盆-山轉(zhuǎn)換帶構(gòu)造變形特征及成因機(jī)制
——以四川盆地東南部桑木場背斜為例

楊金赫

[中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083]

近年來，雪峰山造山帶及其西側(cè)盆-山過渡帶的構(gòu)造樣式與變形機(jī)制一直是研究的熱點(diǎn)。桑木場背斜位于湘鄂西“隔槽式”褶皺帶前緣，其西側(cè)為川東南“隔擋式”褶皺帶，是兩個(gè)構(gòu)造帶過渡轉(zhuǎn)換、復(fù)合疊加的位置[1-2]，它的構(gòu)造變形特征記錄了兩個(gè)變形帶之間的組合關(guān)系，同時(shí)這里也是四川盆地東南緣的盆-山轉(zhuǎn)換帶。對桑木場背斜開展相關(guān)研究，不僅對兩個(gè)構(gòu)造帶的構(gòu)造差異及其在空間上的組合關(guān)系具有指示意義，還是探究“隔槽式”褶皺帶與四川盆地東南緣盆-山轉(zhuǎn)換帶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及成因機(jī)制的重要條件。此外，由于齊岳山斷裂的走向在此發(fā)生改變，研究對分析齊岳山斷裂的分段特征同樣具有重要的指示意義。

前人對桑木場背斜所在川東南盆-山轉(zhuǎn)換帶的研究大多集中在地層的節(jié)理特征、裂縫發(fā)育模式與期次、以及脈體特征等方面[3-7]，并沒有對轉(zhuǎn)換帶上構(gòu)造單元的地質(zhì)結(jié)構(gòu)開展系統(tǒng)的分析，對轉(zhuǎn)換帶兩側(cè)不同構(gòu)造帶構(gòu)造差異與過渡關(guān)系的研究也略為匱乏。關(guān)于背斜所處“隔槽式”褶皺帶及相鄰“隔擋式”褶皺帶之間的過渡關(guān)系，雖然前人建立了諸多的地質(zhì)模型，并提出了與之相對應(yīng)的成因機(jī)制[2,7-15]，但是他們的研究成果大多來自于對于野外地質(zhì)資料的分析及各種模擬實(shí)驗(yàn)，缺乏深部地震資料的約束。對于齊岳山斷裂的研究，有些學(xué)者認(rèn)為它是一條出露地表或切穿蓋層的逆沖斷裂[16-18]，這與在桑木場背斜地表沒有明顯斷距的逆斷層的現(xiàn)象存在沖突。

針對以上問題，本文以桑木場背斜為例，結(jié)合地震、鉆井與淺表地質(zhì)資料，以斷層相關(guān)褶皺理論為指導(dǎo)，對研究區(qū)內(nèi)橫穿背斜的二維地震剖面進(jìn)行了精確的解釋，建立了深反射約束下的構(gòu)造模型，進(jìn)而分析了川東南盆-山轉(zhuǎn)換帶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征；并利用平衡剖面技術(shù)，結(jié)合前人的研究成果，研究了其構(gòu)造演化過程，分析了其成因機(jī)制。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造背景

桑木場背斜位于貴州省遵義市習(xí)水縣東南側(cè)大約12 km的魯城-桑木場一帶，西側(cè)為大自塘向斜，東側(cè)為官店向斜及二郎壩向斜，北接酒店埡背斜(圖1)。其構(gòu)造位置處于四川盆地東南緣，同時(shí)也是湘鄂西隔槽式褶皺與川東隔擋式褶皺帶的過渡部位，以東為湘鄂西隔槽式褶皺區(qū)，以西為川東隔擋式褶皺區(qū)[19-21]，南西側(cè)為北東向的齊岳山斷裂[1,21]。關(guān)于桑木場背斜的形成過程，前人的研究認(rèn)為在燕山運(yùn)動(dòng)中晚期以前，研究區(qū)的構(gòu)造變形主要以垂向運(yùn)動(dòng)為主，其現(xiàn)今構(gòu)造樣式的形成主要受控于燕山運(yùn)動(dòng)中晚期之后的構(gòu)造活動(dòng)[22-25]。

圖1 四川盆地東南部桑木場背斜及鄰區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structural outline of the Sangmuchang Anticline and adjacent areas in southeastern Sichuan Basin

1.2 地層特征

四川盆地是海相與陸相疊合的典型盆地，研究區(qū)的基底主要由前震旦系的絹云母石英板巖及石英片巖組成(圖2)。沉積蓋層中，震旦紀(jì)至中三疊世發(fā)育了一套以灰?guī)r、白云巖為主的海相沉積地層，沉積厚度為3 400～5 800 m；晚三疊世至白堊紀(jì)發(fā)育一套主要由砂泥巖組成的陸相沉積地層，沉積厚度為3 200～4 200 m，沉積地層的總厚度為7 000～10 000 m。研究區(qū)內(nèi)的蓋層中存在兩套重要的滑脫層，分別為中-下三疊統(tǒng)及中-下寒武統(tǒng)的膏巖層，背斜蓋層的變形主要為這兩套滑脫層控制的順層剪切變形。這兩套膏巖層及基底中的部分片巖、板巖層一同構(gòu)成了研究區(qū)的滑脫層系統(tǒng)。桑木場背斜及其鄰區(qū)整體缺失泥盆系及石炭系，白堊系主要沉積于背斜西側(cè)。

圖2 四川盆地東南部桑木場背斜區(qū)域綜合柱狀圖Fig.2 Composite column of the Sangmuchang anticline area,southeastern Sichuan Basin

2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)

桑木場背斜的軸向?yàn)?0°N～50°E，與齊岳山斷裂帶在此處的走向基本一致。背斜軸長約63 km，寬度約36 km，其北東端在青龍閣附近傾沒，傾角為20°；南西端被北東走向的向家場斷裂切斷于回龍場地區(qū)，與酒店埡背斜呈左行雁行側(cè)列。其核部出露最老地層為震旦系上統(tǒng)燈影組的白云巖，并由其構(gòu)成背斜的高點(diǎn)，北西翼從核部向翼部依次出露寒武系至白堊系，南東翼出露寒武系-三疊系，軸部地層的傾角為2°～7°，兩翼傾角約為15°～35°。背斜核部出露面積由南西至北東逐漸減小，整體表現(xiàn)為南西側(cè)較寬、北東側(cè)較窄且大體對稱，地表形跡呈錐形。

2.1 桑木場背斜淺表斷裂特征

桑木場背斜發(fā)育大量出露地表的淺層斷裂，包括一系列平行于背斜走向的北東向高角度斷裂及少量垂直于背斜走向的南東向斷裂，其中南東向斷裂是在背斜變形過程中產(chǎn)生的調(diào)節(jié)斷層。北東向斷裂主要有桑木場斷裂、艮房咀斷裂、芭蕉灣斷裂及二郎灘斷裂等(圖1)，這些斷裂的長度在10～65 km，基本覆蓋背斜核部，且均未切穿蓋層。

桑木場斷裂在背斜中部下盤出露震旦系燈影組，上盤出露下寒武統(tǒng)清虛洞組；在背斜北東部下盤出露下寒武統(tǒng)清虛洞組，上盤出露中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)群；艮房咀斷裂及桑木場斷裂具有走滑特征。北東向斷裂的野外露頭的擦痕指示這些斷層為正斷層。綜合斷層兩側(cè)地層的接觸關(guān)系以及擦痕所指示的斷層兩側(cè)地層的運(yùn)動(dòng)方向來看，背斜區(qū)域北東向的淺部斷裂為具有走滑性質(zhì)的正斷層(圖3)。

圖3 四川盆地東南部桑木場斷裂地表特征(28°08′27.93″N，106°15′11.59″E)Fig.3 Surface features of the Sangmuchang Fault in southeastern Sichuan Basin(28°08′27.93″N，106°15′11.59″E)a.桑木場斷裂淺表特征解釋； b.桑木場斷裂淺表地質(zhì)模型

2.2 縱向地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

基于林1井合成地震記錄的層位標(biāo)定以及區(qū)域內(nèi)的地震層位追蹤對比，選用了品質(zhì)較好、研究區(qū)覆蓋全面、構(gòu)造特征較為清晰且垂直于背斜軸向的3條代表性剖面AA′、BB′、CC′(位置見圖1)，結(jié)合地表地質(zhì)資料，運(yùn)用斷層相關(guān)褶皺理論，對所選地震剖面進(jìn)行了精細(xì)的構(gòu)造解釋，明確了桑木場背斜的幾何學(xué)特征。桑木場背斜存在分層滑脫變形的變形機(jī)制，具有相互疊置的結(jié)構(gòu)特征，蓋層的變形為順層剪切變形，并沒有大型的逆沖斷層，但在背斜核部淺表存在一些斷距很小的正斷層；背斜基底的變形主要由深部基底構(gòu)造楔與其上方的疊瓦構(gòu)造相互疊置而成，齊岳山斷裂在背斜區(qū)域表現(xiàn)為多條基底逆沖斷層組成的隱伏斷裂系統(tǒng)。

剖面AA′位于桑木場背斜的南西部，剖面中背斜南東翼地層的傾角為13°～37°，由核部向翼部地層逐漸變陡；北西翼地層的傾角為10°～37°，在翼部的大田壩次級背斜北西側(cè)，地層的傾角逐漸變緩，直至大自塘向斜西側(cè)過渡為盆內(nèi)向斜寬緩、背斜高陡的川東隔擋式褶皺帶。總的來看，背斜南西部地層在核部相對寬緩，翼部相對陡峭，為一箱式背斜。桑木場背斜在此剖面處，深部滑脫層D1所在位置寬度為28.5 km，背斜的隆升高度為4.8 km。

剖面的解釋結(jié)果顯示，桑木場背斜在此處表現(xiàn)出分層滑脫變形的特征，其隆升的機(jī)制位于基底(圖4b)。背斜蓋層中并沒有發(fā)育大型逆沖斷層，僅發(fā)育一些出露地表的小型正向斷裂。這些斷裂斷距不明顯，且均未切穿寒武系，對背斜的形態(tài)沒有產(chǎn)生明顯的影響。背斜基底的變形為多條逆沖斷層與之產(chǎn)生的多重疊瓦構(gòu)造，呈現(xiàn)相互疊置的復(fù)合變形特征，其垂向上的疊置關(guān)系受到多套基底滑脫層及多條基底斷裂的共同影響。滑脫層D1與D2之間的基底被傾向南東的斷層F2、F3分割為多個(gè)逆沖斷片，以堆垛式疊置，呈前展式破裂結(jié)構(gòu)，滑脫層D2下方的基底在斷層F1控制下以構(gòu)造楔的模式向北西楔入，深部疊瓦構(gòu)造及基底構(gòu)造楔的相互疊置決定了桑木場背斜在剖面位置的主要構(gòu)造形態(tài)。

圖4 川東南桑木場背斜南西部NW-SE向剖面AA′ 的淺表地質(zhì)剖面及解地震解釋結(jié)果Fig.4 Section AA′ (striking NW-SE) and interpretations showing the surface and shallow subsurface in southwestern Sangmuchang Anticline,southeastern Sichuan Basina.淺表地質(zhì)剖面； b.構(gòu)造解釋方案； c.構(gòu)造模型

此外，背斜的北西翼還發(fā)育有大田壩次級背斜構(gòu)造，它是淺層基底在傾向北西的反沖斷層F4控制下形成的斷坪-斷坡式斷層轉(zhuǎn)折褶皺，其上、下斷坪分別位于基底的兩套滑脫層中。斷層F4為淺部對深部構(gòu)造變形的響應(yīng)，它直接控制了大田壩背斜的幾何形態(tài)，同時(shí)改變了桑木場背斜前翼的構(gòu)造形態(tài)。

剖面BB′位于桑木場背斜的中部，背斜沉積蓋層在此處的展布特征與南西部略有差異，這種差異主要體現(xiàn)在核部地層的寬度與兩翼地層傾角的變化上，與南東部核部寬緩、兩翼陡窄的地層展布特點(diǎn)不同，背斜中部地層的核部較窄，兩翼的傾角也略大于南東部(圖5)；此外，雖然背斜前翼與后翼的傾角相差不大，但前翼的長度卻遠(yuǎn)大于后翼，背斜南東側(cè)一系列向斜核部的地層與北西側(cè)大自塘向斜核部地層相比也被大幅抬高，這種現(xiàn)象是齊岳山斷裂帶兩側(cè)不同構(gòu)造帶構(gòu)造樣式與變形機(jī)制差異在淺部地層中的表現(xiàn)。剖面BB′所在位置，桑木場背斜在滑脫層D1所處深度的寬度為36.5 km，隆升高度為9.2 km。背斜兩翼地層與核部地層過渡自然，呈圓弧狀，為典型的圓弧褶皺。

圖5 川東南桑木場背斜中部NW-SE向剖面BB′ 的淺表地質(zhì)剖面及解地震解釋結(jié)果Fig.5 Section BB′ (striking NW-SE) and interpretations showing the surface and shallow subsurface of central Sangmuchang Anticline,southeastern Sichuan Basina.淺表地質(zhì)剖面； b.構(gòu)造解釋方案； c.構(gòu)造模型

在剖面BB′所在位置，桑木場背斜也存在分層滑脫的變形機(jī)制。滑脫層D1以上地層的變形以沿滑脫層的順層剪切變形為主，并沒有發(fā)育大型逆沖斷裂。深部基底中的變形與南東部類似，為斷層F2、F3控制的疊瓦構(gòu)造與其下方的斷層F1所控制的基底構(gòu)造楔疊置形成的復(fù)合構(gòu)造樣式，其垂向上的疊置關(guān)系受到多套基底滑脫層及多期構(gòu)造活動(dòng)的共同影響。背斜南東側(cè)地層由于基底構(gòu)造楔的楔入被整體抬高4.5 km，剖面中背斜以東地層也被其整體抬高。雖然桑木場背斜在此處的主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)與剖面AA′所在位置相似，但是在構(gòu)造樣式上與之存在一定的差異，這主要是由于基底斷裂沿背斜軸向發(fā)生變化導(dǎo)致的。斷層F2、F3在此處的傾角略大于背斜南東部，但地層沿其的滑移量卻比南東部小很多，另外由于斷層F4并未向北延伸至此，大田壩背斜的存在使得背斜南西部與中部前翼的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異很大。

剖面CC′位于背斜北東部傾末端，由于處于桑木場背斜與酒店埡背斜轉(zhuǎn)換帶的部位，此剖面能較好的反映出桑木場背斜北東部的幾何形態(tài)及桑木場背斜與酒店埡背斜及丁山構(gòu)造在空間上的銜接關(guān)系(圖6)。

剖面CC′同樣表現(xiàn)為分層變形、相互疊置的構(gòu)造變形特征。但是其變形特征與背斜南西部與中部存在明顯差異，桑木場背斜在此處地表出露的寬度為2.4 km，深部志留系底所界定的寬度也僅為5.8 km，背斜的隆升高度為0.9 km。

剖面由淺至深可分為淺部、中部、深部3套變形系統(tǒng)。淺部變形系統(tǒng)的變形主要由兩條傾向南東的逆沖斷層F7、F8所控制，斷層F8斷坡的傾角大于F7。這兩條斷層向上均收斂于志留系中的一套由白云巖組成的滑脫層中，向下收斂于寒武系的膏巖滑脫層中(圖6b)。由斷層F7、F8控制的兩個(gè)逆沖斷片在此處形成一個(gè)向后破裂式的疊瓦構(gòu)造。其中斷層F7直接控制了桑木場背斜在剖面位置的淺部幾何形態(tài)，斷層F8直接控制了酒店埡背斜的淺部幾何形態(tài)。中部變形系統(tǒng)的變形由傾向北西的反沖斷層F6與其控制的構(gòu)造楔組成。斷坡北西側(cè)地層在變形中沿?cái)鄬酉蚰蠔|楔入，所形成次級背斜的前翼陡窄、后翼寬緩，將桑木場背斜及酒店埡背斜一同抬高，其變形是淺部基底對深部基底變形的響應(yīng)。

圖6 川東南桑木場背斜北東部NW-SE向剖面CC′的淺表地質(zhì)剖面及解地震解釋結(jié)果Fig.6 Section CC′(striking NW-SE) and its interpretations showing the surface and shallow subsurface of northeastern Sangmuchang Anticline,southeastern Sichuan Basina.淺表地質(zhì)剖面； b.構(gòu)造解釋方案； c.構(gòu)造模型

深部變形系統(tǒng)的變形是由斷層F5控制的斷層轉(zhuǎn)折褶皺及斷層F1控制的基底構(gòu)造楔相互疊加形成的，兩個(gè)斷層的斷坡均傾向南東。從對剖面的解釋可以看出，這兩個(gè)斷層控制了丁山單斜構(gòu)造的構(gòu)造形態(tài)并間接影響了桑木場背斜的構(gòu)造形態(tài)。斷層F1所控制的基底構(gòu)造楔在剖面位置將桑木場背斜南西側(cè)的地層整體抬高約1.1 km。

桑木場背斜在剖面CC′位置已進(jìn)入消亡段，其構(gòu)造形態(tài)主要受到淺部疊瓦構(gòu)造的控制，中部反向構(gòu)造楔變形系統(tǒng)、深部的斷層轉(zhuǎn)折褶皺及基底構(gòu)造楔屬于丁山構(gòu)造的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，它們僅造成桑木場背斜在剖面位置的縱向隆升，并為對其構(gòu)造形態(tài)產(chǎn)生直接影響。

2.3 桑木場背斜平面展布特征

桑木場背斜的構(gòu)造樣式在不同位置略有差異，從對地震剖面的解釋結(jié)果來看：垂直于背斜走向，桑木場背斜兩側(cè)的構(gòu)造特征存在較為明顯的差異，這主要體現(xiàn)在背斜兩翼的構(gòu)造形態(tài)以及兩側(cè)向斜構(gòu)造相同地層的埋深差異上。相比較來說，背斜的后翼陡窄；前翼地層寬緩，且長度卻遠(yuǎn)高于后翼。同時(shí)，由于基底構(gòu)造楔的存在，背斜南東側(cè)的地層相對北西側(cè)被整體抬高。沿背斜走向，自南西至北東背斜的寬度逐漸減小，南西部在剖面AA′所在位置雖然平頂很長，但其寬度及隆升程度卻遠(yuǎn)小于背斜中部(剖面BB′所在位置)。在背斜北東部剖面CC′所在位置，背斜的變形強(qiáng)度相對較弱，已經(jīng)進(jìn)入消亡段。結(jié)合背斜的地表形跡，可以發(fā)現(xiàn)桑木場背斜的幾何形態(tài)及變形強(qiáng)度在其軸向方向并不對稱，地表張性斷裂的發(fā)育情況也印證了這一觀點(diǎn)。

背斜蓋層中的變形主要以垂向隆升為主，并沒有發(fā)育大型的逆沖斷層，但是在背斜北東部與酒店埡背斜相交的地方，志留系與寒武系的滑脫面之間發(fā)育有一個(gè)疊瓦構(gòu)造。深部的構(gòu)造變形在此處對于桑木場背斜幾何形態(tài)的影響已經(jīng)非常小，背斜在北東端的構(gòu)造樣式直接受控于這個(gè)淺層的疊瓦構(gòu)造，這使得背斜在此處的構(gòu)造形態(tài)較中部及南西部發(fā)生變化。

由上文分析可知，斷層F1、F2、F3共同控制了背斜的整體構(gòu)造形態(tài)。其中斷層F1是一條區(qū)域型逆沖斷裂，在剖面CC′所在位置，由斷層F1造成的隆升已經(jīng)不是很明顯。斷層F2、F3向北東方向并沒有延伸至剖面CC′的位置，這說明這兩條斷層向北東終止于桑木場背斜的北東端，背斜北側(cè)的酒店埡背斜在剖面CC′位置除斷層F1外，還受到基底逆沖斷層F5及基底反沖斷層F6的共同控制，斷層F5向南東方向同樣終止于桑木場背斜及酒店埡背斜轉(zhuǎn)換帶的位置。

斷層F2、F3向北東方向終止的位置及斷層F5向南東方向終止的位置均處于齊岳山斷裂走向發(fā)生變化的位置，齊岳山斷裂在此以北走向平行于酒店埡背斜走向，在此以南平行于桑木場背斜走向。

3 構(gòu)造演化

3.1 變形時(shí)間的確定

前人對川東南地區(qū)演化的研究表明川南地區(qū)經(jīng)歷了燕山-喜馬拉雅多期復(fù)合運(yùn)動(dòng)[22-25]。本文對前人在桑木場背斜及其鄰區(qū)5個(gè)采樣點(diǎn)(位置見圖1)的磷灰石裂變徑跡實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與分析[22-29]，結(jié)果表明：研究區(qū)的構(gòu)造變形始于燕山運(yùn)動(dòng)中期(約85 Ma)，在此之前，研究區(qū)處于沉降埋藏階段，桑木場背斜并沒有明顯隆升，經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以垂向運(yùn)動(dòng)為主，地層并沒有發(fā)生明顯的縮短。自燕山期中期至今，研究區(qū)經(jīng)歷了燕山中-晚期(85～72 Ma)的快速隆升階段、燕山期末期-喜馬拉雅期中期(72～31 Ma)的緩慢隆升階段及喜馬拉雅期中期至今(31～0 Ma)的快速隆升階段。

3.2 構(gòu)造演化階段特征

燕山期中期(約85 Ma)，受到來自南西方向應(yīng)力的擠壓作用，在桑木場背斜下方約15 km以下的基底中產(chǎn)生了一個(gè)原始斷面F1，其上盤的地層沿?cái)嗝嫦虮蔽骰瑒?dòng)，并沿頂板滑脫層楔入斷層北西側(cè)地層，形成一個(gè)區(qū)域型的基底構(gòu)造楔(圖8)，將桑木場背斜南東側(cè)的地層整體抬高，這一過程一直持續(xù)到燕山期晚期，桑木場背斜在此階段經(jīng)歷快速隆升。在這期變形中，剖面中三疊系以上地層的縮短量約為2.0 km，二疊系及以下蓋層的縮短量為2.3 km，基底的縮短量為1.1 km。

圖7 四川盆地東南緣磷灰石裂變徑跡熱隆升模擬圖(據(jù)文獻(xiàn)[27-29]修改)Fig.7 Simulation chart of thermal uplift of apatite fission track in southeastern Sichuan Basin (modified from references[27-29])

圖8 川東南桑木場背斜的構(gòu)造演化剖面(沿背斜中部NW-SE向BB′剖面)Fig.8 Structural evolution of the Sangmuchang Anticline in southeastern Sichuan Basin (along the section BB′ striking NW-SE in central Sangmuchang Anticline)

燕山期末期(約72 Ma)，基底沿?cái)鄬覨1的運(yùn)動(dòng)停止，同時(shí)在滑脫層D1、D2間，先后生成了兩個(gè)傾向南東的斷面F2、F3，其南東側(cè)的地層在南東向擠壓應(yīng)力下沿?cái)鄬酉蛏暇徛瑒?dòng)，在背斜下方形成了一個(gè)由兩個(gè)逆沖斷片組成的前展式疊瓦構(gòu)造，這時(shí)研究區(qū)初現(xiàn)背斜形態(tài)。桑木場背斜在這一階段的隆升速度較慢，三疊系以上地層的縮短量約為3.0 km，二疊系及以下蓋層的縮短兩位4.4 km，基底的縮短量為7.6 km。

喜馬拉雅晚期(約31 Ma)，基底沿?cái)鄬覨2、F3的滑動(dòng)速率加快，桑木場背斜再次進(jìn)入快速隆升期。這一期變形一直持續(xù)至今，在這一過程中，背斜核部的地層逐漸露出地表并接受風(fēng)化剝蝕，背斜現(xiàn)今的幾何形態(tài)逐漸形成。該階段蓋層的縮短量為12.6～13.2 km，基底的縮短量為20.7 km，基底與蓋層縮短量的不同是地層的分層滑脫變形造成的。

總的來說，這3期構(gòu)造活動(dòng)均對桑木場背斜構(gòu)造主體產(chǎn)生了重要的影響，研究區(qū)基底的變形具有持續(xù)活動(dòng)的特點(diǎn)，從燕山期中期至今從未中斷。燕山中晚期的構(gòu)造活動(dòng)僅造成剖面基底1.1 km的縮短，而燕山期末期-喜馬拉雅期中期與喜馬拉雅期中期至今的構(gòu)造活動(dòng)分別使剖面基底縮短7.6 km及20.7 km，其縮短量均在第一階段的5倍以上，這表明后兩期構(gòu)造活動(dòng)的劇烈程度要遠(yuǎn)大于第一期構(gòu)造活動(dòng)，從演化剖面也可以看出，燕山期末期至今的一系列構(gòu)造活動(dòng)對背斜現(xiàn)今構(gòu)造樣式的形成所造成的影響明顯大于之前的構(gòu)造活動(dòng)，但是燕山中-晚期(85～72 Ma)的構(gòu)造活動(dòng)對桑木場背斜的構(gòu)造形態(tài)尤其是背斜北西翼的形成同樣起到了不可忽略的作用，背斜現(xiàn)今的構(gòu)造樣式是在多期次構(gòu)造活動(dòng)的疊加控制下形成的。

4 討論

4.1 變形機(jī)制

前人關(guān)于“隔槽式”褶皺帶成因機(jī)制的研究一直存在爭議，劉學(xué)鋒提出這種構(gòu)造樣式主要表現(xiàn)為基底卷入型的逆沖褶皺系與組合在垂向上的疊加，其構(gòu)造在受基底控制的同時(shí)，也受蓋層滑脫作用的疊加改造[9]。張必龍等人通過數(shù)值模擬研究認(rèn)為其形成主要受地層的埋深與能干性差異的控制[10]。楊坤光等人提出其主要受滑脫作用的控制，變形的復(fù)雜部分應(yīng)該位于緊閉向斜的核部。在向斜核部發(fā)育有與褶皺樞紐一致走向的斷層，這些斷層控制了向斜的形成，在被斷層間隔出的穩(wěn)定區(qū)域發(fā)育背斜[11]。柏道遠(yuǎn)等人提出齊岳山斷裂東側(cè)盆山過渡帶褶皺的形成主要受區(qū)域擠壓體制下包括褶皺基底和蓋層在內(nèi)的原地巖層體的整體水平收縮及其導(dǎo)生的沖斷、滑脫作用所控制[12-13]。顏丹平等人認(rèn)為在雪峰山陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力下先產(chǎn)生一系列階梯狀逆沖斷層，外來巖席沿?cái)嗥孪蛏匣瑒?dòng)首先形成尖棱狀背斜，隨著時(shí)間的推移，在逆沖帶的前緣產(chǎn)生新的“隔擋式”背斜；后緣的背斜逐漸變寬，之間的向斜逐漸變窄，進(jìn)而形成“隔槽式”背斜[14-16]。

此次研究認(rèn)為：在桑木場背斜所在區(qū)域，“隔槽式”背斜存在分層滑脫變形的變形機(jī)制，其形成主要受控于基底的變形。在雪峰山西推應(yīng)力的作用下，在基底中先后產(chǎn)生數(shù)條傾向南東并收斂于不同滑脫層的基底斷裂，基底斷塊沿?cái)嗝嫦蛭髂鏇_形成基底構(gòu)造楔、斷層轉(zhuǎn)折褶皺及疊瓦構(gòu)造等多種構(gòu)造樣式。蓋層中并沒有發(fā)育大型的逆沖斷層，其變形主要為在基底變形的作用下的順層剪切變形。

研究區(qū)及鄰區(qū)的構(gòu)造主要為一系列走向北東的背斜構(gòu)造與一系列走向北北東的背斜構(gòu)造(圖1)，同時(shí)區(qū)域內(nèi)也存在兩條走向分別與之對應(yīng)的主要斷裂：走向北東的齊岳山斷裂及走向北北東的南川-遵義斷裂[30]。桑木場背斜位于齊岳山斷裂的正上方，走向與齊岳山斷裂向一致，南川-遵義斷裂位于桑木場背斜南東側(cè)較遠(yuǎn)的位置，且走向與背斜的走向存在明顯差異。故可以判斷，桑木場背斜的變形主要受齊岳山斷裂的控制，結(jié)合在第二章中對背斜應(yīng)力方向的分析可知，造成桑木場背斜變形的主應(yīng)力來自于雪峰山陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的向西的推覆力[12-17,31-39]。

雪峰山的造山運(yùn)動(dòng)早在加里東運(yùn)動(dòng)前就已經(jīng)開始，而桑木場背斜在燕山期才開始隆升，這說明“隔槽式”褶皺帶內(nèi)各背斜的變形時(shí)間并不一致，是在雪峰山西推應(yīng)力的傳遞過程中依次變形的，應(yīng)力傳遞到桑木場背斜區(qū)域經(jīng)歷了漫長的時(shí)間，在雪峰山造山帶至隔槽式褶皺帶間，變形是從深部向淺部遞進(jìn)發(fā)育的，由東向西卷入變形的基底的深度逐漸減小[12-17,19-20,22]，應(yīng)力也在傳遞中釋放并減弱。當(dāng)應(yīng)力傳遞至隔槽式褶皺帶西緣時(shí)，已經(jīng)不足以繼續(xù)推動(dòng)其西側(cè)的基底發(fā)生變形，應(yīng)力在此積累釋放，由此形成齊岳山斷裂，斷裂東側(cè)的地層沿?cái)嗔严蛭骰瑒?dòng)，在斷裂帶的位置上形成了一系列成因類似、特征相似的背斜構(gòu)造，桑木場背斜就是其中之一，這也是桑木場區(qū)域背斜構(gòu)造形成的主要原因。

斷層F2、F3切斷的地層的厚度與上覆地層壓力要遠(yuǎn)小于F1所切斷的地層，從這個(gè)角度來看，在相同的應(yīng)力作用下，由斷層F2、F3造成的變形強(qiáng)度就要大于由斷層F1造成的變形，也就是說，推動(dòng)地層沿?cái)鄬覨2、F3發(fā)生滑動(dòng)需要更小的應(yīng)力，所以桑木場背斜基底的變形向淺部傳遞很可能是由于應(yīng)力的減小造成的，此時(shí)應(yīng)力已經(jīng)無法推動(dòng)深部地層沿深度更深、長度更長的斷裂滑動(dòng)。這一過程很可能指示了在齊岳山斷裂帶形成的過程中，來自雪峰山的應(yīng)力的變化過程。

由應(yīng)力變化及卷入變形地層的厚度變化等多方面因素的共同作用，桑木場背斜在燕山期末期的隆升速度要較上一階段明顯減緩。在喜馬拉雅晚期，受到喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，來自青藏高原由西向東的擠壓應(yīng)力越過華鎣山波及至此[22,40-42]，雖然沒有在產(chǎn)生傾向北西的大型逆沖斷層，但是在背斜核部的該層中產(chǎn)生了數(shù)個(gè)傾向北西的淺表反沖斷層，且加快了基底沿活動(dòng)斷層(F2、F3)的滑移速度，進(jìn)而加速了桑木場背斜的隆升，這一過程一直持續(xù)至今。

4.2 地質(zhì)意義

桑木場背斜的構(gòu)造變形，對研究四川盆地東南緣盆-山過渡帶，即湘鄂西“隔槽式”褶皺帶與川東南“隔擋式”褶皺帶之間的過渡關(guān)系以及齊岳山斷裂的幾何形態(tài)具有重要的指示意義。

前人對于湘鄂西“隔槽式”褶皺帶與川東南“隔擋式”褶皺帶之間轉(zhuǎn)換關(guān)系的研究相對匱乏[31-37,43-56]，大多數(shù)學(xué)者僅提出以齊岳山斷裂為界，以西為薄皮構(gòu)造，以東為基底卷入的厚皮構(gòu)造[14,19,32,36,43-46]。在顏丹平等人提出的雪峰山西推模型中，兩個(gè)褶皺帶之間的過渡是變形沿一系列連續(xù)的階梯狀斷層向前傳遞形成的，過渡帶西側(cè)的背斜沒有發(fā)生拓寬，東側(cè)的背斜已處于拓寬階段，并不存在特殊的構(gòu)造樣式[14-15]。關(guān)于齊岳山斷裂，一種觀點(diǎn)認(rèn)為它是一條初露地表的區(qū)域性基底斷裂[16,18,44-45]，也有人將其解釋為一條切穿部分蓋層的隱伏斷裂[17,46]。

本次研究認(rèn)為：齊岳山斷裂南段表現(xiàn)為隱伏斷裂，且未切穿蓋層，是由多條傾向南東的基底逆沖斷層共同組成的斷裂系統(tǒng)，包括一條深部的區(qū)域性基底逆沖斷層及數(shù)條淺部基底斷層，在不同的構(gòu)造位置，齊岳山斷裂的幾何形態(tài)存在差異，在桑木場背斜區(qū)域，其淺部存在兩條逆沖斷層，在丁山構(gòu)造區(qū)域，淺部僅存在一條逆沖斷層。在兩個(gè)構(gòu)造之間，齊岳山斷裂的走向發(fā)生變化，淺部逆沖斷層的發(fā)育情況指示了齊岳山斷裂走向發(fā)生改變的原因。

同時(shí)，“隔槽式”褶皺帶與“隔擋式”褶皺帶并不是由一系列階梯狀斷層連接的，齊岳山斷裂是二者的分界線，兩個(gè)構(gòu)造帶之間是過渡是由齊岳山斷裂以及上方的背斜構(gòu)造實(shí)現(xiàn)的，兩個(gè)構(gòu)造帶的不同構(gòu)造特征直接反映在背斜兩翼的構(gòu)造差異上。以桑木場背斜為代表，背斜的南東翼陡窄，在受到基底逆沖斷層控制的同時(shí)，還受到其東側(cè)背斜構(gòu)造蓋層較為強(qiáng)烈的橫向擠壓，故表現(xiàn)為背斜寬緩、向斜陡窄的“隔槽式”背斜；背斜北西翼的地層則較為寬緩，由于西側(cè)背斜的蓋層并未對其產(chǎn)生強(qiáng)烈的橫向擠壓作用，以至其向西延伸較遠(yuǎn)，表現(xiàn)為背斜陡窄、向斜寬緩的“隔擋式”背斜。

5 結(jié)論

1) 桑木場背斜處于“隔槽式”褶皺帶與“隔擋式”褶皺帶的過渡部位，二者構(gòu)造特征的差異體現(xiàn)在背斜的兩翼上。桑木場背斜是多期構(gòu)造活動(dòng)疊加作用形成的，其整體構(gòu)造格局受盆地基底形態(tài)與齊岳山斷裂的聯(lián)合控制。在平面上背斜呈現(xiàn)為北東窄、南西寬的錐形展布，剖面上呈現(xiàn)前翼寬緩、后翼陡窄的構(gòu)造特征。

2)桑木場背斜存在分層滑脫變形的變形機(jī)制，在垂向上具有相互疊置的結(jié)構(gòu)特征。蓋層的變形主要為深部基底變形引起的順層剪切變形，并沒有發(fā)育大型逆沖斷裂。基底的變形控制了背斜的構(gòu)造形態(tài)，深部基底沿其向上逆沖形成疊瓦構(gòu)造與構(gòu)造楔相互疊置是桑木場背斜隆升的主要原因。

3) 桑木場背斜的變形發(fā)生在燕山期中期之后，在此之前，研究區(qū)的構(gòu)造演化以垂向上的升降運(yùn)動(dòng)為主，橫向上并未發(fā)生明顯的縮短。燕山期中期開始，研究區(qū)共經(jīng)歷了快速—緩慢—快速3個(gè)隆升階段，背斜在燕山期中晚期的構(gòu)造活動(dòng)中的變形受斷層F1的控制，處于快速隆升期。在燕山期末期-喜馬拉雅期中期，背斜的隆升速率較慢，其變形主要受控于斷層F2、F3，桑木場背斜在這一階段初現(xiàn)雛形。喜馬拉雅期中期至今，基底沿?cái)鄬覨2、F3的滑移速度增加，背斜再次處于快速隆升期，并逐漸形成背斜現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。桑木場背斜的構(gòu)造演化十分復(fù)雜，在其演化過程中，基底的縮短量為29.4 km，蓋層的縮短量為17.6～19.9 km，這主要是背斜的分層滑脫變形導(dǎo)致的。