龙门山冲断带分段_分带性构造格局及其差异变形特征

第35卷　第4期 成都理工大学学报(自然科学版) Vol.35No.4　2008年8月JOURNAL OF CHEN G DU UNIV ERSITY OF TECHNOLO GY (Science &Technology Edition )Aug.2008　[文章编号]167129727(2008)0420440215龙门山冲断带分段2分带性构造格局及其差异变形特征[收稿日期]2008206229[作者简介]李智武(1976-),男,博士,讲师,从事油气地质和构造地质的教学与科研,E 2mail :lizhiwu06@ 。

李智武　刘树根　陈洪德　刘　顺　郭　兵　田小彬(成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,成都610059)[摘要]龙门山冲断带地处青藏高原东缘,介于松潘-甘孜褶皱带与四川盆地之间,由一系列走向北东、倾向北西的逆冲断层及其所夹的岩片组成。

分段2分带性构造格局是龙门山冲断带的基本特点和重要特色。

龙门山自西向东发育有4条主干断裂:茂县-汶川断裂、北川-映秀-五龙断裂、安县-都江堰(原称“灌县”)-双石断裂和广元-大邑-雅安(隐伏)断裂。

由这些主干断裂分隔,龙门山冲断带沿倾向表现出明显的分带性变形特征,以其典型构造特征自西向东称为弧形韧性变形带、基底冲断2同劈理褶皱带、同心褶皱2叠瓦冲断带、前陆扩展变形带和前陆坳陷带,它们自西向东显示层次渐浅、韧性递减、脆性渐强的变形特点。

龙门山冲断带沿走向以北川-安县与卧龙-怀远一线为界可三分为北段、中段和南段,北段以出露轿子顶基底杂岩和唐王寨向斜及其前缘叠瓦冲断系为主要特征,中段以出露彭灌基底杂岩及其前缘发育飞来峰为典型特征,南段以出露五龙、宝兴基底杂岩及其前缘发育飞来峰为典型特征。

自北东向南西,龙门山冲断带沿走向具有构造起始和定型时期渐晚、脆性渐强、前陆卷入变形的程度渐强、新生代隆升渐快和活动性增强的变化趋势。

[关键词]龙门山;冲断带;构造分带性;构造分段性;差异变形[分类号]P542 [文献标识码]A 龙门山地处青藏高原与四川盆地的分界线上,呈SW -N E 向展布,主体位于四川省境内,南起泸定-天全一带,向北经宝兴-芦山、汶川-都江堰(原称“灌县”)、北川-江油、青川-广元等地延入陕西省后止于勉县,全长约500km ,东西宽30～50km 。

由于其关键的构造位置和典型的前陆冲断构造,历来受到国内外学者的高度关注。

其一,龙门山冲断带位于滨太平洋构造域和特提斯-喜马拉雅构造域交接转换部位,涉及印支期中国大陆主体拼合和新生代印2亚碰撞两次重大事件,其自身的动力学演化是研究中国南方中-新生代大陆构造的关键之一[1]～[11]。

其二,龙门山构造带及其东侧的四川盆地是中国中西部冲断构造和前陆盆地发育的典型地区,关于其结构构造特征及前陆盆地的发育一直是龙门山地质构造研究中的基本内容和主要方向[12]～[22]。

其三,龙门山构造带不仅是中国东西部地形分界线,同时处于贺兰-川滇重力梯度带上,是南北向地震带(构造带)的重要组成部分,有关青藏高原东扩和活动构造正成为龙门山构造研究中的一个重要方面[23]～[28]。

2008年5月12日汶川8.0级大地震的发生使龙门山构造带成为世人瞩目的焦点,孕震机制以及天然地震分布与地质构造间的关系是人们普遍关注的两个核心问题。

本文在区域地质调查和前人研究成果的基础上,结合笔者近年来开展的龙门山构造研究工作,对龙门山冲断带的构造分带性、分段性及各分段、分带的差异性变形特征进行初步探讨,以期为后续研究工作提供参考。

1　区域地质格架龙门山冲断带位于华南地块西缘、四川盆地与松潘-甘孜褶皱带之间的过渡带上,西以茂县-汶川断裂为界,东以安县-都江堰断裂为界,向北东延入秦岭造山带后为勉略断裂所截,向南西与康滇南北构造带相接(图1)。

龙门山自西向东发育有4条主干断裂:茂县-汶川断裂(后山断裂)、北川-映秀断裂(中央断裂)、安县-都江堰断裂(前山断裂)和广元-大邑(隐伏)断裂(山前断裂)。

习惯上,以北川-映秀断裂为界,将其以西的部分称为龙门山后山带(后龙门山),以东的部分称为龙门山前山带(前龙门山)。

沿走向大致以北川-安县一线和卧龙-怀远一线为界,可将龙门山冲断带由N E 向SW 分为三段,即龙门山北段、中段和南段。

它们在变形样式、演化历史及相关的前陆沉积等方面存在明显差异。

龙门山及邻区自中-新元古代由晋宁运动和澄江运动形成统一的基底以来,在显生宙期间经历了两大发展阶段,即震旦纪至中三叠世拉张背景下的差异升降和被动大陆边缘阶段与晚三叠世至今挤压背景下的冲断隆升和前陆盆地阶段[13],[17],[29];相应地发育两大地层序列,即震旦系-中三叠统海相碎屑岩及碳酸盐岩序列和上三叠统-第四系陆相碎屑岩序列(图2)。

大致始于志留纪中晚期,沿着龙门山发生了强烈的裂陷活动[13]～[15],[17],[18],[30],[31],到晚二叠世时,裂陷活动达到巅峰,并一直持续到中三叠世,罗志立等[31]称其为“峨眉地裂运动”。

此次裂陷活动是龙门山地质历史中的一次重要事件,对其印支期以来的演化和构造格局具有重要影响。

一方面,裂陷活图1　龙门山及邻区地质简图及其所处的大地构造背景Fig.1　Tectonic setting and simplified geological map of the Longmen thrust belt and its adjacent regions ・144・第4期李智武等:龙门山冲断带分段2分带性构造格局及其差异变形特征图2　龙门山冲断带及邻区地层发育史柱状图Fig.2　G eological lithostratigraphic column of the Longmen thrust belt and its adjacent regions(据文献[18]修改)动产生了一系列北东走向的同沉积断裂,形成后期龙门山主干断裂的雏形[19],[30],[31];另一方面,裂陷槽内堆积了数千米厚的志留系茂县群和泥盆系危关群(月里寨群)细屑岩,成为后期龙门山冲断带向松潘-甘孜褶皱带过渡的主要介质。

晚三叠世以来,受印支期中国大陆主体拼合和喜马拉雅期印2亚碰撞两大地质事件影响,龙门山及其以西的松潘-甘孜地区发生强烈变形2变质和冲断隆升,并在其东侧形成川西前陆盆地[7],[8],[13]～[18],[20]～[22]。

自北西向南东从青藏高原东部横穿龙门山至四川盆地,依次出现强烈褶皱2变质到褶皱冲断变形再到弱变形的构造特征,展现了一个从(松潘-甘孜)褶皱带到(龙门山)冲断带再到(川西)前陆盆地的完整变形序列[9],它・244・成都理工大学学报由华北、华南和羌塘-昌都地块所围限的巨大三角形区域(图1),主体由复杂变形的中上三叠统复理石组成,仅在周边出露古生界,均已发生不同程度变质。

松潘-甘孜褶皱带主体形成于印支运动[3],[9],[11],在上述三大地块的围限挤压作用下,发育NW、N E、S-N和E-W多个方向构造,它们相互叠加或联合形成多个向南凸出的弧形构造[3],这在其东缘向龙门山冲断带过渡的区域表现尤为突出。

褶皱带内部总体以NW向为主,与龙门山构造带近于垂直,向南东逐渐转变为N E向与龙门山构造带平行。

这种构造线走向的明显变化和二者的极不协调关系常被认为是印支期龙门山左旋走滑的结果[6]～[11]。

1.2　龙门山冲断带龙门山冲断带是由一系列走向N E、倾向NW的逆冲断裂及其所夹的逆冲岩片组成,这些逆冲岩片主要由前震旦纪基底杂岩和震旦系至三叠系海相地层组成,自北向南分布有轿子顶杂岩、彭灌杂岩和宝兴杂岩(图1)。

龙门山褶皱2冲断变形始于中三叠世末的印支运动,整个燕山运动期间均有持续但明显减弱,新生代再次复活发生强烈冲断隆升[6]～[11],[13]～[17],[26],[32],现今仍有活动[23]～[25],[28]。

龙门山褶皱2冲断变形总体表现为自北西向南东的挤压逆冲,同时叠置滑覆构造,变形由北西向南东呈前展式扩展,变形强度逐渐减弱,韧性递减,层次渐浅[5],[9],[12],[19]。

关于龙门山冲断带形成演化的动力学机制,一般认为是由松向扬子克拉通逆冲推覆的前缘过渡带[3],而其深部动力学背景则是华南地块向北西的陆内俯冲[1],[2],[4](图3),称为C型俯冲[1],[4]或L型俯冲[2]。

而对于龙门山现今陡峻地形和快速隆升,源于青藏高原内部的下地壳流动机制给出了较为合理的解释[8],[21],[33]。

1.3　川西前陆盆地四川盆地作为华南地块上最稳定的构造单元,晚三叠世以来随着龙门山的崛起,于其西部发生强烈沉降形成川西前陆盆地,沉积了厚度超过5km的陆相碎屑岩地层[13]～[18],[20]。

沿着龙门山前缘,从上三叠统须家河组至第四系几乎每个层位均出现冲积扇砾岩,反映了龙门山在整个中-新生代期间的持续冲断活动[17],[32],[34],[35]。

但是这种冲断活动沿着龙门山走向是不均衡的,受其影响,前陆盆地的沉降中心在地史上发生过3次明显的迁移[17],[18],即从晚三叠世的龙门山中段前缘[13],[14],[20]向北迁移到晚侏罗世-早白垩世的龙门山北段前缘[21],于晚白垩世-新生代期间再次迁移到龙门山中-南段前缘[22]。

与此同时,东侧的前陆盆地沉积也不同程度地卷入了变形,成为龙门山前山带的重要组成部分[14],[15],[36]。

2　龙门山冲断带的构造分带性构造分带是龙门山构造研究中一个基本内容,前人已做过大量的研究工作,出现了众多划分方案和构造带称谓[3],[5],[7]～[9],[12]～[15],[19],[36],[37]。

图3　阿坝-资阳地球物理解释剖面Fig.3　Interpretation of geophysical information across the middle Longmen thrust belt between Aba and Ziyang(据文献[2]和[4]修改)龙门山深部高阻异常体呈舌状下插于松潘-甘孜褶皱带之下这一方面是由于采用的划分标准和侧重点不同所致,同时也足见龙门山冲断带的构造复杂性和多样性。

另外,沿着龙门山走向,构造分带性特征具有不同的表现甚至差异显著。

鉴于以上原因,本文在此仅给出构造分带的总体变形特征,而对北段、中段和南段详细的构造分带性特征将在后面的构造分段性部分进行讨论。

2.1　主干断裂厘定及其变形特征龙门山冲断带由数条走向北东、倾向北西的逆冲断裂所分隔而显示出明显的分带性变形特征,自北西向南东依次有茂县-汶川断裂(F 1)、北川-映秀断裂(F 2)、安县-都江堰断裂(F 3)和广元-大邑(隐伏)断裂(F 4)(图1,图4)。