鄧 棚，方成名，鄧銘哲，趙 利

(1.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無(wú)錫 214126；2.浙江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，杭州 310027；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，山東 泰安 271018)

龍門(mén)山構(gòu)造帶是我國(guó)重要的沖斷帶之一，大地構(gòu)造部位處于太平洋構(gòu)造域和特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域過(guò)渡位置，同屬于我國(guó)中西部復(fù)合陸內(nèi)山前沖斷系統(tǒng)[1-2]，一直以來(lái)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究沖斷帶構(gòu)造變形的熱點(diǎn)地區(qū)之一。前人對(duì)龍門(mén)山地區(qū)開(kāi)展了大量的構(gòu)造變形特征綜合研究[3-7]，對(duì)龍門(mén)山構(gòu)造演變[8]、成因模式[9]、隆升演化[10]、地殼結(jié)構(gòu)[11]、變形樣式[12]等方面取得了許多成果認(rèn)識(shí)。然而由于龍門(mén)山構(gòu)造位置上處于“盆—山”交接轉(zhuǎn)換的特殊部位[2, 13-14]，構(gòu)造變形強(qiáng)烈，又遭受多期構(gòu)造變形的疊加改造，從而使得其本身的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造變形復(fù)雜多樣，因而龍門(mén)山構(gòu)造變形特征一直都是大家研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，仍需進(jìn)一步研究探討。

本次研究基于龍門(mén)山中北段重新處理的山前二維地震長(zhǎng)測(cè)線(xiàn)剖面構(gòu)造解析和相關(guān)鉆井資料構(gòu)造分析，重點(diǎn)結(jié)合沿該二維長(zhǎng)測(cè)線(xiàn)開(kāi)展的詳細(xì)野外基礎(chǔ)地質(zhì)觀(guān)測(cè)，系統(tǒng)研究了龍門(mén)山中北段各結(jié)構(gòu)變形帶的構(gòu)造變形特征，并在構(gòu)造變形樣式認(rèn)識(shí)方面取得了一些新的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了構(gòu)造變形模式及成因機(jī)制，以期對(duì)龍門(mén)山地區(qū)構(gòu)造變形研究提供一定的借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

龍門(mén)山構(gòu)造帶位于青藏高原的東南緣，是我國(guó)東西部地形分界線(xiàn)，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地史演變復(fù)雜。龍門(mén)山北自廣元南抵寶興，呈NE-SW向發(fā)育展布，全長(zhǎng)約500 km，寬30～50 km[15]。龍門(mén)山?jīng)_斷帶西北緊鄰松潘—甘孜褶皺帶，西南與南北向川滇構(gòu)造帶相接，東北與秦嶺造山帶相連，東南部則過(guò)渡到四川盆地(圖1a, b)。自中新元古代形成統(tǒng)一基底以來(lái)，龍門(mén)山在顯生宙期間經(jīng)歷了兩大差異性演化階段：第一階段為震旦紀(jì)—中三疊世拉張背景下被動(dòng)大陸邊緣演化階段[12, 16]，形成了巨厚的海相碎屑巖及碳酸鹽巖地層序列；第二階段晚三疊世—現(xiàn)今擠壓背景下的沖斷隆升和陸內(nèi)俯沖型前陸盆地演化階段[17-19]，相應(yīng)地形成了上三疊統(tǒng)—第四系陸相碎屑巖序列。傳統(tǒng)上龍門(mén)山自北向南以北川—安縣一線(xiàn)和臥龍—懷遠(yuǎn)一線(xiàn)為界劃分為北段、中段和南段[15]。研究區(qū)位于龍門(mén)山中北段安縣地區(qū)，處于中段與北段的過(guò)渡轉(zhuǎn)換位置[20-21]，一條重新處理的且與構(gòu)造走向近垂直的二維長(zhǎng)測(cè)線(xiàn)剖面為本次研究提供了資料支撐(圖1a，圖2)，該重處理測(cè)線(xiàn)剖面改善了深部斷面和地層反射，信噪比相比老資料有較高的提升。

眾多研究都表明龍門(mén)山自西向東發(fā)育青川—茂汶斷裂，北川—映秀斷裂和馬角壩—都江堰—雙石(安縣—都江堰)斷裂等3條顯露地表的主干沖斷裂(圖1a)[10,15,22-24]。此外地球物理資料揭示了在龍門(mén)山中段和南段前緣發(fā)育彭縣隱伏斷裂[25]，北段同樣也發(fā)育一條山前隱伏斷裂(圖1a)，近幾年被工業(yè)鉆井鉆遇證實(shí)，研究者統(tǒng)稱(chēng)為1號(hào)隱伏斷裂[7,26]，本文也采用該名稱(chēng)。

圖1 龍門(mén)山?jīng)_斷帶構(gòu)造略圖

2 龍門(mén)中北段構(gòu)造變形特征

近年來(lái)山前沖斷結(jié)構(gòu)分帶取得了新進(jìn)展，由造山帶向盆地方向可依次劃分出厚皮帶、過(guò)渡帶和薄皮帶，其中過(guò)渡帶根據(jù)沖斷層是否顯露地表進(jìn)一步劃分為過(guò)渡Ⅰ帶和過(guò)渡Ⅱ帶[1-2, 27]。該變形結(jié)構(gòu)劃帶方案以“變形深度(主滑脫深度)為主、兼顧沉積蓋層結(jié)構(gòu)樣式”為劃分原則，區(qū)別于傳統(tǒng)的以構(gòu)造樣式為原則的劃帶思路，更能體現(xiàn)不同帶的變形結(jié)構(gòu)差異和內(nèi)在成因聯(lián)系[1-2,27]。根據(jù)該變形結(jié)構(gòu)劃帶原則，研究區(qū)厚皮帶范圍主要為北川—映秀斷裂以西，過(guò)渡帶為北川—映秀斷裂至1號(hào)隱伏斷裂之間，薄皮帶則為1號(hào)隱伏斷裂以東的盆地區(qū)域，其中過(guò)渡帶以向盆地方向出露的最后一條地表顯露斷裂——曉壩斷裂為界，進(jìn)一步劃分出過(guò)渡Ⅰ帶和過(guò)渡Ⅱ帶[27](圖2)。本文研究結(jié)合該變形結(jié)構(gòu)分帶開(kāi)展龍門(mén)山中北段構(gòu)造變形特征分析。

2.1 厚皮帶構(gòu)造變形特征

龍門(mén)山中北段研究區(qū)厚皮帶構(gòu)造主要包括北川—映秀主干逆沖斷裂及其上盤(pán)構(gòu)造(圖2a)。

圖2 龍門(mén)山中北段研究區(qū)地質(zhì)特征、地表實(shí)測(cè)剖面和二維測(cè)線(xiàn)剖面

北川—映秀斷裂是龍門(mén)山?jīng)_斷帶內(nèi)重要的主干斷裂，對(duì)早期的沉積建造有顯著的控制作用，同時(shí)也是龍門(mén)山地區(qū)重要的邊界斷裂[17，28]。

從本次研究的二維地震測(cè)線(xiàn)剖面上可以較為清晰地識(shí)別出北川—映秀斷裂，其兩側(cè)地震反射軸產(chǎn)狀明顯不一致：在斷裂西側(cè)附近，地震反射產(chǎn)狀較為平緩，且向南東傾斜；相反，在斷裂東側(cè)附近，反射軸局部表現(xiàn)為相對(duì)高陡，且向西北傾斜(圖3)。此外，地震剖面的深部，還可觀(guān)測(cè)到兩處短軸狀地震反射(圖3，黑色箭頭)，表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、中—強(qiáng)連續(xù)性，推測(cè)為斷面波反射。因此，通過(guò)地震反射軸特征以及產(chǎn)狀變化大致可以確定北川—映秀斷裂在地震剖面上的位置(圖3)。

從地震測(cè)線(xiàn)剖面構(gòu)造解釋可以得到，北川—映秀斷裂明顯切穿基底滑脫層，在地表附近傾角變陡，可達(dá)70°以上[11]，向下延伸逐漸變緩，可見(jiàn)斷裂的淺層剖面形態(tài)表現(xiàn)為鏟式(圖3)。巖石圈熱結(jié)構(gòu)、大地電磁資料表明，北川—映秀斷裂切割深度大，向深層的中下地殼滑脫[15]。

研究區(qū)北川—映秀斷裂上盤(pán)出露震旦系—泥盆系古老地層，變形層次較深，主要為韌性變形；地表整體表現(xiàn)為軸面向NW傾斜的緊閉倒轉(zhuǎn)向斜和背斜構(gòu)造組合樣式，向斜核部則為志留系—泥盆系，背斜核部為古老的震旦系—寒武系，推測(cè)受控于深部前寒武系基底滑脫層(圖2a, b)。從地震剖面上也能清晰看到，北川—映秀斷裂上盤(pán)地層為褶皺變形樣式，與地表緊閉倒轉(zhuǎn)褶皺樣式不同的是，該處褶皺形態(tài)較寬緩(圖2c，圖3)，這可能是受基底面滑脫層的分隔作用，導(dǎo)致上下層變形不協(xié)調(diào)。此外，該區(qū)域一條次級(jí)平緩斷裂顯露地表，沿基底面附近滑脫發(fā)育(圖2c，圖3)。位于北川—映秀斷裂東側(cè)的下盤(pán)則屬于過(guò)渡帶，由相對(duì)年輕的上古生界地層組成，變形層次較淺，主要為脆韌性，具體構(gòu)造變形特征見(jiàn)下文。

圖3 龍門(mén)山中北段測(cè)線(xiàn)剖面北川—映秀斷裂地震反射特征剖面位置見(jiàn)圖2c的黑色虛線(xiàn)框。

2.2 過(guò)渡帶構(gòu)造變形特征

2.2.1 過(guò)渡Ⅰ帶

研究區(qū)過(guò)渡Ⅰ帶內(nèi)自西向東主要發(fā)育有擂鼓鎮(zhèn)斷裂、黃連橋沖斷裂和楠木園斷裂等逆沖斷裂及其之間夾持的地層斷塊等(圖2a, b)。

(1)擂鼓鎮(zhèn)斷裂帶

擂鼓鎮(zhèn)斷裂位于北川—映秀斷裂與黃連橋斷裂之間，平面走向?yàn)镹E向(圖2a)。斷裂上盤(pán)出露泥盆系—二疊系(圖2b)。野外地質(zhì)觀(guān)測(cè)到泥盆系出露巖性主要為灰白色中厚層狀白云巖；石炭系為灰白色中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r，頂部風(fēng)化后呈紫紅色，為標(biāo)志層；二疊系則整體為灰白色、灰色中厚層狀灰?guī)r。從實(shí)測(cè)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)可知(泥盆系：329°∠52°，石炭系：346°∠46°，二疊系：323°∠53°)，泥盆系、石炭系和二疊系等各時(shí)代地層產(chǎn)狀大體相似，都為北西傾向，傾角高陡，且古老的泥盆系出露在相對(duì)年輕的石炭系上部(圖2b)，表明地層倒轉(zhuǎn)，為倒轉(zhuǎn)背斜的一翼(圖2a)。

擂鼓鎮(zhèn)斷裂下盤(pán)附近出露下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組，巖性為淺灰色中薄層狀灰?guī)r與紫紅色砂巖不等厚互層。本次研究觀(guān)測(cè)到飛仙關(guān)組地層內(nèi)部發(fā)育豐富構(gòu)造變形：靠近主斷裂附近發(fā)育2個(gè)寬緩褶皺，兩翼傾角大小相近(圖4a,b)，表現(xiàn)為滑脫褶皺變形特征；越遠(yuǎn)離主斷裂，褶皺變得緊閉，兩翼不對(duì)稱(chēng)，一翼寬緩，另一翼高陡甚至倒轉(zhuǎn)，褶皺由內(nèi)向外形態(tài)逐漸變得寬緩，向斜軸面向下延伸到斷裂末端的位置(圖4c)，為典型的斷層傳播褶皺。繼續(xù)遠(yuǎn)離擂鼓鎮(zhèn)主控?cái)嗔?，褶皺變形消失，地層呈單向傾斜狀，內(nèi)部有輕微的撓曲剪切變形，變形微弱(圖4a)。

由此可見(jiàn)，擂鼓鎮(zhèn)斷裂下盤(pán)構(gòu)造變形整體可分為3段：靠近主斷裂的西北段為寬緩對(duì)稱(chēng)滑脫褶皺變形段，中段為疊瓦狀不對(duì)稱(chēng)斷層傳播褶皺變形段，遠(yuǎn)離主控?cái)嗔训臇|南段則為微弱撓曲單向傾斜變形段(圖4a)。根據(jù)斷層相關(guān)褶皺理論可知，一系列次級(jí)平緩斷層控制這些褶皺變形，并向下統(tǒng)一收斂到飛仙關(guān)組內(nèi)部的滑脫層之中(圖4a)。靠近擂鼓鎮(zhèn)主斷裂一側(cè)的滑脫斷裂近于水平，促使發(fā)生層間剪切作用控制滑脫褶皺形成，隨著遠(yuǎn)離主控?cái)嗔?，次?jí)斷裂末端向上沖起傾角變陡(圖4c直接觀(guān)察到這些沖起的次級(jí)斷裂)，控制斷層傳播褶皺形成，隨著繼續(xù)遠(yuǎn)離主控?cái)嗔?，這些次級(jí)斷裂逐漸減弱消失，因而褶皺變形也不發(fā)育(圖4a)。

圖4 龍門(mén)山中北段擂鼓鎮(zhèn)斷裂及其下盤(pán)構(gòu)造變形特征

(2)黃連橋斷裂帶

黃連橋斷裂在區(qū)域上對(duì)應(yīng)于龍門(mén)山馬角壩—都江堰—雙石主干斷裂，NE走向展布(圖2a)，地表傾角高陡，在60°以上[3]。斷裂上盤(pán)由遠(yuǎn)及近依次出露下三疊統(tǒng)、二疊系、石炭系和泥盆系(圖2a, b)，泥盆系—二疊系巖性與擂鼓鎮(zhèn)斷裂上盤(pán)出露的巖性相似，層序正常，未倒轉(zhuǎn)。從實(shí)測(cè)產(chǎn)狀數(shù)據(jù)可知(泥盆系：329°∠52°，石炭系：346°∠46°，二疊系：323°∠53°)，黃連橋沖斷裂上盤(pán)的各時(shí)代地層產(chǎn)狀大體也都相似，為北西傾向，傾角高陡，呈單向傾斜狀，地層內(nèi)部變形微弱(圖2b)。

從前文可知，受擂鼓鎮(zhèn)斷裂影響，黃連橋沖斷裂上盤(pán)的飛仙關(guān)組內(nèi)部構(gòu)造變形強(qiáng)烈，發(fā)育多個(gè)次級(jí)褶皺(圖4)。同樣，黃連橋斷裂下盤(pán)附近相對(duì)軟弱的嘉陵江組中薄層狀白云巖地層內(nèi)部也發(fā)育多個(gè)斷層傳播褶皺(圖5)。這些褶皺也表現(xiàn)為疊瓦狀組合樣式，兩翼不對(duì)稱(chēng)，后翼寬緩，前翼高陡且窄，褶皺核部較為緊閉破碎(圖5b)，隨著變形的繼續(xù)，褶皺核部將會(huì)被斷裂突破?？梢?jiàn)，該處一系列次級(jí)疊瓦狀斷裂及其相關(guān)褶皺構(gòu)造變形與擂鼓鎮(zhèn)斷裂下盤(pán)的相似，受控于研究區(qū)中淺部的嘉陵江組內(nèi)部滑脫層，隨著遠(yuǎn)離主控?cái)嗔?，滑脫斷裂消失，?nèi)部的褶皺變形也逐漸減弱消失，地層呈單斜狀(圖5a)。

圖5 龍門(mén)山中北段黃連橋斷裂及其下盤(pán)構(gòu)造變形特征

(3)楠木園斷裂

楠木園斷裂在研究區(qū)位于馬角壩斷裂和曉壩斷裂之間，為發(fā)育在三疊系內(nèi)部次一級(jí)的逆沖斷裂，平面走向NE向(圖2a)。

楠木園斷裂上盤(pán)由遠(yuǎn)及近依次出露三疊系嘉陵江組灰白色中薄層狀白云巖和飛仙關(guān)組灰白色中薄層狀灰?guī)r夾薄層紫紅色砂巖。由上文可知，受黃連橋沖斷裂影響，該處嘉陵江組地層發(fā)育多個(gè)受內(nèi)部滑脫作用控制的次級(jí)褶皺，隨著遠(yuǎn)離黃連橋主控?cái)嗔?，褶皺作用逐漸減弱消失，因而靠近楠木園一側(cè)的地層整體仍呈單斜狀，且產(chǎn)狀變得較為高陡(實(shí)測(cè)產(chǎn)狀：嘉陵江組：327°∠44°；飛仙關(guān)組：335°∠71°)(圖2b)。

楠木園斷裂下盤(pán)附近為嘉陵江組灰白色中薄層灰?guī)r、白云巖，地層內(nèi)部變形同樣顯著。更為重要的是，在楠木園斷裂下盤(pán)直接觀(guān)測(cè)到出露的一水平滑脫斷層及其相關(guān)褶皺(圖6)，這是主控?cái)嗔严卤P(pán)滑脫層內(nèi)部派生次級(jí)平緩斷裂的直接證據(jù)。該滑脫斷層產(chǎn)狀近似水平，斷面有輕微起伏，呈舒緩波狀(圖6a,b)。在次級(jí)斷裂的水平段內(nèi)，地層層間剪切作用強(qiáng)烈，次級(jí)褶皺變形發(fā)育，且表現(xiàn)為不協(xié)調(diào)變形(圖6c)，可見(jiàn)韌性剪切變形強(qiáng)烈。到了斷裂的末端，斷面向上沖起，控制發(fā)育斷層傳播褶皺(圖6a)。

圖6 龍門(mén)山中北段楠木園斷裂下盤(pán)出露的水平滑脫斷裂及內(nèi)部韌性剪切變形

(4)曉壩逆沖斷裂

曉壩逆沖斷裂為研究區(qū)山前沖斷帶出露地表的最后一條斷層，為過(guò)渡Ⅰ帶與過(guò)渡Ⅱ帶的分界斷裂，平面同樣呈NE走向展布(圖2a)。

曉壩沖斷裂上盤(pán)由遠(yuǎn)及近依次出露嘉陵江組、飛仙關(guān)組和二疊系(圖2b)。斷裂帶寬約100 m，斷裂帶內(nèi)巖層破碎，構(gòu)造透鏡體發(fā)育，大小不一，同時(shí)斷層角礫巖、碎裂巖、斷層泥等斷層巖十分發(fā)育，整體表現(xiàn)為脆性變形。斷裂下盤(pán)地層則逐漸隱伏到地下(圖2b, c)。

2.2.2 過(guò)渡Ⅱ帶

龍門(mén)山中北段過(guò)渡Ⅱ帶處于曉壩逆沖斷裂至1號(hào)隱伏斷裂之間，無(wú)逆沖斷裂顯露地表，主體可由上部陸相單斜層，1號(hào)隱伏斷裂，以及1號(hào)斷裂上、下盤(pán)構(gòu)造等組成(圖2b,c)。

從地震剖面可以清晰地看到，過(guò)渡Ⅱ帶上部的陸相地層受下伏一系列隱伏斷裂逆沖影響，表現(xiàn)為被動(dòng)抬升變形，整體變形微弱，局部呈輕微褶皺變形(圖2c)。受被動(dòng)抬升構(gòu)造作用，該套陸相地層表現(xiàn)為單斜構(gòu)造樣式，地層產(chǎn)狀平緩，傾向SE(實(shí)測(cè)產(chǎn)狀：上侏羅統(tǒng)遂寧組：149°∠25°；上侏羅統(tǒng)蓮花口組：181°∠22°；下白堊統(tǒng)：160°∠11°)，并向盆地方向逐漸變至近于水平展布(圖2c)。通過(guò)川36井鉆遇地層結(jié)構(gòu)(圖7b)以及前人研究[28-29]可知，該套陸相地層底部為須家河組四段，砂礫巖發(fā)育，其不整合于下部的須家河組1-3段沉積，是安縣運(yùn)動(dòng)的重要標(biāo)志。

1號(hào)斷裂是龍門(mén)山中北段地區(qū)重要的區(qū)域性隱伏斷裂，已被工業(yè)鉆井所鉆遇揭示[7, 26]。從二維測(cè)線(xiàn)剖面上可以清晰看到，研究區(qū)1號(hào)隱伏斷裂發(fā)育在沖斷帶的前端，傾角比較平緩，向上斷至陸相單斜層的底部，未切穿該套陸相地層的底界面(圖2c)。1號(hào)斷裂剖面上表現(xiàn)為典型的坡坪式形態(tài)，斷裂根部向深層的寒武系基底面附近滑脫表現(xiàn)為斷坪段，向上進(jìn)入中厚層的二疊系轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗥?，接著進(jìn)入膏鹽層發(fā)育的三疊系后又轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗥?，在斷層轉(zhuǎn)折端可能會(huì)控制形成斷層轉(zhuǎn)折褶皺，最后斷層的末端向上沖起，控制形成斷層傳播褶皺(圖2c)。

1號(hào)斷裂上盤(pán)構(gòu)造變形較為強(qiáng)烈。川29井鉆遇在1號(hào)斷裂上盤(pán)，處于過(guò)渡Ⅱ帶的中后緣，從地層結(jié)構(gòu)上可以看到該井鉆遇了以中三疊統(tǒng)雷口坡組為核部的倒轉(zhuǎn)背斜，背斜的后翼產(chǎn)狀較平緩、層序正常，但在鉆穿雷三段之后，在斷裂下盤(pán)依次重復(fù)出現(xiàn)高陡的雷三段、雷四段、馬鞍塘組和小塘子組，表明為高陡的倒轉(zhuǎn)翼(圖7a)。同時(shí)，由于強(qiáng)烈的逆沖作用，該倒轉(zhuǎn)背斜的主控?cái)嗔褟钠滢D(zhuǎn)折端位置突破，并繼續(xù)向上切穿了上部單斜層底界面(圖7a)，從地震剖面上也能清晰地看出反射軸在該處有錯(cuò)斷，并受斷層沖斷作用其上盤(pán)的單斜發(fā)生輕微褶皺變形(圖2c)。此外，另一口鉆井川36井位于過(guò)渡Ⅱ帶向盆地方向的中前端，直接鉆遇1號(hào)斷裂，從該井的地層結(jié)構(gòu)可以看出，褶皺兩翼都正常，無(wú)地層倒轉(zhuǎn)(圖7b)。由此可見(jiàn)，1號(hào)斷裂上盤(pán)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，地層增厚明顯，發(fā)育多條逆沖斷裂及其相關(guān)褶皺，呈疊瓦狀逆沖構(gòu)造樣式，靠近過(guò)渡Ⅱ帶的中后部地層褶皺強(qiáng)烈甚至倒轉(zhuǎn)，往盆地方向，褶皺幅度變小，地層層序逐漸變?yōu)檎?圖2c)。而這些斷裂沿三疊系內(nèi)部滑脫層收斂滑脫并搭在曉壩主干斷裂斷面上(圖2c)，沖斷變形整體受控于中淺部的滑脫層。

圖7 龍門(mén)山中北段川29井和川36井地層結(jié)構(gòu)示意

1號(hào)斷裂下盤(pán)則為原地發(fā)育的古生界海相地層，從地震反射資料上可以看到，該處地震反射軸整體產(chǎn)狀較為平緩，層序整體正常，局部高陡(圖2c)；地層發(fā)生一定程度的褶皺變形，受控于一系列滑脫于寒武系基底面的次級(jí)斷裂，這些斷裂規(guī)模不大，斷距較小，因此該套地層以褶皺變形為主、斷層錯(cuò)斷為輔，這與北部雙魚(yú)石地區(qū)也可以對(duì)比[7](圖2c)。

2.3 薄皮帶構(gòu)造變形特征

過(guò)渡II帶向盆地方向則主體為薄皮帶發(fā)育區(qū)域，在地表處薄皮帶與過(guò)渡II帶的界限以陸相單斜地層產(chǎn)狀突變處為界，本研究區(qū)薄皮帶變形微弱，地層基本未變形(圖2c)。

3 構(gòu)造變形樣式及成因機(jī)制討論

龍門(mén)山地區(qū)構(gòu)造變形復(fù)雜，構(gòu)造樣式豐富多樣，例如發(fā)育有雙重構(gòu)造[30]、反沖構(gòu)造[12]、飛來(lái)峰構(gòu)造[12,15]、花狀構(gòu)造[9]和三角帶等。總體來(lái)說(shuō)，龍門(mén)山?jīng)_斷帶基本構(gòu)造樣式是由青川—茂汶斷裂、北川—映秀斷裂和馬角壩—都江堰—雙石斷裂等主干逆沖斷裂構(gòu)成的疊瓦式逆沖推覆樣式[11,15]，并由造山帶向盆地方向呈背馱式擴(kuò)展[3,12]。從上文地震剖面構(gòu)造解析可知，研究區(qū)北川—映秀斷裂、黃連橋斷裂和曉壩斷裂等各主干斷裂之間同樣呈疊瓦狀逆沖推覆樣式(圖2c)。此外，研究區(qū)各主干斷裂帶內(nèi)的淺表構(gòu)造變形也表現(xiàn)疊瓦狀變形樣式(圖4，5)，同時(shí)鉆井結(jié)構(gòu)表明過(guò)渡Ⅱ帶中深部發(fā)育疊瓦狀逆沖構(gòu)造，且向盆地方向地層由高陡倒轉(zhuǎn)變?yōu)槠骄徴３蔬f進(jìn)式變形(圖2c，圖7)。因此，無(wú)論是地表淺層，還是中深層的構(gòu)造變形，研究區(qū)都表現(xiàn)為疊瓦狀沖斷構(gòu)造變形特征，這點(diǎn)與前人的認(rèn)識(shí)基本一致。

本次研究更重要的是認(rèn)識(shí)到高角度逆沖主干斷裂下盤(pán)的相對(duì)軟弱層中通常派生發(fā)育次級(jí)平緩斷裂(圖4，5，6)。這種變形樣式通常具有以下特征：①主干逆沖斷裂具有高角度，其上盤(pán)通常為能干性強(qiáng)的中厚層狀地層，例如泥盆系、二疊系中厚層灰?guī)r或白云巖(圖4，5)；②次級(jí)斷裂發(fā)育在主干斷裂下盤(pán)相對(duì)薄層的軟弱層中，例如三疊系中薄層飛仙關(guān)組或嘉陵江組中(圖4，5，6)；③次級(jí)斷裂產(chǎn)狀整體比較平緩，可分為水平段和沖起段，水平段產(chǎn)狀近于水平，內(nèi)部剪切變形強(qiáng)烈(圖6c)，斷裂末端向上沖起突破傾角變陡，控制形成斷層傳播褶皺(圖4a，5a，6a)?？梢?jiàn)高角度主控?cái)嗔雅c低角度次級(jí)斷裂構(gòu)成的樣式從幾何學(xué)形態(tài)上與傾倒的希臘字母“γ”相似，本文稱(chēng)之為倒“γ”型構(gòu)造樣式。

由野外地質(zhì)觀(guān)測(cè)已經(jīng)知道，擂鼓鎮(zhèn)斷裂上盤(pán)地層為北西傾向，傾角高陡，是背斜的倒轉(zhuǎn)翼(圖2a，b)，由此可推斷該斷裂向深部延伸時(shí)傾角逐漸變緩，最后沿中深部滑脫層收斂，作為次級(jí)斷裂搭在北川—映秀主干斷裂上，兩者構(gòu)成倒“γ”型變形樣式(圖2c)。楠木園斷裂是發(fā)育在三疊系內(nèi)部的斷裂，且平面延伸不遠(yuǎn)(圖2a, 2b)，應(yīng)為次一級(jí)規(guī)模的斷裂，并且從地震資料上可以清晰看到其下方寒武系—二疊系反射軸較為連續(xù)未被錯(cuò)斷，因此楠木園斷裂很可能沿三疊系內(nèi)部滑脫層收斂滑脫，最后搭在黃連橋主逆沖斷面上，兩者同樣構(gòu)成倒“γ”型樣式(圖2c)。1號(hào)斷裂是龍門(mén)山中—北段重要的區(qū)域性隱伏斷裂(圖2a)，通過(guò)前文研究可知，其剖面形態(tài)通常呈坡坪式，整體傾角平緩，斷裂的末端為一斷坡段向上沖起，其根部向深層次的寒武系基底面附近滑脫，搭在曉壩主干斷裂斷面上(圖2c)，因此1號(hào)隱伏斷裂本質(zhì)上也是一條典型的受控于倒“γ”型變形樣式形成的斷裂。此外，1號(hào)斷裂上盤(pán)發(fā)育的次級(jí)疊瓦狀斷裂沿中淺部的三疊系內(nèi)部滑脫層滑脫，并收斂到曉壩斷面之上(圖2c)。由此可見(jiàn)，倒“γ”型變形樣式是研究區(qū)另一種基本的變形樣式。值得說(shuō)明的是，倒“γ”型變形樣式中的次級(jí)斷裂傾角通常是平緩的，但是隨著變形的持續(xù)，這些斷裂末端不斷向上沖起突破，斷裂傾角也會(huì)逐漸變陡，例如擂鼓鎮(zhèn)斷裂和楠木園斷裂。倒“γ”型變形樣式是對(duì)龍門(mén)山地區(qū)構(gòu)造樣式的重要補(bǔ)充，且對(duì)龍門(mén)山?jīng)_斷變形有一定成因機(jī)制指示意義，下文會(huì)進(jìn)一步討論。

那么倒“γ”型變形樣式指示的成因機(jī)制是什么？龍門(mén)山?jīng)_斷帶的形成是揚(yáng)子地臺(tái)與松潘—甘孜地體陸內(nèi)俯沖碰撞的結(jié)果[22]，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)重構(gòu)和數(shù)值模擬表明在北西—北西西向主應(yīng)力控制下，龍門(mén)山各主干斷裂由造山帶向盆地方向依次形成[31-34]。因此位于厚皮帶內(nèi)的青川—茂汶斷裂和北川—映秀斷裂優(yōu)先形成，且位移大，滑脫深度深(圖8)。前人通過(guò)大地電磁剖面揭示松潘—甘孜地塊之下20～40 km位置存在一明顯的高導(dǎo)低速層，而青川—茂汶斷裂和北川—映秀斷裂向下切割上地殼，統(tǒng)一滑脫到中地殼上部的該高導(dǎo)層中[35-39](圖8)。伴隨著龍門(mén)山?jīng)_斷變形的背馱式擴(kuò)展[3,12,33]，應(yīng)力傳遞逐級(jí)遞減，到了過(guò)渡帶內(nèi)的黃連橋和曉壩等主干斷裂發(fā)育區(qū)域，斷裂規(guī)模減小，滑脫層深度由中地殼上部向基底面和蓋層內(nèi)部變淺(圖8)。該區(qū)域黃連橋和曉壩主干斷裂在基底面附近滑脫，且往造山帶方向沿基底滑脫層一同歸并到北川—映秀深大斷裂上，與其構(gòu)成倒“γ”型變形樣式，最后一起向更深層的殼內(nèi)高導(dǎo)層滑脫(圖8)。這同也表明北川—映秀深大斷裂通過(guò)倒“γ”型變形樣式影響著過(guò)渡帶內(nèi)疊瓦狀主干斷裂的發(fā)育。另一方面，在蓋層內(nèi)部的中淺層滑脫層則控制著擂鼓鎮(zhèn)斷裂、楠木園斷裂和過(guò)渡II帶內(nèi)相對(duì)次一級(jí)斷裂發(fā)育，它們與各自的主干斷裂之間同樣表現(xiàn)為倒“γ”型變形樣式(圖8)。由此可見(jiàn)，龍門(mén)山?jīng)_斷變形正是受這些自深而淺、自后緣向前緣不同層次、不同類(lèi)型滑脫層影響[22]。并且，由不同深度滑脫層控制下的階梯式拆離變形系統(tǒng)通過(guò)疊瓦狀+倒“γ”型復(fù)合變形模式聯(lián)結(jié)成一個(gè)有機(jī)整體，深部的滑脫變形控制中淺層的滑脫變形，后緣的沖斷變形也影響著前緣的沖斷變形(圖8)。

圖8 龍門(mén)山中北段構(gòu)造變形模式示意

4 結(jié)論

(1)龍門(mén)山中北段厚皮帶出露古老的寒武系、志留系和泥盆系，變形程度深，呈韌性變形，表現(xiàn)為一系列軸面向NW傾斜的緊閉倒轉(zhuǎn)向斜和背斜組合樣式。過(guò)渡I帶出露地層變新，為泥盆系—中三疊統(tǒng)海相地層，帶內(nèi)多條疊瓦狀逆沖斷裂沖斷變形，且與下盤(pán)三疊系軟弱層中派生的次級(jí)平緩斷裂構(gòu)成倒“γ”型變形樣式，主體以脆韌性變形為主。過(guò)渡Ⅱ帶為山前隱伏變形帶，地表為東南傾斜的中生代陸相單斜構(gòu)造，下部發(fā)育1號(hào)隱伏斷裂，及其上盤(pán)疊瓦狀逆沖構(gòu)造和下盤(pán)弱擠壓褶皺變形的原地體等。

(2)倒“γ”型變形樣式的認(rèn)識(shí)是對(duì)龍門(mén)山地區(qū)構(gòu)造樣式的重要補(bǔ)充，該變形樣式由主干逆沖斷裂及其下盤(pán)次級(jí)斷裂組成。主干逆沖斷裂具有高角度，其上盤(pán)通常為能干性強(qiáng)的地層；次級(jí)斷裂通常發(fā)育在相對(duì)薄層的軟弱層中，產(chǎn)狀整體比較平緩，可分為水平段和沖起段，水平段內(nèi)部剪切變形強(qiáng)烈，沖起段斷裂向上沖起傾角變陡，控制形成斷層傳播褶皺。

(3)龍門(mén)山中北段沖斷變形主要表現(xiàn)為疊瓦狀+倒“γ”型復(fù)合沖斷樣式，其形成受控于龍門(mén)山地區(qū)由深到淺、由后緣向前緣的殼內(nèi)高導(dǎo)低速層、基底深層滑脫層和蓋層內(nèi)中、淺層滑脫層等多層次滑脫。

致謝：衷心感謝審稿人提出的寶貴意見(jiàn)。