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        黔北松林穹隆形成機(jī)制及演化

        2013-01-12 08:31:24楊光龍
        地質(zhì)與資源 2013年2期
        關(guān)鍵詞:北北東東翼核部

        楊光龍

        (貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局106地質(zhì)大隊(duì),貴州遵義563004;貴州省地質(zhì)調(diào)查院,貴州貴陽550004)

        1 區(qū)域地質(zhì)背景

        松林穹隆大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺西南緣黔北臺隆遵義斷拱畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)和鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)的接合部位(圖1)[1],是渝南-黔中鋁土礦磷塊巖鉬鎳礦成礦帶的重要組成部分.構(gòu)造以燕山期形成的淺層構(gòu)造最為發(fā)育,多呈北東向和北北東向線性延伸,為典型的前陸褶皺-逆沖斷帶.發(fā)育最好、分布廣泛的是侏羅山式褶皺,卷入這個褶皺帶的地層為元古宇至中生界,以下古生界地層為主體.其褶皺型式多樣,包括了隔檔式、隔槽式、疏密波狀和箱狀等多種類型,其中以隔檔式褶皺最為發(fā)育和典型,其由一系列緊密的背斜和平緩的向斜相間平等排布而成,在平面上和剖面上均呈雁形排列.

        2 構(gòu)造形態(tài)特征

        松林穹隆位于松林-巖孔背斜中段.穹隆核部由前震旦系、震旦系地層構(gòu)成,其邊界東起牛蹄,沿順時針方向經(jīng)小竹流水-雞公山-廟子灣-紅光壩轉(zhuǎn)至牛蹄圈閉.長軸北北東27°,延伸長18.6 km;短軸北西西297°,延伸長 14.4 km;長、短軸比為 1.3∶1,面積 268 km2.自核心向周邊,地層時代由老至新,層層遞次包裹,巖層傾角逐漸變大,為 2~20°,一般 5~15°,剖面形態(tài)沿長軸方向呈開闊圓弧狀.穹隆翼部由寒武系—志留系地層構(gòu)成,影響范圍東到海龍壩、南抵樂山壩、西達(dá)三星寺、北至混子場,面積506 km2(圖2).

        在穹隆核部及翼部,斷裂構(gòu)造發(fā)育,其組成和展布狀態(tài)不盡相同.主要包括:核部—北西翼發(fā)育的一組北東向斷裂;核部西側(cè)發(fā)育的由北北東向、近東西向斷裂構(gòu)成的網(wǎng)格狀斷塊;南西部發(fā)育的一組近東西向平移斷層;南東翼發(fā)育的4條放射狀斷層;東翼近核部邊緣發(fā)育的由北北東向、北東向及北西向斷裂構(gòu)成的網(wǎng)格狀斷塊等.由于穹隆發(fā)育較早,松林—巖孔背斜橫跨疊置在穹隆之上,導(dǎo)致背斜形態(tài)在穹隆分布地段受到改變,穹隆西緣則阻擋了長崗向斜繼續(xù)往北東延伸,使其北段軸線沿北北東向偏轉(zhuǎn)呈弧形展布.疊加的斷裂、褶皺構(gòu)建了松林穹隆呈圓弧狀展布的形態(tài)特征和構(gòu)造格局.

        3 應(yīng)力機(jī)制分析

        在松林穹隆構(gòu)造各部位(圖2)選擇9個2~4m2的露頭測得節(jié)理950條?貴州省地礦局106地質(zhì)大隊(duì)區(qū)調(diào)分隊(duì).1∶5萬松林幅、鴨溪幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.1992.,通過節(jié)理分期和配套,在吳爾福網(wǎng)上作極點(diǎn)圖、等密線圖,配合普洛寧網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),求得各期節(jié)理的優(yōu)勢產(chǎn)狀,并在吳爾福網(wǎng)(d=20 cm)上進(jìn)行應(yīng)力解析,獲得本區(qū)應(yīng)力狀態(tài)如表1.

        3.1 早期(Ⅰ)南東向朝北西向的擠壓應(yīng)力

        主應(yīng)力軸σ1的總體方向?yàn)楸蔽?75~330°∠1~34°,一般為 310°∠15°.在不同的部位,主應(yīng)力作用方向有所不同.在核部,為向北西西擠壓,傾伏角較緩(275°∠12~16°);在北西翼,為向北擠壓,傾伏角近水平(313°∠6°);在東翼,為向北西擠壓,傾伏角近水平(300°∠2~5°);在南東翼,為向北西擠壓,傾伏角近水平—中常(328~330°∠1~28°).從東翼到南東翼,主應(yīng)力軸呈向心型分布,指向穹隆核部中心.

        中間應(yīng)力軸σ2向北東54°至南東158°傾伏,傾伏角陡(36~78°),個別傾伏向南西(泡桐坪 200°∠54°).總體上,穹隆核部之σ2較翼部大.

        最小應(yīng)力軸σ3傾伏向北東或南西,傾伏角近水平-中?;蚨竷A,為北東 12~62°∠1~21°或南西 202~238°∠6~66°,個別傾伏向南東東、傾伏角近水平(泡桐坪103°∠4°).總體上,在穹隆北東部,σ3向北東傾伏,而在南西部,σ3向南西傾伏;在穹隆核部σ3傾伏角較緩,而在翼部較陡.

        3.2 晚期(Ⅱ)北西和南東方向的擠壓應(yīng)力

        由于早期應(yīng)力形成了松林穹隆及與之具成生聯(lián)系的斷裂,邊界條件復(fù)雜化,導(dǎo)致各部位的晚期應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生重大改變,與早期應(yīng)力狀態(tài)明顯不同.

        在穹隆北西翼雞公山一帶,主應(yīng)力軸σ1向南東擠壓,傾伏角近水平(134°∠2°);中間應(yīng)力軸 σ2向北東43°傾伏,傾伏角76°;最小應(yīng)力軸σ3向南西傾伏,傾伏角緩(224°∠14°).在穹隆南緣泡桐坪一帶,主應(yīng)力軸σ1向北西西擠壓,傾伏角近水平(275°∠3°);中間應(yīng)力軸σ2向南南東167°傾伏,傾伏角達(dá)80°;最小應(yīng)力軸σ3向北北東傾伏,傾伏角緩(5°∠10°).在穹隆東翼牛蹄-棟青園一帶,主應(yīng)力軸σ1向北東或南西傾伏;最小應(yīng)力軸σ3向北西323°或南東130°傾伏.在穹隆南東翼巷口、善忠會一帶,主應(yīng)力軸σ1向南東或北北西擠壓,傾伏角中常(140°∠24°、352°∠32°);中間應(yīng)力軸σ2向北西或南東傾伏,傾伏角陡 (50°∠1°、252°∠23°);最小應(yīng)力軸σ3向北東或南西西傾伏,傾伏角近水平—中常(318°∠65°、134°∠48°).

        表1 松林穹隆應(yīng)力狀態(tài)統(tǒng)計(jì)表Table1 Statistics for the stressstate of Songlin Dome

        總體上,晚期應(yīng)力狀態(tài)有如下特點(diǎn):主應(yīng)力軸σ1傾伏方向較亂,主應(yīng)力軸σ1、最小應(yīng)力軸σ3之傾伏角較小而中間應(yīng)力軸σ2傾伏角較大.

        由于節(jié)理分析之應(yīng)力在震旦系—三疊系的巖石中具有一致性,認(rèn)為它們均是燕山期的應(yīng)力.早期應(yīng)力反映了巖層水平時的受力狀態(tài),晚期應(yīng)力多反映了巖層傾斜時的受力狀態(tài),與穹隆受力狀態(tài)同期.

        4 構(gòu)造演化

        松林穹隆在長期地質(zhì)歷史演化進(jìn)程中,經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動,其演化模式如圖3.

        4.1 早期古基底隆升階段

        新元古代中期,雪峰運(yùn)動使前震旦系板溪群遭受區(qū)域淺變質(zhì)作用,形成古隆起雛形,上升成陸,遭受剝蝕?貴州省地質(zhì)調(diào)查院.1∶25萬遵義市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2004..從前震旦系構(gòu)造層(Ⅰ)與震旦系構(gòu)造層(Ⅱ)界面等高線的分布判斷(圖2),該隆起核心在黑神廟-六井溝一帶,長軸走向?yàn)楸北睎|20°,短軸走向?yàn)楸蔽魑?90°,長軸與短軸之比為1.8∶1(以1000m等高線范圍計(jì)算).核心以外往北西西側(cè),地勢漸低,坡度約為11°;往南東東側(cè),地勢亦變低,坡度較緩,約為5°.以0m等高線為計(jì)算范圍,長軸與短軸之比為1∶1,其形狀略呈圓形,面積略比現(xiàn)保存的松林穹隆大.震旦紀(jì)南沱期,海水又進(jìn)入?yún)^(qū)內(nèi),淹沒了古隆起,沉積了厚634~763m的淺海碳酸鹽巖及碎屑巖組合(構(gòu)造層Ⅱ).震旦紀(jì)末期,本區(qū)再次上升成陸,遭受剝蝕,造成震旦系與上覆寒武系呈平行不整合接觸[2].此次上升繼承并強(qiáng)化了古隆起的形態(tài)特征,主要表現(xiàn)為自北西向南東的掀斜,導(dǎo)致震旦系燈影組下段頂部及上段在北西部剝蝕殆盡,而南東部新土溝-柿花溝一帶僅剝蝕掉燈影組上段的部分巖層.

        4.2 中期沉積-剝蝕階段

        震旦紀(jì)末期的隆升進(jìn)一步強(qiáng)化了穹隆形態(tài).之后,原隆起區(qū)在漫長的地史時期,沉積了厚5000m的古生代—中生代碳酸鹽巖、碎屑巖及黏土巖組合.受奧陶紀(jì)末期或志留紀(jì)初期都勻運(yùn)動的影響,本區(qū)自南向北沉積厚度增大,遭受剝蝕程度減弱,致使奧陶系至志留系保有地層厚度由182m逐漸變?yōu)?90m(構(gòu)造層Ⅲ、Ⅳ),南北地層厚度差達(dá)208m.在志留紀(jì)末期、石炭紀(jì)早期的廣西運(yùn)動,表現(xiàn)為自南向北的掀斜性隆升,導(dǎo)致志留系僅在北部殘留數(shù)十米,整個泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)期間僅早石炭世大塘期有少量鋁土巖(礦)沉積(構(gòu)造層Ⅴ).石炭紀(jì)末或二疊紀(jì)初發(fā)生的黔桂運(yùn)動;造成區(qū)域性隆升,致使本區(qū)缺失中、上石炭統(tǒng);之后本區(qū)下降,海水超覆,沉積了早二疊世的一套厚277~374m的碳酸鹽巖組合(構(gòu)造亞層Ⅵa).中二疊世末期至晚二疊世早期發(fā)生的東吳運(yùn)動,表現(xiàn)為區(qū)域性隆升,本區(qū)遭受剝蝕,剝蝕厚度差達(dá)25m;之后本區(qū)下降,海水超覆,沉積了晚二疊世和早、中三疊世的一套厚1488~1771m的碳酸鹽巖及黏土巖組合(構(gòu)造亞層Ⅵb).中三疊世末或晚三疊世初發(fā)生的安源運(yùn)動,表現(xiàn)為區(qū)域性隆升,本區(qū)上升成陸并遭受剝蝕,結(jié)束了海相沉積史,轉(zhuǎn)為陸地河湖相沉積,沉積了晚三疊世—早、中侏羅世厚693~872m的碎屑巖及黏土巖組合(構(gòu)造層Ⅶ).

        4.3 晚期強(qiáng)烈褶皺、斷裂階段

        侏羅紀(jì)末期、白堊紀(jì)初期的燕山運(yùn)動,是區(qū)域最劇烈的造山運(yùn)動,太平洋板塊向歐亞板塊斜向俯沖,導(dǎo)致震旦系—侏羅系地層發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺、斷裂[1].

        在燕山期本區(qū)存在兩期構(gòu)造應(yīng)力場.第Ⅰ期主要表現(xiàn)為南東方向朝北西方向的水平擠壓應(yīng)力,形成了北西-南東壓縮、北東-南西拉伸、結(jié)構(gòu)面傾向南東的應(yīng)變模式.在穹隆核部—北西翼形成了一組北東向的張性斷裂,遠(yuǎn)離核部呈斷面傾向北西的階梯狀組合型式,近核部呈斷面傾向南東的階梯狀組合型式,整體上則構(gòu)成地壘.在核部西側(cè),發(fā)育一組北東向的張性斷裂系,斷面傾向北西西,亦構(gòu)成階梯狀組合型式;在穹隆南東翼發(fā)育4條張性斷裂,呈放射狀組合型式.第Ⅱ期主要表現(xiàn)為北西和南東方向的擠壓應(yīng)力,形成北東向褶皺群及北西向、近東西向平移斷層和北東向壓扭性斷裂.松林-巖孔背斜斜跨疊置在松林穹隆之上,軸線由北東70°轉(zhuǎn)為北東45°展布,與穹隆長軸夾角18°,樞紐傾伏角由穹隆核部至翼部逐漸變大.長崗向斜由于受松林穹隆的阻擋,使其走向北東的優(yōu)勢形態(tài)改變?yōu)樽呦虮北睎|的弧形而兼具旋扭特點(diǎn).伴隨褶皺的形成,在其核部及翼部發(fā)育了北東向的壓扭性逆斷層,并在局部形成次級撓曲(背斜)及掀斜向斜.與此同時,松林穹隆形態(tài)進(jìn)一步強(qiáng)化并趨于穩(wěn)定,而其內(nèi)發(fā)育的北東向及北北東向斷裂再次活動,個別斷層甚至轉(zhuǎn)化為壓扭性逆斷層.燕山運(yùn)動過后,本區(qū)間歇性隆升,處于以剝蝕作用為主的階段.喜馬拉雅運(yùn)動對穹隆結(jié)構(gòu)形態(tài)沒有明顯的改變[3].至此,松林穹隆形貌和構(gòu)造格局最終定型.

        5 結(jié)語

        松林穹隆雛形為新元古代中期至震旦紀(jì)末期形成的一個古基底隆起.從震旦紀(jì)末期至白堊紀(jì)初期這一長期的地史演化中,經(jīng)歷了不斷隆升→下降→隆升的復(fù)雜過程,從而使古隆起由雛形狀態(tài)走向初步定型.燕山運(yùn)動時期,來自早期南東方向和晚期北西、南東方向的壓應(yīng)力作用,使松林穹隆發(fā)生相應(yīng)的斷裂和疊加褶皺乃至最終定型,這是松林穹隆得以強(qiáng)化并趨向復(fù)雜化的最根本的地應(yīng)力因素.歷次構(gòu)造運(yùn)動的綜合作用結(jié)果,形成了松林穹隆這一獨(dú)具特色的構(gòu)造景觀.

        [1]貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)局.貴州省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1987:554—635.

        [2]王硯耕.貴州主要地質(zhì)事件與區(qū)域地質(zhì)特征[J].貴州地質(zhì),1996,13(2):99—104.

        [3]秦守榮,劉愛民.論貴州喜山期的構(gòu)造運(yùn)動[J].貴州地質(zhì),1998,15(2):105—114.

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