南川三泉地區(qū)中新生代構造應力特征

張善進，汪吉林,，虞青松，宮云鵬

(1. 晉城市煤田地質勘探隊，山西 晉城 048000；2. 煤層氣資源與成藏過程教育部重點實驗室，江蘇 徐州221008；3. 江蘇煤炭地質勘探三隊，江蘇 常州213017)

南川三泉地區(qū)中新生代構造應力特征

張善進1，汪吉林1,2，虞青松3，宮云鵬1

(1. 晉城市煤田地質勘探隊，山西 晉城 048000；2. 煤層氣資源與成藏過程教育部重點實驗室，江蘇 徐州221008；3. 江蘇煤炭地質勘探三隊，江蘇 常州213017)

通過野外節(jié)理的測量統(tǒng)計，得出研究區(qū)有3組節(jié)理發(fā)育： NNW向（320°～350°）、NNE向（15°～30°）、NE向（50°～70°）。結合區(qū)域構造背景，運用赤平投影法分析了三泉地區(qū)中新生代以來的古構造應力場。根據各節(jié)理測量點的最大主應力方向，把研究區(qū)構造演化分為兩個階段：第一階段為晚燕山期—早喜山期，主要受到NW-SE方向的應力作用；第二階段是晚喜山期，主要受到NE—SW方向的應力作用。這兩期的構造運動控制了三泉地區(qū)龍馬溪組頁巖中裂縫的發(fā)育方向，為頁巖氣儲層物性的研究提供了一定的地質依據。

節(jié)理；構造應力；中新生代；南川三泉

構造應力作為地殼中較為活躍的能量之一，在經歷多期構造演化后，在地層中遺留多種形態(tài)的地質痕跡，這都是構造應力的直接表現(xiàn)[1]。目前分析構造應力的方法主要是利用野外地質形跡，例如褶皺、共軛節(jié)理、斷層擦痕等，來判斷主應力場方向[2]。四川東南地區(qū)自震旦紀以來，構造活動較頻繁，但總的趨勢是以下沉并接受沉積為主。而該地區(qū)的構造帶主要是在印支期、燕山期和喜山期形成并定型的[3]。

1 區(qū)域構造背景

南川地處四川盆地東南邊緣與云貴高原過帶，位于重慶市南部，構造上屬于渝東南陷褶束中的金佛山穹褶束，該區(qū)出露地層以古生界為主，僅金佛山向斜局部有下三疊統(tǒng)，以龍骨溪背斜及金佛山向斜為主體構造（圖1）。

震旦紀以來，研究區(qū)及其周緣地區(qū)經歷多期的構造作用影響，地質構造十分復雜。造山過程主要為印支期板塊的俯沖、碰撞和燕山－喜馬拉雅期的擠壓碰撞。印支運動使華南大地全面隆升，基本結束了該區(qū)海相底層發(fā)育歷史[4]；燕山運動使整個南方構造格局發(fā)生了大規(guī)模的褶斷改造和隆升剝蝕；喜山運動改造了燕山期形成的構造格局，整個四川盆地開始較大規(guī)模迅速抬升剝蝕[5]，導致研究區(qū)志留系出露地表[6]。

2 節(jié)理統(tǒng)計與分析

2.1 節(jié)理的特征

圍繞研究區(qū)龍骨溪背斜兩翼12個節(jié)理測量點采集了800多條節(jié)理產狀數據（表2），通過室內校正和野外觀察，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)主要有3組較為發(fā)育（圖2）：①NNW向節(jié)理（320°～350°），主要發(fā)育在龍骨溪背斜的北西翼及褶皺的轉折端部位，節(jié)理的密度隨著遠離褶皺核部而逐漸變??；②NNE向節(jié)理（15°～30°），主要發(fā)育在龍骨溪背斜南東翼以及南川的三匯地區(qū)，在小河壩砂巖及龍馬溪組頁巖中較為常見，幾何形態(tài)平直，較穩(wěn)定；③NE向節(jié)理（50°～70°），在龍骨溪背斜的兩翼均有發(fā)育，以灰?guī)r中最為常見，與層面呈高角度相交。

圖1 南川地區(qū)構造綱要圖

圖2 三泉地區(qū)12個節(jié)理測量點走向玫瑰花圖

2.2 節(jié)理的分期與配套

區(qū)域內節(jié)理的形成，是長期多次構造活動的產物，為了探討研究區(qū)的構造變形史和古構造應力場，必須要進行節(jié)理的分期與配套。節(jié)理的分期配套主要依據節(jié)理組之間的交切關系以及借助與各期次節(jié)理有關的地質體的關系，在對節(jié)理進行力學性質的觀察和分析的基礎上，將同一地點、同一時期、同一應力作用下所形成的節(jié)理組合在一起。

對所測量的876條節(jié)理進行傾向和走向統(tǒng)計（圖3），結果顯示：節(jié)理傾向120°～170°最為發(fā)育，其次為220°～270°、40°～80°以及330°～350°。走向以NNW向節(jié)理、NNE向節(jié)理以及NE向節(jié)理為主，其中NNE向節(jié)理與NNW向節(jié)理、NE向節(jié)理與NNW向節(jié)理呈明顯的共軛關系,反映了研究區(qū)為多期次、不同方向的構造應力場綜合作用結果。根據野觀測，在龍骨溪背斜兩翼的小河壩組砂巖及龍馬溪組頁巖中，NNE方向的節(jié)理多切穿第二組共軛節(jié)理，由此可知第一組共軛節(jié)理的發(fā)育要晚于第二組共軛節(jié)理。

圖3節(jié)理走向與傾向玫瑰花圖（n=876，ra=77，rb=63）

表1 野外節(jié)理統(tǒng)計

表2 節(jié)理點主應力軸恢復結果統(tǒng)計表

3 構造應力特征分析

由于所測節(jié)理多與巖層呈高角度相交，屬于早期平面共軛節(jié)理系，后期地層發(fā)生變形后，節(jié)理產狀發(fā)生變化，通過赤平投影的方法，首先將節(jié)理產狀以及地層產狀投影到吳氏網上，然后以地層走向為軸順時針或逆時針旋轉一定的角度（地層傾角），將節(jié)理產狀恢復至巖層水平時的狀態(tài)，得到層面校正后的節(jié)理數據[7]。校正之后共軛節(jié)理為地層水平時期形成的，野外實測節(jié)理則為后期應力改造作用下的產物。本文運用該方法對12個節(jié)理測量點的節(jié)理產狀進行處理，對共軛節(jié)理進行層面校正，求取出研究區(qū)共軛節(jié)理的優(yōu)勢產狀，從而得出個節(jié)理測量點的應力狀態(tài)（表2）。

自古生代以來，研究區(qū)經歷了多期構造運動的改造與疊加，但通過對研究區(qū)地層接觸關系分析得知，從古生界到古近系，南川地區(qū)不存在明顯的角度不整合，而在古近系與新近系之間，角度不整合關系普遍存在，這一現(xiàn)象表明，研究區(qū)的褶皺構造運動主要發(fā)生在古近紀的晚燕山運動和喜馬拉雅運動階段[8]，印支運動使研究區(qū)出現(xiàn)海陸相轉換，地層整體抬升為陸，沒有明顯的褶皺現(xiàn)象[9]，因此，本文結合應力特征分析的結果，把研究區(qū)構造演化分為兩個階段：第一階段包括晚燕山期和早喜山期，第二階段為晚喜山期。

3.1 晚燕山期-早喜山期

據野外節(jié)理觀測及室內節(jié)理統(tǒng)計，結合區(qū)域構造背景，在晚燕山期-早喜山期研究區(qū)因應力場的作用主要形成以NNW方向為主的節(jié)理，同時也有NE方向的節(jié)理發(fā)育，故這一階段三泉地區(qū)主要受到NW-SE方向應力場作用為主（圖4）。這也直接導致了在這個時期三泉地區(qū)龍馬溪組頁巖中的裂縫發(fā)育方向以NNW向與NE向為主。

圖4 三泉地區(qū)晚燕山期-早喜山期古構造應力分析

晚燕山期，南川地區(qū)受到NW-SE向應力場的作用，主應力自SE向NW方向擠壓，從而形成了NNW和NE向共軛節(jié)理，并形成了向NW突出的弧形構造[10]，如南川三泉境內的龍骨溪背斜與金佛山向斜。

早喜馬拉雅期是南川地區(qū)構造變動的主要時期，由于受到東緣的雪峰山構造帶的影響[11]，該區(qū)繼續(xù)受到NW-SE方向應力場的作用，構造擠壓應力主要是近SE向。新產生的褶皺構造變形疊加在早期的構造變形之上，加之蓋層發(fā)生多層滑脫，最終產生了向NW突出的隔擋式弧形構造。3.2 晚喜山期

該期是南川構造的最終定型期，此時受到川東西緣的龍門山和東緣的雪峰山活動性的變弱，以及大巴山的活動性變強的影響[12-13]，研究區(qū)的構造主應力場方向由第一階段的NW-SE向轉變?yōu)镹E-SW向的構造擠壓作用（圖5），并疊加早期構造帶上，對早期形成的構造進行改造，這個時期三泉地區(qū)龍馬溪組頁巖中的裂縫方向主要是NNW和NNE向，使南川三泉地區(qū)的構造變形進一步得到增強，三泉地區(qū)的弧形構造最終定型。

4 結論

1）通過對重慶南川地區(qū)野外節(jié)理的觀察與測量，并在室內進行了作圖校正，揭示了研究區(qū)域發(fā)育有3組優(yōu)勢節(jié)理： NNW向（320°～350°）、NNE向（15°～30°）和NE向（50°～70°）。

2）根據節(jié)理的分期與配套，結合區(qū)域構造背景，可將研究區(qū)構造演化劃為兩個階段：第一階段為晚燕山期-早喜山期，主要受到NW-SE方向的應力作用；第二階段是晚喜山期，主要受到NE-SW方向的應力作用。

3）兩期的構造運動控制了三泉地區(qū)龍馬溪組頁巖中裂縫發(fā)育方向，為頁巖氣儲層物性研究提供了一定的地質依據。晚燕山期-早喜山期，龍馬溪組頁巖中的裂縫發(fā)育方向以NNW向與NE向為主，同時形成了向NW突出的弧形構造；晚喜山期以來，研究區(qū)的主應力場方向轉變?yōu)镹E-SW向擠壓，對早期形成的構造進行了改造，龍馬溪組頁巖中的裂縫方向主要是NNW和NNE向，南川地區(qū)的弧形構造最終定型。

圖5 三泉地區(qū)晚喜山期古構造應力分析

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Characteristics of the Mesozoic-Cenozoic Tectonic Stress in the Sanquan Region, Nanchuan

ZHANG Shan-jin WANG Ji-lin YU Qing-song GONG Yun-peng
(1-College of Resources and Environment, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116; 2-The Ministry of Education Key Laboratory of Coalbed Methane Resources and Accumulation Process, Xuzhou, Jiangsu 221008; 3-No.3 Geological Exploration Team, Jiangsu Coal Geological Bureau, Changzou, Jiangsu 213017 )

NNW-, NNE- and NE-trending joints were developed in the Sanquan region, Nanchuan. The Tectonic evolution in this region may be divided into 2 stages such as Late Yenshanian-Early Himalayan stage when principal stress was NW-trending and Late Himalayan stag when principal stress was NE-trending. The development of fissures in shale of the Longmaxi Formation was controlled by tectonism in these stages.

joint; tectonic stress; Mesozoic-Cenozoic; Sanquan, Nanchuan

P546

：A

1006-0995（2014）04-0489-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.002

2013-08-08

張善進（1987-），男，江蘇宿遷人，碩士研究生，構造地質學專業(yè)