內(nèi)蒙古盤羊山逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)的組合特征

謝靜博，王風(fēng)華，尚 婷，李劍鋒，馬凱波

（華北有色工程勘察院有限公司，石家莊 050021）

內(nèi)蒙古盤羊山逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)的組合特征

謝靜博，王風(fēng)華，尚 婷，李劍鋒，馬凱波

（華北有色工程勘察院有限公司，石家莊 050021）

通過1/25萬四子王旗幅的野外地質(zhì)填圖，在蒙古寺-盤羊山-烏蘭合雅一線存在古生代末大型逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)，新太古代色爾騰山巖群和新太古代花崗巖自北向南被逆沖推覆于震旦系什那干組灰?guī)r和古生代碎屑巖之上，并形成大小規(guī)模的飛來峰和構(gòu)造窗。整個(gè)推覆系統(tǒng)由頂板逆沖斷層與底板逆沖斷層及夾于其中的一套疊瓦式逆沖斷層和斷層夾塊組合而成，構(gòu)成典型的雙重逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)（Duplex）。該逆沖推覆構(gòu)造總體逆沖方向指向南南西向，形成時(shí)代為二疊紀(jì)末，估算推覆距離應(yīng)大于7.1 km。此逆沖推覆構(gòu)造與華北板塊與西伯利亞板塊在二疊紀(jì)末陸內(nèi)碰撞造山有關(guān)，是華北板塊北緣造山帶的重要組成部分。

內(nèi)蒙古；雙重逆沖推覆構(gòu)造；華北板塊北緣；飛來峰；組合特征

內(nèi)蒙古盤羊山逆沖推覆構(gòu)造帶位于華北板塊北緣大青山造山帶的北部，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造自20世紀(jì)60年代末70年代初開展的1/20萬區(qū)調(diào)初步查明了盤羊山地區(qū)存在向南推覆的逆沖斷層（長57.5 km)。1986王建平等[1-2]提出大青山及相鄰地區(qū)的推覆構(gòu)造為中生代煤盆地兩側(cè)相向?qū)_推覆，推覆距離為5～10 km。1997年朱紳玉[3]提出本區(qū)南北向相向滑移的兩大推覆構(gòu)造是一個(gè)發(fā)生在東西向侏羅紀(jì)盆地南北兩側(cè)的邊緣對沖式推覆構(gòu)造。1998年鄭亞東[4]等在本區(qū)考察后指出本區(qū)南北向相向滑移的兩大推覆構(gòu)造并非對沖，但形成時(shí)代相近。2002年王新亮等[5]提出盤羊山向南推覆的斷層形成于二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初。筆者自2005年以來在該區(qū)開展了1/25萬區(qū)調(diào)工作和專題研究，系統(tǒng)地解剖了該推覆構(gòu)造的組合形式、變形特征、形成時(shí)間、推覆距離。認(rèn)為在剖面上，該推覆構(gòu)造表現(xiàn)為向同一方向傾斜，由頂板逆沖斷層、底板逆沖斷層及其斷層夾塊組成的雙重逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)。這一認(rèn)識為該區(qū)中生代以來陸內(nèi)變形及華北板塊北緣地質(zhì)構(gòu)造提供了重要的基礎(chǔ)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古武川縣－察右中旗一帶，大地構(gòu)造上屬于華北板塊大青山造山帶北緣[6]。區(qū)內(nèi)出露的主要地層單位以太古宙深變質(zhì)巖系、元古宙變質(zhì)巖系、震旦系什那干組白云質(zhì)大理巖為主，其次為晚古生界的上石炭統(tǒng)、二疊系，中生界的侏羅系、白堊系的沉積巖系。本區(qū)主要巖體為新太古代糜棱巖化花崗巖及三疊紀(jì)、白堊紀(jì)花崗巖。深變質(zhì)巖系呈變質(zhì)核形式出露，震旦系什那干組白云質(zhì)大理巖以推覆體和飛來峰形式產(chǎn)出。斷層北為一近東西向展布的新太古代韌性剪切帶；斷層南為晚侏羅－早白堊世自南向北逆沖的大青山逆沖推覆構(gòu)造[7-8]（圖1）。晚二疊－早三疊世，區(qū)域上隨著大陸邊緣的不斷增生，分割華北板塊與西伯利亞板塊的陸間洋盆不斷縮小，最終于晚二疊世在圖區(qū)北側(cè)實(shí)現(xiàn)了陸－陸碰撞，兩大板塊閉合對接成為一體，完成了陸殼泛大陸化的演化歷程。推覆構(gòu)造作用不斷活動，持續(xù)的擠壓作用力在經(jīng)過一定的地質(zhì)發(fā)展時(shí)期后，其構(gòu)造應(yīng)力在逐漸向板塊內(nèi)部釋放，波及深度由深變淺，從而形成大致平行華北地塊北緣的二疊紀(jì)和三疊紀(jì)巖漿巖帶。

2 推覆構(gòu)造的展布特征

該推覆構(gòu)造西起哈樂南，向東至盤羊山，經(jīng)蒙古寺、土堂向南折至油婁溝，然后沿東南方向經(jīng)下半溝止于西烏蘭哈雅，東延部分被大青山逆沖推覆構(gòu)造所截?cái)?。推覆面被晚侏羅統(tǒng)大青山組（J3d）紅色碎屑巖系不整合覆蓋。在蒙古寺附近被三疊紀(jì)鳳凰山單元（T2F）含斑二長花崗巖侵入。走向總體上呈東西向，長約50 km，斷層面北傾，傾角20～45°，斷面跡線波狀起伏，斷面前端，產(chǎn)狀較陡，深部產(chǎn)狀較小。東西向看，東段產(chǎn)狀比較平緩，西段比較陡。切割的地層有震旦系什那干組、石炭系拴馬樁組、二疊系地層（圖1）。

3 推覆構(gòu)造組合樣式

研究區(qū)推覆構(gòu)造組合比較復(fù)雜，由頂板逆沖斷層與底板逆沖斷層及夾與其中的一套疊瓦式逆沖斷層和斷層夾塊組合而成，構(gòu)成典型的雙重逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)。據(jù)其表現(xiàn)可分西中東三段，現(xiàn)重點(diǎn)解剖這三段。

（1）西段：蒙古寺段推覆構(gòu)造特征

蒙古寺段推覆構(gòu)造由三條自北向南的逆沖斷層組成，斷面北傾，在推覆構(gòu)造的前鋒蠻漢溝一帶形成了飛來峰。自北往南，新太古界糜棱巖化花崗巖、新太古界東五分子巖組（Ar3d.）灰白色黑云斜長片麻巖、綠片巖推覆到震旦系什那干組（Zs）白云質(zhì)大理巖、灰?guī)r之上，震旦系什那干組白云質(zhì)大理巖又推覆到石炭栓馬栓組（C2s）碎屑巖之上，石炭系栓馬栓組碎屑巖又被自北向南的大青山逆沖推覆構(gòu)造所覆。產(chǎn)狀自根部從北向南傾角由緩變陡再變緩。這一系列逆沖推覆構(gòu)造整體上由頂板逆沖斷層與底板逆沖斷層及夾于其中的一套疊瓦式逆沖斷層和斷層夾塊組合而成，其組合樣式為雙重逆沖推覆。

蠻漢溝村北震旦系什那干組灰?guī)r飛來峰的特征是其基本巖性為灰白色灰?guī)r、白云質(zhì)大理巖、內(nèi)碎屑灰?guī)r、灰綠色細(xì)砂巖。南緣在與石炭系拴馬樁組灰綠色砂巖斷層接觸帶附近，上盤震旦系什那干組灰?guī)r為灰白色內(nèi)碎屑灰?guī)r，內(nèi)碎屑呈棱角狀，大小不等，內(nèi)碎屑邊界不切割內(nèi)部顆粒。內(nèi)碎屑的成分與基質(zhì)的成分基本相同，結(jié)構(gòu)相近。斷層下盤為石炭系拴馬樁組灰綠色砂巖、灰黑色板巖及煤層。灰黑色板巖強(qiáng)片理化，夾于其間的灰綠色砂巖呈中厚層狀，板巖呈薄層狀，產(chǎn)狀北東傾，傾角近直立，板巖中見有層片直交，存在褶皺變形。北緣與石炭系拴馬樁組硅質(zhì)硬砂巖以斷層接觸。石炭拴馬樁組巖性主要為硅質(zhì)硬砂巖，局部可見炭質(zhì)板巖，灰綠色硬砂巖硅化嚴(yán)重，發(fā)育破碎節(jié)理，分不清層理。斷層帶附近發(fā)育強(qiáng)擠壓斷層破碎帶、斷層泥巖強(qiáng)片理化。硬砂巖呈透鏡狀，具定向性，北北東傾，基本上代表了斷面傾向。

圖1 盤羊山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖Fig.1 Geological sketch map of the Panyang Mountain

（2）中段：盤羊山段推覆構(gòu)造特征

盤羊山段推覆構(gòu)造系統(tǒng)由數(shù)條小逆沖斷層組合，形成由北向南雙重逆沖推覆之勢，新太古界柳樹溝巖組（Ar3l）糜棱巖化片巖、大理巖，糜棱巖化花崗巖推覆于震旦系什那干組白云質(zhì)大理巖、灰?guī)r之上，什那干組灰?guī)r大理巖推覆于石炭系栓馬栓組碎屑巖之上，栓馬樁組又推覆于二疊系大紅山組（P1d）火山巖、腦包溝組（P2n）碎屑巖之上，并形成一些飛來峰。

推覆構(gòu)造系統(tǒng)外來系統(tǒng)（上盤）主體由色爾騰山巖群綠片巖、大理巖及糜棱巖化石英閃長巖等地質(zhì)體組成，自根帶向南西方向逆沖約1 km后被剝蝕，其前鋒可見逆沖于石炭系拴馬樁組（C2s）之上的飛來峰，且根帶存在糜棱巖帶。原地系統(tǒng)由石炭系拴馬樁組、二疊系大紅山組、腦包溝組組成。

其變形特征以褶皺為主，靠近主推覆面發(fā)育一系列同斜褶皺，褶皺軸面倒向與主推覆面近于一致，遠(yuǎn)離推覆面褶皺強(qiáng)度越來越弱，由同斜褶皺過渡到寬緩褶皺和單斜（照片1、照片2）。寬緩褶皺樞紐走向近東西，褶皺軸面產(chǎn)狀傾向一般為30～35°，傾角60～70°，顯示了與主推覆面一致的動力學(xué)特征。主頂?shù)讛嗝媾c各次級斷層面都北傾，斷面都比較平整或輕微彎曲，主頂?shù)讛嗝鎯A角較小，斷層夾塊斷面相對較陡，斷層夾塊位移方向與主體位移方向是斜交的。所以此雙重逆沖推覆構(gòu)造為傾向腹內(nèi)的雙重逆沖構(gòu)造。

主頂、底板逆沖斷層的主要特征是：斷層泥、斷層角礫巖不發(fā)育，而以片理化為主，可見劈理。糜棱巖化絹云綠泥片巖，糜棱巖化花崗巖，糜棱面理產(chǎn)狀342∠50°，與劈理約20°角斜交，說明柳樹溝組中糜棱面理為早期構(gòu)造產(chǎn)物。分支斷層的特點(diǎn)是：①發(fā)育斷層泥、碎粉巖帶，寬1～3 m，延伸穩(wěn)定，呈黑色，主要由碎粉及泥狀物質(zhì)組成，較松散易風(fēng)化，原巖成分為下盤由炭質(zhì)板巖、粉砂巖構(gòu)成，面理產(chǎn)狀0∠30°。②發(fā)育構(gòu)造角礫巖帶，寬10 m左右，原巖由砂礫巖、礫巖組成，大小相差懸殊，普遍褐鐵礦化。

（3）東段：新地溝段推覆構(gòu)造特征

新地溝段推覆構(gòu)造由一系列分支逆沖斷層組成，呈疊瓦狀，各分支斷層向下相交于一條主底板斷層，向上相交于主頂板逆沖斷層，主底板斷層向南西于新地溝東出露地表，可見構(gòu)造窗，構(gòu)造窗內(nèi)地質(zhì)體為中二疊統(tǒng)腦包溝組礫巖，構(gòu)造窗西側(cè)柳樹溝組構(gòu)成的逆沖巖席下210 m處，鉆孔見腦包溝組礫巖。南北向觀察構(gòu)造窗（圖2）可見腦包溝組礫巖角度不整合覆于什那干組地層之上。因此，二疊系應(yīng)為該逆沖推覆構(gòu)造的原地系統(tǒng)的最新地層，圖3中F2斷層此時(shí)尚未活動，應(yīng)為該斷層的后期斷層。

本推覆構(gòu)造的外來系統(tǒng)（上盤）主體有兩套地質(zhì)體，分別構(gòu)成雙重逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)的逆沖巖席和斷層夾片（圖4）。逆沖巖席由色爾騰山巖群綠片巖、大理巖及糜棱巖化石英閃長巖等地質(zhì)體組成，自根帶向南西方向逆沖約1 km后被剝蝕，其前鋒可見兩個(gè)逆沖于什那干組之上的飛來峰（照片3）。逆沖巖席以較深層次糜棱巖化為特征，糜棱面理產(chǎn)狀為10～40°∠30～35°。斷層夾片由什那干組和石炭系組成，由一系列的什那干組逆沖于石炭系栓馬樁組之上的分支斷層所圍限的斷層夾片構(gòu)成（圖4）（照片4），斷層面北東傾，傾角產(chǎn)狀不一，一般20～50°，可見兩小型什那干組飛來峰。

圖2 上半溝構(gòu)造窗剖面圖Fig 2 The tectonic window profile of the Shangbangou valley

圖3 存盤溝至新地溝逆沖推覆構(gòu)造信手剖面圖Fig.3 Geological sketch map of the thrust nappe structure from the Cunpan valley to the Xindigou valley

此外，外來系統(tǒng)內(nèi)還發(fā)育一系列近南北走向，斷面東傾的高角度正斷層，是發(fā)生在推覆構(gòu)造之后的脆性斷裂。

圖4 存盤溝至新地溝逆沖推覆構(gòu)造信手剖面圖Fig.4 Geological sketch map of the thrust nappe structure from the Cunpan valley to Xindigou valley

照片1震旦什那干組白云質(zhì)灰?guī)r的變形特征（E）Pic.1 The deformation features of the dolomitic limestone of Shinagan Fm.in Sinian period

照片3震旦系什那干組逆沖柳樹溝組形成飛來峰Pic.3 The klippe formed by the Shinagan group thrusting onto the Liushugou group in Sinian period

照片2色爾騰山巖群柳樹溝巖組中發(fā)育褶皺變形(N)Pic.2 Fold deformation of the Liushugou Fm.of Seertengshan group

照片4 什那干組逆沖于栓馬樁組之上（W）Pic.4 Shuanmazhuang group is thrusted onto the Shinagan group(W)

4 推覆距離

該逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)的前緣位于蒙古寺－盤山羊－油婁溝－西烏蘭哈雅一線，總體走向近東西向。對于推覆距離前人有不同的認(rèn)識，1986年王建平[1-2]等認(rèn)為推覆距離為5～10 km；1997年朱紳玉[3]認(rèn)為推覆距離至少為8.5 km以上；1998年鄭亞東[4]根據(jù)飛來峰的分布判斷，推覆距離至少8～9 km；2002年王新亮[5]等以總體運(yùn)動方向的前鋒與構(gòu)造窗之間的距離為推覆構(gòu)造的滑移距離估算，該推覆體的推覆距離應(yīng)大于4.5 km。

筆者把逆沖位移分三部分計(jì)算，主頂板逆沖斷層保留的飛來峰與根帶的距離約1 km。斷層夾塊什那干組飛來峰距其根部約0.7 km，如果以什那干組結(jié)晶灰為標(biāo)志層，恢復(fù)至水平計(jì)算其縮短量，應(yīng)至少有1.2 km，主底板逆沖斷層以其前鋒與構(gòu)造窗之間的距離為4.2 km。因此，推覆構(gòu)造最保守的推覆距離應(yīng)大于7.1 km。

5 推覆構(gòu)造形成時(shí)間

前人認(rèn)為該推覆構(gòu)造形成于晚侏羅－早白堊世，原因是斷層西端切割下盤大青山組并為白堊系不整合覆蓋。但鄭亞東[4]首次指出該逆沖推覆構(gòu)造與大青山逆沖推覆構(gòu)造不是對沖系統(tǒng)，前者活動時(shí)間早于后者，形成時(shí)代為晚侏羅至早白堊世。王新亮[5]等在本區(qū)1/5萬區(qū)調(diào)時(shí)指出該斷層發(fā)生的時(shí)代為晚二疊世-早三疊世。陳志勇認(rèn)為該逆沖推覆構(gòu)造形成時(shí)代為晚二疊世-中三疊世[9]。本次工作因該斷層在烏蘭合雅北被大青山組不整合覆蓋，推覆體下盤的最新地層為中二疊統(tǒng)腦包溝組（P2n），在蒙古寺附近該斷層被三疊紀(jì)二長花崗巖（T2F）侵入，該侵入體的年齡為231 Ma（U-Pb法）[5]，故將該斷層發(fā)生的時(shí)代放在晚二疊世，即印支運(yùn)動。

6 與大青山逆沖推覆構(gòu)造的關(guān)系

大青山推覆構(gòu)造形成于晚侏羅－早白堊世的燕山運(yùn)動[10]，而盤羊山推覆構(gòu)造形成于晚二疊世末的印支運(yùn)動，且在烏蘭合雅大青山推覆構(gòu)造截?cái)嗔吮P羊山逆沖推覆構(gòu)造。

7 結(jié)論

（1）盤羊山推覆構(gòu)造組合樣式是雙重逆沖推覆構(gòu)造。

（2）盤羊山推覆構(gòu)造推覆距離至少在7.1 km。

（3）盤羊山推覆構(gòu)造形成時(shí)間是晚二疊世，形成機(jī)制是晚二疊世陸內(nèi)碰撞應(yīng)力向南傳遞引起的。

致謝：本文受到中國地質(zhì)調(diào)查局內(nèi)蒙古1/25萬補(bǔ)力太（K49C002003）、四子王旗（K49C003003）幅區(qū)調(diào)修測項(xiàng)目的資助，筆者表示衷心的感謝。研究過程中得到中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院顧德林教授、周志廣教授、劉文燦教授的大力幫助和支持，筆者一并表示深深的謝意。

[1]王建平.內(nèi)蒙大青山地區(qū)的沖斷和推覆構(gòu)造[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，1983，（4）：43-57.

[2]王建平.大青山及鄰區(qū)沖斷推覆構(gòu)造形成機(jī)制的論討[J].構(gòu)造地質(zhì)論叢，1986，(06)：1-16.

[3]朱紳玉.內(nèi)蒙古色爾騰山－大青山地區(qū)推覆構(gòu)造[J].內(nèi)蒙古地質(zhì)，1997,(1):41-47.

[4]鄭亞東，Davis G.A,王琮，等.內(nèi)蒙古大青山大型逆沖推覆構(gòu)造[J].中國科學(xué)（D輯）,1998,28(4):289-295.

[5]王新亮.華北地臺北緣烏蘭哈雅地區(qū)二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初推覆構(gòu)造[J]，中國地質(zhì)，2002，29(2)：135-138.

[6]內(nèi)蒙古地礦局.內(nèi)蒙古區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1991，556-656.

[7]劉正宏，徐仲元，楊振升.論內(nèi)蒙古大青山地區(qū)逆沖推覆構(gòu)造[J].中國區(qū)域地質(zhì)，1999,18(4):366-372.

[8]劉正宏，徐仲元,楊振升.大青山逆沖推覆體系含義及地質(zhì)特征[J].世界地質(zhì).2001,20(3):224-230.

[9]陳志勇，李玉璽,王新亮，等.包頭－呼和浩特北部地區(qū)逆沖推覆構(gòu)造[J].地質(zhì)通報(bào),2002,21(4-5):251-258.

[10]劉正宏，徐仲元，楊振升.大青山逆沖推覆構(gòu)造形成時(shí)代的“40Ar/39Ar”年齡證據(jù)[J].科學(xué) 通報(bào)，2003，48(20):2193-2197.

Combinational Characteristics of The Thrust Nappe Structure in the Panyangshan,Inner Mongolia

XIE Jing-bo,WANG Feng-hua,SHANG Ting,LI Jian-feng,MAKai-bo
(North China Engineering Investigation Institute Limited Company,Shijiazhuang 050021,China)

On the basis of regional investigation(1:250 000)and field geological mapping in Siziwang Qi.We reached such conclusion that there is a huge thrust nappe belt along the Mongolia Temple-Mount Panyangshan-Ulanheya.The Seertengshan Group and Upper Archaean granitoid were thrusted onto the Sinian limestone and Paleozoic clastic rock.The thrust nappe belt is actually a typical duplex,and it is consisted of plentiful structural styles:such as klippes,tectonic windows,roof thrust,floor thrust and horses etc.Moreover,the detailed analysis of the thrust nappe structure indicates that the thrust direction is south and southwest.The events occurred in Late Permian.The nappe displacement is estimated more than 7.1 kilometers.We considered that the thrust nappe belt was from the collisional orogeny of the North China Plate and the Siberian in late Permian，and it is a part of the northern margin of the North China Plate.

Inner Mongolia；Duplex；North margin of the North China Plate;Klippe;combinational characteristics

P542+.3

A

1672－4135(2011）01－0023-06

2010-08-12

中國地質(zhì)調(diào)查局內(nèi)蒙古1/25萬補(bǔ)力太幅（K49C002003）、四子王旗幅（K49C003003）區(qū)調(diào)修測

謝靜博(1982－)，助理工程師，2008年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作，E-mail：xfei777@163.com。