蘭坪-維西地區(qū)灰?guī)r角礫中方解石脈體特征及其對(duì)逆沖推覆作用的影響

趙　利，董彥龍

蘭坪-維西地區(qū)灰?guī)r角礫中方解石脈體特征及其對(duì)逆沖推覆作用的影響

趙利1，董彥龍2

（1.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610061；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083）

通過對(duì)滇西北蘭坪-維西地區(qū)灰?guī)r破碎帶中方解石脈體的宏-微觀變形分析，總結(jié)了其主要類型及特征，揭示出其形成時(shí)的脆性破裂流體對(duì)大型遠(yuǎn)距離的逆沖推覆運(yùn)動(dòng)具有促進(jìn)作用。

方解石脈體；逆沖推覆構(gòu)造；飛來峰；蘭坪-維西地區(qū)

1　區(qū)域地質(zhì)背景

蘭坪-維西地區(qū)位于揚(yáng)子板塊西側(cè)“三江”褶皺帶的昌都-蘭坪-思茅盆地中段，夾持于瀾滄江和金沙江-哀牢山兩條大型縫合帶之間，是印度板塊與歐亞板塊拼合、碰撞、擠壓最強(qiáng)烈最狹窄的地帶，也是世界上著名的特提斯-喜馬拉雅成礦域由EW向轉(zhuǎn)為NS向的關(guān)鍵部位。由于本區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造轉(zhuǎn)化、變質(zhì)作用、巖漿活動(dòng)和多組構(gòu)造系統(tǒng)疊加與聯(lián)合，形成了復(fù)雜而有規(guī)律的構(gòu)造格架，它也控制了本區(qū)多金屬礦的生成和分布，如金頂鉛鋅礦床、三山-白秧坪銅多金屬礦床等。

研究區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，區(qū)域上分布著的近南北（北西）向眾多斷裂都說明在“三江”地區(qū)存在一個(gè)大型的逆沖推覆體系（圖1），它是“三江”南段一種特殊的構(gòu)造形式，也是導(dǎo)致本區(qū)地殼大幅度縮短的主要因素。這些斷裂（帶）構(gòu)成了本區(qū)總體呈NW向展布的大地構(gòu)造格架，這種構(gòu)造格架的形成是在印支期揚(yáng)子板塊向北推擠的過程中印度陸塊向北東的推擠作用而產(chǎn)生的。這些斷裂帶和推覆體，在印支期表現(xiàn)為左旋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，且形成若干斷裂-巖漿巖，喜馬拉雅期發(fā)生大距離的推覆構(gòu)造及不同性質(zhì)的走滑斷裂。

圖1　研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖（據(jù)沙紹禮等，2004修改）

2　逆沖推覆構(gòu)造

滇西北發(fā)育兩期逆沖推覆構(gòu)造，早期為南北向的，晚期為東西向的。早期逆沖推覆運(yùn)動(dòng)最典型的為維西推覆體，它隸屬于德欽-維西-喬后斷裂帶，位于蘭坪盆地北端收斂部位。它南起玉獅廠，北至拉日底，南北長約40 km，東西寬約10 km，主要由一組NNW向近等距排列的大斷裂及所挾持的斷塊組成。推覆體的前鋒是葉枝-雪龍山斷裂，推覆體的產(chǎn)生始于中生代，成型于喜馬拉雅造山期。它的形成和發(fā)展，經(jīng)歷了印支期與喜馬拉雅期兩個(gè)重要的構(gòu)造階段，有的始于晚二疊世-早中生代，與維西火山巖漿弧同時(shí)形成；有的是島弧演化過程中，在盆地裂陷（谷）斷裂的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，在喜馬拉雅期強(qiáng)大的造山運(yùn)動(dòng)中形成推覆、走滑拉分。這些表明維西推覆體的演化過程，不但具有長期性、復(fù)雜性，且有明顯的繼承性、階段性，不同期次構(gòu)造相互干擾、混雜、疊加和改造。研究區(qū)廣泛發(fā)育由大型逆沖推覆作用而形成的飛來峰構(gòu)造，蘭坪-馬登區(qū)內(nèi)分布著十來個(gè)由南北向和東西向斷裂推覆活動(dòng)形成的飛來峰，蘭坪-維西區(qū)內(nèi)也分布著數(shù)十個(gè)大小不等的飛來峰（圖1）。卷入逆沖推覆帶的主要是中生界～新生界（三疊系～古近系）的地層，多數(shù)是老地層逆沖推覆在古近系云龍組和寶相寺組之上，而飛來峰多為中生界地層，尤其是上三疊統(tǒng)三合洞組（T3s）的灰色塊狀灰?guī)r（圖2 和3）。在蘭坪-河西-維西一帶，三疊系灰?guī)r成為推覆構(gòu)造的最前鋒帶，內(nèi)側(cè)發(fā)育較多的灰?guī)r角礫巖（圖2）。飛來峰或推覆體同時(shí)推覆到元古界的古老變質(zhì)巖和新生界沉積-火成巖之上，如部分逆沖推覆到雪龍山巖群和崇山巖群之上，更多的是推覆到古近系地層之上（圖3）。

圖2　蘭坪河西地區(qū)玉獅村至清水江地質(zhì)剖面圖

圖3　左：逆沖斷裂破碎帶灰?guī)r角礫巖；右：三合洞組灰?guī)r推覆到云龍組地層之上

3　構(gòu)造破裂帶及方解石脈體類型

表1　方解石脈體的構(gòu)式分類

研究區(qū)逆沖推覆構(gòu)造極為發(fā)育，形成大量的構(gòu)造破碎帶，一般呈線狀展布，多數(shù)寬度在10～20 m之間。構(gòu)造破碎帶中發(fā)育大量的構(gòu)造角礫巖，河西-維西一帶的角礫成分主要為逆沖斷裂上盤的三疊系三合洞組灰?guī)r，粒徑2～8cm不等，多為棱角狀或次棱角狀，極少具磨圓。在逆沖斷裂帶的下盤，常見斷層泥、碎裂巖和構(gòu)造透鏡體，透鏡體展布方位與主破碎帶（面）多呈低角度斜交，可指示斷裂帶的逆沖方向。在蘭坪一帶的礦區(qū)內(nèi)，可見礦化的角礫和碎裂巖，具張性特征，破碎帶內(nèi)方解石脈、石英脈發(fā)育，脈體宏觀上變形跡象不明顯。總體上，研究區(qū)破碎帶內(nèi)方解石脈最為發(fā)育。

方解石脈是由方解石沿?cái)嗔褬?gòu)造充填而形成的在二維空間發(fā)育程度相近的板狀、透鏡狀或不規(guī)則狀脈體，其構(gòu)式是指脈體在二維空間的發(fā)育形態(tài)或方解石單脈、脈組（群）的空間排列和連通方式。周瑤（2008）以桂林街頭鋪設(shè)的打磨好的灰?guī)r石材為研究對(duì)象，實(shí)地觀測和采集了數(shù)百張方解石脈體構(gòu)式照片，并根據(jù)其在二維空間的發(fā)育形態(tài)進(jìn)行了如下的分類（表1）?？梢?，該種分類的方法，基本涵蓋了常見的方解石脈體構(gòu)式。

在研究區(qū)，方解石脈的主要類型為網(wǎng)狀方解石脈和液壓角礫方解石脈（圖6）。在斷裂破碎帶內(nèi)部，巖石破碎極為嚴(yán)重，野外觀察發(fā)現(xiàn)灰?guī)r角礫中方解石脈體多為構(gòu)造擠壓致裂而形成的網(wǎng)脈狀脈體和無序纖維狀脈體。在斷裂破碎帶邊部和外緣，灰?guī)r角礫多為液壓致裂角礫，方解石脈體可能在前者角礫破碎后，流體灌入壓力升高導(dǎo)致液壓致裂而形成的。

4　方解石脈體對(duì)逆沖推覆作用的影響

4.1方解石脈體的破裂機(jī)制

一般，巖石的破裂機(jī)制分為兩種：一種是構(gòu)造致裂擴(kuò)展，主要由構(gòu)造動(dòng)力所致；另一種是液壓致裂擴(kuò)展，主要由流體動(dòng)力所致。那么，基于破裂的擴(kuò)展機(jī)制，可將方解石脈體的破裂控制成因類型劃分為構(gòu)造動(dòng)力作用致裂類型和流體動(dòng)力作用致裂類型。

構(gòu)造動(dòng)力型方解石脈是指由構(gòu)造動(dòng)力作用形成的破裂經(jīng)后期方解石沉淀充填而形成的脈體。其特征為：區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力相對(duì)集中，破裂構(gòu)造以脆性破裂為主，大多數(shù)發(fā)育在地表（淺）層次，有流體的參與。主要構(gòu)式如大脈狀方解石脈、分支復(fù)合方解石脈和網(wǎng)狀方解石脈等。

流體動(dòng)力型方解石脈是指由流體作用形成的破裂后期經(jīng)方解石沉淀充填而形成的脈體。其特征為：破裂構(gòu)造以脆-韌性破裂為主，破裂構(gòu)造的兩個(gè)裂開面彼此對(duì)稱分開，破裂呈中間寬兩端逐漸尖滅的透鏡狀，破裂構(gòu)造兩側(cè)沒有構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)，主要裂內(nèi)常見液壓角礫。主要構(gòu)式如平行方解石脈、分叉方解石脈和液壓角礫方解石脈等。

研究區(qū)的方解石脈體，主要為液壓角礫狀和網(wǎng)狀，說明灰?guī)r的破裂是構(gòu)造動(dòng)力和流體動(dòng)力共同作用的結(jié)果。其中，網(wǎng)狀或無序狀方解石脈體可能是早期形成的方解石脈體在后期經(jīng)歷多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而形成的。早期的脈體經(jīng)后期張裂，再次被充填，然后經(jīng)歷擠壓構(gòu)造，致使脈體發(fā)生變形，甚至揉和在一起，形成纖維狀或網(wǎng)狀。對(duì)于液壓角礫狀方解石脈體，近年來的研究表明，脆-韌性剪切帶中的張裂脈的形成、擴(kuò)展以及熱液在其中周期性地沉淀，是在周期性構(gòu)造泵吸→液壓致裂→裂開→愈合過程中進(jìn)行的。

4.2方解石脈體的微觀變形

研究區(qū)的方解石脈體變形主要為脆性、脆-韌性變形，通過野外和和室內(nèi)鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)其變形主要表現(xiàn)在方解石的顆粒邊界、粒度、破裂程度和機(jī)械雙晶強(qiáng)度等方面。其中，機(jī)械雙晶是在應(yīng)力作用下由雙晶滑移（位錯(cuò)在雙晶面上的運(yùn)動(dòng)）所形成的雙晶，主要發(fā)育在像方解石、白云石等一些對(duì)稱性較低或粒內(nèi)滑移系統(tǒng)較少的礦物中。機(jī)械雙晶在較低的溫度及較高應(yīng)變速率條件下容易出現(xiàn)，這是脆性變形的重要研究對(duì)象。方解石中機(jī)械雙晶形成的最優(yōu)剪切滑動(dòng)方向?yàn)橛倚羟校ɑ瑒?dòng)），所以常見的是正向滑動(dòng)的e雙晶。一般而言，機(jī)械雙晶在應(yīng)變較強(qiáng)部位較發(fā)育，其雙晶紋較密集、較細(xì)、較平直，且厚度基本一致。因此，可以根據(jù)方解石的機(jī)械雙晶紋的形態(tài)來大致了解巖石變形的強(qiáng)度變化（圖4）。

圖4　方解石機(jī)械雙晶類型（據(jù)Ferrill et al.，2004）

以采自研究區(qū)某一中型斷裂破碎帶中部及邊部的灰?guī)r角礫巖進(jìn)行變形強(qiáng)度分析。對(duì)于采自破碎帶中部的灰?guī)r角礫，方解石具細(xì)-微晶不等粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造。粒度在0.005～0.05 mm之間，大多呈不規(guī)則狀。脈體中裂隙、菱形解理和機(jī)械雙晶均較發(fā)育，可見雙晶被破壞，屬于b型機(jī)械雙晶。晶體邊界線較平直，但界線模糊（圖5左）。采自破碎帶邊部的灰?guī)r角礫，方解石具中-細(xì)粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造。粒度多在0.05～0.5 mm之間，較大的顆?？蛇_(dá)0.1～0.5 mm不等。脈體中裂隙不甚發(fā)育，可見方解石完好的晶體和菱形解理，機(jī)械雙晶屬于a～b型，雙晶面平直，晶體間界線清晰（圖5右）。根據(jù)上述脈體內(nèi)方解石的變形顯微特征，可說明由破裂帶中部至兩邊，脆性變形強(qiáng)度在遞減。

4.3方解石脈體對(duì)逆沖推覆的影響

對(duì)于滇西逆沖推覆構(gòu)造和飛來峰的成因，段建中等（1999）認(rèn)為是走滑作用導(dǎo)致部分地段出現(xiàn)逆沖推覆現(xiàn)象；吳根耀（1994）、沙紹禮等（2004）認(rèn)為受新特提斯洋（海）盆消減閉合后的碰撞控制，因?yàn)閷?dǎo)致走滑的根本原因當(dāng)是來自新特提斯洋的閉合。研究區(qū)的逆沖推覆和飛來峰的成因機(jī)制，前人研究認(rèn)為是跟大型的走滑斷裂相關(guān)，比如河西一帶的華昌山斷裂，其性質(zhì)為東盤逆沖的逆沖斷層，由南至北斷距逐漸增大，進(jìn)入河西地帶，斷裂明顯地表現(xiàn)出推覆的特點(diǎn)，所以前人認(rèn)為區(qū)內(nèi)的推覆構(gòu)造和飛來峰構(gòu)造是華昌山斷裂由南東向北西逆沖-推覆作用的產(chǎn)物，其形成的最晚時(shí)代在N2j沉積之后，即喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)第三幕。

由于外來系統(tǒng)的各組地層間均為斷層接觸，加之侏羅-白堊系中的頁巖或泥巖、三合洞組灰?guī)r中的鈣質(zhì)泥巖和薄層泥灰?guī)r等均是有利于層間活動(dòng)發(fā)生的軟弱面，尤其是夾薄層灰?guī)r的石膏層，所以導(dǎo)致其易發(fā)生塑性流動(dòng)而成為主推覆構(gòu)造面，并經(jīng)溶解、崩塌和交代等作用形成灰?guī)r角礫巖。野外的觀察研究發(fā)現(xiàn)，作為飛來峰的灰?guī)r普遍含有眾多的方解石脈體（圖6）。如前所述，這些脈體在擠壓構(gòu)造過程中容易破裂，而灰?guī)r中富含流體，致使流體不斷地充填進(jìn)裂隙，液壓加大進(jìn)一步發(fā)生破裂，直至流體固結(jié)成脈體。在這樣一個(gè)周期性破裂到愈合的過程中，巖層面始終處于有流體進(jìn)出的環(huán)境下，當(dāng)有外動(dòng)力作用于巖層時(shí)，這些未固結(jié)成型的脈體就可以起到潤滑的作用，本來就軟弱的巖層就更容易發(fā)生滑動(dòng)，那么也就促進(jìn)了逆沖推覆時(shí)的遠(yuǎn)距離滑脫。

圖5　左：破碎帶中部的方解石變形特征；右：破碎帶邊部的方解石變形特征

圖6　左：液壓型灰?guī)r角礫中的方解石脈體；右：灰?guī)r角礫中的網(wǎng)狀方解石脈體

5　結(jié)論

通過對(duì)蘭坪-維西地區(qū)灰?guī)r破碎帶角礫中方解石脈體的宏-微觀研究，得出以下結(jié)論：①研究區(qū)方解石脈體主要為液壓角礫狀和網(wǎng)脈狀兩類，其破裂是構(gòu)造動(dòng)力和流體動(dòng)力共同作用的結(jié)果；②斷裂破碎帶灰?guī)r角礫巖脆性變形強(qiáng)度有從中部到邊緣變?nèi)醯内厔?；③灰?guī)r角礫巖中的方解石脈體在形成時(shí)對(duì)逆沖推覆構(gòu)造（飛來峰）的遠(yuǎn)距離滑行具有促進(jìn)作用。

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Deformation of Calcite Veins in Limestone Breccia and Thrusting in the Lanping-Weixi Region

ZHAO Li1DONG Yan Long2
（1-Sichuan Institute of Uranium Geology， Chengdu610061； 2-China University of Geosciences， Beijing，100083）

This paper has a discussion on deformation of calcite veins in limestone fractured zone in the Lanping-Weixi region. The study reveals that the fluids resulting from brittle deformation of calcite veins stimulated the thrusting of a long distance.

Lanping-Weixi region； limestone breccia； calcite vein； thrust-nappe structure； nappe outlier

P542+.3

A

1006-0995（2015）03-0326-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.002

2014-08-11

趙利（1986—），男，四川人，碩士，助理工程師，從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究