一個可能的走滑沖起構造——以黔西南碧痕營穹窿為例＊

薛洪富，杜定全*，趙 丹，王 均，黃勇靈

(1.貴州大學 資源與環(huán)境工程學院，貴州 貴陽 550003;2.貴州省地質礦產勘查局113 地質大隊，貴州 水城 553000)

許多走滑斷層帶或走滑系統(tǒng)往往由一系列平行排列的分段斷層組成，分段斷層之間的連接可以形成松弛性彎曲帶和限制性彎曲帶，在松弛性彎曲帶上往往形成拉分盆地，而在限制性彎曲帶上則形成沖起構造或隆起(McClay et al.，2001;Cunningham et al.，2007;Dooley et al.，2012)，如圣.安德烈斯斷層系統(tǒng)(Sylvester，1988)、蒙古阿爾泰山斷層系統(tǒng)(Cunningham et al.，1996)中都有類似的構造形成。McClay et al(2001)模擬實驗證明，沖起構造或隆起的的形態(tài)主要與限制性彎曲帶與分段斷層之間夾角和主位移帶的位移大小有關，限制性彎曲帶與分段斷層之間夾角從30°、90°到150°，沖起構造或隆起的形態(tài)分別為棱形，長方形和S 形。

黔西南晴隆縣境內的碧痕營穹窿在衛(wèi)星影像上為不規(guī)則的長方形(拉長的棱形)，穹窿明顯受近東西向(75°)和北東向(約40°)延伸的兩組匯聚型走滑斷層控制，其形態(tài)與限制性彎曲帶上的沖起構造相似。

1 基本地質概況與前人認識

1.1 基本地質概況

碧痕營穹窿位于揚子陸塊西南緣，穹窿岀露于黔西南晴隆縣西南部至興仁縣北部，呈北東向延伸，走向長約3.1 km，橫向寬約2.48 km。穹窿核部岀露地層為二疊系茅口組灰?guī)r，大廠層及龍?zhí)睹合档貙?翼部地層主要為下三疊統(tǒng)飛仙關組巖層，在研究區(qū)西南部沿彌勒屯斷層帶有零星的白堊—第三系紅色泥質粉砂巖分布(圖1)。

晴隆邊緣及內部斷層較為發(fā)育，明顯可以分為兩組，一組走向約75°，另一組走向約40°，兩組斷層相互連接，或表現為同一斷層在不同區(qū)段延伸方向的明顯改變，這一特征在區(qū)內較大的三條斷裂帶上都很明顯。如在研究區(qū)南部的彌勒屯斷層在潘家莊紅石巖一帶，斷層走向近東西，向東則逐漸分支為兩條北東向延伸的兩條斷層(F6、F7);中部的落水沖斷層在地久—安谷一帶的延伸近東西向(F5)，在碧康—金家溝一帶則為北東向延伸(F4)，而在北部的雞場一帶轉為近東西向延伸;穹窿北部的花魚井斷層(F2)在區(qū)內主體為北東走向，但向南與近東西向延伸的地久—安谷斷層(F5)相交。已有資料和野外研究表明，這些斷層性質均為兼有逆沖性質的走滑斷層。從平面圖上看出，上述兩組斷層有向北東方向撒開，向南西方向收斂的分布特征(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質略圖

1.2 前人認識

在現有公開發(fā)表的文獻中，對碧痕營穹窿進行構造分析的文章比較少。周德忠等(1980)注意到了構造改造對銻礦形成的關系;張啟厚等(1989)強調了沿茅口灰?guī)r與大廠層之間的滑脫作用對銻礦成礦的控制作用;刁理品等(2008)討論了不同級別構造對礦床、礦體和礦脈的控制。對于與碧痕營穹窿相伴發(fā)育的斷層，前人認為是右行走滑斷層(夏勇等，1993)和普安旋卷構造體系中的紐性斷層(陳豫等，1984)。對碧痕營穹窿的成因及其與走滑斷層的關系，還須有待進一步的研究。

2 斷層性質

野外調查表明，上述控制穹窿的三條主干斷層均為兼有逆沖性質的走滑斷層，三條斷層的逆沖和走滑證據如下。

2.1 彌勒屯斷層

在穹窿南部彌勒屯斷層紅石巖觀察點上，斷層發(fā)育于二疊系龍?zhí)睹合档貙又?，斷層破碎帶清楚，斷層產狀為320°∠63°，破碎帶寬約2 m，斷層破碎帶中擠壓破碎明顯，上盤龍?zhí)睹合档貙又邪l(fā)育一牽引褶皺，顯示了斷層的逆沖性質(圖2)。而在1∶5萬青山鎮(zhèn)幅和興仁幅地質圖上，該斷層有一系列反映走滑性質的發(fā)辮狀構造分布，如在1∶5興仁幅的潘家莊附近，兩組斷層構成一個明顯的發(fā)辮狀構造(圖3)，反映了該斷層的走滑性質。上述區(qū)域資料和野外觀察點的證據說明了彌勒屯斷層為具有逆沖性質的走滑斷層。

2.2 落水沖斷層

在穹窿中部落水沖斷層的金家溝一帶，野外調查表明，斷層分支為近于平行延伸的三條次級斷層，斷層傾向北西(約300°)傾角60～70°，在平面上構成一發(fā)辮構造(圖4B)，剖面上構成一如圖4C所示疊瓦狀構造。在金家溝廢棄的金礦采場開挖剖面上，見次級斷層F4－②和F4－③之間的擠壓破碎現象明顯，構造透鏡體發(fā)育，石英團塊的擠壓旋轉普遍，大廠層中軟弱凝灰質物質略具定向特征。根據采場開挖邊界形態(tài)推測，金礦體即位于F4－②和F4－③夾持的破碎帶中，F4－②斷層具有地表向南東傾斜，向下反轉為北西傾斜的特征(圖4C)。上述斷層帶的平面和剖面特征表明，落水沖斷層為兼具逆沖性質的走滑斷層。

圖2 彌勒屯斷層紅石巖觀察點的構造剖面及照片

圖3 彌勒屯斷層潘家莊發(fā)辮狀構造圖(據1∶5萬青山鎮(zhèn)幅和興仁幅地質圖)

在廖基—安谷公路金家溝附近的公路拐彎處，落水沖斷層露頭良好。斷層發(fā)育于上二疊統(tǒng)龍?zhí)睹合档貙优c下三疊統(tǒng)飛仙關組碎屑巖之間，斷層面清楚，尤為典型的是，反映斷層走滑運動方向的R剪切和P 剪切發(fā)育，R 面與P 面的關系清楚，P 面明顯受R 面限制(圖5)。根據作為走滑斷層運動學 指 示 器(Richard et al.，1995;Dooley et al.，2012)的R 面與主斷層的關系，可以判定落水沖斷層的右行走滑性質(圖5)。

2.3 花魚井斷層

在碧痕營鎮(zhèn)牛南沖采石場中，花魚井斷層露頭良好。在該觀察點上，斷層兩盤巖層均為中二疊統(tǒng)茅口組灰?guī)r，斷層面傾角很陡，地表向南東傾斜，在開挖的剖面上可見到向下轉為向北西(約300°)傾斜，由此構成一弧形斷面，在斷層帶上，巖層擠壓特征明顯，次級斷面發(fā)育，具有明顯的逆沖特征;從圖6 中的斷層面照片上可以看出，斷層面上發(fā)育一組大型水平擦痕，反映該了斷層的走滑性質，根據對擦痕的觀察分析，走滑方向為右行。由上述觀察分析判定，花魚井斷層亦為兼具逆沖性質的右行走滑斷層。

圖4 落水沖斷層金家溝附近的平面和剖面圖

圖5 落水沖斷層金家溝觀察點R 面、P 與斷層面的關系

圖6 花魚井斷層牛南沖觀察點的構造剖面及照片

圖7 穹窿的遙感影像圖及構造解譯

3 穹窿的成因分析

3.1 穹窿的特征

形態(tài)特征:許多實驗結果表明，限制性彎曲帶上的隆起或沖起構造具有拉長的棱形、較短的長方形和S 形等形態(tài)(McClay et al.，2001;Cunningham et al.，2007;Dooley et al.，2012).從圖1 和圖7 上可以看出，碧痕營穹窿的形態(tài)為一不規(guī)則的長方形或棱形，這一特征與許多實驗和天然限制性彎曲帶上的隆起或沖起構造的形態(tài)非常相似。

地貌特征:限制性彎曲帶是壓扭背景上的產物，在地貌上往往表現為一種明顯的隆升(Cunningham et al.，2007)。從圖7a 中可以看出，在穹窿邊界斷層與主隆起區(qū)之間，至今仍存在700～800 m的高差，如在穹窿兩側斷層的碧痕營牛南沖和紅石巖村觀察點上，高程分別為1230 m 和1380 m，而在隆起中心的蘇家屯，高程為1940 m。這種明顯的高差除差異性風化剝蝕外，可能更主要的是構造抬升所致。

圖8 穹窿核部和翼部的巖層

巖層產狀:碧痕營一帶之所以被稱之為穹窿，是在以蘇家屯、碧痕營、大廠、三望坪一帶為中心的地表(穹窿核部)大面積岀露較老的中二疊統(tǒng)茅口組灰?guī)r、上二疊統(tǒng)龍?zhí)睹合档貙?，而在四?翼部)則為較新的下三疊統(tǒng)地層，平面上構成核部老、兩翼新的穹窿形態(tài)。野外觀察表明，無論是褶皺核部的茅口灰?guī)r和龍?zhí)睹合档貙?，還是穹窿翼部的下三疊統(tǒng)地層，除了在斷層帶和龍?zhí)睹合档貙又杏芯植繌澢?，巖層產狀均近于水平且較為穩(wěn)定(圖8)。這一特征說明，穹窿形態(tài)并非完全是縱彎褶皺作用機制所致，更有可能與斷層造成的抬升作用有關。

與斷層的關系:從圖7b 中可以看出，穹窿的形態(tài)嚴格受斷層控制。南東和北西兩側的彌勒屯斷層和花魚井斷層限制了穹窿南東和北西邊界，穹窿的南西段窄、北東段寬與前述斷層向南西收斂、向北東散開的特征完全吻合，穹窿的總體延生與北東向斷層的延伸完全一致。

3.2 成因分析

走滑斷層往往具有多條斷層平行分段排列的特征(Tchalenko，1970;Sylvester，1988;McClay et al.，2001;Cunningham et al.，2007;Aydin et al.，2010;Dooley et al.，2012;)，隨著位移的增加，這些分段斷層相互連接而構成不同的連接組合，其中左行左階連接往往形成張扭背景，而右行左階和左行右階連接則形成壓扭背景。在張扭背景下的松弛性彎曲上通常形成拉分盆地，而在壓扭背景的限制性彎曲上常形成隆起或走滑沖起構造(McClay et al.，2001;Cunningham et al.，2007;Nevitt et al.，2014)。

碧痕營穹窿嚴格受近東西向和北東向相互連接的兩組斷層控制，兩組斷層的野外調查表明其均為兼具逆沖性質的走滑斷層，說明該穹窿形成于壓扭背景之上;斷層旁側的R 剪切破裂指示斷層為右行走滑，彎曲帶與近東西向斷層構成右行左階式連接，說明穹窿形成于右行左階的限制性彎曲上;穹窿的幾何形態(tài)為一不規(guī)則的長方形，與許多實驗和天然限制性彎曲上的形態(tài)一致;盡管經受了后期的風化剝蝕，穹窿中心與兩側邊界之間至今仍然保留了700～800 m 的高差，說明穹窿的形成造成了明顯的地形差異;穹窿核部與四周巖層產狀近于水平且比較穩(wěn)定，這一特征反映穹窿的順層縮短不明顯，說明核部地層老、四周地層新的平面穹窿形態(tài)為匯聚型走滑斷層的抬升所致。盡管研究區(qū)缺乏斷層的深部延伸資料，但可以根據走滑斷層的剖面特征推測，這些走滑斷層向深部可能收斂于一條主干斷層之上，穹窿極有可能是一正花狀構造上的沖起構造，筆者將其總結為如圖9 所示的三維模式。

圖9 研究區(qū)沖起構造三維模式圖

本文為與貴州省地質礦產勘查局113 地質大隊的合作研究項目，研究經費由113 地質大隊資助，工作過程中得到孟昌中總工程師、楊傳德院長等的大力支持，在此對上述單位和個人表示衷心的感謝!

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［2］刁理品，韓潤生，李波，等.黔西南晴隆大廠銻礦田構造控礦特征［J］.昆明理工大學學報:理工版，2008，33(2):5－10.

［3］夏勇，黃華斌.晴隆大廠銻礦田銻礦成礦的構造控制及實驗研究［J］.貴州地質，1993，10(1):18－25.

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