南大巴山前陸褶皺帶荊竹壩—石窩剖面磁組構(gòu)特征及其對構(gòu)造演化的制約

謝晉強，張國偉，郭秀峰，魯如魁，梁文天，陳應濤，申怡博

1大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質(zhì)學系，西安 710069

2五礦勘查開發(fā)有限公司，北京 100044

1 引言

自從Graham（1966）首次建立了低溫條件下沉積巖變形的磁組構(gòu)演化序列，將沉積巖的磁組構(gòu)與變形歷史聯(lián)系起來無疑促進了沉積巖變形及構(gòu)造演化的相關研究進展（Tarling and Hrouda，1993；Borradaile and Henry，1997；Parés and van der Pluijm，2003；Oliva-Urcia etal.，2010）.在絕大多數(shù)情況下，磁化率各向異性（AMS）主軸與主應變方位呈一一對應的相關性（Hrouda，1982；Borradaile，1988）.對于以發(fā)育大中型褶皺為主且缺乏伴生的透入性構(gòu)造為特征的弱變形沉積巖區(qū)，AMS因其極高的靈敏性而成為常見的構(gòu)造變形分析方法（Borradaile and Tarling，1981；Lüneburg etal.，1999；Cefelli etal.，2005）.褶皺沖斷帶作為介于以高應變與變質(zhì)作用為特征的內(nèi)部域和未變形的前陸之間的過渡帶（Saint-Bezar etal.，2002），因其特殊的構(gòu)造位置吸引了眾多研究者的關注（Hrouda，1991；Averbuch etal.，1992；Robion etal.，2007；Oliva-Urcia etal.，2009）.諸多關于褶皺沖斷帶的沉積巖AMS研究表明，地層在褶皺變形前存在平行層縮短（LPS）（Graham，1966；Borradaile and Tarling，1981；Saint-Bezar etal.，2002；Parés and van der Pluijm，2002），在褶皺過程中，與LPS相關的組構(gòu)被保存下來，但在褶皺作用后期發(fā)育的剪切帶中先存組構(gòu)可能被局部改造（Averbuch etal.，1992；Saint-Bezar etal.，2002）.

秦嶺于印支期完成板塊俯沖碰撞造山后轉(zhuǎn)入板內(nèi)構(gòu)造演化階段（張國偉等，2001），之后又發(fā)生以J3-K1為峰期的強烈的造山作用（張國偉等，2011），雪峰陸內(nèi)復合構(gòu)造系統(tǒng)從印支期至燕山中晚期連續(xù)穿時擴展形成以北東向為主導的構(gòu)造系統(tǒng)（劉恩山等，2010）.而南大巴山構(gòu)造帶恰處于由周緣造山帶圍限所成的構(gòu)造疊加背景中（圖1a），因此成為探討燕山期秦嶺造山帶陸內(nèi)造山作用及其鄰區(qū)陸內(nèi)變形的理想場所.為此，本文以野外構(gòu)造觀測為基礎并結(jié)合室內(nèi)磁組構(gòu)分析研究了燕山期南大巴山前陸褶皺帶荊竹壩—石窩剖面（圖1b，2）的疊加構(gòu)造特征及其形成演化，試圖為探討秦嶺造山帶及其鄰區(qū)的陸內(nèi)構(gòu)造與陸內(nèi)造山的大陸動力學背景提供相關佐證.

圖1 大巴山及其鄰區(qū)大地構(gòu)造略圖（a）與研究區(qū)地質(zhì)簡圖（b）1.震旦系；2.寒武系；3.奧陶系；4.志留系；5.二疊系；6.三疊系；7.侏羅系；8.白堊系；9.向斜；10.背斜；11.斷層；12.野外剖面觀測路線及采樣點.Fig.1 Tectonic sketch of the Dabashan and its adjacent regions（a）and the generalized geologic map of the South Dabashan in the studied area（b）1.Sinian；2.Cambrain；3.Ordovician；4.Silurian；5.Permian；6.Triassic；7.Jurassic；8.Cretaceous；9.Syncline；10.Anticline；11.Fault；12.Field observation line and sampling site.

2 區(qū)域地質(zhì)背景及剖面構(gòu)造變形特征

多層次逆沖推覆構(gòu)造是秦嶺造山帶現(xiàn)今結(jié)構(gòu)中最突出的特征之一（張國偉等，2001），大巴山巨型逆沖推覆構(gòu)造系是其中的典型地區(qū).以巴山弧形主推覆斷裂為界，將其劃分為北大巴山逆沖推覆構(gòu)造和南大巴山逆沖推覆擴展前鋒帶，沿鎮(zhèn)巴—陽日斷裂可將后者分為北部的前陸沖斷褶皺帶和南部的前陸褶皺帶（圖2），南大巴山主要是燕山期遞進變形的產(chǎn)物（Dong etal.，2011），同時殘留印支期板塊造山的碰撞構(gòu)造.北大巴山構(gòu)造縮短率為30%～48%，南大巴山構(gòu)造縮短率為35%～55%（何建坤等，1997），整個大巴山向南的推覆距離達100～150km（張國偉等，2001）.此外，南大巴山逆沖推覆帶還受控于來自雪峰山和米倉山構(gòu)造擠壓（樂光禹，1998），表現(xiàn)為在其西段呈近南北—北北西，與米倉山短軸寬緩背斜構(gòu)造橫跨疊加，而南東段為北西西至近東西，與川東褶皺帶形成復合或聯(lián)合構(gòu)造.

為系統(tǒng)掌握南大巴山前陸褶皺帶的構(gòu)造變形特征，沿北東—南西向設置貫穿該構(gòu)造帶的荊竹壩—石窩剖面（圖1b，2），主要出露中三疊統(tǒng)至下白堊統(tǒng).剖面構(gòu)造幾何學特征可概括為：（1）構(gòu)造變形強度表現(xiàn)為：北東區(qū)段變形最強，普遍發(fā)育倒轉(zhuǎn)褶皺與逆沖斷層、反沖斷層以及斜歪褶皺（圖3a）；中部區(qū)段變形減弱，在楊柳附近變形增強，局部可見劈理化的暗色砂質(zhì)泥巖（圖3b），應為鐵溪—巫溪隱伏逆沖斷層的影響；南西區(qū)段變形顯著減弱，除在黃鐘附近發(fā)育一斜歪背斜外（圖3c），未見明顯的露頭尺度的褶皺和斷層，總體表現(xiàn)為向南西極緩傾的單斜（圖3d）.（2）褶皺軸面總體傾向北東，指示剖面受北東方向的擠壓為主.（3）剖面所涉及的大尺度的褶皺樞紐以小角度向北西傾伏，部分露頭發(fā)育斷面傾向為南東的逆斷層（圖3e），應為來自川東褶皺帶的擠壓影響（圖1a）.

圖2 南大巴山逆沖推覆擴展前鋒帶構(gòu)造簡圖1.NDB逆沖推覆帶；2.SDB前陸沖斷帶；3.SDB前陸褶皺帶；4.花崗巖；5.主干斷裂；6.一般斷裂；7.背斜；8.向斜.Fig.2 Structure sketch of th；e propagation front belt of the South Dabas；han thrust nappes1.North Dabashan thrust na；ppes2.Fo；reland thrust b；elts of the South D；abashan3.；Foreland fold beltsof the South Dabashan4.Granite5.Main fault6.Common fault7.Anticline8.Syncline.

圖3 荊竹壩—石窩剖面構(gòu)造變形照片及野外素描圖Fig.3 Outcrop deformation photos and field geologic sketches of the Jingzhuba-Shiwo section

此外，利用縱彎褶皺分析主應力方向是恢復區(qū)域應力場常見方法之一（萬天豐，1995），為此，依照一定的褶皺統(tǒng)計策略選取了9個規(guī)模較大且軸面陡傾的縱彎褶皺（圖1b）.結(jié)果顯示（圖4）最大主壓應力軸（σ1）為230°∠2.2°，即NE-SW向，表明受到來自南大巴山的推覆擠壓.

圖4 荊竹壩—石窩剖面褶皺兩翼產(chǎn)狀投影及主應力方位Fig.4 Stereographic projection and principal stress orientation of the folds of the Jingzhuba-Shiwo section

3 實驗樣品的采集及測試

野外沿南大巴山前陸褶皺帶的荊竹壩—石窩剖面均勻布置28個采樣點（圖1b），使用便攜式汽油鉆采集定向樣品，實驗室加工為131件定向圓柱（直徑為25mm，長為22mm）.此外，由于泥質(zhì)粉砂巖的易碎裂性，在野外鉆取完整無損樣品較為困難，對此情況，則在野外采集定向巖塊（3～6kg），浸漬于實驗室的合成樹脂中，待固結(jié)干燥后使用鉆床獲取定向樣品，然后加工為測試標準圓柱.

樣品AMS測試是在西北大學大陸動力學國家重點實驗室使用捷克AGICO公司的KLY-4S磁化率儀完成，其磁場強度為300Am-1，工作頻率為875Hz，磁場均一度為0.2%，靈敏度為2×10-8（SI），測試精度為0.1%，工作溫度為20℃.AMS測試程序為SUFAR1.2，圓柱樣品依次繞正交三軸旋轉(zhuǎn)測試，旋轉(zhuǎn)角速度為0.5r.p.s.采樣點的AMS參數(shù)平均值根據(jù)Jelinek（1977）統(tǒng)計法獲得，所使用的數(shù)據(jù)處理軟件為Anisoft4.2（Chadima and Jelinek，2009），測試結(jié)果見表1.

此外，為了確定樣品中的主要載磁礦物，選取代表性樣品開展了熱磁實驗分析（κ-T曲線），實驗在中國科學院地質(zhì)與地球物理所巖石圈演化國家重點實驗室的古地磁與地質(zhì)年代學實驗室完成.

4 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

4.1 平均磁化率特征

作為礦物的物理特性，磁化率反映了礦物在給定磁場中獲得磁化的能力，巖石樣品的平均磁化率κm值與磁性礦物的類型及分布密切相關（Tarling and Hrouda，1993；謝晉強等，2010）.荊竹壩—石窩剖面樣品平均磁化率κm值介于14～5625μSI之間（表1），其變化范圍較大（表1，圖5a），其中75%的采樣點樣品的κm＜500μSI，且以100＜κm＜300μSI為峰值區(qū)間（圖5b）.

4.2 磁性礦物

由于磁性礦物的差異，在其加熱和冷卻的過程中磁化率隨溫度的變化表現(xiàn)出不同的特征.故可用這些特征來確定磁性礦物的種類和粒度分布（Van Velzen and Dekkers，1999）.在對剖面樣品的κm值統(tǒng)計分析的基礎上，為確定樣品的主要磁性載體，選取代表性樣品進行了熱磁實驗，分析了樣品磁化率隨溫度變化的特征（κ-T曲線）.

高磁化率樣品（κm＞500μSI）的κ-T曲線（圖5c）顯示磁化率隨溫度的增加而逐漸升高，在溫度約500℃磁化率達到最大值，后磁化率隨溫度升高迅速下降，至約580℃磁化率降到最低，由于磁鐵礦的居里溫度為575～585℃（Hrouda etal.，2003），反映磁鐵礦在接近其居里溫度時呈現(xiàn)解阻特征，也表明樣品在加熱過程中有磁鐵礦顆粒的存在.該κ-T曲線的變化特征表現(xiàn)出一定的Hopkinson效應（Collinson，1983；Dunlop and?zdemir，1997；Zhao and Liu，2010），整個曲線并未顯示出順磁性礦物典型的雙曲線特征（Hrouda etal.，2003），暗示順磁性礦物對磁化率的貢獻較小.此外，冷卻曲線與加熱曲線是不可逆的，且前者顯示出比后者高的磁化率值，暗示在加熱過程中存在新生的磁鐵礦（Archanjo etal.，1999）.此外，一般對于高磁化率的樣品，鐵磁性礦物的貢獻較大（Rochette，1987；Tarling and Hrouda，1993；Pratheesh etal.，2013）.依據(jù)熱磁實驗及對磁化率的綜合分析認為，對于剖面磁化率較高的樣品，磁鐵礦是主要的磁性載體.

表1 荊竹壩—石窩剖面磁組構(gòu)參數(shù)Table 1 Magnetic fabric data of the Jingzhuba-Shiwo section

對于磁化率較低的樣品（κm＜500μSI），順磁性礦物如黑云母等層狀硅酸鹽礦物作為主要的載磁礦物對磁化率值的貢獻較大（Rochette，1987；Tarling and Hrouda，1993；Pratheesh etal.，2013）.此外，天然樣品的κ-T曲線同時受到磁性礦物成分和粒徑分布等因素的共同影響，從而使其解釋相當復雜，尤其不易判斷弱磁性的礦物（敖紅和鄧成龍，2007）.

4.3 磁組構(gòu)特征

4.3.1 磁化率橢球體形態(tài)及磁化率各向異性度

Jelinek（1981）定義T和PJ用于表征磁化率橢球體，其中T為形態(tài)參數(shù)，PJ作為校正磁化率各向異性度，反映了礦物方位優(yōu)選的程度（Pratheesh etal.，2013）.較之笛卡爾坐標系，T-PJ極坐標圖解為磁化率橢球體形態(tài)提供了無偏分布，尤其對于PJ較低的情況（Borradaile and Jackson，2010）.荊竹壩—石窩剖面PJ較低（表1），其T-PJ極坐標圖解（圖6）顯示樣品磁化率橢球以壓扁型為主（79%），79%樣品的PJ＜1.1，總體呈弱變形的磁組構(gòu)類型（Sagnotti etal.，1998）.雖有研究者（Borradaile and Henry，1997；Robion etal.，2007）提出在單一擠壓背景下T和PJ同巖石應變存在一定的演化軌跡，但該剖面并未顯示出類似的結(jié)果，可能暗示一種新的變形機制.

圖5 平均磁化率（κm）分布直方圖（a，b）和κ-T曲線（c）圖（c）中，實線代表加熱曲線，虛線代表冷卻曲線.Fig.5 Histograms of mean susceptibility（a，b）andκ-Tcurves（c）In（c），Red block curve represents heating leg，and blue broken curve represents cooling leg.

圖6 T-PJ極坐標投圖Fig.6 Polar plot of shape parameter Tvs.PJ

針對不同類型載磁礦物的樣品，沿剖面方向采樣點（Site）的κm與PJ之間是否存在一定相關性？Site-κm-PJ圖解（圖7）顯示：（1）對于低磁化率樣品（圖7a），多數(shù)采樣點（Site）的κm與PJ存在一定的正相關性；（2）對于高磁化率樣品（圖7b），也顯示出若干采樣點（Site）的κm與PJ具一定的正相關性.巖石的平均磁化率與磁性礦物的類型及分布密切相關（Tarling and Hrouda，1993；謝晉強等，2010），而磁化率各向異性是由磁性顆粒的形態(tài)優(yōu)選方位（SPO）、磁性礦物的晶格優(yōu)選方位（LPO）及磁性顆粒分布各向異性等多種因素所控制（Rochette etal.，1999），以上κm與PJ所呈現(xiàn)的一定的正相關性，從一定程度上反映出κm與PJ其各自受控因素的相似性.

圖7 Site-κm-PJ圖解.（a）代表低磁化率樣品；（b）代表高磁化率樣品Fig.7 Site vsκmvs PJ.（a）for sites with lowκm；（b）for sites with highκm

4.3.2 磁化率橢球體主軸方位

為分析樣品的磁化率橢球體主軸方位特征，沿剖面將樣品地理坐標系AMS主軸數(shù)據(jù)與其采樣點位對應起來（圖8）.樣品AMS主軸（Kmax、Kint及Kmin）各自集中程度良好，未見原始沉積型組構(gòu)（Graham，1966；Robion etal.，2007），Kmin近平行于地層極點（除SD01與SD02），即磁面理與地層面基本平行.采樣層位的磁線理（Kmax）呈NW-SE向優(yōu)勢方位且傾伏角普遍較小，這與南大巴山前陸褶皺帶荊竹壩—石窩剖面的主構(gòu)造線方向基本平行，這種平行關系不僅表明巖石遭受NE-SW向擠壓作用，也反映磁線理的構(gòu)造成因特征（Alimohammadian etal.，2013）.此外，樣品具三軸磁化率橢球體特征，這也是在沉積巖中最為常見的組構(gòu)類型（Robion etal.，2007）.

鑒于剖面涉及的采樣層位時代跨度較大，為探究沿剖面不同采樣層位地理坐標系AMS主軸特征差異，依據(jù)地層由新到老順序?qū)Ρ确治鋈缦拢?/p>

下白堊統(tǒng)（K1）：采樣點（SD24、SD25、SD26、SD27及SD28）（圖8）位于四川盆地緩變形區(qū)，其中SD25、SD26、SD27及SD28的采樣層位屬下白堊統(tǒng)中、上段K1b（白龍組）與K1q（七曲寺組），其磁線理（Kmax）呈NW-SE向，反映最大擠壓應力來自南大巴山方向.而SD24為下白堊統(tǒng)下段K1c（蒼溪組），其Kmax呈NNW向，區(qū)別于下白堊統(tǒng)其他采樣點，分析認為SD24主要受到來自南大巴山向南西的擠壓，并疊加川東褶皺帶向北西的擠壓應力.此外，由于下白堊統(tǒng)普遍平緩，其代表性產(chǎn)狀較難測得，故討論Kmax與地層走向斜交關系時暫不予參考.

上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）：采樣點（SD21、SD22及SD23）地層較平緩（圖8），其中SD22與SD23的Kmax呈NW-SE向，反映受到來自南大巴山向南西的推覆擠壓.而位于其南西側(cè)的SD21的Kmax呈SSE向，認為除主要受來自南大巴山向南西推覆外，還有來自川東褶皺帶向北西的擠壓應力，且SD21的Kmax與地層走向斜交.此外，由于SD22與SD23采樣地層極緩，故不考慮Kmax與地層走向斜交關系.

中侏羅統(tǒng)遂寧組（J2sn）：采樣點SD20的Kmax呈NW-SE向（圖8），反映巖石遭受NE-SW向的擠壓作用，且Kmax與地層走向斜交.

中侏羅統(tǒng)沙溪廟組（J2s）：采樣點（SD05—SD08，SD14—SD19）Kmax呈NW-SE向優(yōu)勢方位（圖8），反映巖石經(jīng)歷NE-SW向的擠壓.但部分采樣點的Kmax方位區(qū)別于其他采樣點，如SD18的Kmax呈NWW向，認為其受到來自南大巴山向南西與米倉山短軸背斜向南南東的擠壓應力的疊加.自北東向南西地層傾角減小，Kmin傾伏角呈增大的趨勢.此外，采樣點的Kmax與地層走向斜交.

中侏羅統(tǒng)千佛巖組（J2q）：采樣點（SD04、SD09、SD12及SD13）Kmax呈NW-SE向優(yōu)勢方位（圖8），反映巖石遭受NE-SW向的擠壓，且Kmax與地層走向斜交.

下侏羅統(tǒng)白田壩組（J1b）：采樣點SD03的Kmax呈NW-SE向（圖8），反映巖石遭受NE-SW向的擠壓作用.而SD11的Kmax呈SEE向，認為其受到來自南大巴山向南西與米倉山短軸背斜向南南東的擠壓應力的疊加.此外，采樣點Kmax與地層走向斜交.

中三疊統(tǒng)嘉陵江組（T2j）：采樣點（SD01、SD02及SD10）Kmax呈NW-SE向優(yōu)勢方位（圖8），反映巖石受到NE-SW向的擠壓作用.而SD01與SD02的磁面理與地層面較大角度斜交，此特殊類型的磁組構(gòu)區(qū)別于其他全部采樣點.此外，采樣點Kmax斜交于地層走向.

圖9 荊竹壩—石窩剖面磁組構(gòu)參數(shù)（κm＆PJ）及Kmin傾伏角（PlungeKmin）趨勢圖Fig.9 Tendency charts of magnetic fabric parameters（κm＆PJ）and plunge of Kmin（PlungeKmin）according to sample sites

通過對各采樣層位AMS主軸特征分析對比，可知在遠離鎮(zhèn)巴斷裂的剖面中段與南西段保留了異于主優(yōu)勢方位的磁線理（Kmax），應為構(gòu)造疊加信息的殘留.值得注意的是，剖面北東段緊鄰鎮(zhèn)巴斷裂（圖3a），其采樣層位（如SD01與SD02）Kmin的傾伏角較?。▓D8，9），而南西段位于四川盆地緩變形區(qū)（圖3d），其采樣層位（如SD19—SD28）Kmin近于直立（圖8，9）.由此可見，沿剖面方向Kmin的傾伏角與構(gòu)造變形強度存在相關性，即Kmin的傾伏角隨構(gòu)造變形強度減弱（圖3）而增大（圖9），據(jù)此可將Kmin的傾伏角作為判別弱變形（或變形程度相近）沉積巖變形強度的標志和量度，這對于認識磁組構(gòu)演化與變形歷史的相關性甚為關鍵.與Kmin的傾伏角不同，采樣層位的平均磁化率κm與磁化率各向異性度PJ沿剖面北東向南西區(qū)段并未呈現(xiàn)遞變趨勢（圖9），而κm與PJ所呈現(xiàn)的正相關性從一定程度上反映出二者各自受控因素的相似性（圖7，9）.

綜合上述對采樣層位地理坐標系AMS主軸分析可見，荊竹壩—石窩剖面發(fā)育特殊類型的磁組構(gòu)：（1）磁面理與地層面斜交，如SD01與SD02；（2）磁線理與地層走向斜交.在褶皺沖斷帶中與平行層相關的磁組構(gòu)形成于共軸變形，具有典型的演化序列（Saint-Bezar etal.，2002），而上述特殊類型的磁組構(gòu)可能并非完全在單一的擠壓背景下形成.

5 討論

沉積學（Meng etal.，2005；沈傳波等，2007a）反映了南大巴推覆帶構(gòu)造演化的基本時空格架，而構(gòu)造年代學更為其形成提供了量化的時間坐標.南大巴山推覆帶的AFT研究揭示在120～110Ma存在快速隆升（沈傳波等，2007b），南大巴山弧形帶的FT和（U-Th）／He研究反映在153～100Ma存在快速抬升，這與其兩側(cè)的黃陵隆起（160～126Ma）與漢南—米倉山隆起（南部150～125Ma，北部150～105Ma）存在很好的一致性（許長海等，2010），南大巴山構(gòu)造帶強變形的軸面劈理和破劈理的ESR結(jié)果（程萬強和楊坤光，2009）顯示峰值為147～94Ma.以上構(gòu)造年代學結(jié)果總體揭示J3-K1是南大巴山推覆構(gòu)造形成發(fā)展的主要時期.

南大巴山前陸褶皺帶荊竹壩—石窩剖面采樣層位的磁線理（Kmax）呈NW-SE向優(yōu)勢方位（圖8，10），由于沉積古水流的作用會產(chǎn)生同沉積磁線理（Hamilton and Rees，1970），那么剖面的磁線理是否為同沉積磁線理呢？如果是，就需要假定采樣地層在如此大的時間跨度（T2-K1）保持恒定古水流向，根據(jù)已有的沉積學研究（Meng etal.，2005），這顯然是不切實際的.因此認為剖面的磁線理及其他磁組構(gòu)特征是構(gòu)造引起的（Saint-Bezar etal.，2002；Alimohammadian etal.，2013）.

為進一步探究荊竹壩—石窩剖面采樣層位的磁組構(gòu)成因 （Alimohammadian etal.，2013；Oliva-Urcia etal.，2013），利用地層產(chǎn)狀對所有樣品AMS主軸進行了構(gòu)造校正.同時，基于已有沉積學（Meng etal.，2005；沈傳波等，2007a）與構(gòu)造年代學（沈傳波等，2007b；程萬強和楊坤光，2009；許長海等，2010）研究成果，選定以晚侏羅世為時間節(jié)點對采樣層位AMS主軸特征進行橫縱對比分析（圖10）.

總體而言，采樣層位磁線理（Kmax）在構(gòu)造校正前（圖10a，10b）比構(gòu)造校正后（圖10h，10i）更具NW-SE向優(yōu)勢，且與剖面主構(gòu)造線方向相同；磁面理極點（Kmin）在構(gòu)造校正前（圖10a，10e）呈NE-SW向帶狀分布，表明巖石主要受到該方向擠壓作用.

對于晚侏羅世之前的樣品（采樣點為SD01—SD20），采樣層位包括T2j，J1b，J2q，J2s及J2sn.較之地層展平后（圖10j，10m），Kmax在構(gòu)造校正前（圖10c）更具NW-SE向優(yōu)勢，表明巖石受到以NE-SW向擠壓為主；Kmin在構(gòu)造校正前（圖10f）呈更為突出的NE-SW向帶狀優(yōu)勢，且傾伏角小到中等，指示巖石變形程度相對較強.據(jù)此推斷剖面J3之前的采樣層位具有變形組構(gòu)特征，反映巖石所遭受構(gòu)造作用的總和（Tarling and Hrouda，1993）.

晚侏羅世—早白堊世的采樣層位包括J3p，K1c，K1b及K1q（采樣點為SD21—SD28），Kmax在構(gòu)造校正前（圖10d）與構(gòu)造校正后（圖10k）呈現(xiàn)基本一致的NE-SW向優(yōu)勢，與剖面主構(gòu)造線方向相同；與之類似，Kmin在構(gòu)造校正前后（圖10g，10n）均集中于赤平投影中心.由此可見，Kmax與Kmin在構(gòu)造校正前后各自保持基本一致的方位特征，表明J3-K1的采樣層位具有初始弱變形組構(gòu)特征（Mattei etal.，1997；Cifelli etal.，2009），反映巖石沉積過程中受區(qū)域應力作用產(chǎn)生NE-SW向的平行層縮短（Lowrie and Hirt，1987；Lee etal.，1990；Paterson etal.，1995；Saint-Bezar etal.，2002）.

通過上述對采樣層位構(gòu)造校正前后AMS主軸特征對比分析，揭示了磁組構(gòu)類型差異，即J3之前的采樣層位主要表現(xiàn)為變形組構(gòu)，反映巖石所遭受構(gòu)造作用的總和；而J3-K1的采樣層位則表現(xiàn)為初始弱變形組構(gòu)，記錄了巖石沉積過程中的平行層縮短.

5.1 磁面理與地層面斜交

褶皺沖斷帶中磁組構(gòu)演化過程中涉及與平行層縮短相關的磁面理早期發(fā)育的前提是地層仍為水平（Saint-Bezar etal.，2002），而磁面理與地層面斜交的特殊磁組構(gòu)并非完全在單一擠壓變形的背景下形成，可能暗示不同的變形機制.對于褶皺沖斷帶，同褶皺作用產(chǎn)生的彎滑和平行層的簡單剪切使得先前保存的與平行層縮短相關的磁組構(gòu)發(fā)生改變，其剪切速率隨褶皺翼部旋轉(zhuǎn)量的增加而增加，且對于非對稱傳播褶皺，前翼的變形比后翼更為重要（Averbuch etal.，1992；Saint-Bezar etal.，2002）.剖面北東區(qū)段緊鄰鎮(zhèn)巴斷裂，其構(gòu)造變形強烈而多樣，尤以中下三疊統(tǒng)灰?guī)r的變形最為強烈.位于官渡灣附近中三疊統(tǒng)（T2j）（即采樣點SD01與SD02）發(fā)育軸面傾向北東的斜歪褶皺，局部褶皺的前翼因擠壓破碎發(fā)育逆斷層（圖3a），且采樣層位的磁面理與地層面較大角度斜交.而鄰近該采樣層位南西側(cè)的下（J1b）、中（J2q）侏羅統(tǒng)的構(gòu)造變形不及中三疊統(tǒng)（T2j）強烈，且其磁組構(gòu)亦不同于T2j（SD01與SD02）.此外，遠離鎮(zhèn)巴斷裂的中三疊統(tǒng)采樣點SD10（T2f）并未呈現(xiàn)SD01與SD02上述磁組構(gòu)特征，其磁面理基本平行于地層面.由此可見，構(gòu)造變形對磁組構(gòu)的演化極為關鍵.

綜合對比剖面各區(qū)段構(gòu)造變形與采樣層位磁組構(gòu)特征，推斷北東區(qū)段發(fā)育的磁面理斜交于地層面的磁組構(gòu)與褶皺作用中平行層的簡單剪切作用相關，斜交磁面理可認為是一種隱劈理（Hrouda，1982），是同褶皺作用的記錄（Saint-Bezar etal.，2002）.經(jīng)構(gòu)造校正后SD01與SD02的Kmin傾伏角均較小，指示一種較高級別的磁組構(gòu)，而這種斜交磁面理也代表剖面樣品演化程度最高的磁組構(gòu).

5.2 磁線理與地層走向斜交

沉積磁組構(gòu)不發(fā)育具統(tǒng)計意義的磁線理（Saint-Bezar etal.，2002），單一方向共軸擠壓背景下形成的過渡磁組構(gòu)的磁線理平行于地層走向（Robion etal.，2007）.有研究者（Luo etal.，2009；羅良等，2013）在弱變形沉積巖的構(gòu)造疊加區(qū)鑒別出與地層走向斜交的磁線理，在兩個相互斜交并與地層面平行的應力作用下，與平行層縮短相關初始變形磁組構(gòu)會改變?yōu)榇琶胬砣晕挥趯用嫔?，而磁線理與地層走向發(fā)生一定的分離.需要說明的是，剖面涉及的上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)普遍平緩，其代表性產(chǎn)狀較難測得，故前述討論斜交關系時此套采樣層位不予參考.樣品磁線理揭示以南大巴山向南西的擠壓為主，與古應力分析結(jié)果相一致，但磁線理與地層走向斜交而偏離程度較小，揭示周緣構(gòu)造帶對其影響且強度較小，反映構(gòu)造疊加背景下磁組構(gòu)特征，而T-PJ極坐標圖解（圖6）未顯示一定的演化軌跡可能反映了此變形機制.

野外觀察與構(gòu)造年代學研究表明：米倉山褶皺隆升成山發(fā)生于J2末，變形持續(xù)到J3（裴先治等，2009；許長海等，2010），川東褶皺帶的褶皺變形發(fā)生于J3末-K1初（胡召齊等，2009），南大巴山褶皺推覆帶構(gòu)造變形時間為J3-K1（沈傳波等，2007b；程萬強和楊坤光，2009；裴先治等，2009；許長海等，2010）.值得注意的是，在剖面遠離鎮(zhèn)巴斷裂的中段與南西段部分采樣層位卻保留了異于優(yōu)勢方位的磁線理（圖8），揭示除受到來自南大巴山向南西的推覆外，還包括來自米倉山短軸背斜向南南東與川東褶皺帶向北西的擠壓作用，該結(jié)果也得到地質(zhì)填圖（裴先治等，2009）與構(gòu)造年代學（沈傳波等，2007b；程萬強和楊坤光，2009；許長海等，2010）支持.剖面主構(gòu)造線方向與磁線理優(yōu)勢方位的一致性說明較之川東褶皺帶向北西與米倉山短軸背斜向南南東的擠壓作用，南大巴山向南西的推覆規(guī)模之大且構(gòu)造變形持續(xù)之久，三個方向的擠壓應力此強彼弱，在競爭過程中由于各構(gòu)造帶的構(gòu)造規(guī)模與變形強度的差異，使得以南大巴山的推覆為主導，其他兩個方向的擠壓作用次之.此外，發(fā)育變形組構(gòu)的采樣層位（J3之前）均位于靠近鎮(zhèn)巴斷裂的剖面北東段，而發(fā)育初始弱變形組構(gòu)的采樣層位（J3-K1）均位于遠離鎮(zhèn)巴斷裂的剖面南西段（即四川盆地的緩變形區(qū)）.綜合磁線理（Kmax）的優(yōu)勢方位（圖8，10）及南大巴山擠壓應力向南西傳遞的衰減（van der Pluijm etal.，1997）等因素，認為剖面磁組構(gòu)的格局差異表明J3-K1為南大巴山推覆構(gòu)造發(fā)展的主要時期.綜上所述，剖面不同區(qū)段及采樣層位的磁組構(gòu)特征不僅反映了在J3-K1上述三個構(gòu)造帶作用于南大巴山前陸褶皺帶形成構(gòu)造疊加，也揭示了各構(gòu)造帶對其疊加作用的規(guī)模與強度，這與野外構(gòu)造觀測基本一致.

基于已有的區(qū)域構(gòu)造與沉積學及構(gòu)造熱年代學等資料，綜合剖面的構(gòu)造變形與磁組構(gòu)特征認為在晚侏羅世來自三個方向的擠壓應力作用于南大巴山前陸褶皺帶并形成構(gòu)造疊加，之后的早白堊世仍主要表現(xiàn)為南大巴山的推覆，而米倉山短軸背斜與川東褶皺帶對該剖面的擠壓較之前相對較弱.正是由于各構(gòu)造帶對其疊加作用的規(guī)模強度與持續(xù)時間的差異，以及地層巖性不同與應力傳遞衰減等綜合因素作用，得以形成南大巴山前陸褶皺帶荊竹壩—石窩剖面獨特的磁組構(gòu)特征.

根據(jù)板塊構(gòu)造理論，板塊內(nèi)部表現(xiàn)為剛性，在周緣板塊作用下不易發(fā)生變形.秦嶺于T2-3結(jié)束板塊俯沖碰撞造山演化（張國偉等，2001），后發(fā)育的T3-J1-2伸展垮塌的陸相斷陷盆地與東秦嶺廣泛發(fā)育的陸殼重熔、殼?；旌系呐鲎埠蠡◢弾r（Dong etal.，2011）表明秦嶺進入板內(nèi)構(gòu)造演化階段，而秦嶺J3-K1強烈的造山作用是在陸內(nèi)條件下發(fā)生的（張國偉等，2011）.此外，華南陸塊的雪峰陸內(nèi)復合構(gòu)造系統(tǒng)雖遠離板塊邊界，但在中生代發(fā)生了強烈變形（劉恩山等，2010；張國偉等，2011），其變形機制是受板塊邊緣作用影響還是存在獨特的大陸內(nèi)部動力學機制，關于陸內(nèi)構(gòu)造與陸內(nèi)變形的大陸動力學是亟待深化研究的前沿科學問題.而南大巴山前陸褶皺帶的磁組構(gòu)結(jié)果也反映了秦嶺J3-K1陸內(nèi)造山作用及燕山期雪峰陸內(nèi)構(gòu)造變形的影響，為研究探索大陸動力學提供了相關佐證.

6 結(jié)論

通過對南大巴山前陸褶皺帶荊竹壩—石窩剖面野外構(gòu)造觀測與磁組構(gòu)研究，得出如下結(jié)論：

（1）從北東向南西區(qū)段構(gòu)造變形總體呈減弱的趨勢，褶皺軸面總體傾向北東，局部露頭發(fā)育斷面傾向南東的逆斷層.古應力分析顯示最大主壓應力軸σ1為230°∠2.2°.

（2）剖面J3之前的采樣層位主要表現(xiàn)為變形組構(gòu)，而J3-K1則表現(xiàn)為初始弱變形組構(gòu).磁線理呈NW-SE向的優(yōu)勢方位，與剖面主構(gòu)造線基本平行，主要反映來自南大巴山的推覆擠壓.剖面發(fā)育特殊磁組構(gòu)：①磁面理與地層面斜交，主要與褶皺作用中的平行層簡單剪切相關；②磁線理均不同程度斜交于地層走向，指示構(gòu)造疊加背景.

（3）沿剖面北東向南西區(qū)段Kmin的傾伏角隨構(gòu)造變形強度減弱而增大，據(jù)此相關性可將Kmin的傾伏角作為判別弱變形（或變形程度相近）沉積巖變形強度的標志.

（4）磁組構(gòu)反映在晚侏羅世三個方向的擠壓應力作用于南大巴山前陸褶皺帶并形成構(gòu)造疊加，之后的早白堊世仍主要表現(xiàn)為南大巴山的推覆，而米倉山短軸背斜與川東褶皺帶對該剖面的擠壓較之前相對較弱.該結(jié)果也反映了秦嶺J3-K1陸內(nèi)造山作用以及燕山期雪峰陸內(nèi)構(gòu)造變形的影響，為研究探索陸內(nèi)構(gòu)造與陸內(nèi)造山的大陸動力學提供了佐證.致謝 文本寫作過程中得到西北大學地質(zhì)學系郭安林教授、張睿副教授的熱情指導和有益討論，大陸動力學國家重點實驗室王建其高級工程師在樣品的加工與測試中提供了無私的幫助，兩位審稿專家極富建設性的意見對提升論文質(zhì)量作用極大，編輯耐心指正使本人受益匪淺，在此一并致以由衷感謝！

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