桂中凹陷东北缘两组断裂带构造样式特征及其演化

　云南地质

ＣＮ５３－１０４１/Ｐ　ＩＳＳＮ１００４－１８８５　

桂中凹陷东北缘两组断裂带构造样式特征及其演化

安鹏鑫ꎬ汤静如ꎬ汪劲草ꎬ蒙永潘

(桂林理工大学ꎬ广西桂林５４１００４)

　　摘　要:桂中凹陷东北缘展布有两组不同方向的构造带ꎬ东西向构造带以河池－宜州断裂带东段为代表ꎬ

南北向构造带以雪峰山隆起南缘的同级断裂系为代表ꎮ前者的构造样式是右行走滑构造ꎬ后者的构造样式为叠瓦状逆冲构造ꎮ区内构造演化大体经历加里东期基底褶皱断裂诱发、海西期伸展裂陷盖层沉积、印支期构造反转挤压变形和燕山期叠加改造四个阶段ꎬ其中印支期东西向走滑构造对区内构造格局、水系展布等产生重大影响ꎮ

关键词:河池—宜州断裂带东段ꎻ变形特征ꎻ构造样式ꎻ走滑构造组合

中图分类号:Ｐ５４２＋􀆰３　　文献标识码:Ａ　　文章编号:１００４－１８８５(２０１８)４－４１４－６

构造样式是指一套相关的构造总特征ꎮ桂北地区东西向断裂带以宽缓波状的河池－宜州断裂带为主ꎬ南北向以平硐岭断裂、三江－融安断裂、寿城－屯秋断裂和柳州－来宾断裂等同级断裂系为主ꎮ两个方向断裂带的构造样式构成了区内独特的构造格局ꎬ影响着周边构造单元沉积、变形ꎮ本文以河池－宜州断裂带东段及邻区断裂(位于桂中凹陷东北缘)为研究对象ꎬ尝试划分区内东西向、南北向断裂带的构造样式及形成发育阶段ꎬ从而对区内地质构造特征有一个较符合实际的认识ꎮ

１　桂中凹陷区域地质概况

中凹陷区的复合交界部位ꎬ是一条边界断裂(图１、图６)ꎮ其北侧雪峰山隆起南缘冲褶变形区较南侧桂中凹陷变形强烈ꎮ由于受加里东期四堡断裂(Ｆ２)的作用ꎬ河池—宜州断裂带被划分为东西两个构造段ꎬ东段较西段变形强烈[１]ꎮ西段以冲褶变形为主ꎬ东段走滑变形增强ꎮ东段受永福－龙胜断裂带(Ｆ６)牵引作用逐渐转向北东ꎬ在鹿寨县北部与永福－东乡断裂带(Ｆ７)交汇ꎮ南北向同级断裂体系一端都终止于河池－宜州断裂带之上ꎬ并呈右行牵引指向[２]ꎮ

区内出露最老地层为中元古代四堡群ꎬ该群以巨厚的沙泥质复理石与多层细碧岩、辉绿岩及层状超河池－宜州断裂带(Ｆ１)处于雪峰山隆起南缘冲褶变形区、大瑶山隆起西侧冲褶兼走滑变形区与桂

基性岩、纹层状硅质硬砂岩等组成蛇绿岩套ꎬ说明中元古代桂北存在洋盆和岛弧环境ꎮ寒武系基底主要１３７３ｍꎬ构成褶皱基底ꎮ缺失奥陶系与志留系ꎬ广泛发育泥盆系至中三叠统海相碳酸盐地层ꎮ在局部狭窄的向斜带内残留有少量的三叠系和白垩系ꎮ上三叠统及侏罗系缺失ꎬ白垩系和第四系为陆相碎屑堆积ꎮ

印支运动发生在三叠纪ꎬ表现为三叠系以及更老地层的褶皱变形、逆冲推覆和变质作用ꎬ伴随花岗岩浆活动ꎬ上三叠统－下侏罗统不整合覆盖在中三叠统及更老地层之上ꎮ这一构造事件在我国见于华南等许多地区ꎮ桂北地区在中三叠世至晚三叠世末期ꎬ由于南侧的特提斯洋发生俯冲－碰撞和关闭ꎬ产生强烈的印支运动[３]ꎮ印支运动结束区内构造格局基本定型ꎮ燕山期对区内构造带进行北西向的叠加改造ꎮ喜马拉雅期主要发育一些河流相第四系沉积ꎮ

　收稿日期:２０１８－０８－０６

见于区内北部和东部地区ꎬ为一套灰绿色厚层长石石英砂岩与薄层轻变质页岩互层或夹层ꎬ厚度大于

　基金项目:桂北河池－宜州断裂带构造成因及其动力学机制研究(编号:２０１６ＧＸＮＳＦＡＡ３８０１００)　作者简介:安鹏鑫(１９９０~)ꎬ男ꎬ河南洛宁县人ꎬ在读硕士研究生ꎬ地质学专业ꎮ

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２　区内断裂构造样式划分的依据

要划分区内断裂的构造样式ꎬ必须结合野外观察到的各种地质证据对断裂的变形特征进行认真分

析ꎮ蒙永潘等[４]在区内开展了两条剖面的工作ꎮ一条是泗顶－凤凰构造地质剖面ꎬ剖面方位近东西向ꎬ切割南北向断裂体系以及寒武系基底和泥盆－石炭系盖层(图２)ꎮ另一条是柳城－龙江构造地质剖面ꎬ剖面方位近南北向ꎬ切割了东西向断裂带及石炭系、二叠系和白垩系地层(图４)ꎮ

图１　桂中凹陷东北缘区域地质简图

１－地层界线ꎻ２－逆冲断层ꎻ３－走滑断层ꎻ４－水系ꎻＦ１－河池—宜州断裂带ꎻＦ２四堡断裂ꎻＦ３－平硐岭断裂ꎻＦ４－三江—融安断裂ꎻＦ５－寿城—屯秋断裂ꎻＦ６－永福—龙胜断裂ꎻＦ７－永福—东乡断裂ꎻＦ８－柳州—来宾断裂ꎻＡ－Ａ′:泗顶—凤凰构造地质剖面ꎻＢ－Ｂ′:柳城—龙江构造地质剖面

Ｆｉｇ１.ＲｅｇｉｏｎａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｋｅｔｃｈＭａｐｏｆＮＥＭａｒｇｉｎｏｆＣｅｎｔｒａｌＧｕａｎｇｘｉＤｅｐｒｅｓｓｉｏｎ

２􀆰１　东西向断裂带构造样式特征

前述区内东西向构造带以河池－宜州断裂带东段为主ꎮ为全面准确地认识东段断裂的基本面貌ꎬ分别对断裂平面(图１)和剖面(图２)地质特征开展研究ꎮ

柳城县境内断裂带平面上呈向北凸出的弧形ꎬ存在分支复合现象ꎬ断层面南倾、倾角３５°~７５°ꎬ构造变形强烈ꎮ破碎带宽度数米至百米不等ꎬ发育构造透镜体(图３)、碳酸盐质摩擦镜面、断层泥等ꎮ构造透镜体最大扁平面与断层面所交锐夹角指示断层为一逆平移断层ꎮ擦摩镜面上也见清晰的以近水平向为主的擦痕ꎬ提示断层经历了多次脉冲式活动ꎬ最后一次以剪切走滑为主ꎮ断裂伴生的褶皱形态多不对称ꎬ轴面倾向不等ꎬ大多数褶皱受到断裂破坏而变得不完整ꎬ难以用来判断断层性质ꎮ断裂延伸至鹿寨县构造变形变弱ꎬ平面上呈向南东凸出的弧形ꎬ主断层倾向逐渐变为南东ꎮ与永福－东乡断裂交汇部位ꎬ构造叠加复合作用变得更加强烈ꎬ断层产状陡倾ꎬ附近地层变形强烈ꎬ浅部地层中发育了大量的牵引褶皱ꎮ还见在断裂带主构造线上叠加有数条北西向的次级走滑断裂ꎬ这显示了多期构造运动的行迹ꎮ

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云　　南　　地　　质３７卷　

图２　柳城—龙江东西向构造带地质剖面图(据蒙永潘等ꎬ２０１６[４])１－地层界线ꎻ２－断层ꎻ３－推测断层ꎻ４－不整合ꎻ５－灰岩ꎻ６－白云岩ꎻ７－砂页岩

Ｆｉｇ２.ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｅｃｔｉｏｎｏｆＬｉｕｃｈｅｎｇ￣ＬｏｎｇｊｉａｎｇＥＷＳｔｒｕｃｔｕｒｅＺｏｎｅ

图３　河池宜州断裂带东段变形特征

Ａ－断裂带旁侧的次级断裂ꎬ表现为正花状构造的组合特征ꎻＢ－岩层发育有张性破裂ꎬ被方解石所胶结ꎬ后期的剪性断裂则表现尾端分支现象ꎻＣ地层中发育的次级断裂面组成明显的构造透镜体ꎻＤ－断层面上可见清晰的近水平的走滑擦痕ꎮ

Ｆｉｇ３.ＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＦｅａｔｕｒｅｏｆＥＳｅｃｔｉｏｎｏｆＨｅｃｈｉ￣ＹｉｚｈｏｕＦａｕｌｔＺｏｎｅ

从柳城－龙江构造地质剖面来看ꎬ北端发育由北往南叠瓦扇构造体系ꎬ南端断裂构成正花状走滑逆冲断裂体系ꎮ岩层褶皱总体宽缓ꎬ仅仅在靠近断层处地层较陡ꎬ远离断层处地层平缓ꎬ显然是受两边断裂带走滑所致ꎮ白垩系不整合覆盖在二叠系之上ꎬ综合判断可知区内存在印支期的挤压兼走滑的构造变形ꎮ而关于此前的构造演化ꎬ刘博等[１]通过地震和ＭＴ解释等手段ꎬ认为河池－宜州断裂带形成于加里２􀆰２　南北向断裂带构造样式特征东期ꎬ在海西期发生伸展断陷作用ꎮ

从区域地质图上看ꎬ区内北侧基底与盖层地层发育ꎬ在其中展布有平硐岭断裂、三江－融安断裂、寿城－屯秋等数条断裂带ꎬ呈“川”字形排布(图１)ꎮ

区内基底主要由寒武系浅变质岩系和元古界变质岩系构成ꎬ其中寒武系基底主要分布于雪峰山隆起南缘地区和大瑶山隆起西缘地区ꎮ泥盆系－中三叠统为一套海相碳酸盐、碎屑岩等组成的不等厚连续沉

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积ꎬ构成区内盖层ꎮ结合浮石－凤凰剖面可知ꎬ加里东运动造成早泥盆世莲花山组与寒武系基底之间的角度不整合接触ꎬ同时使基底地层中形成了北东向紧闭褶皱ꎬ印支运动使盖层产生北北东向平缓褶皱ꎮ每条断裂带都是由多条分支断裂组成ꎬ走向为北北东ꎬ断层面倾向西或西北ꎬ倾角４３°~７０°ꎬ且由西向东断层产状逐渐变缓ꎬ断层的西盘(上盘)上升ꎬ属叠瓦状逆断层组合(图４)ꎮ断层之间的地层以平行排列复式褶皱为主ꎮ在野外见断裂切割下部基底地层时ꎬ旁侧岩石硅化强烈ꎬ断裂带内则出现劈理化、硅化ꎮ切割盖层时ꎬ或表现为一组较密集的节理化带或表现为宽度数米至百米不等的破碎带ꎮ破碎

带内ꎬ发育构造透镜体、碳酸盐质摩擦镜面、断层泥等(图５∶Ａ－Ｂ)ꎮ综合镜下观察ꎬ断层岩中石英等颗粒破碎现象明显且无波状消光等韧性变形行为ꎬ具棱角状ꎬ并见后期热液脉穿插ꎬ属于碎裂岩范畴(图５∶Ｃ－Ｄ)ꎮ力学性质整体表现为压性构造、脆性变形ꎮ

图４　浮石—凤凰南北向构造带地质剖面图(据蒙永潘等ꎬ２０１６[４])

１－区域性断层ꎻ２－区域性次级断层ꎻ３－推测断层ꎻ４－不整合接触ꎻ５－灰岩ꎻ６－白云岩ꎻ７－板岩ꎻ８－片岩ꎻ９－砂岩ꎻ１０－砂页岩ꎻＱＦ－区域主断裂ꎻＦ－区域次级断裂ꎻＴＦ－推测断裂

Ｆｉｇ４.ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｅｃｔｉｏｎｏｆＦｕｓｈｉ￣ＦｅｎｇｈｕａｎｇＮＳＳｔｒｕｃｔｕｒｅＺｏｎｅ

图５　南北向断裂的宏观与微观照片

Ｆｉｇ５.ＭａｃｒｏａｎｄＭｉｃｒｏＰｉｃｔｕｒｅｏｆＮＳＦａｕｌｔ

Ａ－基底断裂带内的岩石强烈劈理化、硅化(据蒙永潘ꎬ２０１６[４])ꎻＢ－盖层断裂带内发育的构造透镜体ꎬ指示断层具有压扭性质(据蒙永潘等ꎬ２０１６[４])ꎻＣ－碎屑岩显微特征ꎻＤ－碎裂岩颗粒大小不一ꎬ大颗粒有裂纹ꎻ

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２􀆰３　区内构造样式划分

云　　南　　地　　质３７卷　

区内东西向和南北向两组断裂带在构造样式、变形特征及演化过程等方面存在差异ꎬ但它们之间也存在一定的耦合关系ꎬ表现为东西向断裂在印支期的右行走滑对南北向断裂带产生一定程度的牵引作用(表１)ꎮ

表１　河池－宜州断裂带东段及邻区断裂构造样式及其演化

Ｔａｂ１.ＦａｕｌｔＰａｔｔｅｒｎａｎｄＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＥＳｅｃｔｉｏｎｏｆＨｅｃｈｉ￣ＹｉｚｈｏｕＦａｕｌｔＺｏｎｅａｎｄＮｅａｒｂｙＡｒｅａ

构造方位

　　东西向断裂带(河池－宜州断裂带东段)

构造样式

变形特征

　　平面上表现为层间滑动为主ꎬ剖面上呈右旋走滑性质的正花状构造

　　平面上表现为同级压扭

叠瓦状逆冲构造

性断层等间距性平行排列的特点ꎬ剖面上表现为叠瓦状逆冲构造

演化过程

　　加里东期出现断裂带雏形ꎬ海西期区内裂陷盆地发育ꎬ印燕山期北西向叠加变形

　　加里东期基底褶皱变形ꎬ海西期泥盆－石炭系盖层沉积ꎬ印支期断裂逆冲ꎬ燕山期叠加左行剪切

支期构造反转走滑剪切变形ꎬ

右行走滑构造

　　南北向断裂带(平硐岭断裂、三江－融安断裂、寿城等)

－屯秋断裂、柳州－来宾断裂

３　区内构造演化及其影响

综上所述ꎬ以河池－宜州断裂带和永福－龙胜(东乡)断裂为边界ꎬ研究区可划分为北部雪峰山隆起南缘冲褶变形区、南部桂中凹陷区和东部大瑶山西侧冲褶兼走滑变形区(图６)ꎮ

图６　研究区构造变形分区和构造形成机制图

Ｆｉｇ６.ＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｖｉｓｉｏｎａｎｄＦｏｒｍａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＳｔｕｄｙＡｒｅａ

在示意图(图６)中箭头表示印支期河池－宜州断裂带东段与永福－东乡断裂带因走滑构造组合而引起南西方向的伸展受力ꎮ其构造形成机制为:①河池－宜州断裂带东段发生一定程度的右阶式弯曲ꎬ在弯曲的部位会引起拉伸作用ꎻ②这两条滑向相反的走滑断裂在鹿寨县北部交汇ꎬ两者所夹持的地块向南西方向发生离散走滑ꎬ也会引起拉伸作用ꎮ正是这两种拉伸机制联合作用下造成柳州地区沉陷ꎬ使龙江、融江、柳江、洛清江在此交汇ꎮ另外ꎬ同级构造一般具有等间距性排布的规律[５]ꎮ区内北部冲褶变形区发育有近于平行且等距的数条近南北向断裂ꎬ它们的走向、倾向、倾角、断层性质以及活动时代也近与一致ꎬ故可认为它们属于同级构造ꎮ

　第４期安鹏鑫等:桂中凹陷东北缘两组断裂带构造样式特征及其演化

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４　结论

(１)河池－宜州断裂带东段的构造样式为右行走滑构造ꎬ南北向断裂系的构造样式为叠瓦状逆冲构

造ꎮ两者之间有一定的成因联系ꎬ表现为河池－宜州断裂带东段右行走滑剪切迫使南北向的同级断裂系在其附近产生东凸(北侧)或西凸(南侧)的右行牵引指向ꎮ

(２)永福－龙胜断裂带作为研究区东部一条边界断裂ꎬ了河池－宜州断裂带往东的延展ꎮ永福－东乡断裂与河池－宜州断裂带东段在印支期的走滑构造组合所引起的拉伸作用在一定程度上控制了柳州地区沉陷和桂中凹陷的沉积ꎮ

参　考　文　献

[１]刘　博ꎬ李三忠ꎬ周永刚等.桂北河池—宜州断裂带构造特征及其演化:柳城段浅部到深部结构的启示[Ｊ].大地[２]汪劲草ꎬ蒙永潘ꎬ江楠等.广西河池—宜州断裂带是褶皱—冲断带的质疑[Ｊ].桂林理工大学学报ꎬ２０１５ꎬ３５[３]广西壮族自治区矿产局.广西区域地质志[Ｍ].北京:地质出版社ꎬ１９８５∶６８９~７３１.

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构造与成矿ꎬ２００９ꎬ３３(４):４８８~４９６.

ＴＨＥＦＥＡＴＵＲＥＡＮＤＥＶＯＬＵＴＩＯＮＯＦ２ＦＡＵＬＴＳＴＲＵＣＴＵＲＥＰＡＴＴＥＲＮＩＮＮＥＭＡＲＧＩＮＯＦ

ＣＥＮＴＲＡＬＧＵＡＮＧＸＩＤＥＰＲＥＳＳＩＯＮ

ＡＮＰｅｎｇ￣ｘｉｎꎬＴＡＮＧＪｉｎｇ￣ｒｕꎬＷＡＮＧＪｉｎ￣ｃａｏꎬＭＥＮＧＹｏｎｇ￣ｐａｎ

(ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＧｕｉｌｉｎ５４１００４)

ＴｈｅＥＷｓｔｒｕｃｔｕｒｅｚｏｎｅｉｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅＥｓｅｃｔｉｏｎｏｆＨｅｃｈｉ￣ＹｉｚｈｏｕｆａｕｌｔｚｏｎｅꎬｗｈｅｒｅａｓｔｈｅＮＳｏｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎ￣

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｒｅａｒｅ２ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｚｏｎｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎＮＥｍａｒｇｉｎｏｆｃｅｎｔｒａｌＧｕａｎｇｘｉｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ.

ｔｅｄｂｙｔｈｅｆａｕｌｔｓｅｒｉｅｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｏｒｄｅｒａｓｔｈａｔｏｆＳｍａｒｇｉｎｏｆＸｕｅｆｅｎｇｓｈａｎＭｔｒｉｓｅ.ＴｈｅｆｏｒｍｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｔｔｅｒｎｃｏｖｅｒｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎꎬＩｎｄｏｓｉｎｉａｎｒｅｖｅｒｓｅｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＹａｎｓｈａｎｉａｎｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ４ｓｔａｇｅｓ.ＩｎｄｏｓｉａｎｉａｎＥＷｓｔｒｉｋｅｓｌｉｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｔｔｅｒｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｓｅｒｉｅｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａ.Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｓｓｅｍｂｌａｇｅ

ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ＥＳｅｃｔｉｏｎｏｆＨｅｃｈｉ￣ＹｉｚｈｏｕＦａｕｌｔＺｏｎｅꎻＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＦｅａｔｕｒｅꎻＳｔｒｕｃｔｕｒｅＰａｔｔｅｒｎꎻＳｔｒｉｋｅＳｌｉｐ

ｉｓｔｈｅｒｉｇｈｔ￣ｈａｎｄｅｄｓｔｒｉｋｅｓｌｉｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｌａｔｔｅｒｏｎｅｉｓｔｈｅｉｍｂｒｉｃａｔｅｔｈｒｕｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.ＩｎｔｈｉｓａｒｅａꎬｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｉｎｒｏｕｇｈｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓＣａｌｅｄｏｎｉａｎｂａｓｅｍｅｎｔｆｏｌｄｆａｕｌｔｒｕｄｉｍｅｎｔꎬＶａｒｉｓｃａｎｅｘｔｅｎｓｉｏｎｒｉｆｔ