揚(yáng)子板塊北緣中段多期褶皺構(gòu)造的變形特征及疊加關(guān)系

王 凱, 劉少峰, 姜承鑫, 王 平, 張 巖, 孟 勇

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心, 陜西 西安 710054; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 造山帶地質(zhì)研究中心, 陜西西安 710054; 3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100083; 4.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210046; 5.國(guó)土資源部 金礦成礦過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 濟(jì)南250013)

揚(yáng)子板塊北緣中段多期褶皺構(gòu)造的變形特征及疊加關(guān)系

王 凱1,2,3, 劉少峰3, 姜承鑫3, 王 平4, 張 巖5, 孟 勇1,2

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心, 陜西 西安 710054; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 造山帶地質(zhì)研究中心, 陜西西安 710054; 3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100083; 4.南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210046; 5.國(guó)土資源部 金礦成礦過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 濟(jì)南250013)

揚(yáng)子板塊北緣在中生代期間經(jīng)歷多期構(gòu)造變形, 早期形成的構(gòu)造樣式多被后期的構(gòu)造變形改造破壞, 僅在大巴山弧形斷裂和大洪山弧形帶之間的南漳一帶較好地保存了早期的構(gòu)造變形樣式。筆者通過對(duì)當(dāng)陽復(fù)向斜北段發(fā)育的褶皺構(gòu)造的構(gòu)造要素測(cè)量統(tǒng)計(jì)和褶皺疊加關(guān)系的解析, 在揚(yáng)子板塊北緣中段南漳一帶識(shí)別出三期走向不同的褶皺疊加構(gòu)造, 按發(fā)育早晚順序分別為NW-SE走向褶皺、NE-SW走向褶皺和近EW走向褶皺, 分別對(duì)應(yīng)揚(yáng)子板塊向北俯沖以及后期轉(zhuǎn)入陸內(nèi)變形、江南–雪峰褶皺逆沖帶向NW逆沖推覆和晚侏羅世到早白堊世期間大巴山向SW推進(jìn)等構(gòu)造變形過程。

疊加褶皺; 揚(yáng)子板塊北緣; 前陸褶皺逆沖帶

揚(yáng)子板塊位于中國(guó)大陸南部, 向北以巴山弧–房縣–襄樊–廣濟(jì)斷裂為界與秦嶺–大別微板塊相鄰(張國(guó)偉等, 2001), 向南以九江–吉首–桂林?jǐn)嗔褳榻缗c江南古隆起相接(馬力等, 2004; Shu et al., 2008)。

從中晚三疊世開始, 揚(yáng)子板塊隨著勉略洋的閉合, 向北與秦嶺–大別微板塊發(fā)生俯沖碰撞作用(張國(guó)偉等, 1996, 2001, 2004; Zhao and Coe, 1987), 在揚(yáng)子板塊與秦嶺–大別微板塊之間形成深切Moho面的襄樊–廣濟(jì)邊界斷裂(以下簡(jiǎn)稱: 襄廣斷裂)(Dong et al., 2004; Li et al., 2010), 并形成揚(yáng)子板塊北緣前陸盆地系統(tǒng)(劉少峰和張國(guó)偉, 2008; Liu et al., 2003, 2005)。中侏羅世之后揚(yáng)子板塊北緣全面轉(zhuǎn)變?yōu)殛憙?nèi)構(gòu)造變形(Zhao et al., 1996), 晚侏羅世至早白堊世期間, 秦嶺南緣大巴山、大別山等分別大規(guī)模向南的逆沖推覆作用對(duì)早期揚(yáng)子板塊北緣前陸盆地系統(tǒng)進(jìn)行了強(qiáng)烈的改造(張國(guó)偉等, 1996, 2001, 2003, 2004; 董云鵬等, 2008; 楊坤光等, 2011; Zhang et al., 1995; Shi et al., 2012)。

江南褶皺逆沖帶從晚三疊世開始表現(xiàn)為由SE向NW的逆沖推覆, 并一直推進(jìn)到川東–湘鄂西一帶,疊加在揚(yáng)子板塊北緣前陸盆地系統(tǒng)之上, 對(duì)揚(yáng)子板塊北緣的早期構(gòu)造進(jìn)行強(qiáng)烈的疊加改造(胡召齊等,2010; Yan et al., 2003; Wang et al., 2005; Shu et al., 2008; Li et al., 2010)。

中生代期間, 在多方向、多期次構(gòu)造作用疊加改造的影響下, 揚(yáng)子板塊北緣表現(xiàn)為復(fù)雜的構(gòu)造樣式。中生代晚期, 秦嶺–大別造山帶南緣大巴山弧形斷裂和大洪山弧形斷裂大規(guī)模的向南逆沖對(duì)揚(yáng)子板塊北緣的構(gòu)造變形樣式進(jìn)行改造, 使得揚(yáng)子板塊北緣對(duì)早期構(gòu)造變形的記錄多被破壞, 僅在處于大巴山弧形斷裂和大洪山弧形斷裂之間的房縣–南漳一帶較好地保存了早期的變形特征。位于揚(yáng)子板塊北緣中段南漳地區(qū)的當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部出露的地層主要為二疊系和三疊系的碎屑巖、灰?guī)r等, 在構(gòu)造作用影響下表現(xiàn)為多期疊加的復(fù)雜褶皺構(gòu)造樣式, 而疊加褶皺的解析對(duì)于解釋復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)域的構(gòu)造變形過程具有重要意義(樂光禹等, 1996; 湯家富等, 2003; 施煒等, 2007; 樓達(dá), 2008; 張忠義和董樹文, 2009; 胡召齊等, 2010; 王建等, 2010; 王平等, 2012), 因此本文選擇揚(yáng)子板塊北緣中段當(dāng)陽復(fù)向斜北段南漳地區(qū)的疊加褶皺變形作為主要研究對(duì)象,試圖通過對(duì)其內(nèi)部疊加褶皺的解析, 闡述揚(yáng)子板塊北緣在中生代經(jīng)歷的多期構(gòu)造疊加變形特征。

1 區(qū)域地質(zhì)

揚(yáng)子板塊北緣中段位于大巴山和大別山弧形構(gòu)造帶之間, 其北以青峰斷裂為界與秦嶺造山帶南緣武當(dāng)山一帶相隔, 向南與江南–雪峰構(gòu)造帶、川東–湘鄂西褶皺帶相鄰。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育EW走向的褶皺逆沖帶、NNW-SSE走向的當(dāng)陽復(fù)向斜、向NE凸出的馬良斷裂、近EW走向的陽日斷裂、EW向展布的神農(nóng)架基底隆起及近SN向展布的黃陵穹窿構(gòu)造等(圖1)。其中靠近青峰斷裂帶以南的逆沖疊瓦扇構(gòu)造為揚(yáng)子板塊北緣前陸褶皺逆沖帶的根部帶, 黃陵背斜北側(cè)的向西沿神農(nóng)架隆起南緣延伸、東段沿SSE向延伸的馬良斷裂為揚(yáng)子板塊前陸褶皺逆沖帶的前鋒帶, 陽日斷裂為揚(yáng)子板塊北緣前陸褶皺逆沖帶內(nèi)部后期發(fā)育的次級(jí)逆沖推覆構(gòu)造。

圖1 揚(yáng)子板塊北緣及鄰區(qū)區(qū)域構(gòu)造簡(jiǎn)圖(改自Liu et al., 2005)Fig.1 Structural outline map of the northern Yangtze Block and adjacent area

研究區(qū)位于揚(yáng)子板塊北緣當(dāng)陽復(fù)向斜北段, 向北為揚(yáng)子板塊北緣前陸褶皺逆沖帶根部(王凱等, 2013)、東止于南漳–荊門斷裂、南與江漢盆地西北緣相鄰、向西過通城河斷裂和陽日斷裂與黃陵隆起和神農(nóng)架隆起相隔。研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造樣式主體為NW-SE走向的當(dāng)陽復(fù)向斜、南漳–荊門斷裂和通城河斷裂, EW走向的青峰斷裂和橫切當(dāng)陽復(fù)向斜的陽日斷裂。當(dāng)陽復(fù)向斜北段翼部較老地層主要為志留系粉砂巖以及少量寒武系和奧陶系碳酸鹽巖, 向斜核部分別為二疊系和三疊系的灰?guī)r、白云巖和砂巖等。粉砂巖能干性較弱, 受構(gòu)造作用表現(xiàn)為完全置換原始層理的劈理構(gòu)造, 灰?guī)r、白云巖和砂巖等則表現(xiàn)為規(guī)模不等的褶皺構(gòu)造, 因此本文以二疊系和三疊系變形地層為主要研究對(duì)象。

2 褶皺疊加類型

褶皺疊加的討論與研究最初源于Ramsay(1967)的構(gòu)造幾何定量機(jī)制對(duì)褶皺構(gòu)造的研究。后來通過分析兩期褶皺的軸面、樞紐等之間相互的幾何形態(tài)和方位的關(guān)系, 將傳統(tǒng)意義上的疊加褶皺分為三種基本類型(Thiessen and Means, 1980; Ramsay and Huber, 1987); 即Type 1, Type 2和Type 3。在Type 1類型中, 兩期褶皺皆為直立水平褶皺, 且兩期褶皺樞紐成大角度相交或直交, 其中晚期褶皺(f2)規(guī)模小于早期褶皺(f1)且不連續(xù), f1的軸面受變形影響不大, 而樞紐呈有規(guī)律地波狀起伏。Type 2類型中f1的樞紐和軸面均發(fā)生強(qiáng)烈彎曲, 使兩翼的原始形態(tài)均被改造, 常常形成樞紐陡傾的錐形褶皺。Type 3類型中是由早期等斜至平臥褶皺與晚期直立水平褶皺,在兩期褶皺軸或樞紐近于平行疊加情況下形成。

Ghosh等 (1992)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ), 在Ramsay等的分類基礎(chǔ)上又將Type 1和Type 2兩種類型分別進(jìn)行了擴(kuò)展, 進(jìn)一步劃分為Type 1a、1b、2a和2b四種類型。Type 1a即構(gòu)造穹隆和盆地相間類型, Type 1b表現(xiàn)為短波長(zhǎng)的f2橫跨于f1之上, 造成了f1兩翼的橫向彎曲。Type 2a中f2橫向疊加在f1之上, 替換了f1的樞紐和軸面, 且在其兩翼形成了樞紐傾伏方向相反的非箱形褶皺。Type 2b代表的寬緩褶皺的f2疊加在發(fā)生強(qiáng)烈變形而成的f1同斜褶皺之上, 使得f1的軸面和樞紐都發(fā)生彎曲。近期Simón (2004)通過對(duì)西班牙Aliaga地區(qū)褶皺的精細(xì)研究, 又將Type 1擴(kuò)展到Type 1c、1d、1e和1f四種類型。Type 1c中f2受早期f1構(gòu)造樣式的限制而疊加在f1的末端, 其走向與f1走向近垂直, 平面上構(gòu)成“T”型。Type 1d中f2發(fā)育在f1的一翼, 并沒有改變f1樞紐的構(gòu)造, 該類型與Type 1b相類似。Type 1e中f2一端延伸到f1的一端并與之相接, 平面上構(gòu)成“L”型。Type 1f中f2樞紐近直立與f1的樞紐相互垂直。此外, 樂光禹等(1996)通過對(duì)川東北構(gòu)造復(fù)合變形地區(qū)的研究, 又將疊加褶皺定性地分為限制型、橫跨型、斜跨型、遷移型等四種復(fù)合疊加褶皺類型。

3 褶皺樣式

筆者在揚(yáng)子板塊北緣中段南漳一帶進(jìn)行野外工作的過程中, 通過對(duì)當(dāng)陽復(fù)向斜北段內(nèi)部二疊系和三疊系中發(fā)育的各種褶皺樣式的構(gòu)造要素的詳細(xì)測(cè)量, 以及復(fù)向斜內(nèi)部地層產(chǎn)狀的系統(tǒng)統(tǒng)計(jì), 發(fā)現(xiàn)在當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部北段發(fā)育有NW-SE走向、NE-SW走向和近E-W走向等三種走向不同的褶皺構(gòu)造樣式(圖2)。

3.1 NW-SE走向褶皺

NW-SE走向的褶皺主要為當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部發(fā)育的伴生褶皺構(gòu)造, 廣泛分布在揚(yáng)子板塊北緣中段當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部。

在長(zhǎng)坪鎮(zhèn)北西朝陽村一帶三疊系中厚層灰?guī)r內(nèi)部發(fā)育區(qū)域尺度的褶皺構(gòu)造, 褶皺兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀分別是220°∠78°和70°～75°∠30°、樞紐優(yōu)選產(chǎn)狀為138°∠12°、軸面優(yōu)選產(chǎn)狀為55°∠60°, 褶皺為NW-SE走向、近水平或小角度傾伏于南東的斜歪水平褶皺或斜歪傾伏褶皺, 褶皺的不對(duì)稱性指示其形成主要受運(yùn)動(dòng)學(xué)指向南西的構(gòu)造作用。

在薛坪鎮(zhèn)以北宋家埡村一帶下三疊統(tǒng)大冶組薄層灰?guī)r中發(fā)育露頭尺度的傾豎褶皺, 褶皺兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀分別為26°∠84°和264°∠86°、樞紐優(yōu)選產(chǎn)狀為331°∠80°、軸面優(yōu)選產(chǎn)狀為55°∠88°, 褶皺為NW-SE走向,可能與當(dāng)陽復(fù)向斜為同期形成, 褶皺陡傾伏向北可能是受到后期向南逆沖的陽日斷裂影響的結(jié)果。

在薛坪鎮(zhèn)一帶露頭尺度褶皺較少發(fā)育, 多為區(qū)域尺度褶皺構(gòu)造。薛坪鎮(zhèn)往北西下三疊統(tǒng)嘉陵江組中厚層灰?guī)r中發(fā)育兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀為220°∠84°和36°∠72°、樞紐優(yōu)選產(chǎn)狀為309°∠9°、軸面優(yōu)選產(chǎn)狀為38°∠84°的NW-SE走向、緩傾向北西或近水平的緊閉直立水平褶皺(圖3a), 褶皺的不對(duì)稱性指示其形成主要受運(yùn)動(dòng)學(xué)指向南西的構(gòu)造作用。

在板橋鎮(zhèn)以西下二疊統(tǒng)棲霞組灰?guī)r中發(fā)育NW-SE走向的直立水平褶皺, 褶皺的兩翼產(chǎn)狀為38°∠50°和190°～205°∠53°～59°, 樞紐優(yōu)選產(chǎn)狀為123°∠24°, 軸面優(yōu)選產(chǎn)狀為30°∠89°, 該褶皺為NW-SE走向傾伏向南東的斜歪傾伏褶皺(圖3b), 褶皺的不對(duì)稱性指示其形成主要受運(yùn)動(dòng)學(xué)指向南西的構(gòu)造作用。

3.2 NE-SW走向褶皺

在NW-SE走向的當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部發(fā)育一期NE-SW走向的褶皺構(gòu)造, 該期褶皺波長(zhǎng)較短, 延伸長(zhǎng)度較小, 多為樞紐傾伏向北東或南西的斜歪傾伏褶皺。

圖2 當(dāng)陽復(fù)向斜北段內(nèi)部褶皺疊加構(gòu)造(底圖據(jù)1：20萬南漳幅地質(zhì)圖)Fig.2 Superposed folds in the northern Dangyang synclinorium

圖3 當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部NW-SE走向褶皺Fig.3 NW-SE trending folds in the Dangyang synclinorium

在長(zhǎng)坪鎮(zhèn)朝陽村以東中–下三疊統(tǒng)中厚層灰?guī)r中發(fā)育褶皺構(gòu)造, 規(guī)模多為區(qū)域尺度, 系統(tǒng)測(cè)量地層產(chǎn)狀可識(shí)別出兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀分別是314°∠68°和140°∠54°、樞紐優(yōu)選產(chǎn)狀為225°∠5°、軸面優(yōu)選產(chǎn)狀為137°∠71°的NE-SW走向的斜歪水平褶皺(圖2中A), 該褶皺為受運(yùn)動(dòng)學(xué)指向北西的NW-SE向擠壓作用的結(jié)果。

在南漳縣城以西干洞坪村一帶下三疊統(tǒng)大冶組紋層狀灰?guī)r內(nèi)部發(fā)育NE-SW走向、傾伏向北東的傾伏斜歪褶皺, 褶皺兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀為334°∠83°、40°∠71°, 樞紐的優(yōu)選產(chǎn)狀為40°∠70°, 褶皺軸面優(yōu)選產(chǎn)狀為105°∠84°(圖4a)。該褶皺為陡傾伏褶皺, 與其他樞紐近水平或緩傾伏的NE-SW走向褶皺不同, 可能是受到后期構(gòu)造作用的影響。

在宋家埡村一帶下三疊統(tǒng)大冶組薄層灰?guī)r夾泥巖中發(fā)育褶皺兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀為347°∠36°和137°∠16°、樞紐優(yōu)選產(chǎn)狀為57°∠13°、軸面優(yōu)選產(chǎn)狀為146°∠83°的NE-SW走向的直立斜臥向斜(圖4b),褶皺的不對(duì)稱性及展布樣式指示其變形受運(yùn)動(dòng)學(xué)指向北西的逆沖擠壓作用影響。

圖4 當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部NE-SW走向褶皺Fig.4 NE-SW trending folds in the Dangyang synclinorium

圖5 木瓜園村附近下三疊統(tǒng)大冶組中薄層灰?guī)r內(nèi)部發(fā)育的寬緩不對(duì)稱背斜Fig.5 Open asymmetric anticline near Muguayuan village

在南漳縣城以南木瓜園村附近下三疊統(tǒng)大冶組中薄層灰?guī)r內(nèi)部發(fā)育較為寬緩的不對(duì)稱背斜, 背斜為NE-SW走向, 北西翼近直立、南東翼近水平(圖5),沿背斜走向樞紐表現(xiàn)為向北東和南西傾伏, 可能為NE走向褶皺受后期南北向構(gòu)造變形影響的結(jié)果。背斜的不對(duì)稱性及展布樣式指示其變形受運(yùn)動(dòng)學(xué)指向北西的逆沖擠壓作用影響。

3.3 EW走向褶皺

在當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部近EW走向的褶皺主要分布在橫切當(dāng)陽復(fù)向斜的陽日斷裂的上、下盤。由于陽日斷裂上盤以志留系泥質(zhì)粉砂巖為主, 受擠壓構(gòu)造作用的原始層理已被完全置換, 在露頭上多表現(xiàn)為陡傾向北的劈理構(gòu)造。在陽日斷裂下盤二疊系–下三疊統(tǒng)薄層灰?guī)r中構(gòu)造樣式表現(xiàn)為EW走向的緊閉褶皺。

在木瓜園村向南陽日斷裂附近下二疊統(tǒng)茅口組中薄層灰?guī)r中發(fā)育近EW走向褶皺構(gòu)造(圖6a-c), 褶皺兩翼陡傾向南或北, 軸面近EW走向, 樞紐近水平, 為緊閉的直立水平褶皺, 其構(gòu)造樣式指示為南北向擠壓作用的結(jié)果。

在龍坪鎮(zhèn)北側(cè)陽日斷裂下盤中–下三疊統(tǒng)灰?guī)r中發(fā)育近EW走向緊閉相似褶皺(圖6d-e), 褶皺兩翼優(yōu)選產(chǎn)狀為345°～7°∠51°～88°和146°～180°∠36°～ 80°, 軸面走向約為80°, 傾角近直立, 樞紐EW走向近水平, 為緊閉的直立水平褶皺, 指示為南北向擠壓作用的結(jié)果。

4 討 論

4.1 褶皺疊加期次劃分

研究區(qū)內(nèi)識(shí)別出的三種產(chǎn)狀不同的褶皺構(gòu)造并不是孤立存在的, 而是彼此相互疊加產(chǎn)出, 可能是區(qū)域內(nèi)三期不同構(gòu)造變形作用的結(jié)果。解析疊加褶皺的發(fā)育期次對(duì)于理清揚(yáng)子板塊北緣中段中生代的構(gòu)造演化過程具有重要的意義。筆者在對(duì)當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部發(fā)育褶皺的構(gòu)造要素進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量的基礎(chǔ)上, 對(duì)其中六處疊加褶皺的平面展布樣式進(jìn)行了精細(xì)分析,結(jié)合前人對(duì)褶皺疊加關(guān)系的分類和分析方法, 闡述當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部褶皺的疊加關(guān)系。

圖6 當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部近EW走向褶皺Fig. 6 E-W trending folds in the Dangyang synclinorium

長(zhǎng)坪鎮(zhèn)北側(cè)朝陽村附近出露的疊加褶皺發(fā)育于當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部北側(cè)三疊系灰?guī)r內(nèi)部(圖7a), 該褶皺是由NW-SE走向褶皺(f1)和NE-SW走向的褶皺(f2)疊加而成, 圖中可以看出f2的發(fā)育受到f1的限制, 并疊加在f1之上, 其走向與f1的走向近垂直,平面上構(gòu)成“T”型, 根據(jù)Simón(2004)等的分類, 該疊加褶皺相當(dāng)于Type 1c型(T型褶皺), 指示NW-SE走向褶皺的形成早于NE-SW走向的褶皺的形成。

李廟鎮(zhèn)南側(cè)發(fā)育核部為中三疊統(tǒng)巴東組砂巖、翼部為大冶組灰?guī)r的疊加褶皺(圖7b)。其中NW-SE走向的褶皺(f1)兩翼高角度同傾向北東, NE-SW走向的褶皺(f2)兩翼則緩傾向北西和南東, 兩組走向不同的褶皺的樞紐近于垂直且相鄰出露, 在平面上構(gòu)成“T”型或“F”型, 相當(dāng)于Simón(2004)分類的Type 1c型(T型褶皺)或Type 1d型(相鄰褶皺), 指示NE-SW走向的褶皺發(fā)育較晚, 并疊加在NW-SE走向的褶皺之上。

長(zhǎng)坪鎮(zhèn)一帶發(fā)育NW-SE走向褶皺(f1)和NE-SW走向褶皺(f2)相交的疊加褶皺構(gòu)造(圖7c), 褶皺f1的波長(zhǎng)較f2的長(zhǎng), 構(gòu)成f2橫跨于f1之上的構(gòu)造樣式。該疊加褶皺樣式相當(dāng)于Ghosh等(1992)分類的Type 1b型, 也同樂光禹等(1996)提出的斜跨型復(fù)合疊加褶皺相類似。該點(diǎn)出露的NE-SW走向褶皺(f2)的樞紐為NNE走向、NE走向和NEE走向等, 產(chǎn)狀多變,可能受到發(fā)育于其南部近EW走向的褶皺(f3)改造, 該疊加褶皺的構(gòu)造樣式相當(dāng)于Simón(2004)分類的Type 1c型。指示NE-SW走向的褶皺(f2)較NW-SE走向褶皺(f1)晚發(fā)育, 而近EW走向的褶皺(f3)更晚發(fā)育并疊加在f2和f1之上。

圖7 當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部三期疊加褶皺實(shí)例Fig.7 Three phases superposed fold styles in the Dangyang synclinorium

宋家埡村一帶發(fā)育核部地層為二疊系灰?guī)r、翼部地層為三疊系白云巖的疊加褶皺構(gòu)造(圖7d)。該褶皺發(fā)育于陽日斷裂下盤, 其NE-SW走向的背斜f2“夾持”NW-SE走向的背斜f1發(fā)育。疊加褶皺的北西端成“T”型, 南東端成“L”型, 整體成“h”型, 類似于Simón(2004)分類的Type 1c型(T型褶皺)和Type 1e型(L型褶皺), 指示晚期NE-SW走向的褶皺f2疊加在早期NW-SE走向的褶皺f1之上。

陽日斷裂下盤宋家埡村附近發(fā)育核部為中三疊統(tǒng)巴東組泥質(zhì)粉砂巖、翼部為大冶組灰?guī)r的疊加褶皺(圖7e)。其中NW-SE走向的褶皺(f1)兩翼同傾向北東, NE-SW走向的褶皺(f2)受f1的限制、并疊加在f1之上, 在平面上成“L”型, 相當(dāng)于Simón (2004)分類的Type 1e型(L型褶皺), 指示NE-SW走向的褶皺f2晚于NW-SE走向的褶皺f1的發(fā)育。

在陽日斷裂以南、薛坪鎮(zhèn)以北一帶發(fā)育NW-SE走向褶皺和近EW走向褶皺的疊加構(gòu)造(圖7f)。其NW-SE走向的褶皺與當(dāng)陽復(fù)向斜的主體走向一致, 近EW走向的褶皺發(fā)育于陽日斷裂附近, 在平面上整體構(gòu)成斜“T”型, 疊加褶皺樣式類似于Simón (2004)分類的Type 1c型(T型褶皺), 指示早期NW-SE走向的褶皺(f1)被晚期近EW走向褶皺(f3)疊加。

在南漳縣城以南的陽日斷裂上盤木瓜園村附近發(fā)育有兩期露頭尺度的疊加褶皺(圖8), 早期褶皺(f2)發(fā)育較為緊閉、樞紐緩傾伏向北東或南西; 晚期褶皺(f3)為南北向擠壓作用下形成的近EW走向的寬緩褶皺, 褶皺翼部小角度傾向南或北、樞紐緩傾伏向北東東。在木瓜園村以南的三疊系灰?guī)r中發(fā)育近NE-SW走向的褶皺構(gòu)造(f2), 由北向南褶皺的樞紐發(fā)生由傾伏向北東轉(zhuǎn)變?yōu)閮A伏向南西的波狀起伏(圖5), 該褶皺構(gòu)造樣式類似于Ramsay(1967)分類中Type 1的構(gòu)造穹窿和盆地相間類型, 判斷其可能是早期NE-SW走向的水平褶皺(f2)受晚期南北向擠壓作用形成的EW走向的波長(zhǎng)較長(zhǎng)的寬緩水平褶皺(f3)疊加的結(jié)果。

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的近EW走向褶皺(f3)主要分布于陽日斷裂的上下盤, 其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征與陽日斷裂一致, 二者應(yīng)該是同期發(fā)育。陽日斷裂橫穿研究區(qū), 并切過早期NW-SE走向褶皺(f1)和NE-SW走向褶皺(f2), 說明陽日斷裂的形成晚于NE-SW走向褶皺,也即近EW走向褶皺(f3)晚于NW-SE走向褶皺(f1)和NE-SW走向褶皺(f2)發(fā)育。

圖8 木瓜園附近發(fā)育的疊加褶皺構(gòu)造Fig. 8 Superposed fold style in Muguayuan village

綜上所述, 在揚(yáng)子板塊北緣中段南漳一帶發(fā)育的三種產(chǎn)狀不同的褶皺為三期構(gòu)造變形作用的結(jié)果,該三期褶皺產(chǎn)出的先后順序?yàn)? 第一期為NW-SE走向褶皺, 第二期為NE-SW走向褶皺, 第三期為近EW走向褶皺。

4.2 揚(yáng)子板塊北緣中段構(gòu)造變形特征

中–晚三疊世開始, 揚(yáng)子板塊與華北板塊發(fā)生俯沖碰撞作用, 在揚(yáng)子板塊北緣形成NW-SE方向的前陸盆地系統(tǒng)(張國(guó)偉等, 1996; Liu et al., 2003, 2005), 并于中侏羅世全面轉(zhuǎn)入陸內(nèi)變形階段 (董樹文等, 2007; Zhao et al., 1996), 期間發(fā)育于揚(yáng)子板塊北緣中段的前陸褶皺逆沖帶也隨著后期的陸內(nèi)變形作用形成向NE凸出的弧形, 同時(shí)前陸褶皺逆沖帶內(nèi)部的當(dāng)陽復(fù)向斜也由近EW走向轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽鞫螢镹W-SE走向、南東段為NNW走向, 并于中侏羅世期間基本定型(王凱等, 2013)。

中三疊世以來, 江南褶皺逆沖帶一直表現(xiàn)為由南東向北西或北北西方向的逆沖推覆(Wang et al., 2005; Shu et al., 2008), 并對(duì)揚(yáng)子板塊北緣前陸褶皺逆沖帶進(jìn)行了疊加改造。晚三疊世到早侏羅世期間江南褶皺逆沖帶向北疊加于大別山前緣, 表現(xiàn)為與大別山南緣主體向南逆沖的構(gòu)造樣式不同的運(yùn)動(dòng)學(xué)指向北的構(gòu)造樣式(Li et al., 2010)。褶皺逆沖帶繼續(xù)向北西推進(jìn), 并在大洪山弧形斷裂南緣錢場(chǎng)一帶形成與主體為NW-SE走向的大洪山弧形斷裂“不協(xié)調(diào)”的NE-SW走向的錢場(chǎng)復(fù)向斜(1：20萬鐘祥幅地質(zhì)圖)。江南褶皺逆沖帶于中侏羅世到晚侏羅世期間抵達(dá)揚(yáng)子板塊北緣的南漳–當(dāng)陽一帶, 使得當(dāng)陽復(fù)向斜內(nèi)部發(fā)育一期NE-SW走向、運(yùn)動(dòng)學(xué)指向北西的不對(duì)稱褶皺構(gòu)造, 并疊加在早期NW-SE走向的當(dāng)陽復(fù)向斜之上。最終于晚侏羅世到早白堊世期間抵達(dá)川東一帶(胡召齊等, 2009)。

晚侏羅世到早白堊世期間, 大巴山褶皺逆沖帶向南西方向逆沖推覆(張?jiān)罉虻? 2010; Shi et al., 2012), 在大巴山東緣南漳–房縣一帶的應(yīng)力方向?yàn)镾-N向擠壓(Shi et al., 2012), 形成橫切當(dāng)陽復(fù)向斜的近EW走向的高角度陽日斷裂。與之伴生的近EW走向的緊閉褶皺疊加并改造了早期NW-SE走向的當(dāng)陽復(fù)向斜和NE-SW走向褶皺, 揚(yáng)子板塊北緣的構(gòu)造樣式也于白堊紀(jì)時(shí)期基本定型。

5 結(jié) 論

在揚(yáng)子板塊北緣中段發(fā)育三期褶皺的疊加構(gòu)造,由早到晚的展布樣式分別為NW-SE走向褶皺、NE-SW走向褶皺和近E-W走向褶皺, 該三期褶皺分別對(duì)應(yīng)揚(yáng)子板塊向北俯沖形成的前陸褶皺逆沖帶構(gòu)造、江南褶皺逆沖帶由南東向北西推進(jìn)過程中對(duì)揚(yáng)子板塊北緣構(gòu)造樣式的改造, 以及后期大巴山褶皺逆沖帶向南西方向擠壓推覆過程中在南漳–房縣一帶形成運(yùn)動(dòng)學(xué)指向南的近EW走向、橫切早期構(gòu)造樣式的逆沖構(gòu)造。

致謝: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)李小偉博士和兩位審稿人對(duì)本文的修改提出寶貴的意見和建議, 在此深表感謝。

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Structural Style and Superposed Relationship of Multi-period Folds in the Middle Segment of Northern Yangtze Block

WANG Kai1,2,3, LIU Shaofeng3, JIANG Chengxin3, WANG Ping4, ZHANG Yan5and MENG Yong1,2
(1. Xi’an Center of Geological Survey, CGS, Xi’an 710054, Shaanxi, China; 2. Research Center for Orogenic Geology, Xi’an Center of Geological Survey, CGS, Xi’an 710054, Shaanxi, China; 3. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, College of Geosciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 4. School of Geography, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, Jiangsu, China; 5. Key Laboratory of Gold Mineralization Processes and Resource Utilization, Ministry of Land and Resources, Jinan 250013, Shandong, China)

The northern Yangtze Block went through many periods of deformation, within which the early-period structural styles were destroyed and replaced by later ones. Fortunately, records of the early-period deformation styles are reserved in the Nanzhang area, which is tectonically located between the two arc-shaped fault-belts in the northern Yangtze Block: Daba Shan and Dahong Shan. Three phases of folding were recognized in the Dayang synclinorium area, namely the first stage NW-SE trending folds, second stage NE-SW trending folds, and the third stage E-W trending folds. The three phases of folding correspond to the tectonic deformations such as the northward subduction of the Yangtze Block with later intra-continental deformation, the northwest-ward thrusts of the Jiangnan-Xuefeng fold blets and the southwest-ward propagation of Daba Shan fault belts during the late Jurassic to early Cretaceous, respectively.

superposed fold; northern Yangtze Block; foreland fold thrust belt

P542

A

1001-1552(2015)02-0231-010

2013-09-21; 改回日期: 2013-12-12

項(xiàng)目資助: 國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào): 41030318)、中國(guó)石油化工股份有限公司前瞻性研究項(xiàng)目(編號(hào): YPH08009)和陜西山陽–柞水礦集區(qū)1/5萬礦產(chǎn)分布及成礦規(guī)律圖編制專題項(xiàng)目(編號(hào): 2011BAB04B05)。

王凱(1986–), 男, 碩士, 工程師, 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)。Email: geowk@qq.com

劉少峰(1959–), 男, 博士, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事大地構(gòu)造、盆山關(guān)系、盆地動(dòng)力學(xué)和遙感地質(zhì)等方面的研究。Email: Shaofeng@cugb.edu.cn