劉戰(zhàn)慶,裴先治,丁仨平,李佐臣,李瑞保,陳有,劉智剛,張曉飛,陳國超,王學(xué)良

(1.長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西西安710054; 2.長安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點實驗室,陜西西安710054)

0 引言

鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)位于南大巴山西北段,是米倉山構(gòu)造帶、南大巴山構(gòu)造帶及勉略帶的交接地區(qū),也是研究四川盆地與秦嶺造山帶盆-山耦合關(guān)系的重要場所。前人研究認(rèn)為,印支期揚子地塊向秦嶺造山帶之下俯沖并發(fā)生碰撞,而后進入陸內(nèi)造山階段,特別是燕山期揚子地塊由南向北向秦嶺地塊之下的陸內(nèi)俯沖,在地表表現(xiàn)為秦嶺向揚子地塊之上逆沖推覆,加之揚子地塊的順時針旋轉(zhuǎn),致使該區(qū)表現(xiàn)為現(xiàn)今的構(gòu)造疊加復(fù)合形態(tài)[1-5]。然而筆者在完成“陜西省鎮(zhèn)巴縣—下高川地區(qū)1∶50 000區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目和揚子北緣現(xiàn)今盆山結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其油氣潛力”課題過程中,發(fā)現(xiàn)該區(qū)地層出露特征和大量的構(gòu)造形跡除了具有逆沖推覆性質(zhì)外,還具有顯著的右行走滑特征,而且這種右行走滑特征與區(qū)域上秦嶺造山帶和龍門山構(gòu)造帶的左行走滑現(xiàn)象不一致。這種局部與整體不協(xié)調(diào)現(xiàn)象的原因究竟何在,筆者從野外構(gòu)造幾何學(xué)和運動學(xué)特征進行分析,探討其形成的動力學(xué)機制。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

巴山弧形斷裂、興隆斷裂、鎮(zhèn)巴斷裂將鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)分為4個構(gòu)造-地層小區(qū):北大巴山構(gòu)造-地層小區(qū)、高川構(gòu)造-地層小區(qū)、星子山構(gòu)造-地層小區(qū)、米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)(圖1)。各小區(qū)中地層及斷裂多呈南北向、北北西—南南東向展布。

巴山弧形斷裂以東地區(qū)屬于北大巴山構(gòu)造帶,發(fā)育青白口紀(jì)耀嶺河群變質(zhì)火山巖系、南華紀(jì)淺變質(zhì)含礫碎屑巖系和寒武紀(jì)—志留紀(jì)碳硅質(zhì)板巖、細(xì)碎屑巖、碳酸鹽巖系及基性巖墻群和少量正長巖脈。

高川構(gòu)造-地層小區(qū),發(fā)育寒武系、上泥盆統(tǒng)、石炭系、二疊系和中下三疊統(tǒng),缺失上寒武統(tǒng)、奧陶系、志留系,其中上泥盆統(tǒng)與下覆地層呈平行不整合接觸。星子山構(gòu)造-地層小區(qū),發(fā)育南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系和中下三疊統(tǒng),缺失泥盆系、石炭系。米倉山構(gòu)造-地層小區(qū),發(fā)育中新元古代基底巖系和震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系、侏羅系,缺失泥盆系、石炭系。地層發(fā)育特征顯示,高川構(gòu)造-地層小區(qū)與星子山構(gòu)造-地層小區(qū)、米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)具有顯著差異,前者的地層發(fā)育特征顯示晚古生代處于裂陷盆地構(gòu)造-沉積環(huán)境,而后兩者地層發(fā)育特征與整個上揚子地區(qū)基本一致,表明兩者之間具有相同的構(gòu)造-沉積環(huán)境。

2 構(gòu)造幾何學(xué)和運動學(xué)特征

2.1 斷裂構(gòu)造性質(zhì)及組合形式

2.1.1 斷裂構(gòu)造性質(zhì)

巴山弧形斷裂(F1):區(qū)域上是秦嶺造山帶與揚子地塊的分界斷裂,向北延伸到石泉縣南,向南東經(jīng)重慶城口,東延到湖北房縣,呈向南西突出的弧形[6]。巴山弧形斷裂在研究區(qū)分割了北大巴山構(gòu)造-地層小區(qū)與高川構(gòu)造-地層小區(qū),該斷裂由東溝河沿熨斗街向南,經(jīng)兩河口西、五里壩東、大市川,向南延伸到觀音鎮(zhèn),呈波狀南北向展布。斷裂破碎帶寬10～100 m,局部有斷層泥和炭化帶,斷層面傾向多變,主體東傾,傾角40°～80°。斷層?xùn)|盤主要為新元古代耀嶺河群淺變質(zhì)火山碎屑巖和南華系含礫細(xì)碎屑巖,西盤主要為三疊系碳酸鹽巖和二疊系郭家埡組黑色巖系。除東溝河—董家河段,斷層面西傾,三疊系灰?guī)r反沖推覆到北大巴山構(gòu)造帶奧陶系之上外,其余均為東盤逆沖到西盤較新地層上。斷層面上有明顯擦痕、階步構(gòu)造(圖2a),靠近斷層兩側(cè)地層中發(fā)育大量的不對稱傾豎褶皺(圖2b),其特征均指示了巴山弧形斷裂具有右行走滑性質(zhì)。對擦痕及不對稱傾豎褶皺樞紐產(chǎn)狀測量統(tǒng)計,經(jīng)赤平投影等密線圖(圖3)分析,得出優(yōu)勢產(chǎn)狀分別為359°～10°∠19°～30°和135°～140°∠35°～80°,表明該斷裂右行走滑方向呈近南北向。

興隆斷裂(F2):區(qū)域上向北延伸,在西鄉(xiāng)縣與鎮(zhèn)巴斷裂交匯,南端在麻柳壩與巴山弧形斷裂交匯,是勉略帶東延部分的西界[2]。研究區(qū)內(nèi),該斷裂分割了星子山構(gòu)造-地層小區(qū)和高川構(gòu)造-地層小區(qū),在興隆—高川一線以西,呈南北向至北北西向延伸,斷面東傾,傾角60°～80°。斷層?xùn)|盤地層為寒武紀(jì)黑色碎屑巖系,巖層強烈變形、破碎;西盤為臺地相三疊紀(jì)碳酸鹽巖地層。地貌上呈西高東低突變特征。斷裂兩側(cè)地層中發(fā)育大量不對稱傾豎褶皺和劈理(圖4),指示斷裂的右行走滑性質(zhì)。

圖1 鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造Fig.1 G eological Sketch Map of Zhenba-Xiagaochuan Area

圖2 大巴山弧形斷裂面擦痕與階步及不對稱傾豎褶皺Fig.2 Scratches and Asymmetric Plunging Vertical Folds Besides of Dabashan Curvic Fault

鎮(zhèn)巴斷裂(F3):該斷裂是星子山構(gòu)造-地層小區(qū)與米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)的分界斷裂。走向北北西至南北向,斷層面東傾,傾角45°～80°,北端止于西鄉(xiāng)縣城東,向東南在萬源與雞鳴寺斷裂相接。在研究區(qū),鎮(zhèn)巴斷裂沿司上—楊家河—鎮(zhèn)巴鹿子壩一線展布,由東盤南華系碎屑巖逆沖于西盤二疊紀(jì)—三疊紀(jì)碳酸鹽巖地層之上。在小洋壩溝口,斷裂破碎帶呈線狀延伸的負(fù)地形地貌,發(fā)育平行主斷面的小型逆沖斷層和具水平擦痕的小型滑動面(圖5)。在鎮(zhèn)巴縣鹿子壩處斷裂分叉又合并,形成夾有寒武紀(jì)和奧陶紀(jì)地層,平面上形似透鏡體狀的巖片,稱之為鹿子壩巖片(圖6),巖片內(nèi)奧陶系、寒武系南北兩端均明顯被錯動,與斷裂外側(cè)的地層呈斜交關(guān)系,其幾何形態(tài)表明鎮(zhèn)巴斷裂明顯具右行走滑性質(zhì)。以上現(xiàn)象說明鎮(zhèn)巴斷裂由北東向南西逆沖,同時兼有右行走滑性質(zhì)。

坪壩斷裂(F4):該斷裂位于鎮(zhèn)巴斷裂東側(cè),是平行于鎮(zhèn)巴斷裂的次級斷裂。該斷裂經(jīng)西鄉(xiāng)司上東側(cè)羅家灣、梨子園、高橋鄉(xiāng),經(jīng)過干溝河向南延伸,其西盤地層由東向西依次為志留系、奧陶系、寒武系、震旦系、南華系,東盤地層由西向東依次為南華系、震旦系、寒武系,地層重復(fù)出露,且較老地層由東向西逆沖于較新地層之上。區(qū)域上向南延伸至萬源縣大竹鎮(zhèn),并轉(zhuǎn)向北西—南東向,最后歸并于巴山弧形斷裂。通過野外實地觀察確認(rèn)該斷裂性質(zhì)也具由東向西逆沖推覆兼具右行走滑性質(zhì)。

圖3 大巴山弧形斷裂擦痕及不對稱褶皺樞紐赤平投影Fig.3 Stereographics of Scratches and Axis for Asymmetric Folds Besides of Dabashan Curvic Fault

圖4 興隆斷裂兩側(cè)不對稱褶皺構(gòu)造與劈理素描Fig.4 Sketch Map of Asymmetric Folds and Cleavage in Both Sides of Xinglong Fault

2.1.2 斷裂構(gòu)造組合樣式

上述各斷裂構(gòu)造具有共同的性質(zhì):斷層上盤均為較老的南華系—寒武系,而下盤均為較新的二疊系—三疊系,且為傾角較陡的高角度逆沖推覆兼右行走滑性質(zhì)的斷裂。據(jù)深部地震剖面和前人研究并結(jié)合野外調(diào)研[7-8],筆者認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)斷裂向深部延伸向下歸并到南華系—下寒武統(tǒng)泥質(zhì)粉砂巖組成的統(tǒng)一滑脫層,形成疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造系(圖7),擴展方式為前展式。

逆沖斷層是位移量很大的低角度逆斷層,傾角一般在30°左右或者更小[9]。而本區(qū)內(nèi)各斷裂除了局部位置傾角較小外,大多數(shù)為高傾角甚至反轉(zhuǎn),形成高角度逆沖斷層,此特征可能與該區(qū)普遍存在的走滑作用有關(guān)。

2.2 逆沖推覆構(gòu)造系內(nèi)褶皺特征

逆沖推覆構(gòu)造常有褶皺伴生,而且褶皺變形強烈并與逆沖推覆構(gòu)造在幾何學(xué)上具有相關(guān)性,在成因上又有統(tǒng)一性。在許多逆沖推覆構(gòu)造帶中,這種關(guān)系明顯表現(xiàn)為褶皺倒向與逆沖方向一致以及變形強度的共同衰減[9-10]。在研究區(qū)內(nèi)也不例外,褶皺幾何形態(tài)上表現(xiàn)為軸面多為東傾西倒的同斜褶皺和斜歪褶皺形態(tài),表明逆沖推覆構(gòu)造的方向是由東向西逆沖,且由西向東褶皺緊閉程度逐漸加強,在平面上也多呈線狀近南北向展布,而西側(cè)褶皺形態(tài)變得越來越寬緩,甚至形成箱狀褶皺,這在米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)內(nèi)特別顯著。在疊瓦式逆沖推覆系中,褶皺多被斷裂逆沖、錯斷,具有殘破特征,但褶皺軸面西倒東傾的趨勢依然具有規(guī)律性(圖7)。

圖5 鎮(zhèn)巴縣小洋壩溝口剖面Fig.5 Section for Gutter Mouth of Xiaoyangba in Zhenba County

2.2.1 高川構(gòu)造-地層小區(qū)褶皺構(gòu)造特征

高川構(gòu)造-地層小區(qū)的褶皺展布受巴山弧形斷裂和興隆斷裂限制,出露最新地層為三疊系,最老地層為寒武系,除寒武系上統(tǒng)婁山關(guān)組與泥盆系上統(tǒng)鐵礦梁組之間為平行不整合接觸外,其余地層按層序均為整合接觸關(guān)系。平面上,褶皺總體為北寬南窄的南北向延伸特征。由于次級逆沖-走滑斷裂十分發(fā)育,大多將褶皺東翼被錯斷并逆沖掩蓋,形成幾個近南北向展布的復(fù)式殘破向斜。這些向斜僅西翼保留完整,由寒武系、泥盆系、石炭系和二疊系組成,核部由三疊紀(jì)碳酸鹽巖地層組成,靠近其東側(cè)斷裂分布。主向斜核部被斷裂錯斷成3段。北段位于熨斗街—漩坑埡—五里壩罐子埡西側(cè),桅桿埡—草帽子—木城寨以東,呈近圓形,向北延伸出研究區(qū),褶皺軸長超過15 km。在平溪溝—漩坑埡構(gòu)造剖面(圖8)上,雷鳴山—漩坑埡以三疊系為主的復(fù)式向斜相對較為開闊,向東有反向逆沖的特征。平溪溝—受溪河石炭系、二疊系中褶皺緊閉,而泥盆系中褶皺為開闊箱狀褶皺,軸面產(chǎn)狀較陡,略東傾。中段分布于五里壩—馬鞍山,呈短軸狀南北向延伸,長約4 km。南段位于大市川石人山—梅子埡—陡咀子—莊子山,呈狹窄長條狀南北向延伸,長約18 km;夾持在該區(qū)兩條次級斷裂間為一背向斜褶皺,東翼緊閉,產(chǎn)狀較陡,西翼較寬緩(圖9)。

圖6 鹿子壩巖片構(gòu)造Fig.6 Structural Map of Luziba Slab

圖7 鎮(zhèn)巴—廟坪構(gòu)造剖面Fig.7 Structural Section for Zhenba-Miaoping

圖8 平溪溝—漩坑埡構(gòu)造剖面Fig.8 Structural Section for Pingxigou-Xuankengya

圖9 麻柳灘—學(xué)堂梁構(gòu)造剖面Fig.9 Structural Section for Maliutan-Xuetangliang

在高川構(gòu)造-地層小區(qū),特別是高川—觀音段發(fā)育一系列次級斷裂,將區(qū)內(nèi)地層錯斷切失(圖1)。大量不對稱褶皺、劈理(圖4)指示興隆斷裂及次級斷裂均有右行走滑性質(zhì)。

2.2.2 星子山構(gòu)造-地層小區(qū)褶皺構(gòu)造特征

星子山構(gòu)造-地層小區(qū)褶皺展布受興隆斷裂和鎮(zhèn)巴斷裂限制。在平面上褶皺軸平行斷裂南北向延伸,因受到興隆斷裂、坪壩斷裂、店子坪斷裂逆沖推覆-走滑作用的影響而被沖斷破壞且掩蓋,形成不對稱的殘破褶皺(圖1、10、11)。

該區(qū)褶皺幾何學(xué)形態(tài)明顯受到右行走滑剪切作用影響,并具有復(fù)式褶皺特征,可能因受到多期構(gòu)造活動改造,早期為寬緩褶皺,晚期受到擠壓作用而形成次級緊閉褶皺,層內(nèi)褶皺發(fā)育使地層加厚。而各次級褶皺軸面為西傾東倒,傾角為50°～70°,軸面劈理發(fā)育(圖12)。這種與整體不協(xié)調(diào)的構(gòu)造特征反映了該區(qū)與高川構(gòu)造-地層小區(qū)同樣具有反向逆沖作用。

2.2.3 米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)褶皺構(gòu)造特征

圖10 學(xué)堂梁—平安構(gòu)造剖面Fig.10 Structural Section for Xuetangliang-Ping'an

圖11 七里溝—油坊溝構(gòu)造剖面Fig.11 Structural Section for Qiligou-Youfanggou

圖12 星子山構(gòu)造-地層區(qū)內(nèi)褶皺變形Fig.12 Sketch Map of Folds Deformation for Xingzishan Strata-structure Area

圖13 大楮鄉(xiāng)—土地廟埡—學(xué)堂壩構(gòu)造剖面Fig.13 Structural Section for Dachuxiang-Tudimiaoya-Xuetangba

圖14 向陽鄉(xiāng)—何家營—柒里溝構(gòu)造剖面Fig.14 Structural Section for Xiangyangxiang-Hejiaying-Qiligou

米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)以二疊紀(jì)和三疊紀(jì)的碳酸鹽巖地層出露為主,局部出露少量志留系和侏羅系,山勢陡峻,切割較深。志留系與二疊系呈平行不整合接觸,并在背斜核部出露。其余地層均整合接觸,共同卷入變形,形成復(fù)式褶皺。平面上呈長軸狀近南北向展布,兩翼傾角較陡,多為緊閉-中常褶皺,軸面東傾,傾角 75°～85°,南段較開闊,呈箱狀(圖13、14)。平行褶皺樞紐發(fā)育兩條北北西—南北向次級斷裂將褶皺破壞,但褶皺兩翼較為完整。通過褶皺兩翼產(chǎn)狀統(tǒng)計的赤平投影極密圖得出,向陽鄉(xiāng)東側(cè)向斜東西兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀分別為252°∠60°和88°∠69°,樞紐產(chǎn)狀為 172°∠16°,軸面產(chǎn)狀為93°∠75°,計算獲得古應(yīng)力場:最大主應(yīng)力σ1= 260°∠4°,中間主應(yīng)力σ2=351°∠16°,最小主應(yīng)力σ3=24°∠73°(圖15a);大褚鄉(xiāng)東側(cè)背斜東西兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀分別為73°∠58°和262°∠52°,樞紐產(chǎn)狀為347°∠6°,軸面產(chǎn)狀為91°∠79°,計算獲得古應(yīng)力場:σ1=257°∠3°,σ2=347°∠7°,σ3=12°∠83° (圖15b);楊家河西背斜東西兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀分別為72°∠53°和249°∠64°,樞紐產(chǎn)狀為160°∠2°,軸面產(chǎn)狀為87°∠85°,計算獲得古應(yīng)力場:σ1=250°∠6°, σ2=160°∠3°,σ3=44°∠84°(圖15c)。以上產(chǎn)狀參數(shù)及構(gòu)造剖面圖顯示,褶皺軸面均為東傾西倒,表明了由東向西的逆沖推覆特征。位于該套復(fù)式背斜核部的志留系地層出露共4處,出露面積不大,在平面上呈現(xiàn)右行斜列式排列(圖1),表明該區(qū)褶皺也具明顯的右行走滑性質(zhì)。

圖15 米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)內(nèi)褶皺兩翼產(chǎn)狀赤平投影極密Fig.15 Stereographic Predomination Map for Sidew ay Strata of Folds in Micangshan Strata-structure Area

西鄉(xiāng)司上地區(qū)發(fā)育一典型的橫跨疊加褶皺(圖1、16)。該褶皺夾持于鎮(zhèn)巴斷裂與其次級斷裂之間。早期近東西向背斜核部出露寒武系西王廟組和婁山關(guān)組、奧陶系大灣組和寶塔組以及五峰組,翼部出露二疊系。該背斜被兩條斷裂錯斷,似乎看不出褶皺軸傾伏方向。晚期向斜核部出露中下二疊統(tǒng)梁山組與陽新組,翼部出露寒武系西王廟組和婁山關(guān)組、奧陶系大灣組和寶塔組以及五峰組、志留系龍馬溪組與新灘組,該向斜向北傾伏。早期近東西向背斜褶皺明顯再度彎曲,軸跡平面上呈“V”字型,晚期褶皺軸跡與區(qū)域構(gòu)造走向基本平行呈近南北向展布。兩期褶皺樞紐呈現(xiàn)直交現(xiàn)象,表現(xiàn)出橫跨疊加褶皺特點。顯然,后期近南北向褶皺疊加改造早期米倉山地區(qū)近東西向褶皺,致使區(qū)域地層呈近南北向產(chǎn)出(圖16)。另外,在楊家河西雙龍洞和陳家灣地區(qū),近南北向背斜核部呈現(xiàn)出向東凸出的鼻狀構(gòu)造樣式,除受地形影響外,可能是晚期近南北向構(gòu)造對早期近東西向褶皺疊加改造的結(jié)果。

圖16 西鄉(xiāng)縣司上地區(qū)疊加褶皺平面和剖面Fig.16 Plane and Section of Sishang Superposed Fold in Xixiang County

上述特征揭示南大巴山西北段鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)斷裂構(gòu)造及夾持于斷裂之間的構(gòu)造-地層小區(qū)組成的逆沖推覆構(gòu)造系在幾何學(xué)和運動學(xué)特征上表現(xiàn)為由東向西逆沖推覆、兼近南北向的右行走滑性質(zhì)。

3 構(gòu)造動力學(xué)分析

現(xiàn)有對弧形構(gòu)造研究及大巴山弧形構(gòu)造的形成機制研究認(rèn)為:大巴山逆沖推覆構(gòu)造由北東向南西方向逆沖擠壓,受到漢南、黃陵兩個剛性基底阻擋,推覆系內(nèi)不同部位的非均勻位移量,在平面上形成了向南西凸出的弧形構(gòu)造形態(tài)(圖17)[2,11-19]。區(qū)域上,龍門山構(gòu)造帶和秦嶺造山帶的斷裂均具明顯左行走滑性質(zhì)[2,18]。對這種左行走滑現(xiàn)象有多種解釋,而用揚子地塊順時針旋轉(zhuǎn)機制解釋龍門山和漢南—米倉山地區(qū)及寧陜斷裂的左行走滑已被普遍接受[20-21]。若按揚子地塊順時針旋轉(zhuǎn)機制解釋,那么處于揚子地塊周邊的地質(zhì)體相對揚子地塊皆應(yīng)為左行走滑,而研究區(qū)右行走滑構(gòu)造性質(zhì)與揚子地塊順時針旋轉(zhuǎn)并不協(xié)調(diào)。有學(xué)者認(rèn)為大巴山西部的漢南—米倉山構(gòu)造帶向北巨大推擠,使巴山弧形地區(qū)前陸和推覆前鋒帶的斷裂和褶皺均具明顯右行走滑特征[2]。

筆者認(rèn)為,鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)本身處于特殊的構(gòu)造位置,揚子地塊順時針旋轉(zhuǎn)作用對其影響甚微,形成這種獨特構(gòu)造的主導(dǎo)作用是由于秦嶺造山帶與揚子地塊在印支期俯沖碰撞造山之后,在燕山期大規(guī)模的陸內(nèi)造山背景下,大巴山發(fā)生由北東向南西向的逆沖推覆作用并形成巴山弧形逆沖推覆系。鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)由于位于弧形構(gòu)造系西翼,由北東向主應(yīng)力(F)分解為在東西方向上擠壓分量(F1)和南北方向上剪切分量(F2),其擠壓分量導(dǎo)致了逆沖推覆構(gòu)造系自東向西的逆沖作用,剪切分量造成區(qū)域內(nèi)數(shù)條斷裂構(gòu)造的右行走滑特征(圖17)。

圖17 大巴山弧形構(gòu)造形成及右行走滑作用Fig.17 Demonstration for Structural Formation and Right-type Strike-slide of Dabashan Curvic Fault

4 構(gòu)造序列分析及時限

南大巴山西北段鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)至少存在兩期擠壓構(gòu)造變形和一期走滑剪切構(gòu)造變形。結(jié)合區(qū)域沉積資料和地質(zhì)年代學(xué)資料,可將構(gòu)造變形分為兩個主構(gòu)造期次——印支期晚期(232～195 Ma)和燕山期中—晚期(133～100 Ma)[8,22-23]。

(1)印支期晚期代表了揚子地塊與秦嶺造山帶全面碰撞時期。北大巴山強烈的擠壓變形變質(zhì)作用,形成北大巴山逆沖推覆構(gòu)造帶[24]。在南大巴山構(gòu)造帶北緣坪壩地區(qū)表現(xiàn)為上三疊統(tǒng)須家河組角度不整合在下三疊統(tǒng)嘉陵江組及更老地層之上。研究區(qū)內(nèi)星子山構(gòu)造-地層小區(qū)較為寬緩的褶皺構(gòu)造形態(tài)和褶皺軸面具有西傾東倒的反向逆沖特征(圖7、11、12),均反映了這期構(gòu)造前陸逆沖變形。雖然這期構(gòu)造變形對鎮(zhèn)巴—高川地區(qū)影響較小,但卻奠定了整個大巴山逆沖推覆的基礎(chǔ)。

(2)燕山期中—晚期代表了北大巴山構(gòu)造帶的再次活動和南大巴山構(gòu)造帶以及鎮(zhèn)巴地區(qū)褶皺變形時限,這期構(gòu)造是揚子地塊與秦嶺造山帶之間陸內(nèi)造山的產(chǎn)物。最新研究成果表明,米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)內(nèi)的兩期疊加褶皺(圖16)是這期構(gòu)造活動的反映,其中兩期變形時代分別為晚侏羅世和晚侏羅世—早白堊世[25-26]。南大巴山前緣侏羅系和下白堊統(tǒng)間的平行不整合也可能是對本期構(gòu)造活動的響應(yīng)[27]。

(3)南大巴山西北段鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)普遍發(fā)育的右行走滑構(gòu)造也應(yīng)屬于燕山期中—晚期。前人對高川地區(qū)構(gòu)造研究表明其右行走滑發(fā)生時限為燕山期中—晚期(J3-K1)[28]。本次研究發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)巴斷裂右行走滑作用將鹿子壩巖片斜切(圖6),可以認(rèn)為右行走滑作用應(yīng)不早于斷裂的形成時間。裂變徑跡和電子自旋共振地質(zhì)年代學(xué)資料揭示鎮(zhèn)巴斷裂形成于70 Ma左右,由此認(rèn)為鎮(zhèn)巴斷裂右行走滑作用時代應(yīng)稍晚于早白堊世[8]。節(jié)理構(gòu)造及測年研究表明,南大巴山地區(qū)發(fā)生右行走滑的時限為燕山晚期(K1-K2)[22]。由此可以推斷,鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)右行走滑作用發(fā)生的時限應(yīng)該是燕山期中—晚期(J3-K2)。

因此,南大巴山西北段鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)逆沖推覆是在印支期碰撞造山作用基礎(chǔ)上,燕山期揚子地塊與秦嶺造山帶之間陸內(nèi)造山作用的產(chǎn)物;而右行走滑構(gòu)造是燕山期中—晚期逆沖推覆構(gòu)造持續(xù)向南西方向推移過程中形成的。

5 結(jié)語

(1)南大巴山西北段鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)斷裂構(gòu)造特征為:具有高角度逆沖推覆兼右行走滑性質(zhì),各斷裂與其上盤構(gòu)造-地層小區(qū)組成的推覆體組合成的疊瓦扇式逆沖推覆構(gòu)造,向深部延伸歸并到統(tǒng)一滑脫層,形成疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造系,擴展方式為前展式。

(2)與斷層相關(guān)褶皺雖多被沖斷破壞且掩蓋,形成不對稱的殘破褶皺,在剖面上仍表現(xiàn)為軸面東傾西倒的同斜褶皺和斜歪褶皺,而且由東向西褶皺緊閉程度逐漸減弱,在平面上也多呈線狀近南北向展布,具有南北向的右行走滑性質(zhì)。米倉山構(gòu)造-地層小區(qū)發(fā)育橫跨疊加褶皺,是晚期近南北向構(gòu)造對早期近東西向褶皺疊加改造的結(jié)果。

(3)鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)由于位于大巴山弧形構(gòu)造系西翼,由北東向主應(yīng)力在南北方向上剪切分量造成斷裂構(gòu)造和褶皺構(gòu)造的右行走滑特征。

(4)在印支期揚子地塊與秦嶺造山帶全面碰撞造山作用基礎(chǔ)上,在燕山期中—晚期整個大巴山構(gòu)造系由北東向南西方向大規(guī)模的陸內(nèi)造山,形成了現(xiàn)今南大巴山西北段的鎮(zhèn)巴—下高川地區(qū)的構(gòu)造幾何形態(tài),其中右行走滑構(gòu)造是燕山中—晚期(J3-K2)逆沖推覆構(gòu)造持續(xù)向西南推移過程中形成的。

[1] 張二朋,牛道韞,霍有光,等.秦巴及鄰區(qū)地質(zhì)-構(gòu)造特征概論[M].北京:地質(zhì)出版社,1993.

[2] 張國偉,張本仁,袁學(xué)誠,等.秦嶺造山帶與大陸動力學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2001.

[3] 李三忠,賴紹聰,張國偉,等.秦嶺勉略帶康縣—高川段現(xiàn)今結(jié)構(gòu)與巖片性質(zhì)[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn),2001(3):1-8.

[4] 張國偉,董云鵬,賴紹聰,等.秦嶺—大別造山帶南緣勉略構(gòu)造帶與勉略縫合帶[J].中國科學(xué):D輯,2003,33(12):1121-1135.

[5] 董云鵬,查顯峰,付明慶,等.秦嶺南緣大巴山褶皺-沖斷推覆構(gòu)造的特征[J].地質(zhì)通報,2008,27(9):1493-1508.

[6] 賴紹聰.南秦嶺勉略蛇綠構(gòu)造混雜帶輝長輝綠巖類微量-稀土元素地球化學(xué)[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報,2005,27(3):5-9.

[7] 李巖峰,曲國勝,劉 殊,等.米倉山、南大巴山前緣構(gòu)造特征及其形成機制[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2008,32(3):285-292.

[8] 沈傳波,梅廉夫,湯濟廣,等.大巴山逆沖推覆帶構(gòu)造擴展變形的年代學(xué)制約[J].原子能科學(xué)技術(shù),2008,42(6):574-576.

[9] 朱志澄.逆沖推覆構(gòu)造[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1989.

[10] 孟慶任,張國偉,于在平,等.秦嶺南緣晚古生代裂谷——有限洋盆沉積作用及構(gòu)造演化[J].中國科學(xué):D輯,1996,26(增): 28-33.

[11] 劉戰(zhàn)慶.陜南鎮(zhèn)巴—紫陽地區(qū)構(gòu)造特征及構(gòu)造演化[D].西安:長安大學(xué),2008.

[12] 李巖峰,曲國勝,張 進.弧形構(gòu)造研究進展[J].地球科學(xué)進展,2007,22(7):708-715.

[13] 鐘嘉猷.實驗構(gòu)造地質(zhì)學(xué)及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社, 1998.

[14] Coward M P,Daly M C.Crustal Lineaments and Shear Zones in Africa:Their Relationship to Plate Movements[J].Precambrian Research,1984,24(1):27-45.

[15] Marshak S,Flottmann T.Structure and Origin of the Fleurieu and Nackara Arcs in the Adelaide Fold-thrust Belt,South Australia:Salient and Recess Development in the Delamerian Orogen[J].Journal of Structural Geology,1996,18(7):891-908.

[16] 曲國勝,Canerot J,王宗起,等.造山帶弧形構(gòu)造[J].地質(zhì)科學(xué),1996,31(4):313-326.

[17] Hindle D,Burkhard M.Strian,Displacement and Rotation Associated with the Formation of Curvature in Fold Belts:the Example of the Jura Arc[J].Journal of Structural Geology, 1999,21(8/9):1089-1101.

[18] 郭正吾,鄧康齡,韓永輝.四川盆地形成與演化[M].北京:地質(zhì)出版社,1996.

[19] 劉 殊.前陸褶皺沖斷帶構(gòu)造特征研究:以米倉山、龍門山前陸盆地及其褶皺帶為例[D].北京:中國地震局地質(zhì)研究所, 2007.

[20] 王二七,孟慶任,陳智樑,等.龍門山斷裂帶印支期左旋走滑運動及其大地構(gòu)造成因[J].地學(xué)前緣,2001,8(2):375-384.

[21] Meng Q R,Wang E,Hu J M.Mesozoic Sedimentary Evolution of Northwest Sichuan Basin:Implication for Continued Clockwise Rotation of the South China Block[J].GSA Bulletin, 2005,117(3/4):396-410.

[22] 劉樹根,李智武,劉 順,等.大巴山前陸盆地:沖斷帶的形成演化[M].北京:地質(zhì)出版社,2006.

[23] 石文斌.南大巴構(gòu)造特征及演化[D].武漢:中國地質(zhì)大學(xué), 2007.

[24] 許志琴,盧一倫,湯耀慶,等.東秦嶺復(fù)合山鏈的形成:變形、演化及板塊動力學(xué)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1988.

[25] 裴先治,李瑞保,丁仨平,等.陜南鎮(zhèn)巴地區(qū)大巴山與米倉山構(gòu)造交接關(guān)系[J].石油與天然氣地質(zhì),2009,30(5):576-583.

[26] 董樹文,胡健民,施 煒,等.大巴山侏羅紀(jì)疊加褶皺與侏羅紀(jì)前陸[J].地球?qū)W報,2006,27(5):403-410.

[27] 胡健民,董樹文,孟慶任,等.大巴山西段高川地體的構(gòu)造變形特征及其意義[J].地質(zhì)通報,2008,27(12):2031-2044.

[28] 李智武,劉樹根,羅玉宏,等.南大巴山前陸沖斷帶構(gòu)造樣式及變形機制分析[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2006,30(3):294-304.