青藏高原东缘安宁河断裂带中新生代构造变形及其磁组构特征

陈应涛 陈文鑫 张欢 杨秉正 李晗 艾卉卉

摘 要：安宁河断裂带是青藏高原东缘大型走滑断裂系鲜水河-小江断裂系重要组成部分，演化历史悠久，构造变形复杂。为了进一步理清青藏高原东缘安宁河断裂带中-新生代构造变形，文中通过详细的野外构造观察与解析并结合构造岩磁组构对安宁河断裂带进行精细的构造变形研究，厘定了安宁河断裂中-新生代构造变形序列及其变形特征。结果表明中生代安宁河断裂带先后经历了印支晚期NEE-SWW向挤压作用下的早期具有左行走滑特征的韧性剪切和晚期韧-脆性密集劈理化構造变形过程以及晚中生代近E-W向挤压作用下形成的低角度韧-脆性剪切三期构造变形过程;构造岩磁组构样品的平均磁化率具有强、弱磁化率2种特征，且构造岩具有磁面理较磁线理发育的特征，磁化率椭球体以压扁型为主，构造强应变特征明显;最小磁化率主轴呈NEE-SWW向，即中生代早期的韧脆性变形受到了NEE-SWW向的挤压作用，但运动学分析结果反映出了后期叠加改造的特征。新生代安宁河断裂带整体经历了NWW-SEE向挤压作用下以左行走滑为主的具有自西向东扩展特征的三幕挤压走滑和两幕斜张走滑构造变形过程，奠定了安宁河断裂带现今两堑夹一垒的构造地貌。这为深入认识和恢复川滇南北构造带及其青藏高原东缘的形成演化过程奠定了基础。

关键词：安宁河断裂带;构造变形;构造解析;磁组构;青藏高原东缘

中图分类号：P 545

文献标志码：A

文章编号：1672-9315（2021）01-0094-10

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2021.0113

Meso-cenozoic structural deformation and magnetic fabric characteristics

of  Anninghe fault belt at eastern Margin，Tibetan Plateau

CHEN Yingtao，YU Wenxin，ZHANG Huan，YANG Bingzheng，LI Han，AI Huihui

（College of Geology and Environment，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China）

Abstract：Anninghe fault belt one of the most activities fault belts inside mainland China today，

is an important constituent of Xianshuihe-Xiaojiang fault system on the eastern Margin of the Tibetan Plateau.In order to clarify the structural deformation of Anninghe fault belt in the Meso-Cenozoic，the intensive structural deformation of the Anninghe fault belt was studied based on the detailed field structure observation and analysis combined with the tectonites magnetic fabric.Results show that the Anninghe fault belt underwent three periods deformation in the Mesozoic：one is the left-lateral slip ductile shearing deformation process under the NEE-SWW pressure force in the late indosinian and the late ductile-brittle dense cleavage process，and the other is low angle brittle ductile shear deformation process under the E-W pressure force in the late Mesozoic.The tectonites fall into two groups，strong and weak average susceptibility，respectively.The magnetic foliation prevails over magnetic lineation indicating that magnetic susceptibility ellipsoid is oblate with strong strain structural characteristics.The minimum susceptibility principal axis is NEE-SWW direction，that is，the ductile-brittle deformation in the early Mesozoic has received NEE-SWW direction compression，but the result of kinematics analysis shows the characteristics of superimposition and transformation of later structures.In the Cenozoic，the Anninghe fault belt is characterized by the left-lateral slip，and underwent three periods extrusion strike-slips and two periods diagonal strike-slip deformation under the NWW-SEE pressure force.The tectonic landform that is a horst caught with two grabens today has been established by the deformation process in the Cenozoic.This understanding has laid a foundation for the deep understanding and recovers the formation and evolution of the Sichuan-Yunnan north-south tectonic belt and eastern margin of the Tibetan Plateau.

Key words：Anninghe fault belt;structural deformation;structural analysis;magnetic fabric;eastern Margin of Tibetan Plateau

0 引 言

安宁河断裂带地处青藏高原东缘，是青藏高原与扬子地块相互挤压拼接的交汇部位之一，（图1（a））也是川滇南北构造带和青藏高原东缘大型走滑断裂系鲜水河-小江断裂系重要组成部分（图1（b）），是现今中国大陆内部最为活动的断裂带之一[1]，演化历史悠久，构造变形复杂。印支期以来的构造变形在一定程度上记录了特提斯构造域和青藏高原东缘构造变形特征的相关信息[2]，其构造变形形迹是认识解剖中生代特提斯洋盆演化在扬子地块西缘的响应和新生代青藏高原隆升及其物质东向运动的良好载体[3]，因其复杂的演化历史及特殊的构造位置而备受地学界关注，近年来针对青藏高原东缘和安宁河断裂带地震地质和活动构造的研究甚多[4-6]，但缺乏针对安宁河断裂构造变形的研究，特别是印支期以来、青藏高原隆升前的构造变形序列及其特征的精细化解析尚不明确。

通过详细的野外构造观察与解析，并结合磁组构对安宁河断裂带进行精细的构造变形研究，探讨安宁河断裂中-新生代构造变形序列及其变形特征，为川滇南北构造带及其青藏高原东缘的形成演化奠定基础。

1 地质概况

晚古生代到早中生代，随着古特提斯洋的打开到消亡，扬子地块西缘一直处于被动大陆边缘环境，晚二叠世发生短暂而强烈的伸展裂解。印支晚期随着东古特提斯洋盆的关闭、碰撞造山，扬子地块西缘地区进入了陆内造山变形阶段，在原扬子地块西部的攀西裂谷构造基础上发生了陆内造山，产生了大规模自西向东至北西向南东的逆冲推覆构造;晚中生代受班公湖-怒江洋盆俯冲消减关闭的远程效应影响，扬子西缘地区继续发生陆内逆冲推覆构造变形，并叠加改造先期的陆内造山构造;新生代在印度板块与欧亚板块碰撞造山和青藏高原急剧隆升、物质东向运动作用下，发育近南北向鲜水河-安宁河-大凉山-小江断裂为主的大型左行走滑断裂系，并持续至今。

安宁河断裂带处于扬子地块西缘、康滇地轴中心部位，是该地区构造演化发展的控制性构造带。断裂带北起石棉地区，向北与鲜水河断裂带相接，向南经冕宁至西昌南与NW-SE向的则木河断裂带相连，由数条总体近SN向展布的断裂组成，长约150～170 km。断裂带的形成演化受控于扬子西缘的整体背景，初始形成于晋宁期的挤压作用，后经澄江期、海西期伸展体制发展后，于印支期、燕山期受特提斯构造域的影响逐渐转换为挤压体制。这一过程使得安宁河断裂带自北向南不同程度的发育有元古代到中生代的酸性到超基性乃至碱性、深成侵入到地表喷出的岩浆岩，整体上构成了扬子西缘地区一条南北向规模较大的岩浆岩杂岩带。新生代则在青藏高原形成與隆升及其物质东向扩展的背景下，安宁河断裂带主体以左行剪切走滑变形为主，并且持续活动至今[7-9]。现今主干断裂沿安宁河河谷发育，形态上表现出两堑夹一垒的构造格局，整体具有北窄南宽的特征，也反映出安宁河断裂带存在一定的挤压扭动作用。

2 野外构造变形特征

2.1 北段大桥剖面

安宁河断裂带北段冕宁县城北大桥地区中侏罗统益门组（J2y）紫红色钙质粉砂岩、泥岩地层中可识别出两期构造变形，早期为韧性剪切变形（图2（a）），糜棱面理产状为105°∠62°，旋转碎斑及书斜构造指示具有左行走滑兼逆冲的运动学特征（图2（b）），晚期则为脆性破碎，破碎带发生强烈的绿泥石、绿帘石和高岭土化蚀变，产状与早期脆-韧性变形面理倾向相同，倾角稍缓，两期的构造变形均显示出NWW-SEE的挤压剪切作用。构造岩中石英颗粒ESR测年结果表明两期构造变形时间分别为26.4±2.6，17.2±1.7 Ma，属于晚渐新世与早中新世，是新生代构造变形的结果。此外，在冕宁县城以东地区的昔格达组（N2x）地层形成近直立的强弱变形带（图2（c）），局部发生强烈褶皱变形、形成紧闭褶皱，两翼地层产状较陡，枢纽产状为21°∠61°，轴面倾向NWW，也进一步表明安宁河断裂带早更新世以来经历至少一期的NWW-SEE的挤压作用。

2.2 中段双桥剖面

安宁河断裂带在冕宁县城南-西昌地区大体沿安宁河谷呈南北向展布。沿断裂带出露的岩层主要为震旦纪小相岭流纹岩（Zaλ）、晚元古代普通花岗岩（通常称为“泸沽花岗岩”）、顺河谷东岸零星分布的上新统昔格达组（N2x）以及第四纪尚未固结的松散沉积物，冕宁县城以北及冕山镇以东地区则还发育有晚震旦纪灯影组（Zbd）灰岩晚三叠世-早白垩世的白果湾群（T3-J1bg）。但由于新生代河流与风化作用的影响，早期的断裂特征被宽阔的河谷、植被或新生界未固结沉积物所掩盖，仅在相对较窄的东岸泸沽和双桥（高山堡）等地的冲沟内可观察到零星的压扭性构造变形特征。

冕宁县城南安宁河东双桥地区小相岭流纹岩（Zaλ）中发育有糜棱岩化带与劈理化带、破碎带等韧性、脆-韧性和脆性构造共存的构造现象（图3），反映出多期构造变形相互叠加的特征[10-11]。由于构造岩受后期强烈风化作用后成十分壮观的白色土林（图4（a）），造成构造变形特征较难识别。韧性剪切变形造成的糜棱岩具有糜棱结构（图4（b）），糜棱面理产状为45°∠78°，碎斑大小多为0.2～5 mm不等，矿物明显定向，可见S-C组构特征，其中S面理多为拉长的石英、长石的长轴排列方向，C面理则主要由绢云母等矿物的定向排列，显示具有左行剪切特征;显微镜下可见矿物强烈挤压定向排列，发育旋转碎斑（图4（c））、石香肠构造等构造，同样指示了左行剪切特征;石英光轴的极密位置特征反映出最大主应力方向为NEE-SWW向[12]，代表了安宁河断裂带自转换为挤压构造背景以来最早的构造变形与应力场特征。剖面中的韧-脆性构造变形受后期脆性构造变形及风化作用的影响相对较为杂乱，可识别出2组产状分别为27°∠55°和266°∠21°的密集劈理（图4（d）），以往认为后者（近N-S向）是韧-脆性构造变形的主要结果[13]，但野外观察发现前者（NWW-SEE向）规模相对较大并截切早期韧性变形，但也可见后者明显叠加改造前者。同时可见顺N-S向劈理面的剪切作用与早期的韧性面理组成了S-C构造（图4（e）），剪切面理产状为80°∠27°，指示出右行走滑特征，由此可见该期韧-脆性构造变形是NNE-SSW和近E-W向挤压应力场作用复合叠加的结果。破碎带中主要发育碎裂岩（图4（f））及断层角砾岩，碎裂岩多为碎裂结构，断层角砾岩中角砾多为棱角状，大小混杂，成分多为流纹岩与糜棱岩、千糜岩等，局部还夹有灰岩等。

综合以上野外剖面特征，安宁河断裂带自印支期转换为挤压背景以来至少存在4期的构造活动：第1期则为较深层次的韧性变形，构造岩主要为糜棱岩，主应力方向为NEE-SWW向，具有左行走滑特征;第2期则为NNE-SSW向挤压作用形成的中浅层次的韧-脆性构造，表现为NWW-SEE走向的密集劈理;第3期则近E-W向的挤压剪切作用形成的韧-脆性构造，表现为近N-S向展布密集的劈理，具有右行走滑分量;第4期主要新生代发育的一系列浅表层次的脆性破裂变形。

3 构造岩磁组构特征

在一定温度和构造应力作用下所形成的变形岩石具有磁化率各项异性的特征[14]，且该特征有效地记录了岩石应变特征，即磁组构。研究表明磁化率椭球体形态及主轴空间展布状态与应变椭球体具有良好的对应关系[15-16]。因此根据磁化率椭球体形态及其主轴特征可分析变形岩石所经历的构造变形性质及其应力作用方式、方向和运动学等。

野外沿安宁河断裂带双桥剖面尽可能均匀的布置采样点10个（样品AN-1～AN-10），获取原岩为流纹岩的劈理化构造片岩定向标本共55块，并在西北大学大陆动力学国家重点实验室运用捷克AGICO的Kappabridge磁化率仪（KLY-4S，测试场强300 A/m，工作频率875 Hz，检出限2×10-8 SI，测试精度0.1%）对所有样品进行了AMS测试，结果见（表1）。其中全剖面平均磁化率椭球体主轴优势方位均利用Jelinek方法[17]借助于商业软件MATLAB计算得到。

3.1 磁化率参数特征

平均磁化率反映样品中矿物的磁化率综合特征，其值与矿物的类型密切相关[18-19]。安宁河断裂构造岩磁组构样品的平均磁化率Km主要分成2部分（图5（a）），绝大部分分布在44～300 μSI之间，表现出微弱-弱磁化率特征，表明该磁组构样品属于微弱-弱磁性样品，而这些磁组构样品原岩为流纹岩，所含的大量石英、长石等抗磁性及黑云母和白云母等顺磁性矿物是该类样品磁化率较低的根本原因;除此之外AN-9，AN-10这2个采样点Km>1 300 μSI，具有强磁化率特征，表明该样品为强磁性样品，这可能表明该类流纹岩中含有一定的铁磁性矿物。

磁化率椭球体形状因子（T）、校正后各向异性度（PJ）等参数可较为准确地反映岩石的变形特征。安宁河断裂的所有采样点样品T>0（表1），表明这些样品的磁化率椭球体为扁圆形磁化率椭球体，同时样品的磁面理F值大于磁线理L值，反应磁组构样品的磁面理较磁线理发育;并且T-PJ图解（图5（b））和Flin图解（图5（c））中采样点样品基本上都落在了压扁区（T>0），同样反映出磁化率椭球体以压扁型为主，磁面理较磁线理发育。综合表明安宁河断裂应变主要以压扁、剪切为主。所有样品PJ值总体较大，基本都大于1.0，表现出构造变形磁组构特征，尤其是AN-1采样点的PJ值大于1.26，表现出构造强变形磁组构特征。

3.2 磁化率主轴特征

全剖面磁化率主轴赤平投影显示最大磁化率主轴（Kmax）即磁线理方向主要分布在第1象限（图6（a））玫瑰花图显示优势方位位于NE向（图6（b）），经空间矢量计算优势产状为38°∠28°，进一步反映出安宁河断裂应变椭球体最大应变主轴以NE-SW向低角度倾伏的特征，与断裂带走向SN呈斜交关系。最小磁化率主轴（Kmin）即磁面理极点投图主要集中于三象限，极密中心表明优势产状方向为SSW向，倾伏角相对较大（图6（c）），经空间矢量计算得出优势产状为218°∠62°，表明最小应变主轴呈SSW-NNE向，但倾伏角相对较大，这与野外劈理面产状反映的挤压应力环境基本一致，同时磁面理主體优势方向倾向为NE向，走向为NW-SE向，经空间向量计算得到的优势产状为38°∠31°，这与野外观察到的劈理面产状27°∠55°基本一致，综合表明磁组构样品磁组构特征基本上反映的是第2期NEE-SWW向挤压作用下形成的脆-韧性构造变形的结果。

3.3 磁组构与断裂运动学分析

磁化率最小主轴与应变椭球体最大压缩主轴对应能够指示断裂带挤压应力的合力方向，以此对由最小磁化率主轴优势方位和倾伏角定义的单位矢量R，按照平行断裂带与垂直断裂带进行分解得到分量P，N以二者与水平面断裂走向线或横剖面上断裂带倾斜线（剪切线）的关系进行运动学分析[19]。

3.3.1 水平运动分析

安宁河断裂磁组构样品磁化率主轴特征分析结果显示最小磁化率主轴优势产状为218°∠62°，即最小应变主轴呈SSW-NNE向（近N-S向），结合采样点位置及样品岩性认为这一构造变形特征主要代表的是安宁河断裂第2期中浅层次的韧-脆性构造变形特征，即该期变形主要受到了SSW-NNE向的挤压作用。Kmin代表的断裂带主压应力合力在水平面上的方位角为218°，与该期构造中密集劈理面（27°∠55°）推断的断裂走向呈斜交关系（图7（a））。在水平面上分别沿平行于断裂带走向和垂直断裂带走向线对于最小磁化率主轴方位角定义的单位合矢量R进行分解，结果（图7（a））显示平行于断裂带水平面走向线的分量P较小并且呈逆时针旋转，垂直断裂带水平面走向线的分量N较大，则反映出断裂带以挤压作用为主，伴有少量左行走滑分量。

3.3.2 垂直运动分析

安宁河断裂中段双桥剖面上采样点Kmin的优势倾伏角为62°，在断裂横切剖面中由Kmin代表的断裂带中心位置主压应力合力与第2期的脆-韧性变形形成的密集劈理推断的断裂倾斜线（55°）呈斜交关系（图7（b））。在横切剖面上沿平行和垂直于断裂带倾斜线对Kmin倾伏角定义的单位合矢量R进行分解，结果（图7（b））显示在横切剖面中垂直于断裂带倾斜线的分量N较大，反映出断裂带主体以挤压作用为主，但平行于断裂带倾斜线仍有一定的分量P，且呈逆时针力偶，表明兼具东盘相对西盘下降的正断特征。

4 變形时间及其构造演化讨论

在安宁河断裂带中段冕山以东地区，白果湾群（T3-J1bg）地层直接覆盖于震旦纪灯影组地层（Zbd）之上，并且白果湾群多呈近NS向展布于断裂带两侧，表明安宁河断裂带在印支晚期-早燕山期对沉积特征具有明显的控制作用。冕山地区的灯影组灰岩中方解石内的双晶纹反演的最大主应力为NEE-SWW[12]，与早期韧性变形和第2期密集劈理所反映的应力场一致，而与白果湾群砂岩中的NWW-SEE向（近E-W向）挤压应力场[12]不一致，表明该韧性变形和第2期的密集劈理构造应该形成于砂岩沉积之前;同时，印支期也是安宁河断裂带的强烈活动期，所以该韧性剪切变形应是印支期转换为挤压应力场环境以来最早的变形，第2期的密集劈理应该是稍晚于韧性剪切变形之后的同一应力场环境下形成的构造，都应形成于印支期，同时也说明印支期该区域已经具有明显的抬升。

安宁河断裂带冕宁到泸沽段西侧巨龙地区的沉积地层中卷入近NS向褶皱的最新地层为中侏罗统新村组（J2x），东侧冕山地区与白果湾群砂岩一起卷入近NS褶皱变形的最新地层则为上白垩统雷打树组（K2l），从另外的角度反映出第2期的近E-W向应力场作用下的密集劈理应该形成于K2l地层沉积之后，结合区域新特提斯洋盆的演化特征，这期近E-W向应力场作用下的脆-韧性构造变形的形成时间应该在晚中生代。

韧-脆性构造岩磁组构特征显示磁化率椭球体以扁圆型为主，即磁面理较磁线理发育，磁化率最小主轴的优势产状为218°∠62°，磁面理优势产状为38°∠31°，与第2期的NEE-SWW向应力场形成的密集劈理产状相近，表明磁组构主体反映的应该是早期韧脆性构造变形的结果，但磁面理明显与劈理面仍具有一定的夹角，同时运动学特征分析结果显示韧-脆性构造变形具有明显的正断分量，这与野外发育挤压劈理的事实明显不符，因此这一磁组构运动学特征可能是后期构造叠加改造的综合结果。

最晚一期的脆性变形形成的断层角砾岩尚未胶结成岩，表明该脆性构造变形应该是新生代构造活动的结果。新生代以来，特别是晚新生代以来，安宁河断裂带在青藏高原强烈隆升和物质东向运动的影响下，再次强烈复活，进入了全新的发展演化阶段。现今地表主要记录了晚新生代以来的构造活动特征，这也是目前关于安宁河断裂带演化过程中认识最为详细的阶段，构造变形、地貌特征、晚新生代地层记录、地震地质等多方面综合表明[20-24]安宁河断裂带晚新生代以来的发展演化归为三幕挤压走滑和两幕斜张走滑变形：第1幕是上新世早期之前的挤压左行走滑构造变形期，这一时段安宁河断裂带产生了强烈的剪切变形，大桥地区中侏罗统益门组岩层中发育的两期左行剪切走滑变形时间为晚渐新世-早中新世，表明这一构造变形期开始的下限至少在晚渐新世;第2幕为上新世晚期-早更新世的斜张走滑期，安宁河断裂带发生了NE-SW向斜张走滑活动，但总体构造活动强度较弱，沿安宁河地区发育了昔格达组湖盆沉积;第3期为早更新世末期元谋运动（1.1～0.8 Ma）的挤压变形期，以水平走滑为主的差异性运动也越来越明显和强烈，南北向断裂展布的安宁河断陷湖盆上升并结束沉积，并使得已经沉积的昔格达组地层挤压变形，前述昔格达组地层的强弱变形带及褶皱变形则是该时期构造变形的结果，也指示出该阶段挤压变形最大挤压应力为NWW-SEE向;第4期是中-晚更新世发生的断陷作用期，该时期形成了安宁河现今两地堑夹一地垒的整体构造格局（图8），并且现今安宁河断裂带具有东、西两支断裂的张性活动特征，走滑活动主要发生在西支断裂上，以左行走滑为主，兼有逆冲的倾向滑动分量，而东支断裂主要表现为正断，走滑特征不明显（图8），在整体上安宁河断裂带表现出逆冲走滑断裂带的特征，断裂的西盘主动向SE方向下插，造成东盘向NW方向上冲运动的特点[24];第5期为晚更新世-全新世的左行走滑变形期，该时期西支断裂停止活动，强烈的走滑活动主要集中于东支断裂上，一直活动至今[25]，显示出断裂活动向东迁移的构造特征，区域构造应力场显示该时期最大挤压应力方位为NWW-SEE向，走滑速率为4～6 mm/A[10]。

安宁河断裂带在早期康滇地轴和攀西裂谷的基础上，于印支晚期在NEE-SWW向挤压剪切作用下发育了具有左行走滑特征的韧性剪切变形，以冕宁双桥、泸沽等地近SN向糜棱岩化带和千糜岩化带最为典型，而与此同时安宁河断裂带南端德昌地区侵入了具有裂谷性质的印支期碱性花岗岩，且呈自北向南演化发展，在相对略晚的时间同一应力场环境下于安宁河断裂中段形成了NNE向的劈理化构造。晚中生代安宁河断裂带继承了印支期的构造活动，在近东西向挤压作用下形成了低角度的韧-脆性劈理化带及剪切构造。新生代晚期受青藏高原隆升和物质东向运动的影响，安宁河断裂带则在NWW-SEE的挤压应力场作用下主体发育了以左行走滑为主的三幕挤压走滑和两幕斜张走滑构造变形，并且构造变形具有自西向东扩展的特征，造就了安宁河地区现今两地堑夹一地垒的构造地貌。

5 结 论

1）安宁河断裂带中生代先后经历了印支晚期NEE-SWW向挤压作用下的早期具有左行走滑特征的韧性剪切和晚期韧-脆性密集劈理化构造变形过程以及晚中生代近E-W向挤压作用下形成的低角度韧-脆性剪切三期构造变形过程。

2）构造岩磁组构样品的平均磁化率具有强磁化率和弱磁化率2种特征，且构造岩具有磁面理较磁线理发育，磁化率椭球体以压扁型为主，构造强应变特征明显;最小磁化率主轴呈NEE-SWW向，即中生代早期的韧脆性变形受到了NEE-SWW向的挤压作用，但运动学分析结果则体现出了后期构造变形叠加改造的特征。

3）新生代安宁河断裂带整体经历了NWW-SEE向挤压作用下以左行走滑为主的具有自西向东扩展特征的三幕挤压走滑和两幕斜张走滑构造变形过程，奠定了安宁河断裂带现今两堑夹一垒的构造地貌。

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收稿日期：2020-06-06   责任编辑：李克永

基金项目：

国家自然科学基金项目（41602212）;中国博士后科学基金面上项目（2019M653694）;陕西省自然科学基础研究计划资助项目（2019JM-126）;西安科技大学博士科研启动金项目（2017QD007）联合资助

通信作者：

陈应涛，男，陕西杨凌人，博士，讲师，硕士生导师，E-mail：chenyt@xust.edu.cn