鄧　賓, 劉樹根 覃作鵬, 李智武 羅　超李金璽 李煜偉 茍喬欣

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610059; 2.國(guó)土資源部構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610059; 3.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 四川 成都 610059; 4.中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司 渤海石油研究院, 天津 300452)

揚(yáng)子板內(nèi)大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶多期構(gòu)造特征及其對(duì)板內(nèi)-板緣構(gòu)造的響應(yīng)

鄧賓1,2, 劉樹根1, 覃作鵬3,4, 李智武1, 羅超1,
李金璽1, 李煜偉3, 茍喬欣1

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610059; 2.國(guó)土資源部構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610059; 3.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院, 四川 成都 610059; 4.中海石油(中國(guó))有限公司 天津分公司 渤海石油研究院, 天津 300452)

板內(nèi)多期構(gòu)造變形與盆-山建造是板緣和/或板內(nèi)構(gòu)造動(dòng)力學(xué)的綜合體現(xiàn), 它們與隆升剝蝕和沉積建造等作用過(guò)程具有明顯的響應(yīng)與互饋。大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶地處中國(guó)揚(yáng)子板塊內(nèi)部四川盆地南緣, 為特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的交接轉(zhuǎn)換部位, 走向NEE-NE, 長(zhǎng)~250 km、寬~80 km, 缺少山前地形地貌陡變帶, 具漸變性山-盆地貌; 淺部構(gòu)造具擠壓-坳陷結(jié)構(gòu), 以隔槽式構(gòu)造樣式為主, 構(gòu)造變形縮短量約12~20 km?；谒娇s短變形、多期節(jié)理構(gòu)造和古應(yīng)力反演等揭示大婁山地區(qū)晚中生代-新生代發(fā)生了四期具不同應(yīng)力場(chǎng)特征的構(gòu)造變形事件與盆-山建造過(guò)程: 第一期晚侏羅世-早白堊世近E-W向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件; 第二期晚白堊世(~80 Ma)近S-N向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件; 第三期古近紀(jì)晚期(40~20 Ma)NE-SW向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件; 第四期晚新生代(10~5 Ma以來(lái))NW-SE向主應(yīng)力場(chǎng)抬升剝蝕事件。大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶晚中生代-新生代的多期構(gòu)造事件、中國(guó)南方大陸板緣主要板塊事件、板內(nèi)構(gòu)造與隆升事件具有明顯的相關(guān)性, 表現(xiàn)為它們之間的沉積建造、構(gòu)造和巖漿熱事件、低溫?zé)崮甏鷮W(xué)等具有一致性和同步性特征,共同揭示出區(qū)域晚中生代-新生代由濱太平洋構(gòu)造域向特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域逐漸轉(zhuǎn)換的重要過(guò)程。

平行層縮短; 多期節(jié)理; 古應(yīng)力反演; 盆-山結(jié)構(gòu); 大婁山

卷(Volume)39, 期(Number)6, 總(SUM)149

頁(yè)(Pages)973~991, 2015, 12(December, 2015)

0　引　言

陸內(nèi)(或板內(nèi))造山不僅詳細(xì)記錄著板內(nèi)應(yīng)力演化與應(yīng)變過(guò)程, 也有效反饋板緣變形與應(yīng)力的遠(yuǎn)程效應(yīng), 同時(shí)由于陸內(nèi)變形過(guò)程的復(fù)雜性(如: 板塊均質(zhì)性與非均質(zhì)性、應(yīng)變集中等), 導(dǎo)致陸內(nèi)變形與板緣或板內(nèi)構(gòu)造作用的互饋機(jī)理具有獨(dú)特魅力(Dayem et al., 2009; Cloetingh et al., 2010; Reece et al., 2013;張國(guó)偉等, 2013)。四川盆地地處青藏高原東側(cè), 位于特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的交接轉(zhuǎn)換部位, 盆地南緣大婁山結(jié)構(gòu)帶以長(zhǎng)波長(zhǎng)、低起伏度地貌特征為主的漸變型山-盆地貌結(jié)構(gòu)(圖1)顯著區(qū)別于Himalaya、Alps 和Andean等盆-山系統(tǒng)線性山-盆地貌特征(Nemcok et al., 2005; Lacombe et al., 2007; Barnes and Ehlers, 2009), 以及四川盆地西部龍門山、東北部米倉(cāng)山-大巴山線性突變型盆-山結(jié)構(gòu)地貌特征(Clark et al., 2004; 劉樹根等, 2011; Liu et al., 2012), 反映出盆地南緣中-新生代獨(dú)特的陸內(nèi)(或板內(nèi))山-盆地貌形成演化過(guò)程(安艷芬等, 2008; Deng et al., 2013; 鄧賓等, 2013a)。由于川南地區(qū)缺乏大規(guī)模逆沖推覆負(fù)載撓曲前陸盆地, 巖石地層沉積建造明顯區(qū)別于典型前陸盆地形成演化(Allen and Allen, 2013), 同時(shí), 其晚期隆升剝蝕作用導(dǎo)致新生代沉積與構(gòu)造變形載體——地層普遍剝蝕(圖1), 這也是我國(guó)南方地區(qū)普遍特點(diǎn)和特殊性。

20世紀(jì)60年代以來(lái)(1964年我國(guó)第一個(gè)大氣田——威遠(yuǎn)震旦系燈影組氣田, 探明儲(chǔ)量408億立方米),四川盆地南部及其周緣地區(qū)長(zhǎng)期是盆地下古生界油氣勘探的主要區(qū)域。尤其是, 21世紀(jì)初以來(lái)大婁山及其前緣地區(qū)已成為我國(guó)南方下古生界海相頁(yè)巖氣(下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組)勘探開發(fā)最具代表性和示范性的地區(qū)之一(鄒才能等, 2010)。截止目前, 頁(yè)巖氣勘探僅在本區(qū)取得實(shí)質(zhì)性突破、已有多口下古生界頁(yè)巖氣井鉆獲工業(yè)氣流并投入生產(chǎn)(鄒才能等, 2010; 郭彤樓和張漢榮, 2014)。因此, 本文基于平行層縮短變形及多期節(jié)理等研究, 揭示川南大婁山地區(qū)中-新生代多期變形構(gòu)造及其盆-山結(jié)構(gòu)建造特征, 不僅能為理解四川盆地大型疊合盆地演化動(dòng)力學(xué)(濱太平洋構(gòu)造域中國(guó)南方大陸陸內(nèi)構(gòu)造體系或者印-亞大陸碰撞相關(guān)的青藏高原向東擴(kuò)展體系)提供重要的佐證, 還能為川南地區(qū)常規(guī)油氣藏和非常規(guī)頁(yè)巖氣研究提供基礎(chǔ)地質(zhì)條件。

1　區(qū)域構(gòu)造背景

揚(yáng)子板塊與華夏板塊構(gòu)建了我國(guó)南方大陸, 其北與秦嶺造山帶相連、西與青藏高原東緣松潘-甘孜褶皺帶相接(圖1)。自前寒武紀(jì)變質(zhì)結(jié)晶基底形成以來(lái), 中上揚(yáng)子地區(qū)普遍經(jīng)歷了離散構(gòu)造背景下的穩(wěn)定臺(tái)地與隆坳鑲嵌的構(gòu)造演化格局, 加里東-海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致區(qū)域階段性埋藏-抬升-埋藏等過(guò)程(郭正吾等, 1996; 劉樹根等, 2011)。印支期后多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造, 形成了構(gòu)造展布各異、變形程度與期次明顯不同的周緣褶皺-沖斷帶盆-山結(jié)構(gòu)(張國(guó)偉等, 2001; Yan et al., 2003; 劉樹根等, 2006; Liu et al., 2012)。雖然顯生宙經(jīng)歷多次構(gòu)造變形作用, 但其沉積蓋層構(gòu)造變形微弱-中等, 地層常呈中低角度展布、具多期多向弱構(gòu)造疊加改造特征, 形成四川盆地南緣典型的漸變型盆-山結(jié)構(gòu)(劉樹根等, 2011)。晚三疊世伴隨揚(yáng)子板塊西緣由北向南的擴(kuò)展造山過(guò)程, 盆地西南緣發(fā)育大規(guī)模左旋逆沖推覆構(gòu)造與典型陸相前陸盆地(Chen et al., 1995; Deng et al., 2012a)。同時(shí)受揚(yáng)子板內(nèi)雪峰陸內(nèi)印支-燕山期SE-NW向擴(kuò)展造山運(yùn)動(dòng)影響(Yan et al., 2009; 李三忠等, 2011; 張國(guó)偉等, 2013), 四川盆地南緣形成典型的NE向、EW向和近SN向?qū)捑彲B加-復(fù)合構(gòu)造(樂光禹等, 1996; 劉樹根等, 2011)。新生代受印度-亞洲大陸碰撞及青藏高原東向擴(kuò)展生長(zhǎng)影響, 盆地西南緣早期構(gòu)造受晚期疊加變形改造、構(gòu)造活化(Burchfiel et al., 1995; Wilson et al., 2006; Jia et al., 2006), 區(qū)域發(fā)生快速隆升、剝露與高原地貌的建造(郭正吾等, 1996; 劉樹根等, 2011; 鄧賓等, 2013a)。

大婁山位于四川盆地南緣、近東西展布, 為揚(yáng)子板塊西緣特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的交接轉(zhuǎn)換部位(圖1)。大婁山缺乏大規(guī)模逆沖推覆負(fù)載及其相應(yīng)的撓曲沉降前陸盆地, 盆緣造山帶以NE向至SN向侏羅式向、背斜構(gòu)造變形樣式為主, 盆內(nèi)主要以寬緩構(gòu)造變形為主、地層近水平或低角度展布。由于受濱太平洋構(gòu)造域中國(guó)南方大陸陸內(nèi)構(gòu)造體系NW向擴(kuò)展構(gòu)造變形作用(Yan et al., 2003; Li and Li, 2007; Li et al., 2012b)和印度-亞洲大陸碰撞相關(guān)的青藏高原向東擴(kuò)展體系變形作用(樂光禹等, 1996; Li et al., 2012a; Deng et al., 2013)影響, 大婁山地區(qū)受控不同深度的滑脫層變形展現(xiàn)出不同的構(gòu)造變形樣式(如: 隔槽式和隔擋式), 區(qū)域斷裂和節(jié)理等破裂構(gòu)造具有明顯的多期性活動(dòng)特征(鄧賓等, 2008; 覃作鵬等, 2013)。

2　大婁山盆-山結(jié)構(gòu)地貌與構(gòu)造

2.1漸變性山-盆地貌特征

大婁山構(gòu)造帶長(zhǎng)~250 km, 寬~80 km, NEE-NE走向, 平均海拔高度在1000~1800 m, 最高峰~2000 m左右, 山前的盆地高程為600~1400 m (圖1), 至盆內(nèi)瀘州一帶海拔高程逐漸降低至400 m左右; 盆緣造山帶與其山前盆地的高差大致相當(dāng), 盆山地貌特征總體相似(主要為高山與深切溝谷)、邊界不明晰,不存在前陸盆地盆-山系統(tǒng)中的典型山前陡變帶,如: 龍門山和喜馬拉雅造山帶等。因此, 基于大婁山及其前緣盆地山-盆地貌反差極小, 盆山界線不清,缺少山前陡變帶, 盆山深部巖石圈結(jié)構(gòu)相似等特征,劉樹根等(2011)和鄧賓(2013)定義大婁山盆-山系統(tǒng)為漸變型盆-山結(jié)構(gòu)體系。

圖1　四川盆地南緣大婁山區(qū)域構(gòu)造特征及其地貌-地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1　Geological map and DEM topography of the Daloushan structure, Southern Sichuan

大婁山西段敘永-大方廊帶剖面揭示大婁山平均海拔高程為1300~1800 km, 與盆內(nèi)~500 m平均海拔高程具有明顯的差異, 漸變性盆山過(guò)渡帶為敘永以南地區(qū)、達(dá)50 km寬(圖1A), 逐漸由盆地南部平原-丘陵地貌過(guò)渡為造山帶深切溝谷-山區(qū)地貌。東段綦江-夜郎-遵義廊帶剖面中, 大婁山地區(qū)平均海拔高程為1000~1500 km, 盆內(nèi)平均海拔高程為500~600 m(圖1B), 其漸變性盆山過(guò)渡帶為綦江以南地區(qū)、寬~30 km, 可能受廊帶剖面走向影響較西段盆山過(guò)渡帶窄。

2.2漸變型盆-山結(jié)構(gòu)剖面特征

由于大婁山地區(qū)不發(fā)育大規(guī)模沖斷推覆體系,盆緣淺部構(gòu)造具擠壓-坳陷結(jié)構(gòu), 而不存在逆沖負(fù)載撓曲形成的前陸盆地及其沉積體系, 其構(gòu)造動(dòng)力學(xué)主要受控于鄰區(qū)(盆外)的構(gòu)造變形和盆內(nèi)沉積蓋層中多層次滑脫作用, 盆緣造山帶具有較強(qiáng)的構(gòu)造變形、盆內(nèi)變形微弱形成寬緩向、背斜結(jié)構(gòu)。因此,基于1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖、野外露頭詳測(cè)、鉆井巖芯數(shù)據(jù)(即丁山1井和林1井)和地震剖面解釋等繪制兩條大致垂直大婁山結(jié)構(gòu)帶的主干構(gòu)造剖面, 即綦江-夜郎構(gòu)造剖面和敘永-赤水-大方構(gòu)造剖面(圖2、圖3)。

敘永-赤水-大方構(gòu)造剖面位于大婁山西段(圖1B, 圖2), 其主體構(gòu)造變形樣式以隔槽式向背斜為主, 盆緣強(qiáng)褶皺變形與盆內(nèi)弱變形具明顯對(duì)比。盆內(nèi)寬緩構(gòu)造變形特征的赤水向斜與盆緣敘永-后山體系銜接, 盆緣地表構(gòu)造形跡體現(xiàn)出明顯的多期變形特征(如: NW向和NEE向展布)。后山和新街?jǐn)鄬臃謩e切割敘永-后山帶形成緊閉背斜(如: 摩尼背斜)和寬緩向斜(石坎向斜)組成的隔槽式變形帶。向南至普宜-大河-赤水地區(qū), 強(qiáng)烈北向擠壓變形導(dǎo)致普宜-三壩箱狀背斜北向逆沖于大河緊閉向斜之上, 同時(shí)大河向斜南東翼地層普遍發(fā)生倒轉(zhuǎn), 傾角70°~80°。普宜-大河-赤水地區(qū)強(qiáng)變形特征明顯區(qū)別于其北部盆地邊緣和其南部大溪-飄兒井地區(qū), 體現(xiàn)出盆山結(jié)構(gòu)上典型的分帶性, 因此推測(cè)其可能為早期盆地邊緣, 受盆地向擴(kuò)展變形或者后期差異抬升剝蝕作用, 現(xiàn)今盆-山地貌邊緣北移至敘永-后山地區(qū)。

綦江-夜郎-遵義構(gòu)造剖面(圖1A, 圖3)位于大婁山東段與南北向南川-遵義構(gòu)造帶復(fù)合部位, 其構(gòu)造復(fù)合特征明顯, 形成較寬緩的夜郎侏羅系向斜,剖面南部靠近南川-遵義主斷裂帶附近由于強(qiáng)烈擠壓變形地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)。盆緣強(qiáng)變形與盆內(nèi)低角度-近水平展布的弱變形地層特征形成明顯對(duì)比, 體現(xiàn)出盆-山結(jié)構(gòu)的差異性和分帶性。四川盆地南緣上白堊統(tǒng)與下伏地層不整合接觸共同卷入變形, 形成赤水向斜, 以寬緩變形特征為主。赤水向斜南翼地層傾角~10°、傾向北, 向南與石壕背斜系統(tǒng)相接。丁山1井鉆井和地震資料揭示石壕背斜為與北向逆沖斷層相關(guān)的復(fù)背斜構(gòu)造, 其次級(jí)背斜(打通構(gòu)造)與赤水向斜銜接(圖3)。南傾、約40°~60°傾角展布的石壕斷裂切割古生界, 形成箱狀背斜構(gòu)造變形樣式。向南, 受南川-遵義斷裂強(qiáng)烈擠壓變形, 導(dǎo)致夜郎南部地區(qū)向斜南東翼高角度展布、乃至倒轉(zhuǎn), 斷裂帶附近牽引構(gòu)造揭示斷裂帶受EW向擠壓作用產(chǎn)生強(qiáng)右旋走滑逆沖變形。

平衡剖面恢復(fù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于造山帶研究過(guò)程, 根據(jù)面積守恒平衡原理和AreaErrorProp平衡剖面軟件(Judge and Allmendinger, 2011), 通過(guò)校正地層厚度、滑脫層深度、剝蝕的上盤截止點(diǎn), 作者分別恢復(fù)上述兩條剖面縮短量和縮短率。綦江-夜郎-遵義構(gòu)造剖面縮短量為19.4±6.8 km, 縮短率為(16.8± 6.9)%; 敘永-赤水-大方構(gòu)造剖面縮短量為11.9± 3.7 km, 縮短率為(8.8±3.2)%; 總體體現(xiàn)出縮短量和縮短率大婁山構(gòu)造帶東段向西段逐漸減小的趨勢(shì)。

3　大婁山地區(qū)多期構(gòu)造變形特征

3.1多期變形構(gòu)造及其交切關(guān)系

大婁山盆-山結(jié)構(gòu)帶構(gòu)造形跡具有明顯的多向展布性, 如: NE向、SN向、近EW向和NW向(圖1)。大婁山前緣局部地區(qū)(即四川盆地南緣)上、下白堊統(tǒng)整合接觸共同卷入近EW向和NNW向背、向斜構(gòu)造, 地層年代性表明盆-山建造期為晚白堊世后。野外研究表明, 多期節(jié)理具有明顯一致性、普遍發(fā)育于古生界至白堊系。為了有效建立大婁山盆-山結(jié)構(gòu)帶多期變形應(yīng)力場(chǎng)特征, 作者開展了野外斷層、(共軛)節(jié)理、擦痕等破裂變形構(gòu)造研究, 獲得了600多組有效觀測(cè)數(shù)據(jù), 且詳細(xì)記錄了其幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征(如: 正反階步、交切關(guān)系)。值得指出的是, 由于新生代地層普遍缺失, 單獨(dú)通過(guò)節(jié)理擦痕等破裂變形構(gòu)造及其出露地層年齡難以有效回剝揭示多期變形序列(Ratschbacher et al., 2003; Li et al., 2012a), 如: 每個(gè)構(gòu)造地層單元內(nèi)普遍出露多期節(jié)理組(表1~4)。因此, 野外露頭研究工作中, 作者尤其注意多期破裂變形構(gòu)造的交切關(guān)系和世代性(圖4), 結(jié)合平行層縮短變形構(gòu)造(見后詳述)與應(yīng)力恢復(fù)等初步鑒定出大婁山地區(qū)多期變形序列。此外,露頭出露的擦痕等矢量數(shù)據(jù)也能為多期變形序列提供一定的甄別參考, 即基于其矢量數(shù)據(jù)的古應(yīng)力反演, 單一露頭上(具相似運(yùn)動(dòng)學(xué)特征)多組矢量數(shù)據(jù)若能夠滿足某一構(gòu)造變形事件應(yīng)力場(chǎng)特征, 則表明它們屬于同一事件; 若不能滿足則表明它們屬于多期變形事件形成。

圖4　川南大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶多期節(jié)理擦痕交切關(guān)系Fig.4　Cross-cutting relationships of the striations on faults showing the temporal relationship of the stress fields

大婁山地區(qū)近EW向擠壓應(yīng)力變形構(gòu)造普遍被晚期不同應(yīng)力場(chǎng)變形破裂構(gòu)造所錯(cuò)切, 如: 被晚期NE-SW向擠壓應(yīng)力變形構(gòu)造(桐梓縣夜郎地區(qū), 圖4a)、晚期近SN向擠壓應(yīng)力變形構(gòu)造(綦江縣打通鎮(zhèn)地區(qū), 圖4f)、晚期NW-SE向應(yīng)力場(chǎng)變形構(gòu)造(圖4e)。同時(shí), 近EW向應(yīng)力場(chǎng)變形構(gòu)造普遍被后期褶皺變形相關(guān)劈理切割, 或者發(fā)生翻轉(zhuǎn)變形等, 尤其是南川-遵義斷裂帶出露多期疊加變形褶皺, 近EW向擠壓變形相關(guān)褶皺樞紐普遍受后期構(gòu)造疊加發(fā)生變形形成不同展布特征(覃作鵬等, 2013)。因此, 我們認(rèn)為近EW向擠壓變形為大婁山第一期構(gòu)造變形事件。進(jìn)一步基于破裂變形交切關(guān)系等, 厘定大婁山地區(qū)四期構(gòu)造變形相關(guān)的破裂構(gòu)造為: 第一期近EW向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形構(gòu)造、第二期近SN向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形構(gòu)造、第三期NE-SW向擠壓變形構(gòu)造和第四期NW-SE向擠壓變形構(gòu)造。同時(shí)在野外露頭觀察過(guò)程中, 發(fā)現(xiàn)部分張性破裂變形構(gòu)造, 基于區(qū)域特征等我們推測(cè)其為主變形事件晚期或者后期部分應(yīng)力松弛變形成因或者與晚期抬升剝蝕應(yīng)力釋放相關(guān), 可能對(duì)于早期擠壓變形有一定的指示作用(鄧賓等, 2009), 同時(shí)由于野外觀測(cè)數(shù)據(jù)有限, 暫未將其納入所厘定的主要構(gòu)造變形期次中, 也未對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)力反演。

3.2平行層縮短變形

大婁山地區(qū)新生代沉積和構(gòu)造變形載體——沉積地層的普遍剝蝕導(dǎo)致對(duì)晚中生代-新生代多期構(gòu)造變形解譯存在一定難度。除典型的疊加變形結(jié)構(gòu)外(如: 疊加向背斜、疊加樞紐變形等(張忠義和董樹文, 2009; 孫東等, 2011; 鄧賓等, 2013b)), 早期平行層縮短變形構(gòu)造(Layer-parallel shortening structure)為我們甄別缺失地層, 記錄地區(qū)多期構(gòu)造變形研究提供了較好的思路和證據(jù)(如: Weil and Yonkee, 2012), 尤其是在前陸盆地和盆山結(jié)合帶(如: Bahroudi and Koyi, 2003; 張忠義和董樹文, 2009; Weil and Yonkee, 2012; Viola et al., 2012)。在大婁山地區(qū)鑒別出兩類早期平行層縮短變形構(gòu)造: 平面X共軛節(jié)理組和平行層縮短擠壓變形相關(guān)擦痕(圖5)。前者由兩組高角度-近垂直相交(且垂直于地層層面)X共軛節(jié)理組成; 后者則主要為平行于地層層面擦痕, 其線理方向高角度或垂直于地層變形形成的褶皺樞紐, 地層復(fù)平校正后其三主應(yīng)力軸空間分布位置符合Anderson應(yīng)力模式。它們復(fù)平校正后反演得到的主應(yīng)力場(chǎng)都揭示出地層最早期的(第一期)構(gòu)造變形翻卷前或者同期(即同構(gòu)造變形期)主應(yīng)力場(chǎng)特征(Ahmadhadi et al., 2008; Weil and Yonkee, 2012)。平行層縮短構(gòu)造主要出露于樞紐近水平或低角度傾伏褶皺翼部, 或者出露于斷層斷坡前緣(如:石壕地區(qū)和南川-遵義斷裂帶附近), 因此本文地層復(fù)平校正方法主要基于地層走向或其褶皺樞紐走向。傾伏褶皺地區(qū)平行層縮短構(gòu)造變形的地層復(fù)平校正首先旋轉(zhuǎn)移除褶皺樞紐傾伏角, 隨后基于褶皺樞紐走向逐步旋轉(zhuǎn)(部分)復(fù)平地層層面。

大婁山盆-山結(jié)構(gòu)帶平行層縮短構(gòu)造反演主應(yīng)力場(chǎng)與多期節(jié)理反演古應(yīng)力場(chǎng)一致, 共同揭示出四期(同構(gòu)造)擠壓變形應(yīng)力場(chǎng)特征。第一期近EW向擠壓應(yīng)力場(chǎng)形成的平行層縮短變形構(gòu)造主要出露于大婁山東段桐梓-習(xí)水地區(qū), 如: 南川-遵義斷裂帶和石壕背斜附近。仁懷沙灘鄉(xiāng)北部地區(qū)沙灘向斜南翼下三疊統(tǒng)發(fā)育大量平行層縮短擠壓變形相關(guān)擦痕,擦痕面普遍被后期節(jié)理錯(cuò)切。基于擦痕組現(xiàn)今展布特征的古應(yīng)力反演不符合Anderson應(yīng)力模式和具較大的Cd值(見后詳述), 但經(jīng)地層復(fù)平校正后擦痕組古應(yīng)力場(chǎng)符合Anderson應(yīng)力模式(Cd值小于30°), 揭示出褶皺變形同期(或略早于同變形期)最大主應(yīng)力為近EW向(圖5a)。局部地區(qū)發(fā)育第一期近EW向縮短變形形成的平行層擦痕和平面X共軛節(jié)理組,如: 綦江大通鎮(zhèn)等。此外, 中-高角度傾角的晚三疊世須家河組常常發(fā)育平面X共軛節(jié)理組, 如: 桐梓縣夜郎鎮(zhèn)和威信林正村地區(qū)(圖5b, c), 節(jié)理組普遍由于變形相關(guān)的地層翻卷發(fā)生旋轉(zhuǎn)。平面X共軛節(jié)理組地層復(fù)平校正后揭示兩期最大主應(yīng)力場(chǎng)方向?yàn)榻黃N向(第二期)和NE-SW向(第三期)的多期擠壓構(gòu)造變形特征, 尤其是第二期近SN向擠壓變形平面X共軛節(jié)理常被晚期節(jié)理組切割。同時(shí), 在大婁山西段鹽津-敘永地區(qū)出露平面X共軛節(jié)理組, 由于地層傾角普遍近水平或低角度(傾角小于10°), 水平縮短變形結(jié)構(gòu)未進(jìn)行地層復(fù)平校正, 但平面X共軛節(jié)理組赤平投影反映出較好的集中性、揭示第四期NW-SE向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形(圖5d)。

3.3多期構(gòu)造變形應(yīng)力場(chǎng)恢復(fù)

大婁山地區(qū)多期構(gòu)造變形應(yīng)力場(chǎng)反演恢復(fù)主要基于野外600余組擦痕等破裂變形數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)序次和世代性。利用擦痕等破裂變形矢量數(shù)據(jù)反演主應(yīng)力場(chǎng)原理主要基于Wallace-Bott假設(shè)(Wallace, 1951; Bott, 1959), 即斷面最大剪切力方向應(yīng)平行于破裂變形擦痕等線理方向, 且斷面中剪切應(yīng)力(τ)和主應(yīng)力(σ)應(yīng)該滿足Mohr-Coulomb標(biāo)準(zhǔn)。因此, 大多數(shù)古應(yīng)力場(chǎng)恢復(fù)方法都是通過(guò)迭代算法計(jì)算得到最匹配的應(yīng)力場(chǎng)矢量, 從而滿足計(jì)算反演的最大剪切力與野外實(shí)際觀測(cè)得到的滑動(dòng)矢量之間存在最小的誤差(通常為判定誤差角, Misfit angle α)。值得指出的, 單一鑒定標(biāo)準(zhǔn)通常難以有效甄別不同分組之間和相同應(yīng)變過(guò)程中局部破裂面分組類型, 因此, 系統(tǒng)評(píng)價(jià)應(yīng)力反演計(jì)算過(guò)程的有效性等級(jí)方式受到普遍推薦(Delvaux and Sperner, 2003; Sperner and Zweigel, 2010)。通常三軸主應(yīng)力比值, 即R=(σ2-σ3)/ (σ1-σ3), 其中σ1, σ2, σ3分別為最大、中間和最小主應(yīng)力, R為應(yīng)變形態(tài)比率(R>0.5為壓扁型, R<0.5為拉長(zhǎng)型)。R伴隨各組破裂矢量及其判定誤差角變化而產(chǎn)生系統(tǒng)變化。

圖5　大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶平行層縮短變形構(gòu)造Fig.5　Layer-parallel shortening structures across the Daloushan area

本文主要采用TENSOR軟件(Delvaux and Sperner, 2003)進(jìn)行破裂變形矢量數(shù)據(jù)反演多期主應(yīng)力場(chǎng)。它主要基于旋轉(zhuǎn)優(yōu)化迭代算法(rotational optimization)計(jì)算最匹配應(yīng)力場(chǎng)矢量, 即通過(guò)逐步旋轉(zhuǎn)計(jì)算得到的剪切矢量最終達(dá)到與野外實(shí)際觀測(cè)得到的滑動(dòng)矢量間存在最小誤差; 同時(shí)通過(guò)誤差角匹配函數(shù)(包括最小化主應(yīng)力、最大化剪切應(yīng)力和最小化判定誤差角)控制優(yōu)化迭代算法; 最終基于Cd綜合兼容性評(píng)估值(Counting Deviation, %)、基本擦痕等破裂變形數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)迭代算法得到的最匹配應(yīng)力場(chǎng)矢量的優(yōu)劣性, 一般而言當(dāng)Cd值<30 %, n>10~20被認(rèn)為可接受的反演應(yīng)力場(chǎng)矢量(Cd值越小、有效矢量數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)40%~80%且n 越多, 認(rèn)為反演應(yīng)力場(chǎng)矢量數(shù)據(jù)越好)(Delvaux and Sperner, 2003)。

野外擦痕等矢量通常結(jié)合軸面劈理、旋轉(zhuǎn)的共軛節(jié)理組和/或平面X共軛節(jié)理組等變形構(gòu)造鑒定其與褶皺變形關(guān)系, 從而決定擦痕等矢量是否首先進(jìn)行地層復(fù)平校正, 復(fù)平校正方法同前述平行層縮短變形構(gòu)造校正一致。但是, 地層傾角和/或后期變形相關(guān)翻轉(zhuǎn)角小于~10°的擦痕矢量數(shù)據(jù)未進(jìn)行復(fù)平校正(Hippolyte et al., 2012)。首先我們基于擦痕等破裂變形幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)、多期構(gòu)造變形序次性和世代性等對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行分期、分類, 然后通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)各露頭剖面各組矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行依次反演古應(yīng)力場(chǎng); 部分相近和相關(guān)露頭剖面擦痕等矢量數(shù)據(jù)被合并為一組數(shù)據(jù)組(為提高矢量數(shù)據(jù)量)進(jìn)行古應(yīng)力場(chǎng)反演(如: Saintot et al., 2011)?？傮w而言, 大婁山地區(qū)大部分露頭剖面中各組擦痕等破裂變形矢量數(shù)據(jù)與多期變形具有較高一致性(表1、2、3、4)。值得指出的是, 雖然我們難以通過(guò)擦痕等破裂變形構(gòu)造與其出露地層年齡來(lái)準(zhǔn)確限定多期構(gòu)造變形時(shí)代性, 但是基于破裂變形交切關(guān)系、平行層面縮短變形和擦痕等分期及其矢量數(shù)據(jù)古應(yīng)力場(chǎng)恢復(fù)交叉檢驗(yàn), 仍然能夠盡量減少多期構(gòu)造變形序次性和時(shí)代性的鑒定誤差。

表1　大婁山地區(qū)第一期近EW向擠壓變形相關(guān)擦痕古應(yīng)力反演數(shù)據(jù)表Table 1　Inversion analysis of fault-slip and stress orientation for the first phase nearly EW compression in the Daloushan area

表2　大婁山地區(qū)第二期近SN向擠壓變形相關(guān)擦痕古應(yīng)力反演數(shù)據(jù)表Table 2　Inversion analysis of fault-slip and stress orientation for the second phase nearly SN compression in the Daloushan area

野外600余組擦痕等破裂變形數(shù)據(jù)古應(yīng)力場(chǎng)反演及其結(jié)構(gòu)序次和世代性, 揭示出四期不同擠壓應(yīng)力場(chǎng)變形事件?；?2處約140組破裂變形矢量數(shù)據(jù)(斷層、擦痕和共軛節(jié)理等)揭示其最大主應(yīng)力軸方向近EW向、呈近水平或低角度傾伏(σ1), 最小主應(yīng)力軸NNW-NW向、近水平展布(σ3), 綜合兼容性評(píng)估值(Cd為20%~30%)和基本矢量數(shù)據(jù)量(n主要為10~25), 說(shuō)明反演應(yīng)力場(chǎng)矢量具有較高的可信性,反映第一期構(gòu)造變形事件主應(yīng)力場(chǎng)為近EW向擠壓和NNW-NW向張性應(yīng)力場(chǎng)(表1, 圖6)。由于部分露頭地層傾角高陡, 其相關(guān)破裂變形矢量進(jìn)行了地層復(fù)平校正, 如: 點(diǎn)位G504和G227, 其復(fù)平校正后古應(yīng)力場(chǎng)與區(qū)域第一期變形古應(yīng)力場(chǎng)具有一致性。該期古應(yīng)力場(chǎng)與大婁山地區(qū)大量出露的平行層縮短變形揭示第一期近EW向擠壓應(yīng)力場(chǎng)一致, 同時(shí)也與疊加褶皺變形作用反映的第一期EW向主應(yīng)力場(chǎng)一致(覃作鵬等, 2013)。第一期近EW向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓破裂變形構(gòu)造主要出露于二疊系-上白堊統(tǒng), 大量破裂面發(fā)育低角度-中等角度傾伏的線理(如: 擦痕和階步等), 尤其是部分破裂面明顯具有多期活動(dòng)特征, 反映第一期近EW向擠壓變形結(jié)構(gòu)被后期構(gòu)造切割或再活動(dòng), 如: 點(diǎn)位G77、G107和G375-L(圖4)。

表3　大婁山地區(qū)第三期NE-SW向擠壓變形相關(guān)擦痕古應(yīng)力反演數(shù)據(jù)表Table 3　Inversion analysis of fault-slip and stress orientation for the third phase NE-SW compression in the Daloushan area

表4　大婁山地區(qū)第四期NW-SE向擠壓變形相關(guān)擦痕古應(yīng)力反演數(shù)據(jù)表Table 4　Inversion analysis of fault-slip and stress orientation for the fourth phase NW-SE compression in the Daloushan area

大婁山地區(qū)廣泛發(fā)育由NE-SW走向和NW- SE走向的兩組X共軛節(jié)理, 且部分共軛X節(jié)理組發(fā)育中等-陡傾的擦痕線理, 其古應(yīng)力反演揭示出第二期近SN-NWW向擠壓應(yīng)力(σ1)和近EW向張性應(yīng)力場(chǎng)特征(σ3)(圖7)。點(diǎn)位G375-L, NW向中等角度傾伏線理被后期SE向中等角度傾伏線理切割, 反映近SN向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形(第二期)晚于近EW向擠壓變形事件(第一期)?；?4處約130組破裂變形矢量數(shù)據(jù)揭示其最大主應(yīng)力軸方向近SN向、呈近水平傾伏(σ1), 最小主應(yīng)力軸EW向、近水平或低角度展布(σ3), 中間主應(yīng)力軸普遍近垂直(σ2)。部分露頭剖面矢量數(shù)據(jù)復(fù)平校正后揭示區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)較好的一致性, 如: 點(diǎn)位G316-L和G236。綜合兼容性評(píng)估值(Cd為10%~30%)和基本矢量數(shù)據(jù)量(n主要為10~20)說(shuō)明反演應(yīng)力場(chǎng)矢量具有較好的可信性, 反映第二期構(gòu)造變形事件主應(yīng)力場(chǎng)為近SN向擠壓和EW向張性應(yīng)力場(chǎng)(表2, 圖7)。

圖6　大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶第一期近EW向擠壓變形擦痕反演古應(yīng)力場(chǎng)特征圖Fig.6　Fault-slip data and computed stress axis of EW compression in the Daloushan area

大婁山地區(qū)NWW走向和NEE走向(共軛)節(jié)理組(普遍發(fā)育低角度-中等角度擦痕或階步線理)古應(yīng)力反演, 揭示出區(qū)域第三期NE-SW向擠壓和NW-SE向張性應(yīng)力場(chǎng)特征(表3, 圖8)。該期破裂變形發(fā)育于中上寒武統(tǒng)-上侏羅統(tǒng)中(14處露頭剖面、約170組數(shù)據(jù)), 除點(diǎn)位G229外, 其最大主應(yīng)力軸(σ1)和最小主應(yīng)力軸(σ3)近水平展布、中間主應(yīng)力軸(σ2)近垂直展布。破裂面上多期活動(dòng)線理交切關(guān)系揭示NE-SW向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件發(fā)生于(第一期)近EW向和(第二期)近SN向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件之后、(第四期)NW-SE向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件之前(圖4)。

基于13處約160組破裂變形矢量數(shù)據(jù), 揭示大婁山地區(qū)第四期最大主應(yīng)力軸方向近NW-SE走向、呈近水平或低角度傾伏(σ1), 最小主應(yīng)力軸NE-SW走向、近水平-中等角度傾伏(σ3), 反映部分地區(qū)變形以走滑變形為主。本期相關(guān)破裂變形構(gòu)造主要出露于近水平或低角度展布的中上寒武統(tǒng)-上侏羅統(tǒng),因此未進(jìn)行復(fù)平校正?？傮w而言, 綜合兼容性評(píng)估值(Cd為10%~30%)和基本矢量數(shù)據(jù)量(n總體為10~20)說(shuō)明反演應(yīng)力場(chǎng)矢量具可信性, 反映第四期構(gòu)造變形事件主應(yīng)力場(chǎng)為NW-SE向擠壓和NE-SW向張性應(yīng)力場(chǎng)(表4, 圖9)。

圖7　大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶第二期近SN向擠壓變形擦痕反演古應(yīng)力場(chǎng)特征圖(圖例同圖6)Fig.7　Fault-slip data and computed stress axis of SN compression in the Daloushan area

圖8　大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶第三期NE-SW向擠壓變形擦痕反演古應(yīng)力場(chǎng)特征圖(圖例同圖6)Fig.8　Fault-slip data and computed stress axis of NE-SW compression in the Daloushan area

圖9　大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶第四期NW-SE向擠壓變形擦痕反演古應(yīng)力場(chǎng)特征圖(圖例同圖6)Fig.9　Fault-slip data and computed stress axis of NW-SE compression in the Daloushan area

4　討　論

4.1大婁山盆-山結(jié)構(gòu)帶多期構(gòu)造變形事件及其與板內(nèi)和板緣事件響應(yīng)關(guān)系

造山帶多期變形過(guò)程、隆升剝蝕、盆地沉積建造具有明顯的響應(yīng)過(guò)程, 因此地層的熱演化史(抬升冷卻或沉降增溫)能夠有效再現(xiàn)造山帶的建造過(guò)程。大婁山前緣及四川盆地西南緣地區(qū)廣泛出露的晚白堊世紅層與下伏地層呈平行不整合接觸關(guān)系, 它們被卷入不同展布的背、向斜結(jié)構(gòu)中, 表明大婁山結(jié)構(gòu)帶主要建造變形期事件為晚白堊世后期, 與其前緣低溫?zé)崮甏鷮W(xué)樣品反演的地層熱演化史具有明顯的一致性(李雙建等, 2011; 鄧賓等, 2013a)。同時(shí), 低溫?zé)崮甏鷮W(xué)樣品揭示出大婁山地區(qū)晚白堊世(~80 Ma)埋深增溫過(guò)程發(fā)生反轉(zhuǎn)、逐漸抬升剝蝕(圖10), 導(dǎo)致大婁山前緣有限分布的古近系與下伏晚白堊世地層呈角度不整合接觸(如: 仁懷茅臺(tái)鎮(zhèn)), 因此我們認(rèn)為大婁山地區(qū)晚白堊世發(fā)生的(第二期)近SN向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件是其主要構(gòu)造變形事件(圖10, D2)。結(jié)合前述平行層縮短變形、多期疊加變形結(jié)構(gòu)和區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)特征, 我們推測(cè)晚白堊世前大婁山地區(qū)也具有一期構(gòu)造變形事件(D1), 主要理由如下: (1)大婁山東段西向或NW向擠壓變形結(jié)構(gòu), 如: 南川-遵義斷裂帶(覃作鵬等, 2013); (2)區(qū)域晚三疊世-侏羅紀(jì)雪峰陸內(nèi)北西向穿時(shí)擴(kuò)展變形過(guò)程(金寵等, 2009; Li et al., 2012b); (3)大婁山南部沅麻盆地上下白堊統(tǒng)之間具有中-高角度不整合面(Li et al., 2012a); (4)四川盆地南緣上-下白堊統(tǒng)之間廣泛存在平行不整合接觸關(guān)系; (5)大婁山南川-遵義斷裂帶以東和以南地區(qū)下白堊統(tǒng)普遍剝蝕, 且以近SN向展布結(jié)構(gòu)為主。這期變形事件與大婁山地區(qū)上白堊統(tǒng)下伏平行不整合面相關(guān), 同時(shí)也在上揚(yáng)子其他地區(qū)具有明顯的構(gòu)造變形(如: 沅麻盆地)和巖漿熱液活動(dòng)(如:華南)響應(yīng)過(guò)程(Li et al., 2012b; Wang et al., 2013),因此我們認(rèn)為第一期構(gòu)造變形事件發(fā)生在晚侏羅世-早白堊世, 尤其是大婁山東段南川-遵義構(gòu)造帶,我們推測(cè)本期構(gòu)造變形大婁山東段區(qū)域可能與川東弧形構(gòu)造帶共同發(fā)生構(gòu)造變形, 為主構(gòu)造變形期前期的局部變形。

陸內(nèi)(或板內(nèi))構(gòu)造變形或造山過(guò)程是板緣構(gòu)造和板內(nèi)構(gòu)造動(dòng)力學(xué)的綜合體現(xiàn)?；谝巴饴额^結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析, 揭示大婁山地區(qū)四期具明顯不同應(yīng)力場(chǎng)特征的構(gòu)造變形事件, 表明它們與中國(guó)南方大陸板緣主要板塊事件、板內(nèi)構(gòu)造、隆升事件具有明顯的相關(guān)性。大婁山第二期近SN向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓構(gòu)造變形事件可能與區(qū)域揚(yáng)子板塊西緣晚白堊世末期古特提斯構(gòu)造域-新特提斯構(gòu)造域轉(zhuǎn)換事件(Deng et al., 2012b)、揚(yáng)子板內(nèi)的NW向穿時(shí)擴(kuò)展變形過(guò)程相關(guān)(金寵等, 2009; Li et al., 2012b)。板內(nèi)變形事件與大婁山第二期變形事件具有明顯的一致性(圖10), 晚白堊世龍門山、米倉(cāng)山、大巴山以及雪峰地區(qū)都發(fā)生明顯的構(gòu)造變形和/或強(qiáng)抬升剝蝕事件(沈傳波等, 2007; 常遠(yuǎn)等, 2010; 李建華等, 2010; Yang et al., 2013; Wang et al., 2013)。同時(shí), 由于大婁山北西部(即川西南地區(qū))上-下白堊統(tǒng)具有整合接觸關(guān)系(如:柳家場(chǎng)背斜地區(qū)), 而大婁山構(gòu)造帶上白堊統(tǒng)與下伏地層具平行不整合接觸關(guān)系, 因此我們認(rèn)為前新生代(即第二期構(gòu)造變形事件, D2)大婁山地區(qū)主要受控于濱太平洋構(gòu)造域動(dòng)力學(xué)背景。

圖10　大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶、周緣板內(nèi)造山帶、板緣事件等綜合對(duì)比圖Fig.10　Synthesis of the stratigraphy, thermal history and paleostress of the Daloushan area and its correlation with deformation events in surrounding blocks and orogens

中-晚三疊世華南和華北板塊碰撞事件是我國(guó)南方最重要的構(gòu)造事件, 結(jié)束了我國(guó)南方中上揚(yáng)子地區(qū)穩(wěn)定臺(tái)地與隆坳鑲嵌的構(gòu)造演化過(guò)程, 進(jìn)入復(fù)合前陸盆地演化階段; 而新生代印度-亞洲大陸碰撞則對(duì)整個(gè)亞洲的構(gòu)造變形活動(dòng)產(chǎn)生了重要的影響(Yin, 2010), 四川盆地于40~20 Ma 發(fā)生區(qū)域抬升剝蝕過(guò)程(劉樹根等, 2008; Richardson et al., 2008; Li et al., 2012c; Deng et al., 2013)。磷灰石裂變徑跡顯示大婁山西段于40~30 Ma發(fā)生抬升剝蝕作用, 早于東段抬升剝蝕時(shí)期20~5 Ma(李雙建等, 2011), 揭示抬升剝蝕的東向擴(kuò)展過(guò)程(古近紀(jì)中-晚期), 這與四川盆地南緣部分殘存的古近系特征一致。因此, 我們認(rèn)為晚古近紀(jì)(40~20 Ma)代表大婁山地區(qū)第三期NE- SW 向主應(yīng)力擠壓變形構(gòu)造事件(D3)。本期變形事件在中上揚(yáng)子四川盆地南緣、沅麻盆地和巴東盆地具有明顯的響應(yīng)特征(Wilson et al., 2006; Li et al., 2012a; Liu et al., 2012; Shi et al., 2012; 王令占等, 2012), 同時(shí)龍門山和大涼山地區(qū)也發(fā)生了同期構(gòu)造變形與隆升事件(廖忠禮等, 2003; Wilson and Fowler 2011; Wang et al., 2012), 但是雪峰造山帶、米倉(cāng)山和大巴山地區(qū)新生代以來(lái)甚少見本期構(gòu)造變形與隆升事件的報(bào)道(圖10)。因此, 我們認(rèn)為大婁山地區(qū)第三期NE-SW向主應(yīng)力擠壓變形構(gòu)造事件(D3)主要受控于特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域動(dòng)力學(xué)背景, 新生代早期區(qū)域發(fā)生了重要的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景轉(zhuǎn)換, 由早期濱太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)變?yōu)樘靥崴?喜馬拉雅構(gòu)造域。

新生代晚期四川盆地及其周緣都發(fā)生了明顯的快速抬升剝蝕, 尤其是四川盆地西南緣沿邊界主斷裂發(fā)生大規(guī)模左旋走滑構(gòu)造變形, 大婁山地區(qū)10~5 Ma發(fā)生快速抬升剝蝕過(guò)程(圖10)。因此, 我們認(rèn)為大婁山地區(qū)第四期(D4) NW-SE向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件發(fā)生在新生代晚期(10~5 Ma)。值得指出的是, 大婁山地區(qū)第四期平行層縮短變形和擦痕等破裂變形恢復(fù)古應(yīng)力場(chǎng)特征, 所有數(shù)據(jù)都未進(jìn)行復(fù)平校正(不同于第一、二、三變形期的復(fù)平校正)體現(xiàn)出明顯的一致性, 因此我們推測(cè)大婁山第四期事件主要體現(xiàn)為受控于NW-SE向主應(yīng)力場(chǎng)的抬升剝蝕作用, 地層未發(fā)生重要的褶皺變形與翻轉(zhuǎn)。

4.2大婁山盆-山結(jié)構(gòu)帶建造過(guò)程

晚三疊世以來(lái)受控于華南-華北大陸碰撞和濱太平洋構(gòu)造域的動(dòng)力學(xué)過(guò)程(如: 板塊低角度俯沖或雪峰陸內(nèi)造山過(guò)程(Li and Li, 2007; 張國(guó)偉等, 2013)), 由SE向NW的穿時(shí)擴(kuò)展陸內(nèi)變形構(gòu)造活動(dòng)控制了揚(yáng)子板內(nèi)構(gòu)造變形格架, 同時(shí)由于多層次滑脫變形控制區(qū)域主體構(gòu)造變形組合樣式(Yan et al., 2009; 張小瓊等, 2013)。穿時(shí)擴(kuò)展過(guò)程至晚白堊世已經(jīng)強(qiáng)烈控制川東齊岳山構(gòu)造帶區(qū)域, 導(dǎo)致區(qū)域白堊紀(jì)以前地層褶皺變形、與上覆上白堊統(tǒng)角度不整合接觸。低溫?zé)崮甏鷮W(xué)證據(jù)反映本期構(gòu)造事件導(dǎo)致山前坳陷逐漸由早期構(gòu)造沉降過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)樘齽兾g,同時(shí)熱史模擬也揭示區(qū)域發(fā)生一定程度抬升剝蝕作用(梅廉夫等, 2010; 王平等, 2012)。大婁山地區(qū)近SN向南川-遵義斷裂帶早期為張性斷裂, 控制和影響大婁山地區(qū)古生代-早新生代沉積特征。晚侏羅世-早白堊世受雪峰陸內(nèi)造山系統(tǒng)SE-NW向擠壓應(yīng)力場(chǎng)控制, 大婁山東段發(fā)生近EW向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形, 逐步發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)、形成逆沖走滑變形, 形成南川-遵義地區(qū)近SN向構(gòu)造(D1)、四川盆地南緣有限強(qiáng)度的構(gòu)造變形、白堊系與下伏地層區(qū)域呈假整合接觸。此時(shí), 南川-遵義斷裂構(gòu)造活動(dòng)可能與紫云-羅甸斷裂早期活動(dòng)性相關(guān), 它們和揚(yáng)子板塊北緣神農(nóng)架-黃陵古隆起帶近SN向走滑斷裂組成板內(nèi)的構(gòu)造走滑體系, 有效調(diào)節(jié)雪峰陸內(nèi)造山系統(tǒng)NW向擴(kuò)展變形構(gòu)造活動(dòng)的不同步或非均一性變形, 并可能控制著川東地區(qū)八面山弧形構(gòu)造系統(tǒng)形成。

晚白堊世雪峰陸內(nèi)造山系統(tǒng)仍處于NW向擴(kuò)展變形構(gòu)造活動(dòng)之中, 黔中地區(qū)沿紫云-羅甸斷裂帶強(qiáng)烈NW向楔入大婁山一帶(Yang, 2013), 同時(shí)受四川盆地剛性基底的強(qiáng)烈阻擋, 導(dǎo)致大婁山構(gòu)造帶發(fā)生近SN向擠壓褶皺變形(D2), 這期褶皺變形可能與早白堊世-早新生代全國(guó)廣泛發(fā)育的四川期運(yùn)動(dòng)具有一定的成因關(guān)系(萬(wàn)天豐, 2011)。紫云-羅甸斷裂和盆內(nèi)華鎣山斷裂西南分支可能發(fā)生不同剪切性質(zhì)的走滑運(yùn)動(dòng), 有效地調(diào)節(jié)盆緣NW向擴(kuò)展變形的不同步或非均一性變形。大婁山前緣上白堊統(tǒng)發(fā)生近EW走向褶皺變形, 形成赤水向斜; 大婁山南部白馬向斜地區(qū)古近系近水平展布、角度不整合覆蓋下伏地層, 預(yù)示川南大婁山構(gòu)造帶晚白堊世末期構(gòu)造格架基本形成。野外露頭觀察發(fā)現(xiàn)大量的水平縮短變形構(gòu)造, 揭示構(gòu)造變形以彎滑變形機(jī)制為主, 這與區(qū)域多層次滑脫變形相一致, 共同控制著區(qū)域擴(kuò)展變形和侏羅式構(gòu)造變形樣式(Yan et al., 2009; Li et al., 2012b)。低溫年代學(xué)證據(jù)也揭示川南地區(qū)晚白堊世發(fā)生由早期構(gòu)造沉降階段向后期抬升剝蝕的過(guò)程逐漸轉(zhuǎn)換(圖10), 且具有由南向北逐漸抬升剝蝕的過(guò)程(李雙建等, 2011)。與四川盆地西緣逐漸由古特提斯構(gòu)造域向新特提斯構(gòu)造域構(gòu)造轉(zhuǎn)換過(guò)程相一致(Deng et al., 2012b), 大婁山地區(qū)也逐漸開始經(jīng)歷由濱太平洋構(gòu)造域向特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域逐漸轉(zhuǎn)換的過(guò)程。

新生代早期, 四川盆地西南緣和南緣受印-亞板塊碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)影響, 古新世開始逐步發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)與變形(D3)。盆地西南緣大涼山前緣地區(qū)(柳嘉場(chǎng)向斜)古近系與下伏白堊系整合接觸, 共同卷入NW-NNW走向?qū)捑徬蛐睒?gòu)造。大婁山構(gòu)造帶形成第三期NW至近SN走向的構(gòu)造線理, 其前緣盆內(nèi)赤水向斜早期近EW走向褶皺后期疊加變形形成近SN走向褶皺, 呈現(xiàn)出典型的疊加樣式, 最終形成四川盆地南緣大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)。伴隨持續(xù)的新生代晚期大規(guī)模青藏高原地殼物質(zhì)向東擴(kuò)展, 沿東構(gòu)造節(jié)非均勻穿時(shí)性順時(shí)針旋轉(zhuǎn), 鮮水河-安寧河-小江斷裂系大致為其順時(shí)針走滑主邊界、發(fā)生大規(guī)模左旋走滑(王二七和尹紀(jì)云, 2009)。同時(shí), 盆地西南緣發(fā)生最晚一期構(gòu)造變形(D4), NE-SW向應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形形成NW走向構(gòu)造疊加改造早期NE走向構(gòu)造(D3), 如: 柳嘉場(chǎng)向斜。受控于印-亞板塊碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)影響的大婁山構(gòu)造帶及其周緣第三期和第四期(D3、D4)構(gòu)造變形主應(yīng)力場(chǎng)的變化, 可能與印度板塊不斷北東向運(yùn)移作用密切相關(guān)(萬(wàn)天豐, 2011)。低溫?zé)崮甏鷮W(xué)特征反映出晚新生代快速抬升剝蝕(圖10), 最終形成大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)現(xiàn)今地貌。

5　結(jié)　論

四川盆地南緣大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶NEE-NE走向, 長(zhǎng)約250 km、寬約80 km, 缺少山前地形地貌陡變帶, 具漸變性山-盆地貌; 淺部構(gòu)造具擠壓-坳陷結(jié)構(gòu), 以隔槽式構(gòu)造樣式為主, 構(gòu)造變形縮短量約12~20 km。基于水平縮短變形、多期變形構(gòu)造和古應(yīng)力反演等揭示大婁山地區(qū)晚中生代-新生代發(fā)生了四期具不同應(yīng)力場(chǎng)特征的構(gòu)造變形事件。第一期晚侏羅世-早白堊世近EW向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件, 第二期晚白堊世(~80 Ma)近SN向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件, 第三期古近紀(jì)晚期(40~20 Ma) NE-SW向主應(yīng)力場(chǎng)擠壓變形事件和第四期晚新生代(10~5 Ma) NW-SE向主應(yīng)力場(chǎng)抬升剝蝕事件。大婁山漸變型盆-山結(jié)構(gòu)帶晚中生代-新生代多期構(gòu)造事件、中國(guó)南方大陸板緣主要板塊事件、板內(nèi)構(gòu)造與隆升事件具有明顯的相關(guān)性, 揭示出大婁山區(qū)域晚中生代-新生代由濱太平洋構(gòu)造域向特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域逐漸轉(zhuǎn)換的重要過(guò)程。

致謝： 在研究過(guò)程中得到李雙建、王平博士的指導(dǎo)與幫助, 野外工作得到童奎、蘇小慧和田夢(mèng)娜等大量幫助, 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)萬(wàn)天豐教授和顏丹平教授對(duì)文章的修改提出寶貴意見和建議, 在此謹(jǐn)表謝意。

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Mutli-stage Structural Evolution of Intracontinental Daloushan Basin-Mountain System, Upper Yangtze Block: Implications for a Coupling of Deformation Events Across South China Plate and its Periphery

DENG Bin1,2, LIU Shugen1, QIN Zuopeng3,4, LI Zhiwu1, LUO Chao1, LI Jinxi1, LI Yuwei3and GOU Qiaoxin1
(1. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu 610059, Sichuan, China; 2. MLR Key Laboratory of Tectonic Controlled Mineralization and Oil Reservoir, Chengdu 610059, Sichuan, China; 3. College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China; 4. Bohai Oil Research Institute, Tianjin Branch of CNOOC Limited, Tianjin 300452, China)

Mountain building processes of intracontinental basin-mountain system record deformation from the stress of continental collision at both plate margins and within continental interiors, which shows a coupling relationship with uplift and exhumation, sedimentary deposits etc. The Daloushan intraplate basin-mountain system lies at the southern margin of the Sichuan basin that is situated in upper Yangtze Block, and the southeastern margin of the Tibetan Plateau. The Daloushan strikes nearly E-W with ~250 km in length and 80 km in width, and a gradual topography changing from mountain to basin. The gentle Daloushan fold belt is of Jura-style with shorten distance of 12-20 km. In this study, layer-parallel shortening, multi-stage structural data and fault-slip analysis are used to decipher the deformational characteristics and evolution of the Daloushan basin-mountain system. The results suggest that four stages of deformation occurred across the Daloushan during Late-Mesozoic to Cenozoic, which is simultaneous with the multi-stage collision and deformation both in the plate margin and the interior of the South China plate. The first two phases of compressional, approximately E-W and S-N oriented shortening events (D1and D2) generated sets of layer-parallel shortening structures and multistage conjugate joint sets. These sets formed by the NW-ward diachronous thrusting of the Xuefeng Orogen related to far-field effects of distal flat-slab subduction of the Pacific plate under the South China plate during Early-Late Cretaceous and Late Cretaceous (~80 Ma). Then, the third phase of NE-SW oriented (D3) and the NW-SE oriented (D4) shortening deformation occurred during Late Paleogene (40-20 Ma) and Late Cenozoic (10-5 Ma), respectively, as far-field effects of India-Asian continental collision. Thus, we suggest that an intracontinental transfer of Paleo-Pacific Tectonic Domain to Tethys-Himalayan Domain occurred here during Late-Cretaceous to Early Cenozoic (D2to D3).

layer-parallel shortening; multi-stage joints; fault-slip analysis; basin-mountain system; Daloushan

P541

A

1001-1552(2015)06-0973-019

10.16539/j.ddgzyckx.2015.06.001

2014-03-18; 改回日期: 2014-07-12

項(xiàng)目資助: 本文受國(guó)家自然科學(xué)基金(41230313, 41402119, 2014JQ0057, 41472107)、國(guó)家基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”項(xiàng)目(2012CB214805)和油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金聯(lián)合資助。

鄧賓(1980-), 男, 副教授、博士, 研究方向?yàn)榕?山耦合與低溫?zé)崮甏鷮W(xué)。Email: dengbin13@mail.cdut.edu.cn