高加林，許光泉，黎志豪，張海濤，吳詩勇，鄭建斌

(安徽理工大學地球與環(huán)境學院，安徽 淮南 232001)

逆沖推覆構造一直是構造地質學研究的熱點內容之一。在上個世紀70年代中期，國外地質學家率先開展對逆沖推覆體構造研究[1]，我國地質學家隨后進入研究該領域的潮流中，調查與之相關地區(qū)的逆沖推覆構造系，并探討其形成機制[2]?；茨厦禾镂挥谌A北板塊南緣，其主要構造格架為一近東西向展布的“對沖式斷-褶構造帶”[3]。該構造帶為印支期華北板塊與揚子板塊碰撞造山的產(chǎn)物，是大別山北側薄皮推覆構造前鋒帶和外緣帶的主體[4]。淮南煤田南側的“舜耕山-八公山構造帶”是典型的疊瓦狀逆沖推覆構造帶[5]，根據(jù)文獻[6]，區(qū)內構造主要受印支期與燕山期的構造應力控制，印支期表現(xiàn)為近南北向擠壓作用，燕山期表現(xiàn)為南北向的伸展作用，在兩期構造運動期間“舜耕山-八公山構造帶”上構造應力發(fā)生反轉，并形成負反轉構造[7]。然而前人側重于印支運動在淮南煤田南部形成推覆體過程的研究，而對后期燕山運動對推覆體的改造作用的研究尚未開展，為揭示這一演化過程，本文以淮南煤田南部的羅山-李郢孜段推覆體為研究對象，在對其構造地質特征及其組合形態(tài)分析的基礎上，對該段推覆構造體形成過程進行初步探究，為進一步認識淮南煤田地質構造的成因及深部資源開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

淮南煤田位于華北板塊南緣，東至長豐斷層，西至阜陽斷裂，北至劉府斷層，南臨合肥盆地。以阜鳳斷層和明龍山斷層為界，將其劃分為南部構造帶、中部構造帶和北部構造帶(見圖1)。其中，南部構造帶由舜耕山斷塊、羅山斷塊、八公山斷塊等組成。以阜鳳斷層為主滑動面，其南側發(fā)育的主要斷層有舜耕山逆沖推覆斷層和阜李斷層。

圖1 羅山-李郢孜段地質圖

羅山-李郢孜段推覆體在 “淮南煤田南部構造帶”八公山斷塊和舜耕山斷塊相接觸的位置。羅山段自南向北主要出露有太古界霍邱群、青白口系伍山組、劉老碑組、震旦系四十里長山組、九里橋組、四頂山組等地層。巖層產(chǎn)狀倒轉，傾向在160°～180°之間，走向EW，傾角在50°～80°之間。羅山斷塊巖層產(chǎn)狀在羅山公墓以西發(fā)生變化，傾向變?yōu)槲鞅?，傾角變緩，并且在羅山斷塊上發(fā)育一條主要的次級逆沖推覆斷層F4。李郢孜段主要發(fā)育有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系等地層，區(qū)內F3斷層以南地層倒轉，走向、傾向變化較大，傾角在60°～80°之間；F3斷層以北地層不倒轉，傾向NE，走向NW-SE，傾角由淺部向深部變緩。李郢孜段有一組發(fā)育在倒轉地層上的褶皺，這些褶皺走向為NE-SW，為兩個向形與一個背形，褶皺的形成與側向擠壓作用有關。

2 羅山-李郢孜段推覆體構造特征

研究區(qū)地質構造發(fā)育，其中最發(fā)育的為逆沖推覆斷層，同時發(fā)育負反轉斷層、同沉積正斷層、橫彎褶皺等。通過野外調查，在羅山-李郢孜段內的典型位置實測了三條地質剖面，并以此為基礎分析。

A-A’地質剖面位于研究區(qū)東側羅山斷塊上，如圖1，剖面自南向北依次出露白堊系砂巖與礫巖、太古界變質巖、青白口系陸源碎屑巖與碳酸鹽巖、震旦系陸源碎屑巖與碳酸鹽巖、與三疊系砂巖。其中白堊系礫巖、砂巖主要分布于舜耕山南側山腳下，位于阜李斷層上盤。白堊系地層主要為礫巖，其礫石成分有灰?guī)r、白云巖，砂巖、粉砂巖等巖屑，分選性差，磨圓度差，雜基支撐，為典型的山前洪積扇沉積物。在剖面南側鉆孔揭露白堊系地層之下為霍邱群，二者之間不整合接觸，霍邱群之上地層已被剝蝕。上述地質特征表明，白堊紀沉積時期，阜李斷層可能是一條活動的同沉積正斷層，斷層下盤巖層風化剝蝕，巖屑向山前盆地快速堆積(見圖2～圖3)。

圖2 羅山段A-A’地質剖面圖

圖3 羅山段B-B’地質剖面圖

A-A’剖面與B-B’剖面處發(fā)育一系列形成于印支運動東西走向的逆沖斷層，如舜耕山斷層、F4斷層、阜李斷層等，這些斷層傾向向南，傾角由淺部向深部變緩。舜耕山斷層在研究區(qū)內出露良好，斷層面呈起伏波狀，顯示出典型的斷坡、斷坪的幾何形態(tài)。斷層帶出露寬度最大40m，帶內斷層泥、斷層角礫巖發(fā)育。斷層兩側發(fā)育伴生構造，上盤灰?guī)r中比較發(fā)育次級斷裂，下盤砂巖泥巖中牽引褶皺比較發(fā)育。在舜耕山斷層上盤的羅山巖片上發(fā)育一條次級逆沖推覆斷層F4，該斷層在公墓西側、水庫東側出露良好，斷層主體上表現(xiàn)為一條低角度逆斷層(見圖2～圖3)。阜李斷層在研究區(qū)淺部錯斷白堊系與霍邱群的地層，為正斷層，但該斷層八公山段使霍邱群推覆于古生代地層之上，為逆沖斷層。這是由于在印支期阜李斷層形成時為一條逆沖斷層，但在燕山運動中后期研究區(qū)應力環(huán)境變?yōu)镾N向伸展，并且阜李斷層各個位置受到的拉張強度不同，在其劇烈拉張的位置表現(xiàn)為正斷層，拉張較弱的位置保留最初逆斷層的形態(tài)，因此，阜李斷層在研究區(qū)為一條在白堊系發(fā)育的負反轉斷層。

圖4 李郢孜段C-C’ 地質剖面圖

C-C’地質剖面位于研究區(qū)西側八公山巖片李郢孜段上。如圖4所示剖面自南向北揭露寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系的地層。剖面中最大的F3斷層走向東西，傾向向南，斷層面傾角由淺部向深部變緩。斷層上盤地層急傾斜并倒轉，下盤地層基本不倒轉，傾角由淺部向深部變緩，下盤的斷層牽引褶皺顯示出斷層上盤曾做向上的運動。其構造形態(tài)顯示該斷層為一條形成于南北向擠壓作用的逆斷層，與舜耕山斷層等其他東西走向逆斷層相似。但從該斷層面錯斷上下盤地層的新老關系判斷該斷層為一條正斷層，同時斷層上盤的牽引褶皺顯示出F3斷層曾做正斷層性質的活動，可見F3斷層同樣為一條負反轉斷層。礦井資料表明，F(xiàn)3斷層上下盤發(fā)育的次級斷裂，上盤的次級斷裂大都被改造成正斷層，下盤的次級斷裂基本上保留了逆斷層的性質。研究區(qū)走向EW的逆斷層普遍受到了拉張作用的改造，但改造的程度并不相同。

在研究區(qū)內傾向向南，東西走向的推覆斷層受到拉張改造的強度在空間分布上存在一定的規(guī)律性。在剖面上對比四條近東西走向的逆沖斷層發(fā)現(xiàn)：最靠北的舜耕山斷層據(jù)前人對斷層帶內構造巖的研究，發(fā)現(xiàn)舜耕山斷層是低溫快速變形的產(chǎn)物，它經(jīng)歷了兩期或兩期以上的構造作用[8]。但舜耕山斷層由于受到拉張改造較為微弱，正斷層性質的位移量較小，沒有改變其逆斷層的性質； F3斷層為一條被改造成正斷層的逆斷層如圖4所示，位于研究區(qū)中部的F3，擁有明顯的拉張位移量，原先的逆斷層幾乎被改造為一條正斷層。最南側的阜李斷層在羅山地區(qū)的淺部均表現(xiàn)為正斷層，并且在其南側的上盤沉積了巨厚的白堊系地層，表現(xiàn)出了很大的拉張性質位移量。三條推覆斷層中最南部的阜李斷層有最大的正斷層位移量，拉張性質的改造向北遞減，可見研究區(qū)內逆沖斷層的拉張性質的改造具有向東南加劇的特點。

3 地質構造成因分析

通過對研究區(qū)的調查與分析發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)深部發(fā)育印支期的逆沖斷層，如阜鳳斷層、舜耕山斷層；區(qū)內逆沖斷層于燕山期有不同程度的反向復活；阜李斷層上盤白堊系地層與下伏霍邱群地層不整合接觸，并且阜李斷層在研究區(qū)白堊系地層中表現(xiàn)為一條同沉積正斷層。上述地質特征可以表明淮南煤田南部推覆體構造帶發(fā)生過構造應力反轉，為一條負反轉構造帶。發(fā)育多期次構造其他證據(jù)有：逆斷層上盤特殊的伴生構造(見圖4～圖5)、斷層巖中晶體發(fā)育不同的拉伸方向。

通過對上述地質條件分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)推覆體構造帶受多期次地質構造運動作用，其中印支期的擠壓作用形成推覆體構造，燕山中后期的伸展作用改造了原先的推覆構造，區(qū)內從加里動運動以來，構造形成演化過程分述如下。

1)風化剝蝕階段。如圖5A，華北板塊南緣淮南煤田從寒武紀至奧陶紀沉積了一套碳酸鹽地層，從早志留紀至石炭紀早期，受到加里東運動影響，整個地層發(fā)生垂向抬升，形成地臺，經(jīng)過長期的風化剝蝕作用，缺失了志留紀至早石炭世的沉積。

2)沉積階段。進入晚石炭世，受海西運動影響，區(qū)內開始沉積，沉積了石炭紀系的上統(tǒng)、二疊系和三疊系下統(tǒng)地層；由于期間沒有受到強烈的水平擠壓，所以巖層的產(chǎn)狀正常，地層之間沒有角度不整合。

3)推覆擠壓階段。如圖5B印支運動期間，揚子板塊與華北板塊碰撞拼合， 秦嶺-大別山進入碰撞后的板內變形體制， 出現(xiàn)板內俯沖和大規(guī)模的、不同層次的逆沖推覆構造。在北北東-南南西向的擠壓應力的作用下，原先近水平的地層抬升、倒轉、破裂，在淮南煤田南側形成一系列傾向南的逆沖推覆斷層，形成以疊瓦狀推覆構造為主要型式的構造格局。區(qū)內三條主要的逆沖斷裂為：阜李斷層、舜耕山斷層、阜鳳斷層。由于印支期的造山運動，研究區(qū)顯著隆起缺失晚三疊世和大部分早-中侏羅世的沉積。

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4)拉張沉積階段。如圖5C燕山運動早期由于太平洋板塊的俯沖、及其他板塊的多向匯聚作用，華北地臺東部地殼增厚。到了燕山運動中期，由于伊澤納崎板塊的俯沖速率減慢，由高角度俯沖轉變?yōu)榈徒嵌雀_，地幔巖漿開始底辟上涌，華北東部的地殼開始經(jīng)歷強烈的減薄、伸展作用[9]，并在淮南煤田南部的合肥地區(qū)發(fā)育斷陷盆地[10]。受伸展作用的影響，淮南煤田南部印支運動時期形成的逆沖斷層于燕山中期再次活動，受到了不同程度正斷層性質的改造，形成了一系列的負反轉斷層。并且逆斷層伸展性質的改造存在向南加劇的特點。從燕山運動中期應力場發(fā)生反轉的角度出發(fā)，舜耕山斷層羅山段在其印支運動形成時很有可能是阜李斷層的一部分。于燕山運動的拉張改造過程中，阜李斷層上盤的推覆體發(fā)生斷裂，處于阜李正斷層上盤向南運動，與北部的殘片分離，其北部的殘片為現(xiàn)在的羅山斷塊。

在喜馬拉雅運動和新構造運動期間，處于中國東部的研究區(qū)主要受東西向拉張作用影響，在研究區(qū)南側和北側的盆地與平原中沉積了新升界的松散層[11]。因其構造作用強度較弱，在燕山運動以后研究區(qū)的構造沒有較大變化。

從研究區(qū)推覆體構造的發(fā)育特征及其演化過程表明：研究區(qū)構造格架最初形成于印支運動，后期的構造運動并未徹底改造了先期的構造格架，燕山中后期的伸展作用，不傾向于形成新的斷層，表現(xiàn)為使印支期的推覆斷層反向活化，即后期構造對先期構造進行改造，同時受到先期構造格架的制約作用。

圖5 羅山-李郢孜段構造演化示意圖

4 結論

羅山-李郢孜段推覆體是整個華北板塊南緣構造地質運動的一個縮影，它反映了淮南煤田自加里東運動以來經(jīng)歷了多期構造運動改造結果，其中印支期的擠壓與燕山期的拉張是其演化過程中的兩個關鍵階段。通過對研究發(fā)現(xiàn)，燕山運動中期區(qū)域構造應力場由印支期的南北向擠壓轉變?yōu)槟媳毕蚶瓘?，研究區(qū)內形成于印支期的逆沖斷層于燕山運動時期發(fā)生反向活動，形成了一系列的負反轉斷層，并且逆沖推覆斷層拉張性質的改造有向南加劇的特點。

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