一个可能的走滑冲起构造——以黔西南碧痕营穹窿为例＊

薛洪富，杜定全*，赵 丹，王 均，黄勇灵

(1.贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550003;2.贵州省地质矿产勘查局113 地质大队，贵州 水城 553000)

许多走滑断层带或走滑系统往往由一系列平行排列的分段断层组成，分段断层之间的连接可以形成松弛性弯曲带和限制性弯曲带，在松弛性弯曲带上往往形成拉分盆地，而在限制性弯曲带上则形成冲起构造或隆起(McClay et al.，2001;Cunningham et al.，2007;Dooley et al.，2012)，如圣.安德烈斯断层系统(Sylvester，1988)、蒙古阿尔泰山断层系统(Cunningham et al.，1996)中都有类似的构造形成。McClay et al(2001)模拟实验证明，冲起构造或隆起的的形态主要与限制性弯曲带与分段断层之间夹角和主位移带的位移大小有关，限制性弯曲带与分段断层之间夹角从30°、90°到150°，冲起构造或隆起的形态分别为棱形，长方形和S 形。

黔西南晴隆县境内的碧痕营穹窿在卫星影像上为不规则的长方形(拉长的棱形)，穹窿明显受近东西向(75°)和北东向(约40°)延伸的两组汇聚型走滑断层控制，其形态与限制性弯曲带上的冲起构造相似。

1 基本地质概况与前人认识

1.1 基本地质概况

碧痕营穹窿位于扬子陆块西南缘，穹窿岀露于黔西南晴隆县西南部至兴仁县北部，呈北东向延伸，走向长约3.1 km，横向宽约2.48 km。穹窿核部岀露地层为二叠系茅口组灰岩，大厂层及龙潭煤系地层;翼部地层主要为下三叠统飞仙关组岩层，在研究区西南部沿弥勒屯断层带有零星的白垩—第三系红色泥质粉砂岩分布(图1)。

晴隆边缘及内部断层较为发育，明显可以分为两组，一组走向约75°，另一组走向约40°，两组断层相互连接，或表现为同一断层在不同区段延伸方向的明显改变，这一特征在区内较大的三条断裂带上都很明显。如在研究区南部的弥勒屯断层在潘家庄红石岩一带，断层走向近东西，向东则逐渐分支为两条北东向延伸的两条断层(F6、F7);中部的落水冲断层在地久—安谷一带的延伸近东西向(F5)，在碧康—金家沟一带则为北东向延伸(F4)，而在北部的鸡场一带转为近东西向延伸;穹窿北部的花鱼井断层(F2)在区内主体为北东走向，但向南与近东西向延伸的地久—安谷断层(F5)相交。已有资料和野外研究表明，这些断层性质均为兼有逆冲性质的走滑断层。从平面图上看出，上述两组断层有向北东方向撒开，向南西方向收敛的分布特征(图1)。

图1 研究区地质略图

1.2 前人认识

在现有公开发表的文献中，对碧痕营穹窿进行构造分析的文章比较少。周德忠等(1980)注意到了构造改造对锑矿形成的关系;张启厚等(1989)强调了沿茅口灰岩与大厂层之间的滑脱作用对锑矿成矿的控制作用;刁理品等(2008)讨论了不同级别构造对矿床、矿体和矿脉的控制。对于与碧痕营穹窿相伴发育的断层，前人认为是右行走滑断层(夏勇等，1993)和普安旋卷构造体系中的纽性断层(陈豫等，1984)。对碧痕营穹窿的成因及其与走滑断层的关系，还须有待进一步的研究。

2 断层性质

野外调查表明，上述控制穹窿的三条主干断层均为兼有逆冲性质的走滑断层，三条断层的逆冲和走滑证据如下。

2.1 弥勒屯断层

在穹窿南部弥勒屯断层红石岩观察点上，断层发育于二叠系龙潭煤系地层中，断层破碎带清楚，断层产状为320°∠63°，破碎带宽约2 m，断层破碎带中挤压破碎明显，上盘龙潭煤系地层中发育一牵引褶皱，显示了断层的逆冲性质(图2)。而在1∶5万青山镇幅和兴仁幅地质图上，该断层有一系列反映走滑性质的发辫状构造分布，如在1∶5兴仁幅的潘家庄附近，两组断层构成一个明显的发辫状构造(图3)，反映了该断层的走滑性质。上述区域资料和野外观察点的证据说明了弥勒屯断层为具有逆冲性质的走滑断层。

2.2 落水冲断层

在穹窿中部落水冲断层的金家沟一带，野外调查表明，断层分支为近于平行延伸的三条次级断层，断层倾向北西(约300°)倾角60～70°，在平面上构成一发辫构造(图4B)，剖面上构成一如图4C所示叠瓦状构造。在金家沟废弃的金矿采场开挖剖面上，见次级断层F4－②和F4－③之间的挤压破碎现象明显，构造透镜体发育，石英团块的挤压旋转普遍，大厂层中软弱凝灰质物质略具定向特征。根据采场开挖边界形态推测，金矿体即位于F4－②和F4－③夹持的破碎带中，F4－②断层具有地表向南东倾斜，向下反转为北西倾斜的特征(图4C)。上述断层带的平面和剖面特征表明，落水冲断层为兼具逆冲性质的走滑断层。

图2 弥勒屯断层红石岩观察点的构造剖面及照片

图3 弥勒屯断层潘家庄发辫状构造图(据1∶5万青山镇幅和兴仁幅地质图)

在廖基—安谷公路金家沟附近的公路拐弯处，落水冲断层露头良好。断层发育于上二叠统龙潭煤系地层与下三叠统飞仙关组碎屑岩之间，断层面清楚，尤为典型的是，反映断层走滑运动方向的R剪切和P 剪切发育，R 面与P 面的关系清楚，P 面明显受R 面限制(图5)。根据作为走滑断层运动学 指 示 器(Richard et al.，1995;Dooley et al.，2012)的R 面与主断层的关系，可以判定落水冲断层的右行走滑性质(图5)。

2.3 花鱼井断层

在碧痕营镇牛南冲采石场中，花鱼井断层露头良好。在该观察点上，断层两盘岩层均为中二叠统茅口组灰岩，断层面倾角很陡，地表向南东倾斜，在开挖的剖面上可见到向下转为向北西(约300°)倾斜，由此构成一弧形断面，在断层带上，岩层挤压特征明显，次级断面发育，具有明显的逆冲特征;从图6 中的断层面照片上可以看出，断层面上发育一组大型水平擦痕，反映该了断层的走滑性质，根据对擦痕的观察分析，走滑方向为右行。由上述观察分析判定，花鱼井断层亦为兼具逆冲性质的右行走滑断层。

图4 落水冲断层金家沟附近的平面和剖面图

图5 落水冲断层金家沟观察点R 面、P 与断层面的关系

图6 花鱼井断层牛南冲观察点的构造剖面及照片

图7 穹窿的遥感影像图及构造解译

3 穹窿的成因分析

3.1 穹窿的特征

形态特征:许多实验结果表明，限制性弯曲带上的隆起或冲起构造具有拉长的棱形、较短的长方形和S 形等形态(McClay et al.，2001;Cunningham et al.，2007;Dooley et al.，2012).从图1 和图7 上可以看出，碧痕营穹窿的形态为一不规则的长方形或棱形，这一特征与许多实验和天然限制性弯曲带上的隆起或冲起构造的形态非常相似。

地貌特征:限制性弯曲带是压扭背景上的产物，在地貌上往往表现为一种明显的隆升(Cunningham et al.，2007)。从图7a 中可以看出，在穹窿边界断层与主隆起区之间，至今仍存在700～800 m的高差，如在穹窿两侧断层的碧痕营牛南冲和红石岩村观察点上，高程分别为1230 m 和1380 m，而在隆起中心的苏家屯，高程为1940 m。这种明显的高差除差异性风化剥蚀外，可能更主要的是构造抬升所致。

图8 穹窿核部和翼部的岩层

岩层产状:碧痕营一带之所以被称之为穹窿，是在以苏家屯、碧痕营、大厂、三望坪一带为中心的地表(穹窿核部)大面积岀露较老的中二叠统茅口组灰岩、上二叠统龙潭煤系地层，而在四周(翼部)则为较新的下三叠统地层，平面上构成核部老、两翼新的穹窿形态。野外观察表明，无论是褶皱核部的茅口灰岩和龙潭煤系地层，还是穹窿翼部的下三叠统地层，除了在断层带和龙潭煤系地层中有局部弯曲外，岩层产状均近于水平且较为稳定(图8)。这一特征说明，穹窿形态并非完全是纵弯褶皱作用机制所致，更有可能与断层造成的抬升作用有关。

与断层的关系:从图7b 中可以看出，穹窿的形态严格受断层控制。南东和北西两侧的弥勒屯断层和花鱼井断层限制了穹窿南东和北西边界，穹窿的南西段窄、北东段宽与前述断层向南西收敛、向北东散开的特征完全吻合，穹窿的总体延生与北东向断层的延伸完全一致。

3.2 成因分析

走滑断层往往具有多条断层平行分段排列的特征(Tchalenko，1970;Sylvester，1988;McClay et al.，2001;Cunningham et al.，2007;Aydin et al.，2010;Dooley et al.，2012;)，随着位移的增加，这些分段断层相互连接而构成不同的连接组合，其中左行左阶连接往往形成张扭背景，而右行左阶和左行右阶连接则形成压扭背景。在张扭背景下的松弛性弯曲上通常形成拉分盆地，而在压扭背景的限制性弯曲上常形成隆起或走滑冲起构造(McClay et al.，2001;Cunningham et al.，2007;Nevitt et al.，2014)。

碧痕营穹窿严格受近东西向和北东向相互连接的两组断层控制，两组断层的野外调查表明其均为兼具逆冲性质的走滑断层，说明该穹窿形成于压扭背景之上;断层旁侧的R 剪切破裂指示断层为右行走滑，弯曲带与近东西向断层构成右行左阶式连接，说明穹窿形成于右行左阶的限制性弯曲上;穹窿的几何形态为一不规则的长方形，与许多实验和天然限制性弯曲上的形态一致;尽管经受了后期的风化剥蚀，穹窿中心与两侧边界之间至今仍然保留了700～800 m 的高差，说明穹窿的形成造成了明显的地形差异;穹窿核部与四周岩层产状近于水平且比较稳定，这一特征反映穹窿的顺层缩短不明显，说明核部地层老、四周地层新的平面穹窿形态为汇聚型走滑断层的抬升所致。尽管研究区缺乏断层的深部延伸资料，但可以根据走滑断层的剖面特征推测，这些走滑断层向深部可能收敛于一条主干断层之上，穹窿极有可能是一正花状构造上的冲起构造，笔者将其总结为如图9 所示的三维模式。

图9 研究区冲起构造三维模式图

本文为与贵州省地质矿产勘查局113 地质大队的合作研究项目，研究经费由113 地质大队资助，工作过程中得到孟昌中总工程师、杨传德院长等的大力支持，在此对上述单位和个人表示衷心的感谢!

［1］陈豫，刘秀成，张启厚.贵州晴隆大厂锑矿床成因探讨［J］.矿床地质，1984，3(3):1－12.

［2］刁理品，韩润生，李波，等.黔西南晴隆大厂锑矿田构造控矿特征［J］.昆明理工大学学报:理工版，2008，33(2):5－10.

［3］夏勇，黄华斌.晴隆大厂锑矿田锑矿成矿的构造控制及实验研究［J］.贵州地质，1993，10(1):18－25.

［4］张启厚，黄华斌，戎昆方.贵州晴隆大厂锑矿床古喀斯特层滑构造与成矿关系的初步讨论［J］.贵州工学院学报，1989，18(4):43－49.

［5］周德忠，杨国桢，毛健全.贵州晴隆大厂火山沉积——构造改造锑矿床地质特征及成因分析［J］.贵州工学院学报，1980，9(1):1－18.

［6］Aydin.A.，Berryman，.G.，Analysis of the growth of strike-slip faults using effective medium theory［J］.Journal of Structural Geology .(2010)，32:1629－1642.

［7］Bartlett W L，Friedman M，Logan J M.Experimental folding and faulting of rocks under confining pressure［J］.Tectonophysics，1981，79 :255－277.

［8］Cunningham，W.D.，B.F.Windley，D.Dorjnamjaa，G.Badamgarov，and M.Saandar.A structural transect across the Mongolian western Altai:active transpressional mountain building in central Asia［J］.Tectonics，1996，15:142－156.

［9］Cunningham，W.D.，Mann，P.，Tectonics of strike-slip restraining and releasing bends［J］.Geological Society，London，Special Publications，2007，290:1－12.

［10］Dooley T.P.Guido Schreurs.Analogue modelling of intraplate strike-slip tectonics:A review and new experimental results［J］.Tectonophysics，2012，574－575:1－71.

［11］Nevitt，J.M.，Pollard，D.D.，Warren，J.M.，Evaluation of transtension and transpression within contractional fault steps:Comparing kinematic and mechanical models to field data［J］.Journal of Structural Geology，2014，60 55－69.

［12］McClay，K.，Bonora，M.Analog models of restraining stepovers in strike-slip fault systems［J］.AAPG Bulletin，2001，85(2):233－260.

［13］Richard，P.，Naylor，M.A.，Koopman，A.，.Experimental models of strike-slip tectonic［J］s.Petroleum Geoscience，1995，1:71－80.

［14］Tchalenko，J.S.，Similarities between shear zones of different magnitudes［J］.Geological Society of America Bulletin，1970，81:1625－1640.

［15］Sylvester，A.G.，Strike-slip faults［J］.GSA Bulletin，1988，100(1):1666－1703.