龙门山构造带的冲断作用

如题所述

龙门山构造带由一系列北东向展布的、左行雁列的紧密褶皱和3条主干大断裂及次级断裂系组成,自东向西是龙门山前主边界断裂带、主中央断裂带和后龙门山断裂构成的复杂褶皱冲断带,是特提斯海洋板块消亡以后,至少晚三叠世以来,特别是古近纪至新近纪交替时期,发生了大陆壳块间相互作用、斜向碰撞对挤构造变形作用的活动性构造地区(图1-2)。

图1-2 龙门山构造带遥感影像图Fig.1-2 RS image of the Longmen Mt.tectonic belt

一、龙门山前主边界断裂

龙门山前主边界断裂是南西段双石-大川断裂、中段大邑双河-二王庙-安县断裂、北东段马角坝断裂的总称。沿断裂带切割部分古生代地层、三叠系及侏罗-白垩系红层。总体走向为北东45°,断面倾向北西,倾角50°左右。沿走向呈缓波状弯曲,总长约400km。在灌县二王庙可观察到上三叠统须家河组煤系地层向南东逆冲。在断裂带附近较软弱的页岩层揉碎为“基质”,相对刚性的砂岩成硬块,呈现类似构造透镜体的现象。下盘因强烈的构造剪切作用而相对俯冲,只可见侏罗系上统莲花口组的很少一部分红色砂泥岩及其上的白垩系砾岩。被认为印支运动形成的马角坝断裂,可以观察到两个相邻岩块在对挤-剪切作用下,在主干断裂的俯冲盘产生一系列次一级的叠瓦状构造。虽然俯冲盘的上三叠统须家河组煤系地层构成的倒转向斜被侏罗系白田坝组不整合覆盖,表现了早期的构造形变,而断裂在北东向延伸的地段又切割白田坝组地层。由于四川盆地西侧龙门山前的侏罗系、白垩系、古近系三者是连续沉积的,是一起被褶皱的,所以大断裂是古近纪末—中新世冲断作用的结果。

主边界断裂的北西侧岩块的推覆、仰冲、超叠,南东侧地层相对的俯冲、压缩变形特征是十分明显的。在原地质部第二普查大队在石油地质综合研究(1978)所编制的四川盆地三叠系各统的等厚度图已充分表明了这一特征(图1-3)。从图上不难看出,几乎当时沉积盆地的一半已相对俯冲入龙门山构造带之下。

主边界断裂是四川盆地和青藏高原东部边缘山地的大地形单元的分划性界线,其西侧峰峦叠嶂,东侧地形平缓开阔,所以在地貌景观上或在卫星影像上都明显表现出新构造活动的踪迹。Tapponnier和Molnar(1976)利用卫片解释龙门山构造时,也认为“第四纪冲积层上的前缘逆冲断裂特别清晰”。

图1-3 龙门山前四川盆地上三叠统残留厚度图(据地质部第二普查大队,1978)Fig.1-3 Contour map of Upper Tertiary remains in the Sichuan Basin in front of the Longmen Mt.

二、龙门山主中央断裂

龙门山主中央断裂是扬子地台和西部高原多岛弧盆系构造区的分界线,断裂带斜贯整个龙门山。在龙门山中段称映秀-白水河-北川断裂,南西段包括了盐井、石龙冲断裂,北东段称南坝-广元水磨断裂,切入陕西境内与勉县-阳平关断裂相交,总体呈北东向延展达400km以上。大断裂破坏的地层有前震旦黄水河群变质岩系、古生界及三叠系。由若干条次一级的断裂组成次一级的叠瓦状构造型式,总的产状向北西倾斜,倾角60°左右(图1-4)。

在彭州白水河,断裂带强烈挤压破碎,挤压扁豆体、断裂泥、糜棱岩化

图1-4龙门山主中央断裂在青川关庄南露头照片(下盘炭质板岩被上盘逆冲牵引)Fig.1-4 Outcrop of the main Longmen Mt.fault at the Guanzhuang,Qingchuan

现象发育,宽达数十米。剖面上可观察到一系列近平行的断裂组成冲断带(图1-5)。平面上伴生分支断裂,其中某些分支断裂又与主中央大断裂重接,而有些断裂或消失于褶皱之中,或被横向断裂截切。这些断裂的分支复合造就了断裂带内众多的透镜状断片、断块体。断块分别是中深度变质的白水河群片岩,震旦系中酸性火山岩、火山集块岩和熔结凝灰岩,下二叠统石灰岩,下三叠统白云岩等。不同时代的断片一个堆叠在另一个上面,剖面上断面往往呈缓弧形,普遍是老地层组成的断片冲在新地层上,给人以不同时代、不同成因、不同岩性的岩块,沿此断裂带的不同部位出露,构成冲撞型“混杂岩”的深刻印象。而大宝山可能为晋宁期洋壳残片的蛇纹岩、斜辉辉橄岩以及强烈片理化的滑镁岩等超镁铁岩亦呈断片构造侵位于此断裂带中,更可能是诱发逆冲推覆的润滑剂。

主中央断裂带南西段,在宝兴、盐井一带,前震旦系宝兴杂岩及盐井群变质岩系强烈上冲于东南侧的古生代地层之上。冲断带中于盐井、雅雀河等地出露了从四川盆地主体分离出来的上三叠统须家河组煤系地层,亦呈断块体产出。同时,沿断裂带往南西在天全县昂州河又可见分散的蛇纹岩和超基性岩及辉长岩,这些超镁铁质岩、镁铁岩也是明显的构造侵位于冲断裂带中,并且与变质岩混杂在一起。这些构造特征是侧向压缩的陆壳块体之间强烈剪切作用的产物。

图1-5 彭州市白水河龙门山构造剖面Fig.1-5 Section map of the main Longmen Mt.fault at the Baishui River,Pengzhou city

由于沿主中央断裂带中所夹持的不同时代形成的岩块体,最新层位是三叠纪煤系地层,因此,在大陆发生陆内冲撞作用后,造山带进一步压缩,就会使已与下伏地幔分离开的陆壳楔发生继续冲撞。展布于彭州市、宝兴县一带的“推覆体”、“飞来峰”,提供了新构造活动的地质证据,著名的龙门山前“飞来峰”成群、成带的出现,断续延长达100km以上。自北东往南西单个“峰体”较大的有:尖峰顶—塘坝子、懒板凳—白石、小飞水、高飞水、金台山、清水溪等。“飞来峰”岩块主要由没有变质的上古生界和中-下三叠统组成。多数推覆辗掩到上三叠统须家河组和侏罗系上;由于在天全汪家山由二叠系灰岩和玄武岩组成的“飞来峰”推覆在以古近系为核部的老场向斜的翼部之上,所以推覆体构造的定型时期显然是中新世以来的产物,这与“彭灌杂岩体”断块上冲到地表的时期完全相对应。

根据野外观察,龙门山带的“推覆体”、“飞来峰”,其赋存状态和构造表现形式是因地而异的。如彭州市“天台山—圹坝子飞来峰”表现为盖帽式,峰体底面产状平缓,峰体本身的地层产状平缓,紧靠主中央大断裂旁侧的天台山飞来峰峰体底面北西侧高程1920m,南东缘高程约1600m,高差达320m,残余峰体长4800m,峰体底面向南西转向东倾,明显看出其根部带是主中央大断裂,峰体的基座是已褶皱的侏罗-白垩纪地层(图1-6)。

图1-6 彭州市天台山—圹坝子辗掩构造剖面(据四川省区测队灌县幅修改)Fig.1-6 Section map of the Tiantaishan-Kuangbazi overthrust tectonic of the Longmen Mt.fault

但是有的“推覆体”、“飞来峰”却不表现为盖帽式,而是夹于褶皱岩层之间,未完全被河流侵蚀切割出来,灌县深溪—九甸坪等剖面就可观察到由上古生界组成的推覆体向东上冲于须家河组煤系之上,表现为钳状挤压条件下,冲断岩席在水平方向上的移位和沿陡倾斜断面向上运动的侧向压缩。这两种状况与主中央断裂,以至整个龙门山冲断带的构造形变特征是完全一致的,是统一应力场作用的产物。这些“推覆体”、“飞来峰”岩体都源于扬子地台西部边缘,沿泥盆系与志留系的界面、沿中下三叠统与上三叠统的界面,或其他软弱面等不协调界面,发生大规模的岩块体运移、逆掩,向东推进距离一般约为几千米到20km。宋文海(1989)对龙门山北段地震剖面的解释认为,北川断裂(剖面上称南坝断裂)地表断裂面向西陡倾,向下变缓成为推覆构造断面,最大相对位移达40km。

主中央断裂带北东段,在南坝一带断层倾向北西,倾角25°~50°,变质震旦寒武系及由其组成的石坎重曲及青林口倒转背斜北西翼的残留部分位于上盘部位;未变质志留系及发育其间的煽铁-枫顺场雁列背斜位于下盘部位,紧邻断层两侧的地层,平行劈理密集出现,结构面力学性质以压性为主。在新店子—水磨—林庵寺一带,断层倾向北西、北北西或正北,局部倾向北北东,倾角一般在60°以上,断面常呈缓波状起伏。在茶坝、凉水一带,由于断裂两盘岩性相似,断裂形迹仅断续显露,表现不甚清楚。在东端林庵寺一带,见震旦系“元吉组”白云岩断覆于未变质志留系砂质页岩之上,其地貌标志极为显著,呈现出明显的断层陡崖景观,且使南崖山复背斜遭到破坏,并切割了印支期初期和中期断裂。

三、后龙门山断裂

后龙门山断裂在龙门山中段是汶川-茂县断裂,向南西延展经耿达与赶羊沟冲断裂相通,直达二郎山附近,据区测填图向北东延伸消失于茂县神溪沟一带;而据卫星影像判读,可能与平武-青川大断裂相接,继续向北东方向延伸,进入秦岭地区的勉县附近。大断裂带空间展布的不同地段,其构造表现特征不完全一致。追索耿达到茂县的北北东向一段,断裂带主要发育于志留系茂汶群泥质浅变质岩和“彭灌杂岩”之间。据板桥沟剖面、七盘沟剖面、威州镇东沟剖面及雁门沟剖面等观察,可以清楚地见到不同时代、不同成因的岩石类型沿不到2km宽,有的只有几百米宽的断裂带中,均呈透镜体断块产出(图1-7)。断块体相互叠覆,剖面上表现为叠瓦式构造。

冲断带内震旦系灯影组含叠层石白云岩组成的透镜状断块,岩石强烈破碎、层理不清,平面展布上彼此保持一定的间隔,经详细追索几块长约1~2km的断块体,明显地呈左行斜列,反映了断裂带有过右旋活动。断块体的基质是泥盆系月里寨群的炭质千枚岩,已强烈揉皱、破碎成松散的粉砂—泥状物质。以灯影组白云岩为标志向北东追索断裂带效果较好,直到茂县城之北,都呈大小不等的透镜状断块出露,由于在神溪沟一带已经不见这套白云岩,而是出现了大片的板岩、千枚岩等柔性岩层,表现为页状劈理的密集剪切带,致使人们得出断裂消失的印象。

图1-7 后龙门山断裂汶川地质构造剖面图Fig.1-7 Section map of the Back Longmen Mt.fault at Wenchuan county

震旦系碎裂白云岩块连同“彭灌杂岩体隆起断块”的分离碎裂岩块,黄水河群的中深变质岩,都是大小不一的断片、断块,长轴北东定向,挤进志留纪和泥盆纪柔性地层之中,组成呈北东向的宽度约500~2000m的构造破碎岩带,显示了北西-南东方向的强烈挤压,同时兼有右旋扭动的作用方式,这是龙门山构造带新生代活动的重要构造特征。

往南于耿达附近除见到“彭灌杂岩体”分离出的碎裂岩块夹持在大断裂中外,在彭灌杂岩体与志留系茂汶群的接触带上还发现有一系列非常密集、规模较大的北东向片理化带,这种片理带大致以几米至十几米等间距出现。在卫星影像上出现比较清晰的区域线性带,就是这些透镜状断块和一系列剪切片理带的高度密集的缩影,同时也表现了它们在新构造时期的活动性。

值得注意的是,在汶川—九顶山一带,还出现上古生界石炭-二叠系台型沉积的断块体。这些断块体是“彭灌杂岩体隆起断块”在上冲过程中,其上复合型分裂岩块受重力均衡调节所制约,向西伸展“滑脱”的产物。

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