王晨旭，仝亞博，楊振宇，楊向東，孫欣欣

1 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081 2 自然資源部古地磁與古構(gòu)造重建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081 3 首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100048 4 中國(guó)建筑第二工程局有限公司章丘萬(wàn)達(dá)項(xiàng)目部，濟(jì)南 250200

0 引言

華南板塊由揚(yáng)子板塊和華夏板塊在中晚元古代碰撞拼合而成(Chen et al.,1998)，其后又經(jīng)歷了加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng).晚二疊世至三疊紀(jì)，華南板塊中部和東部存在一個(gè)阿爾卑斯型造山帶(許靖華等，1987)，隨后燕山運(yùn)動(dòng)對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)烈改造和疊加，改造了前期構(gòu)造變形形跡(任紀(jì)舜，1990).中生代晚期到新生代，華南板塊始終處于太平洋板塊俯沖、印度與歐亞大陸碰撞、中央造山帶內(nèi)部構(gòu)造重新活化等重大構(gòu)造事件多重作用之下(張國(guó)偉等，1997)，這導(dǎo)致華南板塊構(gòu)造演化及其應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)經(jīng)歷多期次變化.這一時(shí)期的劇烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在華南板塊內(nèi)部形成諸多獨(dú)特的內(nèi)陸造山帶，如川東褶皺帶(胡召齊等，2009)、雪峰造山帶等(謝建磊等，2006).川東褶皺帶作為晚中生代形成的“侏羅山式”陸內(nèi)造山帶，北西以華鎣山斷裂帶為界，南東以張家界—花垣斷裂帶為界，中間由齊岳山斷裂帶分為兩部分，北西呈隔擋式褶皺帶，南東呈隔槽式褶皺帶(胡召齊等，2009)，而其邊緣部位如齊岳山斷裂帶、張家界斷裂帶晚中生代至新生代的構(gòu)造轉(zhuǎn)化有助于我們正確認(rèn)識(shí)川東褶皺帶新生代構(gòu)造演化及動(dòng)力背景乃至四川盆地上地殼的運(yùn)動(dòng)方式.但是，目前對(duì)于川東褶皺帶內(nèi)一系列近北北東向伸展的大型逆滑斷裂系在新生代的構(gòu)造變動(dòng)目前還缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，特別是川東褶皺帶東南部的構(gòu)造在漸新世以后又發(fā)生一定規(guī)模構(gòu)造活化，對(duì)這一現(xiàn)象的機(jī)制仍有不少待解決工作.

沅麻盆地處于川東褶皺帶東側(cè)張家界—花垣斷裂與雪峰山構(gòu)造帶內(nèi)辰溪—懷化斷裂之間，為近北東-南西向展布的中生代大型陸相盆地(柏道遠(yuǎn)等，2015)，其經(jīng)歷了武陵期—喜山期多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(謝建磊等，2006).沅麻盆地的獨(dú)特構(gòu)造位置，對(duì)華南板塊晚中生代以來(lái)的構(gòu)造演化研究具有重要意義.Zhu等(2006)通過(guò)沅麻盆地內(nèi)晚白堊世地層的古地磁學(xué)研究指出，沅麻盆地作為華南板塊一部分自早白堊世以來(lái)未發(fā)生整體性構(gòu)造變動(dòng)，表明印度板塊與歐亞板塊碰撞所導(dǎo)致的側(cè)向擠出效應(yīng)對(duì)其無(wú)較大影響，高原地殼側(cè)向擠出效應(yīng)所影響區(qū)域局限在青藏高原東南緣三江流域及松潘—甘孜地塊，這表明川東褶皺帶及其周緣構(gòu)造在新生代時(shí)期并未疊加構(gòu)造變形.但是，川東褶皺帶邊緣部位的齊岳山斷裂帶、張家界斷裂帶等形成于晚中生代的斷裂帶在新生代時(shí)期均發(fā)生構(gòu)造轉(zhuǎn)換.如謝建磊等(2006)、袁照令等(2000)、楊坤光等(2006)指出沅麻盆地西北緣張家界—花垣斷裂在古近紀(jì)時(shí)期發(fā)生構(gòu)造轉(zhuǎn)換，從早喜山期的左行走滑運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的右行走滑運(yùn)動(dòng).張?jiān)罉虻?2012)、Li等(2012)、柏道遠(yuǎn)等(2015)通過(guò)綜合構(gòu)造分析也得出沅麻盆地晚中生代到早新生代構(gòu)造應(yīng)力發(fā)生了多期次轉(zhuǎn)換的結(jié)論：中晚侏羅世近W-E向擠壓、早白堊世NW-SE向伸展、早白堊世中晚期NW-SE向擠壓、晚白堊世近N-S向伸展、古近紀(jì)晚期NE-SW向擠壓.這些研究結(jié)果都表明，華南板塊中部的川東褶皺帶在新生代時(shí)期理應(yīng)疊加新一期的構(gòu)造變形事件.

構(gòu)造磁學(xué)研究方法可以定量標(biāo)定構(gòu)造帶不同部位的地殼運(yùn)動(dòng)方式、幅度和古應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)而揭示構(gòu)造線跡變化與地殼運(yùn)動(dòng)間相關(guān)性，常被用于青藏高原周緣新生代地殼構(gòu)造變形研究中(蒲宗文等，2018).本文對(duì)川東褶皺帶東側(cè)沅麻盆地中部的吉首地塊晚白堊世地層開(kāi)展了詳細(xì)的構(gòu)造磁學(xué)研究，結(jié)合前人在沅麻盆地東北部沅陵，西南部麻陽(yáng)等地所獲晚白堊世古地磁數(shù)據(jù)，揭示沅麻盆地不同構(gòu)造部位新生代地殼旋轉(zhuǎn)變形過(guò)程，在此基礎(chǔ)之上，詳細(xì)探討川東褶皺帶東部的新生代構(gòu)造變形過(guò)程和動(dòng)力機(jī)制，及張家界—花垣斷裂新生代構(gòu)造作用.

1 地質(zhì)背景及采樣概況

沅麻盆地緊鄰川東褶皺帶東側(cè)，位于雪峰山脈與武陵山脈之間(張?jiān)罉虻龋?012).盆地形態(tài)總體為北東—南西向延伸并略向西北突出的弧形，長(zhǎng)250 km，寬30～65 km，總面積約為10000 km2，為一個(gè)大型的中生代斷陷盆地(鄭貴州，1998).盆地中部瀘溪—白羊溪附近出露的前中生代地層將沅麻盆地分割為沅陵、麻陽(yáng)兩個(gè)次級(jí)盆地，它們同南部相鄰的芷江盆地共同構(gòu)成雪峰山西麓盆地群.沅麻盆地西緣邊界為張家界—花垣斷裂帶，寒武—奧陶紀(jì)碳酸鹽巖地層廣泛分布于此條斷裂帶兩側(cè)；盆地東南側(cè)受雪峰山厚皮逆沖構(gòu)造帶圍限(顏丹平等，2018)，這一區(qū)域廣泛發(fā)育寒武—奧陶紀(jì)碳酸鹽巖地層.沅麻盆地內(nèi)部發(fā)育一系列北東—北東東向展布的斷層系.盆地內(nèi)廣泛分布的白堊世紅層普遍發(fā)育寬緩褶皺，地層產(chǎn)狀較為平緩.

對(duì)華南地區(qū)古生代及以前的地層目前已有較為詳盡的研究.研究區(qū)內(nèi)主要出露地層有新元古代冷家溪群、板溪群、南華系-震旦系、寒武系-志留系、泥盆系-下三疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)-中侏羅統(tǒng)、白堊系-古近系等.其中新元古代冷家溪群、板溪群兩組地層為該研究區(qū)的基底，出露在沅麻盆地周緣及盆地內(nèi)部斷裂附近(孟慶秀等，2013；柏道遠(yuǎn)等，2010).南華系-志留系地層為整合于板溪群之上一整套海相沉積地層，中奧陶統(tǒng)-志留系為前陸盆地沉積(陳洪德等，2006).泥盆系-下三疊統(tǒng)為海相地層；上三疊統(tǒng)-中侏羅統(tǒng)沉積于盆地內(nèi)部東緣；侏羅系地層整合于上三疊統(tǒng)之上，其上半部分逐漸過(guò)渡為紅層并與白堊紀(jì)地層呈角度不整合接觸(張進(jìn)等，2010).

沅麻盆地內(nèi)白堊紀(jì)沉積地層以河湖相紅層為主，地層平緩展布，變形較弱，并以角度不整合覆蓋在中侏羅統(tǒng)之上(張進(jìn)等，2010)，整套白堊系地層總厚可達(dá)3000 m以上(柏道遠(yuǎn)等，2015).楊鐘健等在1938年在衡陽(yáng)甘棠坳、衡東斷箕嶺等處發(fā)現(xiàn)的古脊椎動(dòng)物化石，為湖南地區(qū)紅層的年代確定提供了重要證據(jù)(湖南省地質(zhì)調(diào)查院，2017).沅麻盆地的白堊紀(jì)地層可分為下白堊統(tǒng)、上白堊統(tǒng)兩部分，下白堊統(tǒng)自下而上分為石門組、東井組、欄垅組、神皇山組四部分.其中下白堊統(tǒng)地層廣泛分布于沅麻盆地之中，石門組處于該地層序列的最底部，厚度較薄，巖性為厚層礫巖、砂質(zhì)礫巖或雜砂巖，時(shí)代約為早白堊世中期；東井組巖性為紫色細(xì)—粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖，厚度變化穩(wěn)定，在該區(qū)約為100 m，其時(shí)代已得到生物化石的證明，產(chǎn)雙殼類Trigonioides—Nippononaia—Plicatounio組合、介形類Crpridea—Darwinula組合、輪藻類Triclypella—Flabellochara—Mesochara組合；欄垅組巖性主要為礫巖、砂礫巖，厚度超過(guò)500 m，廣布于盆地內(nèi)部；神皇山組與上覆上白堊統(tǒng)呈平行不整合接觸，巖性主要是棕紅色長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，富含鈣質(zhì)，產(chǎn)大量的生物化石如介形類Cypridea—Eucypris—Cyprinotus組合；輪藻Euaclistochara—Mesochara組合；植物Manica，populophullum，Cycadespermum等；葉肢介Tenaestheria，Dictyestheria等；雙殼類Nakamuranania，sphaerium等.上白堊統(tǒng)在研究區(qū)中主要分布在麻陽(yáng)盆地中部和南部，自下而上可分為上白堊統(tǒng)羅鏡灘組、紅花套組、戴家坪組三部分，其中羅鏡灘組巖性以礫巖、砂礫巖為主，其礫石成分具近源性，膠結(jié)物以沙泥質(zhì)和鈣質(zhì)居多，分選較差；紅花套組則以砂巖為主，中部夾粉砂巖或泥巖，發(fā)育水平層理、小型沙紋層理，該組巖層在2008年于株洲市天元區(qū)發(fā)現(xiàn)大量的恐龍化石，經(jīng)鑒定其為晚白堊世種群(童潛明等，2009)；戴家坪組顆粒較細(xì)，以粉砂質(zhì)泥巖為主，巖層中產(chǎn)較豐富的輪藻屬Porocharaanluensis—Charitestenuis組合及介形類屬Talicypridea—Cypridea—Candona組合，其時(shí)代為晚白堊世中晚期(柏道遠(yuǎn)等，2015).

沅麻盆地所在區(qū)域的主控構(gòu)造為一系列形成于中生代的近北東向-北北東向的斷裂：張家界—花垣斷裂、懷化—辰溪斷裂、涇縣—溆浦?jǐn)嗔押屯ǖ馈不瘮嗔?其中張家界—花垣斷裂為張家界斷裂帶的主控?cái)鄬?，亦為川東侏羅山式褶皺帶及雪峰山構(gòu)造帶的分界線，性質(zhì)為大型逆斷層；辰溪—懷化斷裂位于沅麻盆地東南緣，其形態(tài)復(fù)雜，北半部為逆斷層，自安坪以南逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬樱粵芸h—溆浦?jǐn)嗔押屯ǖ馈不瘮嗔丫鶠檎龜嗔?，位于木溪、仙人灣以東的雪峰造山帶之中，其傾向相對(duì)，中間形成出露地層與沅麻盆地相一致的溆浦地塹.其中的通道—安化斷裂在溆浦地塹以南逐漸過(guò)渡為右行走滑斷裂(Li et al.，2012).盆地內(nèi)部斷裂以正斷層為主，可分為兩組系列，一組為廣布于盆地內(nèi)部、早白堊世形成的NE-NNE向正斷裂系，規(guī)模較大；另一組為主要發(fā)育于麻陽(yáng)盆地、晚白堊世形成的近東西向正斷裂系，規(guī)模較小.它們均為同沉積斷裂.此外，盆地內(nèi)部還有若干不同時(shí)期的NE向或NEE向逆斷層，它們數(shù)量少，密度較低.多數(shù)NE-NNE斷裂在新生代出現(xiàn)不同程度的活化現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)方式主要為走滑.盆地內(nèi)的白堊-古近系地層產(chǎn)狀較為水平，僅有少數(shù)較為寬緩的褶皺伴生在盆地內(nèi)的斷裂附近并與之平行，表明白堊紀(jì)以來(lái)沅麻盆地內(nèi)部的變形以脆性變形為主.

本次研究在湖南吉首市東南沅陵盆地河溪附近早白堊世欄垅組、神皇山組的紅層中設(shè)置一條古地磁剖面(28°15′N，109°59′E—28°15′N，109°47′E)，該條剖面沿河展開(kāi)，jk1—jk15沿NEE方向分布，jk16—jk29沿NNW方向分布，其間跨越一條寬緩的NNE走向向斜，jk1—jk11處于該向斜東翼，其余采點(diǎn)處于西翼，其間無(wú)大型斷裂，產(chǎn)狀平緩.共設(shè)置29個(gè)采點(diǎn)，每個(gè)采點(diǎn)采集10～15塊巖芯，合計(jì)采集古地磁定向巖芯350余塊，全部樣品為陸源碎屑巖，jk1—jk8采點(diǎn)巖性以紅褐-磚紅色粉砂巖為主，jk8—jk18采點(diǎn)巖性以紅褐-磚紅色細(xì)砂巖為主，jk18—jk29采點(diǎn)巖性主要為紅褐-磚紅色細(xì)沙-粉砂巖互層.所有樣品采用手提式便攜鉆機(jī)鉆取巖芯，并用磁羅盤進(jìn)行定向，磁羅盤采用Interna-tional Geomagnetic Reference Field (IGRF)進(jìn)行偏角矯正(Thebault et al.,2015).室內(nèi)將所有2.54 cm直徑的樣品加工為2.3 cm高度的標(biāo)準(zhǔn)古地磁樣品(蒲宗文等，2018).采樣區(qū)地質(zhì)圖及采點(diǎn)分布情況見(jiàn)圖1.

2 巖石磁學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為分析樣品中主要載磁礦物種類，根據(jù)樣品巖性特征共選取5塊具有代表性的典型樣品(JK4-6,JK8-11,JK20-8為磚紅色粉砂巖；JK18-1,JK25-3為磚紅色細(xì)砂巖)，使用JR脈沖磁力儀通過(guò)44步加場(chǎng)直到場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到2.5T 并進(jìn)行剩磁組分分析(Fisher,1953)，之后按順序在每塊典型樣品的Z、X、Y三個(gè)方向分別施加強(qiáng)度2.4 T、0.4 T、0.12 T直流場(chǎng)，進(jìn)行三軸等溫剩磁熱退磁實(shí)驗(yàn)(蒲宗文等，2018).上述實(shí)驗(yàn)均在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所國(guó)土資源部古地磁與古構(gòu)造重建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2.

圖2 巖石磁學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖(A)的三列圖為飽和等溫剩磁獲得曲線圖，圖中表格自上而下分別對(duì)應(yīng)三個(gè)組分；(B)為等溫三軸熱退磁曲線圖.Fig.2 Results of rock magnetic experiment(A)is result graph of obtained curve of saturation isothermal remanence;(B)is the three-component IRMs thermal demagnetization curves of this experiment.

巖石磁學(xué)結(jié)果顯示，5塊典型樣品都可分為三個(gè)組分，其中：JK4-6樣品組分1(B1/2=63.1 mT)占10.2%(DP=0.37 mT)，組分2(B1/2=512.9 mT)占45.5%(DP=0.34 mT),組分3(B1/2=631.0 mT)占44.3%(DP=0.32 mT)；JK8-11樣品組分1(B1/2=251.2 mT)占23.2%(DP=0.73 mT)，組分2(B1/2=537.0 mT)占32.3%(DP=0.24 mT)，組分3(B1/2=602.6 mT)占44.4%(DP=0.39 mT)；JK18-1樣品組分1(B1/2=79.4 mT)占10.0%(DP=0.45 mT)，組分2(B1/2=489.8 mT)占32.0%(DP=0.25 mT),組分3(B1/2=955.0 mT)占58.0%(DP=0.33 mT)；JK20-8樣品組分1(B1/2=100.0 mT)占12.1%(DP=0.55 mT)，組分2(B1/2=537.0 mT)占41.8%(DP=0.30 mT),組分3(B1/2=645.7 mT)占46.2%(DP=0.35 mT)；JK25-3樣品組分1(B1/2=199.5 mT)占15.7%(DP=0.60 mT)，組分2(B1/2=562.3 mT)占46.1%(DP=0.28 mT),組分3(B1/2=707.9 mT)占38.2%(DP=0.34 mT).

三軸等溫剩磁熱退磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，5塊樣品的硬磁、中磁組分在200 ℃存在明顯拐點(diǎn)，表明各樣品中的組分3可能由針鐵礦所攜帶；jk4-6，jk18-1，jk20-8在500～600 ℃之間、jk25-3在580 ℃左右存在一處三種剩磁組分退磁曲線拐點(diǎn)，表明這些樣品中低矯頑力組分1應(yīng)當(dāng)由磁鐵礦所攜帶；所有樣品三軸等溫剩磁熱退磁曲線三種組分在600 ℃以后急劇下降，并在695 ℃最終降至噪點(diǎn)，表明這五塊樣品的第2組分由赤鐵礦攜帶；綜上，全部5塊樣品巖石磁學(xué)分析為：所有樣品主要載磁礦物為赤鐵礦，另含有少量針鐵礦；jk4-6、jk20-8 、jk18-1含有磁鐵礦.

3 巖石熱退磁測(cè)試結(jié)果及分析

所有巖芯樣品的系統(tǒng)熱退磁實(shí)驗(yàn)都在國(guó)土資源部古地磁與古構(gòu)造重建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室使用美制TD48熱退磁爐和2G超導(dǎo)磁力儀完成.熱退磁溫度區(qū)間為NRM—685 ℃，共分16步，熱退磁溫度低于400 ℃時(shí)退磁溫度區(qū)間設(shè)定為100 ℃，熱退磁溫度高于400 ℃時(shí)，退磁溫度區(qū)間為30～10 ℃.除jk25采點(diǎn)外，其他采點(diǎn)中的大部分樣品在加熱溫度達(dá)到685 ℃時(shí)發(fā)生解阻，能分離出較好的高溫線性剩磁分量，并以采點(diǎn)為單位對(duì)高溫剩磁分量進(jìn)行Fisher統(tǒng)計(jì)(Fisher,1953).數(shù)據(jù)處理使用Enkin(Enkin,1990)和Cogné(Cogné,2003)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的古地磁程序.結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 湖南沅陵盆地吉首jk剖面熱退磁實(shí)驗(yàn)高溫分量結(jié)果Table 1 High temperature component result of thermal demagnetization experiment of jk section from Yuanling basin in Jishou,Hunan

jk樣品中過(guò)半樣品可分離出兩個(gè)剩磁組分，其它樣品只有一個(gè)剩磁組分，如圖3所示.在400 ℃以下從163個(gè)樣品中分出低溫剩磁組分，剩磁的采點(diǎn)平均方向在地層校正前為Dg=3.5°，Ig=56.5°，N=163，kg=39.0，α95=1.8°，地層校正后為Ds=1.8°，Is=53.4°，N=163，ks=85.5，α95=1.2°.褶皺檢驗(yàn)表明這一剩磁組分未通過(guò)Enkin的褶皺檢驗(yàn)，參數(shù)DC：slope =1.200±0.123，且地層校正前剩磁分量平均方向與研究區(qū)域的現(xiàn)代地磁場(chǎng)方向接近(D=4.2°，I=47.0°)，表明其應(yīng)當(dāng)為現(xiàn)代地磁場(chǎng)下形成的黏滯剩磁，詳情見(jiàn)圖4a.

在580～685 ℃溫度區(qū)間，從28個(gè)采點(diǎn)的272塊樣品中分離出趨向原點(diǎn)線性特征剩磁分量.所有樣品高溫剩磁分量均為正極性.其中87塊樣品在580～660 ℃之間分離出有效高溫剩磁分量，表明其高溫剩磁則可能由后生的染色赤鐵礦所攜帶(Jiang et al.,2017).由于數(shù)據(jù)較少，故以樣品為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所得結(jié)果在地層矯正前為Dg=15.1°，Ig=44.8°，n=87，kg=25.7，α95=3.0°，地層矯正后為Ds=12.7°，Is=43.1°，n=87，ks=29.7，α95=2.8°.其他樣品中有179塊樣品在685 ℃時(shí)解組，表明高溫剩磁分量由碎屑赤鐵礦所攜帶.685 ℃分量地層矯正前為Dg=14.4，Ig=45.1°，N=28，kg=29.8，α95=5.1°，地層矯正后為Ds=13.2°，Is=43.0°，N=28，ks=43.2，α95=4.2°.這兩個(gè)從不同溫度區(qū)間內(nèi)分離出的高溫剩磁組分高度一致，表明這兩種類型的高溫剩磁組分平均方向并無(wú)統(tǒng)計(jì)意義的差別，結(jié)合本地區(qū)域構(gòu)造演化可知化學(xué)剩磁組分可能與盆地內(nèi)部北北東走向正斷層在早白堊世晚期形成的同沉積構(gòu)造有關(guān)，故在分析中不予考慮這兩種組分的區(qū)別，詳見(jiàn)圖5.

圖4 吉首(jk)剖面各剩磁分量等面積投影圖五角星為費(fèi)舍爾平均剩磁分量，白色圓點(diǎn)為現(xiàn)代地磁場(chǎng)方向.Fig.4 Each residual magnetic component′s equal area projection map of Jishou (jk)sectionPentacle is fischer mean remanence component,white dot is modern geomagnetic direction.

圖5 吉首(jk)剖面兩種高溫剩磁分量的對(duì)比分析圖(A)組為包含685 ℃解阻組分的費(fèi)舍爾統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由于樣品較多以采點(diǎn)為單位參與統(tǒng)計(jì)；(B)組為包含660 ℃解阻組分的費(fèi)舍爾統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由于樣品較少以單個(gè)樣品為單位參與統(tǒng)計(jì).Fig.5 Jishou (jk)section′s comparison analysis diagram of two high-temperature remanence componentsGroup (A)is fischer′s statistical result which includes 685 ℃ component,because most samples participate in statistics based on the unit of production point.Group (B)was fischer′s statistical result with 660 ℃ resolving component.As there were few samples,a single sample was used as a unit to participate in statistics.

在樣品的高溫剩磁組分分析中，jk13、jk14兩個(gè)采點(diǎn)高溫剩磁方向顯著偏離其他采點(diǎn)方向，并且這兩個(gè)采點(diǎn)的地層產(chǎn)狀中傾角顯著區(qū)別于其他采點(diǎn)，表明這兩個(gè)采點(diǎn)地層可能經(jīng)歷了后期垮塌等變動(dòng)或斷層活動(dòng)影響，因此在高溫剩磁方向平均結(jié)果中刪除了這兩個(gè)采點(diǎn)的結(jié)果，其他26個(gè)采點(diǎn)的Fisher統(tǒng)計(jì)平均方向在地層校正前為Dg=17.5°，Ig=44.8°，N=26，kg=76.1，α95=3.3°；地層校正后Ds=15.6°，Is=42.9°，N=26，ks=118.6，α95=2.6°；剖面剩磁采點(diǎn)平均方向在99%置信度下通過(guò)McFadden(1990)褶皺檢驗(yàn)(Mcfadden,1990)，其參數(shù)為校正前ξ1=0.1355×102，ξ2=0.1333×102，地層校正后ξ1=0.6803×10，ξ2=0.8173×10，臨界值ξc=0.8387×10，處于ξ1和ξ2在地層矯正前后數(shù)值之間；同時(shí)通過(guò)Watson and Enkin的褶皺檢驗(yàn)(Enkin,2003)，其參數(shù)DC：slope=0.818±0.274.高溫剩磁組分應(yīng)為地層褶皺變形前獲得的剩磁方向.詳見(jiàn)圖4b.

4 巖石磁組構(gòu)實(shí)驗(yàn)及相關(guān)分析

磁組構(gòu)(AMS)可反映采樣地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)，其實(shí)質(zhì)是巖石中磁性礦物、顆粒或晶格的優(yōu)選定向及它們的組合(王開(kāi)等，2017).為得到采樣區(qū)的磁組構(gòu)特征并進(jìn)一步分析，使用Agico KLY-4 Kappa-brigde對(duì)采樣區(qū)全部29個(gè)采點(diǎn)的樣品進(jìn)行磁化率各向異性實(shí)驗(yàn)，每個(gè)采點(diǎn)至少選取6塊樣品參加測(cè)試(蒲宗文等，2018).測(cè)試結(jié)果如圖6及表2.

圖6 吉首剖面(jk)早白堊世巖石磁化率各向異性(AMS)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖示(a)Pj-Km圖解;(b)磁化率各向異性的Flinn圖解.Fig.6 Graphical diagram of the experimental results of early Cretaceous rock magnetic susceptibility (AMS)at Jishou (jk)section(a)is Pj-Km figure;(b)is Flinn figure of the magnetic susceptibility anisotropy.

表2 湖南沅陵盆地吉首jk剖面各采點(diǎn)磁化率各向異性(AMS)測(cè)試結(jié)果Table 2 Measurement results of anistropy magnetic susceptibility (AMS)of jk section,Yuanling Basin on Jishou,Hunan

續(xù)表2

吉首(jk)剖面樣品體積磁化率Km在(76.73～321.50)×10-6SI之間，平均值1.32×10-4SI，各向異性度Pj均值1.061，分布范圍在1.03～1.227之間，形態(tài)參數(shù)q值0.18，形態(tài)參數(shù)T 絕大部分大于0，均值0.514；面理發(fā)育，線理相對(duì)不發(fā)育，磁化率形態(tài)為扁圓形磁化率橢球.磁化率各向異性(AMS)結(jié)果顯示，產(chǎn)狀校正前，最大軸K1近水平且集中分布于與巖層走向近一致方向，產(chǎn)狀328.9°/2.3°，中間軸K2特征與K1相同，產(chǎn)狀58.9°/0.9°，最小軸K3近垂直，產(chǎn)狀170.2°/87.5°；產(chǎn)狀矯正后，最大軸K1產(chǎn)狀328.4°/0.6°，中間軸K2產(chǎn)狀58.4°/0.8°，最小軸K3產(chǎn)狀202°/89°.產(chǎn)狀矯正前后K1傾向和K3傾角變化很小且K1和K3的分布特征相較校正前均無(wú)變化，結(jié)果顯示其總體為初始變形磁組構(gòu)(王開(kāi)等，2017).

對(duì)比樣品磁組構(gòu)特征與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造可知，在初始變形磁組構(gòu)特征中最大磁化率軸K1表示地層拉伸方向，中間磁化率軸K2表示地層壓縮方向，而jk剖面的K2軸方向?yàn)镹E-SW向，與沅麻盆地內(nèi)部的NE-SW向正斷層上所疊加的NE-SW向地殼擠壓方向相一致，故磁化率軸K2方向指示區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方向.根據(jù)Li等(2012)所述，自白堊紀(jì)以來(lái)沅麻盆地經(jīng)歷過(guò)四期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)演替，分別是早白堊世早期NW-SE向拉張，早白堊世晚期NW-SE向擠壓，晚白堊世至古近紀(jì)S-N向拉張以及古近紀(jì)晚期至新近紀(jì)NE-SW向擠壓.由于該地區(qū)經(jīng)歷過(guò)多期構(gòu)造應(yīng)力演替，每期構(gòu)造應(yīng)力會(huì)改造前期的構(gòu)造特征直到今日，結(jié)合地層校正前后磁組構(gòu)特征及磁組構(gòu)平均方向不變的數(shù)據(jù)特征，可認(rèn)為吉首剖面樣品的磁組構(gòu)特征反映了沅麻盆地在新近紀(jì)所受北東-南西向擠壓應(yīng)力，擠壓應(yīng)力方向見(jiàn)圖7.

圖7 吉首剖面(jk)巖石磁化率各向異性(AMS)特征圖及沅麻盆地構(gòu)造簡(jiǎn)圖(參考來(lái)源：湘西沅麻盆地中新生代構(gòu)造變形特征及區(qū)域地質(zhì)背景 柏道遠(yuǎn)等，2015年)構(gòu)造名稱：① 張家界—花垣斷裂帶;② 洗溪斷裂;③ 武溪斷裂;④ 懷化—辰溪斷裂;⑤ 溆浦—靖州斷裂.Fig.7 Feature map of rock magnetic anisotropy (AMS)of Jishou section (jk)and structure diagram of Yuanma Basin (Reference source:Mesozoic-Cenozoic structural deformation characteristics of Yuanling-Mayang basin and regional tectonic setting (Bo et al.,2015)Structure name:① Zhangjiajie-Huayuan Fault;② Xixi Fault;③ Wuxi Fault;④ Huaihua-Chenxi Fault;⑤ Xupu-Jingzhou Fault.

5 討論

5.1 樣品剩磁獲得年代分析

采樣地層大致年代為120～99 Ma.熱退磁實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)褶皺檢驗(yàn)的事實(shí)表明，采樣區(qū)褶皺形成之前樣品即已獲得剩磁，故樣品剩磁獲得年代為地層形成年代與發(fā)生褶皺年代之間.如圖1所示，樣品的采點(diǎn)分布于一條軸向近北北東向展布的寬緩向斜兩側(cè).褶皺東翼地層產(chǎn)狀較陡斜，傾角在4°～16°之間，jk1—jk11采點(diǎn)于這一翼采集；西翼地層產(chǎn)狀較緩，傾角在1°～10°之間，jk16—jk29采點(diǎn)采集于這一翼；jk12—jk15采點(diǎn)則處于褶皺樞紐附近.該向斜軸向方向與盆地東部正斷層洗溪斷裂的走向一致，且處于洗溪斷裂上盤，再結(jié)合該地在早白堊世先北西—南東向拉伸再北西—南東向擠壓的應(yīng)力構(gòu)造史可認(rèn)為它們都為早白堊世晚期構(gòu)造(Li et al.，2012)，且洗溪斷裂略早于向斜的形成.洗溪斷裂屬于沅麻盆地內(nèi)NE-NNE向正斷裂系，形成于早白堊世，與地層形成年代相近，詳見(jiàn)圖8.故雖因白堊紀(jì)超靜磁帶的原因無(wú)法認(rèn)為實(shí)驗(yàn)所得熱剩磁為原生剩磁，其剩磁獲得年代仍然與紅層形成年代接近，即早白堊世晚期.

圖8 采樣區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及早白堊世應(yīng)力變化Fig.8 The geological map of the sampling area and stress changes in Early Cretaceous

5.2 沅麻盆地自早白堊紀(jì)以來(lái)的旋轉(zhuǎn)變形

晚侏羅世以來(lái)華南地區(qū)應(yīng)力方向多次轉(zhuǎn)變，直到古近紀(jì)晚期應(yīng)力方向才穩(wěn)定為北東—南西向擠壓應(yīng)力.Cogné等人認(rèn)為由于歐亞大陸廣泛存在陸內(nèi)變形，使得歐亞視極移曲線不能用作東亞地區(qū)古地磁學(xué)研究的參考古地磁極.由于沅麻盆地位于華南板塊中部，而Cogné等用于建立東亞中生代和新生代APWP的古地磁極部分獲得于四川盆地和沅麻盆地內(nèi)部，因此東亞APWP并不適合作為沅麻盆地新生代構(gòu)造變形研究的古地磁參考極(Tong et al.，2019；Cogné et al.,2013).本次研究使用Tong所總結(jié)的華南板塊東部白堊紀(jì)古地磁極費(fèi)舍爾統(tǒng)計(jì)結(jié)果，其中包括Morinaga和Liu在華南板塊東部安徽、浙江、福建、廣東四個(gè)地點(diǎn)獲得的白堊紀(jì)古地磁極(Morinaga and Liu,2004)；Lin的浙江早白堊世古地磁極(林金錄，1987)，以及Gilder等人的安徽、山東白堊紀(jì)古地磁極(Gilder et al.,1993).將上述地區(qū)古地磁極作費(fèi)舍爾平均，可求出一個(gè)平均古地磁極，為79.6°N，210.5°E，A95=2.6°.以此為參考極，早白堊世晚期沅麻盆地吉首附近期望剩磁方向?yàn)镈ec=11.4°，Inc=44.1°，而實(shí)測(cè)古磁偏角為Ds=15.6°，Is=42.9,α95=2.6，可求得沅麻盆地中部自早白堊世晚期以來(lái)發(fā)生了4.1°±3.0°的順時(shí)針旋轉(zhuǎn).這一結(jié)果相比Zhu在2006年的古地磁極數(shù)據(jù)結(jié)果有更高的精度，表明沅麻盆地中部自白堊紀(jì)經(jīng)歷了輕微的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).因此不排除相關(guān)構(gòu)造在晚燕山期及喜山期發(fā)生小范圍活動(dòng).

5.3 沅麻盆地的變形過(guò)程與周緣構(gòu)造的關(guān)系

前人普遍認(rèn)為華南板塊作為一個(gè)穩(wěn)定塊體，自白堊紀(jì)以來(lái)并未發(fā)生顯著緯向位移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(Zhu et al.,2006；Morinaga and Liu,2004；Liu and Morinaga,1999).Zhu等(2006)的古地磁研究指出沅麻盆地同樣未經(jīng)歷顯著的新生代構(gòu)造變形，故我們研究的沅麻盆地白堊紀(jì)以來(lái)構(gòu)造變形為局部小規(guī)模變形，這要求我們用較高的測(cè)量精度和苛刻的限定條件進(jìn)行相關(guān)研究.中生代以來(lái)沅麻盆地所處華南板塊中部具有處于同一應(yīng)力場(chǎng)的性質(zhì)(張?jiān)罉虻龋?012)，這意味著沅麻盆地的變形規(guī)律可能和川東褶皺帶構(gòu)造變形之間存在相關(guān)性，為了分析沅麻盆地所處弧形構(gòu)造帶的變形動(dòng)力學(xué)機(jī)制，本研究使用線性回歸分析法來(lái)分析其與臨近構(gòu)造帶之間的關(guān)系(Schwartz et al.,1983,1984;仝亞博等，2014)，這種方法可以將沅麻盆地的構(gòu)造變形與周圍構(gòu)造變形之間的關(guān)系定量化:(1)收集雪峰造山帶西麓/川東褶皺帶東緣弧形構(gòu)造帶的古地磁數(shù)據(jù)以及計(jì)算這些數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的相對(duì)于華南板塊東部穩(wěn)定塊體旋轉(zhuǎn)量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3；(2)由于各古地磁數(shù)據(jù)獲得區(qū)域近北東-南西向分布在川東褶皺帶和雪峰山構(gòu)造帶之間的狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，我們?cè)敿?xì)測(cè)量了各古地磁研究區(qū)內(nèi)部，以及相應(yīng)川東褶皺帶/雪峰山構(gòu)造帶的主構(gòu)造部位上構(gòu)造線跡延伸方向，見(jiàn)圖9①、圖9②，以作為各古地磁研究區(qū)構(gòu)造線跡參考方向；(3)以川東褶皺帶/雪峰山構(gòu)造帶上構(gòu)造線跡參考方向相對(duì)假定基線(假定構(gòu)造線原始形態(tài)為一北東-南西向的直線)的變化量為自變量，以各研究區(qū)古地磁旋轉(zhuǎn)量為因變量作圖并進(jìn)行線性回歸分析，計(jì)算得到二者之間的線性相關(guān)系數(shù)R(仝亞博等，2014)(由于華南板塊中部自白堊紀(jì)以來(lái)未經(jīng)歷大規(guī)模的板塊變形運(yùn)動(dòng)(Zhu et al.,2006;Morinaga and Liu,2004)，故以這些“S”形斷裂構(gòu)造的基線為參考方向).公式如下：

圖9 參考古地磁數(shù)據(jù)點(diǎn)位及參考構(gòu)造線跡點(diǎn)位位置示意圖①、②分別為齊岳山斷裂帶、辰溪—懷化斷裂帶主構(gòu)造線方向，即參考方向.Fig.9 Reference paleomagnetic data point location and reference structure line trace location map ① or ② is the referenced direction of Qiyueshan fault′s or Chenxi-Huaihua fault′s main structrue line direction.

表3 川東褶皺帶東緣及湖南地區(qū)白堊—古近紀(jì)古地磁數(shù)據(jù)Table 3 Cretaceous-Paleogene paleomagnetic data on the eastern margin of the eastern Sichuan fold belt and Hunan area

R=cov(x,y)/(D(x)D(y))1/2

其中x，y分別代表參考構(gòu)造線跡走向(即參考點(diǎn)位的切線走向)變化量和采樣點(diǎn)旋轉(zhuǎn)量(何春雄等，2012).表4列出了本文所參考的湖南—鄂西地區(qū)古地磁研究數(shù)據(jù)以及本次研究所得古地磁數(shù)據(jù)，其中宜昌、沅陵、麻陽(yáng)研究區(qū)由于處于雪峰造山帶西麓.宜昌的數(shù)據(jù)來(lái)自于Narumoto等(2006)的研究，沅陵、麻陽(yáng)的數(shù)據(jù)來(lái)自于Zhu等(2006)的研究.

由于研究區(qū)位于雪峰山西麓，故首先與雪峰山構(gòu)造帶做線性回歸分析，如表4.雪峰山構(gòu)造帶為一個(gè)平面構(gòu)造格局上總體表現(xiàn)為向北西突出的弧形構(gòu)造帶,又被稱作雪峰弧(丘元禧等，1998).雪峰弧內(nèi)有多條近平行弧形斷裂帶，其中位于西側(cè)的辰溪—懷化斷裂由于規(guī)模較大、鄰近沅麻盆地，對(duì)其構(gòu)造活動(dòng)有較大影響(Li et al.，2012)，故作為線性回歸分析的構(gòu)造線跡參考方向.以古地磁采點(diǎn)位置為參考，在地質(zhì)圖上分別選取桃花源鎮(zhèn)、沅陵、辰溪、懷化等懷化—辰溪斷裂上的點(diǎn)(a,b,c,d)，測(cè)量這些點(diǎn)上斷裂切線的走向并計(jì)算其與辰溪—懷化斷裂相對(duì)假定基線之差，以此為自變量，對(duì)應(yīng)古地磁采點(diǎn)所測(cè)得構(gòu)造旋轉(zhuǎn)量為因變量，求得其線性相關(guān)系數(shù)為R=-0.97167，其相關(guān)性較好，表明雪峰山西麓各白堊紀(jì)沉積盆地自白堊紀(jì)以來(lái)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與雪峰山構(gòu)造帶的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有一定的負(fù)相關(guān)性，如圖10中(A)曲線.與川東褶皺帶的線性回歸分析同樣得到相對(duì)較好的結(jié)果.因齊岳山斷裂處于川東褶皺帶內(nèi)部，且為川東褶皺帶內(nèi)分割西北部隔擋式褶皺帶及東南部隔槽式褶皺帶重要的構(gòu)造分界線，故選其為線性回歸分析參考構(gòu)造.同樣對(duì)應(yīng)各古地磁數(shù)據(jù)采點(diǎn)位置，在地質(zhì)圖中的齊岳山斷裂上分別選取奉節(jié)、石壩、焦石、武隆等地附近斷裂帶上的點(diǎn)(A,B,C,D)為參考點(diǎn)，如表4，測(cè)量這些點(diǎn)上的斷裂切線走向并計(jì)算其與齊岳山斷裂的相對(duì)假定基線之差，以此為自變量，對(duì)應(yīng)的古地磁采點(diǎn)區(qū)域旋轉(zhuǎn)量為因變量，其線性相關(guān)系數(shù)為R=-0.98230，如圖10中(B)曲線，表明雪峰造山帶西麓各紅層盆地自白堊紀(jì)以來(lái)的旋轉(zhuǎn)量與川東褶皺帶內(nèi)部構(gòu)造走向之間有較好的相關(guān)性，而同時(shí)負(fù)相關(guān)性的事實(shí)表明川東褶皺帶構(gòu)造線跡變化趨勢(shì)是和各紅層盆地旋轉(zhuǎn)變形方向是相反的.

表4 沅麻盆地周緣構(gòu)造線方向統(tǒng)計(jì)表Table 4 Statistical table of the direction of the tectonic line in the periphery of the Yuanma Basin

圖10 川東褶皺帶東緣各古地磁采樣區(qū)磁偏角變化量(旋轉(zhuǎn)量)與雪峰山斷裂帶、齊岳山斷裂構(gòu)造線走向變化量間相關(guān)系數(shù)擬合曲線圖圖中直線為擬合曲線，曲線(A)為與雪峰山斷裂帶之間的擬合線，對(duì)應(yīng)實(shí)心數(shù)據(jù)點(diǎn)，R=-0.97167;曲線(B)為與齊岳山斷裂帶之間的擬合線,對(duì)應(yīng)空心數(shù)據(jù)點(diǎn)，R=-0.98230.Fig.10 Fitting curves of correlation coefficients between changes in magnetic declination (rotation)of the paleomagnetic sampling areas on the eastern margin of the eastern Sichuan fold belt and changes of Xuefengshan fault zone and Qiyueshan fault structure line′s directionThe straight line in the figure is the fitting curve,and curve (A)with solid data point is the fitting line between the amount of rotation and the Xuefengshan fault while curve (B)with hollow data point is the fitting line between the amount of rotation and the Qiyueshan fault.

川東褶皺帶作為中生代早中期形成的構(gòu)造，其侏羅山式褶皺最晚形成時(shí)間不晚于晚侏羅世(胡召齊等，2009)，所以形成這一褶皺群的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與自早白堊世中晚期形成沅麻盆地的構(gòu)造變動(dòng)無(wú)關(guān)，而川東褶皺帶內(nèi)多條斷層自晚侏羅世之后又經(jīng)歷多次活化，使之從逆沖斷層或逆掩斷層演變?yōu)樽呋鏀鄬?，這些斷層的構(gòu)造活動(dòng)與張家界—花垣斷裂以東包括沅麻盆地在內(nèi)的各沉積盆地的構(gòu)造活動(dòng)有一定關(guān)系.川東褶皺帶邊緣和內(nèi)部存在三條較大斷裂帶，自西北向東南分別為華鎣山斷裂帶、齊岳山斷裂帶和張家界—花垣斷裂帶(胡召齊等，2009).其中華鎣山斷裂帶為川東褶皺帶西北邊界線；齊岳山斷裂帶處于中間，為川東褶皺帶西北部隔檔式褶皺與東南部隔槽式褶皺分界線(吳航等，2019)；張家界—花垣斷裂帶位于沅麻盆地西北側(cè)，是川東褶皺帶東南邊界線.齊岳山斷裂帶和張家界—花垣斷裂帶構(gòu)造線跡方向與沅麻盆地伸展方向一致，且都經(jīng)歷了中生代左行走滑運(yùn)動(dòng)以及古近紀(jì)右旋走滑運(yùn)動(dòng).而華鎣山斷裂的構(gòu)造線跡與這兩條斷裂以及沅麻盆地之間存在大約30°夾角，其本身未有明顯走滑，但與川東褶皺帶其它部分處于同一應(yīng)力場(chǎng)中(楊坤光等，2006；王令占等，2012).張?jiān)罉?、李建華等人認(rèn)為，沅麻盆地及其附近地區(qū)自侏羅紀(jì)以后經(jīng)歷了5期應(yīng)力場(chǎng)：①中晚侏羅世近W—E向擠壓、②早白堊世NW—SE向伸展、③早白堊世中晚期NW—SE向擠壓、④晚白堊世至古近紀(jì)早期近N—S向伸展、⑤古近紀(jì)晚期NE—SW向擠壓，其中晚白堊世之后的兩期應(yīng)力場(chǎng)廣泛分布于華南地區(qū)，甚至包括了膠萊盆地、郯廬斷裂帶這些華南板塊與華北板塊交界處的構(gòu)造(Li et al.，2012).李建華認(rèn)為晚白堊世至古近紀(jì)早期近N—S向伸展是由早期太平洋板塊NNE向俯沖運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)程效應(yīng)所造成，隨著太平洋板塊運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生轉(zhuǎn)變(47 Ma)(韋梧昌，2002)以及印度板塊的北東向高速擠壓并最終與歐亞大陸發(fā)生碰撞(54.3 Ma)(Jaeger et al.,1989;Ma et al.,2014)，古近紀(jì)晚期華南板塊中部應(yīng)力方向轉(zhuǎn)變?yōu)镹E—SW向擠壓.關(guān)于應(yīng)力方向，本次研究的磁組構(gòu)各向異性實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果已支持這一說(shuō)法，且與各區(qū)域古地磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果不發(fā)生沖突.

事實(shí)上，在方向相同大小不同的非均勻應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)，不同部位的應(yīng)力差值也會(huì)造成板塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與變形.晚白堊世至始新世，華南板塊中部處于近N—S向伸展的地應(yīng)力場(chǎng)中，此時(shí)太平洋板塊正以較高速度向NNW方向運(yùn)動(dòng).在這一地質(zhì)背景下，如果華南板塊中部區(qū)域的應(yīng)力方向響應(yīng)太平洋板塊俯沖的遠(yuǎn)程效應(yīng)，距離太平洋板塊越遠(yuǎn)，地應(yīng)力越弱，因此川東褶皺帶內(nèi)各斷層可能因應(yīng)力差的原因發(fā)生左行走滑(王令占等，2012；楊紹祥，1998).對(duì)夏威夷—天皇海山的研究表明，太平洋板塊在52.6 Ma時(shí)漂移速度發(fā)生變化，并有一個(gè)持續(xù)約13 Ma的過(guò)渡期，在此期間逐漸由NNW向俯沖轉(zhuǎn)為NWW向俯沖，期間太平洋板塊運(yùn)動(dòng)速度大幅變慢，對(duì)東亞地區(qū)的影響也大幅減弱(Sharp and Clague,2006).而此時(shí)印度板塊則快速向北東向移動(dòng)并在54.3 Ma左右與歐亞大陸發(fā)生碰撞，若此時(shí)華南板塊大范圍的NE—SW向擠壓是由于印度板塊擠壓造成的，同樣會(huì)遵循應(yīng)力遞減的效應(yīng)，而川東褶皺帶內(nèi)部斷裂的走滑運(yùn)動(dòng)方向也會(huì)隨應(yīng)力變化而變?yōu)橛倚凶呋?Wang et al.,2014).本次研究所歸納的川東褶皺帶東緣四個(gè)研究區(qū)，共同點(diǎn)是較小的相對(duì)旋轉(zhuǎn)量，而旋轉(zhuǎn)方向各異，表現(xiàn)出較強(qiáng)的局部構(gòu)造性，但考慮到新生代華南板塊區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的廣泛性和應(yīng)力較小等特點(diǎn)，可認(rèn)為這是由于漸新世以后的NE—SW向區(qū)域擠壓導(dǎo)致華南板塊中部發(fā)生地殼縮短和構(gòu)造變形(Sun et al.,2006).那么，既然川東褶皺帶東緣各沉積盆地會(huì)因?yàn)槭艿綌D壓而變形，川東褶皺帶內(nèi)部處于相同應(yīng)力場(chǎng)的構(gòu)造同樣會(huì)如此，在對(duì)齊岳山斷裂與古地磁采樣點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)量的線性分析得出絕對(duì)值高達(dá)0.98的線性相關(guān)系數(shù)，暗示齊岳山斷裂現(xiàn)今“S”形的構(gòu)造線跡與古近紀(jì)晚期以后導(dǎo)致沉積盆地發(fā)生旋轉(zhuǎn)變形的應(yīng)力場(chǎng)有一定關(guān)系.考慮到我們所研究的各沉積盆地旋轉(zhuǎn)量都比較小，發(fā)生最大旋轉(zhuǎn)的、也是最北部的宜昌地區(qū)旋轉(zhuǎn)量不過(guò)-7.9°±5.3°，而對(duì)應(yīng)的齊岳山斷裂在其最北部的奉節(jié)地區(qū)構(gòu)造線走向相比該斷裂的主軸線變化達(dá)到25.5°，故本次研究無(wú)法得出川東褶皺帶“S”形構(gòu)造線跡是新生代以來(lái)NE-SW向區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力擠壓的結(jié)果，只能說(shuō)明新生代以來(lái)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力加深了川東褶皺帶內(nèi)弧形構(gòu)造的彎折程度.

值得注意的是，沅麻盆地以及宜昌盆地的旋轉(zhuǎn)方向與其對(duì)應(yīng)的川東褶皺帶內(nèi)部構(gòu)造線跡走向變化乃至雪峰山構(gòu)造線跡走向變化為負(fù)相關(guān)，這意味著雖然斷裂帶與沉積盆地的變形是處于同一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，對(duì)應(yīng)部位的變形方向卻截然相反.此外，沅麻盆地的走向雖與辰溪—懷化斷裂一致，兩者間卻有一定的錯(cuò)位，再加上我們是沿著江南造山帶北東-南西走向的橫截面選取參考點(diǎn)，導(dǎo)致兩者間對(duì)應(yīng)參考點(diǎn)的變形方向相反.川東褶皺帶同理.那么，是什么原因?qū)е铝诉@一錯(cuò)位呢？最初我們計(jì)算齊岳山斷裂帶與沅麻盆地間的線性相關(guān)系數(shù)時(shí)考慮過(guò)兩種可能：一種是張家界—花垣斷裂限定了兩側(cè)的變形特征，使之表現(xiàn)為不同的乃至相反的地殼物質(zhì)擠出方向(張家界—花垣斷裂本身較為平直，變形特征不明顯)；另一種是齊岳山斷裂與川東褶皺帶東緣各盆地之間各條斷裂發(fā)生右旋走滑甚至各斷裂間的地殼物質(zhì)發(fā)生韌性變形，使得齊岳山斷裂與沉積盆地間發(fā)生錯(cuò)位.在辰溪—懷化斷裂與沅麻盆地之間得出相同結(jié)論后，顯然張家界—花垣斷裂兩側(cè)的變形特征并不互為鏡像，第一種可能被淘汰.事實(shí)上，無(wú)論是齊岳山斷裂帶還是辰溪—懷化斷裂，都不是簡(jiǎn)單的“S”形，而是整體北東-南西向的連續(xù)“S”形，這為川東褶皺帶乃至整個(gè)江南造山帶發(fā)生右旋走滑變形提供了可能.更為明顯的證據(jù)在于川東褶皺帶西南部分的右行雁行褶皺，以及齊岳山斷裂帶與張家界斷裂帶之間與斷裂帶是呈一定夾角的連續(xù)“S”形褶皺，也指示出川東褶皺帶發(fā)生整體的右旋剪切變形這一事實(shí).Wang等(2014)和蘇柏等(2017)也指出川東褶皺帶在新生代由于四川盆地旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致川東褶皺帶內(nèi)部產(chǎn)生右旋剪切運(yùn)動(dòng).

基于川東褶皺帶新生代以來(lái)發(fā)生程度較輕的右旋韌性剪切變形這一結(jié)論，我們可以反演這一過(guò)程來(lái)估算齊岳山斷裂帶到沅麻盆地之間的剪切變形量.因?yàn)閮烧咧g的川東褶皺帶物質(zhì)走滑方向?yàn)橛倚呋?，故將沅麻盆地每個(gè)古地磁數(shù)據(jù)點(diǎn)位向東北方向平移，直至與其東北方向古地磁點(diǎn)位對(duì)應(yīng)的齊岳山斷裂帶構(gòu)造參考點(diǎn)重合，即4號(hào)點(diǎn)位對(duì)應(yīng)C點(diǎn)，3號(hào)點(diǎn)位對(duì)應(yīng)B點(diǎn)，2號(hào)點(diǎn)位因?yàn)?號(hào)點(diǎn)位處于宜昌，兩處古地磁點(diǎn)位相距過(guò)遠(yuǎn)，故在A點(diǎn)和B點(diǎn)間選擇點(diǎn)位E作為參考點(diǎn)，而宜昌的1號(hào)點(diǎn)位由于處于構(gòu)造帶末端，故沒(méi)有對(duì)應(yīng)的構(gòu)造參考點(diǎn)而不予考慮.依據(jù)前述方法計(jì)算兩者的線性相關(guān)系數(shù)為R=0.98329，雖然點(diǎn)位僅有三組，高線性相關(guān)系數(shù)仍足夠說(shuō)明兩者之間存在較高線性相關(guān)度，如圖11，表5.故我們可認(rèn)為3組古地磁數(shù)據(jù)采集點(diǎn)所對(duì)應(yīng)構(gòu)造點(diǎn)之間的距離可代表川東褶皺帶隔槽式褶皺部分的剪切運(yùn)動(dòng)距離.D點(diǎn)C點(diǎn)間距離約為50 km，C點(diǎn)與B點(diǎn)之間的距離約為110 km，C點(diǎn)與E點(diǎn)之間的距離約為75 km，考慮到B點(diǎn)與C點(diǎn)之間的構(gòu)造線跡比較平緩，C點(diǎn)的位置不能確定為吉首古地磁點(diǎn)位的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，故取B—C點(diǎn)與B—E點(diǎn)距離的平均數(shù)，由此我們可以推斷晚白堊世以來(lái)沅麻盆地相對(duì)齊岳山斷裂積累50～93 km的右旋走滑量，如圖12.考慮到川東褶皺帶內(nèi)部以脆性碳酸鹽巖地層為主，且雁行褶皺在其西南端一定程度被張家界—花垣斷裂帶切割(觀察這一切割現(xiàn)象，還可知雁行褶皺形成于三疊紀(jì)和古近紀(jì)之間)，可以確定這一走滑量主要由張家界—花垣斷裂造成.基于同樣的方法，我們也可以估算雪峰造山帶內(nèi)部斷層的走滑量，然而，目前沒(méi)有表明辰溪—懷化斷裂發(fā)生走滑運(yùn)動(dòng)的證據(jù)，沅麻盆地的旋轉(zhuǎn)變形與其關(guān)系更多作用于辰溪—懷化斷裂以東與之近平行的安化斷裂.安化斷裂處于雪峰山造山帶東側(cè)，為一弧形正斷層，其南半部分

圖11 反演后沅麻盆地磁偏角變化量(旋轉(zhuǎn)量)與齊岳山斷裂帶構(gòu)造線走向變化量間的相關(guān)系數(shù)擬合曲線圖(R=0.98329)Fig.11 The correlation coefficient fitting curve between the variation of the magnetic declination (rotation)of the Yuanma Basin and the variation of the strike of the Qiyueshan fault′s structural line after inversion

圖12 川東褶皺帶東南部及沅麻盆地變形過(guò)程示意圖圖中空心箭頭為早白堊世晚期—漸新世地應(yīng)力拉張方向，實(shí)心箭頭為漸新世—現(xiàn)代地應(yīng)力擠壓方向；圖(b)中的虛線為早白堊世晚期-漸新世的齊岳山斷裂，與圖(a)中的齊岳山斷裂相同.Fig.12 Schematic diagram of the deformation process in the southeast of the Eastern Sichuan Fold Belt and Yuanma BasinThe hollow arrows in the figure indicate the direction of tension ground stress and the solid arrows in the figure indicate the direction of extrusion ground stress.The dotted line in (b)is the Qiyueshan fault in the late Early Cretaceous-Oligocene,which is the same as the Qiyueshan fault in (a).

表5 反演后沅麻盆地磁偏角變化量(旋轉(zhuǎn)量)與齊岳山斷裂帶構(gòu)造線走向變化量間相關(guān)系數(shù)擬合曲線表Table 5 The fitting curve table of the correlation coefficient between the change in the magnetic declination (rotation)in the Yuanma Basin and the change in the change of the structural line of the Qiyueshan fault after inversion

為微彎的連續(xù)弧形，為一多期的正斷層，并在晚中生代或早中新生代發(fā)生右旋走滑運(yùn)動(dòng)(Li et al.，2012).由于其發(fā)生走滑運(yùn)動(dòng)的時(shí)間范圍與我們研究的時(shí)代有些許出入，故不再詳細(xì)討論安化斷裂的走滑距離.

總體而言，華南板塊中部在未發(fā)生較大規(guī)模構(gòu)造變形，保持相對(duì)穩(wěn)定的前提下，受到太平洋板塊及印度板塊雙重俯沖推擠作用，內(nèi)部出現(xiàn)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，疊加多期構(gòu)造變形.在兩大板塊的共同作用下，華南板塊這一早期拼貼作用聚合而成的板塊內(nèi)部并不穩(wěn)定，表現(xiàn)出多處沿老構(gòu)造改造的變形.這些變形雖然規(guī)模不大，但足以改造地貌，形成華南崎嶇多山的地貌，造成一定的地質(zhì)災(zāi)害.對(duì)于華南中部川東褶皺帶的陸內(nèi)變形問(wèn)題，我們?nèi)孕枰喙诺卮艛?shù)據(jù)來(lái)支持我們作進(jìn)一步的研究.

6 結(jié)論

(1)對(duì)沅麻盆地吉首附近的河溪剖面早白堊世晚期地層中29個(gè)采點(diǎn)的古地磁學(xué)樣品開(kāi)展的系統(tǒng)熱退磁實(shí)驗(yàn)獲得了可靠的原生特征剩磁分量.結(jié)果表明自早白堊世以來(lái)，沅麻盆地中部相對(duì)于華南板塊東部穩(wěn)定區(qū)域發(fā)生4.1°±3.0°的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；

(2)沅麻盆地磁化率橢球體K1軸方向?yàn)镹W-SE向，磁化率特征為初始變形磁組構(gòu)，表明沅麻盆地自早白堊世晚期受NE-SW向的擠應(yīng)力作用.雪峰山西麓一系列白堊紀(jì)沉積盆地的旋轉(zhuǎn)變形量和構(gòu)造線跡變化間的線性相關(guān)系數(shù)分析，顯示這些沉積盆地的局部旋轉(zhuǎn)變形與雪峰山造山帶以及川東褶皺帶的“S”型構(gòu)造線跡間有著顯著的空間耦合關(guān)系.

(3)沅麻盆地等白堊紀(jì)沉積盆地的旋轉(zhuǎn)變形特征與川東褶皺帶構(gòu)造線跡變化之間的線性相關(guān)系數(shù)為負(fù)數(shù)可能與齊岳山斷裂帶東南側(cè)川東褶皺帶的右旋走滑運(yùn)動(dòng)相關(guān).由此可估算出川東褶皺帶位于齊岳山斷裂東南側(cè)的部分自晚白堊世以來(lái)積累了50～93 km之間的右旋走滑變形.

致謝感謝自然資源部古地磁與古構(gòu)造重建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙越老師在古地磁樣品采集和測(cè)試中給予的指導(dǎo)和幫助.