斷裂東段的構造特征及演化范文

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《資源環境與工程雜志》2014年第S1期

1地質特征

測區主要出露中元古界-中生界。基底地層為中元古代神龍架群，巖性組合為一套以白云巖為主的海相碳酸鹽巖、火山碎屑巖及凝灰巖等。蓋層地層屬于上揚子地層分區之神農架-?？档貙有^，出露自南華系—白堊系以來的碳酸鹽巖—碎屑巖等沉積蓋層。陽日斷裂是南大巴山前陸褶沖構造區與揚子臺地褶皺區的分界線。其南為揚子臺地褶皺區，巖層產狀平緩，地層傾角15-45°，僅見少量斷層，褶皺以寬緩褶皺為特征。其北為典型的前陸沖斷褶皺帶，構造變形強烈，經歷了多期次的逆沖擴展和強烈隆升，沖斷推覆構造十分發育，元古界基底與古生界蓋層的變形明顯不協調，蓋層發生強烈褶皺作用，形成各種褶皺樣式，例如尖棱褶皺、箱狀褶皺等，基底地層變形較弱,以寬緩褶皺和多個斷塊為特征。

在馬橋鎮一帶殘留有少量白堊紀上統羅鏡灘組（K2l）沉積，巖性主要為紫紅色塊狀砂礫巖，其北側角度不整合于中元古代神龍架群之上，南側受陽日斷裂控制，形成了南斷北超的山間斷陷盆地（圖1）。區域資料表明斷裂影響的最新地層為三疊紀嘉陵江組，為了進一步查明陽日斷裂的特征，野外在馬橋鎮附近對陽日斷裂帶的不同地段進行了細致的考察（構造剖面位置見圖1）在圖1的構造剖面A處，李傅灣陽日斷裂構造剖面（圖2）位于新華斷裂以西，斷層上盤為神農架群石槽河組，下盤為志留紀羅惹坪組，上盤石槽河組泥質白云巖中發育小型線型緊閉不對稱褶皺，下盤志留紀羅惹坪組粉砂巖中發育緩和的短軸背斜，揭示作用力向南傳遞的過程中呈減弱趨勢。斷裂面主體向北傾斜,表現為由神農架群石槽河組灰白色白云巖構成寬約500m的破碎帶。以碎裂巖為主,呈角礫狀,角礫大小不等,礫石直徑一般為1~3cm,最大為4~6cm，不具定向排列（圖4-a）。部分巖石僅破而未完全裂開。斷層帶內發育產狀為20-50°∠20-30°的逆斷層（F2）和170°∠80°的正斷層（F3），前組斷面上發育大型擦痕和階步，與早期逆沖斷層系（F1）呈疊瓦狀平行排列，后組正斷層中填充著紅色粘土（圖4-b），斷層破碎帶中也見張性裂隙形成孔隙，孔隙最大橫截面10~50cm，局部孔隙內見小型鐘乳石發育。在圖1的構造剖面B處，馬橋鎮兩河口陽日斷裂構造剖面（圖3）位于新華斷裂以西，斷裂破碎帶寬約1km，主斷面近東西向延伸，總體向北陡傾，傾角在50-70°之間，卷入地層以古生界和少量前震旦系地層為主,其內總體形變構造特征表現為強碎裂巖化帶與弱變形域交替呈非均勻分布。破碎帶由南向北略具分帶性,依次可劃分為:粉砂質碎裂巖帶：巖性主要為深黑色粉砂質碎裂巖，巖石脆性碎裂、較松散、略顯層狀，局部發育構造角礫,棱角明顯，不具定向性。弱變形帶：與其他各段相比變形明顯減弱,巖石碎而不裂,層理清晰,由白堊紀羅鏡灘組含礫粉砂巖組成;層理明顯，次級斷面F2顯示出伸展下滑性質，在斷裂帶內表現為受次級斷層所夾的斷塊。

復成分碎裂巖帶：該帶主要由粉砂質碎裂巖、白云質碎裂巖，土黃色粉砂質泥巖、生物碎屑灰巖等碎塊構成，該帶中見劈理發育的粉砂質碎裂巖中不對稱倒轉小褶皺（圖4-e），其中小褶皺軸面200°∠30°，運動學信息顯示為由南向北的擠壓，可能是在喜馬拉雅期SN向擠壓體制下形成的次級小褶皺。白云質碎裂巖帶：主要由多組或多方向破裂面構成，巖石極為破碎，在斷層面附近多磨成大小為4mm*3mm細粒，成分主要為灰白色白云質碎裂巖，該帶主要發育二組不同走向的斷面（圖4-f），第一組斷裂F1和F2，其斷面相反陡傾，運動學特征指示為一對共軛正斷層，并切割早期的斷裂F3，第二組斷裂F3和F4，為早期的一組逆斷層F3及其與之配套的反沖斷裂F4，其中F4被F3所截，由此說明自喜馬拉雅期以來至少經歷了早期逆沖、后期正斷兩次活動。在圖1的構造剖面C處，高碑陽日斷裂構造剖面（圖5）位于新華斷裂以東，斷層上盤為寒武-奧陶紀地層，下盤為志留紀地層，該剖面中斷層破碎帶寬度明顯小于新華斷裂西側（圖2,3），構造強度明顯弱于前者，斷層破碎帶主要由粉砂質碎裂巖、灰質碎裂巖等組成，斷層上盤寒武—奧陶紀地層產生倒轉不對稱褶皺，總體反映了早期滑脫，晚期順層逆沖推覆的特點。

區域資料顯示，陽日斷裂繼續向東延伸走向漸漸轉變為SE向，且漸漸變為隱伏斷層，陽日斷裂北盤在新華斷裂西側出露神龍架群基底，而在新華斷裂北側則為古生界大量出露，這一差異顯然指示新華斷裂以西具更大規模的抬升，暗示陽日斷裂在新華斷裂西側具有更強的逆沖、褶皺等擠壓變形。在圖1的構造剖面D處，鳳凰山大冶組復式褶皺構造剖面（圖6）位于上揚子穩定地塊，復式背斜核部為大冶組三段中-薄層蠕蟲狀泥灰巖，兩翼為大冶組四段中厚層微晶灰巖，該復式褶皺由北至南軸面產狀依次為352∠56、350∠80、165∠67，褶皺軸面產狀上這種變化可能反映了燕山期和喜馬拉雅期的褶皺疊加作用，在核部大冶組三段薄層蠕蟲狀泥灰巖中共軛膝折帶呈近EW走向并分別向SN緩傾，形成于近南北向擠壓作用背景，推測與喜馬拉雅期近南北向對沖有關。

2陽日斷裂性質及活動期次

通過對鎮巴—陽日斷裂帶東段構造樣式的研究，結合南大巴山前陸褶皺沖斷帶構造特征以及秦嶺—大別山內造山帶構造演化背景相關研究，對陽日斷裂初步厘定以下構造變形行跡：印支期：秦嶺造山帶全面陸陸碰撞造山，形成中央造山帶NWW走向構造帶的基本構造格架，神農架北側的武當群發生韌性剪切變形，拉伸線理指示最大主應力方向為近SN向。受秦嶺造山帶印支期造山作用影響,在近S-N向主擠壓應力場作用下，南大巴山前陸帶東段古生界—三疊系均卷入變形,為了調節這種強烈的隆升和褶皺作用，地殼內可能發育一些深部的滑脫層和斷裂。于是在印支運動中在鎮巴—陽日一帶可能形成了初始的構造薄弱帶，孕育著陽日斷裂的雛形。然而根據重磁資料及前人資料，新華斷裂為一深大斷裂，其活動形成于晉寧期，并持續到喜馬拉雅期。由于該斷裂的限制和分劃作用，使得其兩側的陽日斷裂構造特征有著巨大差別。燕山早期：在繼承印支期褶皺變形的基礎上，在南秦嶺—大巴山前陸褶皺沖斷帶構造環境中，主要受控于大巴山陸內造山作用的影響，陽日斷裂仍在近S-N向擠壓作用下，其構造樣式表現出由北向南的一組相互平行的逆沖推覆斷裂，在李傅灣、馬橋鎮兩河口以及神農架堂房溝等多地表現明顯，形成一系列走向近東西向的逆斷層，斷層帶內發育碎裂巖系和擠壓透鏡體。

燕山晚期：湘西—鄂西地區構造環境與構造活動特征發生根本性的大轉變，構造體制由擠壓背景轉換為伸展減薄構造背景，由于受到神農架、黃陵兩個隆起相向對擠作用,神農架隆起東緣應力場方向轉變為NW-SE向，形成一系列斷陷盆地，控制了白堊～古近紀一套紅色磨拉石沉積建造。在調查區內，馬橋斷陷盆地的形成和一系列小型陡傾正斷層切割早期逆斷層（圖2，圖4-b）形成于此時。喜馬拉雅期：除揚子北緣前陸褶皺逆沖帶繼續向南前展式逆沖之外，雪峰山—幕阜山褶皺逆沖帶自南東向北西推進至揚子北部地區，在這種構造背景下，陽日斷裂帶再次活化，在陽日斷裂帶內（圖3，圖4-e）主要表現為粉砂質碎裂巖由北向南逆沖至白堊紀紅層之上以及斷層破碎帶內粉砂質碎裂巖形成軸面傾向南的小褶皺，另外，在陽日斷裂南側鳳凰山一帶（圖6）大冶組復式褶皺以及其內部的共軛膝褶帶也反映了區域上喜馬拉雅期具南北對沖擠壓的特征，再結合前人在?？?房縣的研究成果，在青峰斷裂房縣附近見燈影組厚層白云巖由南向北逆沖推覆到白堊紀紅層之上（圖7），因此推測該斷裂東段早喜馬拉雅期構造具南北對沖擠壓的特點。

3結論

（1）陽日斷裂總體為逆沖斷層，斷面沿傾向呈舒緩波狀，由多條行、不同級別或規模的斷層組成，總體傾向北，以新華斷裂為界，陽日斷裂西側的擠壓暨變形強度均顯著大于東側。（2）鎮巴—陽日斷裂帶是一條長期活動的深大斷裂帶，對其東段的研究，揭示出該斷裂帶具有多幕活動歷史，經歷了印支期初始形成階段、早燕山期向南的弧形疊瓦式逆沖推覆階段、晚燕山期造山后伸展減薄階段、喜馬拉雅期疊加改造階段。（3）喜馬拉雅期陽日斷裂東段南北對沖活動性質的初步確定，為南大巴山及整個揚子板塊內部處于造山后的大規模、多期次的陸內調整構造背景提供了佐證。

作者：金朝何仁亮羅華單位：湖北省地質調查院