901008001250310水平300500东盘主要为太古代片麻岩及北部七峰山2zJ2d稳定地块，西盘为2mJ2d呈楔状尖灭。东盘片麻岩向西逆冲于2mJ2d不同层位之上，同时东盘由南向北平移形成七峰山稳定地块，破碎带内见角砾，断面可见擦痕逆冲平移F5鹅毛口逆冲断层怀仁县陈家峪北鹅毛口石井北2080NW154005000.150上盘O1s厚层状白云岩上陡下缓，下盘为Cpt及P1sx煤系地层，断面总体平缓，上盘O1s白云岩与断面之夹角指示上盘由北西向南东逆冲，向北延伸交汇于1号断层之上逆冲F6鹅毛口石井逆冲断层怀仁县鹅毛口北石井村北3012010300500由南东向北西逆冲，上盘为太古代片麻岩及2m泥岩、页岩，下盘最新为Cpt铁铝岩及灰岩，在北段使2z逆冲增厚，在鹅毛口发育多条次级叠瓦状逆冲断面，鞍部形成片麻岩飞来峰。该断层向北被4号平移断层切割，向南交汇于10号断层之上逆冲F9楼子沟织女泉逆断层怀仁县楼子沟北大峪口山阴县织女泉50NW3050037501510100为由NW向SE逆冲的主断裂。发育于2zO2m中。发育15m宽的破碎角砾岩带，上盘岩层呈下陡上缓逆冲于下盘直立岩层之上，局部呈背斜褶皱形态。大峪口一带发育于3g中，织女泉一带发育于O1s中。该断层北端交汇于1号断层之上，向南被15号平移断层切割逆冲F10石井燕庄逆断层怀仁县石井楼子口山阴燕庄3050SE830039000.53为由SE向NM逆冲的主断裂，发育于山前太古代片麻岩与2m接触边界。破碎带内角砾岩发育，泥质胶结。两盘岩层产状突变明显，在大峪口一带上盘太古代片麻岩逆冲于下盘2m之上逆冲F15织女泉平移正断层山阴县唐子山柏坡北60801500370水平100为洪涛山稳定地块与鹅毛口断裂带的分界断层，切割了O2m2m及太古代片麻岩中。断层角砾岩发育，SE盘下降同时由SW向NE平移平移F37牛头山鹰毛山逆 断层平鲁县官串沟山鹰毛山33024030015001050上盘O2m3泥灰岩呈向上尖灭状逆冲于下盘O2m4灰岩之上，呈上缓下陡的产状，使O2m重复增厚逆冲F51洪涛山逆冲断层朔县洪涛山山前一带30130N51515000.5发育于奥陶系崮山组、冶里组、三山子组、马家沟组中。断裂带窄，局部可见擦痕，使各组地层增厚或减薄逆掩2m-寒武系馒头组；2z-寒武系张夏组；3g-寒武系张夏组；OC-炒米店组； O1s-奥陶系三山子组；O1y-奥陶系冶里组；O2m1-奥陶系马家沟组；Ct-石炭系太原组；P1sx-二叠系山西组；P1sh1-4-二叠系石盒子组； Op3m-马兰组；Op3s-峙峪组；Ar2 Ggn-葛胡窑片麻岩；F1-断层编号； 靠近平鲁云岗向斜一侧由北西向南东方向的逆冲断层常有发育（图1 CC/、DD/、EE/），由一系列断面上陡下缓的铲形逆冲断层组成，呈叠瓦状排列，使寒武、奥陶系各组段重复加厚或缺失。有时可见两条断层沿走向合并为一条，中间形成透镜状断夹块，夹块中发育一系列小冲断面交于主断面之上，类似于双重构造模式。鹅毛口村北奥陶系三山子组白云岩推覆在二叠系山西组之上，上盘岩层产状自上而下由陡变缓，近断面处产状为35030左右 ，断面平缓，向北西微倾斜（图1 BB/ ），已有的资料表明，其推覆体运动方向为自南东向北西。经追索自斧刃山至石井一带由北西向南东推覆，可见到三山子组白云岩自北西向南东仰冲在山西组之上，断面自地表向深部急剧变陡（图2），下盘山西组砂岩中一系列阶梯状小型褶皱、压扭性劈理也证实了这一点。同时也表明神头鹅毛口逆冲推覆构造带，在主体自南东向北西逆冲的同时，来自向斜盆地的反冲作用存在。织女泉平移断层以西至神头段，受苗山向斜的影响分为两支。北支在牛头山一带折向近南北向展布，奥陶系马家沟组三段泥灰岩呈楔状由西向东逆冲在下盘马家沟组四段厚层灰岩之上（图3）。南支受大同盆地边缘新生代断裂切割及黄土覆盖出露不全，神头山前一带由一系列近下盘马家沟组四段厚层灰岩之上（图3）。南支受大同盆地边缘新生代断裂切割及黄土覆盖出露不全，神头山前一带由一系列近东西向叠瓦状逆冲断层组成（图4），主要发育在奥陶系三山子组白云岩及马家沟组灰岩中，断面附近发育不同形态的牵引褶皱，指示上盘由北向南顺层或切层逆冲，造成地层重复加厚。4 逆冲推覆构造的形成机制组合形式：研究区燕山期逆冲推覆构造常与褶皱相伴生，均发育于向斜盆地的两翼，其组合形式为平行褶皱轴的对冲式逆冲断裂组合，在平面上总体呈北东向展布于断陷盆地边部。在剖面上呈一系列倾角陡缓不一的叠瓦状倒扇型逆冲断层组合。具有一定规模的推覆构造，多发育在早前寒武纪变质岩与寒武系的不整合界面，其内部可见由多条逆冲断层合为一条组成顶板或底板断层，中部形成断夹块，类似于双重构造模式。运动学特征：在神头鹅毛口逆冲推覆带中，以南东向北西逆冲推覆为主，太古代片麻岩向北西逆冲推覆于寒武、奥陶系之上。鹅毛口以西则展示了主体由南东向北西逆冲的同时，来自向斜盆地方向的反冲作用力存在，致使石炭、二叠纪地层呈楔状插入奥陶纪灰岩之下或奥陶纪地层重复。形成机制：综合前述研究区逆冲推覆构造带的运动特点，其形成与当时的区域构造应力场密切相关，在北西南东向挤压应力作用下产生了区域性背向斜构造，构成了逆冲推覆构造形成的动力学条件，在持续的地应力作用下，背斜两翼的倒转层部位产生破裂向两端扩展，沿不整合面、山西组泥岩等软弱层顺层或切层由两翼向向斜核部逆冲推覆。至新生代在拉张应力作用下，使原来褶皱隆起的背斜区解体下沉，形成裂陷盆地。参考文献:作者简介:张京俊(1963),男，山西临汾人,高级工程师,研究生， 1994年毕业于中国地质大学（北京）,主要从事地质矿产调查研究工作。 (邮箱) 参考文献:1 刘光勋等.1991山西五台山北麓活动断裂带A.北京地震出版社,118-130.2 窦素芹等.系舟山山前断裂活动带的几何结构及其活动动性A.北京地震出版社,1995,104-105.3 邓起东等.山西高原