安宁河断裂带新生代构造变形与磁组构特征

华 天,李金玺*,李智武,袁梦雨,蔡鸿燕,童 馗,王自剑,李 轲,刘树根,曾 璐

1)成都理工大学地球物理学院地球勘探与信息技术教育部重点实验室,四川成都 610059;2)成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都 610059;3)四川省煤田地质工程勘察设计研究院,四川成都 610072; 4)西华大学,四川成都 610039;5)中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,四川成都 610041

中生代多块体拼合,新生代印亚板块碰撞,造就了地球上海拔最高、面积最大、最年轻的高原:青藏高原。高原的隆升和侧向生长一直是地学研究的热点。针对其侧向生长,业已提出诸多端元模型,如下地壳流模型(Royden,1997)和构造逃逸说(Tapponnier et al.,1982),但尚有较大争议。鲜水河—安宁河—小江断裂带作为青藏高原东缘重要的边界断裂,是认识高原隆升和侧向生长的理想对象。传统观点认为北段鲜水河断裂走滑始于中中新世(Wang et al.,2008),9–5 Ma发生强烈左旋走滑活动(张岳桥等,2004b; Zhang et al.,2017); 中段安宁河断裂走滑活动主要发生在晚新生代(张岳桥等,2004a); 南段的小江断裂走滑活动起始于5 Ma(Zhu et al.,2008)。而最新针对安宁河断裂的低温年代学研究表明,安宁河断裂带在 25–18 Ma发生东西向挤压向走滑运动的转变(Wang et al.,2020)。而北段的鲜水河断裂在32–27 Ma发生NNE向的逆冲活动(Li and Zhang,2013)。鲜水河断裂和安宁河断裂活动年限认识的差异,需要更多的针对断裂带构造变形的研究。

岩石组构记录了地壳形成与演化的关键信息,提取这些信息对分析和恢复地球动力学过程具有重要意义。磁组构作为一种重要的岩石组构,可以有效地记录岩石的应变特征,是研究构造变形的有效手段(陈柏林等,1997; 陈正乐等,1999; 马天林等,2003; 王开等,2017; Casas-Sainz et al.,2018)。

前人针对安宁河断裂带的研究,主要集中在大地测量学(Rui and Stamps,2019)、活动构造(Ren,2014)以及年代学(Deng et al.,2018)等研究上,缺乏系统的针对安宁河断裂带基岩构造变形的研究。此外,虽有研究利用磁组构来约束安宁河断裂带中—新生代的构造变形,但利用的是震旦纪小相岭流纹岩(陈应涛等,2021)。而利用晚三叠世以来沉积岩磁组构对安宁河断裂带的研究尚未见报道。综上所述,本文通过对安宁河断裂带中段详细的构造变形调查和上三叠统白果湾组的磁组构研究,探讨了安宁河断裂带新生代构造变形特征和序列,为更好地理解青藏高原隆升和侧向生长提供了依据。

1 区域地质背景

鲜水河断裂与小江断裂通过一个长350 km、宽100 km的菱形断裂带相连。该断裂带主要由三条次级断裂带组成:西边为安宁河断裂带和则木河断裂带,东边为石棉断裂带(Wang et al.,2014)(图1b)。其中,安宁河断裂带北起石棉,南到会理,是一条形成于晋宁期的深大断裂(从柏林等,1973)。该断裂带经历多期构造运动,新生代构造活动较强烈,现今以左行走滑运动为主,速率(5.1±2.5) mm/a(Wang et al.,2008)。该断裂带分为三段:北段位于紫马跨以北,石棉县田湾以南。断裂带内未见晚新生代沉积记录; 中段为紫马跨至西昌市安宁镇(西宁乡)。该段为安宁河断裂带断层发育的典型区段,具有压扭性质。主要包括垭口村断层①、盐井沟断层②、大石板断层③、光明村断层④和石库村断层⑤等南北向次级断裂以及一些北东向的断裂(如:红妈断裂⑥和甘沟断层⑦)(图1c)。西昌至会理段为安宁河断裂带的南段。沿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,整体上构成了一条南北向规模较大的岩浆岩杂岩带,这些岩浆岩的阶段性发育反映了安宁河断裂构造活动的多期性。

图1 青藏高原及邻区地形图(a)、鲜水河—安宁河—小江断裂带地质简图(b) (修改自Wang et al.,2014)和安宁河断裂带中段地质地貌图(c)Fig.1 Topographic map of the Tibet Plateau and adjacent areas(a),Simplified geological map of the Xianshuihe–Anninghe–Xiaojiang Fault belts(b) (after Wang et al.,2014) and the geological and geomorphological map of the middle section of the Anninghe Fault Zone(c)

2 断裂带野外构造变形特征

2.1 小山剖面

小山剖面呈近 E–W向,西起 102°22′54.06543″E,28°28′52.43180″N,东至 102°25′18.36398″E,28°27′44.60839″N,全长约 4 km(图 2a)。该剖面构造变形强度自西向东逐渐减弱。西侧上三叠统白果湾组角度不整合于震旦系灯影组之上。白果湾组底部可见花岗质砾石,呈滚圆状,粒径多在 0.5～10 cm,最大约5 cm。

图2 安宁河断裂带中段两条构造观测剖面示意图Fig.2 Schematic diagram of two structural observational sections in the middle segment of the Anninghe Fault zone

九营盘地区(AN20)(图 3a),沿层面发育大量擦痕(图 3c,d,e)。断层面(层面)产状为 267°∠72°,断面上擦痕平均产状为 80°S,指示近 E–W 向挤压下的顺层滑动(图3)。局部可见直径1～50 cm不等的黄铁矿结核、立方体黄铁矿及其集合体(图 3b),指示较强的流体活动性。

图3 小山剖面AN20点位野外变形特征Fig.3 Field deformation characteristics of AN20 of the Xiaoshan section

观测点 AN19,路边见一近直立断层面,断层面产状为 262°∠79°,在断层下盘顶面发育大量擦痕,擦痕产状为 70°S,赤平投影分析指示最大主应力方位为228°∠28°,指示NE–SW向构造应力作用下,断层上盘向NE逆冲(图4B)。观测点AN17,可见早期近 NE–SW 向挤压形成的劈理带被后期受E–W向挤压力发育的顺层断层切割(图4A)。

图4 小山剖面AN17(A)和AN19(B)点位野外变形特征Fig.4 Field deformation characteristics of AN17(A) and AN19(B) of the Xiaoshan section

小山剖面构造变形样式单一,构造变形相对较弱,变形主要集在断裂破碎带。该剖面存在两期构造变形:第一期变形表现为 NE–SW 向的挤压下形成局部逆断层,并伴有劈理带的出现; 第二期变形表现为近 E–W 向的挤压下岩层的顺层滑动并切割早期劈理带。

2.2 红莫镇剖面

红 莫 镇 剖 面 西 起 102°7′43.79802″E,28°6′49.71612″N,东 至 102°22′43.57829″E,28°12′3.65045″N,长约 26 km,其中重点观测剖面约9 km(图2b)。主要观测层位为上三叠统白果湾组。红莫镇南西约 5.2 km处,有断层破碎带出露(AN8)(图 5)。破碎带内发育构造劈理(图 5a),劈理产状为93°∠80°,指示近E–W向挤压。劈理被后期逆断层切割,断层面产状为165°∠75°,我们在下盘顶面上测得的擦痕(65°E)指示上盘向北西逆冲(图5b,d),具有一定走滑分量,最大主应力方向为NW–SE向。

图5 红莫镇剖面AN8点位野外变形特征Fig.5 Field deformation characteristics of AN8 in the Hongmo section

盐井沟断层和大石板断层之间(H10),白果湾组内发育强劈理化带(图6),局部置换层面。统计分析得平均劈理产状为 55°∠80°,指示 NE–SW 向挤压变形。此外,该观测点发现大型擦痕镜面(136°∠56°)(图 6e),我们在擦痕镜面及其附近测得的擦痕指示(图6n,o,p),断层上盘向NW方向逆冲(f1)。最大主应力方向为 125°∠17°。该逆断层切割早期劈理(图 6a,e)。该观测点同时发育正断层,断层面产状为130°∠30°,表现为NW–SE向的拉张作用。正断层同样切割早期劈理(图6h,i)。但正断层f2和逆断层f1的切割关系不明显。

图6 红莫镇剖面H10点位野外变形特征Fig.6 Field deformation characteristics of H10 in the Hongmo section

红莫镇山顶出露中侏罗统益门组(AN14),层面近水平,层内发育强劈理化带,平均产状为 91°∠88°,指示近 E–W 挤压变形(图 7d)。观测点 H5处,白果湾组内可见小断层发育,但位移量不大,断面倾向 E。断层上盘发育有牵引褶皱,轴面(AP)产状90°∠19°,指示近 E–W 向挤压变形(图 7c)。观测点H8 处,断层面产状为 152°∠54°,劈理产状 172°∠75°,总体指示断层具逆冲性质(图 7b)。观测点AN13处,白果湾组内发育两条小断层(f1和 f2)。f1断层面产状为 100°∠85°,擦痕(10°S)指示右旋走滑运动,最大主应力方向为 NE–SW 向(221°∠23°)。f1被后期高角度f2切割(图7a)。

图7 红莫镇剖面AN13(a),H5(b),H8(c),AN14(d)点位野外变形特征Fig.7 Field deformation characteristics of AN13(a),H5(b),H8(c),AN14(d) of the Hongmo section

红莫镇剖面主要记录了三期构造变形事件:NE–SW 向、E–W 向和 NW–SE向挤压变形。据切割关系判断NW–SE向挤压最晚,切割早期E–W向挤压下和NE–SW向挤压形成的劈理带。

综合以上两条剖面的野外特征,安宁河断裂带存在三期挤压变形事件,最大主应力方向分别为:NE–SW、E–W、NW–SE。据观测点AN17,劈理带与断层切割关系判断 NE–SW 向挤压变形早于近E-W向挤压变形; 据观测点AN8,劈理带与断层切割关系判断E–W向挤压变形早于NW–SE向挤压变形; 据观测点 H10,劈理带与断层切割关系判断NE–SW向挤压变形早于NW–SE向挤压变形。综合分析认为NE–SW向挤压变形早于E–W向挤压变形,E–W向挤压变形早于NW–SE向挤压变形。第一期NE–SW向应力作用下,形成走向NW–SE的劈理带并造成局部断层的逆冲和右旋走滑运动; 第二期E–W向应力作用下,形成走向近N–S的劈理带并造成白果湾组的层间滑动; 第三期 NW–SE向应力作用下,以断层的逆冲活动为主。

3 磁学样品采集与测试

本次研究沿两条构造观测剖面共布置 11个磁组构采样点,采样地层为上三叠统白果湾组。白果湾组上部主要为泥岩和砂岩,下部主要为长石石英砂岩及粉砂岩。每个点位至少获得5个粉砂岩样品,共得到77个有效样品。白果湾组所有样品使用便携式汽油钻机钻取,磁罗盘定向。为了避免形状对磁化率各向异性的影响,所有样品加工成直径2.5 cm,长2.2 cm的圆柱。常温低场磁组构测试在中国科学院南海海洋研究所古地磁实验室使用KLY-3卡帕桥完成。代表性样品的岩石磁学测试在中国地质科学院地质力学研究所自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室完成:磁滞回线测试的仪器为 Lake Shore 8600系列振动样品磁强计,共计3件。k-T曲线测试在KLY-4上完成,共计3件。样品在空气中加热至700℃并降至室温。

4 岩石磁学和磁组构结果

安宁河断裂带白果湾组磁组构样品平均磁化率值均小于500×10–6SI,暗示诸如顺磁性的黑云母等层状硅酸盐矿物为主要载磁矿物(Tarling and Hrouda,1993)。

4.1 磁滞回曲线

本文白果湾组样品的磁滞回线经顺磁矫正后均表现为“细长型”(图8a,b,c)。三个样品的矫顽力都较低,均小于 12 mT。磁滞回线在外场低于0.3 T时就已饱和,表明低矫顽力矿物如磁铁矿控制磁滞回线形状。此外,原始数据在0.3～0.5 T之间,样品的磁化强度随外场的增加而呈线性增加,暗示存在显著的顺磁性成分(Weil and Yonkee,2009)。

图8 磁滞回曲线(a,b,c)和磁化率-温度曲线(d,e,f)测试结果Fig.8 Diagrams of hysteresis curve (a,b,c) and k-T relationship (d,e,f)

4.2 磁化率-温度曲线

k-T曲线,该方法利用不同载磁矿物磁化率随温度的变化,来识别矿物的种类(敖红和邓成龙,2007)。晚三叠统白果湾组样品H10A和H25的加热曲线与降温曲线不可逆,并且降温曲线明显高于加热曲线,暗示实验过程中出现了矿物相的转变(图8e,f)。H10A样品加热曲线显示磁化率在 400℃开始升高,到 450℃之后迅速增加(图 8e),当温度达550℃时,磁化率达到峰值,随后迅速下降,在580℃左右衰减为0,指示了加热过程有磁铁矿的存在(Hrouda et al.,2003)。而降温曲线高于加热曲线,表明加热过程可能存在含铁硅酸盐矿物或黏土矿物(如绿泥石)转化成磁铁矿颗粒的情况(Oches and Banerhee,1996)。H25样品加热曲线显示磁化率在300℃开始升高(图8f)。到320℃,磁化率达到峰值,随后迅速降低。同时冷却曲线在 300℃左右迅速升高,可能是指示含铁硫化物的存在,并且存在弱磁性矿物向强磁性矿物转变的存在(Casas-Sainz et al.,2018)。继续加热至460℃,磁化率再次升高,580℃左右迅速将至 0。指示磁铁矿的存在。此时的磁铁矿可能是样品中极低含量的磁黄铁矿转化形成或含铁黏土矿物分解或热蚀变所形成(Yang et al.,2012)。样品 HT9,磁化率随温度的升高而逐渐降低,表现为顺磁性矿物加热特征(Casas- Sainz et al.,2018)(图9d)。综合平均磁化率,磁滞回曲线,k-T测试结果分析,白果湾组主要载磁矿物为顺磁性的硅酸盐矿物。

4.3 磁组构特征

4.3.1 小山剖面

以磁线理(L)为纵坐标,磁面理(F)为横坐标绘制的 Flinn图解可以很好的反映磁化率椭球体的形态以及磁面理和磁线理的发育情况。小山剖面磁组构样品的磁面理大多小于1.2,线理小于1.03,磁面理较磁线理发育(图 9a)。磁化率椭球体主要为扁圆型,表明安宁河断裂带应变以压扁、剪切为主。矫正磁化率各向异度值大多小于1.3(图9b),与样品的平均磁化率呈一定的正相关性(图 9c)。将擦痕、层面(滑动面)与AMS共同投图后发现,磁线理基本分布于层面(滑动面)之上。磁线理大部分垂直于滑动方向(垂直于擦痕延伸方向),少部分平行于滑动方向。磁面理极点(K3)分布于擦痕延伸方向(图 9c)。磁线理与擦痕均反映最大主应力为近 E–W 向,而攀西地区现今构造应力场为 NWW–SEE向(张岳桥等,2004a),因此,小山剖面磁组构记录了安宁河断裂带早期近E–W向挤压变形。

图9 磁组构 Flinn 图解(a)、T-Pj图解(b)、Km-Pj(c)与AMS和断层擦痕综合图(下半球,等面积)(d)Fig.9 Flinn diagram of magnetic fabric (a),chart of the shape of magnetic susceptibility ellipsoid (T) vs.anisotropy of magnetic susceptibility (Pj) (b),the mean magnetic susceptibility (Km) vs.anisotropy of magnetic susceptibility(Pj) plot (c),and comparison chart of fault striation vs.AMS (d)

4.3.2.红莫镇剖面

该剖面磁化率椭球体形状因子T值主要分布在0～0.59。Flinn图解和T-Pj图解中大部分样品点落在压扁区(图 10a,d),反映磁化率椭球体以扁圆型为主,少量为扁长型和三轴型,暗示安宁河断裂带应变以压扁为主。沿剖面矫正磁化率各向异度呈锯齿状形态(图 10c),大石板断层(DSBF.)和光明村断层(GMCF.)附近矫正磁化率各向异度值明显升高,主要为1.1～1.2。两条断层之间矫正磁化率各向异度明显降低。此外,我们发现,断层附近,相同点位矫正磁化率各向异度值变化较大,而两条断层之间的点位,同一个点位的矫正磁化率各向异度值较一致(图10c)。磁化率主轴赤平投影显示最大磁化率主轴集中分布于第一和第三象限(图 10e),反映安宁河断裂带应变椭球体最大主应变轴呈 NE–SW 向(图10e)。最小磁化率主轴投影主要位于第一、二和第四象限,优势产状方向为 NW–SE和近 E–W 向(图10f),表明最小主应变轴呈NW–SE向和近E–W向,且以前者为主。磁线理走向(NE–SW)与安宁河断裂走向(～N–S)呈斜交关系,表明安宁河断裂带具有走滑分量。

图10 磁组构Flinn图解(a)和Km-Pj(b)图解和矫正磁化率各向异度空间分布图(c)和T-Pj图(d)和地理坐标系下磁线理特征(e)以及地理坐标系下磁面理及其顶点分布特征(f)Fig.10 Flinn diagram of magnetic fabric (a),diagram of Km-Pj (b),spatial distribution of corrected susceptibility anisotropy(c),chart of the shape of magnetic susceptibility ellipsoid (T) vs.anisotropy of magnetic susceptibility (Pj) (d),characteristics of magnetic lineations before tilt correction (e),and characteristics of magnetic foliations and its poles before tilt correction (f)

5 讨论

5.1 构造变形与磁组构

为了进一步理解脆性变形下,磁组构与构造变形的关系。我们分别对存在一期和多期脆性构造变形的露头进行了磁组构研究。H8点位只存在一期NW–SE向挤压事件。该点位磁组构样品采于断层下盘(图 11)。磁线理簇状分布于第三象限,优势产状为 215°∠13°,与断层走向近平行; 磁面理优势产状为138°∠44°,与断层面小角度相交。最小磁化率主轴向NW倾伏,断层上盘向NW逆冲,二者具有一致性。综合表明磁组构与断层为同期构造产物。磁组构有效地记录了这期脆性变形。

图11 构造变形与磁组构对比图(H8)Fig.11 Contrast diagram of structural deformation and magnetic fabric (H8)

采样点H9,H36,H35,H10A,H10B位于同一条短剖面(图12)。构造解析表明该剖面存在三期构造变形事件。H9位于剖面最东侧,紧邻逆断层的擦痕镜面,局部岩石破碎。磁面理倾向NE,与逆断层倾向一致,且近平行于断层面。磁线理平行断层走向,倾角较小。综合表明 H9的磁组构为逆断层的同期产物。同时,我们注意到,最小磁化率主轴向 NW倾伏,与断层上盘逆冲方向具有一致性。该点矫正磁化率各向异度值较低,可能与局部碎裂作用相关(Ferré et al.,2014)。H35位于劈理带之间。磁面理与劈理高角度相交,最大磁化率主轴和最小磁化率主轴均位于劈理之上,综合反映磁组构与劈理非同期构造的产物。最小磁化率主轴向NW倾伏,指示应变椭球体最小主应变轴呈 NW–SE向,与逆断层可能为同构造产物。但该点位磁面理与逆断层层面高角度相交。H36位于正断层下盘,磁面理近直立,最小磁化率主轴近水平。最大磁化率主轴主要分布在第一象限,指示最大主应变轴呈 NE–SW 向,而正断层的最大主应变轴为 NW–SE向,表明正断活动未对先期形成的磁组构产生影响。H10A和H10B均位于逆断层断面附近,矫正磁化率各向异度值相较其他点位均较高。两个点位的磁面理和磁线理均近直立,最小磁化率主轴呈 NW–SE向,且倾角较小,均指示NW–SE向挤压变形。构造解析NW–SE向挤压晚于 NE–SW 向挤压。但磁组构只记录到了晚期NW–SE向挤压事件,表明NE–SW向挤压虽然形成了明显的构造变形痕迹-劈理带,但磁组构当时可能仍表现为沉积组构,或对其有所记录,但被后期 NW–SE向应力重置。但我们发现,该剖面自东向西五个磁组构点位,磁线理倾伏角逐渐变大,最西处已近直立。同样的现象也表现在磁面理上。而最小磁化率主轴主要集中于 NW–SE向,且倾伏角较小,综合表明自西向东 NW–SE向应力逐渐减弱。基于上述认识,表明最东侧的H9受到NW–SE向应力作用相较其他点位较弱,若磁组构对早期NE-SW 向应力有所记录,那么该点位磁组构应该有所记录,而该点位磁组构三个磁化率主轴均呈强烈的簇状分布,磁线理近水平。未见早期NE–SW向应力的痕迹。该剖面研究表明,多期脆性变形下,磁组构可能对断层的活动更敏感。形成透入性劈理带的 NE–SW 向构造应力未被磁组构所记录,磁组构主要记录了后期 NW–SE向应力作用下断层的逆冲事件。

图12 构造变形与磁组构对比图(H9,H36,H35,H10A,H10B)Fig.12 Contrast diagram of structural deformation and magnetic fabric (H9,H36,H35,H10A,H10B)

5.2 安宁河断裂带新生代构造演化

本次研究上三叠统白果湾组记录了三期构造变形,中侏罗统益门组记录了E–W向挤压变形,因此三期挤压变形均发生在上三叠统白果湾组沉积之后。上三叠统白果湾组至古近系雷打树组为连续沉积,而新近系昔格达组不整合于古近系雷打树组之上。因此本研究所揭示的三期挤压变形可能主要发生在新生代,古近系雷打树组沉积之后。本文推测早期 NE–SW 向挤压变形事件可能与印亚板块初始碰撞相关。该期主应力在青藏高原东南缘均有所记录:(1)红河剪切带北部的雪龙山在60～40 Ma发生快速剥蚀,指示强烈的NE向地壳缩短(Wang et al.,2020); (2)鲁甸—中合江褶皱冲断带在59～39 Ma快速剥蚀,指示NE–SW向挤压变形(Cao et al.,2020);(3)楚雄盆地和兰坪—思茅地体内发育有形成于古近纪NW–SE走向的褶皱(Burchfiel and Chen,2012);(4)九襄盆地磁组构主要记录了 40–20 Ma之间NE–SW向挤压事件(李传志,2019); (5)鲜水河断裂带在该期构造应力的作用下发生逆冲活动,并伴有32～27 Ma的混合岩化事件(Li and Zhang,2013)。但需要注意的是 NE–SW向主应力在安宁河断裂带仍缺乏直接的年代学证据。本文推测该期应力作用下,安宁河断裂带以挤压变形为主,局部断层发生逆冲和右旋走滑运动,并形成走向 NW–SE的劈理带。安宁河断裂带的重新激活可能是西昌盆地在40 Ma开始缓慢隆升的主要原因(Deng et al.,2018)。

针对安宁河断裂带的磷灰石和锆石(U-Th)/He研究表明,安宁河断裂上盘在渐新世(～24 Ma)存在快速剥蚀,主应力场方向为 E–W 向(Wang et al.,2020)。本文推测小山剖面所记录的 E–W向应力可能同样发生于渐新世,响应青藏高原的向东生长。在 E–W 向应力场的控制下,安宁河断裂带以逆冲活动为主,较大的逆冲分量是导致邻区大凉山构造带隆升(30–20 Ma)的主要原因(Deng et al.,2014)。

本文推测 NW–SE向主应力可能主要响应川滇地块的侧向挤出,即鲜水河—安宁河—小江断裂带的形成,可能主要发生在晚中新世(～10–5 Ma)。对于北段的鲜水河断裂带,该断裂带走滑运动启动时间不会晚于9～14 Ma(Chen et al.,2020)。安宁河断裂带在晚中新世发生 E–W 向缩短到左行走滑的运动学转变(Wang et al.,2020)。安宁河断裂与则木河断裂的几何不规则性阻碍了川滇地块的挤出(Yin and Luo,2021)。NW向应力的积累导致大凉山断裂的活动(Yin and Luo,2021)。大凉山造山带10 Ma的快速隆升可能与大凉山断裂活动的增强有关(邓宾等,2016)。随着大凉山断裂活动的增强,川滇地块进一步挤出,而元谋盆地在4.9–1.4 Ma约12°的顺时针旋转标志着鲜水河—安宁河—小江断裂自北向南以左旋走滑形式贯通(Zhu et al.,2008)。

上新世以来,安宁河断裂带经历了多次断裂运动(张岳桥等,2004a)。这也是目前针对安宁河断裂带认识最为详细的阶段:上新世晚期到早更新世(约 5 Ma左右),安宁河断裂以左旋走滑活动为主,整体活动强度较弱。昔格达组开始沉积。地层内发育的同沉积生长断层指示当时的引张方向为北东—南西向(张岳桥等,2004a)。早更新世末,元谋运动引起昔格达组地层褶皱变形。中晚更新世安宁河断裂带发生断陷作用,形成两堑夹一垒的构造格局。而后,安宁河断裂带受北西—南东向挤压作用,处于应力积累阶段,以左旋走滑活动为主(胡亚轩等,2020)。

6 结论

(1)构造解析表明,安宁河断裂带存在三期构造变形。据切割关系判断,第一期变形最大主应力方向为 NE–SW 向,造成局部断层的逆冲和右旋走滑运动。第二期变形最大主应力方向为E–W向,形成走向近N–S的劈理带。第三期变形最大主应力方向为NW–SE向,以断层的逆冲活动为主。

(2)安宁河断裂带磁组构样品主要载磁矿物为顺磁性的硅酸盐矿物。两条剖面均显示磁面理较磁线理发育,磁化率椭球体以扁圆型为主。小山剖面最小磁化率主轴呈～E–W 向带状分布,表明最小主应变轴呈～E–W 向; 红莫镇剖面最小磁化率主轴方位主要为NW–SE向,其次为～E–W向,表明最小主应变轴呈NW–SE向和近E–W向,且以前者为主。构造变形与磁组构对比研究表明,多期脆性变形下,磁组构对应变的记录具有差异性。在脆性变形地区开展磁组构研究,应建立在构造解析基础之上。

(3)结合区域构造演化、地层不整合关系以及年代学研究,本文推测早期 NE–SW 向挤压可能与印亚板块初始碰撞相关。NE–SW 向应力场控制下安宁河断裂重新激活。E–W向应力可能主要响应青藏高原的向东生长,可能主要发生在渐新世到早中新世。NW–SE向应力可能主要响应青藏高原的南东向生长,即川滇地块的侧向挤出。在此期间,鲜水河断裂、安宁河断裂和小江断裂自北向南以走滑形式贯通。

致谢:成都理工大学地球物理学院 5507工作室陈涛师弟、廖俊师弟参加了野外地质调查。磁组构样品的制备和测试得到了来自中科院南海海洋研究所谈晓冬老师和韩玉林老师的帮助。两位匿名审稿人对本文提出了宝贵的意见。责任编辑对文稿做了大量的校对工作,在此一并表示衷心的感谢。

Acknowledgements:

This study was supported by Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences(No.XDA23090203),and National Natural Science Foundation of China (Nos.41602153 and 41472107).