四川二郎山地區(qū)構(gòu)造變形特征及成因探討

李友余，王道永，吳德超，周琳雄

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059)

0 引言

二郎山地區(qū)位于揚(yáng)子陸塊西緣，處于龍門山構(gòu)造帶、川滇南北構(gòu)造帶、松潘—甘孜造山帶交匯地帶。龍門山構(gòu)造帶、松潘—甘孜褶皺系是近年來國內(nèi)外眾多地質(zhì)學(xué)者研究的重點(diǎn)課題，取得了許多成果(王二七等，2008;李智武等，2008，2009;張岳橋等，2011)。通過野外地質(zhì)調(diào)查、物化探技術(shù)及遙感測量技術(shù)等地質(zhì)填圖手段對該地區(qū)的褶皺、斷裂變形特征和成因進(jìn)行了比較詳細(xì)的闡述和分析，不僅對該地區(qū)的構(gòu)造變形及演化提供認(rèn)識和幫助，還有助于揚(yáng)子板塊西緣、龍門山構(gòu)造帶、松潘—甘孜褶皺系的變形特征分析及形成演化提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造位置

二郎山位于揚(yáng)子陸塊西緣，緊鄰東特提斯構(gòu)造域松潘—甘孜褶皺系，橫跨康滇地軸與上揚(yáng)子臺拗2個構(gòu)造單元(圖1)，隸屬于揚(yáng)子古陸塊。所在古陸塊形成于前震旦紀(jì)，震旦紀(jì)以來的沉積蓋層發(fā)育較全，經(jīng)歷了晉寧—澄江、加里東、華力西、印支、喜山等多旋回構(gòu)造運(yùn)動。區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂比較發(fā)育;巖漿活動頻繁。

圖1 隧道遂址區(qū)域大地構(gòu)造位置圖

1.2 構(gòu)造單元劃分及特征

二郎山地區(qū)所處大地構(gòu)造位置特殊，無論物質(zhì)建造、變形型式、地質(zhì)演化等方面都存在較為明顯的差異。根據(jù)上述條件，以二郎山西支斷裂為界，可將二郎山區(qū)域劃分為東段沉積蓋層變形巖塊和西段基底變形巖塊2個構(gòu)造單元(王道永等，2011)。

基底變形巖塊:分布于二郎山地區(qū)西段。由構(gòu)成“康滇地軸”的太古—早元古代的變質(zhì)結(jié)晶基底—康定雜巖、中條期變質(zhì)基—中酸性巖漿巖和晉寧—澄江期中酸性巖漿巖、震旦系蘇雄組火山巖建造組成。經(jīng)多期韌性變形—變質(zhì)作用，巖體均一化較徹底，巖塊整體性好，不發(fā)育褶皺構(gòu)造，以早期韌性剪切變形、后期疊加脆韌性斷裂變形為特征。

基底變形巖塊以瀘定韌性剪切帶為界，根據(jù)其組成和變形差異，可進(jìn)一步劃分為2個次級斷塊——干溝斷塊(Ⅱ1)和大渡河斷塊(Ⅱ2)(圖2)。

沉積蓋層變形巖塊:出露于二郎山區(qū)域東段。由古生界(缺失石炭系)系地層和少量基底晉寧—澄江期結(jié)晶巖系組成。巖塊具良好的層狀結(jié)構(gòu)，故褶皺、斷裂極為發(fā)育，以縱彎彎滑、脆性破裂構(gòu)造變形為特征;巖體的分化性較強(qiáng)，巖體完整性、均一性較差。根據(jù)斷裂對巖塊的分化和變形特征的差異，將沉積蓋層變形巖塊進(jìn)一步劃分為7個次級斷塊——大坪山斷塊(Ⅰ1)、燒房頭斷塊(Ⅰ2)、門坎山斷塊(Ⅰ3)、石杠子溝斷塊(Ⅰ4)、雪可老斷塊(Ⅰ5)、馬鞍山斷塊(Ⅰ6)。

2 變形特征研究

區(qū)域構(gòu)造主要受揚(yáng)子地臺西緣構(gòu)造帶——東部的北北東向龍門山構(gòu)造帶、西部的川滇南北構(gòu)造帶，以及松潘—甘孜造山帶內(nèi)部的北西向鮮水河斷裂帶共同控制。區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景復(fù)雜，不同性質(zhì)、不同級次的褶皺、斷裂比較發(fā)育。區(qū)域北部和西部受松潘—甘孜造山帶影響，發(fā)育構(gòu)造變形以緊閉線狀的弧形褶皺構(gòu)造為主，而斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育;區(qū)域東部和北東部受揚(yáng)子地臺西緣推覆作用影響，褶皺、斷裂強(qiáng)烈。由于區(qū)域遭受至少2次或2次以上不同方向、方式構(gòu)造力的同時或先后作用，因此各種構(gòu)造形跡呈相互過渡、遷就和歪曲、改造、轉(zhuǎn)化的構(gòu)造聯(lián)合、構(gòu)造復(fù)合現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，構(gòu)成一幅極為復(fù)雜的形變圖像(圖2)。

2.1 褶皺變形特征

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要發(fā)育于沉積蓋層變形巖塊中，以一系列排列緊密的平行褶皺和單斜構(gòu)造為主，受斷裂作用影響，發(fā)育大量次級褶皺和派生構(gòu)造，斷裂性質(zhì)以逆斷層發(fā)育、平移斷層切割為特征;基底變形巖塊以早期韌性剪切變形、后期疊加脆韌性斷裂變形為特征，僅在下震旦統(tǒng)蘇雄組安山巖段(Z1sα)凝灰?guī)r中局部出現(xiàn)流面而略顯層狀構(gòu)造。

2.1.1 結(jié)晶基底韌性變形 分布于二郎山西支斷裂以西，主要由結(jié)晶基底的變質(zhì)中性—中酸性巖漿巖、晉寧—澄江期中性—中酸性侵入巖和下震旦統(tǒng)蘇雄組安山巖段(Z1sα)地層組成。

變形特征主要表現(xiàn)為:晚太古代—早元古代中條期區(qū)域結(jié)晶基底在地殼早期高溫高壓背景下，基底巖石處于中深構(gòu)造層次環(huán)境的固體流變狀態(tài)，受近東西向擠壓構(gòu)造應(yīng)力場作用下，形成近SN向的韌性剪切帶、彎流－剪滑褶皺和伴隨構(gòu)造－變質(zhì)作用產(chǎn)生的構(gòu)造片理、片麻理構(gòu)造等;晚元古代晉寧—澄江期，先后經(jīng)歷了拉張→擠壓的變形構(gòu)造幕。第Ⅰ變形構(gòu)造幕受EW向拉張作用，區(qū)域處于陸緣拉張階段，大規(guī)模的巖漿侵位形成SN向構(gòu)造巖漿帶，并控制巖體內(nèi)部原生節(jié)理構(gòu)造形成和規(guī)律組合;第Ⅱ變形構(gòu)造幕受EW向擠壓作用，構(gòu)造－巖漿帶隆起并伴隨韌性剪切作用，形成發(fā)育在雜巖體中的糜棱巖帶構(gòu)造——瀘定韌性剪切帶。

2.1.2 沉積蓋層韌—脆性剪切變形 發(fā)育于二郎山西支斷裂以東的古生界沉積巖層和少量基底晉寧—澄江期鉀長花崗巖、中生界上三疊統(tǒng)須家河組地層中，主要表現(xiàn)以排列近SN、NNW、NNE向線狀、短軸狀平行褶皺及單斜構(gòu)造為特征。

單斜構(gòu)造主要發(fā)育于大坪山斷塊(Ⅰ1)、門坎山斷塊(Ⅰ3)及馬鞍山斷塊(Ⅰ6)內(nèi)部。大坪山斷塊(Ⅰ1)內(nèi)，加里東期上三疊統(tǒng)須家河組(T3x)與中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組(P2q+m)呈角度不整合接觸，斷塊內(nèi)部褶皺構(gòu)造不發(fā)育，以傾向西的單斜構(gòu)造為主，傾角55°～65°，受新溝斷層向東逆沖推覆牽引作用，近斷層附近巖層局部東傾。

門坎山斷塊(Ⅰ3)內(nèi)表現(xiàn)為印支期下奧陶統(tǒng)紅石崖組(O1h)與下伏晉寧—澄江期花崗巖體(γk2)呈沉積不整合接觸，單斜構(gòu)造總體顯示為巖層向西緩傾，代表性產(chǎn)狀285°～335°∠10°～23°，但發(fā)育有一系列的寬緩褶皺構(gòu)造;在近二郎山東支斷裂附近，受斷層逆沖作用形成牽引褶皺，巖層逐漸變陡并反傾。

在馬鞍山斷塊(Ⅰ6)內(nèi)部，斷塊內(nèi)部褶皺及斷裂構(gòu)造不發(fā)育，構(gòu)造較為簡單，整體表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造，巖層整體呈向東傾斜，傾角較緩，總體產(chǎn)狀為80°～90°∠20～30°。近斷層附近巖層產(chǎn)狀(傾角)有所變化，在二郎山西支斷層附近巖層變緩(15°～20°)，在馬鞍山擠壓帶附近變陡(30°～40°)，甚至直立、倒轉(zhuǎn)。

結(jié)合區(qū)域性構(gòu)造變形分析，厘定出在二郎山地區(qū)主要發(fā)育兩期次構(gòu)造幕，即加里東期褶皺幕與華力西期褶皺幕。

華力西期褶皺幕，主要發(fā)育SN走向的褶皺變形。在燒房頭斷塊(Ⅰ2)、雪可老斷塊(Ⅰ5)內(nèi)部，該褶皺幕主要表現(xiàn)為背、向斜相間排列。背斜核部地層為中泥盆統(tǒng)甘溪組(D2g)，兩翼地層由中泥盆統(tǒng)養(yǎng)馬壩組(D2y)構(gòu)成，由東向西，軸面由斜歪變直立，樞紐則由向南傾伏變?yōu)樗街料虮眱A伏，兩翼巖層產(chǎn)狀傾角則變現(xiàn)為由不對稱變?yōu)閷ΨQ;向斜核部出露中泥盆統(tǒng)養(yǎng)馬壩組(D2y)地層，兩翼地層以中泥盆統(tǒng)甘溪組(D2g)為主，局部出露下泥盆統(tǒng)平驛鋪組(D1p)地層，褶皺類型為直立傾伏褶皺，樞紐傾伏向由南向NE變化。

加里東期褶皺幕，在門坎山斷塊(Ⅰ3)內(nèi)較明顯，軸向NNE—SSW，樞紐近水平，兩翼巖層產(chǎn)狀不對稱。核部地層為下奧陶統(tǒng)紅石崖組及巧家組(O1h+q)，兩翼依次出露中、上奧陶統(tǒng)和下、中志留統(tǒng)地層。向斜西翼巖層受二郎山東支斷層影響產(chǎn)狀變化較大;東翼巖層產(chǎn)狀較平緩。北東端被?；藬鄬?F2)所切斷，南東端延伸情況不明，為軸面近于直立、樞紐向北緩傾的開闊直立傾伏向斜。向斜南東側(cè)還發(fā)育一系列與之平行的褶皺構(gòu)造。

2.2 斷裂變形特征

研究區(qū)構(gòu)造背景較復(fù)雜、發(fā)育不同性質(zhì)、不同級別斷層16條(表1)，以逆沖性質(zhì)為主，由東向西逆沖。其中規(guī)模較大的有6條。

2.2.1 新溝斷裂 新溝斷層位于長河壩村新溝附近，走向近 SN，向西陡傾，長度約15 km，破碎帶20～50 m，帶中主要發(fā)育構(gòu)造角礫巖，上盤為泥盆系養(yǎng)馬壩組(D2y)組，下盤為上三疊系須家河組(T3x)。被近EW向右行平移斷層將其錯移，錯距不大，約200 m，以平移斷層為界新溝斷裂可分為北、南兩段。

北段在新溝(河)由SN向轉(zhuǎn)EW向地段分布，須家河組地層破碎強(qiáng)烈，巖層向東緩傾斜。由于地層不連續(xù)(D2y/T3x)、產(chǎn)狀不協(xié)調(diào)、破碎帶發(fā)育，存在負(fù)地形等特征明顯反映斷層的存在。

南段分布于長河壩以南的SE，在燒房頭溝處，斷層橫切EW向沖溝，斷層上盤泥盆系養(yǎng)馬壩組(D2y)發(fā)育一系列牽引褶皺，后者軸面劈理發(fā)育，沿軸面劈理發(fā)育碎斑巖及少量碎粉巖，斷層帶中構(gòu)造巖主要為構(gòu)造角礫巖寬度10余m，影響帶數(shù)十米(圖3)。

表1 二郎山地區(qū)斷層簡表

圖3 新溝斷裂南段(燒房頭溝)構(gòu)造特征

2.2.2 ?；藬嗔?斷裂NW起于石杠子溝北，向SE經(jīng)赤竹坪、保新廠、凰儀，止于轎頂山北，斷裂總體走向NW40°，中部于凰儀附近向東突出呈弧形，傾向SE，傾角在70°以上，屬一條高角度的逆沖斷層。在二郎山地區(qū)，該斷裂將元古界晉寧期鉀長花崗巖推覆于志留系羅惹坪組沉積巖之上。中段斷距最大，達(dá)千米以上，兩端斷距較小，常分枝，呈疊瓦狀，以致燈影組—二疊系地層呈透鏡體夾于其中，長達(dá)8～10 km。斷層帶十分破碎，具有發(fā)育程度不等，寬度不一的構(gòu)造角礫巖及碎斑巖、碎粉巖等，次級構(gòu)造(破劈理、擦痕)均很發(fā)育。

2.2.3 二郎山斷裂帶 二郎山斷裂帶屬龍門山斷裂帶南延部分，斷裂帶長度約60 km。北起天全縣長河坎，經(jīng)馬鞍山、照壁山、二郎山等，終止于瀘定縣冷磧鎮(zhèn)以南。斷裂帶總體上呈NE—SW走向，但波狀起伏變化明顯，傾向總體向NE，傾角隨走向部位不同而變化，一般為42°～70°。該斷裂帶主要由大致平行的3條斷裂，即二郎山東支、中支和西支斷裂組成，向南逐漸收斂合(劉援朝等，2010)(圖4)。分述如下。

圖4 二郎山斷裂帶各分支斷裂野外露頭

二郎山東支斷裂:在杠子溝下游出露，走向NE 25°～30°，傾向 NW∠75°。上盤為元古代鉀長花崗巖，下盤為奧陶—志留系，元古代花崗巖仰沖于奧陶—志留系之上。斷層帶兩側(cè)巖石破碎，巖層強(qiáng)烈揉皺，片理異常發(fā)育。

二郎山中支斷裂:中支斷裂于二郎山處從西支分出，呈NE∠25°延至石杠子溝被保凰斷裂所截后北延，傾向SE，∠70°。元古代花崗巖及奧陶系、志留系仰沖于泥盆系及上三疊統(tǒng)須家河組之上，斷距達(dá)千米以上。巖層強(qiáng)烈揉皺，片理極為發(fā)育，以致團(tuán)塊狀灰?guī)r的層理被片理取代，構(gòu)造透鏡體及密集節(jié)理帶發(fā)育。

二郎山西支斷裂:為二郎山斷裂帶的主斷層。由冷磧南西，經(jīng)二郎山、馬鞍山西側(cè)繼續(xù)北延，南段走向為NE∠30°，北段近 SN 向，傾向 NW，∠55°，元古代花崗巖及中酸性火山巖仰沖于泥盆系及上三疊統(tǒng)須家河組地層。在干溝一帶，出露下震旦統(tǒng)蘇雄組安山巖段地層;斷層帶中構(gòu)造角礫巖、破劈理帶、構(gòu)造透鏡體發(fā)育。

2.2.4 瀘定韌性剪切帶 為大渡河斷裂的組成部分，主要發(fā)育的是早元古代康定群的變質(zhì)基性－酸性火山巖以及澄江期的斜長花崗巖，僅有少量的澄江期鉀長花崗巖;而在其東側(cè)則表現(xiàn)為以澄江期的強(qiáng)烈?guī)r漿活動為主(劉援朝等，2010)。

瀘定韌性剪切帶總體上SN走向沿大渡河流域呈弧形延伸，傾向向西，傾角在不同部位也存在變化，一般50°～84°。瀘定韌性剪切帶長約90 km，寬400～1 000 m，總體呈北寬南窄的變化趨勢。

由于剪切帶內(nèi)部的巖石遭受高溫高壓環(huán)境下的強(qiáng)烈韌性剪切變形，形成了一系列成分不同、類型不同、變形強(qiáng)度不同的韌性變形斷層巖——糜棱巖。同時，在局部地段還可見到后期脆性破裂疊加在韌性剪切帶中以及剪切帶邊緣，反映出不同性質(zhì)多期活動的特點(diǎn)(圖5)。

圖5 瀘定韌性剪切帶中碎斑構(gòu)造及糜棱巖中的絹云母條帶狀

3 成因探討

中條旋回:區(qū)域的結(jié)晶基底在地殼早期高溫高壓背景下，基底巖石處于中深構(gòu)造層次環(huán)境的固體流變狀態(tài)，受強(qiáng)大的近EW向擠壓構(gòu)造應(yīng)力場作用下，形成近SN向的韌性剪切帶、彎流－剪滑褶皺和伴隨構(gòu)造－變質(zhì)作用產(chǎn)生的構(gòu)造片理、片麻理構(gòu)造等。

晉寧旋回:研究區(qū)經(jīng)歷了從拉張→擠壓的變形構(gòu)造幕。第Ⅰ變形構(gòu)造幕受東西向拉張作用，區(qū)域處于開放環(huán)境，大規(guī)模的巖漿侵位形成SN向構(gòu)造－巖漿帶，并控制巖體內(nèi)部原生節(jié)理構(gòu)造形成和規(guī)律組合;第Ⅱ變形構(gòu)造幕受EW向擠壓作用，構(gòu)造－巖漿帶隆起并伴隨韌性剪切作用，形成康滇地軸的雛形和發(fā)育在雜巖體中的糜棱巖帶構(gòu)造(瀘定韌性剪切帶等)。經(jīng)過中條、晉寧構(gòu)造旋回，區(qū)域基底以韌性構(gòu)造變形為特色的構(gòu)造序列形成。

晚三疊世末，隨古特提斯洋的關(guān)閉、揚(yáng)子板塊和羌塘板塊之間相互碰撞以及勞亞板塊向南推擠的共同作用，在區(qū)域西部的松潘—甘孜地槽內(nèi)首先產(chǎn)生強(qiáng)烈韌性變形，形成擠壓型彎流－剪滑地槽型弧形褶皺造山帶;碰撞造山作用的持續(xù)進(jìn)行，拉開了區(qū)域構(gòu)造變形從西部韌性向東部脆性的轉(zhuǎn)化，區(qū)域北部受勞亞板塊向南推擠，西部地槽造山帶向南部地臺逆掩推覆，在揚(yáng)子地臺的約束阻擋下產(chǎn)生反時針力偶，形成NE向龍門山推覆造山帶;之后，區(qū)域受鮮水河構(gòu)造帶活動影響，在NE—SW方向擠壓及左行剪切作用下，形成NW—NNW向壓剪性構(gòu)造，并疊加于西部地槽和東部地臺先成構(gòu)造之上。經(jīng)印支旋回，區(qū)域以推覆構(gòu)造為格架、變形以自西向東由韌性向脆性過渡為特色。

侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)的燕山期，區(qū)域內(nèi)結(jié)束了大陸邊緣造山和陸間碰撞造山構(gòu)造背景，進(jìn)入到陸內(nèi)造山環(huán)境控制下的燕山脆性構(gòu)造變形期。

燕山期，區(qū)內(nèi)繼承了印支晚期—燕山早期SN向推擠和揚(yáng)子地塊、鮮水河斷裂限制約束的三角束狀聯(lián)合構(gòu)造應(yīng)力場特點(diǎn)。因此，區(qū)域構(gòu)造線方向沒有發(fā)生本質(zhì)變化，僅是進(jìn)一步強(qiáng)化了區(qū)域構(gòu)造變形。但由于區(qū)域經(jīng)歷了大陸邊緣造山向陸內(nèi)造山的演變，構(gòu)造變形環(huán)境發(fā)生了從地槽向上構(gòu)造層次的轉(zhuǎn)化，形成韌性向脆性過渡的構(gòu)造變形及組合。

4 結(jié)論

二郎山地區(qū)大地構(gòu)造背景特殊，主要受龍門山構(gòu)造帶、川滇南北構(gòu)造帶以及鮮水河斷裂帶共同控制，以二郎山西支斷裂為界，可將二郎山區(qū)域劃分為東段沉積蓋層變形巖塊和西段基底變形巖塊2個構(gòu)造單元，并進(jìn)一步劃分為8個次級單元。

研究區(qū)內(nèi)，受揚(yáng)子地臺西緣推覆作用影響，褶皺以排列近SN、NNW、NNE向緊閉的線狀、短軸狀平行褶皺及單斜構(gòu)為造征;斷裂十分發(fā)育，不同性質(zhì)、不同級別斷層達(dá)16條，以逆沖性質(zhì)為主。

研究區(qū)構(gòu)造格局經(jīng)歷了多期構(gòu)造旋回、巖漿侵入及變質(zhì)疊加作用。

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