大巴山前陆西段叠加构造变形分析及其构造应力场特征

大巴山前陆西段发育典型的横跨叠加褶皱,清楚地记录了自身构造演化历史,为查明大巴山前陆构造体制转换提供了非常有利的条件。本文通过野外褶皱形态分析,结合层面和断层面滑动矢量的观测,获得大巴山前陆西段中生代主要的两期挤压构造应力场,即早期(T3—J1)的构造应力场以近南北向挤压为主,大巴山地区受其控制,发生近东西向展布褶皱变形,这期构造变形与印支运动有关;晚期,即J3—K1期间,大巴山构造体制发生重大转变,本区构造应力场由近南北挤压转变为近东西向强烈挤压,大巴山发生强烈构造变形,大巴山推覆构造带以断裂活动为主,镇巴—城口—房县断裂带强烈向大巴山前陆逆掩。而大巴山前陆则以强烈的近南北向延伸的褶皱变形为主,早期近东西向褶皱遭受强烈改造,形成大巴山前陆西段较为典型的横跨叠加褶皱构造。这期构造变形是燕山运动早期活动的结果。大巴山叠加变形的研究不仅为研究中国盆—山系统变形特征提供了具体例证,而且对大巴山前陆油气勘探起重要指导作用。     

大巴山前陆带东段神农架地区构造变形研究

神农架地区位于大巴山前陆弧形构造带东段, 以阳日断裂为界, 可分为北带基底拆离带和南带神农架隆起, 北带以E -W走向的基底拆离和盖层滑脱为特征, 古生界盖层褶皱紧闭; 南带神农架隆起周缘的盖层变形特征各异, 北缘变形较弱, 东缘变形很强, 其西、南周缘发育特征的裙边状褶皱构造, 南缘裙边褶皱以枢纽大角度倾伏为典型特征。古构造应力场反演结果显示, 该区主要受控于近S -N向主压应力作用; 受到神农架、黄陵两个隆起相向对挤作用, 神农架隆起东缘主压应力方向为NW -SE向, 两个不同方向的应力场可能均与早燕山期大巴山强烈的陆内造山作用有关。综合分析和对比结果显示, 大巴山前陆构造带东段的构造演化历史经历了印支雏形期和早燕山定型期两个构造演化阶段, 神农架基底隆起对大巴山前陆弧型构造带的形成起到了限制作用, 神农架地区的构造变形研究对于探讨大巴山前陆弧形带的形成和演化具有重要的指导意义。      

大巴山晚中生代陆内造山构造应力场

位于中上扬子板块北缘的大巴山造山带, 平面上表现为大尺度向南西显著突出的弧形带, 无论在变形样式和形成时间上都明显与秦岭造山带不同。在大巴山构造格架划分和野外构造变形观测基础上, 通过构造解析, 结合年代学研究成果, 重建了大巴山晚中生代独特的构造应力场, 指出大巴山属陆内造山, 形成于J2末, 并持续到K2初期。其构造应力场特征, 以城口－房县断裂为界, 大巴山逆冲推覆带与其前陆冲断褶皱带的特征显著不同。大巴山逆冲推覆带主要表现为NE-SW向构造挤压, 而在大巴山弧形前陆带从西向东, 由近E-W向挤压, 转变为NE-SW向挤压, 最后转变为近S-N向挤压, 构成一向其外缘扩散的放射状构造应力场。总之, 大巴山造山带由推覆体向前陆, 构造挤压作用由北东向南西方向扩散。这期构造挤压作用控制了大巴山造山带陆内变形活动, 导致大巴山由北东向南西的显著缩短, 同时受到其东西两侧基底隆起——神农架－黄陵地块与汉南地块的强烈阻挡, 造就了现今的大巴山前陆弧型构造。其动力学背景可归因于晚中生代东亚板块多向汇聚。大巴山晚中生代陆内造山构造应力场的研究, 对探讨秦岭造山带动力学特征具有科学意义, 为研究川东北油气运聚规律提供了构造地质学依据。     

秦岭造山带大巴山弧形构造带中生代构造变形

大巴山构造带位于秦岭造山带南部,一直被认为是华北、扬子板块碰撞带前陆逆冲 推覆构造带。研究表明,位于城口-房县断裂之南的大巴山弧形构造带,经历了两次明显的叠加变形过程。大巴山弧形构造带由轴向弧形延伸的线状褶皱与弧形弯曲的逆冲断层组成(D2),是南大巴山主期变形产物。弧形构造带西段褶皱轴向为北北西-近南北向,叠加在先前轴向近东西向的开阔宽缓的褶皱(D1)之上,形成典型横跨叠加构造。弧形构造带中段和东段,褶皱轴向逐渐转变为近东西向。构造填图显示,在弧形带形成之前,发生过一期轴向北东到北北东向褶皱为主的变形(D1)。据变形序列、卷入的地层以及区域构造关系判断,西段与中、东段D1变形时代均为晚三叠世-早侏罗世,很可能与华北、扬子的碰撞相关。而相关的地质、同位素年代学及磷灰石裂变径迹资料显示,大巴山弧形构造带主期变形(D2)的变形时代为晚侏罗世-早白垩世(160~110 Ma),所以大巴山弧形构造带记录了两期不同系统构造变形的叠加,这对研究秦岭造山带的演化,具有重要意义。     

大巴山侏罗纪叠加褶皱与侏罗纪前陆

大巴山是NWW_SEE走向的中央造山带中惟一的向南凸出大型弧型褶皱带,与秦岭—大别造山带的构造特征明显不协调。研究表明,大巴山弧型构造卷入了侏罗纪地层,因此不属于三叠纪中央造山带。秦岭、大别山和大巴山最新的证据证实侏罗纪曾经发生陆内俯冲作用,大巴山是侏罗纪陆内造山作用的产物。大巴山西侧为典型的叠加褶皱变形样式,三叠纪近东西向褶皱叠加上近南北向褶皱构成横跨型干涉变形图像。由此,确立了侏罗纪复合前陆的存在,证明中国东部甚至亚洲东部侏罗纪陆内造山的广泛性,晚侏罗世的“燕山运动”是波及亚洲中东部的重要构造事件。     

大巴山前陆弧型构造带形成机理分析

基于野外观察和构造测量,论述了大巴山前陆弧形构造带的基本构造特征,包括弧形带展布特征、分带特征、分段特征、分层特征、构造变形样式、叠加变形特征和古构造应力场特征等,在此基础上探讨了大巴弧形成的主要控制因素.指出大巴弧形成的机理不同于经典的碰撞造山模式,该弧形构造带经历了古生代大陆边缘伸展裂陷初始期、中晚三叠世碰撞造山雏形期和中晚侏罗世陆内造山定型期.造山作用前的古大陆边缘伸展作用及其产生的不规则边界形态对弧形带的形成起到了决定作用.其中先成的城口-房县弧形断裂带不仅控制了早古生代沉积-岩浆作用,同时成为大巴弧形成的主导边界条件,而弧形带两端的基底隆起也起到了重要的限制作用.根据实际地质资料设计的简单沙箱模型模拟了这个弧形带的形成条件和过程.     

大巴山前陆弧形构造带形成机理分析

基于野外观察和构造测量,论述了大巴山前陆弧形构造带的基本构造特征,包括弧形带展布特征、分带特征、分段特征、分层特征、构造变形样式、叠加变形特征和古构造应力场特征等,在此基础上探讨了大巴弧形成的主要控制因素。指出大巴弧形成的机理不同于经典的碰撞造山模式,该弧形构造带经历了古生代大陆边缘伸展裂陷初始期、中晚三叠世碰撞造山雏形期和中晚侏罗世陆内造山定型期。造山作用前的古大陆边缘伸展作用及其产生的不规则边界形态对弧形带的形成起到了决定作用。其中先成的城口-房县弧形断裂带不仅控制了早古生代沉积-岩浆作用,同时成为大巴弧形成的主导边界条件,而弧形带两端的基底隆起也起到了重要的限制作用。根据实际地质资料设计的简单沙箱模型模拟了这个弧形带的形成条件和过程。     

大巴山前陆北西向褶皱的厘定及其意义

大巴山位于南秦岭造山带与上扬子前陆交接部位,其西北缘地区发育规模大、方向各异、叠加特征明显的褶皱构造体系。通过关键地区的褶皱及其叠加变形的几何学、运动学及时空序列的研究鉴别出至少是三期褶皱构造,包括北东—近东西向、近南北—北北西向和北西向褶皱。本文详细介绍北西向褶皱的厘定依据和空间构造要素,研究其对晚侏罗世形成的大巴山弧形褶皱带的叠加改造及过程。根据区域变形的特征分析,以及下白垩统地层卷入北西向褶皱变形的事实,推测这组褶皱形成与早白垩世晚期或其后的收缩变形事件有关,但其地球动力学背景仍需进一步探讨。大巴山地区北西—南东向褶皱的厘定有助于完善和深化大巴山西缘地区构造演化及地壳变形历史的认识。     

云南兰坪盆地西缘推覆构造格架及运动学机制

根据变形特征和构造组合形式,兰盆构造地西南缘推覆构造可划分为中央推覆带、前陆冲断带和前陆滑脱带。中央推覆带的雏型形成于印支期,叠加了后期的构造变形,以大面积岩浆活动和大幅度隆升为主要特征;前陆冲断带形成始于燕山期,叠加了喜马拉雅期的构造变形,其变形特征主要表现为逆冲构造和反冲构造,形成了冲断构造样式;前陆滑脱带形成于喜马拉雅期,以滑脱变形为主要特征,形成了隔档式褶皱。整个推覆构造经过了印支期、燕山期的强烈变形,于喜马拉雅期形成了现今的构造格局;其扩展方式为前展式,从临沧岩浆弧向盆地内部,构造活动的时间依次逐渐变新,变形强度依次逐渐减弱,由断裂(冲断)变形演变为褶皱(滑脱)变形。     

鄂西弧形构造变形特征及成因机制

对川东-湘鄂西断褶带内鄂西地区的弧形构造,从构造剖面特征、叠加褶皱样式和断裂性质入手进行几何学和运动学分析。结果发现鄂西弧形构造具有多期变形特征:早期普遍为北东东向的直线型褶皱,随着弧形带扩展,在东、西两翼分别发育右行和左行的逆冲-走滑断裂,同时分别形成北北东向和北西西向的弧形褶皱。晚期弧形带中部发育北北东向构造并叠加改造了早期北东东和北西西向褶皱,同时在黄陵背斜以西还发育交切早期构造的北北西向仙女山右行走滑断裂。根据弧形带扩展的几何学-运动学分类原则,并结合前人的古地磁研究结果,推测鄂西弧形构造应属于构造弯曲形成的弯曲弧。区域滑脱层和黄陵隆起阻挡可能是控制弧形样式的主要原因。区域滑脱层控制了拆离滑脱褶皱的构造样式; 黄陵基底隆起的阻挡作用使弧形带东翼进一步弯曲变形,并导致了构造应力场方向发生改变,造成了晚期北北东向与早期北东东向构造的叠加。由此恢复的鄂西弧形构造变形过程对于揭示川东-湘鄂西断褶带构造演化具有重要的指示意义。     

川东褶皱带构造发育深度层次与变形样式

地壳上层的结构特征和变形样式在垂直方向上的变化远远大于其在水平维度上的分异。川东褶皱带自晚古生代以来地史演化统一、地层展布稳定,之后新生代盆、山演化分异幅度较大,使得不同深度的地层和基底得以出露,不同地壳深度层次的构造样式得以展示,这为研究应力的垂向分异,提供了很好的条件。本文基于地壳垂直方向上变形几何的不守恒、构造脱耦以及构造层次的概念,通过野外构造现象的详细解析、野外脆性破裂产状统计、断裂之间交切关系以及活动性质观察等综合分析,结合遥感图像研究,对川东褶皱区隔挡式褶皱和隔槽式褶皱形成提出了新的解释模型。以华蓥山与齐岳山为界,川东褶皱带被分为3个呈叠置关系的区域。研究表明华蓥山以西(Ⅰ区)没有发生强烈的构造变形,变形深度最小(<2 km); 华蓥山与齐岳山之间(Ⅱ区)构造样式为在北北东向剪切作用下形成的陡立构造面理,变形深度为2～5 km; 而齐岳山以东(Ⅲ区)的构造样式是发育轴向北东的宽缓褶曲,变形深度为4～6.6 km。研究分析后得出,川东褶皱带在晚古生代以来,没有经历过大幅度的地壳垂向运动和明显的旋转运动,而白垩纪以后,发育了早期北北东向和晚期北东向的两期构造变形。Ⅱ、Ⅲ两区的构造样式发育于同一应力场(北西-南东主应力场),而晚期北东向断裂活动是形成上述3个区域呈现出断块并置的原因。另外,由于后期不同断块抬升和剥露的差异,使3个区域迥异的构造样式呈现在地表。这一认识对研究油气相关的构造圈闭、固体多金属矿产相关的矿床深度问题以及大地构造学等问题都有创新意义。     

大巴山西北缘叠加褶皱研究

大巴山晚侏罗纪叠加褶皱可能是世界上区域规模或填图规模最典型的褶皱叠加构造之一,具有完美的干涉图像。作者在两期褶皱近乎正交的大巴山西北缘开展1/万填图和构造分析,重点研究露头尺度上的横跨褶皱的几何学、运动学特征。厘定了晚三叠世和晚侏罗世两期构造运动及其两期褶皱变形,确定地壳浅层发育的纵弯褶皱机制,在三维几何形态研究基础上,特别是根据同褶皱层间滑动线理的几何学和运动学及其相互配置关系,基于叠加褶皱力学作用方式和变形干涉图像将区内叠加褶皱划分为3类10种基本样式。研究表明晚侏罗世近南北-北北西向褶皱（F2）近垂直地跨过晚三叠世近东西-北东向褶皱（F1）,是大巴山地区最主要的定型构造,构成大巴山晚侏罗纪弧形前陆褶皱山系主体;而北西向褶皱（F3）与近南北-北北西向褶皱（F2）在其中-西部以小的角度相交,总体具非共轴的旋转应变特征,并主要表现为并置或重褶作用。     

大巴山西北缘浅层次叠加褶皱变形分析:以镇巴县简池地区为例

在大巴山西北侧镇巴县简池地区开展1∶10 000的地质填图和构造解析工作,重点研究露头和区域尺度上叠加褶皱变形的时空变化、成因,确定褶皱的构造属性及变形时限。研究表明未拆离的中上三叠统-中侏罗统沉积岩系中发育两组褶皱：(1)北东近东西向褶皱(F1),成组、分区断续相连,线性展布发育,代表了区域米仓山主背斜较陡倾南翼上的次级大型褶皱的枢纽带;(2)北西北北西向褶皱(F2),区域呈弧形展布,发育隔挡式褶皱组合型式,构成大巴山前陆坳陷带东部边缘的复式向斜。北西北北西向褶皱向西横跨在北东近东西向褶皱之上,形成露头尺度上的2类4种基本样式,发育大角度叠加交切的两组褶皱弯滑擦痕。北东近东西向褶皱减弱消失在同造山的上三叠统-中侏罗统(Ts1Ts4岩性段)中,上被中侏罗世晚期Ts5与Ts6岩性段包络覆盖,属中生代南秦岭碰撞造山相关的前陆生长褶皱,时限约为213~178 Ma,与米仓山构造形成晚期阶段的指向南的非共轴剪切变形有关。北西北北西向褶皱将研究区的中生代及之前岩系普遍卷入了变形,属晚中生代大巴山陆内造山带的前陆构造褶皱,时限约为160~120 Ma,区域褶皱变形长期保持稳定的总体近似纯剪的应变状态。尽管两期挤压收缩褶皱事件的时间间隔不长,但两组褶皱的样式、形成时间、构造属性与形成机制都存在巨大差异,表明区域构造环境和地壳变形机制的重大变动和转换。     

大巴山城口弧形断裂带右旋走滑构造特征及其意义

大巴山弧形构造带是几何学上对称平顶型、内部形迹削截的弧凸结构带,区域走向总体呈北西向延伸,其主边界城口断裂由北向南发生偏转（由近南北向→北西向→近东西向）,内部构造形迹与边界断裂呈明显削截和交切关系,弧形带凸顶方向与构造带南西向逆冲推覆极性一致。基于野外构造解析和15个样品的显微构造分析,对城口弧形断裂带右旋逆冲走滑构造特征和变形-变质特点及其沿走向的变化进行研究。宏观上,城口断裂带体现出早期近东西走向线理和平行于主断裂带弧形展布的后期线理两期世代和序列性,同时展现出强烈右旋走滑剪切变形特征,且走滑剪切变形强度由北西向南东减弱。微观构造上,断裂带构造岩普遍发生弱-中等强度变质,北段以中-高绿片岩相为主,右旋逆冲走滑剪切指向运动学标志体发育、变形强烈。断裂带南段以低绿片岩相为主,右旋走滑逆冲剪切指向运动学标志体相对稀疏、变形微弱。城口断裂带宏观与微观特征表明变质和（右旋走滑剪切）变形强度总体上由北西向南东逐渐减弱,呈非对称性。构造运动学上的非对称性和强烈右旋走滑剪切运动特征主要取决于印支期以来华南和华北板块汇聚过程中（尤其是燕山期）汉南能干性基底由南向北的强烈楔入作用。     

大巴山燕山期陆内造山地质流体活动特征

燕山期大巴山陆内造山运动使该区发生强烈构造变形并由NE往SW相应形成四个构造变形带:冲断-推覆构造带、基底拆离构造带、盖层滑脱构造带和前陆坳陷带。伴随强烈构造运动,发生大规模地质流体活动,在断层面上形成大量方解石地质流体。本文设计了横穿构造变形带的流体剖面,采集相关的方解石脉及其围岩样品,进行微量和稀土元素(REE)分析,示踪流体来源,还原流体活动环境,揭示流体与构造变形带之间的关系。样品微量和稀土元素特征表明,方解石为热液成因,结晶方解石的活动流体主要来自围岩脱水,局部混合其它流体。由大巴山冲断-推覆带往前陆坳陷带,方解石样品微量元素As、Co、Ni、Sc、Li、Ge含量与各构造变形分带相对应,显示出由冲断-推覆构造带往前陆坳陷带,流体活动的氧化性由强到弱,pH值由低到高,流体有机组分含量由少到多的变化规律,指示大巴山构造带地质流体由逆冲推覆带向前陆运移、聚集。这一研究对探讨大巴山燕山期构造活动以及指导该区油气勘探工作具有重要指示意义。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987113000030

The Dabashan orocline is situated in the northwestern margin of the central Yangtze block,central China.Previous studies have defined the orthogonal superposed folds growing in its central-western segment thereby confirming its two-stage tectonic evolution history.Geological mapping has revealed that more types of superposed folds have developed in the eastern segment of the orocline,which probably provides more clues for probing the structure and tectonic history of the Dabashan orocline.In this paper,based on geological mapping,structural measurements and analyses of deformation,we have identified three groups of folds with different trends （e.g.NW-,NE-and nearly E-trending folds） and three types of structural patterns of superposed folds in the eastern Dabashan foreland （e.g.syn-axial,oblique,and conjunctional superposed folds）.In combination with geochronological data,we propose that the synaxial superposed folds are due to two stages of ～N-S shortening in the west and north of the Shennongjia massif,and that oblique superposed folds have been resulted from the superposition of the NW-and NE-trending folds onto the early ～ E-W folds in the east of the Shennongjia massif in the late Jurassic to early Cretaceous.The conjunctional folds are composed of the NW-and NE-trending folds,corresponding to the regional-scale dual-orocline in the eastern Sichuan as a result of the southwestward expansion of the Dabashan foreland during late Jurassic to early Cretaceous,coeval with the northwestward propagation of the Xuefengshan foreland.Integration of the structure and geochronology of the belt shows that the Dabashan orocline is a combined deformation belt primarily experiencing a twostage tectonic evolution history in Mesozoic,initiation of the Dabashan orocline as a foreland basin along the front of the Qinling orogen in late Triassic to early Jurassic due to collisional orogeny,and the final formation of the Dabashan orocline owing to the southwestward propagation of the Qinling orogen during late Jurassic to early Cretaceous intra-continental orogeny.Our studies provide some evidences for understanding the structure and deformation of the Dabashan orocline.     

三峡库区区域构造及巴东组构造变形特征

通过分析大量资料并结合野外地质工作,对三峡库区的区域构造背景及巴东组的主要构造样式进行了总结,分析了这些地质要素对三峡库区变形斜坡形成和发展的影响.三峡库区位于大巴山弧形构造带与八面山弧形构造带的接合部,构造变形强烈,构造样式多样.三峡库区特定的历史构造条件为巴东组深厚层松散斜坡的发育准备了变形条件.造成三峡库区发育深厚层松散斜坡的构造主要包括褶皱、多层次的顺层滑脱构造、强烈发育的劈理等.     

西秦岭泥盆纪西汉水群、三叠纪隆务河群叠加褶皱的存在证据及地质意义

在西秦岭泥盆纪、三叠纪地层中普遍存在着叠加褶皱,由于覆盖和两期褶皱的近共轴特征,使得这种叠加褶皱的识别和填绘长期未能得到合理解决。多期面理的识别和空间关系、小褶皱枢纽和轴面产状统计,为叠加褶皱的存在提供了依据。地质体平面形态的透镜化和走向弯曲,是两期叠加褶皱干涉图象的平面特征。有效解析叠加褶皱,合理建立构造模型,不仅对区域构造发展的历史具有重大意义,在指导地质填图工作的进行方面也具有不可替代的作用。甘肃西秦岭地区大面积分布的泥盆纪西汉水群和三叠纪隆务河群,以浅变质和砂板岩夹灰岩的沉积建造为特点,地质填图中厚度巨大的假象是叠加褶皱构造叠置所成,是构造复合的结果。多期面理关系的研究和小褶皱枢纽产状的统计分析,认为有两期近共轴、小角度的褶皱叠加。     

Characteristic of Gravity and Magnetic Anomalies in the Daba Shan and the Sichuan basin, China: Implication for Architecture of the Daba Shan

The Dabashan nappe structural belt links the Hannan block to the west with the Huangling block to the east between Yangxian and Xiangfan. The Dabashan arc-shaped fold belt formed during late Jurassic and was superposed on earlier Triassic folds. To achieve an improved understanding of the deep tectonics of the Dabashan nappe structural belt, we processed and interpreted the gravity and magnetic data for this area using new deep reflection seismic and other geophysical data as constraints. The results show that the Sichuan basin and Daba Mountains lie between the Longmenshan and Wulingshan gravity gradient belts. The positive magnetic anomalies around Nanchong-Tongjiang-Wanyuan-Langao and around Shizhu result from the crystalline basement. Modeling of the gravity and magnetic anomalies in the Daba Mountains and the Sichuan basin shows that the crystalline basement around Nanchong-Tongjiang-Wanyuan-Langao extends to the northeast underneath the Wafangdian fault near Ziyang. The magnetic field boundary in the Zhenba-Wanyuan-Chengkou-Zhenping area is the major boundary of the Dabashan nappe thrusting above the Sichuan Basin. This boundary might be the demarcation between the south Dabashan and the north Dabashan structural elements. The low gravity anomaly between Tongjiang and Chengkou might be partly caused by thickened lower crust. The local low gravity anomaly to the south of Chengkou-Wanyuan might result from Mesozoic strata of low density in the Dabashan foreland depression area.