金　朝, 何仁亮, 罗　华

(湖北省地质调查院,湖北 武汉　430034)

0　引言

镇巴—阳日断裂属分割扬子板块内二级构造单元(即南大巴山前陆构造带和上扬子台地褶皱区)的边界断层(图1)。原指发育于镇巴—阳日一带的脆性断裂,该断裂在西段简称镇巴断裂,东段简称阳日断裂,现今多数学者对于镇巴—阳日断裂的工作主要集中在南大巴山西段镇巴一带[1-2],西段研究表明,镇巴—阳日断裂印支期已形成并活动,而其南西侧最新卷入侏罗系的强烈褶皱变形并波及下白垩统的变形特征,表明其更强烈的构造活动主要在燕山期,是一个多期次的逆冲兼走滑性质的断层[1],对于该断裂在南大巴山东段的构造特征有过一些简要研究[3]。另外前人研究南大巴山东段的构造演化发展主要集中在主造山期[1-5]。刘树根等认为南大巴山的冲断变形在印支期已有活动,主要在燕山期;李建华等[6]认为南大巴山前陆构造带东段的构造演化历史经历了印支雏形期和早燕山定型期两个构造演化阶段。对喜马拉雅期构造特征前人少有提及。本文主要依据野外观察资料,对镇巴—阳日断裂东段的构造属性、发展演化进行初步探讨,并提出了该断裂在早喜马拉雅期构造演化的新认识,为南大巴山新生代构造演化的进一步深入研究补充资料。

1　阳日断裂特征

1.1　几何特征

阳日断裂位于南大巴山东段,该断裂是南大巴山前陆褶冲构造带与扬子前陆褶皱带的分界线,北部为南大巴山前陆褶冲带,发育叠瓦断层带和断层相关褶皱等构造变形特征,南部地层产状平缓,以正常褶皱为主,仅临近断裂受其影响发生强烈褶曲。

该断裂呈近东西向展布,西起巫溪徐家坝,经房县九道,神农架松柏、阳日,至保康马桥,在马桥镇被北北东向新华断裂截切,九道一带被北西向板桥断裂错断。断裂在巫溪徐家坝以西向北西偏转,马桥以东向东南偏转,总体向北凸出的正“S”型。

1.2　地质特征

测区主要出露中元古界—中生界。基底地层为中元古代神农架群,岩性组合为一套以白云岩为主的海相碳酸盐岩、火山碎屑岩及凝灰岩等。盖层地层属于上扬子地层分区之神农架—保康地层小区,出露自南华系至白垩系以来的碳酸盐岩—碎屑岩等沉积盖层。

阳日断裂是南大巴山前陆褶冲构造区与扬子台地褶皱区的分界线。其南为扬子台地褶皱区,岩层产状平缓,地层倾角15°～45°,仅见少量断层,褶皱以宽缓褶皱为特征；其北为典型的前陆冲断褶皱带,构造变形强烈,经历了多期次的逆冲扩展和强烈隆升,冲断推覆构造十分发育,元古界基底与古生界盖层的变形明显不协调,盖层发生强烈褶皱作用,形成各种褶皱样式,例如尖棱褶皱、箱状褶皱等,基底地层变形较弱,以宽缓褶皱和多个断块为特征。在马桥镇一带残留有少量白垩纪上统罗镜滩组(K2l)沉积,岩性主要为紫红色块状砂砾岩,其北侧角度不整合于中元古代神农架群之上,南侧受阳日断裂控制,形成了南断北超的山间断陷盆地。区域资料表明断裂影响的最新地层为三叠纪嘉陵江组。为了进一步查明阳日断裂的特征,野外在马桥镇附近对阳日断裂带的不同地段进行了细致的考察(构造剖面位置见图1)。

在图1的构造剖面A处,李傅湾阳日断裂构造剖面(图2)位于新华断裂以西,断层上盘为神农架群石槽河组,下盘为志留纪罗惹坪组。上盘石槽河组泥质白云岩中发育小型线型紧闭不对称褶皱,下盘志留纪罗惹坪组粉砂岩中发育缓和的短轴背斜,揭示作用力向南传递的过程中呈减弱趋势。断裂面主体向北倾斜,表现为由神农架群石槽河组灰白色白云岩构成宽约500 m的破碎带。以碎裂岩为主,呈角砾状,角砾大小不等,砾石直径一般为1～3 cm,最大为4～6 cm,不具定向排列(图3-a)。部分岩石仅破而未完全裂开。断层带内发育产状为20°～50°∠20°～30°的逆断层(F2)和170°∠80°的正断层(F3),前组断面上发育大型擦痕和阶步,与早期逆冲断层系(F1)呈叠瓦状平行排列,后组正断层中填充着红色粘土(图3-b),断层破碎带中也见张性裂隙形成孔隙,孔隙最大横截面10～50 cm,局部孔隙内见小型钟乳石发育。

图1　南大巴山东段阳日断裂带构造简图Fig.1　Diagram of Yangri fault structure of east section of southern Dabashan1.测区位置;2.神农架穹窿;3.构造剖面位置及编号;Ⅰ.秦岭造山带;Ⅱ.上扬子地块;Ⅱ-1.南大巴山前陆构造带;Ⅱ-2.上扬子稳定地块;Ⅱ-3.马桥断陷盆地;F1.阳日断裂;F2.青峰断裂;F3.新华断裂。

图2　李傅湾阳日断裂构造剖面图Fig.2　Profile of Yangri fault structure of Lifuwan1.粉砂岩;2.冰渍砾岩;3.白云岩;4.层内劈理构造;5.构造角砾岩;6.早期滑脱断层;7.中期逆冲推覆断层;8.晚期正断层。

图3　阳日断裂带典型构造变形Fig.3　Typic tectonic deformation of Yangri faulta.断裂破碎带中白云质碎裂岩;b.断裂破碎带中晚期高角度正断层;c.新滩组中层理和劈理的关系;d.阳日断裂第四期构造变形特征;e.粉砂质碎裂岩中小褶皱;f.白云质碎裂岩中次级断裂。

在图1的构造剖面B处,马桥镇两河口阳日断裂构造剖面(图4)位于新华断裂以西,断裂破碎带宽约1 km,主断面近东西向延伸,总体向北陡倾,倾角在50°～70°之间,卷入地层以古生界和少量前震旦系地层为主,其内总体形变构造特征表现为强碎裂岩化带与弱变形域交替呈非均匀分布。破碎带由南向北略具分带性,依次可划分为:

粉砂质碎裂岩带岩性主要为深黑色粉砂质碎裂岩,岩石脆性碎裂、 较松散、 略显层状,局部发育构造角砾,棱角明显,不具定向性。

弱变形带与其他各段相比变形明显减弱,岩石碎而不裂,层理清晰,由白垩纪罗镜滩组含砾粉砂岩组成;层理明显,次级断面F2显示出伸展下滑性质,在断裂带内表现为受次级断层所夹的断块。

复成分碎裂岩带该带主要由粉砂质碎裂岩、白云质碎裂岩,土黄色粉砂质泥岩、生物碎屑灰岩等碎块构成,该带中见劈理发育的粉砂质碎裂岩中不对称倒转小褶皱(图3-e),其中小褶皱轴面200°∠30°,运动学信息显示为由南向北的挤压,可能是在喜马拉雅期SN向挤压体制下形成的次级小褶皱。

白云质碎裂岩带主要由多组或多方向破裂面构成,岩石极为破碎,在断层面附近多磨成大小为4 mm×3 mm细粒,成分主要为灰白色白云质碎裂岩,该带主要发育二组不同走向的断面(图3-f)。第一组断裂F1和F2,其断面相反陡倾,运动学特征指示为一对共轭正断层,并切割早期的断裂F3；第二组断裂F3和F4,为早期的一组逆断层F3及其与之配套的反冲断裂F4,其中F4被F3所截,由此说明自喜马拉雅期以来至少经历了早期逆冲、后期正断两次活动。

图4　马桥镇两河口阳日断裂构造剖面图Fig.4　Profile of Yangri fault structure of Maqiaozhen1.粉砂岩;2.含砾碎屑岩;3.细晶白云岩;4.粉砂质碎裂岩系;5.复成份构造角砾岩；6.白云质碎裂岩系;7.第四纪残坡积层;8.劈理化带;9.密集劈理化带;10.角度不整合。

在图1的构造剖面C处,高碑阳日断裂构造剖面(图5)位于新华断裂以东,断层上盘为寒武—奥陶纪地层,下盘为志留纪地层,该剖面中断层破碎带宽度明显小于新华断裂西侧(图2、图4),构造强度明显弱于前者,断层破碎带主要由粉砂质碎裂岩、灰质碎裂岩等组成,断层上盘寒武—奥陶纪地层产生倒转不对称褶皱,总体反映了早期滑脱、晚期顺层逆冲推覆的特点。

图5　高碑阳日断裂构造剖面图Fig.5　Profile of Yangri fault structure of Gaobei

区域资料显示,阳日断裂继续向东延伸走向渐渐转变为SE向,且渐渐变为隐伏断层,阳日断裂北盘在新华断裂西侧出露神农架群基底,而在新华断裂北侧则为古生界大量出露,这一差异显然指示新华断裂以西具更大规模的抬升,暗示阳日断裂在新华断裂西侧具有更强的逆冲、褶皱等挤压变形。

在图1的构造剖面D处,凤凰山大冶组复式褶皱构造剖面(图6)位于上扬子稳定地块,复式背斜核部为大冶组三段中—薄层蠕虫状泥灰岩,两翼为大冶组四段中厚层微晶灰岩,该复式褶皱由北至南轴面产状依次为352°∠56°、350°∠80°、165°∠67°,褶皱轴面产状上这种变化可能反映了燕山期和喜马拉雅期的褶皱叠加作用,在核部大冶组三段薄层蠕虫状泥灰岩中共轭膝折带呈近EW走向并分别向SN缓倾,形成于近南北向挤压作用背景,推测与喜马拉雅期近南北向对冲有关。

图6　凤凰山大冶组复式褶皱构造剖面图Fig.6　Profile of compound fold structure of Daye Formation

2　阳日断裂性质及活动期次

通过对镇巴—阳日断裂带东段构造样式的研究,结合南大巴山前陆褶皱冲断带构造特征以及秦岭—大别山内造山带构造演化背景相关研究,对阳日断裂初步厘定以下构造变形行迹:

印支期秦岭造山带全面陆陆碰撞造山,形成中央造山带NWW走向构造带的基本构造格架,神农架北侧的武当群发生韧性剪切变形[7-8],拉伸线理指示最大主应力方向为近SN向。受秦岭造山带印支期造山作用影响,在近S-N向主挤压应力场作用下,南大巴山前陆带东段古生界—三叠系均卷入变形,为了调节这种强烈的隆升和褶皱作用,地壳内可能发育一些深部的滑脱层和断裂。于是在印支运动中镇巴—阳日一带可能形成了初始的构造薄弱带,孕育着阳日断裂的雏形。然而根据重磁资料及前人资料,新华断裂为一深大断裂[9],其活动形成于晋宁期,并持续到喜马拉雅期。由于该断裂的限制和分划作用,使得其两侧的阳日断裂构造特征有着巨大差别。

燕山早期在继承印支期褶皱变形的基础上,在南秦岭—大巴山前陆褶皱冲断带构造环境中,主要受控于大巴山陆内造山作用的影响,阳日断裂仍在近S-N向挤压作用下,其构造样式表现出由北向南的一组相互平行的逆冲推覆断裂,在李傅湾、马桥镇两河口以及神农架堂房沟[10]等多地表现明显,形成一系列走向近东西向的逆断层,断层带内发育碎裂岩系和挤压透镜体。

燕山晚期湘西—鄂西地区构造环境与构造活动特征发生根本性的大转变,构造体制由挤压背景转换为伸展减薄构造背景,由于受到神农架、黄陵两个隆起相向对挤作用,神农架隆起东缘应力场方向转变为NW-SE向,形成一系列断陷盆地,控制了白垩—古近纪一套红色磨拉石沉积建造。在调查区内,马桥断陷盆地的形成和一系列小型陡倾正断层切割早期逆断层(图2,图3-b)形成于此时。

喜马拉雅期除扬子北缘前陆褶皱逆冲带继续向南前展式逆冲之外,雪峰山—幕阜山褶皱逆冲带自南东向北西推进至扬子北部地区,在这种构造背景下,阳日断裂带再次活化,在阳日断裂带内(图3-e、图4)主要表现为粉砂质碎裂岩由北向南逆冲至白垩纪红层之上以及断层破碎带内粉砂质碎裂岩形成轴面倾向南的小褶皱。另外,在阳日断裂南侧凤凰山一带(图6)大冶组复式褶皱以及其内部的共轭膝折带也反映了区域上喜马拉雅期具南北对冲挤压的特征,再结合前人在保康—房县的研究成果,在青峰断裂房县附近见灯影组厚层白云岩由南向北逆冲推覆到白垩纪红层之上(图7),因此推测该断裂东段早喜马拉雅期构造具南北对冲挤压的特点。

图7　房县—襄樊—广济断裂带青峰段构造剖面[9]Fig.7　Tectonic profile of Fangxian-Xiangfan-Guangji fault zone

3　结论

(1) 阳日断裂总体为逆冲断层,断面沿倾向呈舒缓波状,由多条近平行、不同级别或规模的断层组成,总体倾向北,以新华断裂为界,阳日断裂西侧的挤压即变形强度均显著大于东侧。

(2) 镇巴—阳日断裂带是一条长期活动的深大断裂带,对其东段的研究,揭示出该断裂带具有多幕活动历史,经历了印支期初始形成阶段、早燕山期向南的弧形叠瓦式逆冲推覆阶段、晚燕山期造山后伸展减薄阶段、喜马拉雅期叠加改造阶段。

(3) 喜马拉雅期阳日断裂东段南北对冲活动性质的初步确定,为南大巴山及整个扬子板块内部处于造山后的大规模、多期次的陆内调整构造背景提供了佐证。

参考文献：

[1]刘树根,李智武,刘顺,等.大巴山前陆盆地—冲断带的形成演化[M].北京:地质出版社,2006.

[2]胡健民,施炜,渠洪杰，等.秦岭造山带大巴山弧形构造带中生代构造变形[J].地学前缘,2009,16(3):49-68.

[3]湖北省地质局区域地质测量队.1∶20万神农架幅区域地质调查报告[R].武汉：湖北省地质调查院，1974.

[4]董有浦,沈中延,肖安成,等.南大巴山冲断褶皱带区域构造大剖面的构建和结构分析[J].岩石学报,2011,27(3):689-698.

[5]董树文,施炜,张岳桥,等.大巴山晚中生代陆内造山构造应力场[J].地球学报,2010,31(6):769-780.

[6]李建华,张岳桥,施炜,等.大巴山前陆带东段神农架地区构造变形研究[J].地质力学学报,2009,15(6):162-177.

[7]蔡学林,魏显贵,吴德超,等.武当山推覆构造结构模式[J].成都地质学报,1988,15(4):30-39.

[8]方向池,蔡学林.湖北青峰韧性剪切带研究[J].成都地质学报，1998,25(3):375-384.

[9]中国地质调查局武汉地质调查中心.湘西—鄂西成矿带基础地质调查综合研究项目成果报告[R].武汉：武汉地质调查中心，2013:255-289.

[10]湖北省地质调查院.1∶5万秦口等六幅区域地质调查报告[R].武汉：湖北省地质调查院，2012.