龙门山南段三江-水磨-漩口飞来峰的构造变形及演化

杨 超,刘顺,任清军

(成都理工大学地球科学学院,四川成都 610059)

龙门山南段三江-水磨-漩口飞来峰的构造变形及演化

杨 超,刘顺,任清军

(成都理工大学地球科学学院,四川成都 610059)

为了解龙门山造山带构造演化过程,通过龙门山南段的三江-白石、水磨和漩口三条地质剖面,应用构造解析方法对野外实测的褶皱、节理和断层等构造变形要素进行综合分析,了解三江-水磨-漩口飞来峰的构造演化过程,最后确定出其主要区域构造应力场有五期:第一期NW-SE向、第二期S-N向、第三期E-W向、第四期NW-SE向、第五期竖直向。从印支晚期持续到喜山期。飞来峰的构造变形对研究龙门山的构造演化具有重要意义。

龙门山南段;构造解析;构造演化

龙门山造山带位于四川盆地以西,青藏高原东缘的松潘-甘孜造山带与扬子地块的碰撞衔接处。北起广元、白水地区,南接天全、泸定一带,全长约500 km,宽约30 km～50 km,其巍峨壮丽,峰峦叠翠,呈NE-SW向展布,内部构造组成主要是一个复杂的逆冲推覆系统[1]。根据构造变形与沉积差异,龙门山构造带可划分为北段、中段和南段:绵竹市的汉旺-什邡金河(马槽滩断层)以北称为龙门山北段,都江堰市沙坪(灌口)以南称为龙门山南段[2],两段之间是龙门山中段。

前人对龙门山飞来峰的研究较多,但大都集中于龙门山中段彭县地区的塘坝子、天台山一带飞来峰,并且都侧重于飞来峰的构造形态和变形特征的分析描述以及形成原因的讨论[2-9]。而本文将通过分析三江-水磨-漩口地区的飞来峰内部及下伏地层的构造变形特征,确定本次研究区中龙门山南段NE侧的长条状“懒板凳飞来峰”与SW侧的“白石-苟家飞来峰”的接合部,即本文中的三江-水磨-漩口飞来峰的构造变形顺序,并讨论其形成和演化。

本文确定构造变形序列遵循以下原则:①为了排除局部构造应力作用的产物,通常将多个观察点中出现的相同构造变形(产状、形态和反应相同的构造应力)以及一些重要的变形部位、规模较大的变形作为一个变形序列;②褶皱等塑性变形早于断裂等脆性变形;③中层、厚层和块状岩石中劈理等密集破裂早于节理等稀疏破裂;④破裂面弯曲且填充有矿脉的早于平直、光滑、无矿脉填充的;⑤填充的矿脉发生过变形的破裂缝早于没有变形的;⑥各变形要素的切割、错断、限制等关系。以上仅是一般原则,通常还要综合考虑。

1 区域地质概况

龙门山推覆构造的主体由三条近于平行的NE-SW向展布的区域性大断裂组成,他们分别是:青川-茂汶-陇东断裂(后山断裂)、北川-映秀-五龙断裂(中央断裂)和马角坝-都江堰-双石断裂(前山边界断裂)[10]。后山断裂形成时间最早,活动最强烈,切割最深的断裂,变形作用以韧性变形为主。中央断裂在平面上连续性好,主断层清楚。前山断裂由多条断裂断续相接,次级断裂发育,显示脆性。

龙门山构造带涉及龙门山及四川盆地分区和马尔康地层分区,两者以北川-映秀-五龙断裂(中央断裂)为界[1],前者属扬子地台区,地层不变质,较稳定,此分区内是中、新生代红色陆相地层与叠置其上的未变质上古生界-下三叠统海相地层[9]。后者属青藏高原巴颜喀拉地层区,具槽相特征及浅变质特征,变化大,不稳定[1],此分区内包括的地层有震旦系、志留系、泥盆系、二叠系和三叠系。

2 三江-水磨-漩口飞来峰的构造变形和应力分析

2.1 三江-白石地质剖面

三江-白石剖面(图1)位于三江镇南东(即白石-苟家大型飞来峰的北端),横穿飞来峰。飞来峰边界断层上盘以泥盆系黑色砂岩、厚层黑色砂泥岩、中薄层灰色灰岩和二叠系砂泥岩、泥岩地层为主,在白石村周围有第四系地层;下盘以三叠系中薄层黑色砂岩、泥岩地层为主(图1)。

图1 三江-白石地质剖面图

飞来峰西边界断层SE向龙竹村构造点(图2)发育于养马坝组(D1y)砂岩和泥岩层中,大层间褶皱两翼产状201°∠27°、298°∠40°,枢纽 237°∠22°,σ1为NW-SE向;小层间褶皱两翼产状206°∠44°、177°∠44°,枢纽 191°∠43°,σ1 为 NW-SE 向,与大层间褶皱同时期形成;正断层①、②有牵引,σ1为竖直方向,σ3为E-W 向;在正断层①、②下盘见两组劈理带Ⅰ 、Ⅱ ,产状分别是 193°∠22°、124°∠43°,钝夹角方向 327°∠62°,σ1为 NW-SE 向,劈理形成晚于褶皱;节理产状 73°∠74°,σ1为 NEE-SWW 向 。

2.2 水磨地质剖面

水磨剖面(图3)位于水磨镇南西,此处飞来峰被一段须家河组地层将其与南东的三江-白石地区飞来峰分隔。飞来峰边界断层上盘以泥盆系薄层黑色泥岩地层为主,河道两旁有第四系地层;下盘为三叠系中薄层黑(灰)色砂岩、泥岩地层(图3)。

图2 龙竹村构造构造变形特征

图3 水磨地质剖面图

沟内采石场附近有褶皱发育于甘溪组(D1g)黑色、深灰色 薄层灰岩中 ,两 翼产状 77°∠48°、84°∠78°,枢纽 356°∠10°,主应力 σ1为 SWW-NEE 向 ,褶皱两翼灰岩岩层上平面X型节理(图4),节理Ⅰ:175°∠68°、节理 Ⅱ:345°∠56°,复平后节理 Ⅰ :196°∠86°、节理Ⅱ :139°∠89°,主应力 σ1为78°∠3°,SWW-NEE向。马桑树土公路上背斜(图5),发育于须家河组(T3x)泥岩中 ,两翼产状 21°∠56°、10°∠85°,σ1为NNE-SSW向。

图4 水磨镇SE沟采石场平面X型节理

图5 路过马桑树土公路旁背斜构造变形特征

2.3 漩口地质剖面

漩口剖面(图6)位于白云顶南西(即懒板凳飞来峰的南西端),该地区飞来峰被一段须家河组地层将其与南部的水磨镇地区飞来峰分隔。飞来峰地层以泥盆系块状灰岩为主,原地岩系为三叠系中薄层黑(灰)色砂岩、泥岩地层(图6)。

在白云顶隧道NW口的NE侧采石场有两组节理和一组劈理(图7)发育于茅坝组(D3C1m)块状灰色灰岩中,节理Ⅰ:292°∠60°,根据阶步判断右旋运动,主应力 σ1为NW-SE向,劈理、节理Ⅱ的产状分别为174°∠47°、349°∠42°,主应力 σ1为近 S-N 向。由于节理Ⅰ切割劈理,所以节理Ⅰ比劈理、节理Ⅱ晚形成,由此可知在S-N向挤压后又有一期NW-SE向的应力存在。但存在一个问题,后一期的NWSE向的应力到底是在S-N向应力挤压后产生的还是在E-W向应力挤压后产生?据宋春彦[11]研究,后一期的NW-SE向的应力在E-W向应力之后。因此本文也暂定后期NW-SE向应力晚于E-W向应力。

图6 漩口飞来峰地质剖面图

图7 白云顶采石场构造变形特征

3 应变期次及区域构造应力场讨论

通过对三江-白石-漩口飞来峰剖面构造特征分析,可初步认为区域应力至少分为五期,其应力方向及序列关系如下:第一期主应力方向为NW-SE图8(a),在此应力作用下,岩层褶皱变形,部分地层被抬升并产生一系列逆断层和节理;第二期主应力方向为S-N图8(b),使部分被抬升到地层遭到挤压,形成东西走向的褶皱,并在漩口地区飞来峰内产生了一系列劈理、节理,三江-白石地区飞来峰内产生的逆冲断层;第三期主应力方向为E-W图8(c),在该应力作用下,三江-白石地区飞来峰内有两组劈理带、节理带和断层,水磨地区飞来峰的下伏地层中发育断层;第四期主应力方向为NW-SE图 8(d),飞来峰在此应力下从NW向SE逆冲运动,三江-白石飞来峰内产生逆冲断层,白云顶附近的采石场内有节理Ⅰ;第五期主应力为竖直方向,发育飞来峰内部正断层、节理。这为飞来峰喜山期滑覆运动提供了证据,据分析可知此期应力具多方向拉张的特点,NW-SE,E-W,S-N向拉张,这是因为在滑覆过程中,受地形因素影响。

图8 三江-水磨-白石地区主要期次构造要素赤平投影及应力场

4 结 论

通过对三江-水磨-漩口飞来峰的研究后,得出以下几点认识:

(1)龙门山南段飞来峰构造变形的强度相对于中北段较弱。印支晚期由于松潘-甘孜造山带的隆升,不断向龙门山推进使龙门山崛起。在NW-SE向挤压作用下,使得滑覆体与母体一起被逆冲推覆,并形成褶皱;然后在近S-N向挤压作用下,三江-水磨-漩口飞来峰中形成东西向褶皱并有断层产生。前人通过沉积学分析四川盆地演化时指出盆地经历了4期构造运动,发生在早燕山期的第二期构造运动的最大主应力就是近S-N向;三江-水磨-漩口飞来峰在近E-W向挤压作用下形成断层、节理和褶皱也可能代表一期构造运动;喜山期是龙门山最晚也是对龙门山构造格局影响最大的一期运动,青藏高原的迅速抬升及向东挤压过程中,地壳表面的侧向挤压和深部扬子板块西缘向北西挤压、碰撞、俯冲,使龙门山已形成的逆断裂又一次发生推覆作用,在NW-SE向挤压作用下形成了三江-水磨-漩口飞来峰中的节理,逆断层。最后有一期竖直向的最大主应力,滑覆体向南东滑覆,出现一系列伸展构造,形成了三江-水磨-漩口飞来峰中的一系列正断层。总结得出龙门山南段飞来峰经历的构造运动次数达5次。

(2)组成南段飞来峰的地层是中央断层西侧杂岩之上的地层受NW-SE向的挤压推覆,使泥盆系-下三叠统地层褶皱,后经过重力滑覆到现在的位置。

(3)龙门山飞来峰的老压新多层叠置现象,部分学者认为多层叠置完全是由于滑覆作用形成的。但在水磨地区飞来峰发育有受S-N向挤压的褶皱,而这一主应力与水磨地区原地系统地层中某一褶皱,两翼产状 21°∠56°、10°∠85°,主应力 S-N 向一致。显然这次SN向挤压是某一次推覆的结果。所以龙门山老压新的多层叠置现象可能是由于这样多次推覆 、滑覆作用形成的。

[1]林茂炳,苟宗海,吴 山,等.龙门山地质考察指南[M].成都:成都科技大学出版社,1997.

[2]李 坤,赵锡奎,王国芝,等.龙门山中段前山带构造特征及含油气性研究[J].地质找矿论丛,2006,21(4):282-287.

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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

杨 超(1987—),女,青海西宁人,硕士研究生,研究方向为构造地质解析。