江西南城地区中—新生代推滑覆构造研究

2016-09-28 01:35邓国辉
现代地质 2016年1期
关键词:白垩纪产状白垩

邓国辉,贺 彬

(江西省地质调查研究院,江西 南昌 330030)



江西南城地区中—新生代推滑覆构造研究

邓国辉,贺彬

(江西省地质调查研究院,江西 南昌330030)

通过对江西南城地区侏罗系林山群与下伏前泥盆纪变质地层、白垩纪地层与前白垩纪地层接触关系调查和谢家构造窗、竺由新村构造窗、上乌石构造窗、望天石飞来峰的发现及钻孔验证,初步厘定了区内燕山期滑覆构造和喜马拉雅期推覆构造。燕山期滑覆构造发生在中侏罗世末,主滑面沿华力西—印支构造层(D—T2)、燕山构造层(T3—K1)与下伏地层间角度不整合面扩展而成,泥盆纪—早白垩世地层为滑覆体,滑覆在前泥盆纪变质地层之上,动力学来源为太平洋板块由南东向北西对欧亚板块俯冲。喜马拉雅期推覆构造规模大、动力学机制复杂(顺层和切层推覆),彻底打破了华南地区原有的地层沉积层序,形成了现存的横向分带、纵向分层的多层叠瓦、堆垛推覆构造格局。前白垩纪地质体为外来推覆体,由南东向北西推覆堆垛在白垩纪地层之上,白垩纪地层呈“构造窗”分布于前白垩纪地质体之下,动力学来源可能为印度板块与欧亚板块碰撞形成。

推覆构造;滑覆构造;中—新生代;江西南城

1 概 述

本文的研究区位于武夷山西坡、江西省抚州市中东部南城县及其邻区(E116°30′—117°00′、N27°20′—27°40′),大地构造位于华夏板块武夷隆起带[1];由前泥盆纪变质地层、石炭纪—白垩纪沉积盖层和加里东期—燕山期侵入岩组成,石炭纪—白垩纪地层呈断陷盆地产出,地层产状总体向北西倾斜,北西侧与变质地层呈断层接触,南东部沉积不整合在变质地层之上*江西省地质调查研究院. 1∶25万抚州市幅区域地质调查报告[R]. 南昌:江西省地质调查研究院,2007.。区内推滑覆构造研究非常薄弱,仅见梅勇文[2]、张德宝等[3]曾有过简短的论述,但资料依据不足。

2011—2013年,笔者在该区开展“1∶5万南城县、龙湖、株良、资福幅区域地质调查”工作,重点调查了侏罗系林山群与晚石炭世—早二叠世马平组、前泥盆纪变质地层之间,白垩系火把山群、圭峰群与前泥盆纪变质地层之间的角度不整合接触关系。调查结果显示,上述原角度不整合接触关系实际均为断层接触关系,新发现望天石飞(滑)来峰和谢家、竺由新村、上乌石等3个构造窗,初步厘定了区内推滑覆构造系统(图1)。推覆构造自上而下由晚石炭世—中侏罗世沉积地层、前泥盆纪地质体(前泥盆纪地层、中泥盆世—晚奥陶世花岗岩)、白垩纪地层组成三层堆垛结构,上部晚石炭世—中侏罗世沉积地层沿底部沉积不整合面产生滑覆堆垛在前泥盆纪变质基底之上,将其归属为燕山期滑覆构造;下部由前白垩纪地质体组成席状推覆体堆垛在白垩纪地层之上,归属为喜马拉雅期推覆构造。

2013—2014年,笔者在南城白垩纪盆地东侧南城县横圳铁多金属矿普查工作中,于3号勘探线钻孔(ZK317、ZK321、ZK323)(图2)、6号勘探线钻孔(ZK605)前泥盆纪变质地层之下均揭露到晚白垩世沉积盖层,两者呈断层接触关系,断层产状近水平,前泥盆纪变质地层推覆堆垛在晚白垩世地层之上,在垂向上进一步证实喜马拉雅期推覆构造的存在。

2 推滑覆构造特征

2.1滑覆构造

区内的滑覆构造主要发育在包坊、中云石炭纪—侏罗纪盆地中,呈北东向椭圆形封闭体展布。上石炭统—下二叠统马平组、侏罗系林山群为外来滑覆体,以“飞(滑)来峰”型式滑覆在前侏罗纪地质体(前泥盆纪变质地层、晚奥陶世—三叠纪花岗岩体)原地系统之上,在高炉附近马平组以“构造窗”分布在林山群水北组之下,望天石附近马平组又以“飞来峰”漂浮在林山群水北组之上。洪门—上堡—包坊断裂带为主滑覆断层。在本期滑覆构造南西部谢家、高炉一带,由于受后期推覆构造切割,马平组和林山群又直接推覆在早白垩世地层之上。滑覆构造卷入的最新地层为侏罗系林山群,同时被喜马拉雅期推覆构造所切割、限制,说明其形成时代介于侏罗纪—早白垩世之间,属燕山期陆内造山产物。

2.1.1原地系统

前泥盆纪变质地层、晚奥陶世花岗岩、中泥盆纪花岗岩、三叠纪花岗岩等前侏罗纪地质体构成滑覆构造原地系统,其主要特征如下。

2.1.1.1前泥盆纪变质地层

自下而上划分为万源岩组、洪山组、外管坑组,为一套高绿片岩相-低角闪岩相中深变质岩系,变质变形强烈,构成区内褶皱基底。下部以厚层-块状黑云斜长变粒岩、云母片岩为特征,上部发育磁铁石英岩、大理岩、石英岩、石墨片岩等标志层,可与罗霄地层分区的潭头群库里组,杨家桥群上施组、下坊组,乐昌峡群坝里组、老虎塘组,八村群牛角河组对比。本次在南城县麻源水库(E116°32′54″、N27°33′23″)获得洪山组云母片岩碎屑锆石SHRIMP年龄913~1 696 Ma、变质年龄476~601 Ma;南城县花园(E116°48′38″、N27°33′35″)获得洪山组变质沉凝灰岩碎屑锆石SHRIMP年龄810~3 024 Ma,最老侵入岩体SHRIMP年龄(436.0±3.5) Ma。由此可见,洪山组沉积物质主要来源于新元古代、中—古元古代及太古宙物质的再循环,最老锆石变质年龄可大致限定地层形成时代上限,最新碎屑锆石年龄可为地层形成时代下限,因此,该地层成岩年龄应介于601~810 Ma之间,地层时代为青白口纪—早寒武世。

图1 江西南城地区地质构造简图(底图据1∶5万南城县、龙湖、株良、资福幅地质图)Fig.1 Regional geological sketch map of the Nancheng area, southern Jiangxi(Simplified from 1∶50,000 geological maps of Nancheng, Longhu, Zhuliang and Zifu sheets)1.上白垩统—古近系圭峰群;2.上白垩统赣州群;3.下白垩统火把山群;4.下侏罗统—中侏罗统林山群;5.上石炭统—下二叠统马平组;6.前泥盆纪地层;7.晚侏罗世花岗岩;8.三叠纪花岗岩;9.中泥盆世花岗岩;10.晚奥陶世花岗岩;11.角度不整合接触关系;12.地质界线;13.喜马拉雅期推覆构造及产状;14.燕山期滑覆构造及产状;15.飞(滑)来峰;16.构造窗;17.正断层及产状;18.推测断层;19.实测、推测断层及运移方向;20.砾岩;21.砂砾岩;22.长石石英砂岩;23.砂岩;24.粉砂质泥岩;25.泥岩;26.二云母片岩;27.二云母石英片岩;28.黑云斜长变粒岩;29.花岗岩;30.图切剖面位置及编号;31.同位素样品采集位置;32.居民地位置

2.1.1.2晚奥陶世花岗岩

表现为成分演化序列的复式岩体,可进一步划分为花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩等岩性单元,侵入前泥盆纪变质岩,上被下侏罗统水北组角度不整合覆盖。本次在黎川县点山(E116°54′05″、N27°21′36″)获得该岩体锆石SHRIMP年龄(436.0±3.5) Ma,岩体侵位时代厘定为晚奥陶世。

2.1.1.3中泥盆世花岗岩

主体岩性为中细粒黑云二长花岗岩,东侧侵入前泥盆纪外管坑组,西部逆冲推覆在晚白垩世地层之上。本次在南城县赤岭(E116°40′29″、N27°31′57″)获得该岩体锆石SHRIMP年龄(392.8±3.2) Ma,侵位时代为中泥盆世。

图2 南城县横圳铁矿普查区3号勘探线剖面图Fig.2 No.3 geological exploration section of the Hengzhen iron deposit, Nancheng County1.联圩组;2.周田组;3.外管坑组;4.洪山组上段;5.亚砂土、亚粘土;6.泥岩、粉砂质泥岩;7.二云石英片岩;8.石墨片岩;9.石英岩(原岩硅质岩);10.磁铁矿(化)层;11.断层;12.钻孔编号;13.探槽编号;14.样坎编号

2.1.1.4三叠纪花岗岩

主体岩性为中细粒似斑状黑云母二长花岗岩和细粒黑云二长花岗岩,岩体侵入前泥盆纪变质地层中。本次在资溪县草坪(E116°58′26″、N27°38′04″)、资溪县乌石(E116°58′45″、N27°36′30″)分别获得该岩体锆石SHRIMP年龄(231±2) Ma、(224±2) Ma,侵位时代为中—晚三叠世。

2.1.2外来系统

林山群主体以“滑覆体”型式残存在前侏罗纪地质体之上,在谢家、高炉一带,受喜马拉雅期推覆构造切割,直接推覆在早白垩世地层之上。受燕山期滑覆构造影响,林山群与下伏地层多为断层接触关系,盆地内部发育一系列“侏罗山式”开阔褶皱(图3)。

马平组以构造窗分布在林山群之下,或以飞来峰推覆于林山群之上。区内发育有“谢家构造窗”和“望天石飞来峰”。

2.1.2.1谢家构造窗

分布于南城县包坊乡谢家、高炉附近,呈北东向封闭体展布,长4 500 m,宽1 000~1 500 m。构造窗出露地层下部为石炭系—二叠系马平组,地形相对低洼;周边及上部地层为下侏罗统水北组,地形相对高耸,马平组与水北组呈低角度断层接触关系。

图3 南城县包坊乡下侏罗统水北组构造实测剖面图Fig.3 The surveyed structural section of the Early Jurassic Shuibei Formation in Baofang, Nancheng1.第四系联圩组;2.下白垩统冷水坞组;3.下侏罗统水北组;4.南华系—下震旦统洪山组;5.亚砂土、亚粘土;6.碳质泥岩;7.粉砂质泥岩;8.粉砂岩;9.长石石英砂岩;10.砂砾岩;11.复成分砾岩;12.云母片岩夹黑云斜长变粒岩;13.构造碎裂劈理化含砾砂岩;14.断层及运动方向

图4 水北组滑覆在马平组之上(南城县高炉)Fig.4 Sketch showing the Early Jurassic Shuibei Formation gliding on Maping Formation(Gaolu in Nancheng)1.马平组;2.水北组;3.砂砾岩、砂岩、碳质页岩互层;4.灰岩;5.碳质页岩夹灰岩透镜体;6.挤压劈理化硅化碎粒岩带

在南城县高炉水泥厂石灰岩采场中,可清晰地看到石炭系—二叠系马平组之上有下侏罗统水北组滑覆体(图4)。下部为马平组青灰-灰白色厚层-块状微晶灰岩夹薄层状-透镜状灰岩及碳质页岩,地层产状倾向北西(290°),倾角30°;上部为水北组灰白色似层状-透镜状细砾岩、厚层状长石石英杂砂岩与灰黑色碳质页岩互层,缺失底部复成分砾岩,地层产状变化较大,由倾向北西西(285°)递变为向南倾斜(185°),倾角上陡(65°)下缓(30°)。在水北组与马平组接触带附近发育宽2~3 m挤压劈理化硅化碎粒岩,表明两者为断层接触关系。断层带产状倾向南西(225°)、倾角35°,断层面显示上陡下缓特征;在断层上盘水北组地层中发育次级逆冲断层,说明断层具南东向北西滑覆性质。

2.1.2.2望天石飞来峰

图5 马平组推覆在水北组之上(南城县郑坑岩)Fig.5 Sketch showing Maping Formation thrusting upon Shuibei Formation (Zhengkengyan in Nancheng)1.水北组;2.马平组;3.灰岩、碳质泥岩互层;4.含砾砂岩与碳质泥岩互层;5.硅化碎裂岩带;6.挤压片理化透镜体带

分布在南城县郑坑岩、望天石附近,呈北东向封闭体展布,长约1 500 m、宽250 m左右。下伏地层为下侏罗统水北组,地形相对低洼;上覆地层为石炭系—二叠系马平组,地形相对高耸。在南城县郑坑岩石灰岩采场,清晰可见石炭系—二叠系马平组推覆在下侏罗统水北组之上(图5)。上覆地层为马平组青灰色厚层状-块状微晶灰岩与灰黑色薄层状碳质页岩互层夹灰黑色燧石条带,地层产状倾向南东(135°)、倾角30°;下伏地层为水北组灰白色厚层状含砾长石石英杂砂岩与薄-中厚层状灰黑色碳质页岩互层,地层产状倾向南西(230°)、倾角30°。两者间为断层接触关系,断层宽1.5~2 m,断层下部为硅化碎裂岩带,上部为挤压片理化透镜体带,断层为上陡下缓的犁式断层,显示由南东向北西推覆性质。

2.1.2.3滑覆断层

图6 南城县廖坑断裂构造实测剖面图Fig.6 The surveyed structural section of the Liaokeng fault in Nancheng1.下侏罗统水北组下段;2.南华系—下震旦统洪山组上段;3.砾岩;4.二云母片岩与黑云二长变粒岩互层;5.片理化砂岩;6.片理化粉砂岩;7.片理化砾岩;8.构造片岩;9.断层边界及运移方向;10.构造岩性分界线

洪门—上堡—包坊断裂带为本期滑覆构造主滑断层,分布于包坊石炭纪—侏罗纪盆地边界,属盆地边界断裂,呈椭圆形封闭体展布。断裂构造上盘为侏罗纪—石炭纪地层,下盘为前泥盆纪变质地层和晚奥陶世花岗岩体。断裂带在盆地南东部大致沿其底部不整合界面扩展滑移,侏罗系水北组常缺失底砾岩,发育0.5~3 m厚度不等的碎裂劈理化构造岩或硅化碎裂构造岩,运动学特征显示由南东向北西滑覆(图3至图5);在盆地北西部前缘转化为推覆性质,如南城县廖坑断裂构造剖面所见(图6),断裂带产状平缓(倾向220°~240°,倾角15°~20°),自下而上可划分为构造片岩和片理化岩(原岩为砾岩、砂岩、粉砂岩)二个构造岩带,断层上盘为侏罗系水北组,下盘为南华系—震旦系洪山组,据构造片岩中残余小构造指向判断,断层性质为由南西向北东逆冲推覆。

2.2推覆构造

主要发育于南城白垩纪盆地东侧,总体呈北北东向展布。白垩纪地层为原地系统,前白垩纪地质体呈席状逆冲推覆在原地系统白垩纪地层之上,属外来推覆体,徐家—南城—上唐断裂带为主推覆断层。推覆构造切割最新地层为上白垩统—古近系圭峰群,推覆作用应发生在渐新世末的喜马拉雅期。

2.2.1原地系统

主要包括下白垩统火把山群冷水坞组和上白垩统赣州群、圭峰群,组成南城、竺由新村等白垩纪残余盆地。由于受喜马拉雅运动影响,盆地挤压萎缩,盆内地层赣州群、火把山群均发育宽缓褶皱,火把山群冷水坞组以逆冲断层叠覆于赣州群之上。圭峰群以掀斜单斜构造为特征,地层产状总体向西、北西、南西倾斜,与下伏赣州群呈微角度不整合关系。前人在其外围盆地火把山群冷水坞组和上白垩统赣州群采获大量的动植物化石[1],计有植物、双壳类、叶肢介、介形类、轮藻、孢粉、鱼类,在江西境内上白垩统赣州群、圭峰群中发现20余处恐龙蛋化石[4];赣州群、圭峰群所夹玄武岩中分别获得99~96 Ma、93~91 Ma同位素年龄数值[1,5-6]。综合以上化石资料和同位素年龄数值,将南城红盆中的地层时代归属于早白垩世—晚白垩世为宜。

2.2.2外来推覆体

前白垩纪地质体构成本期推覆构造的外来推覆体。包括前泥盆纪褶皱基底地层(外管坑组、洪山组、万源岩组)、上石炭统—下二叠统马平组、侏罗系林山群(水北组、漳前组)和上奥陶统—上侏罗统花岗岩等。上述时代较老的前白垩纪外来推覆体以席状推覆堆垛在时代较新的白垩世地层之上,形成了竺由新村、上乌石2个“构造窗”,低角度推(滑)覆在上白垩统河口组之上。

2.2.2.1竺由新村构造窗

图7 侏罗纪水北组推(滑)覆在白垩纪河口组之上Fig.7 Sketch showing the Early Jurassic Shuibei Formation thrusting and/or gliding on the Cretaceous Hekou Formation1.上白垩统河口组;2.下侏罗统水北组;3.砾岩、砂砾岩互层;4.砂岩与粉砂岩互层;5.断层及运移方向

在南城县竺由新村、外兔源、醉仙岩一带,出露一个呈北北东向展布、面积约数十平方千米的白垩纪地层体,地层产状总体向南、南东、南西倾斜,倾角10°~40°,其北西、南西、南东部与前白垩纪地层均呈断层接触,北东部呈角度不整合接触关系,前人将其厘定为白垩纪断陷盆地。本次调查在盆地北东部竺由新村北约1 400 m处水渠旁,见下侏罗统水北组与白垩系河口组的直接接触关系,该点前人将其定为白垩系地层角度不整合在侏罗系水北组之上。本次研究发现两者实为断层接触关系(图7),断层上盘为水北组,岩性为青灰色、灰紫色厚层状-块状细砂岩、粉砂岩,缺失底砾岩,因岩层呈厚-块状,地层产状不明,据连续路线测量,其地层产状为倾向210°~260°、倾角10°~30°;下盘为河口组,岩性为紫红色砂砾岩、含砾砂岩,地层产状260°∠20°;两者接触界面附近发育宽约1.5 m的挤压片理化带,断层面呈舒缓波状,断层产状310°∠25°,挤压透镜体长轴与挤压片理间锐夹角指示为由南东向北西滑覆性质。其他地区因浮土埯盖,均未见白垩纪地层与前白垩纪地质体直接接触关系。据盆地边界处白垩纪地层缺失底砾岩、盆内红层产状常与外围地层产状相顶等野外地质现象可确定为断层接触关系。由此可见,南城县竺由新村、外兔源、醉仙岩一带白垩纪红盆并非“断陷盆地”,系四周为断层围限的、位于前白垩纪地层之下的、由白垩纪地层组成的“构造窗”。

2.2.2.2上乌石构造窗

分布在株良幅游家边、上乌石一带,呈北西向椭圆形展布,宽约500 m,长约1 700 m。构造窗中地层为下白垩统冷水坞组,与周边地层(南华系—震旦系洪山组)和上奥陶统花岗岩均呈断层接触关系,断层面外倾,形成地形相对较低的构造洼地。

从地质图和推覆构造剖面看,竺由新村构造窗、上乌石构造窗可能为南城盆地的剥蚀窗口,为南城盆地东延部分(图1)。从构造窗至前陆盆地(南城盆地)的距离,一般被认为是推覆构造的最小推覆距离。据此估算,本推覆构造推覆距离应大于15 km。

2.2.3推覆断层

徐家—南城—上唐断裂带为本期推覆构造主推覆断层,分布于徐家、费头、天井源、高炉、上唐、龙盘岭一带,为南城盆地东界断裂。断裂带总体呈向西突出的弧形构造,走向延长大于76 km,宽数十厘米至数米;产状变化较大,倾向东(85°~105°)或南东(120°~145°),倾角25°~80°。断裂带下盘为原地系统,出露地层为上白垩统赣州群、圭峰群和下白垩统冷水坞组;上盘为外来推覆系统,出露地层为青白口系—下寒武统万源岩组、洪山组、外管坑组,石炭系—二叠系马平组,下侏罗统水北组和上奥陶统花岗岩及上侏罗统花岗岩体。

沿断裂带走向追索,在南城县费头、石溪水库、小吕村北等多处新开挖基岩露头研究显示(图8),断层具逆冲推覆性质,前白垩纪地质体逆冲推覆在白垩纪地层之上,推覆方向为南东向北西。南城县费头断裂构造剖面(图8(a)),主推覆断层宽度约2.5 m,倾向南东(150°),倾角较平缓(35°),断裂下盘为上白垩统茅店组,上盘为上侏罗统花岗岩体和下寒武统外管坑组,构造岩为挤压透镜体带和构造片岩带,据构造挤压透镜体叠瓦状排列方向判断为由南东向北西逆冲推覆性质。在南城县石溪水库(图8(b))、小吕村北(图8(c)),该断裂带宽0.5~2.0 m,构造岩为构造片岩,断层产状倾向东(110°)或南(185°),倾角较陡(70°),断层上盘为上震旦统—下寒武统外管坑组,下盘为上白垩统赣州群(茅店组、周田组),外管坑组逆冲在赣州群茅店组或周田组之上,后期断层有下滑特征,早期构造片岩形成了下滑片理小褶皱。

在南城白垩纪盆地东侧的南城县横圳铁多金属矿普查区,3号勘探线钻孔(ZK317、ZK321、ZK323)、6号勘探线钻孔(ZK605)均在前泥盆纪变质地层之下揭露到晚白垩世沉积地层,两者呈断层接触关系,断层产状近水平,前泥盆纪变质地层推覆堆垛在晚白垩世地层之上(图2),进一步验证区内喜马拉雅期推覆构造的存在。

图8 南城县徐家—南城—上唐断裂带特征Fig.8 Characteristics of Xujia-Nancheng-Shangtang fault zone, Nancheng1.上白垩统周田组;2.上白垩统茅店组;3.上震旦统—下寒武统外管坑组;4.上侏罗统花岗岩;5.构造片岩带;6.挤压透镜体带;7.断层边界;8.构造岩岩相界线;9.构造片岩及片理褶皱;10.泥岩;11.泥岩夹粉砂岩;12.砾岩、砂砾岩;13.云母片岩;14.黑云斜长变粒岩;15.花岗岩;16.伟晶岩;17.层理产状;18.片理产状;19.断层产状;20.地质点

3号勘探线位于南城盆地边界东侧垂直距离约1 km,勘探线方向为NE20°,大致与红盆边界平行,钻孔ZK317、ZK321、ZK323具相同的地层结构,自地表向下,依次出现:(1)前泥盆纪变质地层(上部为南华系—下震旦统洪山组上段(Nh—Z1h2),岩性为二云石英片岩、二云母片岩夹薄层状黑云斜长变粒岩,上部夹石墨二云石英片岩、磁铁矿层,顶部为似层状、透镜状条带状中粗粒石英岩(原岩为硅质岩);下部为上震旦统—下寒武统外管坑组(Z2—∈1w),岩性为厚层-块状黑云斜长变粒岩、黑云石英片岩,底部夹灰黑色(含)石墨石英岩、石墨石英片岩,显示为倒转地层层序。(2)断层带,穿层厚度1.93~5.24 m不等,轴夹角60°。岩性为构造片岩,呈微粒粒状鳞片变晶结构,片状构造。石英呈拉长的条状和透镜状,宽0.2~1.5 mm,条状、透镜状体中由许多个塑变流动的、流动方向一致的微细长条状的石英组成,长径大小不等,长者达8 mm,石英具明显消光,有的石英透镜体显微裂纹发育,裂纹中分布显微它形粒状的石英;绢云母集合体和长条片状、透镜状的白云母一起呈连续定向与石英相间排列构成明显的片状构造;长石碎斑呈透镜状(粒径1 mm×0.5 mm)沿片理分布。构造片岩中常残留有前泥盆纪变质岩和白垩系紫红色砾岩、泥岩透镜体。(3)白垩纪红层,ZK317、ZK321、ZK323分别在地表以下273.11 m、315.08 m、264.78 m始钻遇上白垩统周田组(K2z),其岩性为紫红色钙质粉砂岩夹粉砂质泥岩,岩石呈粉砂质、泥质结构,薄-中厚层状构造,轴夹角为55°~60°。

6号勘探线钻孔ZK605离红盆边界垂距约2 km,在地表以下614.72 m始钻遇白垩纪地层。钻孔自地表向下,地层结构依次出现:(1)0~614.72 m为上震旦统—下寒武统外管坑组(Z2—∈1w),岩性为厚层-块状黑云斜长变粒岩、黑云石英片岩,底部夹灰黑色(含)石墨石英岩、石墨石英片岩;(2)614.72~620.35 m为断层带,穿层厚度5.63 m,轴夹角50°,岩性为构造片岩,特征如ZK317、ZK321、ZK323所见。(3)620.35~638.68 m为上白垩统周田组(K2z),岩性为紫红色钙质粉砂岩夹粉砂质泥岩,岩石呈粉砂质、泥质结构,薄-中厚层状构造,层理轴夹角40°。

据地表盆缘断裂观测点(D280)和3号勘探线钻孔ZK321资料图切剖面可以看出,徐家—南城—上唐断裂带地表产状较陡,向地下延伸产状明显变缓(倾角15°左右),显示断裂带具上陡下缓的“犁式断层”特征(图9)。

图9 南城喜马拉雅期推覆构造剖面特征(据南城县横圳铁矿普查资料)Fig.9 Characteristics of the Himalayan nappe structure in Nancheng(according to the survey data of Hengzhen iron deposit in Nancheng)1.上白垩统周田组;2.上白垩统茅店组;3.上震旦统—下寒武统外管坑组;4.南华系—下震旦统洪山组上段;5.泥岩;6.砾岩、砂砾岩;7.二云母石英片岩;8.石墨片岩;9.磁铁石英岩(磁铁矿层);10.断层及运移方向

本期推覆构造在江西及其邻区分布极为广泛,近年来1∶5万地质填图多有发现。

1∶5万信丰图组(2000年)在信丰县城南面,见前泥盆纪变质地层逆冲推覆在晚白垩世红盆地层之上,断层分带清晰,可划分为构造角砾岩带、劈理化带及碎裂岩带,断层产状160°∠65°;在信丰县幅中南部,发现泥盆纪、石炭纪—二叠纪地层及少量震旦纪—寒武纪地层推覆在白垩纪—第三纪地层之上,滑脱面近水平,呈波状起伏,倾角10°~70°,发现了高岭脑—挂牌岭、龙康寨、寨下、野塘等一系列飞来峰(图10)。

图10 No.278—No.911路线剖面图(据1∶5万信丰图组区调报告)Fig.10 The surface geological section from No.278 to No.911(after 1∶50,000 regional geological memoir of the Xinfeng sheet)1.地质观察点;2.第四系联圩组;3.上白垩统河口组;4.下寒武统牛角河组;5.上震旦统老虎塘组;6.上震旦统坝里组;7.第四纪堆积物;8.砾岩;9.变质砂岩;10.变质硅质岩;11.云母片岩;12.断层及产状

在北部扬子板块波阳地区的1∶5万石门街幅发现,原地系统由上白垩统赣州群和圭峰群组成,推(滑)覆系统由新元古界双桥山群安乐林组组成,后者推覆在前者之上,形成多个飞来峰构造(图11);赣西地质调查大队在江西省中西部株潭白垩纪红盆中(1∶5万株潭幅),发现晚二叠世小江边组组成的小型飞来峰(出露面积约300 m×200 m),在新余清江红盆南缘见青白口系神山组呈低角度逆冲断层推覆在晚白垩世地层之上。

另外,据江西省地质调查研究院覃兆松介绍,中国地质科学院在于都县银坑正在实施一个钻孔,已完成孔深2 700多米,在青白口纪—奥陶纪变质地层之下约1 370 m开始,钻遇一套泥砂质碎屑岩、厚层状灰岩组合,钻孔穿层厚度已有300~400 m,还未打穿。两套岩层间以韧性断层接触,岩性为糜棱岩。这套“碎屑岩、 厚层状灰岩”组合有可能是石炭纪—二叠纪地层。这进一步说明在华南地区晚白垩世盆地形成之后,广泛发育逆冲推覆构造。

3 分析与讨论

江西位于欧亚板块东南部,印支运动使扬子板块和华夏板块完全拼贴成一体,结束了江西海侵历史,进入了中新生代陆内造山阶段,形成了燕山(T3—K1)和喜马拉雅(K2—Qh)两期推滑覆构造。关于北部推滑覆构造钟南昌等[7-8]已进行了较系统研究,本文仅就武夷地区推滑覆构造相关问题讨论如下,供同仁参考。

图11 莲花山隆滑构造剖面图(据1∶5万石门街幅)Fig.11 The uprising and gliding structural section in Lianhuashan(after 1∶50,000 regional geological memoir of the Shimenjie sheet)1.角度不整合面;2.断层;K2GF.圭峰群;K2G.赣州群;Pt3a.安乐林组

图12 武夷隆滑构造示意图Fig.12 Sketch showing uprising and gliding structures in Wuyi Mountain1.上三叠统—侏罗系;2.泥盆系—中三叠统;3.前泥盆系;4.花岗岩;5.主要断层;6.一般断层;7.褶皱;8.角度不整合接触关系;9.洋壳

3.1推滑覆构造的几何结构与成因机理

3.1.1燕山期滑覆构造

武夷地区燕山期推滑覆构造大致以武夷隆起为中心,在其西北坡,前白垩纪地层由南东向北或北西滑覆[9-18],东南坡则由北西向南东滑覆[19-20],《江西省区域地质志》称之为“武夷隆滑构造”[1]。据本次调查资料和前人调查成果[9],主滑面大致沿华力西—印支构造层(D—T2)、燕山构造层(T3—K1)与下伏地层间角度不整合面扩展而成,华力西—印支构造层、燕山构造层为滑覆体,以沉积盆地为滑覆单元,盆地后缘以拉张岩块为主,构造岩以硅化碎裂岩和劈理化构造岩为特征;盆地中部以平推为主,盆地前缘以叠瓦状构造为主,局部形成小型飞来峰、构造窗,从属小褶皱发育,构造岩以挤压片理化初糜棱岩、片理化岩等韧脆性构造岩为特征,显示以挤压为主。动力来源可能来自古太平洋板块向欧亚板块俯冲,导致武夷隆起、沉积盆地重力失稳下滑(图12)。

3.1.2喜马拉雅期推覆构造

喜马拉雅期以往均认为以伸展构造为主,前人所发现的逆断层和“飞来峰”构造常被解释为局部发育的挤压构造,没有得到地质科研工作者的重视。本次调查在南城盆地东缘发现,前白垩纪地质体呈低角度推覆在原地系统晚白垩世地层之上,经地表观察和钻孔验证,断层产状一般具地表陡向地下变缓的“犁式断层”特征,构造岩为挤压作用形成的构造片岩、糜棱岩,说明断层构造变形强、形成层次深,可能是一条区域性推覆构造。从构造带中残余小构造分析,断层运动方向为自南东向北西推覆。林全胜对闽西地区喜马拉雅期推覆构造研究,也认为其推覆构造方向由南东向北西推覆[19]。

图13 武夷山地区喜马拉雅期推覆构造示意图Fig.13 Sketch showing the Himalayan Nappe Structures in Wuyishan area1.上白垩统—古近系;2.上三叠统—中侏罗统;3.泥盆系—中三叠统;4.前泥盆系;5.推覆断层;6.角度不整合界线;7.主应力方向

调查资料显示,华南地区中生代以来为陆内造山环境,所形成的晚三叠世—侏罗纪盆地、白垩纪红盆为彼此孤立的拗(断)陷盆地,其与下伏地层不整合面不具备形成区域性推滑面的条件。野外观察发现白垩系与下伏地层多保留角度不整合关系,不是本期推覆构造的主滑面。因此,本期推覆构造主滑面可能为华力西—印支构造层与下伏前泥盆纪褶皱基底间的区域性角度不整合面,在由东向西的区域水平应力持续推挤下,自东向西滑动,诱发一系列次级构造面(包括燕山期形成的拆离面、新形成的构造面),通过顺层平推、切层逆冲等运动机制,形成总体上呈低角度的叠瓦构造组合(图13),其动力学来源可能为印度板块与欧亚板块碰撞形成。

本期推覆构造规模大,动力学机制复杂(顺层和切层推覆),彻底打破了其原有的地层沉积层序,形成了华南地区现存的横向分带、纵向分层的多层叠瓦、堆垛推覆构造格局。

3.2推滑覆构造的形成时代

3.2.1燕山期滑覆构造

据《江西省区域地质志》研究[1],燕山构造演化旋回始于晚三叠世,结束于早白垩世。早期(T3—J1)为拉张构造环境,晚期(K1)转化为挤压造山环境。LI Jianhua等[24]进一步将华南白垩纪构造演化划分为早白垩世早期(145~137 Ma)、早白垩世晚期—晚白垩世早期(136~86 Ma)、晚白垩世晚期(85~?Ma)三个发展阶段。

3.2.1.1晚三叠世—中侏罗世拉张构造期

研究区沉积了一套以安源组海陆交互相含煤碎屑岩建造和以林山群为代表的陆相碎屑含煤建造,盛产植物和海相双壳类化石。在江西中南区的临江—龙南盆地、菖蒲—白面石盆地、安远三百山一带菖蒲组中发育一套火山喷发堆积物,下部为基性熔岩及火山碎屑岩组合,上部为酸性熔岩及火山碎屑岩组合,组成一个火山喷发旋回,总体构成“双峰式”火山岩组合,不整合于早期不同时代地层之上。侵入岩方面,三叠纪晚期形成过铝-强过铝二云母花岗岩组合,以壳源岩石为主,同位素年龄值为207~220.3 Ma(Tims);侏罗纪,大面积的壳熔花岗岩主要形成于隆起带,其中,早—中侏罗世形成S型弱过铝质黑云母花岗岩-过铝强分异二云母花岗岩组合,三南地区局部伸展形成辉长闪长岩-A型花岗岩-铝质A型花岗岩,晚侏罗世形成弱过铝质黑云母花岗岩-过铝强分异二云母花岗岩组合,同位素年龄值为136~189.4 Ma(SHRIMP、LA-ICPMS、Tims)。菖蒲组双峰式火山岩为江西中生代最早的一次火山活动,近年来获得一批锆石的(SHRIMP)U-Pb年龄介于195.2~188 Ma间,时代为早侏罗世,代表燕山构造演化旋回拉张盆地的形成时代。

3.2.1.2早白垩世挤压造山期

沉积一套以武夷群、火把山群为代表的碱性系列(少部分为钙碱性系列)中-酸性火山岩类,代表盆地晚期转向挤压构造环境下的造山带火山岩,以角度不整合覆盖在下伏地层之上。《江西省区域地质志》[1]收集了截止2012年底前发表的同位年龄值数据显示,武夷群打鼓顶组年龄为141~138 Ma(鸡笼嶂组为142.5~130.8 Ma),鹅湖岭组为138~127.9 Ma,其年龄值均小于145 Ma(也有个别年龄偏老),归属早白垩世早期;火把山群同位素年龄值集中于132.5~124.51 Ma之间,时代上应当属于早白垩世晚期。侵入岩方面,早白垩世形成晶洞碱长花岗岩-过铝强分异二云母花岗岩-过铝黑云母花岗岩-花岗质潜火山杂岩,沿深断裂带形成了Ⅰ型中酸性斑岩,晶洞碱长花岗岩-过铝强分异二云母花岗岩-过铝黑云母花岗岩的同位素年龄值为142.9~115 Ma(SHRIMP、LA-ICPMS、Tims),花岗质潜火山杂(斑)岩同位素年龄值为138~97 Ma(SHRIMP、LA-ICPMS)。上述侵入岩、火山岩同位素年龄值反映燕山期造山时间集中在145~97 Ma之间,与LI Jianhua等[24]所划分的第一、第二阶段火山岩时代(145~86 Ma)相当。

造山带中推覆构造一般形成于火山岩地层沉积之后、花岗岩体侵位之前(或同时),特别是晚期花岗质潜火山杂(斑)岩墙的出现,表明造山运动已基本结束。因此,该期花岗质潜火山杂(斑)岩同位素年龄值(138~97 Ma)大致代表燕山期推滑覆构造的形成时代,归属于早白垩世晚期—晚白垩世早期。林全胜[19]于大田广平同构造花岗斑岩体测年确定其形成时代为(142.22±0.74) Ma,崔学军等[10]在本期推覆构造前缘逆冲带的井冈山地区测得逆冲构造岩新生多硅白云母的40Ar-39Ar年龄值为184 Ma,进一步佐证了推覆构造的形成时代。

综合以上各类研究成果,基本可以认定区内滑覆构造形成时代为早白垩世晚期,属燕山期陆内造山产物。

3.2.2喜马拉雅期推覆构造

喜马拉雅旋回是指晚白垩世以来的构造演化历史(99.6 Ma~至今),晚白垩世—古新世沉积了赣州群和圭峰群。赣州群角度不整合在下伏火把山群之上,圭峰群低角度不整合或平行不整合在下伏赣州群之上,说明喜马拉雅旋回也具有多期次的拉开-闭合构造。

本次新发现的喜马拉雅期推覆构造尚未开展测年工作。在吉泰盆地茅店组基性火山岩中,余心起等[22]、PEARCC J A等[5]、朱勤文等[6]获得板内快速拉张环境的碱性玄武岩同位素年龄139~143 Ma,大致代表盆地拉张时代;郑文等[23]对1∶5万地质填图新发现的高位碱性(橄榄)辉绿玢岩侵入体进行了研究,发现其侵入于晚白垩世地层中,测得该期侵入体同位素K-Ar年龄值为55.9~66.3 Ma。辉绿玢岩侵入体的出现,大致代表盆地挤压闭合年代,它与盆地挤压闭合阶段形成的推覆构造可能有成因联系,是推覆构造-岩浆事件的有机统一体。因此,笔者认为,碱性(橄榄)辉绿玢岩年龄大致代表本次推覆构造的形成时代,将其归属为古近纪,与地质依据也相吻合。

4 结 论

(1)江西南城地区存在燕山期和喜马拉雅期两期推滑覆构造。前者为晚石炭世—侏罗纪地层以“飞来峰”型式滑覆在前泥盆纪地质体之上,主滑断层沿石炭纪—侏罗纪地层底部不整合界面扩展滑移而成,为自南东向北西运移的重力滑覆构造;后者为推覆距离巨大的推覆构造,前白垩纪地质体呈岩席状推覆堆垛在原地系统白垩纪地层之上,推覆方向自南东向北西。

(2)赣闽地区燕山期滑覆构造以“武夷隆起”为中心,其西部推滑覆方向自南东向北西,东麓则表现为由北西向南东,形成以重力滑脱作用为主导的周边向外侧滑覆的“武夷隆滑构造”;动力学来源可能来自燕山期滨太平洋构造域太平洋板块向欧亚板块俯冲,武夷山链作背斜式隆起所致。喜马拉雅期推覆构造在赣中南、闽西北直到东南沿海,均表现为由南东向北西推覆,动力学来源可能为印度板块与欧亚板块碰撞形成。

(3)喜马拉雅期推覆构造规模大、动力学机制复杂(顺层和切层推覆),彻底打破了华南地区原有的地层沉积层序,形成了现存的横向分带、纵向分层的多层叠瓦、堆垛推覆构造格局。前白垩纪地质体(包括前白垩纪地层、侏罗纪—晚奥陶世花岗岩)均为无根的外来推覆体,推覆在准原地系统“白垩纪—古近纪地层”之上。

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Study on Thrust Nappe and Sliding Nappe Structures of Mesozoic-Cenozoic in the Nancheng Area, Jiangxi

DENG Guo-hui, HE Bin

(JiangxiInstituteofGeologicalSurvey,Nanchang,Jiangxi330030,China)

Based on geological surveying and drilling verification of stratum contact relations both between Jurassic Linshan Group and underlying Pre-Jurassic metamorphic strata and between Cretaceous and Pre-Cretaceous strata, this study has newly found the Xiejia structural window, Zhuyouxincun structural window, Shangwushi structural window and Wangtianshi klippe, and moreover, has determined the Yanshanian glide and Himalayan thrust nappe structures in Nancheng area, Jiangxi. The Yanshanian glide structure occurred in the end of Middle Jurassic along the expanding surface from unconformity surfaces between D-T2/T3-K1(gliding nappe) and lower strata (underlying strata). The dynamics of glide structures maybe relate to the subduction of Pacific plate from southeast toward northwest. The large-scale Himalayan thrust nappe structure had thoroughly altered the former strata sequence and formed present tectonic framework. This framework is composed of multiple imbricated thrust and stacking faults (bedding and cross-bedding) and behaves a feature of lateral zonation and vertical stratification. The allochthon Pre-Cretaceous mass thrusts from southeast toward northwest and stacks on the autochthon Cretaceous strata. The autochthon Cretaceous strata exhibit some windows around by Pre-Cretaceous. The dynamics of Himalayan thrust nappe structure is complicated and maybe relate to the distant effect of the collision between the Eurasian plate and the Indian plate.

thrust nappe structure; sliding nappe structure; Mesozoic-Cenozoic; Nancheng, Jiangxi

2015-03-20;改回日期:2015-06-10;责任编辑:潘令枝。

中国地质调查局项目“江西1∶5万南城县、龙湖、株良、资福幅区域地质调查”(1212011120873)。

邓国辉,男,教授级高级工程师,1963年出生,构造地质学专业,主要从事区域地质矿产调查研究工作。

Email:dengguohui123@126.com。

P542

A

1000-8527(2016)01-0097-13

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