楊 超,劉順,任清軍

(成都理工大學地球科學學院,四川成都 610059)

龍門山南段三江-水磨-漩口飛來峰的構(gòu)造變形及演化

楊 超,劉順,任清軍

(成都理工大學地球科學學院,四川成都 610059)

為了解龍門山造山帶構(gòu)造演化過程,通過龍門山南段的三江-白石、水磨和漩口三條地質(zhì)剖面,應用構(gòu)造解析方法對野外實測的褶皺、節(jié)理和斷層等構(gòu)造變形要素進行綜合分析,了解三江-水磨-漩口飛來峰的構(gòu)造演化過程,最后確定出其主要區(qū)域構(gòu)造應力場有五期:第一期NW-SE向、第二期S-N向、第三期E-W向、第四期NW-SE向、第五期豎直向。從印支晚期持續(xù)到喜山期。飛來峰的構(gòu)造變形對研究龍門山的構(gòu)造演化具有重要意義。

龍門山南段;構(gòu)造解析;構(gòu)造演化

龍門山造山帶位于四川盆地以西,青藏高原東緣的松潘-甘孜造山帶與揚子地塊的碰撞銜接處。北起廣元、白水地區(qū),南接天全、瀘定一帶,全長約500 km,寬約30 km～50 km,其巍峨壯麗,峰巒疊翠,呈NE-SW向展布,內(nèi)部構(gòu)造組成主要是一個復雜的逆沖推覆系統(tǒng)[1]。根據(jù)構(gòu)造變形與沉積差異,龍門山構(gòu)造帶可劃分為北段、中段和南段:綿竹市的漢旺-什邡金河(馬槽灘斷層)以北稱為龍門山北段,都江堰市沙坪(灌口)以南稱為龍門山南段[2],兩段之間是龍門山中段。

前人對龍門山飛來峰的研究較多,但大都集中于龍門山中段彭縣地區(qū)的塘壩子、天臺山一帶飛來峰,并且都側(cè)重于飛來峰的構(gòu)造形態(tài)和變形特征的分析描述以及形成原因的討論[2-9]。而本文將通過分析三江-水磨-漩口地區(qū)的飛來峰內(nèi)部及下伏地層的構(gòu)造變形特征,確定本次研究區(qū)中龍門山南段NE側(cè)的長條狀“懶板凳飛來峰”與SW側(cè)的“白石-茍家飛來峰”的接合部,即本文中的三江-水磨-漩口飛來峰的構(gòu)造變形順序,并討論其形成和演化。

本文確定構(gòu)造變形序列遵循以下原則:①為了排除局部構(gòu)造應力作用的產(chǎn)物,通常將多個觀察點中出現(xiàn)的相同構(gòu)造變形(產(chǎn)狀、形態(tài)和反應相同的構(gòu)造應力)以及一些重要的變形部位、規(guī)模較大的變形作為一個變形序列;②褶皺等塑性變形早于斷裂等脆性變形;③中層、厚層和塊狀巖石中劈理等密集破裂早于節(jié)理等稀疏破裂;④破裂面彎曲且填充有礦脈的早于平直、光滑、無礦脈填充的;⑤填充的礦脈發(fā)生過變形的破裂縫早于沒有變形的;⑥各變形要素的切割、錯斷、限制等關(guān)系。以上僅是一般原則,通常還要綜合考慮。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

龍門山推覆構(gòu)造的主體由三條近于平行的NE-SW向展布的區(qū)域性大斷裂組成,他們分別是:青川-茂汶-隴東斷裂(后山斷裂)、北川-映秀-五龍斷裂(中央斷裂)和馬角壩-都江堰-雙石斷裂(前山邊界斷裂)[10]。后山斷裂形成時間最早,活動最強烈,切割最深的斷裂,變形作用以韌性變形為主。中央斷裂在平面上連續(xù)性好,主斷層清楚。前山斷裂由多條斷裂斷續(xù)相接,次級斷裂發(fā)育,顯示脆性。

龍門山構(gòu)造帶涉及龍門山及四川盆地分區(qū)和馬爾康地層分區(qū),兩者以北川-映秀-五龍斷裂(中央斷裂)為界[1],前者屬揚子地臺區(qū),地層不變質(zhì),較穩(wěn)定,此分區(qū)內(nèi)是中、新生代紅色陸相地層與疊置其上的未變質(zhì)上古生界-下三疊統(tǒng)海相地層[9]。后者屬青藏高原巴顏喀拉地層區(qū),具槽相特征及淺變質(zhì)特征,變化大,不穩(wěn)定[1],此分區(qū)內(nèi)包括的地層有震旦系、志留系、泥盆系、二疊系和三疊系。

2 三江-水磨-漩口飛來峰的構(gòu)造變形和應力分析

2.1 三江-白石地質(zhì)剖面

三江-白石剖面(圖1)位于三江鎮(zhèn)南東(即白石-茍家大型飛來峰的北端),橫穿飛來峰。飛來峰邊界斷層上盤以泥盆系黑色砂巖、厚層黑色砂泥巖、中薄層灰色灰?guī)r和二疊系砂泥巖、泥巖地層為主,在白石村周圍有第四系地層;下盤以三疊系中薄層黑色砂巖、泥巖地層為主(圖1)。

圖1 三江-白石地質(zhì)剖面圖

飛來峰西邊界斷層SE向龍竹村構(gòu)造點(圖2)發(fā)育于養(yǎng)馬壩組(D1y)砂巖和泥巖層中,大層間褶皺兩翼產(chǎn)狀201°∠27°、298°∠40°,樞紐 237°∠22°,σ1為NW-SE向;小層間褶皺兩翼產(chǎn)狀206°∠44°、177°∠44°,樞紐 191°∠43°,σ1 為 NW-SE 向,與大層間褶皺同時期形成;正斷層①、②有牽引,σ1為豎直方向,σ3為E-W 向;在正斷層①、②下盤見兩組劈理帶Ⅰ 、Ⅱ ,產(chǎn)狀分別是 193°∠22°、124°∠43°,鈍夾角方向 327°∠62°,σ1為 NW-SE 向,劈理形成晚于褶皺;節(jié)理產(chǎn)狀 73°∠74°,σ1為 NEE-SWW 向 。

2.2 水磨地質(zhì)剖面

水磨剖面(圖3)位于水磨鎮(zhèn)南西,此處飛來峰被一段須家河組地層將其與南東的三江-白石地區(qū)飛來峰分隔。飛來峰邊界斷層上盤以泥盆系薄層黑色泥巖地層為主,河道兩旁有第四系地層;下盤為三疊系中薄層黑(灰)色砂巖、泥巖地層(圖3)。

圖2 龍竹村構(gòu)造構(gòu)造變形特征

圖3 水磨地質(zhì)剖面圖

溝內(nèi)采石場附近有褶皺發(fā)育于甘溪組(D1g)黑色、深灰色 薄層灰?guī)r中 ,兩 翼產(chǎn)狀 77°∠48°、84°∠78°,樞紐 356°∠10°,主應力 σ1為 SWW-NEE 向 ,褶皺兩翼灰?guī)r巖層上平面X型節(jié)理(圖4),節(jié)理Ⅰ:175°∠68°、節(jié)理 Ⅱ:345°∠56°,復平后節(jié)理 Ⅰ :196°∠86°、節(jié)理Ⅱ :139°∠89°,主應力 σ1為78°∠3°,SWW-NEE向。馬桑樹土公路上背斜(圖5),發(fā)育于須家河組(T3x)泥巖中 ,兩翼產(chǎn)狀 21°∠56°、10°∠85°,σ1為NNE-SSW向。

圖4 水磨鎮(zhèn)SE溝采石場平面X型節(jié)理

圖5 路過馬桑樹土公路旁背斜構(gòu)造變形特征

2.3 漩口地質(zhì)剖面

漩口剖面(圖6)位于白云頂南西(即懶板凳飛來峰的南西端),該地區(qū)飛來峰被一段須家河組地層將其與南部的水磨鎮(zhèn)地區(qū)飛來峰分隔。飛來峰地層以泥盆系塊狀灰?guī)r為主,原地巖系為三疊系中薄層黑(灰)色砂巖、泥巖地層(圖6)。

在白云頂隧道NW口的NE側(cè)采石場有兩組節(jié)理和一組劈理(圖7)發(fā)育于茅壩組(D3C1m)塊狀灰色灰?guī)r中,節(jié)理Ⅰ:292°∠60°,根據(jù)階步判斷右旋運動,主應力 σ1為NW-SE向,劈理、節(jié)理Ⅱ的產(chǎn)狀分別為174°∠47°、349°∠42°,主應力 σ1為近 S-N 向。由于節(jié)理Ⅰ切割劈理,所以節(jié)理Ⅰ比劈理、節(jié)理Ⅱ晚形成,由此可知在S-N向擠壓后又有一期NW-SE向的應力存在。但存在一個問題,后一期的NWSE向的應力到底是在S-N向應力擠壓后產(chǎn)生的還是在E-W向應力擠壓后產(chǎn)生?據(jù)宋春彥[11]研究,后一期的NW-SE向的應力在E-W向應力之后。因此本文也暫定后期NW-SE向應力晚于E-W向應力。

圖6 漩口飛來峰地質(zhì)剖面圖

圖7 白云頂采石場構(gòu)造變形特征

3 應變期次及區(qū)域構(gòu)造應力場討論

通過對三江-白石-漩口飛來峰剖面構(gòu)造特征分析,可初步認為區(qū)域應力至少分為五期,其應力方向及序列關(guān)系如下:第一期主應力方向為NW-SE圖8(a),在此應力作用下,巖層褶皺變形,部分地層被抬升并產(chǎn)生一系列逆斷層和節(jié)理;第二期主應力方向為S-N圖8(b),使部分被抬升到地層遭到擠壓,形成東西走向的褶皺,并在漩口地區(qū)飛來峰內(nèi)產(chǎn)生了一系列劈理、節(jié)理,三江-白石地區(qū)飛來峰內(nèi)產(chǎn)生的逆沖斷層;第三期主應力方向為E-W圖8(c),在該應力作用下,三江-白石地區(qū)飛來峰內(nèi)有兩組劈理帶、節(jié)理帶和斷層,水磨地區(qū)飛來峰的下伏地層中發(fā)育斷層;第四期主應力方向為NW-SE圖 8(d),飛來峰在此應力下從NW向SE逆沖運動,三江-白石飛來峰內(nèi)產(chǎn)生逆沖斷層,白云頂附近的采石場內(nèi)有節(jié)理Ⅰ;第五期主應力為豎直方向,發(fā)育飛來峰內(nèi)部正斷層、節(jié)理。這為飛來峰喜山期滑覆運動提供了證據(jù),據(jù)分析可知此期應力具多方向拉張的特點,NW-SE,E-W,S-N向拉張,這是因為在滑覆過程中,受地形因素影響。

圖8 三江-水磨-白石地區(qū)主要期次構(gòu)造要素赤平投影及應力場

4 結(jié) 論

通過對三江-水磨-漩口飛來峰的研究后,得出以下幾點認識:

(1)龍門山南段飛來峰構(gòu)造變形的強度相對于中北段較弱。印支晚期由于松潘-甘孜造山帶的隆升,不斷向龍門山推進使龍門山崛起。在NW-SE向擠壓作用下,使得滑覆體與母體一起被逆沖推覆,并形成褶皺;然后在近S-N向擠壓作用下,三江-水磨-漩口飛來峰中形成東西向褶皺并有斷層產(chǎn)生。前人通過沉積學分析四川盆地演化時指出盆地經(jīng)歷了4期構(gòu)造運動,發(fā)生在早燕山期的第二期構(gòu)造運動的最大主應力就是近S-N向;三江-水磨-漩口飛來峰在近E-W向擠壓作用下形成斷層、節(jié)理和褶皺也可能代表一期構(gòu)造運動;喜山期是龍門山最晚也是對龍門山構(gòu)造格局影響最大的一期運動,青藏高原的迅速抬升及向東擠壓過程中,地殼表面的側(cè)向擠壓和深部揚子板塊西緣向北西擠壓、碰撞、俯沖,使龍門山已形成的逆斷裂又一次發(fā)生推覆作用,在NW-SE向擠壓作用下形成了三江-水磨-漩口飛來峰中的節(jié)理,逆斷層。最后有一期豎直向的最大主應力,滑覆體向南東滑覆,出現(xiàn)一系列伸展構(gòu)造,形成了三江-水磨-漩口飛來峰中的一系列正斷層。總結(jié)得出龍門山南段飛來峰經(jīng)歷的構(gòu)造運動次數(shù)達5次。

(2)組成南段飛來峰的地層是中央斷層西側(cè)雜巖之上的地層受NW-SE向的擠壓推覆,使泥盆系-下三疊統(tǒng)地層褶皺,后經(jīng)過重力滑覆到現(xiàn)在的位置。

(3)龍門山飛來峰的老壓新多層疊置現(xiàn)象,部分學者認為多層疊置完全是由于滑覆作用形成的。但在水磨地區(qū)飛來峰發(fā)育有受S-N向擠壓的褶皺,而這一主應力與水磨地區(qū)原地系統(tǒng)地層中某一褶皺,兩翼產(chǎn)狀 21°∠56°、10°∠85°,主應力 S-N 向一致。顯然這次SN向擠壓是某一次推覆的結(jié)果。所以龍門山老壓新的多層疊置現(xiàn)象可能是由于這樣多次推覆 、滑覆作用形成的。

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Characteristics of Structural Deformation and Evolution of Sanjiang-Shuimo-Xuankou Klippe in Southern Segment of Longmen Mountain

YANG Chao,LIU Shun,REN Qing-jun
(College of Earth Science,Chengdu University of Technology,Chengdu,Sichuan610059,China)

In order to find out the tectonic evolution of the orogenic belt of Longmen Mountain,the structural analysis method is used here for the comprehensive analysis of the folds,joint,fault and other tectonic deformation elements from field surveying so as to find out the tectonic evolution of the Sanjiang-Shuimo-Xuankou klippe of Longmen Mountain.Finally,this region is determined to undergo the five-phase stress fields,such as the first phase of NW-SE,the second phase of S-N,the third phase of E-W,the fourth phase of NW-SE,and the fifth phase of vertical direction.The tectonic evolution of the klippe had continued from late Indosinian to Himalayan epoch.The studying on the klippe is of great significance for the tectonic evolution of Longmen Mountain.

southern segment of Longmen Mountain;structural analysis;tectonic evolution

P542

A

1672—1144(2013)02—0185—05

2012-10-22

2012-11-23

楊 超(1987—),女,青海西寧人,碩士研究生,研究方向為構(gòu)造地質(zhì)解析。