秦岭勉略构造混杂带康县_勉县段蛇绿岩块_铁镁质岩块的SHRIMP年代及其意义

秦岭勉略构造混杂带康县_勉县段蛇绿岩块_铁镁质岩块的SHRIMP年代及其意义 秦岭南缘大巴山褶皱- 冲断推覆构造的特征 董云鹏, 查显峰, 付明庆, 张 茜, 杨 钊, 张 燕 DO N G Yun- peng, ZH A Xian- feng, FU Ming- qing, ZH AN G Q ian, YAN G Zhao, ZH AN G Yan 西北大学大陆动力学国家重点实验室, 西北大学地质学系, 陕西 西安 710069 State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwest University, Xi′an 710069, Shaanxi, China 摘要: 秦岭造山带南缘的大巴山巨型逆冲推覆构造主要是在秦岭造山带板块俯冲碰撞造山与中、新生代以来陆内造山过程中 长期复合作用形成的。详细的室内外构造研究表明, 巴山逆冲推覆构造可以巴山弧形断裂带为界划分为北大巴山逆冲推覆构 - 武当推覆体、紫阳- 平利推覆体、高桥- 镇坪推覆体和高滩推覆体 造和南大巴山逆冲推覆构造。北大巴山自北而南依次由安康 - 阳日断裂为界, 分为北部的前陆冲断褶皱带和南部的前陆褶皱带。北大巴山主要是印支期 逆冲叠置而成。南大巴山则以镇巴 , 南大巴山则主要是燕山期递进变形过程中的产物。构造变形北强 碰撞造山作用和燕山期陆内逆冲推覆作用叠加改造的结果 南弱, 北以冲断褶皱变形为特征, 南以皱褶作用为主; 北部褶皱紧闭复杂, 向南渐变为宽缓的薄皮构造。逆冲作用在时序上具有 由北向南扩展传递的特点。 关键词: 逆冲推覆构造; 冲断褶皱构造; 巴山弧形断裂带; 南秦岭 ++中图分类号: P542.2;P542.3 文献标志码: A 文章编号: 1671- 2552( 2008) 09- 1493- 16 Dong Y P, Zha X F, Fu M Q, Zhang Q, Yang Z, Zhang Y. Char acter istics of the Dabashan fold - thr ust nappe str uctur e at the souther n mar gin of the Qinling, China. Geological Bulletin of China, 2008, 27(9):1493- 1508 Abstr act : The huge Dabashan thrust nappe structure on the southern margin of the Q inling orogenic belt mainly formed by long- continued combined action of Late Triassic plate subduction and collisional orogeny of the Q inling orogenic belt and intracontinental orogeny since the Meso- Cenozoic. Detailed field and laboratory studies indicate that the Dabashan fold- thrust nappe structure may be divided into the northern Dabashan thrust nappe structure and the southern Dabashan thrust nappe structure with the Bashan arc - shaped thrust fault as the boundary. The former consists from north to south of the Ankang- Wudang nappe, Ziyang- Pingli nappe, Gaoqiao - Zhenping nappe and Gaotan nappe. The southern Dabashan thrust nappe structure is subdivided into the foreland thrust fold belt in the north and foreland fold belt in the south with the Zhenba- Yangriwan fault as the boundary. The northern Dabashan thrust nappe structure mainly resulted from overlapping and modification of the Indosinian collisional orogeny and Yanshanian intracontinental thrusting, while the southern Dabashan thrust nappe structure is the product of Yanshanian progressive deformation. The northern zone is characterized by intense folding and thrusting, while the southern zone by folding. The folds are tight and complex in the north and be- come gentle thin- skin structure southward progressively. The thrusts propagated southward in terms of the time sequence. Key wor ds: thrust nappe; fold- thrust structure; Bashan arc- shaped fault zone; South Q inling , 并叠加中新生代陆内造山作用的改造, 形成 现有的地质、地球物理、地球化学综合研究表撞造山 明, 秦岭造山带主要是由华北板块、秦岭微板块和扬 造山带现今结构几何学以华北板块和扬子板块相向 [1- 7][8- 12]子板块分别沿商丹缝合带、勉略缝合带俯冲碰 向造山带之下巨大俯冲、造山带物质相对向南北两 收稿日期: 2008- 05- 15; 修订日期: 2008- 06- 20 基金项目: 国家自然科学基金项目(编号: 40772140、40472115) 资助。 作者简介: 董云鹏( 1967- ) , 男, 博士, 教授, 从事造山带构造与地球化学研究。E- mail: dongyp@nwu.edu.cn [13] , 在其南侧又 侧逆冲推覆的特征。向南侧的南大巴山发生大规模逆冲推覆 秦岭造山带现今结构中最突出的特征之一是南 形成南大巴山逆冲推覆前锋带, 故南秦岭南部逆冲推 覆构造( 即北大巴山逆冲推覆构造) 和南大巴山逆冲 秦岭发育多层次逆冲推覆构造, 其中尤以介于汉南 推覆前锋带共同构成巴山巨型逆冲推覆构造系。 地块和神农架- 黄陵地块之间的大巴山巨型逆冲推 覆构造系最为突出, 它以巴山弧形主推覆断裂为界, 巴山巨型逆冲推覆构造主要是在秦岭造山带 分隔北侧南秦岭北大巴山逆冲推覆构造和南侧南大 板块构造俯冲碰撞造山与中新生代以来陆内造山 巴山逆冲推覆前锋带, 共同构成巴山巨型双层弧形 过程中长期复合作用形成的, 更主要的是它直接 逆冲推覆构造系( 图 1) 。 受勉略带构造演化的制约。因而, 深入研究巴山巨 型逆冲推覆构造的几何学特征, 进而筛除后期构 巴山逆冲推覆构造系从秦岭造山带区域构造看 造的叠加改造, 恢复先期俯冲碰撞构造是研究勉 应属于南秦岭多层次逆冲推覆构造的南缘组成部 略带时空延伸及其形成演化的关键问题之一。 分。南秦岭逆冲推覆构造以银杏- 闾河- 鲍峡断层为 界, 分为南秦岭北部逆冲推覆构造带和南秦岭南部 逆冲推覆构造带。前者因原陆缘发育扩张裂陷型上 古生界而被称为晚古生代裂陷带, 后者因隆升无上古 巴山巨型逆冲推覆构造单元划分1 生界, 以下古生界为主, 并有较多的元古宇地层出露, [14]被称为晚古生代隆升带。南秦岭南部逆冲推覆构造 巴山巨型逆冲推覆构造系是秦岭造山带内最具北以银杏- 闾河- 鲍峡断层为界, 南以巴山弧形逆冲 代表性的构造样式之一, 南秦岭构造带总体构造线 推覆断层为主推覆面, 主要由多个依次向南逆冲叠 走向为北西西向, 即 290,300?, 形成巴山巨型逆冲 置的推覆岩片构成, 形成北大巴山逆冲推覆构造, 并 推覆构造关键的主推覆断层——巴山弧形主推覆断 裂在平面上呈现为向西南凸出的弓状, 东西两端 则明显截切北大巴山和南大巴山主导构造线。北 图 1 巴山巨型逆冲推覆构造图 Fig. 1 Schematic map of the huge Bashan arc- shaped thrust nappe structure 第 27 卷 第 9 期 董云鹏等: 秦岭南缘大巴山褶皱- 冲断推覆构造的特征 1495 大巴山构造主导走向为 290,300?, 平行于秦岭区 域内的主构造线。南大巴山构造线则具有 2 期构造叠 加改造的特点, 在巴山弧形主推覆断裂最前端南大巴 山构造线平行于弧形主推覆断裂, 向东西两侧则渐变 为小角度相交, 总体也具有弧形展布的特点。显示晚 期巴山弧形断裂对先期北西西向构造的叠加 改 造 , 又反映南北大巴山具有 2 期不同构造的叠加复合 与双层推覆构造的独特特征( 图 1) 。 巴山弧形断裂以南的扬子北缘南大巴山构造 带以发育褶皱- 冲断构造为特征, 构造变形具有由 北向南逐渐减弱的变化规律, 平面上明显可见南大 巴山构造既具有弧形展布的特点, 但又不完全平行 于巴山弧形断裂带, 尤其是在城口以东区段, 明显 可见巴山弧形断裂切割南大巴山构造带构造线, 反 映南大巴山构造带现今主体构造样式至少是 2 期 t l e b 构造的叠加。巴山弧形断裂、南秦岭构造带( 北大巴 t s u r h t 山) 和南大巴山构造带现今的构造几何学与运动学 分 d e p 划 特征、不同构造之间的相互叠加改造与成因关系解 ah s 元 析表明, 三者之间既有区别, 更有密切的成因联系。 - c 单 r a造 同时, 以巴山弧形断裂带为界, 南北两侧具有不同 n a 构 h s带 的物质组成。南秦岭主要出露中新元古界武当群和 a造 B 郧西群变质酸性火山- 沉积岩系、新元古界耀岭河 e h 构 t 形 f 群基性火山- 碎屑岩、寒武系炭质板岩- 碳酸盐岩、 o s 弧 t i山 奥陶系泥板岩- 薄层灰岩和志留系炭质板岩- 炭质 nu 巴 粉砂岩。巴山弧形断裂以南的南大巴山构造带主要 c i n2 o t出露中元古界神农架群变质火山- 沉积岩系、震旦 c图 e T 系南沱组- 陡山沱组- 灯影组、寒武系砂岩- 页岩- 2 . 碳酸盐岩建造、奥陶系碳酸盐岩、志留系页岩- 硅质 g i F 岩、二叠系—下三叠统碳酸盐岩。沉积建造的差异 显示两者是因巴山弧形断裂向南的巨大逆冲推覆 运动而叠置邻接在一起的, 原来应属于不同构造演 化阶段形成的不同构造单元, 后期构造作用改造使 它们呈现现今的构造位置关系。 根据各构造带的物质组成, 尤其是构造变形特 征, 对巴山巨型逆冲推覆构造进行划分, 巴山弧形 断裂带是巴山巨型逆冲推覆构造的一级分界线, 以 其为界将巴山巨型逆冲推覆构造分为北大巴山( 南 秦岭南部) 逆冲推覆构造带和南大巴山逆冲推覆前 锋带( 图 2) 。 1.1 巴山弧形断裂带 巴山弧形断裂主要发育于新元古界耀岭河群 凝灰质碎屑岩系中, 截切北大巴山北西向构造, 呈 - 五里坝断 并被汉水现为弧形特点, 断面波状起伏, 产状变化大, 总体倾于下高川东南切割高桥断裂, 向造山带方向, 倾角变化在 40,70?之间, 断层带内 裂切割, 东南部于竹溪县葛洞的边江河被巴山弧形发育断层角砾岩、构造片岩, 甚至糜棱岩。北侧耀岭 断裂截切。断裂带宽 200,1000 m, 发育断层角砾岩、 河群沿断裂向南逆冲推覆于不同层位之上。在城口糜棱岩、构造片岩。断面倾向北东, 倾角为 30,40?, 向下产状变缓。断层分隔北侧以平利穹隆构造为特 东西两端则附近与北大巴山构造线走向近于平行, 征的紫阳- 平利逆冲推覆构造与南侧的高桥- 镇坪 为高角度交切( 图 1) 。 1.2 北大巴山逆冲推覆构造带 复式向斜推覆构造, 两侧具有不同的岩石构造组合。 北大巴山巨型逆冲推覆构造带南缘以巴山弧形北侧为以元古界火山岩为核心的平利穹隆构造、南 (?—O )炭质、硅质岩和志留系类复理石 秦岭洞河群边界断裂带为主推覆界面, 自北向南依次以安康- 青 建造, 南侧主要为下古生界石灰岩、泥灰岩。筛除后 峰断裂、红椿坝- 曾家坝断裂和高桥断裂为界, 分 期燕山晚期的脆韧性逆冲推覆断层活动, 先期为韧 割安康- 武当推覆构造、紫阳- 平利推覆构造、高桥- 性推覆剪切带。 镇坪推覆构造、高滩推覆构造。其中, 包容有先期的 凤凰山- 漫坡岭穹隆构造和平利穹隆构造, 各构造 ( 5) 紫阳- 平利推覆构造 单元的构造变形几何学、运动学、动力学特征, 是探 紫阳- 平利推覆构造以出露平利穹隆构造和凤 讨巴山弧形构造带形成与演化的关键。 凰山穹隆构造最为特征, 平利穹隆构造表现为总体 ( 1) 高滩推覆构造 向南倒转的褶皱构造, 沿红椿坝- 曾家坝断裂向南 高滩推覆构造位于高桥断裂之南, 巴山弧形( 城 逆冲于高桥- 镇坪推覆构造之上, 并被巴山弧形断 口) 断裂之北, 主要由震旦系—奥陶系组成, 除东西 裂截切。凤凰山穹隆为宽缓的褶皱构造, 与北侧的慢 两端因巴山弧形断裂构造改造而发生弯转外, 中间 坡岭穹隆实为统一穹隆构造的南北 2 部分, 石泉- 区段发育北西向延伸的线状褶皱, 并突出地表现为 安康断裂的活动使慢坡岭穹隆构造向南逆冲于凤凰 北倒南倾的不对称—倒转褶皱构造, 南部震旦系片 山之上, 凤凰山穹隆以汉王城- 流水店断裂为界向 理面产状倾向南西。南以巴山弧形城口断层为主滑 南推覆于南侧志留系复式向斜构造之上。汉王城- 脱推覆界面, 向南逆冲推覆, 东西两端均与巴山弧形 流水店断层切割巴山弧形断裂构造带, 为巴山弧形 ( 城口) 断层相交, 并被巴山弧形断裂所改造, 使之总 断裂活动末期( K) 形成的逆冲断层。总体呈现为多 体呈弓弦状向西南突出的推覆构造。 个叠瓦状逆冲岩片, 局部区段发育对冲褶皱和逆冲 构造组合。 ( 2) 高桥断裂 ( 6) 石泉- 安康- 青峰断裂 高桥断裂总体呈北西向延伸, 西端于高川东南 被红椿坝断裂截切, 东端于镇坪西被巴山弧形断裂 石泉- 安康- 青峰断裂呈 N W —SE 向延伸, 倾 截切, 断面总体倾向北北东, 倾角多为 60,70?。断层 角可达 50,65?, 具韧性或脆韧性特征, 表现为发育 糜棱岩带和构造片岩带。筛除后期叠加复合的逆冲 带宽 100,500 m, 发育断层角砾岩, 断层角砾岩及其 推覆与正断层外, 印支期应是逆冲推覆韧性断层, 是 北侧的拖曳褶皱指示高桥断裂运动指向为由北东向 武当地块早期推覆的主断层。向西北延伸, 分别形成 南西的逆冲推覆。断裂中部区段未见震旦系滑脱层, 复合武当穹隆和慢坡岭穹隆的武当推覆体和安康推 仅东端可见震旦系向南逆冲于寒武系之上。 覆体, 共同构成北大巴山主要推覆构造之一。剪切带 ( 3) 高桥- 镇坪推覆构造 内发育中小尺度的糜棱岩 S- C 组构、碎斑旋转构 高桥- 镇坪推覆构造南以高桥断裂、北以红椿 造、不对称褶皱、书斜构造等, 均一致指示自北东向 坝断裂为界, 主要由下古生界组成复式向斜构造, 主 南西的逆掩。 要地层为奥陶系—志留系, 仅临近高桥断裂部位出 露寒武系。以发育直立—南倒北倾褶皱构造为特征, ( 7) 安康- 武当推覆构造 并因构造指向而不同于南侧的高滩推覆构造。东南 安康- 武当推覆构造南以安康- 青峰断裂为主要 端发育多个短轴状褶皱。 ( 4) 红椿坝- 曾家坝断裂 推覆断层,北以银杏- 闾河- 鲍峡与十堰断裂为界, 其间包括了多个次级逆冲推覆构造岩片, 卷入了元 古宇和下古生界岩层, 其突出的特点是, 在先期武当 红椿坝- 曾家坝断裂总体呈北西向延伸, 西段 第 27 卷 第 9 期 董云鹏等: 秦岭南缘大巴山褶皱- 冲断推覆构造的特征 1497 和慢坡岭等以元古宇火山岩系为核心的抬升穹隆构的侏罗纪—早白垩世地层为特点, 构造变形以 断造的基础上, 形成一系列逆冲叠瓦状推覆构造, 自北 - 断坪台阶式逆冲叠瓦推覆断层及相关褶皱组合 坡 的推覆构造为特点。 而南依次是以石泉- 安康断层为界的安康推覆体、 西北端被晚以安康- 青峰断层为界的武当推覆体, 巴山弧形逆冲推覆构造解析2 期巴山弧形推覆断层所截切, 而东南端或为截切, 或 者两者复合归并。 巴山弧形构造是在先期勉略俯冲碰撞构造的基1.3 南大巴山逆冲推覆前锋变形带 础上, 遭受后期陆内逆冲推覆而成的复合型构造, 正 南大巴山逆冲推覆前锋变形带以镇巴- 阳日断 确筛分俯冲碰撞构造与后期陆内逆冲推覆构造是研 裂为界, 分为北部前陆冲断褶皱带和南部的前陆褶 究巴山弧形构造形成演化的关键。正如前述, 南秦岭 皱带( 图 2 和图 3) 。 构造带总体构造线走向为北西西向, 而作为形成巴 ( 1) 北部前陆冲断褶皱带 北部前陆冲断褶皱带——巴山弧 山巨型逆冲推覆构造关键的主推覆断层 分布于巴山弧形城口断裂 形断裂带在平面上则呈现为向西南凸出的弓状, 西 南侧, 以平均宽约 40 km 的带状镶嵌于巴山推覆构 南端前锋部位走向为 290,300?, 平行于区域内的主 造南缘。总体具有弧形展布的特点, 但不同区段构造 构造线, 东西两端则明显地截切北西西向构造线, 而 形迹各具特点。主要由震旦系—寒武系组成, 以震旦 巴山弧形断裂以南的扬子北缘南大巴山构造带则以 系( 凝灰质碎屑岩) 为滑脱层, 由北向南逆冲推覆, 但 发育褶皱- 冲断构造为特征, 平面上既具有弧形展 在城口区段该带中存在反向向北逆冲的褶皱- 断裂 布的特点, 但又不完全平行于巴山弧形断裂带, 尤其 构造。其北缘城口断裂明显地截切它的先期前陆构 是在城口以东区段明显可见巴山弧形断裂切割南大 造线, 而且在城口断裂西北端的高川地区、东南端的 巴山构造带主体构造, 北大巴山构造线与南大巴山 镇坪—竹山蒲溪及其以东地区, 截切更为显著, 甚至 构造线以高角度相交, 交角可达 40?左右( 图 4) 。这 大角度交切, 而在巴山弧顶部分交角变小, 甚至近乎 些证据表明, 巴山弧形构造带现今主体构造样式 一致。这反映了以城口断层为主推覆滑脱界面的巴 至少是 2 期构造叠加的结果。北大巴山构造带、巴 山推覆构造, 大幅度向西南推移, 掩覆和截切先期构 山弧形断裂和南大巴山构造带现今的构造几何学 造。另外, 以震旦系—寒武系和少量奥陶系—志留系 与运动学特征、不同构造之间的相互叠加改造与 出露为主, 局部卷入最新地层( 中、下三叠统) 的变形 成因关系解析表明, 三者之间构造既有区别, 更有 为标志, 它原是秦岭沿勉略缝合带印支期碰撞造 密切的成因联系。 山作用所形成的前陆逆冲断褶带, 在晚三叠世已 2.1 巴山弧形断裂带的构造变形 经变形隆升而缺失晚三叠世沉积, 但在其南侧则 前已述及, 巴山弧形断裂主要发育于震旦系耀 普遍接受前陆盆地晚三叠世—侏罗纪的沉积。明 岭河群凝灰质碎屑岩系中, 断面呈舒缓波状起伏弯 显区别于其南侧的扩展推覆前锋变形带—南部 —曲, 截切北大巴山北西向构造, 呈现为弧形的特点。 前陆褶皱带。 根据断裂走向与南侧前陆冲断褶皱带夹角的 情况 ( 2) 南部的前陆褶皱带 判断总体运动指向为 240?。巴山弧形断裂不同区段 南大巴山南部的前陆褶皱带( 扩展推覆前锋变 具有不同的运动学特征, 城口附近与北大巴山构造 形带) 位于上述冲断褶皱带的南侧, 与之以镇巴- 阳 线走向近于平行, 东西两端则为高角度交切。 日逆冲推覆断层为界。从西部汉南西乡—镇巴一带 高川逆冲推覆岩片是巴山弧形断裂构造带的重 为近南北向, 经万源—达县间呈向西南凸出的弧形 要组成部分。东西边界分别为巴山弧形断裂和兴隆 展布, 至巫溪、大神农架南侧转为近东西向。构造变 场断裂, 北侧被茶镇走滑断裂切割( 图 5) 。其内部岩 形主要为薄皮褶皱构造组合, 相对于北部带而言, 断 石组成和构造特征明显不同于东西两侧的北大巴山 裂不发育, 以直立宽缓褶皱为特点。主要构造为线状 和前陆构造带。北大巴山以连续出露震旦系、寒武 隔档式褶皱构造, 背斜核部主要出露志留系、二叠 系、奥陶系、下志留统为特征, 前陆构造带则依次出 系, 向斜核部主要出露下三叠统, 愈向南则依次逐渐 露震旦系、寒武系、奥陶系、下志留统, 其上平行不整 出露中三叠统、侏罗系、下白垩统。该带以卷入最新 合分布着二叠系、三叠系、侏罗系。而高川推覆岩片 图 3 镇坪- 巫溪走廊带构造形迹图 Fig. 3 Structural features of the Zhenping- Wuxi corridor 1—背斜和倒转背斜; 2—向斜和倒转向斜; 3—巴山弧形边界断裂; 4—逆冲断层; 5—地层界线 则明显不同于前两者, 表现是寒武系之上角度不整系、下三叠统, 暗示该带具有独特的构造环境与演化合覆盖有中上泥盆统, 其后连续堆积了石炭系、二叠 特点。现今构造形迹显示 2 期构造的叠加复合特征, 第 27 卷 第 9 期 董云鹏等: 秦岭南缘大巴山褶皱- 冲断推覆构造的特征 1499 图 4 东安—钟宝地区构造形迹图( 图例同图 3) Fig. 4 Structural features of the Dong′an- Zhongbao area 先期构造以震旦系—寒武系、泥盆系—中三叠统及- 武当推覆构造、紫阳- 平利推覆构造、高桥- 镇 安康 坪推覆构造、高滩推覆构造。各构造单元具有不同的 卷入最新的下三叠统为标志, 形成紧闭褶皱和逆冲 构造形迹, 显示多次构造变形的叠加改造( 图 6) 。 断裂, 主导产状为 40,50??50,60?, 褶皱枢纽倾伏向 高滩推覆构造位于高桥断裂之南, 巴山弧形断 120,140?, 并存在向南西倒转的褶皱, 它们均被后期裂之北, 南以巴山弧形城口断层为主滑脱推覆界面, 近 走向的宽缓褶皱和城口断裂SN (80,110??20?)向南逆冲推覆。东西两端均与巴山弧形城口断层相 逆掩截切, 同时其内部也叠加一系列与城口断裂平 交, 并被巴山弧形断裂所改造, 使之总体呈弓弦状向 行的高角度向西逆冲的叠瓦冲断层, 截切改造先期 西南突出的推覆构造。中间区段发育北西向延伸的 构造, 并导致先期褶皱枢纽向南东倾伏。在该区段巴 线状褶皱, 东西两端因巴山弧形断裂构造改造而发 山弧形断裂明显呈波状弯曲, 既截切北大巴山构造, 生弯转, 并突出地表现为北倒南倾的不对称—倒转 又截切改造高川推覆岩片内的构造形迹( 图 5) 。推 褶皱构造, 明显不同于南北两侧主导南倒北倾的褶 覆岩片西侧沿兴隆场逆冲断层向西推覆在镇巴前陆断 皱构造。显然, 它是 2 期推覆构造复合的产物。 褶带之上, 并由于汉南地块的制约, 镇巴前陆构造带的 高滩推覆构造以普遍发育北倒南倾的不对称—构造线发生向西的弧形弯曲, 褶皱构造向西倒转。 倒转褶皱构造为特征, 同时南部震旦系地层片理面 2.2 北大巴山逆冲推覆构造变形带 北大巴山逆冲产状倾向南西, 共同指示北大巴山逆冲推覆构造前 推覆构造变形带以南缘巴山弧形 缘由南向北的逆冲作用。这种北倒南倾的构造形迹 边界断裂带为主推覆面, 自北向南依次以安康- 青 与后期沿巴山弧形断裂向南的逆冲推覆明显不同, 峰断裂、红椿坝- 曾家坝断裂和高桥断裂为界, 分割 图 5 高川地区构造形迹图( 图例同图 3) Fig. 5 Structural features of the Gaochuan area 第 27 卷 第 9 期 董云鹏等: 秦岭南缘大巴山褶皱- 冲断推覆构造的特征 1501 图 6 巴山弧形构造变形剖面 Fig. 6 Cross sections of deformation of the Bashan arcuate structure a—镇巴- 兴隆场构造变形剖面; b—沿河乡- 八道河构造变形剖面; c—麻柳坝- 瓦房店构造变形剖面 - 汉南地块和黄陵地块对南秦岭强力挤压, 必 碧口并被后期巴山弧形断裂截切改造, 巴山弧形断裂的 形成不早于中侏罗世。 然导致南秦岭物质首先向北反向逆冲, 从而形成北 大巴山逆冲推覆构造前端的高滩推覆体中极为发 同时, 高滩推覆构造被北侧的高桥- 镇坪推覆 育的向北逆冲的倒转褶皱与断裂构造。而其北侧 构造沿高桥断裂逆冲推覆改造, 后两者均被巴山弧 远离碰撞带的高桥—镇坪地区则形成近于直立的 形断裂截切改造, 结合构造样式、运动学、动力学分 析, 高滩北倒南倾的构造主要形成于碰撞初期。随着 褶皱构造, 并转化为安康- 武当构造带向南的逆冲 南秦岭与扬子陆块碰撞, 南秦岭微陆块相对于扬子 推覆构造。持续进行的碰撞作用导致北侧的高桥- 陆块的汉南、黄陵各基底地块具有较低的刚性, 当秦 镇坪构造带沿高桥 断 裂 向 南 逆冲推覆于高滩推覆 岭微地块与扬子地块开始接触碰撞时, 相对刚性的 体之上。 S近于一致。同时 S又发生褶皱变形形成向南倒理 高桥断裂呈北西向延伸, 东西两端明显被巴山 0 1 弧形断裂截切。断层角砾岩及北侧的拖曳褶皱指示 转的复杂褶皱 f, 强变形区段并可见轴面劈理 S, 指 22高桥断裂运动指向为由北东向南西的逆冲推覆。高 示由北向南的逆冲推覆。分别代表碰撞造山期构造 桥断裂切割南侧高滩向北的逆冲推覆构造, 应晚于 和后期巴山弧形陆内逆冲推覆构造。 碰撞初期形成的高滩推覆构造, 而早于红椿坝断裂 安 康- 武 当 推 覆 构 造 位 于 大 巴 山 东 部 的 神 农 的先期活动, 推测形成于碰撞中期。南秦岭微陆块与 架- 黄陵地块北侧, 从构造属性上而言, 应属于北大 扬子陆块碰撞造山作用的早期, 扬子北缘刚性较大 巴山构造北缘部分, 与后者中的紫阳- 平利推覆构 的汉南和黄陵向北强力挤入, 导致南秦岭北缘向北 造带以石泉- 安康- 青峰断裂为界相分隔。石泉- 安 反向逆冲推覆。随着碰撞作用的持续进行, 南秦岭作 康- 青峰断裂具韧性和脆韧性特征, 表现为发育糜 为仰冲板块必然逐步恢复其向南逆冲的能力, 从而 棱岩带和构造片岩带。筛除后期叠加复合的逆冲推 由于应力的集中沿高桥断裂发生向南的逆冲作用。 覆与正断层外, 印支期应是逆冲推覆韧性断层, 是武 由于南秦岭微陆块与扬子陆块之间的碰撞导致 南当地块早期推覆的主断层。向西北延伸, 分别形成复 秦岭仰冲板块前端高滩带反向向北逆冲, 而高滩 合武当穹隆和慢坡岭穹隆的武当推覆体和安康推覆 体, 共同构成北大巴山主要推覆构造之一。剪切带内 带北侧的高桥- 镇坪带由于远离碰撞带, 作为仰冲 板块在本身向南的逆冲力和来自南侧高滩推覆构造 向北逆冲推挤的持续挤压作用下, 高桥- 镇坪带由 南向北逐步由向北逆冲、转化为均衡对冲形成直立 发育中小尺度的糜棱岩 S- C 构造、碎斑旋转构造、 褶皱、向南逆冲推覆形成南倒北倾的不对称褶皱构 不对称褶皱与书斜构造等, 均一致指示自北东向南造, 并由于应力的集中最终沿高桥断裂向南逆冲推 西的逆掩。主要包括碰撞期的逆冲推覆构造和后期 覆于高滩推覆构造之上。 ( 晚侏罗世—白垩纪) 由北东向南西的陆内逆冲推覆 高桥- 镇坪推覆构造北侧的红椿坝- 曾家坝断 构造。后者表现为使先期褶皱构造发生变位, 或被断 裂是一条长期演化的断裂, 具有长期分割性意义, 断 层切割、掀斜。 层两侧具有不同的岩石构造组合, 北侧主要为以元 安康- 武当推覆构造包括多个次级逆冲推覆构 古宇火山岩为核心的穹隆构造、洞河群(寒武纪—奥 造岩片, 卷入了元古宇和下古生界岩层, 其突出的特 陶纪)炭质、硅质岩和志留系类复理石建造, 南侧主 点是, 在先期武当和慢坡岭等元古宇火山岩系核心 要为下古生界石灰岩、泥灰岩。显示该断裂两侧下古 的穹隆构造基础上, 形成一系列逆冲叠瓦状推覆构 生界沉积建造具明显差异, 反映沿该带存在大规模 造, 由北向南依次逆冲叠置构成逆冲推覆构造。西北 的逆冲推覆运动, 使得南北相距较远的不同建造叠 端被晚期巴山弧形推覆断层所截切, 而东南端或为 置在一起。断层两盘派生构造、拖曳褶皱等, 指示主 截切, 或者两者复合归并。在武当穹隆构造中, 元古 导为由北向南的逆冲推覆作用。筛除后期燕山晚期 宇发育顺层掩卧褶皱 f与透入性轴面劈理 S, 并多 1 1的脆韧性逆冲推覆断层活动, 先期为韧性推覆剪切 与原始层理 S近于一致。同时 S又发生褶皱变形形 0 1 带。另外, 该断裂西段于下高川东南切割高桥断裂, 成复杂紧闭的褶皱 f, 并多向南倒转, 强变形区段并 2 可见轴面劈理 S。弱应变区可见志留系和泥盆系褶 2 皱构造, 强变形区可见透入性面理 S, 甚至片理面的 1 褶皱构造 f。反映巴山推覆构造是在上述早期伸展 2 构造变形的基础上而发生的。北大巴山区元古宇和 下古生界整个卷入区域推覆褶皱变形, 形成区域性 主体北倾南倒的不同级别的不对称—倒转褶皱, 并 - 五里坝断裂切割, 东南部于竹溪县葛洞并被汉水伴生透入性轴面片理(S), 是北大巴山现今可见的主 2的边江河被巴山弧形断裂截切。显示红椿坝- 曾家 导岩层面理。主要由 2 期逆冲推覆构造叠加复合形 坝断裂晚期活动应滞后于高桥断裂而早于巴山弧形 成。早期由于南北陆块碰撞形成由北向南的逆冲推 断裂。 覆构造, 后期沿安康- 青峰断裂再度活化, 向南西逆 红椿坝- 曾家坝断裂以北的紫阳- 平利推覆构 冲推覆切割巴山弧形( 青峰) 断裂。先期动力来源于 造以出露平利穹隆构造和凤凰山穹隆构造为特征, 南北陆块俯冲碰撞, 后期由于汉南地块和黄陵地块 沿红椿坝- 曾家坝断裂向南逆冲于高桥- 镇坪推覆 构造之上, 并被巴山弧形断裂截切。该带构造形迹主 要表现为向南倒转的褶皱构造, 穹隆构造中发育顺 层掩卧褶皱 f和透入性轴面劈理 S, 并多与原始层 1 1 第 27 卷 第 9 期 董云鹏等: 秦岭南缘大巴山褶皱- 冲断推覆构造的特征 1503 向北挤入, 巴山区段相对向南西逆冲推覆。造的分期配套表明, 向北的逆冲构造应代表俯冲碰 撞期的构造形迹。城口西发育有枢纽向西陡倾伏的 2.3 南大巴山逆冲推覆前锋变形带 倾竖褶皱, 其形成为汉南地块向北挤入, 北大巴山向 ( 1) 北部前陆冲断褶皱带 南挤压, 两者形成右行剪切应力场所致。同时该区段 北部前陆冲断褶皱带总体具有弧形展布的特 临近巴山弧形断裂带明显可见 2 期褶皱的叠加改造 点, 但不同区段构造形迹各具特点。突出特征是主要 由震旦系—寒武系组成, 以震旦系( 凝灰质碎屑岩) 现象。先期枢纽产状 320??55?, 后期褶皱枢纽产状 为滑脱层, 由北向南逆冲推覆, 但在城口区段该带中 300??5?, 分别代表走滑形迹和逆冲叠加构造形迹。 南北大巴山的构造变形样式、产状及其组构特 构造解析显- 断裂构造, 存在反向向北逆冲的褶皱征的对比表明, 该构造带至少存在 2 期主要构造变 形叠加( 图 9) , 南大巴山北缘和北大巴山南缘先期 示存在 2 期构造变形的叠加改造( 图 6- c) 。 构造一致显示指向造山带的逆冲, 后期被指向前陆 西段镇巴星子山地区褶皱东倒西倾, 甚至形成 的逆冲推覆叠加改造。 倒转紧闭褶皱, 并明显被巴山弧形断裂逆冲改造( 图 城口区段构造线方向近于平行巴山弧形断裂 7) 。由多个东倒西倾不对称褶皱岩片向西逆冲叠置 带, 向东西两端呈现为不同角度相交, 显然, 南大巴 而成, 反映了 2 期构造叠加。 山前陆褶皱冲断带主体构造形成于巴山弧形断裂逆 东段武当南侧的青峰郎口区段明显可见褶皱构 冲推覆之前。但是前陆褶皱冲断带又明显具有弧形 造北倒南倾, 并被后期向南的逆冲推覆断层切割。 延伸的特点, 显示巴山弧形逆冲推覆断裂对其具有 巫 溪 区 段 则 主 要 以 发 育 褶 皱- 冲 断 构 造 为 特 叠加改造作用, 在白泉还可见共轴叠加褶皱, 揭示后 征, 该地区巴山弧形断裂带的构造掩覆量相对于西 期巴山弧形逆冲推覆断裂对先期碰撞构造的叠加改 段明显小, 总体具有由北向南逆冲推覆的构造样式。 造。先期构造是南秦岭微地块与扬子地块在碰撞过 构造线主体为东西向, 而巴山弧形断裂带则为北东 程中, 相对刚性的碧口- 汉南地块和黄陵地块对南 东向, 明显交切前者。例如, 竹溪县丰溪区下三坝( 图 秦岭强力挤压, 导致佛坪和武当基底物质向上流变, 8) , 巴山弧形断裂南侧发育北西西向小褶皱, 枢纽向 并向两侧流变逃逸, 形成的穹隆构造。并且由于碧 北西西倾伏, 明显被北东向的巴山弧形断裂及其北 口- 汉南地块和黄陵地块的刚性程度大于南秦岭, 侧的震旦系耀岭河群逆掩推覆。 前者的强力挤压必然导致作为仰冲板块的南秦岭向 城口地区构造线明显被巴山弧形( 城口) 断裂交 北反向逆冲, 从而形成北大巴山逆冲推覆构造前端 切, 同时, 明月、修齐一带均发育北倒南倾的不对 称 的高滩推覆体中极为发育向北逆冲的倒转褶皱和断 —倒转褶皱, 构造线近东西向, 而城口弧形断裂在 该 裂构造。后期的巴山弧形断裂明显截切先期构造。镇 区段为北西向, 明显截切前者。同时, 可见向北的 巴地区主要表现为由于佛坪穹隆构造的阻挡, 碧口 逆冲推覆构造被由北向南的逆冲断层叠加改造。显 示该区段至少存在 2 期构造变形叠加改造, 区域构 图 7 星子山构造变形剖面 Fig. 7 Cross section of deformation of the Xingzishan structure 图 8 下三坝构造略图( 图例同图 3) Fig. 8 Schematic map of the Xiasanba structure 向盆地方向变形逐渐减弱。相对向西逃逸, 汉南地块向北东突出挤压, 在镇巴地 区形成近东西向的挤压应力场, 产生南北向构造形 镇巴以西明显具有 2 期褶皱叠加形迹, 先期为 迹。同时由于北大巴山向南挤压逆冲推覆, 在镇巴— 近南北向的紧闭线状褶皱, 后期叠加近东西向的宽 缓褶皱。先期南北向褶皱构造与由东向西逆冲的推 形成城口地区高城口区段存在右行剪切的应力场,覆断层相平行, 两者应为递进变形的结果。同时, 先 角度倾竖褶皱构造。 期南北向褶皱构造总体为直立褶皱, 尤其是中段以 ( 2) 南部的前陆褶皱带 直立紧闭为特点, 向西临近汉南地块则有向东倒转 的不对称褶皱, 临近镇巴断裂则有向西倒的不对称 南大巴山南部的前陆褶皱带( 扩展推覆前锋变 褶皱, 表明该期构造是由镇巴断裂向西的逆冲推覆 形带) 位于上述冲断褶皱带南侧, 与之以镇巴- 阳日 和汉南地块的向东推挤、阻挡联合形成的。 逆冲推覆断层为界。从西部汉南西乡—镇巴一带为 近南北向, 经万源—达县间呈向西南凸出的弧形展 布, 至巫溪、大神农架南侧转为近东西向。构造变形 主要为薄皮褶皱构造组合, 相对于北部带而言, 断裂 大巴山逆冲推覆距离3 [15]不发育并以直立宽缓褶皱为特点。刘树根等依据 北大巴山推覆距离3.1 北大巴山构造主体以叠瓦状逆冲推覆岩片叠置 镇巴区块的 3 条反射地震资料解释认为, 该区段逆 冲断层以断坪断阶形式向南扩展, 在断阶部位先形为特征, 北大巴山东部区前峰带冲断变形主要为发成反冲褶皱和断层, 并被持续向南的逆冲断层破 育在上震旦统和寒武系滑脱层中的台阶状逆断层所 坏, 形成总体向南逆冲、局部向北反冲的逆冲推覆 , 台阶 构成的双重推覆叠置岩片。因地层缩短强烈构造样式( 图 10) , 向盆地方向逐步转换为隐伏构造。 状断层在地表以同倾斜的上盘断坡或中断坪变形式 构造带北部( 如 line 03 测线 5100,6100 m 水洋坪区 样产出。在竹溪河北, 变形构造主要由发育在震旦 段) 以极为发育的双冲构造和反向逆冲构造为特征, 系中的隐伏台阶状逆断层和由寒武系—奥陶系构成 第 27 卷 第 9 期 董云鹏等: 秦岭南缘大巴山褶皱- 冲断推覆构造的特征 1505 e r u t c u r t s e p p a n t s u r h t构 d 组 e p 其 a hs 及 - c迹 ra 形 n a h 造 s 构 aB 覆 e h 推 t f o 冲 s 逆 c i r形 b a f 弧 d 山 n a巴 s e r 9 u t a 图 ef l a r u t c u r t S 9 . g i F 图 10 川东北 line 01、line 03、line 10 反射地震剖面解释图和构造平衡剖面 Fig. 10 Interpretation of seismic reflection profiles along line 01, line 03 and line 10 in northeastern Sichuan and structural equilibrium cross sections 反射地震剖面解释图据参考文献[15] 第 27 卷 第 9 期 董云鹏等: 秦岭南缘大巴山褶皱- 冲断推覆构造的特征 1507 的紧闭断层传播褶皱、相对宽缓的断层转折褶皱组已于中三叠世晚期和晚三叠世初期造山变形而隆 起。同时考虑前述下侏罗统角度不整合覆于褶皱变 成。由于冲断过程中变形的调节作用, 由寒武系和 形的下三叠统之上, 显示先期碰撞乃至产生逆冲推 奥陶系构成的断层相关褶皱的前翼还发育有突破断 覆构造发生于中—晚三叠世。南大巴山前陆褶皱带 层。用线长法并以震旦系陡山沱组和下寒武统为代 [16]前端通南巴盆地、黄金口向斜等地, 既发现来自南秦 表, 求得地壳缩短率为 31.7%,39.2%, 平均达 35.5%。 岭的逆冲挤压使侏罗系显著变形, 而白垩系相对 北大巴山中部区介于城口- 钟宝冲断层和红椿 坝 较弱, 又可见侏罗系—白垩系连续过渡沉积, 变形 冲断层之间的冲断构造变形主要为发育在元古宙 和 波及白垩系, 但总体构造已很微弱至未变形, 考虑 下古生代弱能干地层中的正向台阶状逆断层构成 的 北侧断裂逆冲于下侏罗统之上, 以及应力向南传 逆冲叠置岩片。该变形处于整个冲断带的相对前 锋 递的时间, 推测南大巴山弧形推覆构造的时限为中 部位, 地层的缩短十分强烈。表现为台阶状断层 的 侏罗世—白垩纪。 中断坪发育很宽, 或由于前列扩展中冲断岩片的 叠 平坝地区下侏罗统角度不整合在褶皱变形的中 加, 使 断 层 相 关 褶 皱 主 要 以 轴 面 北 倾 的 同 斜 倒 转 三叠统之上, 并遭受进一步的变形, 表明该地区的构 褶 曲 为 主, 在 相 关 褶 皱 的 前 翼 还 发 育 明 显 的 断 层 造变形样式主体是晚三叠世形成的, 应是碰撞期构 突破作用。对介于深层滑脱断层间的盖层冲断 变 造变形形迹。上述下侏罗统被巴山弧形断裂前端同 形, 同样用线长法, 以 寒 武 系 为 代 表, 求得介于 城 期断层逆冲切割, 显示巴山弧形推覆断裂应是后期 口- 钟宝冲断层和红椿坝冲断层间的地壳缩短率 陆内造山作用的结果。 [16]为 40.5%,48.3%, 平均达 44.4%。据此推断, 城口断 房县青峰地区具有同样的现象, 郎口的下侏罗 裂和红椿坝断裂之间的北大巴山地层变形缩短量可 统角度不整合在由南向北的逆冲推覆构造之上, 并 达 40 km 以上。 被由北向南的巴山弧形逆冲推覆断裂切割。因此, 由 3.2 南大巴山推覆距离 南向北的逆冲推覆应形成于侏罗纪之前, 镇巴地区 可见卷入由西向东逆冲推覆构造的最新地层为下三 叠统, 竹山官渡亦可见下三叠统卷入变形, 城口平坝 地区可见下侏罗统角度不整合于褶皱变形的中三叠 南大巴山构造变形剖面显示,自北东向南西构统之上, 并被后期巴山弧形断裂所逆冲改造。显然, 造变形逐渐减弱, 并由北东侧的叠瓦状逆冲推覆构早期的由南向北的逆冲推覆构造应形成于晚三叠 造逐步转化为褶皱- 隐伏冲断构造、双冲构造、顺层 世。因此, 巴山弧形断裂由北向南的逆冲推覆应形成 滑脱构造等, 其中, 主要的滑脱层为震旦系和志留 于早侏罗之后。考虑到南部前陆褶皱带卷入变形的 系, 并以志留系页岩最为重要。震旦系以下地层几乎 最新地层为上侏罗统, 因此推断南大巴山弧形构造 未卷入前陆冲断变形, 仅在南部远端逆冲出露。笔者 带逆冲推覆活动的时代应为中侏罗世—白垩纪。 利用地表构造地质剖面和反射地震剖面相结合, 对 南大巴山构造带进行了平衡剖面编制。应用线长法 对典型变形层进行缩短求算, 估算该构造带的构造 缩短率。 川东北 line 01、line 03、line 10 反射地震剖面- 构造平衡剖面图( 图 10) 显示相应剖面的构造缩短 率分别为 36%、40%和 45%; 城口修齐- 渡口构造平 结论5 衡剖面显示构造缩短率为 44%; 观音- 朱元构造平 衡剖面显示构造缩短率为 53%; 南大巴山前缘的水 ( 1) 大巴山逆冲推覆构造可划分为北大巴山构 造带和南大巴山构造带。前者构造形迹主体表现为 洋坪构造平衡剖 面 揭 示 出 52%的 构 造 缩 短 率 (图 北西—南东向断裂和褶皱组合构造, 呈现为不同级 略)。综合分析显示, 南大巴山构造缩短率应介于 别、规模的多个逆冲推覆体相互向南依次逆冲叠置, 36%,53%之间, 不同区段有所差别。 逆冲滑脱面主要是震旦系火山- 碎屑岩系; 具有多 期变形叠加的特点, 主体有印支期俯冲碰撞构造、中 新生代陆内逆冲推覆构造叠加改造。 ( 2) 南大巴山构造后者主要表现为向南西突出 大巴山逆冲推覆时限4 的弧形构造特征, 滑脱面主要为震旦系火山- 碎屑 岩和志留系粉砂岩- 泥页岩。主要形成于燕山期由 南大巴山前陆褶皱带前端堆积须家河组磨拉[17]石, 古流向指示物源来自于北侧大巴山, 证明巴山 [7]董云鹏, 周鼎武, 张国伟. 东秦岭富水基性杂岩体地球化学特征及 北向南的陆内逆冲推覆, 具有从北向南递进变形的其形成环境[J].地球化学, 1997,26(3):79- 88. 特点, 同时变形由北向南依次减弱, 延伸至盆地北部 [8]李曙光,孙卫东, 张国伟, 等. 南秦岭免略构造带黒沟峡变质火山岩 转化为深部的隐伏构造。 的年代学和地球化学:古生代洋盆及其闭合时代的证据[J]. 中国科 ( 3) 构造平衡剖面研究结果表明: 北大巴山构造 学(D 辑),1996,26(3):223- 230. 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