酒店埡-桑木場(chǎng)構(gòu)造須家河組節(jié)理發(fā)育特征與應(yīng)力場(chǎng)解析

鐘 城,秦啟榮,魏志紅，李 虎,,鄧 毅，何 威

(1.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；2.西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川 成都 610500；3.中國石化勘探分公司，四川 成都 610041；4.中國石油塔里木油田分公司,新疆 庫爾勒 841100)

0 引 言

構(gòu)造節(jié)理(裂縫)的發(fā)育受控于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，地表節(jié)理以及褶皺、斷層都是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志，其構(gòu)造演化的過程記錄了區(qū)域內(nèi)多期復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程[1-2]。依據(jù)構(gòu)造體系(節(jié)理、劈理、褶皺、斷裂等)所經(jīng)歷的不同應(yīng)力背景、形成與演化對(duì)應(yīng)不同構(gòu)造期次，重建區(qū)域古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)[3-4]，是地質(zhì)基礎(chǔ)研究中分析古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)工作的主要理論依據(jù)和手段。

川東南酒店埡-桑木場(chǎng)地區(qū)自晚三疊世須家河組沉積以來，經(jīng)歷了印支晚期、燕山、喜馬拉雅多期復(fù)合構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[5-8]。根據(jù)前人對(duì)川東南的資料調(diào)研，呂寶鳳認(rèn)為川東南“隔檔式褶皺”形成有3個(gè)主要構(gòu)造階段：印支期以前，主要為拉張作用；印支期-燕山晚期，由拉張應(yīng)力轉(zhuǎn)為壓扭應(yīng)力，褶皺初步形成；喜馬拉雅晚期，褶皺定型[9]。覃作鵬認(rèn)為川東南構(gòu)造帶受四川盆地多旋回構(gòu)造作用，于中新生代以來經(jīng)歷了4期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：第一期EW向，第二期SN向，第三期NE—SW向，第四期NW—SE向[10]。張?jiān)纼S認(rèn)為陸內(nèi)造山作用形成的四川盆地周緣褶皺構(gòu)造帶主要形成于中侏羅世，早-晚白堊世由于構(gòu)造擠壓事件對(duì)盆地的NNE向褶皺構(gòu)造起到了加強(qiáng)和改造[6]。胡召齊、劉樹根等人通過分析地層的角度不整合接觸關(guān)系，認(rèn)為川東隔檔式褶皺基本構(gòu)造格架奠定于早白堊世末的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[11-12]。

目前對(duì)該區(qū)域主要構(gòu)造體系形成的期次尚未達(dá)成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，對(duì)該地區(qū)的受力方式、構(gòu)造變形期次以及應(yīng)力場(chǎng)力學(xué)機(jī)制仍存在較大的爭(zhēng)議。筆者通過對(duì)須家河組露頭400余個(gè)節(jié)理的實(shí)地觀測(cè)、統(tǒng)計(jì)、幾何分析，利用節(jié)理分期配套的結(jié)果并結(jié)合區(qū)域褶皺、斷裂等構(gòu)造形跡特征，來初步判斷研究區(qū)域古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。利用室內(nèi)聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)以及對(duì)前人研究資料的調(diào)研，解析該地區(qū)自須家河組地層沉積以來(印支晚期至今)主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)演化期次，進(jìn)而反演區(qū)域古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，為重建本地區(qū)構(gòu)造體系及其演化史提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

川東南地區(qū)北西以華鎣山斷裂為界和黔中隆起相鄰，往北與大巴山形成對(duì)沖弧形構(gòu)造，南面與黔北斷褶帶相接，被興文古藺斷裂分割，其中齊岳山隱伏斷裂沿北東-南西向貫穿研究區(qū)域[13-14]。酒店埡-桑木場(chǎng)背斜位于川東南貴州習(xí)水縣和重慶綦江的交界處，其主體構(gòu)造的形成與演化主要受晉寧期就已存在的齊岳山斷裂控制[15-17](圖1)。該地區(qū)被認(rèn)為是齊岳山斷裂東側(cè)盆山過渡的隔槽式褶皺帶[18-19]。

川東南地區(qū)酒店埡-桑木場(chǎng)構(gòu)造形態(tài)較復(fù)雜，主要為一系列寬緩的復(fù)式背斜、緊閉的復(fù)式向斜呈北東-南西向成排成帶平行排列的隔槽式褶皺帶(圖1)。背斜剝蝕相對(duì)較嚴(yán)重，研究區(qū)內(nèi)地層普遍缺失泥盆系和石炭系，后期受燕山中、晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以來褶皺造山作用的影響，造成古生界廣泛出露地表以及若干假整合的存在。

由于該研究區(qū)域中須家河組主要分布于酒店埡-桑木場(chǎng)背斜主體構(gòu)造的兩翼，即巖層均呈現(xiàn)一定角度的傾斜，筆者基于露頭節(jié)理發(fā)育特征、產(chǎn)狀的詳細(xì)觀測(cè)以及空間幾何展布規(guī)律，通過對(duì)巖層產(chǎn)狀復(fù)平，運(yùn)用共軛剪節(jié)理分析原理來恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。

2 研究方法

目前利用節(jié)理恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)雖然在一定程度上存在著爭(zhēng)議，但無法否認(rèn)的是：基于基礎(chǔ)地質(zhì)研究，運(yùn)用豐富經(jīng)驗(yàn)以及傳統(tǒng)可靠的理論與手段來反演古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，是一種較為可靠且實(shí)用的方法[20-21]。本文以川東南酒店埡-桑木場(chǎng)背斜兩翼出露的須家河組地層中發(fā)育的節(jié)理為研究對(duì)象，當(dāng)水平巖層(砂巖層)受到地應(yīng)力作用后，會(huì)沿著最大主應(yīng)力軸σ1產(chǎn)生共軛剪節(jié)理，主要為一系列平面剪節(jié)理與剖面剪節(jié)理。平面剪節(jié)理表現(xiàn)為與巖層面垂直或高角度相交，在層面上表現(xiàn)為平面X型共軛；剖面剪節(jié)理表現(xiàn)與巖層面低角度斜交，在巖層剖面表現(xiàn)為剖面X型共軛，其銳角平分線為最大主應(yīng)力軸方向[22]。

由于出露巖層產(chǎn)狀存在一定的傾角，則通過對(duì)所觀測(cè)的節(jié)理產(chǎn)狀采用strGraphPrj軟件進(jìn)行復(fù)平處理，即通過將地層沿走向方向旋轉(zhuǎn)至水平，得到層面校正后節(jié)理產(chǎn)狀數(shù)據(jù)[23]。再利用Dips地質(zhì)幾何學(xué)分析軟件對(duì)復(fù)平后的產(chǎn)狀進(jìn)行玫瑰花圖以及赤平投影制作，通過成圖分析層面矯正前后共軛剪節(jié)理的發(fā)育情況，分析節(jié)理走向的優(yōu)勢(shì)方位，確定所受的最大主應(yīng)力軸σ1，即依據(jù)共軛剪節(jié)理的銳角平分線確定最大主應(yīng)力方向[24]。

目前，確定節(jié)理形成期次的主要方法有：(1)地質(zhì)構(gòu)造方法，包括構(gòu)造變形特征分析，節(jié)理的切割關(guān)系和分期配套等[25-26]。(2)實(shí)驗(yàn)方法，前人研究發(fā)現(xiàn)，巖石具有Kaiser效應(yīng)，即當(dāng)巖石持續(xù)受到應(yīng)力的加載，其受力達(dá)到或超過先前最大應(yīng)力時(shí)才會(huì)產(chǎn)生大量的Kaiser效應(yīng)，應(yīng)力值達(dá)到巖石最大抗壓強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生微裂紋，同時(shí)產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象，即形成Kaiser效應(yīng)點(diǎn)。利用巖石Kaiser效應(yīng)測(cè)試地應(yīng)力以及演化期次，目前來說比傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地應(yīng)力的測(cè)量技術(shù)較為方便，成本低，速度快[27-30]。

3 節(jié)理發(fā)育特征與產(chǎn)狀數(shù)據(jù)處理

3.1 節(jié)理發(fā)育特征與統(tǒng)計(jì)

根據(jù)酒店埡-桑木場(chǎng)須家河組野外出露地層的展布以及節(jié)理發(fā)育情況，研究小組在研究區(qū)范圍內(nèi)一共布置了9個(gè)觀測(cè)區(qū)域，利用磁針羅盤和高精度GPS，主要沿地層出露較好的公路、溝谷兩旁開展測(cè)量工作。由于須家河組巖性主要為砂巖，比其他軟弱巖層的節(jié)理發(fā)育產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，剔除后期風(fēng)化所造成的風(fēng)化裂隙以及其他因素(包括維修公路的爆破等)所造成的不穩(wěn)定產(chǎn)狀的節(jié)理縫后，在該區(qū)出露巖層中一共獲取452個(gè)有效的節(jié)理產(chǎn)狀數(shù)據(jù)，對(duì)于應(yīng)力分析來說較為可靠(表1)。

由于地形變化較復(fù)雜，以多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)伴生的多期共軛剪節(jié)理為主，少見張性的剪節(jié)理。平面剪節(jié)理形成時(shí)間較早，在巖層變形之前(產(chǎn)狀水平)形成且在研究區(qū)內(nèi)分布廣泛，節(jié)理面比較平直，產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，大部分與巖層面保持垂直或高角度相交(圖2(a))。剖面剪節(jié)理相對(duì)而言發(fā)育程度較弱，在研究區(qū)域內(nèi)主要表現(xiàn)為與巖層面斜交，節(jié)理面較平直且擦痕比較明顯(圖2(b))。通過野外節(jié)理的觀測(cè)，須家河組地表節(jié)理與巖層面相交主要表現(xiàn)為高角度和直立，低角度相交者占少數(shù)，平行者少有發(fā)育，其中高角度節(jié)理占觀測(cè)總數(shù)的57.5%；對(duì)野外觀測(cè)到的節(jié)理間距進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，須家河組地表節(jié)理間距主要小于1 m，占全部節(jié)理的72.2%，其次是間距1.0～3.0 m，占21.5%，節(jié)理間距在3.0～6.0 m的占6.3%。節(jié)理延伸長(zhǎng)度分布各不相同，延伸長(zhǎng)度小于4 m的節(jié)理占大多數(shù)，其中延伸大于6.0 m占7.2%，4.0～6.0 m者占14.5%，2.0～4.0 m者占20.5%，1.0～2.0 m者占31%，小于1.0 m者占26.8%(圖2(c))。

3.2 節(jié)理產(chǎn)狀恢復(fù)與玫瑰花圖

野外觀測(cè)時(shí)，依據(jù)節(jié)理與巖層夾角大小，將大于70°者歸類為平面剪節(jié)理、小于70°為剖面剪節(jié)理，加以區(qū)分、記錄?；谠搮^(qū)域所實(shí)測(cè)的有效節(jié)理產(chǎn)狀數(shù)據(jù)，對(duì)所觀測(cè)的節(jié)理產(chǎn)狀數(shù)據(jù)，根據(jù)出露點(diǎn)巖層產(chǎn)狀，全部做復(fù)平處理。節(jié)理發(fā)育的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀以及復(fù)平處理后實(shí)測(cè)部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1。

對(duì)所觀測(cè)到的452個(gè)有效節(jié)理數(shù)據(jù)，依據(jù)測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)行走向玫瑰花圖處理(圖3)，結(jié)果顯示：該區(qū)節(jié)理以NNW向、NNE向、近EW向、NW向、NE向?yàn)橹饕轿弧?/p>

4 節(jié)理分期與配套

根據(jù)野外節(jié)理產(chǎn)狀以及結(jié)合走向玫瑰花圖分析得知，該研究區(qū)域須家河共發(fā)育兩套平面共軛剪節(jié)理和剖面剪節(jié)理(表2)。其識(shí)別原則為：(1)在同期同一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)下所形成的節(jié)理組遵循力學(xué)原理，且在空間幾何展布中以(平面)X型共軛形式呈現(xiàn)(相互切錯(cuò))；(2)節(jié)理組在尾端產(chǎn)生折尾、分叉和菱形結(jié)環(huán)現(xiàn)象，所派生和伴生的構(gòu)造均服從一個(gè)統(tǒng)一的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)[1,22,31]。

表1 觀測(cè)點(diǎn)信息及部分產(chǎn)狀Table 1 The observation point information and partial joint data

(a)平面剪節(jié)理，節(jié)理面平直，與巖層呈高角度相交；(b)剖面剪節(jié)理，呈低角度與巖層面斜交；(c)節(jié)理間距與延伸長(zhǎng)度圖2 野外節(jié)理出露情況Fig.2 The photos showing the outside of the joints

沿酒店埡-桑木場(chǎng)背斜兩翼須家河組出露巖性主要為砂巖，其節(jié)理產(chǎn)狀比較穩(wěn)定。基于其巖石、節(jié)理走向的空間幾何性質(zhì)，結(jié)合前述共軛節(jié)理組配套與分期原理綜合分析，通過所獲得400余個(gè)節(jié)理數(shù)據(jù)分析得出，研究區(qū)野外出露的須家河組共發(fā)育兩組平面共軛剪節(jié)理以及兩組伴生的低角度剖面剪節(jié)理(圖4(a))。

圖3 須家河組測(cè)點(diǎn)節(jié)理玫瑰花圖Fig.3 Rose diagram of joints in the Xujiahe Formation

表2 共軛剪節(jié)理產(chǎn)狀特性Table 2 Characteristics of attitudes for conjugate shear joints

圖4 總走向玫瑰花圖和部分實(shí)測(cè)平面X剪節(jié)理及應(yīng)力場(chǎng)(經(jīng)產(chǎn)狀復(fù)平)Fig.4 Rose diagram of joints and plane conjugate joints and their stress fields

第一套為①與③組成的一對(duì)平面X型共軛剪節(jié)理，在該研究層位較為發(fā)育，且產(chǎn)狀平直便于識(shí)別(圖5(a)和(b))。玫瑰花圖中，走向?yàn)镹NW向(345°±5°)與近SE向(275°±5°)的兩組節(jié)理的節(jié)理面擦痕相匹配，且在空間幾何展布中表現(xiàn)為銳角共軛，銳角平分線變化范圍為130°～140°，與平均最大主應(yīng)力σ1方向(133°)大約一致(圖4(b))，且該兩組節(jié)理與巖層面傾角普遍大于70°，符合應(yīng)力場(chǎng)的一致性原則，歸為第一套共軛節(jié)理組，另有節(jié)理組⑤走向?yàn)镹E向(55°±5°)的剖面剪節(jié)理，為該期最大主應(yīng)力持續(xù)作用下，后階段產(chǎn)生的與巖層面呈低傾角逆沖的一組節(jié)理縫(圖5(c))。

(a)Ⅰ與Ⅱ?yàn)橐粚?duì)平面X型共軛剪節(jié)理(大木林)；(b)Ⅰ與Ⅱ?yàn)橐粚?duì)剖面X型共軛剪節(jié)理(大灣)，Ⅲ節(jié)理縫與巖層面交角近于90°；(c)一組NEE走向剖面剪節(jié)理(梨園壩)；(d)Ⅰ與Ⅱ?yàn)橐粚?duì)平面X型共軛剪節(jié)理(關(guān)邊村)；(e)Ⅰ與Ⅱ?yàn)橐粚?duì)平面X型共軛剪節(jié)理(官店)；(f)一組NW走向剖面剪節(jié)理(松坎)圖5 野外X共軛剪節(jié)理發(fā)育情況照片F(xiàn)ig.5 Photos showing the plane conjugate shear joints

第二套為②與④組成的另一對(duì)平面X型共軛剪節(jié)理，在研究區(qū)須家河組中最為發(fā)育，產(chǎn)狀較平直且大多穿層，延伸距離較長(zhǎng)(圖5(d)和(e))。玫瑰花圖中走向?yàn)镹NE向(35°±5°)與走向?yàn)榻黃N向(85°±5°)的兩組節(jié)理，在野外露頭中常以砂巖階梯式巖塊呈現(xiàn)，銳角平分線變化范圍為50°～60°，與平均最大主應(yīng)力σ1方向(51°)大約一致(圖4(c))，同樣，該節(jié)理組與巖層面傾角普遍大于70°，甚至不乏與巖層面交角約呈90°的節(jié)理縫出露，符合統(tǒng)一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下形成的呈空間X型相交的原則，歸為第二套共軛節(jié)理組，另有走向?yàn)镹W向(315°±5°)的剖面剪節(jié)理⑥，為該期最大主應(yīng)力持續(xù)作用下，后階段產(chǎn)生的與巖層面低角度相交的一組節(jié)理縫(圖5(f))。

5 節(jié)理構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)解析

5.1 磷灰石裂變徑跡與Kaiser試驗(yàn)

通過上述對(duì)古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料以及區(qū)域地層沉積特征分析，研究區(qū)出露的上震旦統(tǒng)至上白堊統(tǒng)間，無明顯角度不整合存在，顯然該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生在晚白堊紀(jì)以后[32-33]。結(jié)合前人利用裂縫的充填物進(jìn)行磷灰石裂變徑跡實(shí)驗(yàn)結(jié)果[17]，66.9 Ma之前埋深大于磷灰石封閉溫度，之后開始有熱歷史記錄，溫度變化總體分為3個(gè)降低階段：第一階段為66.9～58.6 Ma，溫度從120.4 ℃降低到77.5 ℃；第二階段為58.6～17.5 Ma，溫度從77.5 ℃緩慢降低至71.2 ℃；第三階段為17.5 Ma～8.7 Ma,溫度快速從71.2 ℃降低至22 ℃。表明該區(qū)構(gòu)造體系的形成與演化期次主要集中在燕山至喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期間，發(fā)生至少為兩期較大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，致使地層發(fā)生兩次快速的隆升(圖6)。

圖6 一樣品(T3xj)磷灰石裂變徑跡的模擬t-T曲線圖(據(jù)王東，2009修改)Fig.6 Simulated t-T curve of one sample from the Xujiahe Formation

在野外露頭觀測(cè)期間，筆者對(duì)研究區(qū)9個(gè)測(cè)點(diǎn)目的層進(jìn)行了取樣，通過鉆取打磨成標(biāo)準(zhǔn)巖樣(25 mm×50 mm)，進(jìn)行聲發(fā)射效應(yīng)測(cè)試，來獲取研究區(qū)域構(gòu)造演化的期次以及地應(yīng)力值。實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器為SWAES聲發(fā)射儀、RTR-1000三軸巖石力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。從能量累計(jì)數(shù)-時(shí)間關(guān)系曲線看出(圖7)，隨著軸向應(yīng)力的不斷加大，從82.454 s開始出現(xiàn)能量陡增現(xiàn)象，總計(jì)4個(gè)能量高點(diǎn)，且與Kaiser效應(yīng)特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)良好。結(jié)合研究區(qū)域構(gòu)造的地質(zhì)演化歷史，可以認(rèn)為該樣品共記錄了4次重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)事件，且能量累計(jì)與時(shí)間曲線上相繼出現(xiàn)的Kaiser效應(yīng)點(diǎn)與應(yīng)力場(chǎng)期次恰好相反，則可認(rèn)為4個(gè)Kaiser效應(yīng)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)中期-現(xiàn)今構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、燕山末期-喜馬拉雅早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、燕山中-晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、印支晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)事件。

①喜山中期-現(xiàn)今；②燕山末期-喜山早期；③燕山中-晚期；④印支晚期以前圖7 J2x某一樣品聲發(fā)射累計(jì)數(shù)與時(shí)間關(guān)系曲線Fig.7 The curve of the relationship between the cumulative number of acoustic emission and the time of one sample

綜合分析出燕山運(yùn)動(dòng)中、燕山運(yùn)動(dòng)晚期-喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期為該研究區(qū)域的主要造山運(yùn)動(dòng)，主要的褶皺、斷裂體系和節(jié)理發(fā)育系統(tǒng)主要這兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)事件有關(guān)。

根據(jù)Kaiser點(diǎn)對(duì)應(yīng)的最大正應(yīng)力計(jì)算公式：

(1)

式中：σ1、σ2和σ3為水平方向3個(gè)各相隔45°的巖心Kaiser點(diǎn)正應(yīng)力；α為σ1與最小水平主地應(yīng)力方向的夾角，σH為Kaiser點(diǎn)最大正應(yīng)力，MPa；利用巖石的Kaiser效應(yīng)，通過觀察巖樣在加載過程中發(fā)出的聲信號(hào)變化，即可測(cè)出巖樣在地下所受到的地應(yīng)力[26,30]。

根據(jù)聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)中巖樣的取樣方位與聲發(fā)射數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可確定對(duì)應(yīng)燕山中-晚期、燕山末期-喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期2個(gè)Kaiser效應(yīng)點(diǎn)處的應(yīng)力值大小以及地表最大地應(yīng)力(表3)，根據(jù)露頭巖樣聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)測(cè)得，燕山末期-喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期地應(yīng)力值平均為14.98 MPa，燕山中-晚期地應(yīng)力平均為17.74 MPa，比較兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可以得出，燕山中-晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度大于燕山末期-喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度。

5.2 應(yīng)力場(chǎng)及演化分析

節(jié)理作為微小構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)變化下敏感的標(biāo)志，其發(fā)育特征以及空間展布規(guī)律記錄了川東南酒店埡-桑木場(chǎng)主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期應(yīng)力場(chǎng)的期次、方位及相對(duì)大小。在區(qū)域地質(zhì)資料的調(diào)研基礎(chǔ)上[34-37]，筆者通過須家河組野外節(jié)理產(chǎn)狀測(cè)量得出古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向，將該區(qū)主要斷裂體系和節(jié)理發(fā)育系統(tǒng)劃分為2主要的演化階段，基本受兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響(表4)。

川東南酒店埡-桑木場(chǎng)背斜主體構(gòu)造方向以NNE向和NE向，其形成和演化主要經(jīng)歷至少兩次構(gòu)造變動(dòng)，根據(jù)研究區(qū)中生界地層的接觸關(guān)系和構(gòu)造年代學(xué)的證據(jù)顯示，該區(qū)褶皺構(gòu)造變形主要發(fā)生在晚侏羅世與白堊紀(jì)[35-36]。筆者通過野外露頭節(jié)理產(chǎn)狀的測(cè)量以及室內(nèi)聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)，得出該區(qū)的褶皺造山運(yùn)動(dòng)時(shí)間主要發(fā)生于燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期間。

表3 露頭地應(yīng)力值Table 3 The geostress of surface

注：—為未取樣或巖樣在鉆取和實(shí)驗(yàn)過程中破碎，0°、45°、90°分別代表在徑方向所取小巖柱的相對(duì)角度。

表4 構(gòu)造演化期次與模型Table 4 Tectonic evolution stages and models

整個(gè)研究區(qū)域在侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組沉積前主要為地殼升降運(yùn)動(dòng)，從該區(qū)所出露的各個(gè)時(shí)代地層得知，從前寒武系至侏羅系，期間缺失泥盆系和石炭系，均無大的構(gòu)造褶皺變形，巖層界面均無角度不整合現(xiàn)象存在。燕山運(yùn)動(dòng)中-晚期，發(fā)生該區(qū)域最大的近NW—SE向擠壓的褶皺造山運(yùn)動(dòng)。在該構(gòu)造作用的早期，形成上述所描述的近EW向與NNW向的平面共軛剪節(jié)理，在應(yīng)力持續(xù)作用下使得該區(qū)地層發(fā)生褶皺變形，后續(xù)產(chǎn)生NE向的逆沖型剖面剪節(jié)理，褶皺造山運(yùn)動(dòng)的同時(shí)使地層抬升遭受嚴(yán)重的風(fēng)化剝蝕，使得背斜酒店埡-桑木場(chǎng)背斜核部的老地層(震旦系)出露地表。燕山運(yùn)動(dòng)末期-喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力方向發(fā)生了由近NW—SE向向近NE—SE向的轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生NNE向與NEE向兩組平面共軛剪節(jié)理以及沿酒店埡-桑木場(chǎng)背斜兩翼(NE—SW向)分布的剖面剪節(jié)理。

從大構(gòu)造體系上分析，酒店埡-桑木場(chǎng)主體構(gòu)造位于齊岳山斷裂的上盤，主要受褶皺推覆作用的控制，其主體構(gòu)造遭受抬升剝蝕，齊岳山?jīng)_斷帶形成受制于NW向擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用[37]。與燕山中-晚期古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的最大主應(yīng)力方向NW向一致，應(yīng)力的持續(xù)作用導(dǎo)致酒店埡-桑木場(chǎng)地區(qū)地層發(fā)生強(qiáng)烈褶皺變形，褶皺樞紐以NE向或NEE向的展布，同時(shí)發(fā)育一系列NNE、NE走向的斷層，主要集中在研究區(qū)域主控的NNE向大斷裂齊岳山附近，該走向斷層數(shù)量少，但延伸距離較遠(yuǎn)。

燕山末期-喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期，擠壓應(yīng)力從SE轉(zhuǎn)化為NE向。同時(shí)隨著應(yīng)力的持續(xù)，在第二次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下原山谷地貌地形沒有得到較大的改造，因此可以推測(cè)第二期的構(gòu)造主應(yīng)力比第一期的構(gòu)造主應(yīng)力小，同時(shí)地表聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)測(cè)量的兩期地表地應(yīng)力值也證實(shí)這一觀點(diǎn)。同時(shí)從第二次NE向構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)下形成的NW向的斷裂可以看出，數(shù)量雖多，但規(guī)模比第一次構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)下形成的構(gòu)造斷裂規(guī)模小?？傮w來說，這兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，從最大主應(yīng)力方向從SE向轉(zhuǎn)化為NE向的過程中，應(yīng)力是一個(gè)變小的過程，且酒店埡-桑木場(chǎng)主體構(gòu)造體系定型于這兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

構(gòu)造演化階段發(fā)展至喜馬拉雅中期-現(xiàn)今，在前期構(gòu)造體系的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)一步地加深和改造，最終成為我們現(xiàn)在所觀察到的酒店埡-桑木場(chǎng)的構(gòu)造格局。

6 結(jié) 論

(1)酒店埡-桑木場(chǎng)構(gòu)造須家河組地層構(gòu)造節(jié)理發(fā)育，以高角度節(jié)理縫為主；節(jié)理走向以NNW向、NNE向、近EW向、NW向以及NE向?yàn)橹鳌?/p>

(2)研究區(qū)域節(jié)理共為兩套：一套為近EW向與NNW向平面共軛剪節(jié)理和NE向剖面剪節(jié)理組合的節(jié)理；另一套為NNE向和近SN向平面共軛剪節(jié)理和NW向剖面剪節(jié)理組合的節(jié)理。

(3)研究區(qū)發(fā)生了兩期及以兩期以上構(gòu)造作用，燕山中-晚期為NW向擠壓階段，最大水平主應(yīng)力方向σ1為313°左右，形成NE向和NEE向構(gòu)造體系；燕山末期-喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期為NE向構(gòu)造擠壓運(yùn)動(dòng)階段，最大水平主應(yīng)力方向σ1為51°左右，形成NW向構(gòu)造體系；早期構(gòu)造應(yīng)力大于晚期。

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