陳秀其, 周濤發(fā)
(1.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,安徽 合肥 230009; 2.安徽省地質(zhì)調(diào)查院,安徽 合肥 230001)
皖南地區(qū)太平復(fù)式向斜構(gòu)造解析及其意義
陳秀其1,2, 周濤發(fā)1
(1.合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,安徽 合肥 230009; 2.安徽省地質(zhì)調(diào)查院,安徽 合肥 230001)
皖南地區(qū)太平復(fù)式向斜形成于印支期,文章通過野外調(diào)查和構(gòu)造解析可知該向斜構(gòu)造主要是兩期構(gòu)造疊加的產(chǎn)物,即早期褶皺(F1)形成于加里東期,其構(gòu)造樣式主要為區(qū)域性開闊寬緩褶皺,規(guī)模巨大,為復(fù)式褶皺,其構(gòu)造線呈北東東或近東西向延伸;晚期褶皺(F2)形成于印支期,其樣式為線形緊閉-中常褶皺,規(guī)模較小,呈平行排列的簡單褶皺,其軸跡呈北東或北北東向。兩期構(gòu)造斜跨疊加,使早期褶皺軸跡向北東偏轉(zhuǎn)。深入研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造特征及其演化規(guī)律,對(duì)區(qū)域構(gòu)造屬性的厘定具有重要意義。
加里東期;印支期;開闊寬緩褶皺;構(gòu)造解析;皖南
皖南地區(qū)位于揚(yáng)子陸塊東南緣,處于江南古陸(造山帶)北東段,江南斷裂呈北東向斜跨研究區(qū),構(gòu)成太平復(fù)式向斜的北界。對(duì)于區(qū)內(nèi)蓋層構(gòu)造屬性認(rèn)識(shí),主要有以下觀點(diǎn):① 認(rèn)為揚(yáng)子?xùn)|南緣存在加里東褶皺[1-11];② 認(rèn)為區(qū)內(nèi)蓋層中發(fā)育的褶皺構(gòu)造形成于印支期,加里東運(yùn)動(dòng)僅表現(xiàn)為抬升造陸運(yùn)動(dòng)[12-16]。1∶200 000區(qū)調(diào)和1∶250 000區(qū)調(diào)均認(rèn)為區(qū)內(nèi)蓋層褶皺形成于印支期,但1∶250 000宣城幅區(qū)調(diào)認(rèn)為區(qū)內(nèi)存在加里東褶皺形跡,其構(gòu)造樣式僅為露頭尺度的層間緊閉-斜歪-同斜褶皺;然而,總體面貌不清。浙贛皖三省地質(zhì)志也認(rèn)為加里東期運(yùn)動(dòng)在浙贛皖相鄰區(qū)僅表現(xiàn)為抬升造陸,因此目前對(duì)區(qū)內(nèi)蓋層褶皺特征、性質(zhì)和構(gòu)造樣式等認(rèn)識(shí)存在較大分歧。加里東運(yùn)動(dòng)構(gòu)造屬性和表現(xiàn)形式,一直是區(qū)內(nèi)構(gòu)造研究的重要問題之一。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,以區(qū)內(nèi)蓋層褶皺構(gòu)造為研究對(duì)象,通過對(duì)太平復(fù)式向斜構(gòu)造解析,并對(duì)褶皺伴生的劈理和斷裂變形構(gòu)造綜合分析,厘定區(qū)內(nèi)蓋層褶皺構(gòu)造屬性及其歷史演化。
青白口系淺變質(zhì)巖基底分布于皖南地區(qū)南緣,主要由溪口群、歷口群和變形變質(zhì)侵入體等組成,前人應(yīng)用SHRIMP及LA-ICP-MS獲得最新鋯石U-Pb測年數(shù)據(jù)集中于822~760 Ma,表明其形成于新元古代[17-21]。其巖性主要由形成于島弧或弧后盆地環(huán)境的淺變質(zhì)碎屑沉積巖夾火山巖組成[22]。歷口群底部石英質(zhì)礫巖不整合于溪口群牛屋組之上[23]。蓋層除缺失中下泥盆統(tǒng)之外,從南華系至中三疊統(tǒng)發(fā)育較齊全。南華系底礫巖角度不整合于基底溪口群、歷口群等之上[24]。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)主要發(fā)育晉寧期和燕山期侵入巖。前者主要為S型花崗閃長巖類;后者主要為花崗巖類,屬高鉀鈣堿系列[25-27]?;鹕綆r主要由青白口系鋪嶺組、井潭組以及晚中生代等層位組成,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。褶皺構(gòu)造主要有太平復(fù)向斜(14~18,23)、七都復(fù)背斜(7~13)和殷家匯褶皺帶(1~6)等,其構(gòu)造屬性一直不清。斷裂構(gòu)造主要為江南斷裂(F1)、祁門-歙縣斷裂(F2)、績溪斷裂(F3)和葛公鎮(zhèn)斷裂(F4),其他斷裂構(gòu)造為一般斷裂。具體如圖1所示。
1~6.殷家匯褶皺帶 7~13.七都復(fù)背斜 14~18、23.太平復(fù)向斜 19~22.晏公堂褶皺帶 24.蘭田向斜 26.臨溪向斜 F1—江南斷裂 F2—祁門-歙縣斷裂 F3—績溪斷裂 F4—葛公鎮(zhèn)斷裂
區(qū)內(nèi)蓋層中發(fā)育露頭尺度褶皺和區(qū)域(填圖尺度)褶皺的特征如下。
區(qū)內(nèi)于早古生代地層中有一系列層間露頭尺度的小褶皺發(fā)育。其出露長度一般為1~6 m,寬為0.5~2 m,規(guī)模為小型褶皺,野外實(shí)測其軸跡走向北東東或近東西向最為發(fā)育。這些小褶皺常發(fā)育于巖石能干性差異較大的軟弱層中,如區(qū)內(nèi)寒武系-志留系的含炭質(zhì)泥灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥巖和粉砂質(zhì)泥巖等層位較為發(fā)育。該期褶皺常伴生劈理和拉伸線理構(gòu)造,這些劈理和線理走向近東西,傾伏北東東或南西西,呈波狀起伏,暗示存在疊加構(gòu)造。前人于區(qū)內(nèi)寧國和黃山九里溪等地發(fā)現(xiàn)此類小型褶皺[8-9, 28]。
區(qū)內(nèi)七都復(fù)背斜和太平復(fù)向斜位于江南斷裂兩側(cè)(圖1)。北西側(cè)的七都背斜出露長大于130 km,寬度大于30 km,由多個(gè)次級(jí)褶皺(7~13)組成。南東側(cè)的太平復(fù)向斜出露長大于150 km,寬度30~50 km,也由多個(gè)次級(jí)褶皺(14~18)組成。
從總體出露形態(tài)上來看,兩者均呈巨大“帚狀”特征。其軸跡走向一致,呈近東西延伸。七都復(fù)背斜軸面傾向北北西,而太平復(fù)向斜軸面傾向南南東,兩者樞紐均向北東東傾伏。兩者均由前寒武紀(jì)和寒武紀(jì)-志留系地層組成。兩翼地層產(chǎn)狀均南陡北緩。
上述復(fù)式褶皺的次級(jí)褶皺特征見表1所列。
表1 研究區(qū)蓋層褶皺特征
由表1可看出,,其長寬比范圍為3∶1~6∶1,均呈短軸狀。其翼間夾角范圍為70°~125°,因此主要為開闊寬緩褶皺。
殷家匯褶皺帶(1~6)位于七都復(fù)背斜的北西側(cè)。各褶皺平行排列,背斜與向斜級(jí)次相同,其規(guī)模較小。
各褶皺主要由志留系至中三疊統(tǒng)和前志留系組成,如圖2所示。
K—白堊系 C-T—石炭系-三疊系 D3—上泥盆統(tǒng) S—志留系 ∈—寒武系 S0—層理 S1、S2—一期、二期劈理
其軸跡走向呈北東或北北東向,軸面傾向北西,樞紐均向南西傾伏。褶皺長寬比大于10∶1,翼間夾角范圍為50°~70°,因此為相對(duì)緊閉的中常線形褶皺。
該文在1∶500 000區(qū)調(diào)的基礎(chǔ)上,選取太平復(fù)向斜七都段進(jìn)行構(gòu)造解析,結(jié)果顯示兩期區(qū)域褶皺構(gòu)造疊加現(xiàn)象(圖2)。從圖2可知,第一期褶皺構(gòu)造(F1)由太平復(fù)式向斜及其次級(jí)褶皺組成,其特征見表1所列。次級(jí)褶皺位態(tài)特征多屬斜歪傾伏褶皺類型,其樞紐波狀起伏,向北東東傾伏。該復(fù)向斜軸跡走向?yàn)?5°~85°。區(qū)域上,其構(gòu)造線與浙贛皖相鄰區(qū)加里東期構(gòu)造線基本一致[29]。無獨(dú)有偶,在華南湘中地區(qū)加里東期褶皺軸跡走向?yàn)槟衔魑?北東東[30],也與區(qū)內(nèi)構(gòu)造線一致。顯然,它們可能為同期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。褶皺長寬比范圍為3∶1~6∶1,呈短軸褶皺形態(tài)。其翼間夾角范圍為75°~125°,因此形態(tài)呈開闊寬緩褶皺特征。次級(jí)褶皺一般幅度較小,各褶皺卷入的最新地層均為志留系(表1),且前人于研究區(qū)東側(cè)外圍的皖南寧國和浙西一帶發(fā)現(xiàn)了上泥盆統(tǒng)五通組(或西湖組)與下伏志留系唐家塢組呈角度不整合接觸[8-10]。因此,該期褶皺可能形成于加里東期。
第二期褶皺(F2)軸跡走向北東40°~50°,其翼間夾角范圍為55°~70°,呈中常褶皺;褶皺長寬比大于10∶1,呈線形形態(tài)。第二期構(gòu)造線總體與區(qū)內(nèi)北部殷家匯褶皺帶構(gòu)造線一致,因殷家匯褶皺帶卷入的最新地層為中三疊統(tǒng)(見圖1和表1),且前人于該褶皺帶北側(cè)的安徽繁昌縣接官亭一帶發(fā)現(xiàn)了上三疊統(tǒng)角度不整合于中三疊統(tǒng)之上[31],因此該期褶皺形成于印支期。
從褶皺軸跡走向、樞紐傾伏、位態(tài)和形態(tài)特征來看,前已述及,七都與太平復(fù)式褶皺軸向協(xié)調(diào)一致(表1),均向北東東傾伏,均呈短軸褶皺形態(tài),均為開闊型褶皺,從而表明可能為同期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形跡。七都復(fù)背斜及其次級(jí)褶皺軸面產(chǎn)狀總體傾向北西,而太平復(fù)向斜及其次級(jí)褶皺軸面產(chǎn)狀總體傾向南南東,故其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征又具有“對(duì)沖特點(diǎn)”。
而殷家匯褶皺帶樞紐均向南西傾伏,其形態(tài)特征為相對(duì)緊閉的線形中常型褶皺。其軸跡與前述復(fù)式褶皺軸跡有30°~35°交角,故與上述兩大復(fù)式褶皺明顯不協(xié)調(diào)。顯然為不同期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。
在褶皺組合特征上,七都背斜和太平向斜各自均呈復(fù)式褶皺,且兩者呈巨大的構(gòu)造穹窿-盆地組合特征。它們的次級(jí)褶皺成對(duì)等幅出現(xiàn),并呈次一級(jí)的構(gòu)造穹窿-盆地組合。上述兩大褶皺的部分次級(jí)褶皺軸向與殷家匯褶皺帶的軸向近一致,兩者可能為同期構(gòu)造形跡,并呈現(xiàn)新的構(gòu)造組合圖景。即江南斷裂北西側(cè),晚古生代地層均為相對(duì)緊閉向斜構(gòu)造,組成槽部;早古生代地層組成寬緩褶皺,其頂部平緩,地貌上呈“臺(tái)子狀”的箱狀褶皺。
其褶皺組合特征呈隔槽式(侏羅山式)褶皺構(gòu)造樣式(圖2)。而該斷裂南東側(cè),均由早古生代地層組成寬緩褶皺,其組合特征卻呈隔擋式(阿爾卑斯式)褶皺組合特征[32],如圖3所示。
由圖3可以看出,隔擋式褶皺形成早于隔槽式褶皺[33],因此該組合特點(diǎn)可能暗示中南部兩大褶皺系統(tǒng)(太平復(fù)向斜、七都復(fù)背斜)形成早于北部的殷家匯褶皺帶。
1.河瀝溪組 2.霞鄉(xiāng)組 3.奧陶系 4.上寒武統(tǒng) 5.中下寒武統(tǒng) 6.南華-震旦系 7.青白口系 8.斷層 9.地層產(chǎn)狀(S0) 10.一期(S1)、二期劈理(S2) 11.一期、二期褶皺樞紐
區(qū)內(nèi)褶皺伴生劈理構(gòu)造較發(fā)育。對(duì)區(qū)內(nèi)多個(gè)劈理構(gòu)造點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,顯示早古生代地層中主要發(fā)育兩期劈理變形構(gòu)造(S1、S2),其次還見有劈理S3。即發(fā)育走向北東東向(S1)、北東向或北北東(S2)、北北西向(S3)等劈理構(gòu)造,如圖4a所示。在其傾向玫瑰花圖上,反映為傾向近南或近北、北北西或南南東、南西或北東、近西向等方向,如圖4b所示。
圖4 太平復(fù)向斜伴生劈理構(gòu)造
S1為區(qū)域性連續(xù)劈理,其走向近東西或北東東,與早期褶皺軸向近一致。S2為晚期褶皺的軸面劈理。S3為間隔狀劈理,走向近南北向,可能與印支晚期構(gòu)造有關(guān)。野外調(diào)查證實(shí),S1被S2切割如圖5所示,S3切割前者(圖5a)。三期劈理構(gòu)造先后關(guān)系明確,且呈構(gòu)造疊加和構(gòu)造置換現(xiàn)象(圖5a)。
本次調(diào)查和前人區(qū)域調(diào)查資料證實(shí),上泥盆統(tǒng)至中三疊統(tǒng)中不發(fā)育區(qū)域性連續(xù)劈理變形構(gòu)造,暗示其可能處于淺部構(gòu)造層次。連續(xù)性劈理(S1)只發(fā)育于早古生代地層中,尤其巖性為粉砂巖、泥巖或泥頁巖、鈣質(zhì)泥巖等軟弱巖層較為發(fā)育。表明其可能為加里東期構(gòu)造形跡之一,處于深部構(gòu)造層次。
圖5 皖南地區(qū)劈理變形構(gòu)造解析
區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要發(fā)育近東西向或北東東向、北東向、北北東向、北北西向等幾組(圖1)。根據(jù)圖1中斷裂之間的切割關(guān)系可知,其近東西向或北東東向發(fā)育最早,北東向或北北東向次之,而北北西向最晚。近東西向或北東東向斷裂為復(fù)式褶皺(太平復(fù)向斜)配套的走向斷裂。區(qū)內(nèi)北東東-北東向斷裂主要為江南斷裂(F1),該斷裂西段近東西或北東東延伸,東段呈北東向斜穿研究區(qū)。其走向與太平復(fù)向斜走向一致,因此為其走向斷裂。該斷裂控制著兩側(cè)早古生代地層巖性、巖相、古生物等,因此加里東期斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)。加里東構(gòu)造事件之后,其仍然控制兩側(cè)的巖性和古生物等發(fā)育,因此又具多期活動(dòng)的特點(diǎn),為控制性區(qū)域斷裂[33]。祁門-歙縣斷裂(F2)的走向近東西,與蘭田向斜盆地走向一致。該斷裂早期為傾向近北的正斷層性質(zhì),其北盤(上盤)沉降,對(duì)蘭田向斜盆地形成起著控制作用[31],因此其形成于加?xùn)|里期。且該斷裂對(duì)南側(cè)中生代紅色盆地沉積起著控制作用,證明其活動(dòng)性持續(xù)到晚中生代,因而具有多期活動(dòng)特征[31]??兿獢嗔?F3)呈北東或北北東向,區(qū)內(nèi)部分出露,為皖浙贛斷裂帶組成部分。文獻(xiàn)[31]研究認(rèn)為該斷裂為皖浙贛斷裂帶的北東段構(gòu)造形跡,最終形成于晚中生代時(shí)期。北北東向主要為葛公鎮(zhèn)斷裂(F4),走向20°,切割北東向、北東東向、東西向斷裂,并被第四系所覆蓋(圖1),故其可能形成于燕山期[34]。
對(duì)于研究區(qū)的構(gòu)造格局,20世紀(jì)完成的1∶200 000安慶幅、旌德、祁門幅、屯溪、建德等幅區(qū)調(diào)、浙贛皖三省地質(zhì)志和21世紀(jì)初的1∶250 000安慶幅區(qū)調(diào)均認(rèn)為古生代-早中生代蓋層褶皺均形成于印支期,加里東運(yùn)動(dòng)僅表現(xiàn)為抬升造陸運(yùn)動(dòng)。其主要理由如下:
(1) 區(qū)內(nèi)未見有上泥盆統(tǒng)五通組與其下伏志留系之間角度不整合接觸關(guān)系。區(qū)內(nèi)1∶200 000、1∶250 000區(qū)調(diào)和浙贛皖三省地質(zhì)志均將兩者接觸關(guān)系定性為平行不整合接觸。近年來,前人于研究區(qū)北東外圍和浙西一帶發(fā)現(xiàn)了兩者之間接觸關(guān)系為角度不整合接觸[8-10],且上述地區(qū)與區(qū)內(nèi)處于同一構(gòu)造帶上。顯然,區(qū)內(nèi)可能存在加里東期褶皺構(gòu)造。
(2) 認(rèn)為區(qū)內(nèi)為“自震旦紀(jì)至中三疊統(tǒng)地層構(gòu)成統(tǒng)一的褶皺系統(tǒng)”(據(jù)1∶200 000安慶、旌德等幅區(qū)調(diào)資料)。前述構(gòu)造解析,顯示區(qū)內(nèi)存在2個(gè)褶皺系統(tǒng),即太平復(fù)向斜和七都復(fù)背斜由早古生代和前寒武紀(jì)地層組成,其卷入最新地層均為志留系,構(gòu)造線近東西向,因此可能為加里東期褶皺(F1)。區(qū)內(nèi)較為典型的加里東褶皺為蘭田向斜和臨溪向斜,其軸向近東西。蘭田向斜被稱之為加里東期殘留向斜盆地[29]。區(qū)域上,江南隆起帶的北側(cè)早古生代地層發(fā)育近東西向延伸的寬緩褶皺[34]。無獨(dú)有偶,在贛東北、雪峰山地區(qū)乃至華南地區(qū)同樣存在早古生代近東西向的開闊寬緩型褶皺樣式[30,35-36]。然而,殷家匯褶皺帶主要由泥盆紀(jì)-中三疊統(tǒng)和前泥盆系組成,該褶皺卷入最年輕地層為中三疊統(tǒng)。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,該期褶皺沒有卷入臨近的侏羅系地層。另外,在區(qū)域上,文獻(xiàn)[37]研究已經(jīng)證實(shí)存在印支期角度不整合接觸關(guān)系。顯然該期構(gòu)造為印支期褶皺(F2)。由于印支構(gòu)造層的下伏層志留系發(fā)育的滑脫層(泥巖、頁巖)起著調(diào)節(jié)作用,使得晚期較強(qiáng)烈褶皺變形對(duì)早期較弱褶皺變形疊加與改造作用變?nèi)鮗34],早期構(gòu)造樣式仍保持以開闊寬緩型樣式為主。因此,區(qū)內(nèi)蓋層發(fā)育2個(gè)褶皺系統(tǒng)。
另外,加里東期和印支期構(gòu)造均受到燕山早期北東-北北東向構(gòu)造的疊加和改造作用(燕山晚期主要為伸展構(gòu)造和大規(guī)模巖漿活動(dòng))。據(jù)研究區(qū)南東緣1∶200 000區(qū)域地質(zhì)資料,卷入侏羅系的褶皺均為寬緩小型向斜,褶皺變形微弱,呈北東向延伸。因此,燕山早期構(gòu)造對(duì)早期褶皺疊加改造較弱,但可使早期褶皺的軸跡不同程度地向北東偏轉(zhuǎn),從而形成了目前的構(gòu)造格局。
前人對(duì)于露頭尺度褶皺構(gòu)造屬性認(rèn)識(shí)存在分歧。少數(shù)專家認(rèn)為北東東向的緊閉小褶皺為印支早期變形構(gòu)造[28],但多數(shù)地質(zhì)專家認(rèn)為該型緊閉褶皺是加里東期構(gòu)造形跡[8-10],其成因可能為順層剪切滑動(dòng)形成的[30]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)該型小褶皺具有拉伸線理構(gòu)造和伴生的石英桿或石香腸等線狀構(gòu)造。因此,可能屬于沉積后擠壓前的伸展構(gòu)造[38],其可能為加里東早期褶皺形態(tài)。本次調(diào)查證實(shí),近東西向小褶皺在晚古生代地層中不發(fā)育,且僅在早古生代或更老的地層中發(fā)育,而北東、北北東及北西向小褶皺在休寧流塘等地晚古生代地層見及發(fā)育[9]。因此近東西向小褶皺為加里東期構(gòu)造形跡,而北東、北北東及北西向小褶皺可能為印支等晚期構(gòu)造。
(1) 發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)蓋層主要發(fā)育兩期褶皺構(gòu)造,F1褶皺樣式主要為開闊寬緩褶皺,構(gòu)造線呈北東東向;F2褶皺樣式為相對(duì)緊閉的中常型線形褶皺,構(gòu)造線呈北東向。
(2) 厘定了F1褶皺可能形成于加里東期,F2褶皺為印支期構(gòu)造。
(3) 形成以江南斷裂為界,分別呈隔槽式和隔擋式褶皺組合特征的構(gòu)造樣式。
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TectonicanalysisofTaipingcompoundsynclinestructureinsouthernAnhuianditssignificance
CHEN Xiuqi1,2, ZHOU Taofa1
(1.School of Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2.Anhui Institute of Geological Survey, Hefei 230001, China)
Taiping compound syncline in southern Anhui formed in the Indosinian period. The results of the field investigation and structural analysis show that the syncline is mainly composed of folds of two-stage structure superposition. The early tectonic formation was formed in the Caledonian period(F1). The scale is enormous. Its structural style is mainly represented by the regional open and wide fold. The structural combination is characterized by compound fold. The structure line direction is NEE to nearly EW. The late fold was formed in the Indosinian period(F2). Its structural style is represented by closed-normal linear fold. The folds are parallel arranged in NE or NNE. The size is relatively small. Two stages of construction obliquely superimposed, defecting the early fold axis from EW to NE. The study of its structural characteristics and evolution law is of great significance to the determination of regional tectonic attributes.
Caledonian; Indosinian; open and wide fold; tectonic analysis; southern Anhui
2017-08-29;
2017-10-08
國家自然科學(xué)基金重大國際(地區(qū))合作與交流資助項(xiàng)目(41320104003);中國地質(zhì)調(diào)查局國土資源大調(diào)查資助項(xiàng)目(1212011120851;12120114039701)
陳秀其(1968-),男,安徽全椒人,合肥工業(yè)大學(xué)博士生,安徽省地質(zhì)調(diào)查院高級(jí)工程師;
周濤發(fā)(1964-),男,安徽廬江人,博士,合肥工業(yè)大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,通訊作者,E-mail:tfzhou@hfut.edu.cn.
10.3969/j.issn.1003-5060.2017.12.020
P597.3;P588.122
A
1003-5060(2017)12-1684-08
(責(zé)任編輯閆杏麗)