第三章 构造样式与运动学分析(5)

2019-08-31 18:06

第三章 构造样式与运动学分析

正断层活动,表现为上盘地层岩相有变化,表现为发育深水-次深水相的碎屑岩(复理石)沉积,指示了其控盆性质。印支运动使该断裂带发生构造反转,上冲抬升,在断层带以北地区,缺失了上三叠统地层,明显呈楔状展布的上三叠统分布于该断裂带以南地区。从SD94-Ⅳ地震地质剖面断层的表现特征来看,印支期后,该断层一度停止活动,因为断层两边的地层沉积连续,厚度变化不大。燕山运动该断层在挤压应力场的作用下,又以逆冲断层的方式进行活动,上盘抬升,断裂带边缘遭受了强烈剥蚀,使得新生代盆地与下覆地层为角度不整合接触。喜山期,该断层又一次发生负构造反转,沿断裂带局部断陷,控制了小型新生代断陷盆地的沉积。 凭祥~东门断裂带由于穿越的剖面较少,其特征尚等进一步深入研究。但就目前少量剖面上的特征看,其呈南倾的铲状断层,大致与宁明~沙坪断裂带近于平行。该断裂带的早期控盆作用可能并不及宁明~沙坪断裂带明显,其在深部可能与宁明~沙坪断裂带交汇。它可能是在印支运动时期,宁明~沙坪断裂带发生构造反转时,在其边缘形成的一条大型逆冲断层;并在以后的燕山期再次发生强烈活动,部分控制了经改造后的十万山盆的北部边界。该断裂带在西段表现清楚,主断层南倾、上盘向北逆冲;向东段逐渐变分散,断层的产状与逆冲方向可能也发生了变化。

扶隆~小董断裂是控制十万山盆地形成演化的另一条最重要的断裂带。其可能形成于早加东运动后的奥陶纪末-志留纪初,其南侧发育深水-次深水相的志留系,且志留系与泥盆系为连续沉积;其北侧缺失奥陶系和志留系,其底主要为早加里东期的寒武系浅变质褶皱岩系。志留纪之后的泥盆纪至早二叠世一直控制着深水盆地相与浅水台地相的发展。早二叠世末的东吴运动,该断层是南侧早海西造山带与北侧弱变形台地区的重要边界断裂。印支运动以来该断裂带控制了十万山中生代陆相盆地的南部边缘,其在印支期还对岩浆活动具有明显的控制作用。

根据地震剖面的解释表明,十万山盆地的南缘或东南缘,并不存在强烈的推覆构造,也不存在大规模的推覆体与飞来峰构造。其中,扶隆~小董断裂带并不是低角度,而是具高角度的逆冲断层,其边缘的上三叠统地层虽然变形较强,多陡立甚至倒转,但其向盆地内的地层时代依次变新,接触关系正常,未见大规模的掩覆现象。台马岩体及其相关的侵入岩均为有根的侵入体,它侵入在印支面之下的不同地层中,部分地区可见其与浅成火山岩的中三叠统板八组呈过渡,也表明它并不是远程位移的推覆体。虽然这些岩体遭受了后期断裂带的逆冲位移与强烈改造,但基本仍属准原地型,尽管地表的分布受到扶隆~小董断裂带的控制,但其在深部可越过该断裂带进入十万山盆地南部边缘。

在十万山盆地下部,上三叠统底部可能是一个重要的构造滑脱面,其可能造成了上层和下层构造的不吻合现象。上层的较强烈褶皱与断裂,大多数并不能延入深部,而是在上三叠统底部滑脱、调整。该滑脱面以下的地层变形相对较弱,以内幕叠瓦状构造、双重构造和大型宽缓褶皱为主,应是油气勘探的主要目标。

第三节 主要构造样式及其展布

一些局部构造往往在剖面形态、平面展布、排列、应力机制上相互间有着密切联系,形成特定的构造形态组合,即所谓构造样式,它是对构造几何学认识的基础。研究区遭受了多期强烈变形,形成了丰富多样的构造样式。由于有不同层位、不同深度滑脱面的存在及不同时期不同性质的构造活动,使得不同构造层次、不同构造区带存在着不同的构造样式。根据构造变形的应力体制和变形机制的差异,研究区的构造样式可分为挤压构造、伸展构造、反转构造和走滑构造4大类,其中挤压构造是主体构造样式。

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第三章 构造样式与运动学分析

一、挤压构造

(一) 逆冲-推覆构造

逆冲-推覆构造是一类强烈挤压缩短变形的构造样式,其主要特点是发育大型的低角度逆冲断层,并且具有较大逆冲位移量,一般其水平冲断距离较大时(通常大于1km)则可形成逆冲-推覆构造、飞来峰和构造窗。有时,逆冲-推覆构造由一系列近于平行的逆冲断层及其间夹持的冲断岩席组成叠瓦状冲断系,其中由部分低角度、大位移的逆冲断层形成典型的推覆构造。本区的逆冲-推覆构造主要发育于凭祥~东门断裂西段以北的强烈挤压变形的构造区带内,我们称之为凭祥-上石逆冲-推覆构造带(图3-20)。

图3-20 凭祥-上石逆冲-推覆构造立体示意图 该逆冲-推覆构造带分布于盆地的北西边界一带,西起凭祥市、龙塘一线,经那逢、那哮,东至派安、上石一带,东西宽约12km,南北长约15km。推覆构造由近平行的多条逆冲断层组成,构成四个主要断裂带,断裂带宽约2km,平面上呈向北西凸的弧形,这些逆冲断层均于北侧收敛于凭祥~东门断裂带,南侧延入越南境内。构造带总体走向北东向25°~40°,逆冲断层倾向南东,断层倾角在中带较缓(25°~32°),在根带较陡(45°~82°),断层总体上由南东向北西方向逆冲-推覆。推覆构造岩席主要由晚古生代石炭系、二叠系及中生代三叠系地层组成;下二叠统逆冲推覆于上二叠统和下三叠统之上。如在龙塘一带可见大量的栖霞组、茅口组灰岩呈飞来峰残留于上二叠统合山组之上,断层产状倾 角平缓,为5°~27°(图3 -21);推覆带形成的构造岩 石有钙质糜棱岩、初糜棱岩、 片理化岩性熔岩、构造片岩 等。由此可见,卷入逆冲岩 席的地层只有盖层,基底地 层没有卷入,表明推覆构造 为一浅层次的推覆构造。推 覆带构造岩中拉伸线理发 育,前锋带倒转褶皱及柔皱亦甚为发育。应变测量表明,

图3-21 凭祥市龙塘道班北500m飞来峰素描图 ①灰岩;②铁铝岩、砂泥岩;③残坡积;④劈理 44

第三章 构造样式与运动学分析

根带的付林指数K值较小(0.55~0.77),以压扁型应变为主;中带K值较大(0.93~1.05),以单剪为主;锋带K值又变小(0.49~0.68),以压扁型应变为主。其总体推覆距离S=5.6km,形成于印支~燕山期。

(二) 挤压逆冲~褶皱构造

现代构造地质学认为,挤压褶皱的发育往往是与逆断层作用相伴出现的,褶皱不可能无限制地褶向深部,它往往是由下部或深部的逆断层作用加以调节。与挤压逆冲断层作用有关的褶皱主要有三种基本的类型,即断弯褶皱、断展褶皱和断滑褶皱(图3-22)。断弯褶皱是逆冲断 层在断坪~断坡式断层上滑动而产生的褶皱,随着断面形态不同和发展程度不同,最常见的是形成箱状褶皱,也可形成圆滑褶皱。断展褶皱是逆冲断层由断坪向断坡方向扩展的过程中在断层扩展前端形成的褶皱,最常见的是形成尖棱褶皱,随着发展程度不同,当变形程度低时可形成箱状褶皱,而当递进变形强烈时可形成倒转褶皱甚至平卧褶皱以及复杂柔皱。断滑褶皱是发育在顺层滑脱面上或冲断面上的褶皱,也产生于断层终端,常常可形成箱状褶皱、尖棱褶皱、圆滑褶皱及挤压柔皱。

图3-22 与冲断作用有关的褶皱(据McClay,1992)

a—断弯褶皱;b—断展褶皱;c—断滑褶皱

在该地区上述的各种逆冲—褶皱构造样式均十分发育,且多种多样。其中,最为常见的是尖棱褶皱、圆滑褶皱,同时也多见倒转褶皱及柔皱,在逆冲断层边缘和强烈变形处还可见到平卧褶皱。如在崇左复式向斜中次级褶皱两翼产状多为20°,为圆滑褶皱,同时多被断层扭错。在凭祥地区中的那逢向斜、松林向斜为箱状褶皱,板化背斜,陇楞背斜为尖棱褶皱。十万大山向斜的核部在饭包岭、狮子岭凤凰山一带,岩层倾角平缓8-20°两翼不对称,南翼宽而陡,岩层倾角自南向北变缓,75-8°,南缘由于断层影响,局部出现倒转。北翼窄而缓,岩层倾角10-30°。在盆地中发育少量东西向次级褶皱,北西和北东向断裂。另外,根据地震资料解释成果,该带还发育各种与断裂构造有关的深层次的滑脱构造,断鼻构造、y字型断裂夹持的断块、掩覆褶皱等。

(三) 叠瓦状、对冲、背冲构造组合

这类构造组合主要由一系列走向近于平行的逆冲断层组成,如果倾向基本相同则组成叠瓦状逆冲断层组合,如倾向相对则形成背冲断层组合,倾向相背则形成对冲断层组合。在这些构造组合中,逆冲断层与逆冲断块是构造的主体,所伴随的褶皱构造一般相对较弱,有时也出现

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第三章 构造样式与运动学分析

一些断展和断弯褶皱。在研究区,他们常发育于晚古生代为较大型的台地且后期发生中等构造变形强度的地区。主要分布于研究区的西大明山隆起及其周缘和十万山盆地的内幕构造变形地区。如崇左复式向斜的构造变形(图3-23)和十万山盆地南部区块的内幕构造变形样式(图3-24)。

图3-23 崇左复式向斜地质构造剖面图

图3-24 十万山盆地南部区块的内幕构造样式

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第三章 构造样式与运动学分析

二、伸展构造

伸展构造是在区域性引张作用下形成的一套构造系统。在伸展构造区,以正断层为主构成以下组合类型:地堑和地垒、阶梯状断层、箕状构造(半地堑)。其中地堑主要由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层构成,两条正断层之间是一个共同的下降盘。地垒主要由两条走向基本一致的反向倾斜的正断层构成,两条正断层之间是一个共同的上升盘;阶梯状构造是由若干条产状基本一致的正断层组成,各条断层的上盘依次向同一方向断落,构成阶梯状;箕状构造(半地堑)是如果地堑中一侧断层发育,形成一侧由主干正断层控制的不对称构造。现代构造地质学理论及实践充分证明,半地堑构造是区域伸展构造体系中最主要的构造样式和最基本的伸展构造单元。

在十万山盆地发展过程中,除在海西期有过主要由伸展应力场作用下的控盆断裂发育外,其它时期则主要被挤压应力所控制,因而挤压样式十分发育,但并不能说伸展构造就一定少,恰恰相反,十万山盆地中生代陆相沉积盆地在其发育过程中,盆地性质可能是发生变化的。晚三叠世可能为挤压背景下的挤压挠曲盆地或类前陆盆地;侏罗纪时期,盆地性质可能已转变为挤压应力松驰后的坳陷,可能具有从挤压到伸展的过渡性质;而早白垩世可能主要为伸展断陷盆地,如在十万山盆地北部南侧,可能发育控盆的伸展正断层,并可能具有半地堑式伸展构造特征(图3-25)。

图3-25 十万山盆地北部那伦-新棠构造剖面图

图3-26 穿过上思盆地的SD95-70地震地质解释剖面

在十万山盆地也发育了一系列小型的新生代盆地,如宁明盆地、海渊盆地、上思盆地、沙

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