◎ 姚杜琳，黎 新，劉干榮

田東棋盤灘位于田東縣城北西約40 千米的那拔鎮(zhèn)福星村靈岐河河灘上，因巖石被2 組近于垂直的節(jié)理分割成方塊狀，形似棋盤而得名，是廣西著名的風景區(qū)和地質遺跡保護區(qū)，目前已被開發(fā)為田東地質公園的一個園區(qū)。棋盤灘長140～170 米，寬100～110 米，平面形態(tài)近梯形。研究小組運用構造地質學的研究方法，對棋盤灘節(jié)理進行觀察，通過對節(jié)理的分組、分類、分期、配套等，利用節(jié)理的相關特性及共軛、次序等關系，結合區(qū)域構造特征，初步探討棋盤灘節(jié)理的形成過程及其與區(qū)域構造的關系。

一、區(qū)域構造特征

從大型構造尺度上看，田東地區(qū)屬右江再生地槽桂西拗陷，主要發(fā)育石炭紀—中二疊世臺地相淺海碳酸鹽巖建造，晚二疊世深水硅泥質巖建造，以及早中三疊世巨厚的槽型復理石、類復理石夾火山巖和碳酸鹽巖建造。印支運動期間，受印度板塊俯沖的影響，在地槽回返的同時，該區(qū)主要形成以區(qū)域性線性復式褶皺為主的北西向構造形跡，這是該區(qū)的主體區(qū)域構造格架。印支晚期—燕山早期，在太平洋板塊對中國大陸板塊俯沖的影響下，該區(qū)形成北東（東）向（疊加）構造形跡，主要是在前期北西向褶皺基礎上發(fā)生近橫向構造疊加，表現(xiàn)為北東（東）向橫跨褶皺的發(fā)育和北西向褶皺軸向的偏轉。

在中型構造尺度上，那拔鎮(zhèn)福星村一帶屬那恒—棋盤灘—那拔北向斜南東段，這是北西向大型復式褶皺內部的一個次級褶皺。向斜核部為中三疊統(tǒng)百逢組下段（T2bf1），翼部依次為下三疊統(tǒng)石炮組（T1s）、上二疊統(tǒng)領好組（P3lh）、中二疊統(tǒng)四大寨組（P2s）。軸向北西300°～310°，向東至那拔北西逐漸偏轉為近東西向，乃至北東東向，呈現(xiàn)出中型尺度上的構造疊加。向斜橫截面近屜形，轉折端較寬緩，巖層近水平，產狀160°～185°∠5°～6°，兩翼稍陡，南西翼產狀25°～32°∠36°～45°，北東翼產狀215°∠38°～55°。

二、節(jié)理的基本特征

棋盤灘位于箱形向斜轉折端（見圖1），出露百逢組下段近水平厚層—塊狀砂巖夾泥質砂巖。棋盤灘節(jié)理主要有6 組（分別用英文字母作為其代號），基本上見于河灘上近水平的同一層塊狀砂巖中。

圖1 棋盤灘箱形向斜剖面示意圖

（一）北北東向剪節(jié)理（a 組）

北北東向剪節(jié)理是棋盤灘最為發(fā)育、最為醒目并構成棋盤格子的節(jié)理之一（見圖2）。其分布均勻，走向22°～30°，近直立，產狀290°～300°∠75°～83°。節(jié)理面較平直，延伸較遠且穩(wěn)定，長度幾十米至上百米。節(jié)理間距一般為1～1.6 米。節(jié)理末端見尖滅側現(xiàn)現(xiàn)象，各條節(jié)理之間多為右階斜列（見圖3），少數(shù)見左階斜列，沿節(jié)理具右旋剪切（見圖4）。除具有微量右旋錯動外，該組部分節(jié)理還見較明顯的右旋或左旋位移（以前者為主），錯距在幾厘米至幾十厘米之間，屬微斷層范疇（見圖5），這可能是受后期構造變動影響而沿節(jié)理面產生調整所致。

圖2 被限制在2 條a 組節(jié)理之間且呈右階斜列的c 組節(jié)理圖

圖3 右階斜列的a 組節(jié)理及其間f 組節(jié)理圖

圖4 a 組、d 組共軛剪節(jié)理圖

圖5 沿a 組節(jié)理發(fā)育的右行微斷層圖

（二）北西向剪節(jié)理（b 組）

北西向剪節(jié)理也是棋盤灘上最為發(fā)育構成棋盤格子的一組節(jié)理。其走向300°～310°，近直立，節(jié)理面較平直，延伸較長，一般長幾十米，但常為a 組和其他組節(jié)理錯開而呈不連續(xù)狀。節(jié)理間距多在0.6～1.4 米之間，節(jié)理之間偶見右階羽列現(xiàn)象。因證據(jù)不足，節(jié)理剪切旋向不詳。該組節(jié)理還有一個獨特的現(xiàn)象，即節(jié)理產狀在褶皺內部呈現(xiàn)有規(guī)律變化的特征。在巖層近水平的北西向箱形向斜轉折端（棋盤灘），節(jié)理走向北西，近直立，而在向斜南西翼和北東翼，節(jié)理呈傾斜狀態(tài)，傾向與層理傾向相反，產狀分別為201°∠53°、40°∠56°。

（三）北北東向剪節(jié)理（c 組）

北北東向剪節(jié)理稀疏散布于棋盤灘中南部，走向10°～15°，較a 組略偏北，近直立，傾向與a組相反，產狀100°～105°∠70°～80°。節(jié)理面平直，規(guī)模不大，長幾米至幾十米，延伸穩(wěn)定，但平面上常被限制在2 條a 組節(jié)理之間，剖面上錯開a 組節(jié)理。節(jié)理間距較大，一般為幾米，局部見小規(guī)模低級別的該組節(jié)理呈稍密集分布。節(jié)理末端見尖滅側現(xiàn)現(xiàn)象，常呈右階羽列，具左行剪切（見圖6）。

圖6 c 組、e 組節(jié)理的互切關系圖

（四）北東東向剪節(jié)理（d 組）

北東東向剪節(jié)理走向60°左右，近直立，分布局限，僅見于棋盤灘北東福星村附近，節(jié)理面較平直，長幾米至幾十米，延伸較穩(wěn)定，局部稍密集，節(jié)理間隔幾十厘米，分布不均勻，具左行剪切特征。

（五）北北西向剪節(jié)理（e 組）

北北西向剪節(jié)理走向325°～335°，較b組節(jié)理略偏北，產狀45°～55°∠75°～80°，近直立，分布局限，稀疏散布于棋盤灘南—南東部，節(jié)理面較平直，出露長幾米，間距較大，一般為幾米，局部可見稍呈密集分布的小規(guī)模次級節(jié)理，具右行剪切特征。

（六）北西向張節(jié)理（f 組）

北西向張節(jié)理走向北西，與b 組節(jié)理近于平行，并常與之混生，節(jié)理面不規(guī)則，產狀變化較大，規(guī)模較小，分布不均勻，常被限制于2 條a 組節(jié)理之間（見圖7）。

圖7 右階右行的a 組節(jié)理與f 組節(jié)理關系圖

三、節(jié)理的分期與配套

研究小組根據(jù)各節(jié)理間的切割、限制等關系，結合相關構造，進行節(jié)理分期和配套。

（1）b 組北西向剪節(jié)理均為a 組、c 組、d 組、e 組這4 組節(jié)理所切割，為該區(qū)最早期的節(jié)理。

（2）c 組北北東向剪節(jié)理和f 組北西向張節(jié)理均為a 組節(jié)理所限，形成應晚于后者。f 組部分節(jié)理的成因與北西向褶皺和a 組節(jié)理密切相關，推測其形成稍早于c 組節(jié)理。

（3）a 組北北東向剪節(jié)理和d 組北東東向剪節(jié)理（后者較稀少）在棋盤灘北東福星村附近呈X 形交叉，二者互相（微量）切割，具有相反的剪切旋向（前者為右旋，后者為左旋），且相向運動的兩象限的頂角發(fā)生鈍化，表明其是同時產生的一對共軛剪節(jié)理，由此可依剪切旋向推導出構造應力場的應力方向，即最大主應力σ1 為北東—南西向，最小主應力σ3 為北西—南東向，中間主應力σ2 近直立。

在棋盤灘南部，c 組北北東向剪節(jié)理與e 組北北西向剪節(jié)理呈X 形相交，二者具互切關系，剪切旋向相反（c 組為左旋，e 組為右旋），應為同時形成、具有統(tǒng)一力學關系的一對共軛剪節(jié)理。由剪切旋向反映出的構造應力場主應力方向與前期不同，即σ1 為北北西—南南東向，σ3 為北東東—南西西向，σ2 近直立。

綜上所述，該區(qū)節(jié)理主要分為4 期，并初步配成2 對共軛剪節(jié)理，先后次序為：①b 組北西向剪節(jié)理；② a 組、d 組共軛剪節(jié)理組合；③部分f 組北西向張節(jié)理；④ c 組、e 組共軛剪節(jié)理組合。

四、初步討論

（1）棋盤灘以a 組北北東向剪節(jié)理和b 組北西向剪節(jié)理最為發(fā)育，二者延伸穩(wěn)定，間隔相近，基本直交，將巖石切成棋盤格子。這些格子排列在近南北方向上較規(guī)整，在近東西方向上有所錯位，這是由于b 組節(jié)理被較新的a 組和其他節(jié)理（或微斷層）錯開。這些錯動有時難見系統(tǒng)的對應錯開點，錯位規(guī)律性不易讀出，這可能與a 組、b 組節(jié)理經歷過后期較多的構造變動而呈現(xiàn)出位移的多次性和復雜性有關。

（2）b 組節(jié)理為區(qū)內其他各組節(jié)理所切錯，反映了其是該區(qū)形成最早的節(jié)理。鑒于其產狀隨北西向褶皺的彎曲而呈現(xiàn)規(guī)律性變化，可以設想一個簡單的旋轉操作，將褶皺兩翼巖層以樞紐為旋轉軸（沿擠壓的反方向）旋轉展平，這時兩翼原本傾斜的b 組節(jié)理將變成直立而走向不變，完全與轉折端的節(jié)理平行。這種巖層展平后節(jié)理產狀歸于相同的情形，表明b 組節(jié)理形成時巖層仍處于水平狀態(tài)，而此時應為北西向褶皺發(fā)生前的印支造山初期。b 組節(jié)理因資料尚欠缺，且未能配套，其成因與區(qū)域構造的關系不詳。目前推測其或是印支初期某次構造變形的產物，或是所謂的“萌芽節(jié)理”，這有待于進一步研究。

（3）a 組、d 組共軛剪節(jié)理是北西向褶皺內部的2 組交叉狀斜節(jié)理，其銳角平分線（代表擠壓或σ1 方向，也是節(jié)理間巖塊的相向運動方向）基本垂直褶皺軸面，與褶皺巖層縮短方向基本一致。其共軛關系反映了存在一個主壓應力為北東—南西向的構造應力場，這個應力場與形成印支中期北西向褶皺的應力場具有相似的應力配置，極可能屬同一構造應力場或具演化關系。這些跡象反映了a 組和d 組組合與區(qū)域北西向褶皺之間，不僅在時空上密切相關，而且在運動學、動力學背景上也存在較強的規(guī)律性聯(lián)系，或是在印度板塊對歐亞板塊俯沖的背景下，印支中期北西向主體褶皺發(fā)育過程中或其后期，當巖層抬升至較淺層次、發(fā)生脆性變形時形成的小型斷裂構造形跡。

（4）c 組、e 組共軛剪節(jié)理組合的形成晚于a 組、d 組組合。由于棋盤灘靠近那拔箱形向斜北西向軸跡向北東東偏轉的部位，因此屬疊加褶皺發(fā)生作用的范圍。代表擠壓或σ1 方向的共軛節(jié)理銳角平分線呈北北西—南南東向，也是節(jié)理間巖塊相向運動方向，其與北東東向疊加褶皺軸跡基本垂直，與褶皺巖層的縮短方向基本平行。由于c 組、e 組組合剪切旋向推導出的應力狀況與形成該區(qū)印支晚期—燕山早期北東東向疊加褶皺的應力狀況相似，因此極可能屬同一構造應力場。這些跡象表明 c 組、e 組組合在時空、成因上與區(qū)域北東東向疊加褶皺有較明顯的規(guī)律性關聯(lián)，或是在印支晚期—燕山早期，太平洋板塊對中國大陸低角度俯沖的背景下，疊加褶皺后期脆性變形的產物。

（5）a 組節(jié)理由于形成較早，可能會受后續(xù)構造變動的影響，部分節(jié)理面出現(xiàn)明顯位移而形成微斷層。這些后期微斷層的位移以右行為主，左行次之。其原因可能是在北西向褶皺晚期或褶皺期后，因北東—南西向擠壓應力不均勻導致巖層產生彎曲，使剛形成不久的a 組節(jié)理通過位移進行適應性調整，結果造成不同部位的節(jié)理相對位移幅度參差不齊，出現(xiàn)既有左行，又有右行的位移特征。此外，后期微斷層的左行滑動，也有可能與稍后（印支晚期—燕山早期）發(fā)生的北東東向疊加構造有關，因為a 組節(jié)理與c 組節(jié)理方向相近，先產生的a 組節(jié)理勢必受到產生c 組、e 組共軛剪節(jié)理組合的構造應力場的作用，形成與c 組節(jié)理相同的左行錯動。

（6）f 組北西向張節(jié)理雖非主流，但成因多樣。首先，其作為褶皺轉折端縱張裂隙的可能性是存在的，原因是箱形向斜近水平轉折端變形較弱，在彎滑褶皺作用中不會產生較強的張應力，且先產生的b 組北西向剪節(jié)理會充當減壓空間而承擔縱張裂隙的作用，釋放掉部分張應力，使新裂隙不易產生。其次，f 組節(jié)理常限于2 條側列的a 組節(jié)理之間，其成因在一定程度上可能與剪節(jié)理或微斷層的側接效應派生的張應力有關。在2 條規(guī)模較大并可能有微斷層影響的a 組節(jié)理末段區(qū)域，因具有右階側列、右行剪切的特征，在其疊合部位存在一定的拉張作用，一旦張應力超過巖石抗張強度的極限，可能就會在2 條a 組節(jié)理之間形成與之近于垂直的張裂隙。最后，部分f 組裂隙可能即為后期平行b 組節(jié)理發(fā)育的風化裂隙。因此，在f 組節(jié)理與區(qū)域構造關系上，除風化成因，無論是作為縱張節(jié)理，還是側列剪節(jié)理派生的張節(jié)理，其或是褶皺作用的產物，或在成因關系上與a 組節(jié)理一脈相承，都與區(qū)域北西向褶皺相關。

（7）構成棋盤的a 組和b 組節(jié)理粗看像一對共軛剪節(jié)理或X 交叉節(jié)理，持此觀點者較多。但依上述分析，a 組和b 組節(jié)理為錯開關系（a 組錯開b 組），不是同時形成，且無法用剪切旋向進行匹配，故二者不能進行配套，不是統(tǒng)一構造應力場的產物，不具有共軛關系。

五、建 議

棋盤灘節(jié)理主要見于北西向箱形向斜轉折端，其發(fā)育與印支晚期—燕山早期主要構造作用背景相關。b 組節(jié)理形成于印支早期。a 組、d 組共軛剪節(jié)理和多數(shù)f 組節(jié)理可能與印支中期區(qū)域性北西向褶皺的形成相關。c 組、e 組共軛剪節(jié)理組合可追溯到印支晚期—燕山早期的區(qū)域性北東向疊加褶皺。成就棋盤灘的主要是a 組和b 組節(jié)理，其數(shù)量眾多，分布均勻，長而穩(wěn)定，間距相當，近于直交，構成一個形象、壯觀，集科研價值、美學價值于一體的天然棋盤。

研究棋盤灘節(jié)理不僅有助于構造地質研究，也有利于地質遺跡保護和地質公園建設。下一步的建議：地質公園的開發(fā)建設與地質研究緊密結合，在分析節(jié)理特性及其相互關系的基礎上，重視節(jié)理與相關地層、構造、地貌等方面的研究，加強節(jié)理與區(qū)域構造關系的探索，為精準厘定棋盤灘節(jié)理及其他地質現(xiàn)象的性質，正確闡述地質作用過程，探討桂西北地區(qū)印支期—燕山期的構造演化打下堅實基礎。