雪峰造山帶溆浦—靖州斷裂活動歷史及構造屬性

柏道遠+鐘響+賈朋遠+熊雄+黃文義

摘要：溆浦—靖州斷裂走向NNE（北段轉(zhuǎn)為NE—近EW向），傾向SE，是雪峰造山帶內(nèi)部一條長期活動的重要斷裂?；谂c斷裂相關的沉積作用、構造變形、巖漿活動等，研究溆浦—靖州斷裂的活動歷史，進而探討斷裂的構造屬性。結果表明：溆浦—靖州斷裂自早至晚經(jīng)歷了南華紀伸展、志留紀晚期加里東運動中逆沖、晚古生代伸展、中三疊世晚期印支運動中逆沖、晚三疊世—中侏羅世左行走滑-逆沖、中侏羅世晚期早燕山運動中逆沖、白堊紀伸展、古近紀右行走滑等多期構造活動；溆浦—靖州斷裂以西塊體相對強硬或不同殼層具剛性焊合，斷裂以東塊體相對軟弱或不同殼層之間焊合較弱，導致斷裂東側在伸展事件中具有更強烈的伸展減薄并相對沉降，在擠壓事件中則具更強烈變形和更大幅度抬升，且斷裂以東具多期花崗質(zhì)巖漿活動，而斷裂以西無花崗巖發(fā)育；溆浦—靖州斷裂為揚子陸塊與東南緣島弧之間的分界斷裂，是武陵（晉寧）運動中揚子陸塊與東南側島弧的弧-陸碰撞帶內(nèi)主斷裂。

關鍵詞：活動歷史；構造屬性；伸展；逆沖；走滑；弧-陸碰撞；溆浦—靖州斷裂；雪峰造山帶

中圖分類號：P542；P548 文獻標志碼：A

Abstract： The Xupu-Jingzhou fault with NNE- to NE-nearly EW-trending stirkes and SE-dipping direction is an important fault in Xuefeng orogenic belt with long-term activity. The evolutionary history and structural attribute of Xupu-Jingzhou fault through fault-related sedimentation， deformation and magmatism were studied. The results show that the fault experienced several tectonic movements， which are Nanhuan Period extension， Late Silurian Caledonian thrusting， Late Paleozoic extension， Late Middle Triassic Indosinian thrusting， left-lateral slipping-thrusting during Late Triassic-Middle Jurassic， Late Middle Jurassic Early Yanshanian thrusting， Cretaceous extension and Paleogene dextral strike-slipping from early to late； the block in the

west side of Xupu-Jingzhou fault is stronger or with inflexible coupling between different layers， while the block in the east side of Xupu-Jingzhou fault is softer or with weak coupling between different layers； because of the structural difference of the crustal basements， there are more intensive extension， thinning and subsidence under extensional setting， and stronger folding， thrusting and larger uplift under compressional setting， and several granitic magmatism in the east side of Xupu-Jingzhou fault； Xupu-Jingzhou fault is the boundary between Yangtze Block and the southeastern island arc， and is the major fault in the arc-continental collision zone during Wuling （Jinning） movement.

Key words： activity history； tectonic attribute； extension； thrusting； strike-slipping； arc-continental collision； Xupu-Jingzhou fault； Xuefeng orogenic belt

0 引 言

作為江南造山帶西段的雪峰造山帶是華南構造演化中一個重要的地質(zhì)單元。前人對其形成演化和構造屬性[1-13]、構造變形特征[14-27]、內(nèi)部中生代盆地特征和成因[28-32]等進行了大量研究，但在造山帶結構組成、構造變形與構造隆升的時代等問題上仍存在認識分歧[1，7-8，14，17，20]。溆浦—靖州斷裂是雪峰造山帶內(nèi)部一條長期活動的重要斷裂。該斷裂的構造特征和活動歷史與雪峰造山帶的形成演化密切相關，甚至在很大程度上控制了雪峰造山帶的地質(zhì)構造特征[22，26-27，31-32]。前人從不同側面對溆浦—靖州斷裂地質(zhì)特征和活動歷史進行論述[16，22，25-27，31-36]，但關于其活動歷史缺乏系統(tǒng)總結。此外，有研究者將溆浦—靖州斷裂一線視為揚子陸塊與華夏地塊的分界（西南段）[37-38]，但關于揚子陸塊與華夏地塊之間欽杭結合帶在湖南境內(nèi)的走向尚存在茶陵—郴州斷裂[39-41]、長沙—瀏陽—桃江—城步一線[42]以及南橋—新化—隆回—苗兒山與川口—常寧—雙牌兩線之間[43]等其他觀點，因此，溆浦—靖州斷裂的構造屬性也有待進一步研究。本文將對溆浦—靖州斷裂的活動歷史進行系統(tǒng)總結，對該斷裂的構造屬性進行新的探討，以期促進雪峰造山帶構造特征和演化研究。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

雪峰造山帶及其內(nèi)部構造線自南至北由NNE向漸轉(zhuǎn)為EW向，呈NW向凸出弧形展布。造山帶西北以慈利—保靖斷裂為界，與石門—桑植復向斜相鄰，東南與湘中盆地和醴陵斷隆帶相接（圖1）。帶內(nèi)主要出露新元古代冷家溪群、板溪群、南華系—震旦系和下古生界，少量上古生界，并有中生代洞庭盆地、沅麻盆地、溆浦盆地、靖州盆地等疊覆其上。雪峰造山帶及邊緣自西北往東南依次發(fā)育傾向SE的慈利—保靖、懷化—沅陵、溆浦—靖州斷裂以及傾向NW的通道—安化、城步—新化斷裂等以逆沖為主的大斷裂。在洞庭盆地西南部，雪峰造山帶可進一步分為西北部的武陵斷彎褶皺帶和東南部的雪峰基底拆離帶（圖1）[30]。

雪峰造山帶出露地層自早至晚有冷家溪群、板溪群、南華系、震旦系、寒武系—志留系、泥盆系—下三疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)、白堊系—古近系等。冷家溪群為活動陸緣碎屑沉積；板溪群—南華系為裂谷盆地火山-碎屑沉積；震旦系—下奧陶統(tǒng)為被動大陸邊緣盆地陸源碎屑和碳酸鹽、硅質(zhì)沉積；中奧陶統(tǒng)—志留系為前陸盆地碳酸鹽和砂、泥質(zhì)沉積；泥盆系—下三疊統(tǒng)為陸表海碳酸鹽、陸源碎屑夾硅質(zhì)沉積；上三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)為陸相擠壓類前陸盆地碎屑沉積；白堊系—古近系為陸相斷陷盆地碎屑沉積[26]。

雪峰造山帶及東緣發(fā)育大量早古生代和早中生代（印支期、早燕山期）花崗巖，均分布于溆浦—靖州斷裂以東；斷裂以西無花崗巖發(fā)育（圖1）。雪峰造山帶經(jīng)歷了武陵（晉寧）、加里東、印支、早燕山等幾次主要構造運動，分別造成板溪群與冷家溪群、上古生界與前泥盆系、上三疊統(tǒng)（或侏羅系）與上古生界、白堊系與侏羅系（或前白堊系）之間的角度不整合。此外，南華系與板溪群之間存在局部沉積間斷或不整合，一般認為這是雪峰運動伸展造成的塊體旋轉(zhuǎn)和差異升降所致[44-45]。

2 構造特征

溆浦—靖州斷裂實為由多條次級斷裂組成的斷裂帶[33]。該斷裂位于雪峰山西側，南段溆浦—靖州一線呈NNE走向，北段溆浦—安化—益陽則呈NE—近EW向弧形偏轉(zhuǎn)。其為一切穿地殼并深達地幔的大斷裂，殼內(nèi)低速層在斷裂東面發(fā)育而在西面不發(fā)育，沿斷裂莫霍面落差為1 km[42]。

溆浦—靖州斷裂發(fā)生過逆沖、走滑、伸展等多期活動，現(xiàn)地表特征主要表現(xiàn)為一傾向SE的逆斷裂，局部表現(xiàn)為正斷裂或兼具走滑運動分量。

在溆浦西南面的店上一帶，溆浦—靖州斷裂（店上斷裂）主要表現(xiàn)為傾向SE的正斷裂（圖2），屬繼承先期逆沖斷裂產(chǎn)生伸展活動的結果，且伸展活動至少存在晚古生代和白堊紀等2期，其中晚期伸展活動造成西側巖門寨組與東側跳馬澗組—佘田橋組斷裂接觸[26]。

往南至洪江—團河一段，溆浦—靖州斷裂地表形跡清楚。斷裂造成東側的長安組向西逆沖于南沱組之上。在古樓坳東面，斷裂由東傾的多條韌性剪切帶和斷夾塊組成疊瓦狀構造（圖3）。韌性剪切帶呈NNE向延伸，寬15～150 m，剪切面理傾向東，傾角為60°～65°；局部因后期脆性疊加而呈韌脆性變形。剪切帶中巖石發(fā)育有流狀構造、剪切鞘褶皺、S-C組構、拉伸線理、σ碎斑系、亞顆粒、波狀消光等韌性變形構造。根據(jù)地層重復效應及斷裂帶內(nèi)的剪切褶皺、S-C組構、σ碎斑系等指向構造分析，斷裂主要表現(xiàn)為逆沖運動。此外，局部剪切面理上發(fā)育有由絹云母定向排列組成的生長線理，其向南側伏，側伏角為70°，反映出斷裂還具有一定的左行平移分量。斷裂帶中斷夾塊（圍巖）由長安組組成，變形構造主要有褶皺、劈理及強劈理化帶、次級斷裂、擠壓石香腸等。

再往南至古樓坳南約500 m公路邊，見擠壓剪切形成的片化帶，帶寬約10 m，兩側被浮土所掩，帶內(nèi)巖石為灰綠色板巖，層理S0產(chǎn)狀為30°∠40°。剪切面理S1的主體產(chǎn)狀為120°∠60°左右。尚見板劈理彎曲形成的小褶皺，其位態(tài)指示后期（很可能為白堊紀）的伸展滑動。

在南部靖州一帶，靖州盆地兩側或內(nèi)部發(fā)育多條NE向斷裂，可能屬NNE向溆浦—靖州基底斷裂的表層發(fā)散或派生斷裂[25]。盆地西緣斷裂運動性質(zhì)有左行走滑和西傾逆沖；盆地東緣發(fā)育走向NE、傾向SE的逆斷裂，東側寒武系往西逆沖于石炭系、二疊系、侏羅系等不同層位地層之上。

3 活動歷史

結合區(qū)域構造背景對構造變形特征及斷裂相關的沉積作用和盆地成因等進行系統(tǒng)分析。結果表明：溆浦—靖州斷裂自早至晚經(jīng)歷了南華紀伸展、志留紀晚期加里東運動中逆沖、晚古生代伸展、中三疊世晚期印支運動中逆沖、晚三疊世—中侏羅世左行走滑-逆沖、中侏羅世晚期早燕山運動中逆沖、白堊紀伸展、古近紀右行走滑等多期構造活動。

3.1 南華紀伸展活動及對裂谷盆地的控制

南華紀區(qū)域構造背景為裂谷盆地[45-46]。在此背景下，洪江一帶溆浦—靖州斷裂在早南華世長安期產(chǎn)生了強烈伸展活動[36]，造成斷裂兩側沉積物組成和厚度相差懸殊（圖4）。斷裂以西沉積（長安組）厚約200 m，底部為厚約25 m的含礫板巖，上部為厚約175 m的板巖；斷裂以東長安組厚度超過3 000 m，下部為含礫雜砂巖夾含礫板巖、板巖等，中部為絹云母板巖夾少量粉砂巖-細砂巖，上部為含礫板巖、粉砂巖、含礫雜砂巖。

3.2 志留紀晚期加里東運動中逆沖活動

在區(qū)域上，雪峰造山帶及其東側地區(qū)加里東運動可分為兩幕，即奧陶紀末—志留紀初的北流運動和志留紀后期的廣西運動，其分別形成了早志留世和志留紀末—泥盆紀初兩期后碰撞花崗質(zhì)巖漿活動[47-50]。城步—新化斷裂以東經(jīng)歷了北流運動和廣西運動兩期變形及早、晚兩期花崗質(zhì)巖漿活動，而斷裂以西僅經(jīng)歷廣西運動變形及晚期花崗質(zhì)巖漿活動（北流運動中為前陸盆地）[50]。溆浦—靖州斷裂位于城步—新化斷裂以西，志留紀后期發(fā)生加里東運動（廣西運動）構造變形。

加里東運動中溆浦—靖州斷裂發(fā)生NWW向脆韌性逆沖，并構成雪峰逆沖推覆構造的根帶與中帶之分界（圖5）。無論雪峰造山帶南段還是中段，溆浦—靖州斷裂以東的根帶均遭受強烈擠壓，前泥盆紀地層中板劈理極為發(fā)育，而斷裂以西的中帶擠壓相對較弱，前泥盆系中劈理不發(fā)育或發(fā)育程度很低[26-27]。在雪峰造山帶中段懷化北面瀘溪一帶，斷裂以西印支構造層（石炭系—下三疊統(tǒng)）與加里東構造層（震旦系—寒武系）之間不整合面上、下巖層產(chǎn)狀相近，反映了斷裂以西加里東運動變形較弱[26]。

3.3 晚古生代伸展活動及對湘中盆地的控制

晚古生代斷裂產(chǎn)生伸展活動，構成湘中盆地的西邊界。在雪峰造山帶中段店上一帶，緊鄰斷裂東側出露有跳馬澗組、棋梓橋組和佘田橋組等，而在斷裂西側約3 km外即為上石炭統(tǒng)大埔組與前泥盆系角度不整合接觸，缺失泥盆系—下石炭統(tǒng)大套地層（圖2、6）。這一差異清楚揭示出溆浦—靖州斷裂在晚古生代產(chǎn)生顯著伸展活動，導致其東側沉降，中泥盆世開始即接受沉積，而西側相對抬升，至晚石炭世才沒入水下接受沉積。雪峰造山帶南段具同樣構造格局，斷裂西側靖州等地上古生界底部為大埔組，而斷裂東側通道一帶殘留有中泥盆世跳馬澗組[26]。

3.4 中三疊世晚期印支運動中逆沖活動

在區(qū)域上，受新元古代—早古生代揚子板塊與華夏板塊NE向接合帶控制[43]或兩陸塊的繼發(fā)性陸內(nèi)俯沖匯聚控制[51]，中三疊世后期的印支運動在雪峰造山帶東部及其東南側的湘中—湘東南地區(qū)表現(xiàn)出強烈的NW—NWW向擠壓和陸內(nèi)擠壓造山特征[26-27，52-53]，并由此引發(fā)了晚三疊世地殼重熔型花崗質(zhì)巖漿活動[54-55]。

晚三疊世—早侏羅世揚子陸塊及其以南各地塊向北運移與中朝板塊碰撞[56]而形成SN向擠壓，NNE向溆浦—靖州斷裂在SN向擠壓下產(chǎn)生左行斜向逆沖[16]，古樓坳東面逆沖剪切帶即兼左行平移。中侏羅世構造體制發(fā)生轉(zhuǎn)變，受古太平洋板塊（或伊澤奈崎板塊）俯沖的影響，華南地區(qū)受NWW向強擠壓[57-58]，溆浦—靖州斷裂發(fā)生逆沖活動。溆浦—靖州斷裂在晚三疊世—早侏羅世的左行走滑-逆沖及中侏羅世的逆沖活動控制并形成了斷裂西側晚三疊世—中侏羅世沅麻盆地和靖州盆地等兩個類前陸盆地的發(fā)育[16，32]。

以靖州盆地為例，由于東南側溆浦—靖州斷裂的持續(xù)逆沖，盆區(qū)向斜變形持續(xù)加強和發(fā)展，導致自盆地西北邊緣和東南邊緣向盆地中央瀘陽組巖層產(chǎn)狀逐漸變緩（圖7）[32]。

3.6 中侏羅世晚期早燕山運動中逆沖活動

中侏羅世晚期發(fā)生早燕山運動，構造背景與中侏羅世早、中期相近，即受古太平洋板塊（或伊澤奈崎板塊）俯沖的影響而具NWW向擠壓[57-58]，但擠壓與變形強度更大，導致地殼整體的大幅抬升和先期類前陸盆地的封閉，同時形成區(qū)域NNE向褶皺和逆沖斷裂[26-27]。溆浦—靖州斷裂也發(fā)生更強烈的擠壓、逆沖活動，致使其西側的晚三疊世—中侏羅世沅麻盆地、靖州盆地抬升和封閉。

值得指出的是，印支運動—早燕山運動的早中生代構造運動中，溆浦—靖州斷裂以東的擠壓變形也相對斷裂以西更強烈[26-27]。早中生代斷裂以東具有更強的逆沖、褶皺等擠壓變形和更大規(guī)模的抬升，導致溆浦—靖州斷裂以東晚古生代沉積作用自中泥盆世開始且沉積厚度大，但現(xiàn)今上古生界幾無保存，而斷裂以西晚古生代相對隆起，沉積作用自晚石炭世開始且沉積厚度小，現(xiàn)今上古生界卻大量出露。

3.7 白堊紀伸展活動及對斷陷盆地的控制

白堊紀進入?yún)^(qū)域大規(guī)模伸展構造體制，其中早白堊世為區(qū)域NW—SE向伸展[59-60]。溆浦—靖州斷裂產(chǎn)生拉張和正滑活動，于斷裂東側形成了規(guī)模較大的溆浦斷陷盆地和安江小型斷陷盆地，同時造成店上一帶西側巖門寨組與東側跳馬澗組—佘田橋組的斷裂接觸（圖2）。

3.8 古近紀右行走滑

古近紀中晚期由于印度板塊與亞洲大陸碰撞[31，59]，亞洲東部形成一系列的右行走滑斷裂[61]，雪峰造山帶南段—中段也處于NNE向右行走滑變形場中，如溆浦—靖州斷裂東側的NNE向武陽—五團斷裂將三疊紀瓦屋塘巖體右行錯移約4 km[27]，通道—江口斷裂將黃茅園巖體右行錯移近3 km[26]。溆浦—靖州斷裂同樣產(chǎn)生右行走滑，并在靖州盆地派生NEE向擠壓而于侏羅系形成NE向和NWW向共軛節(jié)理[25]，在沅麻盆地派生NE向擠壓并形成卷入白堊系及先期地層的NW向褶皺、NW向逆斷裂、NEE—NE向左行走滑（或兼逆沖）斷裂、NNE向右行走滑斷裂、NEE向與NNE向共軛剪節(jié)理等[60]。

4 構造屬性

4.1 不同強度和地殼結構構造塊體的邊界

溆浦—靖州斷裂是不同力學性質(zhì)和地殼結構組成構造塊體的邊界，殼內(nèi)低速層僅于斷裂東側發(fā)育[42]即為直接證據(jù)。

斷裂活動歷史表明新元古代中后期（長安期）至早燕山期，溆浦—靖州斷裂兩側構造塊體一直顯示出不同的力學強度或地殼結構組成，斷裂以西塊體相對強硬或不同殼層具剛性焊合，斷裂以東塊體相對軟弱或不同殼層之間焊合較弱。因此，無論在伸展還是擠壓構造事件中，兩側塊體均具迥然不同的構造表現(xiàn)。在長安期和晚古生代區(qū)域伸展成盆過程中，斷裂以東強烈伸展、減薄、沉降，而斷裂以西則相對穩(wěn)定或相對抬升。在加里東運動中，斷裂以東強烈擠壓、收縮，而斷裂以西擠壓作用較弱。在早中生代構造運動中，斷裂以東變形強烈，逆沖作用及構造抬升顯著，而斷裂以西變形微弱，構造抬升幅度不大；變形強度和抬升幅度的差異還直接導致斷裂西側形成靖州盆地和沅麻盆地2個類前陸盆地。斷裂以西因剛性強而無花崗質(zhì)巖漿活動；而斷裂以東因殼層軟弱或不同殼層之間易于拆離，在加里東運動、印支運動和早燕山運動中產(chǎn)生強烈的剪切滑脫、塊體疊置和增厚，從而誘發(fā)強烈的加里東期、印支期和早燕山期強過鋁質(zhì)花崗質(zhì)巖漿活動。

4.2 武陵期弧-陸碰撞帶

盡管溆浦—靖州一段因后期沉積覆蓋而未見武陵期沉積與巖漿巖發(fā)育，但基于上述斷裂兩側塊體構造性質(zhì)的顯著差異并結合其他區(qū)域地質(zhì)資料，仍可初步判斷溆浦—靖州斷裂為武陵期揚子陸塊與東南緣島弧之間的分界斷裂，是武陵運動中揚子陸塊與東南側島?。ū疚臅悍Q之為“雪峰弧”）的弧-陸碰撞帶，對應于弧后盆地的關閉位置，而非部分研究者所認為的揚子陸塊與華夏地塊的分界（西南段）[37-38]。主要地質(zhì)依據(jù)有：

（1）溆浦—靖州斷裂往南進入廣西，被稱為三江斷裂，而三江斷裂帶上或東側發(fā)育峒馬巖體、寨滾巖體、本洞巖體等820 Ma至約835 Ma武陵期島弧花崗巖[11]。從現(xiàn)地表走向來看，溆浦—靖州斷裂往東的延伸線大體沿湘中益陽、湘東平江（圖1）和贛北九嶺巖體北側經(jīng)過，沿該線發(fā)育瀏陽文家市弧后小洋盆蛇綠混雜巖[62]；該線以南發(fā)育以九嶺巖體為代表的大量820～835 Ma武陵期島弧花崗巖[11]以及（823±6）Ma形成于島弧環(huán)境的益陽科馬提質(zhì)玄武巖（MgO含量高）[63]。此外，湖南目前自北面岳陽往南至衡陽川口的武陵期沉積均厘定為冷家溪群，構造上應跨揚子陸塊、弧后盆地、雪峰弧乃至古華南洋等多個構造單元。因此，冷家溪群沉積層序及巖性組成特征在橫向上的變化及在不同構造單元的差異今后有待進一步研究。