**部分断块构造
川南地区燕山期复合构造的历史分析与力学分析
钟大赉 马福臣 钟嘉猷
中国科学院地质与地球物理研究所
两组方向构造线的复合是具有普遍意义的一种构造地质现象（De Sitter，1964；Ramsay，1967），不仅在地区上广泛展布，而且在垂向上从变质基底到沉积盖层均常见到这种构造形式。它控制了多种有用矿产的分布与富集。因而研究这种复合构造的形成机制，探讨其发生、发展与形成的历史与力学条件，不仅具有重要的理论意义，而且具有深远的实践意义。
川南是两组方向构造线复合的典型地区。许多地质工作者对该区进行过深入的构造地质研究，发表过各种有益的见解。就其形成机制而论，可分为两种不同的认识。一种认为川南的复合构造是两次构造运动的产物；另一种认为是燕山运动中两个褶皱幂的结果。概而言之，可归纳为一点，即川南复合构造是在两个不同方向的应力场作用下，两次受力形成的。
为了正确认识复合构造形成的一般规律及其与矿产分布的关系，我们也选择川南这一典型地区，试图运用历史分析与力学分析相结合的方法，分析川南两组构造线（北北东和东西向）形成的历史和力学条件，进而探讨这种复合构造的形成机制。工作中，我们从地面节理调查着手，综合分析了多年来积累的丰富的地质、物探、钻井资料，重点解剖了典型构造，讨论了川南地区的边界条件，区域应力场和局部应力场，并在室内进行了模拟实验研究。确认川南复合构造是燕山期在同一区域应力场作用下，一次受力形成的。但由于我们水平有限，这一认识还是很初浅的，错误之处难免，有些问题还需进一步研究。
一、川南燕山期构造的一般特征
川南地区燕山期构造的明显特点，就是褶皱构造断续成带分布，发育两组构造线一北北东（近南北）和东西向。两组构造线在方向上呈交叉状，这反映在构造轴线的急转弯（包括断层的S形弯*），主背斜上出现另一方向的构造鼻，有时则出现“+”字形构造，背斜构造顶部膨大等现象。在地震连片构造图上反映尤为明显，可以清楚地分出几排背斜带，东西向的如：长垣顼；纳溪；广福坪-中兴场；以及次-线的或不很明显的白节滩；海潮-坛子顼；梯子崖-黄瓜山等。北北东（或近南北）向的背斜带自西向东有：青山岭、梯子崖、古佛山、阳高寺、龙洞坪、坛子顼、合江等。东西向和北北东向背斜带相互交织，就构成一幅很协调的网格图案（图1）。背斜带与背斜带相复合，出现短轴状和穹隆状背斜构造；一个方向背斜带和另一方向向斜带相复合，则出现鞍状构造；向斜盆地常呈矩形，菱形或三角形。这种“棋盘格式”网格图案说明川南地区两组方向构造线复合是具区域性特点的，只不过是东西向构造在南部长垣顼一带较为明显，向北逐渐变为断续反映，以致不易辨认罢了。
川南地区褶皱构造的特征明显地受两组构造线复合的影响，除边缘有长线状褶*外，大部呈短轴状和穹隆状。背斜低缓、向斜宽阔，剖面上可分为丘状、箱状及梳状（图2）。箱状和梳状背斜两翼较陡，有时达60°～70°以至直立，局部地层倒转。有些构造轴部常伴有顺轴向断裂，使顶部变得很狭窄，成为梳状背
图2(a）龙洞i坪一坛子坝剖面示意图；（b）长垣坝一纳溪剖面示意图
斜型式。多数褶*在地表（K，J，T地层）呈不对称，到中构造层（T，P地层）褶*两翼渐趋对称，再往下到志留系则变为两翼较缓的波状褶皱。因此可以把志留系以上地层的褶*构造看作一个褶*系统。这是由于志留系地层是一套很厚的（钻孔揭露厚度1087m）泥页岩碎屑建造，按其岩石的物理力学性质可称为“软”层，易遭受变形，它还可作为褶皱形成时的大滑动面，并以顶部增厚方式来补偿褶*轴部的垂向变化。因而整个褶*可看成是大型的不协调褶*。
川南的箱状（或单箱状）和梳状褶*，尽管两翼地层倾角有时很陡，但没有见到岩层强烈挤压变形现象（断裂带附近除外），特别是在地层突然地由缓变陡部位也是如此。在陡翼部位的岩层面上，可见到大量擦痕。其方向大多与地层倾向一致，并显示上部岩层相对下部岩层错动。此外，地下褶*的高点和轴线相对地面的高点和轴线通常向缓翼方向偏移。有趣的是，高点偏移方向并不总是垂直轴线走向，而与其和区域边界的相对位置有关，常与轴线呈一定的夹角。如塘河、旺隆场一带地下高点相对地面高点向东北、正东方向偏移；广福坪，宋家场一带地下高点向西偏移；而长垣顼构造带上的背斜，其地下高点则向北西方向偏移等等。这些现象都说明褶*作用时遭受了层间滑动。
川南背斜构造另一特点是多高点，地面一个高点往往在二、三叠系中出现二个以上高点。分析这些高点的展布看出，它和两组方向构造线复合有关，即一个方向的背斜和另一个方向的背斜复合时，往往出现高点。如合江背斜南、北高点，庙高寺背斜南、北高点，广福坪背斜西高点均是；坛子顼，九奎山和龙洞坪背斜也属这种类型。此外，多高点的出现还和断裂有一定的关系，沿某些断层错动而引起地层牵引，如坛子顼背斜东高点，阳高寺背斜东高点和鱼坎背斜等。
随着地震工作的开展，川南地区潜伏断裂揭露的越来越多。根据断裂的规模及其与褶皱构造的关系，可分为区域性断裂和局部性断裂两类。区域性断裂的特点严格受两组构造线复合的制约，其展布和背斜带方向一致，纵向交切背斜顶部和轴部，或在局部构造的一翼，常呈带状斜列分布，延伸远（50～60km以上），不受局部构造控制。如东山-黄瓜山-坛子顼断裂带，古佛山-南井断裂带，长垣顼断裂带等，它们在高背斜轴部出露于地表，到低背斜转为潜伏断裂。在香溪群以上地层中断裂面倾角一般较缓（30°～40°），属逆掩断层性质。而在二叠系、三叠系地层中倾角变大（逆断层性质），断距也有增大趋势，例如在Tc层(嘉陵江组）中断距一般100～200m，到Pi层（阳新统）中断距增大至200～400m，甚至超过500m。在低背斜带，区域断裂向上消失于香溪群或自流井群，在上覆地层中则相应出现地层陡带。根据地震资料解释，区域性断裂深切到震旦纪地层。在断裂消失部位常伴有次一级断裂，断裂面倾角多变小，并在不同岩性交界处出现层间滑动和层间扭*现象。
局部性断裂在局部构造范围内分布。它们的特点是，常在褶*构造一翼或两翼，通常是纵向交切轴部逆断层，其断距一般在200～300m。此外还有共轭的次级小断层，断距都在100m以内。与主断层常组合成地垒型、叠瓦型、地堑型（较少）及其多种复杂形式的断裂。统计说明，这些次级断裂，二叠系较三叠系多，尤以乐平统中*多。断距较大的断裂穿过二叠系三叠系，向上在香溪群，向下在志留系中消失。有些断裂并不穿过所有地层，而只发育在Tc，Pi层中，它们在软、硬层的界面处（Tc与Tf，P2与Pi，Pi与S）以层间滑动的方式消失。断裂穿层特点显然受断裂规模和岩石的物理力学性质控制。我们认为，局部性断裂是燕山期构造形成过程中产生的。除了纵向断裂外，还发育横向和斜向断裂，它们和主断裂在平面上有一定夹角。如长垣顼构造带上许多北北西向的斜向小断层；阳高寺背斜上一些北东东向的横向小断层等等。初步分析，斜向断裂属扭动带上的派生断裂，而有些横向断裂则可能和区域性断裂有密切关系。如庙高寺、合江背斜上的近东西向横断裂正位于纳南区域性断裂延展方向上；塘河背斜的北东东横断裂则在广福坪-中兴场构造带的延线上。
纵观川南燕山期构造的特点，两组构造线在方向上虽相互交叉，但相汇之处则十分协调，一组方向的构造遇到另一组方向的构造时，就自然地迁就和转弯，没有见到相互横跨、交切等交接现象。本区沉积盖层均为假整合接触关系，没有发现区域性不整合。背斜高点上下层有所偏移，但褶*形态基本相似，反映出两组方向构造线是燕山期同时形成的特点。
川南地区在燕山期同时出现两组方向构造线的复合现象绝不是偶然的；而是在漫长的地质历史中，在特定的边界条件，区域应力场作用下发生、发展，形成的。因此，我们要认识这种构造地质现象，必须通过现象看本质，探讨其内在联系，进行历史分析和力学分析。
二、川南复合构造形成的历史分析
每一地区的地质发展过程，都包含两个既相互矛盾又相互依存的方面，即地质体的形成与形变。地质体的形成包括地质时期中的沉积作用、岩浆作用、变质作用的产物，它们反映地壳上部不同构造区应力场活动特点及其发展历史。地质体的形变主要表现为地质体受构造应力改造发展过程，反映变质、岩浆、褶皱、断裂作用所引起的地质体的改造。形成是形变作用的结果与归宿，严格地受形变的控制与制约，同时又反作用于形变，影响其后的改造；而形变则存在于形成过程的始终。因此，研究一个地区的构造和发展历史，必须从地质体的形成和形变两方面同时着手，追溯构造应力场的所有产物的发生、发展和演化过程。这就需要从历史的和力学的观点去分析和研究各种地质现象，也就是我们研究地质构造时采用历史分析和力学分析相结合原则的出发点。
历史分析着重研究地质体形成方面，分析构造应力场的产物：岩性、岩相、厚度在时间上和空间上的分布规律，阐述地质体的不均一性，进而探讨应力场的演化。力学分析着重研究地质体的形变方面，根据地质体改造的形迹和组合规律，从时间上、空间上恢复应力场。
地质体的形变是通过介质（沉积岩、火成岩、变质岩）来表现的，因此脱离岩层介质也就无法去认识地质构造力。地质体的形变不仅取决于作用力的大小、方向和时间，更重要的还取决于介质的物理力学性质。力和介质的均一性是相对的，而不均一性是绝对的。应力集中往往出现在介质的不均一处（形态、结构、成分的不均一）（中国科学院地质研究所大地构造编图组，1974）。下部地质体的不均一在变形时往往对上部地质体起控制作用，也就是基底构造控制盖层构造，深层构造控制浅层构造。因此，我们研究盖层构造时，除对盖层本身不均一要注意外，更要把极大注意力集中在基底或深层构造不均一上。而且这种不均一在地质体形成过程中是逐步发展的。正是根据这种理解，我们分析川南燕山期构造形成特点时，*先进行历史分析。
川南燕山期两组构造线的形成和深层中存在不均一界面有什么联系呢？为了回答这个问题，我们收集和编制了某些地质时期剥蚀面的残余等厚图和地层的等厚图。
根据地质及地震资料编制的泥盆纪前震旦系顶面古构造图（图3）可看出，在加里东构造期，川南地区已显示近东西向隆起和凹陷。隆起中心位于庙高寺-合江一带，而隆起和凹陷交界处正和东西向长垣顼构造带，广福坪-中兴场构造带一致。这说明黔中隆起以北的川南斜坡区在加里东时期已存在东西向构造。
早二叠世末的东吴运动时期，通常定性地认为川南地区已形成幅度很小（约40m），十分平缓（几分）的古隆起。我们编制了阳新统顶部剥蚀面阳三3和阳三4残余等厚图（图4），目的是从定量的角度研究剥蚀面的构造特点。从图4可以看出，残余等厚线疏密是不均匀的。隆起中心在庙高寺-合江一带，东、西、南三侧是斜坡区。东侧在坛子顼一带，西侧在青山岭一带，南侧在长垣顼-长宁-叙永一带，正好与燕山期构造带一致。此外，在古隆起顶部还有小的斜坡，如纳溪、广福坪-中兴场、古佛山-南井等，而斜坡之间则为平缓台地。这表明东吴运动时期川南地区已出现两个方向的构造线，并不是一个均一的古隆起，而是一个多级平台和斜坡相结合的复杂隆起区。
近年来对印支期古隆起进行了详细研究。我们编制了印支期剥蚀面（嘉陵江组嘉三至剥蚀面）残余等厚图（图5）。分析图5可以看出，如同东吴运动时期剥蚀面一样，古隆起周围为斜坡区，古隆起顶部也不是一个简单的缓坡。而是次级斜坡和平台的结合，东西向和北北东向两组构造线更为明显。
为了搞清楚东吴期和印支期古构造线是不是被上覆沉积所补偿，即这些古斜坡和平台是不是古地貌的反映，我们编制了乐平统下统（图6）和香溪群等厚图（图7）。图6表明，乐平统早期的构造面貌基本上和东吴运动时期相似，只是隆起顶部小斜坡不甚明显。这说明东吴运动的古构造并没有为乐一沉积所补偿。图7显示出香溪群沉积是一个向西倾斜的缓斜坡，只是印支期古隆起东侧和顶部有些补偿，但早已存在的
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