王 平，劉少峰，郜瑭珺，王 凱

1 南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210093

2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083

3 中國(guó)石化勘探南方分公司，成都 610041

4 西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，西安 710054

川東弧形帶三維構(gòu)造擴(kuò)展的AFT記錄

王 平1，劉少峰2，郜瑭珺3，王 凱4

1 南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210093

2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083

3 中國(guó)石化勘探南方分公司，成都 610041

4 西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，西安 710054

對(duì)川東弧形褶皺帶北段、中段和南段的三條剖面，進(jìn)行了7件樣品的磷灰石裂變徑跡（AFT）測(cè)試，結(jié)合前人已發(fā)表的4件樣品，分析模擬了主要背斜的隆升－剝露熱歷史.結(jié)果表明川東弧形帶主體構(gòu)造變形時(shí)間為135→65Ma，即早白堊世早期到晚白堊世晚期.進(jìn)而建立并對(duì)比了三條剖面的構(gòu)造變形時(shí)序，揭示出川東弧形帶的三維構(gòu)造擴(kuò)展歷史：（1）平行于構(gòu)造線走向，表現(xiàn)為從中心向兩翼的構(gòu)造擴(kuò)展，弧形帶中段的構(gòu)造變形最早，起始時(shí)間為早白堊世早期（約135Ma），北段和南段的變形較晚，起始時(shí)間為早白堊世晚期（約100Ma）；（2）垂直于構(gòu)造線走向，在弧形帶北段和中段均表現(xiàn)為由東向西的構(gòu)造擴(kuò)展，而在弧形帶南段，由于受到前緣華鎣山斷裂的影響，表現(xiàn)為自西向東的變形時(shí)序.川東弧形帶的三維構(gòu)造擴(kuò)展歷史暗示了“彎山構(gòu)造”的成因模式，以及華鎣山先存斷裂對(duì)弧形構(gòu)造的限制作用.

磷灰石裂變徑跡（AFT），川東弧形帶，熱歷史模擬，三維構(gòu)造擴(kuò)展，彎山構(gòu)造

1 引 言

川東弧形帶位于四川盆地東部華鎣山與齊岳山之間，由一系列呈NE走向規(guī)模巨大的弧形褶皺組成，褶皺樣式表現(xiàn)出十分典型的“隔檔式”薄皮構(gòu)造特征（圖1）.研究表明，在晚中生代華南板塊內(nèi)部SE－NW向多層拆離機(jī)制作用下，構(gòu)造變形從雪峰山向四川盆地不斷擴(kuò)展，并先后形成了湘鄂西隔槽式褶皺帶和川東隔檔式褶皺帶［1－4］.

圖1 川東—湘鄂西弧形褶皺帶地質(zhì)圖（a）與構(gòu)造剖面（b）虛線框?yàn)閳D2的范圍.小圖中Qinling：秦嶺—大別造山帶；SCB：華南板塊；NCB：華北板塊.Fig.1 Geological map of Eastern Sichuan fold belt（a）and cross section from Xuefengshan mountain to Sichuan basin（b）The dashed box shows the location of Fig.2.Inset：Qinling：Qinling－Dabie Orogen；SCB：South China Block；NCB：North China Block.

華南板內(nèi)構(gòu)造變形鑄就了從福建沿海到四川盆地總寬度超過(guò)1000km的造山帶，其形成過(guò)程和動(dòng)力學(xué)機(jī)制多年來(lái)一直都是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題［5－8］.川東褶皺帶地處華南造山帶前鋒，代表了晚造山期的構(gòu)造事件，確定其變形時(shí)間對(duì)于揭示華南造山帶的構(gòu)造歷史具有重要意義.地質(zhì)學(xué)家很早就注意到了四川盆地周緣的褶皺變形，以此命名“四川運(yùn)動(dòng)”，并將其時(shí)間定位于燕山期即白堊紀(jì)的構(gòu)造變形［9－10］，依據(jù)鄂西地區(qū)的下白堊統(tǒng)與下伏地層間的不整合接觸關(guān)系，可以判斷湘鄂西褶皺帶構(gòu)造變形從晚侏羅世末到早白堊世早期［11］.然而在川東弧形帶內(nèi)卻普遍缺少晚白堊世以來(lái)的地層，卷入變形的最新地層為下白堊統(tǒng)，單憑地層接觸關(guān)系難以確定其變形時(shí)間下限.近年來(lái)，也有學(xué)者認(rèn)為“四川運(yùn)動(dòng)”構(gòu)造變形時(shí)間應(yīng)為新生代中晚期［12－13］，相應(yīng)的川東褶皺帶形成時(shí)間為喜山期［14－15］.例如，馮向陽(yáng)等［16］指出川東褶皺帶是燕山期—喜馬拉雅期有序變形的結(jié)果，燕山期主要集中在盆地外圍，至喜馬拉雅期才使盆地內(nèi)部卷入變形.

可見(jiàn)，對(duì)于川東弧形帶構(gòu)造變形過(guò)程尚無(wú)完整認(rèn)識(shí)，主要原因是缺少晚白堊世以來(lái)的沉積地層，無(wú)法獲得有效的時(shí)間限定.磷灰石裂變徑跡技術(shù)（AFT）為解決此類(lèi)構(gòu)造變形年代學(xué)問(wèn)題提供了新途徑，它利用了磷灰石礦物在小于封閉溫度（約140℃）的條件下徑跡開(kāi)始累積的熱特性，可以揭示出由于構(gòu)造抬升使巖石上升到地表的剝露歷史.目前該技術(shù)已在四川盆地周緣（如大巴山、米倉(cāng)山等）的構(gòu)造研究中廣泛應(yīng)用，為揭示白堊紀(jì)以來(lái)盆山演化提供了重要的時(shí)間約束［17－28］.Shen等［29］曾對(duì)萬(wàn)州一帶的侏羅紀(jì)砂巖進(jìn)行了11個(gè)樣品的AFT研究，通過(guò)時(shí)間－溫度的熱歷史模擬發(fā)現(xiàn)這些樣品大都經(jīng)歷了100～70Ma的快速冷卻階段，據(jù)此將川東弧形帶北段的構(gòu)造變形時(shí)間限定在早、晚白堊世之交.然而，這些熱年代學(xué)研究還僅限于川東弧形帶的北段，不足以完整揭示弧形帶的構(gòu)造變形過(guò)程.鑒于此，本文選定川東弧形帶北段、中段和南段的三條剖面，運(yùn)用AFT方法分析了主要背斜的隆升－剝露熱歷史，建立并對(duì)比了三條剖面的構(gòu)造變形時(shí)序，試圖完整揭示弧形帶的構(gòu)造擴(kuò)展歷史.

2 AFT采樣、測(cè)試和結(jié)果

川東褶皺帶大致呈北東走向，且向北西方向凸出的弧形樣式（圖2）.弧形帶自北向南可以分為三段：北段位于開(kāi)縣—萬(wàn)州一帶，緊鄰大巴山構(gòu)造帶，構(gòu)造線走向呈北東東或近東－西向；中段位于大竹—石柱一帶，包括華鎣山、方斗山等北北東走向的構(gòu)造線；南段位于合川—涪陵一帶，構(gòu)造線走向呈北北東或近南—北向.本文選擇垂直于川東弧形構(gòu)造線的三條剖面進(jìn)行采樣，其中AA′剖面自東向西橫穿北段的茨竹埡和南門(mén)場(chǎng)背斜，BB′剖面自東向西橫穿中段的方斗山、黃泥堂和華鎣山背斜，CC′剖面自東向西橫穿南段的大山場(chǎng)、銅鑼?shí){和中梁山背斜，以及華鎣山背斜的南段（圖2）.

構(gòu)造－地形剖面清晰展示了川東弧形帶向斜寬緩、背斜窄陡的“隔檔式”構(gòu)造變形樣式［4］.向斜地帶廣泛出露中侏羅統(tǒng)沙溪廟組、上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)砂巖和泥巖，平均寬度約30km.背斜核部多為下三疊統(tǒng)嘉陵江組、中三疊統(tǒng)巴東組灰?guī)r和上三疊統(tǒng)須家河組砂巖，平均寬度約10km.本次獲得AFT樣品共7件，都分布在背斜兩側(cè)不足5km的范圍以?xún)?nèi).樣品均采自新鮮露頭，涉及地層包括中侏羅統(tǒng)沙溪廟組和上三疊統(tǒng)須家河組，巖性主要為長(zhǎng)英質(zhì)砂巖，每件樣品重約2kg.此外，本文還選用Richardson等［28］在華鎣山和南門(mén)場(chǎng)背斜獲得的4件AFT樣品進(jìn)行對(duì)比分析，總計(jì)11件樣品的范圍基本覆蓋了整個(gè)川東弧形帶.

將采集的巖石樣品粉碎，經(jīng)傳統(tǒng)方法粗選后，利用電磁、重液等分選手段進(jìn)行單礦物提純，在雙目鏡下挑選磷灰石約100～150顆.裂變徑跡測(cè)試在中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所完成，將磷灰石顆粒置于玻璃片上，用環(huán)氧樹(shù)脂滴固，經(jīng)磨平和拋光后制成光薄片.在25℃下用7%的HNO3蝕刻30s揭示自發(fā)徑跡，將低鈾白云母外探測(cè)器與磷灰石一并放入反應(yīng)堆輻照，之后將白云母外探測(cè)器置于25℃、40%的HF中蝕刻35min，揭示誘發(fā)裂變徑跡.利用AUTOSCAN測(cè)量裝置對(duì)徑跡密度和水平封閉徑跡長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量.中子注量采用CN5鈾玻璃標(biāo)定，年齡值計(jì)算采用Zeta常數(shù)法（Zeta值：389.4±19.2）.

AFT樣品的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，單顆粒年齡分布如圖3所示.所有樣品的單顆粒年齡值分布在45～140Ma之間，均小于采樣地層的沉積年代.年齡特征表明樣品經(jīng)過(guò)沉積埋藏、加熱并經(jīng)過(guò)完全退火，其自發(fā)徑跡是由于后期構(gòu)造抬升再度冷卻并重新累計(jì)的結(jié)果.樣品的單顆粒年齡正態(tài)分布置信度（P））均大于5%，表明所測(cè)年齡值屬于同組年齡，不存在多組份年齡現(xiàn)象.另外，樣品的徑跡長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)也普遍顯示出單峰分布的特征（參見(jiàn)圖4、圖5和圖6），反映了相對(duì)簡(jiǎn)單的冷卻過(guò)程.

圖2 川東弧形帶構(gòu)造－地形剖面與AFT采樣位置AA′：弧形帶北段剖面；BB′：弧形帶中段剖面；CC′：弧形帶南段剖面.圖中的虛線框表示圖7中遙感影像的位置.Fig.2 Structural－topographic profiles in Eastern Sichuan fold belt and AFT sampling locationsAA′：Northeastern Sichuan profile；BB′：Eastern Sichuan profile；CC′：Southeastern Sichuan profile.The dash boxes indicate the locations of the remote sensing images in Fig.7.

川東弧形帶三條剖面上樣品的AFT合并年齡和徑跡長(zhǎng)度具有如下空間分布特征：弧形帶北段從茨竹埡背斜向南門(mén)場(chǎng)背斜，AFT年齡值逐漸減小，分布在67～57Ma之間，徑跡長(zhǎng)度也具有相同的變化趨勢(shì)，分布在12.10～11.68μm之間；弧形帶中段從方斗山背斜向華鎣山背斜，總體上AFT年齡和徑跡長(zhǎng)度逐漸減小，分別在97～78Ma之間和12.47～11.91μm之間.但在靠近華鎣山背斜核部處，年齡值突然增大到85Ma；弧形帶南段從大山場(chǎng)背斜到中梁山背斜，總體上AFT年齡和徑跡長(zhǎng)度均顯示出逐漸增大的趨勢(shì)，分別在49～58Ma之間和12.38～12.78μm之間.但華鎣山背斜南段的情況較為特殊，其年齡值為67Ma，而徑跡長(zhǎng)度卻僅為12.09μm.以上特征反映出川東弧形帶不同區(qū)段AFT樣品熱歷史的差異，其成因很可能與弧形構(gòu)造擴(kuò)展過(guò)程有關(guān).為了進(jìn)一步揭示川東弧形構(gòu)造的變形時(shí)序，我們分別對(duì)三條剖面的AFT樣品熱歷史進(jìn)行重建.

3 AFT熱歷史重建

AFT合并年齡并沒(méi)有直接的地質(zhì)意義［30］，然而，基于實(shí)驗(yàn)室退火模型，根據(jù)磷灰石的單顆粒裂變徑跡年齡及大量徑跡長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行的反演模擬可以較好地重建樣品的熱歷史.本文采用Hefty（v1.3）軟件［31］和Laslett模型［32］對(duì)川東弧形帶內(nèi)的9件樣品進(jìn)行了AFT熱歷史模擬，它們分別是北段AA′剖面的FT－19，2495－1和2495－3三件樣品，中段BB′剖面的FT－28和FT－09兩件樣品，南段CC′剖面的FT－33，F(xiàn)T－41，F(xiàn)T－44和FT－46四件樣品.

表1 AFT樣品測(cè)試結(jié)果（帶＊號(hào)的樣品引自文獻(xiàn)［28］）Table 1 Result of apatite fission track dating（The sample with＊from reference［28］）

圖3 AFT單顆粒年齡分布雷達(dá)圖Fig.3 Radar plot show grain age distribution of fission track dating

反演模擬之前首先通過(guò)正演方法確定樣品熱歷史的約束條件.本文引入了兩個(gè)地質(zhì)約束條件：（1）白堊紀(jì)的大規(guī)模剝蝕冷卻事件.該時(shí)期四川盆地周緣山帶，如秦嶺—大巴山、米倉(cāng)山等都經(jīng)歷了顯著的剝蝕冷卻過(guò)程［17－24］.Hu等［18］通過(guò)秦嶺地區(qū)大量磷灰石和鋯石的AFT和（U－Th）／He分析確定了100～60Ma的區(qū)域剝蝕事件，Shi等［23］針對(duì)大巴山地區(qū)的AFT分析結(jié)果也反映了這一時(shí)期的快速冷卻.（2）新生代以來(lái)區(qū)域冷卻剝蝕事件.該時(shí)期由于青藏高原的隆升，再次激活了秦嶺等老造山帶的剝蝕作用.Enkelmann等［33］通過(guò)對(duì)南西秦嶺AFT樣品分析識(shí)別出新生代晚期（9～4Ma）的快速剝露事件，Tian等［20］對(duì)米倉(cāng)山的AFT和（U－Th）／He研究也反映出約20Ma前后的冷卻過(guò)程，表明與青藏高原新生代隆起密切相關(guān).此外，根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)證據(jù)，可以肯定川東弧形帶主體形成于晚侏羅世之后［11］，所以在反演模擬時(shí)省略了樣品的埋藏加熱史，僅模擬了部分退火帶以上（小于140℃）的溫度－時(shí)間熱歷史.

熱歷史模擬過(guò)程采用Monte Carlo搜索算法反復(fù)計(jì)算溫度－時(shí)間熱歷史曲線，并判斷其與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的擬合程度，以獲得最佳的模擬結(jié)果.模擬質(zhì)量根據(jù)合并年齡與平均徑跡長(zhǎng)度兩個(gè)GOF值進(jìn)行檢驗(yàn)，若GOF檢驗(yàn)值大于5%時(shí)，定義模擬熱史是“可接受的”，當(dāng)檢驗(yàn)值超過(guò)50%時(shí)，定義模擬結(jié)果是“高質(zhì)量的”.設(shè)定當(dāng)“高質(zhì)量的”的熱歷史曲線數(shù)量大于200條時(shí)為計(jì)算的結(jié)束條件，得到這些曲線所圍限的區(qū)間代表了樣品抬升冷卻的基本熱歷史（圖4、圖5和圖6）.

3.1 弧形帶北段

川東弧形帶北段三個(gè)樣品的熱歷史模擬如圖4所示.茨竹埡背斜的T3砂巖（FT－19）的熱歷史模擬顯示出樣品在100→80Ma快速抬升冷卻，從80Ma之后為緩慢冷卻，對(duì)應(yīng)于背斜構(gòu)造變形的起始時(shí)間約為100Ma.南門(mén)場(chǎng)背斜的T3砂巖（2495－1）的熱歷史模擬顯示樣品在90→70Ma快速冷卻，對(duì)應(yīng)的構(gòu)造變形開(kāi)始時(shí)間為90Ma，略晚于茨竹埡背斜.南門(mén)場(chǎng)背斜J2砂巖（2495－3）在105→85Ma快速冷卻，早于該背斜下部T3樣品（2495－1）的冷卻時(shí)間，表明背斜巖層自上而下逐漸剝露的冷卻過(guò)程.三個(gè)樣品的快速冷卻時(shí)間與Shen等［29］獲得的模擬結(jié)果基本一致，進(jìn)而驗(yàn)證了川東弧形帶北段背斜隆起的起始時(shí)間為早白堊世晚期（105～100Ma），并且自東向西具有遞進(jìn)式擴(kuò)展的趨勢(shì)，構(gòu)造變形一直持續(xù)到晚白堊世早期（80～70Ma），之后進(jìn)入構(gòu)造穩(wěn)定階段.

圖4 川東弧形帶北段AFT樣品的熱歷史模擬結(jié)果與徑跡長(zhǎng)度分布灰色為“可接受的”熱歷史曲線；深灰色為“高質(zhì)量的”熱歷史曲線；陰影區(qū)域表示構(gòu)造變形對(duì)應(yīng)的冷卻時(shí)段.Fig.4 Result of thermal history modeling and track length distribution in Northeastern Sichuan The thermal path envelopes marked by gray are“acceptable”；The envelopes marked by dark gray are“good”.

圖5 川東弧形帶中段AFT樣品的熱歷史模擬結(jié)果與徑跡長(zhǎng)度分布灰色為“可接受的”熱歷史曲線；深灰色為“高質(zhì)量的”熱歷史曲線；陰影區(qū)域表示構(gòu)造變形對(duì)應(yīng)的冷卻時(shí)段.Fig.5 Result of thermal history modeling and track length distribution in Eastern SichuanThe thermal path envelopes marked by gray are“acceptable”；The envelopes marked by dark gray are“good”.

3.2 弧形帶中段

川東地區(qū)兩個(gè)樣品的熱歷史模擬如圖5所示.方斗山以東的J2砂巖（FT－28）的熱歷史模擬顯示樣品在135→115Ma快速抬升冷卻，115Ma之后為緩慢冷卻，對(duì)應(yīng)于背斜構(gòu)造隆起的起始時(shí)間約為135Ma.黃泥堂背斜的J2砂巖（FT－09）的熱歷史顯示樣品在120→100Ma快速抬升冷卻，100Ma之后為緩慢冷卻，對(duì)應(yīng)的構(gòu)造變形開(kāi)始時(shí)間為120Ma，略晚于方斗山樣品的抬升時(shí)間.兩個(gè)樣品的AFT熱歷史模擬結(jié)果表明，川東地區(qū)構(gòu)造變形具有自東向西擴(kuò)展的趨勢(shì)，方斗山背斜變形始于早白堊世早期（約135Ma），黃泥堂背斜始于早白堊世中期（約120Ma），變形過(guò)程一直延續(xù)到早白堊世晚期（約100Ma）.雖然我們沒(méi)有獲得華鎣山背斜AFT樣品的徑跡長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，無(wú)法對(duì)其熱歷史進(jìn)行重建，但根據(jù)華鎣山T3和J1砂巖樣品（2595－1和2595－2）的合并年齡與黃泥堂背斜J2樣品（FT－09）的合并年齡近似，推測(cè)華鎣山背斜變形時(shí)間不會(huì)晚于早白堊世.

3.3 弧形帶南段

川東弧形帶南段四個(gè)樣品的熱歷史模擬如圖6所示.大山場(chǎng)背斜的J2砂巖（FT－33）的熱歷史模擬顯示樣品在85→65Ma快速冷卻，65Ma之后進(jìn)入緩慢冷卻階段，對(duì)應(yīng)的構(gòu)造變形開(kāi)始時(shí)間約為85Ma.銅鑼?shí){背斜的J2砂巖（FT－41）的熱歷史與大山場(chǎng)背斜的構(gòu)造變形時(shí)間基本一致.中梁山背斜的T3砂巖（FT－44）的熱歷史顯示樣品90→70Ma快速抬升冷卻，構(gòu)造變形時(shí)間略早于大山場(chǎng)和銅鑼?shí){背斜.華鎣山南段T3砂巖（FT－46）的熱歷史顯示樣品100→80Ma快速抬升，從80Ma開(kāi)始緩慢冷卻，在弧形帶南段構(gòu)造變形最早.四個(gè)樣品的熱歷史表明，弧形帶南段與北段、中段構(gòu)造擴(kuò)展方向相反，表現(xiàn)為自西向東的擴(kuò)展模式，即西部華鎣山南段最早開(kāi)始變形（約100Ma），中部的中梁山背斜次之（約90Ma），東部的大山場(chǎng)和銅鑼?shí){兩背斜開(kāi)始變形的時(shí)間最晚（約85Ma）.

4 弧形帶三維構(gòu)造擴(kuò)展歷史

綜合上述三條剖面的AFT樣品的熱歷史重建結(jié)果，我們認(rèn)為川東弧形帶整體構(gòu)造變形時(shí)間為135→65Ma，即早白堊世早期－晚白堊世晚期.對(duì)比湘鄂西褶皺帶晚侏羅世末到早白堊世早期的變形時(shí)限，川東弧形帶的變形時(shí)間明顯較晚，與褶皺帶自東向西的遞進(jìn)式擴(kuò)展模式基本吻合［1－4］.此外，本文獲得的AFT年齡與米倉(cāng)山、大巴山等周緣地區(qū)的AFT年齡具有較好的一致性［17－24］，熱歷史的反演結(jié)果也均反映了白堊紀(jì)以來(lái)的抬升冷卻過(guò)程，由此暗示了四川盆地東部廣泛缺失白堊紀(jì)地層的原因很可能是周緣山帶同期構(gòu)造隆升的結(jié)果.根據(jù)上述變形時(shí)限和地溫梯度（25℃），并結(jié)合最新的磷灰石和鋯石（U－Th）／He研究結(jié)果［28－30］，可以推測(cè)出白堊紀(jì)以來(lái)中侏羅統(tǒng)之上的地層剝蝕量約為3～5km.

圖6 川東弧形帶南段AFT樣品的熱歷史模擬結(jié)果與徑跡長(zhǎng)度分布灰色為“可接受的”熱歷史曲線；深灰色為“高質(zhì)量的”熱歷史曲線；陰影區(qū)域表示構(gòu)造變形對(duì)應(yīng)的冷卻時(shí)段.Fig.6 Result of thermal history modeling and track length distribution in Northeastern SichuanThe thermal path envelopes marked by gray are“acceptable”；The envelopes marked by dark gray are“good”；The think black lines are best thermal path.

然而，川東弧形帶的擴(kuò)展模式并非簡(jiǎn)單的遞進(jìn)式構(gòu)造擴(kuò)展，北段、中段和南段的變形時(shí)間并不同步.例如，弧形帶中段的變形時(shí)間總體較早，而北段和南段的變形時(shí)間總體較晚，北段和中段均為自東向西的擴(kuò)展趨勢(shì)，而南段則為自西向東的擴(kuò)展趨勢(shì).這些非同步的構(gòu)造擴(kuò)展現(xiàn)象很可能與弧形構(gòu)造的發(fā)育過(guò)程有關(guān).根據(jù)Weil和Sussman［34］對(duì)弧形構(gòu)造地形、發(fā)震和應(yīng)變分布特征的分析結(jié)果，大多數(shù)弧形帶都具有三維構(gòu)造擴(kuò)展特征，即在垂直于構(gòu)造線的方向上由后緣向前緣推進(jìn)，同時(shí)在平行于構(gòu)造線的方向上產(chǎn)生弧形彎曲.類(lèi)似的三維擴(kuò)展特征也得到了砂箱物理模擬試驗(yàn)的證實(shí)［35－36］.據(jù)此，我們分別從平行走向和垂直走向兩個(gè)方面來(lái)討論川東弧形帶的三維構(gòu)造擴(kuò)展過(guò)程，揭示其變形歷史.

4.1 平行構(gòu)造線走向的擴(kuò)展過(guò)程

在平行于構(gòu)造線的方向上，川東弧形帶總體表現(xiàn)為從中心向兩翼的構(gòu)造擴(kuò)展過(guò)程.弧形帶中段構(gòu)造變形較早，起始時(shí)間為早白堊世早期（約135Ma），形成的背斜主體平行于齊岳山呈NNE走向近直線型排列，很明顯是齊岳山逆沖構(gòu)造向西推進(jìn)的結(jié)果.而位于弧形帶兩翼的北段和南段構(gòu)造變形較晚，起始時(shí)間為早白堊世晚期（約100Ma）.另外，北段的背斜樞紐方向由川東地區(qū)的NNE向轉(zhuǎn)為NEE向，繼而轉(zhuǎn)為近E－W向，弧形背斜的東端與齊岳山北部斜交.南段的背斜樞紐由NNE向轉(zhuǎn)為近N－S向，斜交于齊岳山南部（圖2）.

由于弧形帶中心和兩翼的變形時(shí)序差異，在它們的銜接部位形成了褶皺疊加構(gòu)造（圖7）.例如在弧形帶北段，樞紐為NEE向的茨竹埡背斜與樞紐為NNE向的方斗山背斜疊加（圖7a），由此限制了方斗山背斜向北延伸，構(gòu)成了類(lèi)似“L”型的疊加褶皺［37］.另一處樞紐為NEE向的溫泉井背斜疊加在樞紐為NNE向的七里峽背斜之上（圖7d），形成向SW突出的鼻狀背斜隆起，構(gòu)成遷移型疊加褶皺［38］.又如在弧形帶南段，樞紐為NNE向的板橋背斜被樞紐近N－S向的銅鑼?shí){背斜疊加（圖7b），構(gòu)成了類(lèi)似“L”型的疊加褶皺.另一處樞紐為近N－S向的大山場(chǎng)背斜疊加在樞紐為NNE向的茍家場(chǎng)背斜之上（圖7c），使后者的樞紐方向發(fā)生轉(zhuǎn)變.

平行弧形帶走向的構(gòu)造擴(kuò)展過(guò)程充分說(shuō)明川東褶皺帶形成伊始并非弧形形態(tài)，而是在后期變形過(guò)程中兩翼逐漸發(fā)育才組合形成弧形構(gòu)造樣式.大量的古地磁研究發(fā)現(xiàn)，川東－湘鄂西弧形褶皺帶很可能是“彎山構(gòu)造（orocline）”成因［39－41］，即在褶皺帶形成初期構(gòu)造線為直線形，隨著擴(kuò)展過(guò)程中逐漸彎曲而變?yōu)榛⌒危?2］.由于在褶皺帶彎曲變形過(guò)程中同時(shí)伴隨著繞垂向軸的構(gòu)造旋轉(zhuǎn)，使得“彎山構(gòu)造”形成的構(gòu)造線走向與古地磁偏角具有相同的變化趨勢(shì).基于這一特征，張輝等［43］和韓玉林等［44］分別對(duì)川東弧形帶北段云安廠背斜的中三疊統(tǒng)和侏羅系地層的古地磁偏角進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果印證了可能存在的“彎山構(gòu)造”.本文通過(guò)AFT熱歷史模擬所揭示出的平行弧形帶走向的構(gòu)造擴(kuò)展過(guò)程，同樣也支持了川東弧形帶“彎山構(gòu)造”的成因模式.

圖7 平行弧形帶走向的褶皺構(gòu)造疊加（ETM影像）（a，d）川東弧形帶北段；（b，c）川東弧形帶南段.Fig.7 Fold interference along the strike of accurate fold－belt（a，d）Northeastern Sichuan；（b，c）Southeastern Sichuan.

4.2 垂直構(gòu)造線走向的擴(kuò)展過(guò)程

在垂直于構(gòu)造線的方向上，川東弧形帶總體表現(xiàn)為由東向西的構(gòu)造擴(kuò)展過(guò)程.例如在弧形帶北段，西部的南門(mén)場(chǎng)背斜變形起始時(shí)間（約90Ma）晚于東部茨竹埡背斜（約100Ma），在弧形帶中段，西部的黃泥堂背斜變形起始時(shí)間（約120Ma）也晚于東部的方斗山背斜（約135Ma）.然而，在弧形帶南段卻表現(xiàn)為由東向西變形時(shí)間由新到老的相反趨勢(shì)，東部的銅鑼?shí){和大山場(chǎng)背斜變形起始時(shí)間（約85Ma）晚于西部的中梁山背斜（約90Ma）和華鎣山背斜南段（100Ma）的構(gòu)造變形時(shí)間.

華鎣山背斜較早變形的原因很可能與先存斷裂有關(guān).它擁有川東弧形帶范圍內(nèi)的最高海拔（～1600m），核部受逆沖斷裂控制出露最古老的奧陶紀(jì)地層，是川東弧形帶與四川盆地弱變形區(qū)的重要分界線.大量的地球物理資料，包括重力、航磁和層析成像，均表明華鎣山斷裂為異常轉(zhuǎn)換帶或梯度帶［45－46］.另外，反射地震剖面還揭示出華鎣山斷裂在早古生代時(shí)期為張性大斷裂，控制了兩側(cè)志留系、石炭系和二疊系的沉積厚度，在中生代早期斷裂相對(duì)穩(wěn)定，被三疊紀(jì)－侏羅紀(jì)地層覆蓋［47－48］.因此，我們推測(cè)在早白堊世早期川東褶皺帶構(gòu)造變形向西擴(kuò)展的過(guò)程中，擠壓應(yīng)力沿區(qū)域滑脫層傳遞到華鎣山，使先存斷裂處于應(yīng)力相對(duì)集中的狀態(tài)，造成華鎣山背斜較早發(fā)生構(gòu)造隆起，進(jìn)而限制了弧形帶中段和南段的構(gòu)造擴(kuò)展.在重慶一帶，向南呈“掃帚”狀撒開(kāi)的弧形背斜北段均匯交于華鎣山背斜南段，暗示了弧形構(gòu)造擴(kuò)展受到了華鎣山斷裂的限制.

5 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)川東弧形帶北段、中段和南段三條剖面上7件樣品的AFT測(cè)試，結(jié)合前人已發(fā)表的4件樣品，分析模擬了川東弧形帶主要背斜白堊紀(jì)以來(lái)的隆升－剝露熱歷史，并取得以下認(rèn)識(shí)：

（1）川東弧形帶主體構(gòu)造變形時(shí)間為135→65Ma，即早白堊世早期到晚白堊世晚期.

（2）川東弧形帶的三維構(gòu)造擴(kuò)展歷史表現(xiàn)為：平行構(gòu)造帶走向，從中心向兩翼的構(gòu)造擴(kuò)展，其中弧形帶中段的構(gòu)造變形最早，起始時(shí)間為早白堊世早期（約135Ma），弧形帶北段和南段的變形較晚，起始時(shí)間為早白堊世晚期（約100Ma）；垂直構(gòu)造線走向，弧形帶北段和中段總體表現(xiàn)為由東向西的構(gòu)造擴(kuò)展過(guò)程，南段由于華鎣山先存斷裂的影響構(gòu)造擴(kuò)展方向相反，表現(xiàn)為由西向東的變形時(shí)序.

（3）川東弧形帶的三維構(gòu)造擴(kuò)展歷史支持了“彎山構(gòu)造”的成因模式，并且暗示了華鎣山先存斷裂對(duì)褶皺帶構(gòu)造擴(kuò)展的限制.

致 謝 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）袁萬(wàn)明教授在磷灰石裂變徑跡測(cè)試過(guò)程中提供了幫助，與同濟(jì)大學(xué)許長(zhǎng)海教授和地質(zhì)力學(xué)所施煒研究員的討論使作者深受啟發(fā)，兩位匿名審稿人提出的寶貴意見(jiàn)對(duì)文章修改起到了關(guān)鍵作用，在此一并表示感謝.

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Cretaceous transportation of Eastern Sichuan arcuate fold belt in three dimensions：Insights from AFT analysis

WANG Ping1，LIU Shao－Feng2，GAO Tang－Jun3，WANG Kai4
1 School of Earth Science and Engineering，Nanjing University，Nanjing210093，China
2 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China
3 Sinopec Exploration Southern Company，Chengdu610041，China
4 Xi′an Institute of Geology and Mineral Resources，Xi′an 710054，China

The Eastern Sichuan arcuate fold belt，the front of the South China orogen，has not been well dated，because no sediment record can be used for dating.In this paper，we used 11 apatite fission track（AFT）samples，including 7new samples and 4published samples，to analyze the exhumation history of the anticlines.The samples were collected along three profiles，with 3samples along Northeastern Sichuan profile，4samples along Eastern Sichuan profile and 4 samples along Southeastern Sichuan profile.The AFT thermal history modeling showed that the rapid cooling event generally occurred from 135to 65Ma，indicating the structural deformation of the Eastern Sichuan fold belt was from early period of early Cretaceous to late period of lateCretaceous.Additionally，the transportation history of the Eastern Sichuan arcuate fold belt in three dimensions was revealed by the three profiles：Along the structural lines，the deformation was transported from the center to the two limbs of the arcuate fold belt，with earlier deformation（～135Ma）in Eastern Sichuan and later deformation（～100Ma）in Northeastern and Southeastern Sichuan；Across the structural lines，the deformation was generally transported from east to west in Northeastern and Eastern Sichuan，but from west to east in Southeastern Sichuan，because the Huayingshan anticline was uplifted earlier than other folds.The transportation history of the Eastern Sichuan fold belt suggested the orocline bending process and obstruction of the pre－existing Huayingshan fault during the formation of the arcuate fold belt.

Apatite fission track（AFT），Eastern Sichuan arcuate fold belt，Thermal history modeling，Transportation in three dimensions，Orocline

10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.023

P314

2011－11－03，2012－03－17收修定稿

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（41030318）資助.

王平，男，1981年生，博士后，主要從事中、新生代前陸構(gòu)造，河流地貌演化等構(gòu)造地貌學(xué)方面的研究.E－mail：tigerwp＠gmail.com

王平，劉少峰，郜瑭珺等.川東弧形帶三維構(gòu)造擴(kuò)展的AFT記錄.地球物理學(xué)報(bào)，2012，55（5）：1662－1673，

10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.023.

Wang P，Liu S F，Gao T J，et al.Cretaceous transportation of Eastern Sichuan arcuate fold belt in three dimensions：Insights from AFT analysis.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2012，55（5）：1662－1673，doi：10.6038／j.issn.0001－5733.2012.05.023.

（本文編輯 胡素芳）