李學(xué)剛 楊坤光，1b 胡祥云 戴傳固 張 慧

（1.中國地質(zhì)大學(xué)a.地球科學(xué)學(xué)院；b.構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室；c.地球物理與空間信息學(xué)院，武漢430074；2.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴陽550005）

凱里－三都斷裂帶位于黔東地區(qū)，區(qū)域上屬雪峰隆起西南緣與揚子板塊的結(jié)合帶。黔東南元古代地質(zhì)體隸屬于江南－雪峰隆起的西南緣，自黃汲清1945年首次提出“江南古陸”為一個加里東造山期形成的古陸以來，關(guān)于該古老地質(zhì)體的屬性問題一直爭論不休，對其屬性問題學(xué)者們分別提出過“古陸”、“加里東古隆起”、“中生代外來的混雜巖”［1］、“陸緣增生島弧褶皺帶”和“過渡型的基底拆離式構(gòu)造帶”［2］等看法。雪峰隆起與揚子板塊的結(jié)合帶廣泛發(fā)育逆沖推覆構(gòu)造已被廣泛認可［3－5］，然而，對于推覆距離與規(guī)模和推覆體發(fā)育的時間仍存在不同認識。對于推覆距離，在20世紀(jì)80～90年代江南－雪峰古陸曾被認為是巨型異地飛來峰［1］，丘元禧［6］（1994）認為推覆距離不超過50km，而雷山－臺江元古代沖斷片相對水平位移達37.5km［2］。對于推覆體發(fā)育的時間，學(xué)者們也分別提出過印支期－燕山期［7］、中三疊世以來［2］、多期次且至少自加里東期以來就存在［8］等多種看法，可見均未達成共識。凱里－三都斷裂帶是黔東南推覆體的前鋒斷裂，蘊涵了豐富的有關(guān)雪峰隆起演化的信息，尤其是推覆體下面的古生代地層中有良好的油氣勘探前景、推覆體前緣及內(nèi)部蘊涵有豐富的金屬礦產(chǎn)資源，可見該斷裂的研究無疑對提高黔東南乃至雪峰隆起的地質(zhì)認識和該地區(qū)資源勘查水平意義非凡?；诖?，本文將在前人工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合地球物理、顯微構(gòu)造和石英ESR測年等方法，對凱里－三都斷裂的結(jié)構(gòu)及形成演化進行論述。

1 區(qū)域地質(zhì)背景與地球物理特征

凱里－三都斷裂帶位于黔東地區(qū)，該斷裂帶呈向北西西突出的弧形，展布于荔波北東－三都－丹寨－凱里－玉屏－銅仁一帶，長度達320 km，以凱里、三都為界，總體上成NE（北段）－NNE（中段）－NW（南段）向展布。在區(qū)域上它是黔南拗陷與雪峰古陸的分界線［9］（圖1），斷裂帶兩側(cè)所出露地層明顯不同，東側(cè)為雪峰古陸，主要出露下江群、四堡群等元古代淺變質(zhì)千枚巖、板巖和變余砂巖；西邊為黔南拗陷即甕安－凱里古生代褶皺帶；北部主要出露寒武系，其次是奧陶系、志留系、泥盆系；南部主要出露石炭系、二疊系、三疊系。

圖1 凱里－三都斷裂帶區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Regional geological sketch map of the Kaili－Sandu faults belt

圖2 QZ04－40線地震剖面凱里－三都斷裂帶顯示圖（剖面D－D′）Fig.2 The Kaili－Sandu fault belt shown in the seismic profile line QZ04－40

橫穿凱里－三都斷裂帶的走向近東西向的地震剖面（D－D′）顯示（圖2），凱里－三都主斷裂傾向東，以低角度（傾角30°左右）向西逆沖。斷裂西盤（下降盤）震旦系底界深度在6～8km，其上為連續(xù)沉積的古生界；而斷裂東盤（上升盤），地表覆蓋有大量元古界，地震解譯發(fā)現(xiàn)在深度7～9 km處為元古界的底界，與下降盤元古界的頂界深度相當(dāng)。根據(jù)解釋結(jié)果，上升盤地層被凱里－三都斷裂水平錯開約12km，垂直斷距約5km，滑距約13km。綜合分析，推測凱里－三都斷裂東盤向西推覆距離可達12～15km，在雷山、榕江以西的元古界推覆體之下覆蓋有大面積的古生代地層。

2 斷裂帶宏觀結(jié)構(gòu)

根據(jù)凱里－三都斷裂帶沿走向變形以及結(jié)構(gòu)特征的不同，宏觀上將其分為北、中、南3段。

圖3 凱里－三都斷裂帶聯(lián)合剖面圖Fig.3 United geological profile of the Kaili－Sandu fault belt

斷裂帶北段經(jīng)玉屏、例洞、施洞口、臺盤、凱里和蔓洞等地，表現(xiàn)為多條斷層組成的斷裂帶，斷裂帶總體走向40°～50°。次級斷層中正、逆斷層均發(fā)育，但逆斷層居多；主斷層傾向南東，傾角30°～80°，且表現(xiàn)出由淺到深斷層傾角逐漸變緩之勢，顯示明顯的逆掩推覆性質(zhì)。在臺盤、凱里南東地區(qū)上板溪群向北西推覆至寒武系之上（圖3），蔓洞地區(qū)寒武系向北西逆沖至上二疊統(tǒng)之上。地層斷距一般在1km以上，最大可達4km。主斷層附近發(fā)育牽引褶皺、劈理（見實測剖面C－C′）和強烈擠壓推覆導(dǎo)致的軸面傾向南東的緊閉褶皺、倒轉(zhuǎn)褶皺和“飛來峰”等構(gòu)造現(xiàn)象。斷裂帶在地表表現(xiàn)為300～500m寬的破碎帶，沿線隨處可見碎裂巖和斷面擦痕。在鎮(zhèn)遠附近，受東西向構(gòu)造運動影響，凱里－三都斷裂被貴陽－鎮(zhèn)遠斷裂所切錯，顯示出右行平移特征。該段總體表現(xiàn)為由南東向北西的強烈逆沖推覆，兼具平移剪切和張裂的性質(zhì)。

斷裂帶中段分布于蔓洞－三都一帶，現(xiàn)今表現(xiàn)為總體走向北北東、局部北東的“S”形，斷裂帶被后期北東、北西向斷層多次橫切，從而由規(guī)模不一的斷層雁列斷續(xù)構(gòu)成，單條斷層延伸長50～100km，斷層總體傾向東、南東東，局部北西，傾角70°左右，多數(shù)斷距＞1km，最大達4km。該段表現(xiàn)為壓剪性質(zhì)的逆斷層，上盤新元古代淺變質(zhì)碎屑巖向北西西逆沖于下盤古生界不同層位之上。主要斷層標(biāo)志為地表發(fā)育寬300～500m的強烈擠壓破碎帶，揉皺強烈，拖曳褶曲和次級派生斷層發(fā)育，斷層附近地層局部發(fā)生滑脫、牽引，地貌上見斷層三角面和地質(zhì)界線錯位。

斷裂帶南段分布于三都－荔波北東一帶并延伸至廣西境內(nèi)，部分地段被北西向斷層以左行平移的方式錯斷，走向北西。如實測剖面A－A′（圖3）所示，主斷層總體傾向東，為發(fā)育在震旦系中的穿層逆斷層，斷裂帶地表表現(xiàn)為擠壓破碎帶，擠壓帶中的地層近直立，連續(xù)性差，主斷層下盤震旦系冰磧巖中見近直立巖脈，斷層面上發(fā)育擦痕、階步，次級斷層兩盤地層中壓性及剪性劈理極為發(fā)育，局部甚至將層理置換，顯示斷裂帶經(jīng)歷過擠壓、平移剪切和張裂等多期活動。

綜上所述，凱里－三都斷裂宏觀露頭變形特征表現(xiàn)為：總體表現(xiàn)為由多條斷層組成的向北西西突出的弧形斷裂帶；斷裂帶以脆性變形為主，廣泛發(fā)育斷層角礫巖，地表表現(xiàn)為一破碎帶；主斷層表現(xiàn)為壓剪性逆斷層，運動方向為由南東東向北西西的擠壓推覆；斷裂帶經(jīng)歷過擠壓、拉張和走滑等多性質(zhì)、多期次變形；地球物理剖面顯示凱里－三都斷裂東盤的向西推覆距離可達12～15km，垂直斷距約5km，而單條斷層地層斷距多為1～4km，推測斷裂帶宏觀的較大位移是通過數(shù)條斷層的小規(guī)模位移疊加來實現(xiàn)的。

3 斷裂帶微觀變形特征

3.1 有限應(yīng)變測量及石英C軸組構(gòu)特征

為了定量研究斷裂活動造成的巖石應(yīng)變量和應(yīng)變形式，對采自斷裂帶內(nèi)及附近的18塊定向巖石標(biāo)本進行了三維有限應(yīng)變研究。標(biāo)本多為采自前石炭紀(jì)地層的石英巖。由于石英含量高且對應(yīng)變較為敏感，是較好的應(yīng)變標(biāo)志體，因而它的應(yīng)變特點能很好地代表整個巖石的變形行為［10］。在室內(nèi)對每塊定向標(biāo)本切制3個互相垂直的主應(yīng)變面薄片（XZ、YZ、XY面），對3個主應(yīng)變面采用Fry法進行測定，每個薄片測定40～50個顆粒，得到3個主應(yīng)變面應(yīng)變量之后，再計算出三維應(yīng)變值的應(yīng)變參數(shù)（付林指數(shù)）。應(yīng)變參數(shù)（付林指數(shù)）在0.14～0.79，投影均落在擠壓變形區(qū)，但是有少數(shù)投影點靠近平面應(yīng)變（K＝1）線（圖4），表明巖石主要在擠壓狀態(tài)下發(fā)生了強烈變形，并伴有平面剪切。

圖4 凱里－三都斷裂帶付林圖解Fig.4 Flinn diagram of the Kaili－Sandu fault belt

石英是對應(yīng)力變形反應(yīng)敏感的一軸晶礦物，石英C軸組構(gòu)可以揭示巖石的變形程度、受力強度與方向、變形環(huán)境等動力學(xué)信息。對采自斷裂帶附近奧陶系和泥盆系的6塊定向巖石標(biāo)本的最大主應(yīng)變面（XZ面）進行了石英C軸組構(gòu)測定。所有標(biāo)本鏡下石英顆粒的波狀消光和定向性較弱或不明顯，光軸優(yōu)選方位較為明顯（圖1），具有多個高極密點，最高極密除D165僅為2.8%，其余標(biāo)本均集中于3.7%～4.2%，均顯示三斜對稱（無對稱）型式；組構(gòu)以略具有約為65°半開角的（假）小圓環(huán)帶為特征，實質(zhì)是不同擠壓的高極密組合顯示，均表明斷裂帶曾受到過多個方向的擠壓作用。其中，根據(jù)石英C軸組構(gòu)與線理L、面理S等構(gòu)造要素的關(guān)系，判斷標(biāo)本D103、D113、D114、D118均受到 NE－SW（或 NNE－SSW）方向的擠壓應(yīng)力而形成劈理S，表明凱里－三都斷裂帶除了宏觀以向NWW擠壓逆沖為主外，還受到過NE－SW（或 NNE－SSW）向的較強擠壓作用；而標(biāo)本D165、D166的組構(gòu)圖中顯示斷裂帶局部區(qū)段受到多期的弱擠壓變形，同時有局部的弱剪切作用?？傮w而言，石英C軸組構(gòu)特征顯示斷裂帶除經(jīng)歷過NWW向的強烈擠壓逆沖作用外，還經(jīng)歷過較強的NE－SW（或NNE－SSW）向擠壓作用，且局部區(qū)段經(jīng)歷過多期的弱擠壓和弱剪切變形作用。

3.2 差異應(yīng)力分析

方解石的雙晶特征、雙晶紋的寬度與溫度具有密切關(guān)系，溫度越高，雙晶紋越寬、越不規(guī)則。低于170℃的雙晶紋以細紋為主，高于200℃以寬紋為主（170～200℃是其轉(zhuǎn)換溫度）［11］，且在大約250℃時動力結(jié)晶作用會使雙晶紋不規(guī)則化［12］。采自凱里－三都斷裂帶中的方解石脈，鏡下顆粒普遍呈波狀消光或帶狀消光，1組、2組雙晶發(fā)育較常見，且細紋、寬紋和弱彎曲雙晶紋均可見（圖5）。這些類型的雙晶紋在斷裂帶中同時出現(xiàn)，揭示斷裂帶經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造和熱演化歷史，雙晶紋微弱彎曲說明斷裂帶主要以淺層低溫脆性活動為主。通過方解石雙晶的測定顯示差異應(yīng)力值在20.8～47.6MPa之間，與強烈造山帶中的巨型斷層（差異應(yīng)力值一般＞100MPa）相比偏小，由此推測斷裂帶宏觀的較大位移是通過數(shù)條斷層的小規(guī)模位移疊加來實現(xiàn)的，與斷裂帶宏觀變形特征相符。

3.3 斷裂帶碎裂巖掃描電鏡分析

進行掃描電鏡分析的碎裂巖標(biāo)本為采于丹寨縣北的寒武系高臺組白云巖。鏡下主要見被膠結(jié)裂隙及碾磨而成的粉末狀細顆粒（圖5），多數(shù)粒度＜0.05mm，多數(shù)顆粒以壓剪性碾磨為主而成渾圓狀，少數(shù)棱角明顯，部分細粒因碾磨而定向排列。推測斷裂帶演化過程中發(fā)生過強烈的擠壓或剪切作用，以碾磨作用將原巖碾磨成粉末，而后構(gòu)造反轉(zhuǎn)為張裂作用使得巖石發(fā)育張性微裂隙，并被后期熱液膠結(jié)?？傮w表明斷裂帶以脆性變形為主，經(jīng)歷過擠壓、剪切和張裂等多期構(gòu)造運動。

顯微構(gòu)造表明凱里－三都斷裂帶以脆性變形為主，經(jīng)歷了多期次的擠壓、拉張和平移剪切作用，其中以擠壓作用最為強烈。

圖5 凱里－三都斷裂帶內(nèi)方解石顯微照片（A，B，C）及碎裂巖掃描電鏡形貌（D，E，F(xiàn)）Fig.5 Micrographs of calcite in the Kaili－Sandu fault belt（A，B，C）and Mirco－morphology in SEM of cataclasites（D，E，F(xiàn)）

4 斷裂帶包裹體均一溫度

構(gòu)造流體包裹體是斷裂變形過程中產(chǎn)生的熱流體或系統(tǒng)外部的熱流體被捕獲保存于礦物晶格或空穴、裂隙中形成的，不同構(gòu)造運動生成的原生流體包裹體包含了其形成時的物理化學(xué)狀態(tài)，記錄和保留了斷裂的變形環(huán)境和演化歷史［13，14］。對采自凱里－三都斷裂帶的29件標(biāo)本（包括石英脈和方解石脈）在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）流體與包裹體實驗室進行了原生流體包裹體測溫，測試結(jié)果揭示了流體的構(gòu)造成因意義。本斷裂帶中的原生流體包裹體多呈零星分布，每個樣品大致含3～14個包裹體，主要為富液相包裹體，大小在3～20μm之間，氣液比為5%～10%。同一標(biāo)本的均一溫度呈具有一個或者多個峰值的近似正態(tài)分布曲線；不同標(biāo)本的均一溫度不同，顯示斷裂帶曾經(jīng)受過多期熱液改造。所有方解石和石英脈中包裹體的均一溫度值呈現(xiàn)近似正態(tài)分布曲線（圖6），顯示150～210℃的一個明顯峰值，表明斷裂帶曾經(jīng)歷過一次強烈的構(gòu)造運動。而落入該峰值溫度區(qū)間的脈體在新元古代－二疊紀(jì)地層中均有產(chǎn)出（表1），說明這次強烈的構(gòu)造運動發(fā)生在二疊紀(jì)以后。產(chǎn)自新元古代、震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)地層中的單個標(biāo)本均一溫度均顯示2～3個峰值；而新元古代地層中均一溫度出現(xiàn)330℃、315℃、270℃、240℃、200℃、170℃等多個峰值，震旦紀(jì)地層中亦顯示360℃、335℃、295℃、245℃、180℃等多個均一溫度峰值，均顯示溫度峰值多而連續(xù)，說明構(gòu)造活動深度逐漸變淺，新元古代和震旦紀(jì)地層是被多期擠壓而逐漸推覆抬升的，顯示了凱里－三都斷裂帶的多期活動，與斷裂帶宏觀、微觀變形特征所顯示結(jié)果相符。包裹體均一溫度均小于400℃，根據(jù)30℃／km的地溫梯度推算凱里－三都斷裂帶活動深度為4～12km，以淺層低溫脆性活動為主。

圖6 包裹體均一溫度直方圖Fig.6 The homogeneous temperature histogram of the fluid inclusions

表1 凱里－三都斷裂帶脈體原生流體包裹體測溫結(jié)果Table 1 Temperature results of the fluid inclusions in the veins from the Kaili－Sandu fault belt

5 燕山期以來的演化歷史

凱里－三都斷裂演化具有多期性、復(fù)雜性等特征。由于其所處區(qū)域構(gòu)造背景的特殊性，不同演化時期受不同構(gòu)造域的控制，表現(xiàn)出不同的階段性演化特征。總體來說，斷裂帶燕山期以來明顯受太平洋構(gòu)造域控制。本文將結(jié)合石英ESR年齡測定對凱里－三都斷裂燕山期以來的演化歷史進行討論。

燕山期：侏羅紀(jì)－早白堊世早期伊佐奈歧板塊向NW方向運移并向東亞大陸之下俯沖，使中國大陸及鄰區(qū)受到較強的總體上向北西的擠壓和縮短作用［15］，造就了中國東部的新華夏構(gòu)造體系。由此產(chǎn)生的NW向強大擠壓應(yīng)力對凱里－三都斷裂產(chǎn)生了巨大影響。由于應(yīng)力遠程傳導(dǎo)的滯后效應(yīng)，使凱里－三都斷裂于早、中燕山期發(fā)生強烈的向NW－NWW逆沖并伴有走滑作用。本文對產(chǎn)自斷裂帶的20件石英脈樣品進行了石英ESR年齡測定研究（表2、圖7，年齡測定原理見參考文獻［16］），其中100～125Ma和198.9Ma的ESR年齡記錄了斷裂帶此次活動（石英脈體為斷裂逆沖期后產(chǎn)物，年齡滯后于斷裂主活動期）。100～125Ma的石英脈對應(yīng)的包裹體均一溫度幾乎盡數(shù)落于斷裂帶的峰值溫度區(qū)間150～210℃（表1、表2），說明此次逆沖運動對應(yīng)于斷裂帶包裹體均一溫度峰值所顯示的一期強烈活動，是凱里－三都斷裂最主要的構(gòu)造運動時期，使得斷裂帶東側(cè)的推覆體向NWW的推覆距離達到12km左右，地表形成弧形構(gòu)造帶，斷裂西側(cè)形成侏羅山式隔槽式褶皺［17］，由此奠定了凱里－三都斷裂基本構(gòu)造格架。

表2 凱里－三都石英ESR取樣位置、脈體產(chǎn)狀及年齡測定結(jié)果Table 2 Distribution，occurrence and dating results of quartz ESR from the Kaili－Sandu fault belt

圖7 凱里－三都斷裂帶石英ESR年齡頻譜Fig.7 Spectrogram of quartz ESR results of Kaili－Sandu fault belt

晚燕山期，印度板塊與歐亞大陸之間發(fā)生軟碰撞［15］，在研究區(qū)產(chǎn)生 NNE－SSW 向擠壓應(yīng)力，近于平行凱里－三都斷裂走向，使得斷裂帶發(fā)生構(gòu)造負反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為垂直擠壓應(yīng)力方向的拉張正滑和走滑，局部地區(qū)發(fā)展成為控制K2紅盆的邊界斷層，72～94Ma的石英ESR年齡記錄了斷裂帶的此期活動。

喜馬拉雅期：古近紀(jì)，太平洋板塊第一次比較強烈的向東亞大陸東部俯沖、擠壓，中國大陸普遍發(fā)生了近東西向的縮短和近南北向伸展的構(gòu)造變形［15，18］。此時期凱里－三都斷裂再次表現(xiàn)為擠壓逆沖，而黔東南推覆體再次向NW（NWW）方向推覆，11～36Ma的ESR年齡記錄了斷裂帶喜馬拉雅期的活動。至此凱里－三都斷裂完成最終定型。

6 討論與結(jié)論

6.1 討 論

江南－雪峰古陸西緣存在逆沖推覆已被廣泛認可［3－5］，然而對其推覆距離及規(guī)模尚存在爭論，這一問題的澄清對于判斷江南－雪峰古陸是“原地”還是“外來”地質(zhì)體至關(guān)重要。20世紀(jì)80～90年代，江南－雪峰古陸曾被認為是巨型異地飛來峰［1］，丘元 禧［6］（1994）認 為 推 覆 距 離 不 超 過 50 km，而雷山－臺江元古代沖斷片相對水平位移達37.5km［2］。本文地球物理資料表明黔東南地區(qū)凱里－三都斷裂的水平推覆距離為12～15km，表明黔東南推覆體為準(zhǔn)原地型，不具巨型推覆特征。凱里－三都斷裂為黔東南推覆體的前鋒斷裂，宏觀與微觀變形特征表明斷裂帶不具巨型造山帶巨型斷層特征，推覆體宏觀上的較大位移量是通過多條斷層多期次的小規(guī)模位移疊加而成，主推覆變形發(fā)生在早、中燕山期。斷裂帶東側(cè)的元古代地層以發(fā)育復(fù)式褶皺、緊閉倒轉(zhuǎn)褶皺為特征，西側(cè)顯生宙地層表現(xiàn)為侏羅山式褶皺，可見凱里－三都斷裂對強大的區(qū)域擠壓應(yīng)力具有顯著的調(diào)節(jié)作用。

6.2 主要結(jié)論

凱里－三都斷裂是黔東南推覆體的前鋒斷裂，現(xiàn)今表現(xiàn)為以脆性變形為主的逆沖斷裂帶，斷裂帶上盤向NWW推覆的水平位移達12～15 km，是多條斷層多期擠壓、拉張和平移剪切作用疊加的結(jié)果。

斷裂帶經(jīng)歷了多期演化過程，燕山期以來的演化歷史主要受太平洋構(gòu)造域控制，早中燕山期為主擠壓逆沖階段、晚燕山期為拉張正滑階段、喜馬拉雅期為再次擠壓－定型階段。

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