陕西淳化口镇_圣人桥地区地层变形特征及其地质意义.doc

第卷西北大学学报自然科学版陕西淳化口镇一圣人桥地区地层变形特征及其地质意义‘陈刚周鼎武西北大学地质系, , 西安太白路号第一作者岁, 男, 博士研究生摘要运用区域构造与局部变形相结合的方法对口镇一圣人桥地区的地质构造进行综合研究, 并对断层亲统进行区域追索调研揭示出该地区的沉积盖层大致经历了加里东期和燕山期两期挤压褶皱变形及喜山期的拉张断陷作用着重论证了该区不整合于加里东构造层之上的上古生界和中生界燕山期的构造特征、组合样式及其变形机制座定了作为郑尔多斯地块南缘燕山期构造活动带与德定地块分界的老龙山一圣人桥冲断带的存在及其区域地质意义关键词郑尔多斯地块燕山期构造变形带脆性逆冲断层分类号口镇一圣人桥地区位于陕西省径阳至淳化之间, 南距西安约本区出露古生界和中生界地层, 以其构造变形丰富多样为特色长期以来, 人们对本区构造变形的成因和期次及其相互关系均存在较大争议, 或认为该区古生界和中生界的变形同属燕山期变形, · ” , 或认为它们受多期变形的控制二, 尤其是对圣人桥附近狭窄区段二叠系一三叠系复杂变形的成因亦认识不一二‘ , , 或看作是水下重力滑塌作用的结果, 或看作是构造变形的产物。

近年来, 笔者参与“ 鄂尔多斯盆地西南缘地质构造研究”课题” , 在对研究区大比例尺构造填图和构造地质剖面测制以及沉积、地层、构造综合研究的基础上, 对长期有争议的口镇一圣人桥地区的地质构造进行了综合研究区域地质概况及其构造演化轮廓口镇一圣人桥地区位于鄂尔多斯地块南缘图, 西邻六盘山弧形构造带, 南被渭河地堑所截, 并与紧密邻接的秦岭造山带隔堑相望, 地处稳定地块与活动造山带之间, 特别受秦岭复合型大陆造山带长期构造演化的影响, 具有长期复杂的区域构造背景据区域地质分析, 包含口镇一圣人桥地区在内的渭河地堑北缘地区与华北地块具有相同的古老结晶基底, 并发育与之完全可比的沉积盖层, 但就其沉积盖层的多期构造变形而言又明显有别于稳定地块内部区域内, 鄂尔多斯地块南缘的沉积盖层大致经历了三大沉积一构造演化阶段①中晚元古代一一早古生代, , 裂陷海槽, 、一华北陆缘海, 沉积演化阶段, 发育巨厚的海相碎屑岩一碳酸盐岩建造, 于志留一泥盆纪发生加里东期褶皱造山, 隆升作用可能延至海西期, 区域缺失志留一石炭系, 造山变形作用形成了以南倾北倒的紧闭倒转褶皱及同产状的韧脆性冲断带为特征的强应变带与以轴面向南陡倾的倾斜褶皱为特征的弱应变区相间排列、协调共生的复杂构造带, 它们呈近东西向带状展布于鄂尔多斯地块南缘, 并在区域上为二叠系以高角度不整合关系所覆盖二, , 。

②晚古生代一中收稿日期一一, 修回日期一一赵重远, 剪万筹, 叶俭等鄂尔多斯盆地西南缘地质演化与长庆石油局横向合作课题, 西北大学学报自然科学版第卷图口镇一圣人桥及邻区构造格架图, 老龙山一圣人桥逆冲断层张家咀逆冲断层崛山寺一安头源脆韧性冲断带‘ 周公庙一曹家沟脆韧性冲断带、渭河地堑北缘正断层蓟县系白云岩下古生界灰岩上元古界海相碎屑岩二叠系和中生界内陆河湖相碎屑岩生代, 华北内陆盆地斗一鄂尔多斯残延内克拉通盆地沉积演化阶段, 发育内陆河湖相砂、页岩夹煤层沉积建造, 其间基本为连续沉积, 偶有短暂沉积间断, 中生代末发生燕山期褶皱变形以二叠系和中生界为主体形成一系列走向近东西的短轴宽缓褶皱及其相应的脆性逆冲一推覆构造, 并对不整合于二叠系之下的加里东构造层有一定的叠加改造③新生代, 喜山期拉张断陷成盆一断隆成山的构造演化阶段, 区域上形成切错早期挤压构造形迹的张断构造据此, 我们认为只有立足于上述区域地质构造的实际, 对本区构造变形的几何学特征及其组合关系进行综合分析, 才能客观地认识口镇一圣人桥地区的变形构造口镇一圣人桥地区的基本地质构造特征口镇一圣人桥地区出露的地层主要为二叠系和三叠系内陆河湖相中厚层砂岩和页岩, 仅在口镇局部及其东西两侧的磋峨山和铁瓦殿一钻天岭一带见奥陶系中厚层灰岩。

构造变形描述据口镇一圣人桥一线地层组合、构造特征和变形强度可将其划分为个区段图东风渡枣园闰家沟圣人桥金山湾巨二灰“ 巨目砂巨二砂页岩匡国议线巨翌」逆冲断层图口镇一圣人桥地质构造剖面第一区段由口镇附近强烈变形的奥陶系中厚层灰岩组成, 南以口镇正断层乙’ 为界与渭河地堑毗邻北与二叠系山西组以正断层接触区域分析认为, 正断作用应为喜山期拉张断陷的产物, 而此处局部出露的奥陶系变形构造以南倾北倒的紧闭倒转褶皱为特征, 整体上与其邻区奥陶系中厚层灰岩的变形极为相似, 具有与区域加里东构造带相同的构造倒向和完全可比的变形特征, 明显有别于以上古生界和中生界为主体发育的燕山期变形构造第二区段口镇局部出露的奥陶系与二叠系分界处至枣园, 由山西组砂页岩夹煤线和下石盒子组、砂页岩组成, 发育走向近东西、平缓开阔的波状褶曲, 其两翼平缓, 倾角, 变形相对较弱,并伴生断面南倾的脆性冲断层第三区段枣园至圣人桥, 主要由上石盒子组, 卜和石千峰组砂岩夹泥页岩组成, 岩性第期陈刚等陕西淳化口镇一圣人桥地区地层变形特征及其地质意义一组合以强硬的中厚层砂岩为主体, 发育走向近东西的短轴宽缓背向斜构造, 褶皱轴面直立, 两翼倾角一, 相对。

段褶皱幅度增大变形明显增强第四区段即圣人桥附近的复杂变形带, 以上二叠统中厚层砂岩强硬层为主体形成轴面向南陡倾的不对称背斜, 南翼缓匕, 北翼陡“ 艺“ , 褶皱过程中的层间滑动造成中厚层砂岩层面上形成了清晰的层面擦痕和阶步在该背斜外侧向北, 薄层砂岩夹泥页岩所占比例明显增加, 岩性组合以软弱层为主, 地层由直立趋于南倾, 发育复杂褶皱, 其中的中小型褶皱总体呈南倾北倒之势, 枢纽走向近东西, 倾伏角偶有轴面北倾者, 其枢纽走向亦近东西该带东侧紧邻发育一条宽约断面南倾的逆冲断层带, 该冲断带影响并切穿二叠系和三叠系, 走向近东西, 由强烈破碎的断层角砾和断层泥以及卷入其中的二叠系和三叠系砂岩构造岩片组成, 冲断岩片和页岩片理以及次级冲断面的统计产状表明, 该冲断带是一条断面向南缓倾倾角士的脆性逆冲断裂带图一此外, 圣人桥冲断以北的区段, 三叠系中厚层砂岩呈单斜向北缓倾匕仅在靠近断层带的位置略有挠曲, 整体上显示了地台内部沉积盖层的相对稳定性据此, 口镇一圣人桥地区作为鄂尔多斯地块南缘的组成部分, 其沉积盖层至少经历了加里东、燕山和喜山三大构造变形期的叠加改造局部出露的奥陶系的强烈变形反映了加里东期的残余构造形迹以二叠系和三叠系为主体形成的轴面近直立的褶皱及其相应的脆性冲断构造展示了研究区燕山期的主体构造变形特征切错早期挤压构造的张断构造则显示了区域喜山期的拉张断陷作用。

老龙山一圣人桥冲断带区域追踪观测表明, 上述圣人桥冲断带是一条具区域规模的逆冲一推覆带, 它呈近东西向展布于鄂尔多斯地块南缘燕山期构造活动带与稳定地块之间, 是一条具重要区域地质意义的构造分界线圣人桥冲断带东延至磋峨山主峰北侧的油坊沟图一 断层带宽约, 由一系列断面南倾的冲断层及其夹持的三叠系砂岩构造断片组成, 并造成冲断带上盘二叠系中厚层砂岩的强烈褶皱变形, 形成转折端圆滑的平卧褶皱冲断带内一系列次级冲断层及其夹持的冲断片的统计产状为“艺 显示由南向北的逆冲圣人桥冲断带西延与习称的老龙山冲断带黄委会, 相连, 主要出露于铁瓦殿一钻天岭主峰北侧的山化、八里桥和东马庄一带图一, , 冲断带总体走向近东西, 断面南倾, 倾角士, 其南侧上盘主体为逆冲抬升的奥陶系灰岩, 构成铁瓦殿一钻夭岭主峰, 其北侧下盘为二叠系和三叠系砂岩夹页岩, 由于逆冲推覆的牵引作用, 靠近冲断带的二叠系一三叠系发生强烈变形, 形成轴面向南陡倾的倒转向斜, 远离冲断带向稳定地块逐渐过渡为向北缓倾的单斜层圣人桥工介未圣人桥冲断带河北岸剖函八里桥一地乙弃鞋斌抢烹参? 薰铁瓦殿‘万’备丫卜七一一一碑夕户、七, ·,石, ’ 艺仁图老龙山一圣人桥冲断带素描图岩性图例同图由此可见, 老龙山一圣人桥冲断带影响并切穿二叠系一三叠系, 并造成冲断带南侧上盘强烈抬升, 以加里东期强烈变形的奥陶系灰岩为主体构成钻天岭一铁瓦殿一磋峨山主峰, 其上覆地层几乎剥蚀殆尽, 仅在磋峨山峰颠残存不整合于奥陶系之上的二叠系砂岩。

因此综合研究区域的构造变形期分析,西北大学学报自然科学版第卷老龙山一圣人桥冲断带是一条燕山期的逆冲一推覆带, 区域重、磁异常显示的线状异常和卫星照片所反映的线性构造恰与其吻合, 其西延止于六盘山弧形构造带东侧边界的青铜峡一固原断裂, 其东延经渭河地堑与华北地块南缘构造带北侧边界的撞关一宜阳一舞阳一淮南冲断带二‘ , 相连口镇一圣人桥地区燕山构造变形期的褶皱类型及其构造组合样式据前述口镇一圣人桥实测地质剖面二叠系一三叠系的变形特征可以看出, 二叠系中厚层砂岩为主构成的主控褶皱以轴面直立、两翼长度相近、变形宽缓为特征, 为典型的平行褶皱, 相当于褶皱几何分类的型仅在圣人桥冲断带应力应变强度集中部位, 以薄层砂岩夹页岩为主体形成变形强烈的中小型紧闭褶皱, 其内弧曲率略大于外弧, 近似于褶皱几何分类的口镇一圣人桥一线, 自南向北, 上古生界一中生界地层燕山期的构造变形特征整体显示为宽缓褶曲一轴面直立的短轴背向斜型一轴面向南陡倾的倾斜褶皱及其倒转翼软岩层的复杂褶皱型一脆性冲断, 构造强度依次增强, 形成完整而有规律的“ 褶皱一冲断”构造组合样式, 总体显示为地壳表层变形综合区域分析, 它们与鄂尔多斯地块南缘燕山期变形构造具相当的可比性, 共同构成地块南缘燕山期构造活动带, 老龙山一圣人桥冲断带为其前锋冲断层, 自此向北的二叠系和中生界呈宽缓的挠曲或向北缓倾的单斜层, 整体变形微弱, 显示了稳定地块内沉积盖层的稳定性。

圣人桥附近复杂变形的成因圣人桥附近的复杂变形具以下特点①其变形并非局部孤立的地质现象, 东西延伸均有不同程度的显示②整体与区域挤压褶皱变形和冲断作用密切相关, 中厚层砂岩层面上保存有指示弯滑褶皱作用过程中褶皱层间相对滑移方向的擦痕和阶步, 复杂变形带中厚层砂岩组成的大型倾斜褶皱与薄层砂页岩组成的中小型复杂揉皱协调共生③复杂揉皱的产出状态类型多祥, 直立、斜歪、倒转、平卧型褶曲共存,但其轴面主体南倾或近水平, 偶有北倾者其枢纽走向亦近东西, 倾伏角一, 显示为与主控褶皱及其北侧紧邻冲断层相协调的近南北向构造挤压作用的产物④圣人桥复杂变形具有一定的规律性, 并与区域二叠系一三叠系燕山期的变形构造形成良好的时空配置关系和协调的共生组合样式褶皱的形态、产状、规模及其变形的复杂程度受许多因素的影响和制约, 就口镇一圣人桥地区二叠系一三叠系地层的变形特征分析, 其整体变形属地壳表层变形, 影响其褶皱变形的主导因素应为岩层厚度、岩石力学性质和动力状态在同一构造应力场作用下, 由中厚层砂岩组成的强岩层在褶皱变形过程中表现为相对刚性, 以湾滑褶皱作用为主形成开阔的平行褶皱型, 并对整个褶皱形态起主控作用而薄层砂岩夹页岩组成的软弱层则显示为相对韧性, 形成相对紧闭的复杂褶皱型, 并“ 迁就”强硬层形成的空间而变形, 从而形成类型多样、产出状态多变的中小型复杂褶皱或揉皱, 同时, 在其北侧倒转翼软弱页岩层发育部位, 变形和层间滑动强烈, 构造应力相对集中, 形成与褶皱变形相关的逆冲断层。

因此, 圣人桥附近的复杂变形应为鄂尔多斯地块南缘燕山期褶皱一冲。