黔北松林穹隆形成機(jī)制及演化

楊光龍

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局106地質(zhì)大隊(duì)，貴州遵義563004；貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州貴陽(yáng)550004）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

松林穹隆大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西南緣黔北臺(tái)隆遵義斷拱畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)和鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)的接合部位（圖1）［1］，是渝南-黔中鋁土礦磷塊巖鉬鎳礦成礦帶的重要組成部分.構(gòu)造以燕山期形成的淺層構(gòu)造最為發(fā)育，多呈北東向和北北東向線性延伸，為典型的前陸褶皺-逆沖斷帶.發(fā)育最好、分布廣泛的是侏羅山式褶皺，卷入這個(gè)褶皺帶的地層為元古宇至中生界，以下古生界地層為主體.其褶皺型式多樣，包括了隔檔式、隔槽式、疏密波狀和箱狀等多種類型，其中以隔檔式褶皺最為發(fā)育和典型，其由一系列緊密的背斜和平緩的向斜相間平等排布而成，在平面上和剖面上均呈雁形排列.

2 構(gòu)造形態(tài)特征

松林穹隆位于松林-巖孔背斜中段.穹隆核部由前震旦系、震旦系地層構(gòu)成，其邊界東起牛蹄，沿順時(shí)針?lè)较蚪?jīng)小竹流水-雞公山-廟子灣-紅光壩轉(zhuǎn)至牛蹄圈閉.長(zhǎng)軸北北東27°，延伸長(zhǎng)18.6 km；短軸北西西297°，延伸長(zhǎng) 14.4 km；長(zhǎng)、短軸比為 1.3∶1，面積 268 km2.自核心向周邊，地層時(shí)代由老至新，層層遞次包裹，巖層傾角逐漸變大，為 2～20°，一般 5～15°，剖面形態(tài)沿長(zhǎng)軸方向呈開闊圓弧狀.穹隆翼部由寒武系—志留系地層構(gòu)成，影響范圍東到海龍壩、南抵樂(lè)山壩、西達(dá)三星寺、北至混子場(chǎng)，面積506 km2（圖2）.

在穹隆核部及翼部，斷裂構(gòu)造發(fā)育，其組成和展布狀態(tài)不盡相同.主要包括：核部—北西翼發(fā)育的一組北東向斷裂；核部西側(cè)發(fā)育的由北北東向、近東西向斷裂構(gòu)成的網(wǎng)格狀斷塊；南西部發(fā)育的一組近東西向平移斷層；南東翼發(fā)育的4條放射狀斷層；東翼近核部邊緣發(fā)育的由北北東向、北東向及北西向斷裂構(gòu)成的網(wǎng)格狀斷塊等.由于穹隆發(fā)育較早，松林—巖孔背斜橫跨疊置在穹隆之上，導(dǎo)致背斜形態(tài)在穹隆分布地段受到改變，穹隆西緣則阻擋了長(zhǎng)崗向斜繼續(xù)往北東延伸，使其北段軸線沿北北東向偏轉(zhuǎn)呈弧形展布.疊加的斷裂、褶皺構(gòu)建了松林穹隆呈圓弧狀展布的形態(tài)特征和構(gòu)造格局.

3 應(yīng)力機(jī)制分析

在松林穹隆構(gòu)造各部位（圖2）選擇9個(gè)2～4m2的露頭測(cè)得節(jié)理950條?貴州省地礦局106地質(zhì)大隊(duì)區(qū)調(diào)分隊(duì).1∶5萬(wàn)松林幅、鴨溪幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.1992.，通過(guò)節(jié)理分期和配套，在吳爾福網(wǎng)上作極點(diǎn)圖、等密線圖，配合普洛寧網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，求得各期節(jié)理的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀，并在吳爾福網(wǎng)（d=20 cm）上進(jìn)行應(yīng)力解析，獲得本區(qū)應(yīng)力狀態(tài)如表1.

3.1 早期（Ⅰ）南東向朝北西向的擠壓應(yīng)力

主應(yīng)力軸σ1的總體方向?yàn)楸蔽?75～330°∠1～34°，一般為 310°∠15°.在不同的部位，主應(yīng)力作用方向有所不同.在核部，為向北西西擠壓，傾伏角較緩（275°∠12～16°）；在北西翼，為向北擠壓，傾伏角近水平（313°∠6°）；在東翼，為向北西擠壓，傾伏角近水平（300°∠2～5°）；在南東翼，為向北西擠壓，傾伏角近水平—中常（328～330°∠1～28°）.從東翼到南東翼，主應(yīng)力軸呈向心型分布，指向穹隆核部中心.

中間應(yīng)力軸σ2向北東54°至南東158°傾伏，傾伏角陡（36～78°），個(gè)別傾伏向南西（泡桐坪 200°∠54°）.總體上，穹隆核部之σ2較翼部大.

最小應(yīng)力軸σ3傾伏向北東或南西，傾伏角近水平-中?；蚨竷A，為北東 12～62°∠1～21°或南西 202～238°∠6～66°，個(gè)別傾伏向南東東、傾伏角近水平(泡桐坪103°∠4°).總體上，在穹隆北東部，σ3向北東傾伏，而在南西部，σ3向南西傾伏；在穹隆核部σ3傾伏角較緩，而在翼部較陡.

3.2 晚期（Ⅱ）北西和南東方向的擠壓應(yīng)力

由于早期應(yīng)力形成了松林穹隆及與之具成生聯(lián)系的斷裂，邊界條件復(fù)雜化，導(dǎo)致各部位的晚期應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生重大改變，與早期應(yīng)力狀態(tài)明顯不同.

在穹隆北西翼雞公山一帶，主應(yīng)力軸σ1向南東擠壓，傾伏角近水平（134°∠2°）；中間應(yīng)力軸 σ2向北東43°傾伏，傾伏角76°；最小應(yīng)力軸σ3向南西傾伏，傾伏角緩（224°∠14°）.在穹隆南緣泡桐坪一帶，主應(yīng)力軸σ1向北西西擠壓，傾伏角近水平（275°∠3°）；中間應(yīng)力軸σ2向南南東167°傾伏，傾伏角達(dá)80°；最小應(yīng)力軸σ3向北北東傾伏，傾伏角緩（5°∠10°）.在穹隆東翼牛蹄-棟青園一帶，主應(yīng)力軸σ1向北東或南西傾伏；最小應(yīng)力軸σ3向北西323°或南東130°傾伏.在穹隆南東翼巷口、善忠會(huì)一帶，主應(yīng)力軸σ1向南東或北北西擠壓，傾伏角中常（140°∠24°、352°∠32°）；中間應(yīng)力軸σ2向北西或南東傾伏，傾伏角陡 （50°∠1°、252°∠23°）；最小應(yīng)力軸σ3向北東或南西西傾伏，傾伏角近水平—中常（318°∠65°、134°∠48°）.

表1 松林穹隆應(yīng)力狀態(tài)統(tǒng)計(jì)表Table1 Statistics for the stressstate of Songlin Dome

總體上，晚期應(yīng)力狀態(tài)有如下特點(diǎn)：主應(yīng)力軸σ1傾伏方向較亂，主應(yīng)力軸σ1、最小應(yīng)力軸σ3之傾伏角較小而中間應(yīng)力軸σ2傾伏角較大.

由于節(jié)理分析之應(yīng)力在震旦系—三疊系的巖石中具有一致性，認(rèn)為它們均是燕山期的應(yīng)力.早期應(yīng)力反映了巖層水平時(shí)的受力狀態(tài)，晚期應(yīng)力多反映了巖層傾斜時(shí)的受力狀態(tài)，與穹隆受力狀態(tài)同期.

4 構(gòu)造演化

松林穹隆在長(zhǎng)期地質(zhì)歷史演化進(jìn)程中，經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其演化模式如圖3.

4.1 早期古基底隆升階段

新元古代中期，雪峰運(yùn)動(dòng)使前震旦系板溪群遭受區(qū)域淺變質(zhì)作用，形成古隆起雛形，上升成陸，遭受剝蝕?貴州省地質(zhì)調(diào)查院.1∶25萬(wàn)遵義市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.2004..從前震旦系構(gòu)造層（Ⅰ）與震旦系構(gòu)造層（Ⅱ）界面等高線的分布判斷（圖2），該隆起核心在黑神廟-六井溝一帶，長(zhǎng)軸走向?yàn)楸北睎|20°，短軸走向?yàn)楸蔽魑?90°，長(zhǎng)軸與短軸之比為1.8∶1（以1000m等高線范圍計(jì)算）.核心以外往北西西側(cè)，地勢(shì)漸低，坡度約為11°；往南東東側(cè)，地勢(shì)亦變低，坡度較緩，約為5°.以0m等高線為計(jì)算范圍，長(zhǎng)軸與短軸之比為1∶1，其形狀略呈圓形，面積略比現(xiàn)保存的松林穹隆大.震旦紀(jì)南沱期，海水又進(jìn)入?yún)^(qū)內(nèi)，淹沒(méi)了古隆起，沉積了厚634～763m的淺海碳酸鹽巖及碎屑巖組合（構(gòu)造層Ⅱ）.震旦紀(jì)末期，本區(qū)再次上升成陸，遭受剝蝕，造成震旦系與上覆寒武系呈平行不整合接觸［2］.此次上升繼承并強(qiáng)化了古隆起的形態(tài)特征，主要表現(xiàn)為自北西向南東的掀斜，導(dǎo)致震旦系燈影組下段頂部及上段在北西部剝蝕殆盡，而南東部新土溝-柿花溝一帶僅剝蝕掉燈影組上段的部分巖層.

4.2 中期沉積-剝蝕階段

震旦紀(jì)末期的隆升進(jìn)一步強(qiáng)化了穹隆形態(tài).之后，原隆起區(qū)在漫長(zhǎng)的地史時(shí)期，沉積了厚5000m的古生代—中生代碳酸鹽巖、碎屑巖及黏土巖組合.受奧陶紀(jì)末期或志留紀(jì)初期都勻運(yùn)動(dòng)的影響，本區(qū)自南向北沉積厚度增大，遭受剝蝕程度減弱，致使奧陶系至志留系保有地層厚度由182m逐漸變?yōu)?90m（構(gòu)造層Ⅲ、Ⅳ），南北地層厚度差達(dá)208m.在志留紀(jì)末期、石炭紀(jì)早期的廣西運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為自南向北的掀斜性隆升，導(dǎo)致志留系僅在北部殘留數(shù)十米，整個(gè)泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)期間僅早石炭世大塘期有少量鋁土巖（礦）沉積（構(gòu)造層Ⅴ）.石炭紀(jì)末或二疊紀(jì)初發(fā)生的黔桂運(yùn)動(dòng)；造成區(qū)域性隆升，致使本區(qū)缺失中、上石炭統(tǒng)；之后本區(qū)下降，海水超覆，沉積了早二疊世的一套厚277～374m的碳酸鹽巖組合（構(gòu)造亞層Ⅵa）.中二疊世末期至晚二疊世早期發(fā)生的東吳運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為區(qū)域性隆升，本區(qū)遭受剝蝕，剝蝕厚度差達(dá)25m；之后本區(qū)下降，海水超覆，沉積了晚二疊世和早、中三疊世的一套厚1488～1771m的碳酸鹽巖及黏土巖組合（構(gòu)造亞層Ⅵb）.中三疊世末或晚三疊世初發(fā)生的安源運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為區(qū)域性隆升，本區(qū)上升成陸并遭受剝蝕，結(jié)束了海相沉積史，轉(zhuǎn)為陸地河湖相沉積，沉積了晚三疊世—早、中侏羅世厚693～872m的碎屑巖及黏土巖組合（構(gòu)造層Ⅶ）.

4.3 晚期強(qiáng)烈褶皺、斷裂階段

侏羅紀(jì)末期、白堊紀(jì)初期的燕山運(yùn)動(dòng)，是區(qū)域最劇烈的造山運(yùn)動(dòng)，太平洋板塊向歐亞板塊斜向俯沖，導(dǎo)致震旦系—侏羅系地層發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺、斷裂［1］.

在燕山期本區(qū)存在兩期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng).第Ⅰ期主要表現(xiàn)為南東方向朝北西方向的水平擠壓應(yīng)力，形成了北西-南東壓縮、北東-南西拉伸、結(jié)構(gòu)面傾向南東的應(yīng)變模式.在穹隆核部—北西翼形成了一組北東向的張性斷裂，遠(yuǎn)離核部呈斷面傾向北西的階梯狀組合型式，近核部呈斷面傾向南東的階梯狀組合型式，整體上則構(gòu)成地壘.在核部西側(cè)，發(fā)育一組北東向的張性斷裂系，斷面傾向北西西，亦構(gòu)成階梯狀組合型式；在穹隆南東翼發(fā)育4條張性斷裂，呈放射狀組合型式.第Ⅱ期主要表現(xiàn)為北西和南東方向的擠壓應(yīng)力，形成北東向褶皺群及北西向、近東西向平移斷層和北東向壓扭性斷裂.松林-巖孔背斜斜跨疊置在松林穹隆之上，軸線由北東70°轉(zhuǎn)為北東45°展布，與穹隆長(zhǎng)軸夾角18°，樞紐傾伏角由穹隆核部至翼部逐漸變大.長(zhǎng)崗向斜由于受松林穹隆的阻擋，使其走向北東的優(yōu)勢(shì)形態(tài)改變?yōu)樽呦虮北睎|的弧形而兼具旋扭特點(diǎn).伴隨褶皺的形成，在其核部及翼部發(fā)育了北東向的壓扭性逆斷層，并在局部形成次級(jí)撓曲（背斜）及掀斜向斜.與此同時(shí)，松林穹隆形態(tài)進(jìn)一步強(qiáng)化并趨于穩(wěn)定，而其內(nèi)發(fā)育的北東向及北北東向斷裂再次活動(dòng)，個(gè)別斷層甚至轉(zhuǎn)化為壓扭性逆斷層.燕山運(yùn)動(dòng)過(guò)后，本區(qū)間歇性隆升，處于以剝蝕作用為主的階段.喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)對(duì)穹隆結(jié)構(gòu)形態(tài)沒(méi)有明顯的改變［3］.至此，松林穹隆形貌和構(gòu)造格局最終定型.

5 結(jié)語(yǔ)

松林穹隆雛形為新元古代中期至震旦紀(jì)末期形成的一個(gè)古基底隆起.從震旦紀(jì)末期至白堊紀(jì)初期這一長(zhǎng)期的地史演化中，經(jīng)歷了不斷隆升→下降→隆升的復(fù)雜過(guò)程，從而使古隆起由雛形狀態(tài)走向初步定型.燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期，來(lái)自早期南東方向和晚期北西、南東方向的壓應(yīng)力作用，使松林穹隆發(fā)生相應(yīng)的斷裂和疊加褶皺乃至最終定型，這是松林穹隆得以強(qiáng)化并趨向復(fù)雜化的最根本的地應(yīng)力因素.歷次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的綜合作用結(jié)果，形成了松林穹隆這一獨(dú)具特色的構(gòu)造景觀.

［1］貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)局.貴州省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社,1987:554—635.

［2］王硯耕.貴州主要地質(zhì)事件與區(qū)域地質(zhì)特征［J］.貴州地質(zhì),1996,13（2）:99—104.

［3］秦守榮，劉愛(ài)民.論貴州喜山期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)［J］.貴州地質(zhì),1998,15（2）:105—114.