莫美仙,虞 慧

(1.玉溪师范学院,云南 玉溪653100；2.云南省地质工程勘察总公司,云南 昆明 650051)

云南高原是我国断陷盆地集中分布地区之一，绝大多数城镇位于盆地(当地俗称坝子)内，且大部分盆地为盆缘断裂所控制的断陷盆地，是断块沿着多条平行断裂陷落形成的盆状地形，形态多为山地围限的似椭圆形低地.其长轴一般平行于主干断裂，底部沉积有10米至上千米厚的河湖相为主的新生界松散土层和半固结岩层，地表平缓，是岩溶石山地区主要的农田分布区[1].蒙自断陷盆地是该地区的主要粮仓和工业建设的重要发展地，盆地主要受南北向的蒙自东山断裂和北西向展布的古山断裂所控制.南洞地下河系统的形成与演化与该断陷盆地的形成与演化有着密切的联系.因此，阐明它的形成过程及演化特点，可为南洞地下河系统发育和演化等方面的研究奠定基础.

1 研究区概况

1.1 地形地貌

蒙自断陷盆地位于云南高原东南部，红河与南盘江两大水系的分水岭地带，宏观地形由一系列断陷盆地及四周高原中低山组成(图1)，盆地东部边缘为一系列拔地而起的断崖山，北起波黑，南至黑龙潭，长达20 km多，西北及东南部边缘为标高1 400～1 800 m的岩溶低中山区[2].地势略向北倾，海拔标高一般在1 274～1 326 m之间，盆地间以岩溶浅丘(海拔1 350～1 600 m)相隔，盆地东面为蒙自东山区，海拔一般皆在2 000 m以上，以陡峻断层陡崖与盆地相接，最高峰位于盆地北东面大黑山，海拔2 705.4 m，盆地南面为中低山区，海拔在1 500～2 500 m之间，与盆地以缓坡相接，西南面莲花山地势高峻(2 739.7 m)，与东北端的大黑山遥遥相对，盆地西面、北面山体较低，海拔在1 500～1 800 m之间，以缓坡与盆地相接.

1-海拔2 500 m以上山脊;2-海拔2 000～2 500 m高地;3-海拔1 500～2 000 m斜坡;4-盆地边缘断裂陡坡;5-海拔1 100～1 500 m河谷斜坡和盆间丘陵;6-断陷盆地;7-地表水系;8-湖泊图1 盆地及外围地势图

1.2 地质构造

1.走滑断层,2.前新生界,3.现代,4.第四系,5.第三系图2 研究区断层分布图

研究区控盆断裂主要为蒙自东山断裂(F1)和古山断裂(F2)，见图2.

蒙自东山断裂(F1)：断裂沿蒙自盆地东缘的山前展布，是盆地的主控断裂，全长120k m，总体走向170°，西盘下降形成蒙自断陷盆地.据水文钻孔资料，盆地中中新统埋深430 m，晚新生代地层的厚度由西向东逐渐增厚，反映了盆地的掀斜运动特征；断裂的东盘上升形成东山，盆地和山地相对高差达1 150 m，反映了晚新生代以来断裂大幅度的升降运动.蒙自盆地东缘的多条冲沟在跨过断裂时被走滑错断.错断的山脊、冲沟显示断裂呈右旋滑动为主的活动性质，断面上的擦痕显示断层活动具有逆冲分量.攀枝花东的山坡上，3条冲沟和其间的山脊被同步右旋错断(图3)，冲沟和山脊的位错量大约为40 m，位错处冲沟形成跌水，山脊形成断层崖.断裂的右旋滑动速率约为0.7 mm/a.在冲沟断错附近的上新统泥岩中见一断层剖面，断层产状为走向NW30°、倾向NE、倾角40°，断面上发育有侧伏角为100°的擦痕，显示断层性质为右旋滑动兼有逆冲分量[3].

古山断裂(F2)：南起方家寨南东，经古山选矿厂、大麦塘、草里苑、黑泥地至阿鹏寨，总体走向NWW，全长60 km.断层面南倾、倾角较陡，断层南盘的前新生代地层逆冲到北盘的上第三系和第四系地层之上；发育于黑泥地断裂南侧的多条冲沟在跨过断裂时发生一致性的右旋位错，位错量在10 m以上，显示了断层的逆冲右旋性质, 黑泥地南的一条冲沟切割在山前洪积扇中，切割深度4～5 m，断层通过处冲沟的右岸形成宽度为14 m的“眉脊面”(图4).眉脊面是断层右旋断错所形成，其宽度14 m为断层的位错量，断裂的右旋滑动速率约为0.4 mm/a[3].

2 断陷盆地的形成

2.1 动力地质背景

云南地区位于印度板块和亚欧板块两大地壳板块碰撞挤压带东部弧顶和东翼的东侧近旁，此两大板块在喜马拉雅碰撞带东部弧顶和东翼相互作用产生的边界动力源与云南及邻区构造运动、构造应力场分布格局密切相关[4].

图3 攀枝花村东断错冲沟和山脊示意图 图4 黑泥地南冲沟右旋位错示意图

图5 蒙自盆地地球动力背景图

大量研究结果表明[5～20]，在印度板块向北-北北东方向的强烈推挤作用下，其总体运动特征是向东和东南方向的运动，其南部块体向东和向东南扩展更显著.正是由于印度板块北移在喜马拉雅山地区产生的北北东-北东向的强烈挤压作用，也由于青藏高原在印度板块向北推挤作用下地壳增厚出现的重力效应，使得青藏高原地壳物质向东-南东-南南东方向运移，导致了西南地区以康滇菱形断块为主体，包括川青断块、滇西南块断带等板内断块向南南东-南东方向的移动，康滇菱形断块是其中向南南东方向移动速率最快的板内断块.同一断块不同边界断裂的活动速率有的差异还相当显著.研究还表明：同一断裂带上，不同段落活动速率也有差异.可以认为，正是由于边界断裂活动速率的差异，使得断块内由于断裂存在而形成的次级断块获得了动力源而产生运动.

资料显示，康滇菱形断块东南两边界断裂的活动速率差异显著.康滇菱形断块的东边界鲜水河断裂带近代活动为强烈的左旋水平错动，最大水平滑动速率为15 mm/a左右，安宁河断裂带左旋水平错动最大水平滑动速率为6 mm/a左右，则木河断裂左旋水平错动最大水平滑动速率为9 mm/a左右，小江断裂带左旋水平错动最大水平错动速率为12 mm/a左右.康滇菱形断块的西边界金沙江断裂带近代活动为右旋一逆冲错动最大，水平滑动速率为7 mm/a左右，西南边界红河断裂带北段，右旋水平错动最大水平滑动速率为4 mm/a左右.分析认为，康滇形断块在整体向南南东方向移动时，其东南端受到边界断裂红河断裂带的约束阻挡，形成强烈的挤压应变区.同时由于东边界小江断裂带与西南边界红河断裂带北段两者水平滑动速率的显著差异，小江断裂带的水平滑动速率几乎是红河断裂带北段的3倍以上.

在上述地质背景下，研究区刚好处于阻挡川滇菱形块体向SE145°平移的前锋(图5)，在康滇菱形断块东南端，块体运动可能出现顺时针转动，也即右旋.马起保等人的研究表明，蒙自断陷盆地的控盆断裂蒙自东山断裂和古山断裂为右旋走滑逆冲断裂(图3、图4)，其滑动速度分别为0.7 mm/a和0.4 mm/a.在两组断裂的走滑拉分作用下形成断陷盆地.

2.2 断陷盆地形成模式

图6 蒙自断陷盆地形成模式示意图

蒙自盆地的形成、发展及演化是蒙自东山断裂右旋走滑构造活动的不同表现样式，也反映了本区构造应力场的分布和转换特征.

主干断裂(F1)的右旋走滑与次控断裂(F2)的组合样式，为盆地的形成、发展和演化提供了局部构造环境.

南北向的F1断裂的右旋走滑运动与北西向的F2断裂形成离散型组合(图6a)，因此在两者交会处首先形成楔状拉分盆地雏形(图6b)，随着走滑运动的加强，盆地向北、西方向发展，逐渐形成长条状半地堑断陷盆地，其长轴呈南北向延伸(图6c).当盆地长宽比达到极限值3∶1时[21]，盆地终止发展.盆地的沉降中心和沉积中心均偏向控盆断裂F1西侧，基底最大降深和沉积充填最厚处均位于盆缘断裂F1与F2交汇区段，逾850 m.盆地形成后期，由于局部构造应力场的转变，使盆地发生了明显的构造反转，由裂陷变形转化为隆起变形(图6d)，使整个盆地充填体发生褶皱变形，这种隆起变形使得早期大盆地分割解体形成小的盆地群.

3 断陷盆地的演化

蒙自盆地受两条主断裂的控制，东边为蒙自东山断裂，北西边为古山断裂，都为右旋走滑逆冲断裂，这两条断裂向南汇聚，向北离散，盆地北端有东西向的断裂截切，控制了盆地发展的规模，其间是由许多小凹陷组成的复式断陷盆地.综合盆地新生界地层、古生物及岩相古地理等特征(表1)，蒙自盆地的形成与演化大致可分为3个阶段.

(1)盆地形成期.研究区三叠纪末期，由于印支运动使广大地区抬升为陆地，本区遭受长期风化剥蚀，因而缺失了侏罗系、白垩系的地层.在第三纪初开始有一段较长的稳定期，相应地进行着缩小前期地形高差的剥蚀和堆积作用，在参差不齐的山地中，断裂槽地接受了山麓堆积.始新世开始的喜山运动第一幕，以强烈隆起为主，在隆起之后沿早期断裂发生了断块和差异升降活动，高原强烈解体，使盆缘断裂(蒙自东山断裂及古山断裂)开始活动，断裂中间高原面陷落形成盆地，两侧则上升为剥蚀区，于是断陷盆地雏形在中新世开始形成.此时盆地范围较小，物源丰富，搬运距离近，堆积迅速.

表1 蒙自断陷盆地新生代演化过程(据蒙自农田供水详细勘察报告修改，1984年)

续表1

图7 草坝与大庄盆地间岩溶浅丘 图8 雷公哨与草坝盆地间断面图

(3)盆地萎缩充填期.上新世后，掀升隆起和断裂活动再次活跃，由于局部构造应力场的转变，使盆地发生了明显的构造反转，由裂陷变形转化为隆起变形，使整个盆地充填体发生褶皱变形，并遭受剥蚀，这种剥蚀作用由南向北有明显增强的趋势.隆起变形使得早期大盆地分割解体，如大庄、草坝两盆地之间的低山丘陵高出盆地100～300 m，在雷公哨、木栖凤一带，基岩低山丘陵为正断层上升盘，盆地一侧为下降盘(图7).在木栖凤、雷公哨一带，基岩(个旧组灰岩)低山丘陵为近东西向正断层上升盘，盆地一侧为下降盘(图8).有的横向隆起则表现不显著，如草坝和蒙自盆地之间除东端碧色寨、蜈蚣山为基岩岩溶溶丘外，主要为新第三系缓丘.

此后地壳相对稳定，气候温和，雨量充沛，形成一套夹薄煤层，砂层的湖沼相建造(N2).

图9 蒙自断陷盆地群空间分布示意图

上新世末至更新世初期，区域继续抬升，而断陷盆地则持续下沉，盆地内有广泛的河湖相沉积.各盆地除有个别丫口相连外，已基本上互相隔离，各有其域.盆地周围高原进一步解体.开远东山因开远-马吊陡坡断裂的活动形成今日海拔2 705.4 m的大黑山，同时开远盆地下沉接受第四系沉积.从此全区地貌格局基本形成，同时，由于受印度板块向欧亚板块碰撞过程的控制，盆地形成时序上由南向北逐渐变新的趋势(见图9).

早更新世时，盆地略有隆升，湖面缩小，Q1地层分布零星；中更新世时，河湖相堆积发育，开远盆地接受沉积，山地和盆地相对高差增大，气候温湿，形成泥炭层；晚更新世，本区相对稳定，有较广泛的湖相沉积.由于北部南盘江和南部红河的强烈下切作用，岩溶地下水系统的发育，加上气候变化等因素，盆地湖泊面积大大缩小，更新世晚期以来(包括全新世)，盆地边缘有山麓洪积扇堆积.

综上所述，本区各级次盆地的发育形成为基本相同的地质构造环境，各自又有一定的独立性.新生代地层的最大沉积厚度自南向北递减，南部的蒙自盆地下降幅度相对最大，草坝盆地次之，最北面的大庄盆地形成最晚，第四系厚度不足百米，整个断陷盆地群也是南深北浅.

4 结 论

(1)研究区断陷盆地成因为走滑拉分断陷盆地，形成于中新世早期.其动力来源为康滇菱形断块向南东逃逸的过程中，对处于其南东段的研究区有强烈的挤压应力作用，在此作用力的作用下，蒙自盆地边缘控盆断裂作右旋走滑逆冲运动，从而形成走滑拉分断陷盆地.研究表明，东侧断裂活动强度明显大于西侧，东侧断块下降较快，西侧较慢，表现在地貌上主要是沉降中心多靠近东侧，其总的构造格局为不对称的箕状断陷盆地，一侧较陡，另一侧较缓.

(2)蒙自断陷盆地群的形成是由于横盆地形成后期，由于局部构造应力场的转变，使盆地发生了明显的构造反转，由裂陷变形转化为隆起变形形成盆间浅丘，使得早期大盆地分割解体而成为小盆地.

(3)综合盆地新生界地层、古生物及岩相古地理等特征，蒙自盆地的形成与演化大致可分为3个阶段：盆地形成期、盆地稳定发展期、盆地萎缩充填期.