施洞口斷裂帶對金鐘山斷陷盆地沉積建造的制約研究

楊光忠，房 斌，夏 瑞，謝東明，王 云，王康年

(貴州省地礦局101地質大隊，貴州 凱里 556000)

根據(jù)2016年施秉縣旅游資源大普查的詳細觀察分析，施秉縣南東部、毗鄰清水江的金鐘山，具有較為獨特的非典型丹霞地貌特征，集奇、險、峻為一體，素有“小華山”之美稱(圖1)。清乾隆《鎮(zhèn)遠府志》中《游金鐘山記》寫道：“吾鄉(xiāng)金鐘山者，梵凈山之支脈也。數(shù)百里蜿蜒，中秉峰(即金鐘山)排起，其數(shù)十余空洞。通體不毛，而中峰獨高。左右六七峰挨次低小，酷肖金鐘平地矗起，群峭摩天。兩翼旁峙，渺無人跡?！斕祜L掃殘云，極目四顧，云臺、香爐諸峰畢見到；潕水、臺山如在目前。府視村落，或魚麟櫛比，或星點迷離，或有綠成圍，或有煙成縷，紅紫萬狀，云霞相綺，不復辯其為人間天上矣”。金鐘山鄰近鎮(zhèn)遠古城和施秉云臺山，毗鄰清水江及正在建設中的臺江施洞古鎮(zhèn)旅游景區(qū)，具有極為良好的旅游區(qū)位優(yōu)勢，施秉縣正擬作旅游資源開發(fā)而進行初步的前期準備。

圖1 金鐘山及其白堊系礫巖層理傾斜特征(王康年航攝，2019)

為了探討金鐘山白堊系“紅層”非典型丹霞山體地貌的成因及其旅游資源價值意義，調查研究發(fā)現(xiàn)，施洞口斷裂帶是金鐘山及其白堊紀斷陷沉積盆地的最主要控制因素。施洞口斷裂的“前世今身”，是金鐘山非典型丹霞地貌成因研究繞不開的問題。然而目前有關施洞口斷裂的各類地質圖，多劃為“簡單”的單一逆沖推覆構造，即金鐘山白堊系(山體)“騎在”呈南東向傾伏的斷層上盤，以什么樣的動力學機制形成金鐘山白堊紀斷陷沉積盆地？為了“貴州省施秉縣金鐘山非典型丹霞地貌成因淺析”課題研究，也為區(qū)域地質構造的深入認識，多次針對性的調查分析后撰寫本文，除卻有較重要的基礎地質意義外，尤可為金鐘山的旅游開發(fā)提供地學科普參考依據(jù)，更旨在拋磚引玉，共同深入研究。

1 施洞口斷裂研究現(xiàn)狀及其存在問題

施洞口斷裂沿銅仁—玉屏—凱里—三都一帶整體呈北北東向展布(圖2)。貴州省地礦局(1987)和王硯耕(1992)曾將其作為貴州大地構造單元(揚子地臺和華南褶皺帶或江南造山帶)的分界。

上世紀80年代許靖華提出“江南古陸”存在大規(guī)模推覆構造的觀點之后，在省內外地質界掀起了推覆構造研究熱潮(張書元和周希云，1992)。杜定全等(1991)首先報導“馬號構造窗”的發(fā)現(xiàn)。張秀庭(1992)在1∶5萬施洞口幅區(qū)域地質調查基礎上，認為施洞馬口地區(qū)存在具有飛來峰、構造窗、沖斷體和雙沖構造等樣式的逆沖推覆體，尤其提出“巴團飛來峰”構造。然而張書元等(1987)、張書元和周希云(1992)先后論證施秉馬號(施洞口)地區(qū)并不存在大的推覆構造，以及雪峰隆起帶不會是外來的推覆體。

事實上，施洞口斷裂馬號段在1∶20萬鎮(zhèn)遠幅區(qū)域地質圖(貴州省地質局108隊，1966)，即以雙沖構造形式表現(xiàn)，包括后來多有爭議的“巴團”構造體，以及更大一點規(guī)模的施秉巴團—臺江岑孝構造透鏡體。不過1∶250 000錦屏幅區(qū)域地質圖(貴州省地質調查院，2006a)，在1∶50 000施洞口幅區(qū)域地質圖(貴州省地礦局101地質大隊，1993)等資料基礎上，以晚元古宇青白口系與加里東構造層的接觸為界劃為逆沖推覆斷層，最新出版的1∶500 000貴州省地質圖(貴州省地質調查院，2017a)沿用。

圖2 施洞口斷裂構造展布及其大地構造位置(據(jù)1∶1 000 000貴州省地質構造圖，略簡化)

1—地質界線；2—一般斷層；3—施洞口斷裂構造；4—推測玉屏-施洞-三都隱伏深大斷裂

但是，該方案即單一斷層及其單一傾向模式斷裂構造，很難解釋施秉金鐘山白堊紀斷陷盆地沉積建造“紅層”的形成及其層理呈北西向傾斜的地質現(xiàn)象(參見圖1)，以及馬號—金鐘山公路中段青白口系平略組和寒武系白云巖的產(chǎn)出關系等問題，這些均應深入調查研究及補正。

2 施洞口斷裂帶再調查研究及其構造特征認識

2.1 馬號段重要露頭剖面解讀

(1)D1露頭剖面

在對金鐘山白堊紀斷陷盆地及其沉積建造“紅層”非典型丹霞地貌的形成地質背景調查時，在金鐘山北西側新修公路上，發(fā)現(xiàn)晚元古宇青白口系平略組砂板巖與寒武系第二統(tǒng)石冷水組白云巖呈典型斷層接觸關系的清晰露頭(圖3，位置參見圖10的D1)，由鐵質構成赭紅色鏡面特征的斷層面尤為顯著，水平擦痕清楚，表明最后一期變動總體為右旋平移。剖面結構顯示青白口系逆沖“推覆”于寒武系之上，但斷面產(chǎn)狀較陡，推覆距離應該有限，該斷層當為施洞口斷裂構造帶的北西邊界。

圖3 D1施洞口斷裂北西邊界斷層露頭(金鐘山北西側)

(2)D2露頭剖面

針對前述爭議的“巴團飛來峰”構造體問題，在巴團自然寨西側先后發(fā)現(xiàn)該構造體的兩個邊界，尤其是北西側邊界因為公路建設開挖而非常清楚(圖4，位置參見圖10的D2)。

圖4左為野外露頭照片，其左側為寒武系第二統(tǒng)清虛洞組厚層塊狀白云巖，靠近斷層范圍破碎較嚴重；中間“一道斜線”為主斷層面，發(fā)育于青白口系平略組板巖中，斷面傾向南東，傾角70°，可與上述D1點斷層自然連接；破碎帶主體由平略組板巖組成，層理特征改造嚴重，僅能以其中所夾的變余砂巖透鏡體(狀)隱約顯示(陡立產(chǎn)出)，破碎帶寬約120 m(圖4右)；構造體右側邊界為沖溝地貌，田土覆蓋，接觸帶特征不明，其南東一側又為寒武系清虛洞組白云巖。

圖4 D2“巴團構造體”北西邊界露頭特征及其斷層破碎帶素描圖

如圖4所示的陡立斷面邊界，顯然很難構成飛來峰構造，經(jīng)走向追索，“巴團飛來峰”的兩個邊界斷層向南西方向最后合二為一延伸，其實就是一個普通的斷層構造透鏡體，與1∶20萬鎮(zhèn)遠幅地質圖吻合。

(3)D3露頭剖面

為了了解金鐘山白堊系下部及其與下伏青白口系平略組和寒武系(清虛洞組)的接觸關系，在金鐘山南部地區(qū)調查發(fā)現(xiàn)，茅臺組下部主要為淺黃紅色雜砂巖或含礫砂巖夾少量礫巖，層理特征清楚。在龍江自然村西側500 m處，原認為是沉積覆蓋關系的界線上，發(fā)現(xiàn)白堊系茅臺組與青白口系平略組呈斷層接觸關系(圖5，位置參見圖10的D3)，露頭右側平略組板巖因破碎風化而層理不太清楚。

圖5 D3白堊系南東邊界的斷層接觸特征(全景掃描照片略有變形)

(左為茅臺組下部砂巖，右為青白口系平略組板巖，中部滑坡處為斷層破碎帶)

K2m—白堊系上統(tǒng)茅臺組；Pt3p—晚元古宙青白口系平略組

據(jù)1∶50 000施洞口幅地質圖，金鐘山白堊系茅臺組南東邊界沿線地形起伏較大，但“地質界線”卻基本為北東向的直線狀延伸，有?！癡”字型法則，基于D3露頭依據(jù)，顯然只能為斷層接觸關系。

利用戶外助手(手機APP)在野外對茅臺組各巖性段分界控制定位，采用相關厚度計算公式估算，茅臺組下部砂巖段最小厚度200 m，上部礫巖段殘存厚度約300 m。

(4)D6露頭剖面

據(jù)張書元和周希云(1992)，馬號→金鐘山公路沿線，先后出現(xiàn)三個巖性段?？拷R號的一段(南段)為寒武系中下部白云巖及灰?guī)r，中間段為青白口系(平略組)板巖，靠近金鐘山的一段(北段)又為寒武系中下部白云巖，其中的中段青白口系(平略組)板巖被劃定為近東西向斷夾塊。

為了核實馬號—金鐘山公路中段青白口系(平略組)板巖的產(chǎn)狀特征，調查表明，寒武系白云巖呈不整合沉積覆蓋于青白口系平略組板巖之上(圖6，位置參見圖10的D6，公路改造切方露頭清楚)，然后東側的青白口系平略組板巖又以逆沖斷層推覆于白云巖之上(參見圖10左上)。

圖6 (D6)馬號—金鐘山公路沿線中段寒武系白云巖不整合沉積覆蓋于青白口系的接觸關系特征

2.2 臺盤段和舟溪段露頭剖面解讀

(1)臺江臺盤剖面

臺江縣臺盤鎮(zhèn)政府所在地的東側，(新)320國道開挖邊坡上，清晰可見寬約300 m的施洞口斷裂破碎帶，臺盤鎮(zhèn)街道所在的寒武系白云巖“平臺”東邊沖溝可視為施洞口斷裂帶的西邊界，白云巖和構成斷層破碎帶的青白口系清水江組砂板巖直接抵觸(圖7左，位置參見圖10的D4)，斷層破碎帶中部的山頂上，還可見石冷水組白云巖沉積覆蓋于斷層破碎帶之上(圖7右)，應表明斷裂破帶帶形成以后，加里東期沉積盆地曾漫過破碎帶并構成沉積覆蓋。

(2)凱里舟溪懂公剖面

凱里市舟溪鎮(zhèn)南東側2 km處的懂公附近，可見施洞口斷裂帶形成北東向的沖溝地貌，約20 m寬的主破碎帶沖溝中，挾持有寒武系第二統(tǒng)烏訓組薄層灰?guī)r呈陡立產(chǎn)出，向西依次為近陡立產(chǎn)出的厚約400 m的泥盆系莽山組石英砂巖，以及分布寬度大于400 m的二疊系樂平統(tǒng)合山組灰?guī)r(圖8、位置參見圖10的D5)，斷層南東盤為晚元古宇青白口系清水江組砂板巖。

圖7 施洞口斷裂臺盤段地質構造特征示意圖(據(jù)林澤淵和楊光忠，2018，有修改)

Fig.7 Geologic structural features of Shidongkou fault zone

(右上為寒武系石冷水組白云巖“超覆”于斷裂帶之上，下為地質平面簡圖及剖面圖)

1—第四系(石灰華)；2—寒武系第二統(tǒng)石冷水組；3—晚元古宇清水江組；4—地質界線；5—斷裂構造邊界；6—斷層邊界編號；7—巖層產(chǎn)狀；8—白云巖；9—變余砂板巖；10—斷層角礫巖

圖8 施洞口斷裂舟溪段懂公地質構造剖面素描圖(參考1∶5萬南皋幅地質圖和1∶25萬貴陽幅地質圖)

該剖面可以反映寒武紀前斷裂帶的存在、加里東運動、印支運動及燕山運動等多期構造變形的信息。

(3)凱里舟溪剖面

參見圖10的D7點，施洞口斷裂帶舟溪段北西邊界斷層的北西盤泥盆系莽山組砂巖，因斷裂構造運動而發(fā)育尖棱狀斜彎背斜(圖9)，剖面露頭高度80余米，南西翼產(chǎn)狀相對較緩，北東翼產(chǎn)狀較陡，褶皺幅度及其影響寬度上百米，褶皺形態(tài)表明其運動學及其動力學方向由南西向北東推擠。

圖9 D7施洞口斷裂舟溪段北西盤莽山組石英砂巖尖棱式斜彎褶皺

該剖面點南西側100 m處，為施洞口斷裂帶的北西邊界斷層的延伸，其兩盤分別由泥盆系莽山組石英砂巖和二疊系合山組灰?guī)r構成，其中莽山組砂巖褶皺破碎極其強烈，破碎帶寬約30 m，地下水豐富，浮土厚而易滑坡。

2.3 施洞口斷裂帶馬號段構造特征

鑒于上述重要露頭的調查研究，結合區(qū)域地質資料綜合分析，施洞口斷裂帶馬號段構造特征應作如下改動，使施洞口斷裂構造總體以普遍發(fā)育的構造透鏡體為顯著特征(圖10)。

(1)原“巴團飛來峰”或“巴團構造體”改為構造透鏡體；

(2)金鐘山白堊系南東邊界改為斷層，僅南西部保留不整合沉積界線；

(3)馬號—金鐘山公路中段寒武系白云巖不整合沉積覆蓋于青白口系(平略組)之上，然后東側的青白口系平略組板巖又逆沖推覆于寒武系白云巖之上。

3 施洞口斷裂構造演化及其對金鐘山斷陷盆地沉積建造和“紅層”非典型丹霞地貌的控制

3.1 區(qū)域地質構造演化背景

貴州地質構造經(jīng)歷武陵、雪峰、廣西、印支、燕山、喜山和新構造運動等多期次構造運動(貴州省地質調查院，2017b)。

武陵運動發(fā)生于晚元古宙青白口紀梵凈山(四堡)時期與下江時期之間，使青白口系下江群不整合“超覆”于梵凈山群或四堡群之上；雪峰運動發(fā)生于南華紀與青白口紀之間，主要表現(xiàn)為區(qū)域性掀斜隆升(北西高南東低)；廣西運動代表志留紀末和泥盆紀初的構造運動事件，黔東沉積間斷及角度不整合明顯；印支運動發(fā)生于晚三疊世早、晚期之間，為差異升降兼微弱變形的區(qū)域性構造運動；燕山運動是貴州重要和強烈的構造運動，省內零星分布的“紅層”——白堊系(茅臺組)以角度不整合覆于前寒武至侏羅系等不同時代地層之上，為燕山運動之后山間盆地磨拉石建造，燕山運動還使貴州早白堊世及其以下各時代地層普遍發(fā)生褶皺、斷裂變形，并奠定現(xiàn)今主要地質構造面貌基礎；喜山運動發(fā)生于新近紀與古近紀之間，表現(xiàn)為新近系以角度不整合覆于古近系之前的不同時代地層之上；新構造運動指新近紀以來的地殼運動，是形成現(xiàn)今地貌和水文網(wǎng)絡的最重要因素。

圖10 施洞口斷裂構造樣式特征

Fig.10 Tectonic style feature of Shidongkou fault

(據(jù)1∶250 000錦屏幅地質圖、1∶250 000貴陽幅地質圖、1∶200 000鎮(zhèn)遠幅地質圖、1∶50 000施洞口幅地質圖和1∶50 000南皋幅地質圖綜合，地層代號略有簡化)

圖11 施洞口斷裂帶對金鐘山白堊紀沉積盆地及其山體形成的控制因素

3.2 施洞口斷裂構造演化

前已述及，施洞口斷裂帶在省內沿銅仁—玉屏—凱里—三都分布，向北東延伸至湖南花垣—張家界，向南可延入廣西，全長約450 km，是一條前震旦紀以來長期活動的斷裂，與推測的銅仁—玉屏—凱里—三都隱伏深大斷裂(貴州省地質調查院，2017a)對應，李學剛等(2012)從微觀角度作了進一步的分析研究，認為基本屬于準原地推覆體，其規(guī)模和水平推覆距離，系多條斷層多期次小規(guī)模位移疊加所致，主推覆變形發(fā)生在早、中燕山期，燕山期以來主要受太平洋構造域控制，早中燕山期(主)擠壓逆沖、晚燕山期拉張正滑、喜馬拉雅期再次擠壓定型。

根據(jù)上述多個重要露頭剖面的調查分析，可解讀出斷裂帶的多期變形信息：

(1)雪峰運動構造變形

圖7臺盤剖面寒武系沉積覆蓋于斷層破碎帶之上，圖8舟溪懂公剖面寒武系烏訓組薄層灰?guī)r被挾持于破碎帶中(D5)，加上懂公剖面北東側奧陶系—志留系斷夾塊(圖10)，以及其它構造透鏡體中的加里東建造信息等，表明斷裂構造在加里東期以前即已形成，確實是“前震旦紀以來長期活動的斷裂”。

(2)廣西運動構造變形

圖8舟溪懂公剖面構造破碎帶中的寒武系烏訓組、懂公剖面北東側奧陶系—志留系斷夾塊，以及其它構造透鏡體中的加里東建造層信息(圖10)等，顯然為加里東期沉積之后，經(jīng)廣西運動構造變形裹挾的結果。

(3)印支運動構造變形

圖8舟溪懂公剖面斷裂構造帶中的泥盆系莽山組及二疊系合山組成分，表明施洞口斷裂帶及其附近范圍，曾為海西—印支沉積盆地所覆蓋或波及，形成上古生界沉積建造后，又為斷裂構造在印支運動變形時所“捕獲”。

(4)燕山運動構造變形

前已述及燕山運動對省內“紅層”的影響。就施秉馬號地區(qū)，金鐘山白堊系茅臺組即不整合沉積覆蓋于青白口系平略組和寒武系(清虛洞組)地層之上。

構成金鐘山山體的白堊系，其南、北邊界均為斷層控制(圖10、圖5)，圖8舟溪懂公剖面泥盆系莽山組和二疊系合山組包含在構造帶中，以及斷層北西盤泥盆系莽山組砂巖斜彎尖棱式背斜(圖9)，不僅表現(xiàn)為廣西運動和印支運動的形成，更是燕山運動繼承發(fā)展或變形(右旋逆沖)控制的結果。

(5)喜山運動構造變形

如圖10左上所示，金鐘山白堊系茅臺組南西部邊界有一段為斷層接觸關系，結合前述地質構造演化背景分析，應為喜山運動所致(白堊系逆沖于寒武系之上)，同時還導致馬號地區(qū)青白口系(平略組)向西逆沖推覆于寒武系(清虛洞組)之上，金鐘山南東邊界斷層(D3)活動及寒武系地層東部斷層邊界的位錯。

3.3 施洞口斷裂帶對金鐘山形成的控制

綜上所述，經(jīng)雪峰運動、廣西運動、印支運動和燕山運動，尤其是廣西運動和燕山運動的形成和繼承發(fā)展，施洞口斷裂構造帶，尤其是巴團構造體南東側邊界斷層的“強烈”下降，在馬號金鐘山地區(qū)構成白堊紀斷陷盆地，形成白堊系上統(tǒng)茅臺組磨拉石建造，喜山運動使D3斷層南東盤(青白口系)逆沖推覆，帶動下盤茅臺組及其下伏清虛洞組等地層掀斜抬升，同時導致金鐘山北緣斷層(巴團構造透鏡體南東邊界斷層)相對下降(據(jù)茅臺組上、下部巖性對比及其厚度估計，金鐘山北西部相對降落高度大于300 m)，從而使金鐘山白堊系茅臺組層理呈北西向的傾伏，施洞口斷裂帶對金鐘山的形成控制，大體可以簡化如圖11所示。

4 結語

施洞口斷裂帶馬號段原稱的“巴團飛來峰”僅為普通的構造透鏡體，金鐘山白堊系茅臺組南東邊界也不是簡單的沉積關系，而是斷層構造，并構成馬號地區(qū)更大規(guī)模的構造透鏡體邊界，使施洞口斷裂帶在整體的平剖結構展布上呈現(xiàn)不斷分支聯(lián)合的構造透鏡體普遍特征，馬號—金鐘山公路沿線寒武系(白云巖)地層西部邊界為不整合沉積界線，東部為斷層接觸關系，馬號地區(qū)多條斷層構造組合在燕山期及其期后發(fā)展演化上控制金鐘山白堊紀斷陷盆地及其磨拉石建造，以及“紅層”非典型丹霞地貌山體的形成。

[注釋]

貴州省地質調查院.1∶25萬錦屏幅地質圖[M].1.

貴州省地質調查院.1∶25萬貴陽幅地質圖[M].1.

貴州省地質調查院.2006.1∶25萬錦屏縣幅區(qū)域地質調查報告[R].1-258.