雪峰造山帶靖州盆地斷裂構造及其形成背景探討

柏道遠，鐘響，賈朋遠，熊雄

(湖南省地質調查院，湖南長沙410016)

前人對雪峰造山帶構造特征及演化進行過大量研究(賈寶華，1994;郭令智等，1984;王鴻禎等，1986;許靖華等，1987;陳海泓等，1993;馬文璞等，1995;范小林，1996;鄧家瑞和張志平，1996;侯光久等，1998a，1998b;丘元禧等，1998，1999;殷鴻福等，1999;馮向陽等，2001;柏道遠等，2010，2011a;胡召齊等，2010;李聰等，2011;李三忠等，2011;陳世悅等，2011;張玉芝等，2011;張菲菲等，2011)。其中印支運動以來地質構造為研究重點之一(楊紹祥和余沛然，1997;梁新權等，1999;楊紹祥，2000;楊奎鋒等，2004;Wang et al.，2005;丁道桂等，2007a，2007b;金寵等，2009;梅廉夫等，2010;張進等，2010a，2010b;劉恩山等，2010;湯雙立等，2011;汪昌亮等，2011)，前人已通過斷裂、褶皺、節理、沉積盆地等有關區域構造形跡識別或厘定了幾期主要構造應力事件，具體包括印支運動NW向的推覆(丁道桂等，2007a，2007b;金寵等，2009;汪昌亮等，2011)，燕山早期NW向擠壓和燕山晚期EW向擠壓(劉恩山等，2010)，晚三疊世－中侏羅世NNE向溆浦－靖州斷裂等左行壓剪(Wang et al.，2005;張進等，2010b)，白堊紀伸展(丘元禧等，1998;丁道桂等，2007b;張進等，2010b;鄭貴州，1998;王伏泉，1999)，以及新生代早期(始新世－漸新世)NNE向溆浦－靖州斷裂等右行走滑和新生代后期(中新世)NW-SE向擠壓(張進等，2010b)等。而從已有區域大地構造背景研究來看，雪峰構造帶自早中生代以來實際應經歷了更多期次不同體制的應力場事件(萬天豐和朱鴻，2002)。筆者近年來在雪峰造山帶南段靖州盆地及周緣對上古生界和上三疊統－中侏羅統中的小型斷裂和節理構造進行了調查，發現其反映了多期不同方向和性質的應力事件。本文即就各應力事件的區域構造背景進行探討，以為雪峰造山帶中生代構造演化的進一步深入研究補充資料。

1 區域地質概況

靖州盆地位于雪峰弧形構造帶南段東部，跨于NNE向溆浦－靖州斷裂之上。(殘留)盆地形態狹長，呈NE40°方向展布，長約32 km，寬約5 km，北東端殘留寬僅2 km(圖1)。盆地周邊自里向外依次為上古生界石炭系－二疊系碳酸鹽巖沉積和板溪群－下古生界;上古生界角度不整合于南華系－寒武系不同層位之上(圖1)。板溪群－下古生界總體呈一傾向南東的單斜構造，北西和南東兩側分別為逆斷裂所切割(圖2);自下而上依次為板溪群牛牯坪組板巖，南華系長安組含礫砂質板巖、富祿組砂巖、大塘坡組板巖、南沱組含礫砂質板巖，震旦系金家洞組板巖、留茶坡組硅質巖，寒武系牛蹄塘組炭質頁巖等。

盆地內部主要發育上三疊統－中侏羅統(早燕山構造層)。其中上三疊統－下侏羅統主要分布在盆地北端、靖縣以西，下部為硅質(燧石)礫巖，上部為砂巖及黏土巖，厚0.5～164 m。中侏羅世瀘陽組構成盆地主體，總體為紫紅色黏土巖與砂巖、粉砂巖互層，偶夾礫巖、砂礫巖薄層或透鏡體，厚約1030 m。此外，盆地東緣南段沙堆一帶殘留有少量白堊紀沉積，其角度不整合于瀘陽組之上，為紫紅色塊狀礫巖，形成于山間斷陷盆地。

圖1 靖州盆地及周緣地質構造圖Fig.1 Geological sketch map of the Jingzhou Basin and its adjacent areas

圖2 靖州盆地橫剖面圖(剖面位置見圖1)Fig.2 Geological section across the Jingzhou Basin(locus as shown in Fig.1)

研究區及周邊地區經歷了武陵(晉寧)(舒良樹，2012)、加里東(郝義等，2010)、印支和早燕山等幾次主要構造運動暨變形事件，造成板溪群/冷家溪群、上古生界/前泥盆系、早燕山構造層/上古生界、白堊系/早燕山構造層等角度不整合。值得指出的是，區域上雪峰造山帶冷家溪群中多發育緊閉褶皺，板溪群－下古生界常發育寬緩褶皺(舒良樹，2012)，這些褶皺變形導致前泥盆紀基底產生“剛化”，一定程度上增加了上古生界及后期地層褶皺變形的難度。

盆地兩側或內部發育多條NE向斷裂(圖1)，可能屬NNE向溆浦－靖州基底斷裂的表層發散或派生斷裂。盆地西緣斷裂主要發育于北部，運動性質有左行走滑和西傾逆沖。盆地東緣發育走向NE、傾向SE的逆斷裂，東側寒武系往西逆沖于石炭系、二疊系、侏羅系等不同層位地層之上。

盆地主體總體呈一平緩向斜，向斜軸跡顯著偏于南東側;盆地北端則由2向(斜)夾1背(斜)組成復式向斜(圖2)。褶皺卷入地層為上古生界和上三疊統－中侏羅統，兩構造層巖層傾角大多相近，反映褶皺主要形成于早燕山期，印支期變形弱。不過盆地東緣兩構造層之間多呈高角度不整合接觸，反映印支運動中東緣斷裂逆沖及較強的褶皺變形。

2 斷裂和節理觀測資料

盆地周緣石炭系及盆地內部侏羅系中不同產狀與運動性質的小型斷裂和節理發育，成為區域(或局部)應力場及構造背景演變的重要信息載體。鑒于研究區總體覆蓋嚴重，本次重點選取采石坑和公路側壁的良好露頭，對盆地周緣石炭系及盆地北端飛山一帶侏羅系進行了較多小型斷裂和節理構造的調查，觀測點位見圖1。對各點收集資料依次簡介如下。

2.1 盆地周緣上古生界中斷裂和節理

2.1.1 盆地北東端外緣小斷裂

G69點:為一人工采石坑，出露地層為大埔組灰白色塊狀細－中晶白云巖。巖層產狀為300°∠15°±。采坑側壁上見兩組破裂或小斷裂。第一組破裂F1近EW向，產狀190°∠75°，裂面平直，發育水平擦痕，滑抹晶體組成的正階步指示左行走滑(圖3a)。第二組破裂F2呈近SN向(NNW向)，產狀為80°∠82°±，裂面較平直，發育水平擦痕與滑抹晶體，正階步指示左行走滑。

G70點:為一較大規模采石坑，出露地層為馬平組灰色厚層－塊狀泥晶、粒屑灰巖，巖層產狀為155°∠45°±，較陡。局部見數量較多的近 EW 走向、傾向北、傾角50°左右的破裂(圖3b)，較平直，具剪裂性質，裂面上正階步指示逆沖。另見一組NNE向陡傾破裂或小斷裂，選擇觀測代表性產狀有290°∠80°、300°∠77°。裂面上發育正階步與反階步(圖3c)，均指示斷裂左行走滑活動。

值得注意的是，G70點巖層傾角達45°，有別于靖州盆地北緣上古生界產狀總體平緩特征，結合觀測點處小斷裂分析，很可能與更大規模的近EW向隱伏逆沖斷裂活動有關。

G71點:于大型人工采石坑中，出露大埔組灰白色塊狀白云巖，巖層產狀30°∠8°±，極平緩。見一NNW向斷裂 F1，產狀為70°∠85°±，較平直;破碎帶寬1.2 m，帶內發育斷層角礫巖(圖3d);帶內次級裂面上發育摩擦鏡面與滑抹晶體，正階步指示東盤下降，具正斷層性質。從斷裂陡立且裂面平直特征來看，該斷裂早期很可能為走滑斷裂，后期疊加伸展活動。在斷裂F1東面見一NNW向小斷裂F2，產狀為250°∠84°;裂面上正階步指示右行走滑。從斷裂產狀特征來看，F1與F2應為同一組斷裂，反映了NNW向斷裂先后經歷過右行走滑和伸展活動。

圖3 靖州盆地周緣斷裂特征Fig.3 Features of the faults in the adjacent areas of the Jingzhou Basin

G72點:于公路邊巖壁上見大埔組灰白色塊狀白云巖良好露頭。巖層產狀為315°∠12°±。見一組非常發育的NE向直立裂面(小斷裂)，觀測產狀有 310°∠88°、305°∠86°、307°∠88°、314°∠86°、312°∠87°等。裂面上正階步與反階步同時指示左行走滑(圖3e)。

2.1.2 盆地西緣斷裂與節理

G77點:為一較大規模采石坑，出露地層為馬平組灰巖，巖層產狀160°∠20°。點處主要發育以下3組小斷裂或破裂。第一組，NNW向直立破裂F1，發育多條，觀測產狀數據有 245°∠88°、253°∠88°、254°∠88°、253°∠88°等，較平直，當為走滑剪切成因，未能確定其走滑方向。第二組，NNE向斷裂F2，產狀300°∠67°，摩擦鏡面上反階步指示左行走滑特征(圖3f)。第三組，SN向斷裂F3，不甚平直，為張性斷裂，產狀為270°∠80°，摩擦面上反階步指示正向滑動(圖3g)。從上述3組斷裂組合關系來看，其很可能同為SN向擠壓產物，其中F1與F2為共軛剪切斷裂。

G77點NW約250 m采坑，馬平組灰巖中見一NW向小斷裂，產狀為45°∠83°，裂面上發育水平擦痕，正階步指示左行走滑。

G80點:于小采坑中見大埔組白色塊狀粗晶云巖良好露頭，巖層產狀為140°∠12°。見一組間距3～6 m的SN向直立剪節理或小斷裂。裂面上反階步(圖3h)及旁側羽裂指示右行走滑。

G81點:于公路邊巖壁上見上石炭統大埔組白色塊狀細晶云巖良好露頭。巖層產狀為138°∠12°。見兩組產狀直立的共軛節理或小斷裂。第一組節理L1見有多條，EW走向，直立，產狀為0°～3°∠88°±;裂面上反階步指示右行走滑。第二組節理L2數量少，NNW走向，直立，觀測代表性產狀為65°∠89°;裂面上見擦痕及正、反階步(圖4a)，同時指示左行走滑。

G82點:于采石坑中見馬平組灰巖良好露頭，巖層產狀為140°∠14°。見一SN向小斷裂或節理裂隙，產狀265°∠89°。裂面上發育滑抹晶體、擦痕以及正階步和反階步，并一致指示右行走滑。

2.1.3 盆地南端外緣斷裂

G83點:于采石坑中見馬平組灰巖良好露頭。巖層產狀近水平，為40°∠5°。見兩組小斷裂。第一組斷裂F1走向NWW，近直立，產狀為30°∠85°，次級羽裂及滑抹晶體組成的正階步指示左行走滑。第二組斷裂F2走向NEE，產狀為330°∠85°±，反階步指示亦為左行走滑(圖4b)。從上述兩組斷裂的產狀關系來看，早期很可能為近EW向擠壓下形成的共軛斷裂。后期產生NNE向擠壓疊加，使F2產生左行走滑。

2.1.4 盆地東緣斷裂

G84點:于一采石坑中見良好大埔組白云巖露頭，巖層產狀310°∠40°。發育一 NE向斷裂破碎帶，帶寬約5 m。白云巖碎裂巖化并可形成角礫巖(圖4c)。斷裂帶內一組明顯的裂面產狀為310°∠85°±，裂面凹凸不平，其上發育滑抹晶體組成的水平擦痕及正階步，指示正斷裂性質。

G85點:于一采石坑中見馬平組灰巖良好露頭。巖層近水平，略向NW緩傾。發育一組多條NNE向直立小斷裂(圖4d)，斷裂產狀300°∠88°±，各斷裂面之間高度平行，斷裂間距1～2 m。裂面上見反階步及擦痕，其中擦痕向北側伏，側伏角70°左右。擦痕與反階步一并指示西盤下降(圖4e)，并兼具右行走滑。從各小斷裂之間高度平行且產狀直立來看，該組斷裂早期應為剪切走滑性質。后期可能在靖州盆地形成時期產生伸展活動。

G86點:于采石坑內見一NEE向逆斷裂(圖4f，圖5)，斷裂北西盤(上盤)為馬平組灰巖，下盤為梁山組黑色頁巖、棲霞組夾燧石條帶灰巖;兩盤巖石均有碎裂化并有方解石團塊發育。帶內多條裂面及斷夾塊組成疊瓦狀構造。斷裂主體產狀為335°∠55°。往南西約60 m，于另一采坑巖壁見馬平組淺灰色塊狀灰巖中見一組NNW傾向逆沖斷裂，斷裂及夾塊之上為棲霞組－茅口組的深灰色中層狀夾燧石條帶灰巖滑覆體疊覆(圖4g，圖6)，清楚地反映了早期逆沖→后期(重力)伸展滑覆的發展過程。值得指出的是，上述逆斷裂走向NEE，明顯有別于盆地東緣主斷裂的NE走向，反映其形成的時代背景有別。

2.2 盆地內部侏羅系中斷裂與節理

于盆地北部飛山一帶侏羅系中進行了小型斷裂和節理觀測，典型觀測點情況如下。

G73點:出露地層為侏羅系瀘陽組紫紅色塊狀巖屑石英粉砂巖，產狀為305°∠27°。觀測點處發育2組具共軛關系的剪節理。第一組節理L1為NW向，產狀為55°∠65°左右。第二組節理 L2為NNE 向，產狀為290°∠88°左右。

圖4 靖州盆地及周緣斷裂特征Fig.4 Features of the faults in the Jingzhou Basin and its adjacent areas

圖5 G86點NEE向逆斷裂Fig.5 The NEE-trending thrust fault at G86

圖6 G86點南西面逆沖－滑覆構造Fig.6 The thrust-gliding structure to the southwest of G86

G74點:為侏羅系瀘陽組紫紅色粉砂巖－細砂巖，巖層產狀為306°∠25°。發育2組具共軛關系的剪節理。第一組節理L1呈NE走向，數量較多，節理間距10～30 cm為主，產狀為137°∠80°左右，節理面上反階步指示右行走滑(圖4h)。第二組節理L2數量較少，產狀為205°∠75°左右。

G75點:出露地層為侏羅系瀘陽組紫紅色粉砂質泥巖、泥巖夾灰綠色鈣質層。見2組具共軛關系的剪節理。第一組節理L1為NNE向，產狀為120°∠80°左右。第二組節理L2為NNW向，產狀為60°∠85°左右。

G76點:于觀測點南約100 m見2組剪節理。第一組NE向節理 L1發育較差，產狀136°∠85°左右;旁側羽裂指示本組節理具左行走滑性質。第二組NW向節理L2極發育，產狀為45°∠72°左右，旁側羽裂指示本組節理也具左行走滑性質。露頭顯示L1可能早于并限制L2。

3 應力事件及其構造背景

3.1 斷裂和節理所反映的應力事件

上述不同產狀特征與運動性質的小型斷裂和節理，顯然反映了不同構造階段區域或局部應力背景的復雜變化。圖1集中表示了各觀測點斷裂或節理所反映的區域(或局部)最大擠壓應力(或伸展應力)。其中逆斷裂擠壓應力方向與斷裂走向垂直;走滑斷裂或剪節理的擠壓應力按與裂面30°夾角取向，共軛剪節理的擠壓應力方向按銳夾角等分線確定。

各點變形所反映的主應力可歸納為以下幾個方向:

(1)近SN向擠壓。具體包括SN向、NNE向和NNW向。SN向者見于石炭系中的G70和G77點、侏羅系中的G73和G75點等。NNE向者見于石炭系中的 G71(NNE10°)和G72 點(NNE10°)、侏羅系中的G76點(NNE15°)等。NNW向者見于石炭系中的 G86 點(NNW335°)。

(2)NNE 向擠壓。包括 G80(NNE30°)、G82(NNE25°)、G83(NNE30°)等點，均位于石炭系中。

(3)NEE向擠壓。包括石炭系中的 G69點(NEE70°)和侏羅系中的 G74(NEE75°～80°)。

(4)EW向-NWW向擠壓。有石炭系中的G83點(EW向)和G77點(NWW285°)，侏羅系中的G76點(NWW285°)等。

(5)NW向擠壓。包括石炭系中的G69點(NW320°)和G81 點(NW302°)。

(6)NW向伸展。包括石炭系中的G84點和G85點。

順便指出，反映上述各期應力事件的斷裂或節理均于石炭系灰巖或白云巖中有發育，因此大致可排除巖性差異引起應力場變化的可能。

3.2 不同應力事件的構造背景探討

根據構造賦存層位和部分觀測點多期斷裂形成次序，結合靖州盆地構造特征以及中生代以來華南和雪峰造山帶構造演化背景相關研究，初步厘定上述應力事件的地質背景自早至晚如下:

(1)中三疊世(T2)晚期發生印支運動，研究區遭受NW向擠壓，形成了石炭系中G69點NNW向左行走滑斷裂和G81點共軛節理。就整個華南而言，本次構造運動中因秦嶺－大別－蘇魯構造帶碰撞造山以及Sibumasu地塊向印支地塊的碰撞增生和古特提斯洋在瓊中地區的消減關閉影響而形成區域SN向擠壓(舒良樹和周新民，2002;舒良樹等，2004;張岳橋等，2009;徐先兵等，2009)。但由于古太平洋板塊向西俯沖(Li and Li，2007)，以及受新元古代－早古生代揚子板塊與華夏板塊的NE向接合帶制約(柏道遠等，2012a)或兩陸塊的繼發性陸內俯沖匯聚控制(柏道遠等，2012b)，湘東南－湘西則形成NWW向-NW向擠壓(柏道遠等，2005，2006，2009)。本次構造事件尚于靖州盆地東緣形成NE向逆斷裂，并造成上古生界巖層產狀顯著變陡及上古生界與早燕山構造層之間的高角度不整合。

(2)晚三疊世－早侏羅世(T3-J1)，研究區遭受近SN向擠壓，形成石炭系中G70點EW向逆斷裂和NNE向左行平移斷裂、G77點NNE向和NNW向共軛平移斷裂、G71點NNW向右行平移斷裂、G72點NE向左行平移斷裂和G86點NEE向逆斷裂等。此外，在SN向擠壓下，靖州盆地北東端即靖州西面擠壓拗陷并充填T3-J1沉積，同時擠壓作用導致肖家團(G70點)一帶巖層走向偏轉為NEE且產狀顯著變陡(圖1)。值得注意的是，盆地東緣G86點及西側上古生界巖層走向與觀測點處逆斷裂走向一致，巖層產狀340°∠40°～45°;觀測點西側侏羅系瀘陽組巖層近水平，不整合于上古生界陡傾巖層之上。由此可推斷G86點逆斷裂形成于T3-J1的近SN向擠壓，而不是后述J2晚期的SN向擠壓。

T3-J1近SN向擠壓事件的構造背景為揚子及其以南各地塊向北運移與中朝板塊碰撞(萬天豐和朱鴻，2002)，使包括研究區在內的華南地區遭受SN向擠壓(柏道遠等，2011b)。區域上，湘東南NNE向茶陵－郴州斷裂因SN向擠壓派生EW向引張而形成伸展盆地(柏道遠等，2011b);雪峰構造帶靖縣－溆浦斷裂、通道－安化斷裂、城步－新化斷裂等先期NNE向斷裂在SN向擠壓下產生左行斜向逆沖，黑(白)云母40Ar/39Ar坪年齡顯示活動時代約為216～194 Ma(Wang et al.，2005);湘中凹陷內的近EW向復背斜和復向斜(張岳橋等，2009;王建等，2010)大約于此時形成。此外，晚三疊世區域上尚發生了大規模印支晚期花崗質巖漿活動(郭春麗等，2012;張龍升等，2012;羅志高等，2010)。

(3)中侏羅世(J2)早、中期，區域構造體制發生轉變，受古太平洋板塊(或伊澤奈崎板塊)俯沖影響，包括研究區在內的華南地區受NWW-NW向強擠壓而形成NNE-NE向的褶皺與逆沖斷裂(舒良樹和周新民，2002;舒良樹等，2004;張岳橋等，2009;徐先兵等，2009)。靖州盆地因擠壓拗陷和東緣斷裂向NW逆沖形成的重力荷載而進一步擴展，盆地中充填中侏羅統厚達1000 m以上的瀘陽組沉積，同時形成NE向低緩褶皺(向斜)變形。研究區本期與T2晚期均為NW向擠壓，因此前述石炭系中G69點NNW向左行走滑斷裂和G81點共軛節理也可能與本次構造擠壓有關。

(4)中侏羅世(J2)晚期，由于東南邊緣的古太平洋板塊斜向碰撞或俯沖(萬天豐和朱鴻，2002)或華北－揚子中生代旋轉碰撞(張進等，2010b)，區域NE-NNE向溆浦－靖州斷裂左行走滑，其派生近SN向擠壓應力，形成了侏羅系中G73和G75點的共軛節理、G76點中NE向左行剪切節理等。本次構造事件導致了中侏羅世靖州盆地的封閉。

(5)白堊紀(K)，區域NE向擠壓并誘發NW向伸展(萬天豐和朱鴻，2002)，形成了石炭系中G84和G85點NE向正斷裂。本次伸展事件在湖南形成大量NNE-NE向的斷陷盆地。

(6)晚白堊世(K2)晚期－古新世(E1)，NNE向溆浦－靖州斷裂右行走滑(張進等，2010b)派生NEE向擠壓，形成了石炭系中G69點NWW向左行走滑斷裂和侏羅系中G74點共軛節理。區域上，沅麻盆地西面NNE向保靖－銅仁斷裂的右行走滑(雷義均等，2012)可能也發生于該時期。研究表明，本次NNE向右行走滑事件尚于沅麻盆地白堊系中形成了較多小規模NW向褶皺(張進等，2010b)。區域NNE向斷裂右行走滑的動力背景可能與印度－歐亞板塊碰撞有關(張進等，2010b)。

(7)始新世－漸新世(E2-E3)，區域近EW向擠壓，形成了石炭系中G83點早期共軛斷裂、G77點NW向左行走滑斷裂，以及侏羅系中G76點NW向左行走滑斷裂等。本次擠壓事件導致了區域白堊紀－古近紀陸相盆地的封閉，雪峰造山帶中段沅麻盆地東緣也因此發育向西逆沖斷裂(楊紹祥和余沛然，1997;楊紹祥，2000;劉恩山等，2010)。其動力背景為太平洋板塊對東亞大陸東部向西俯沖、擠壓(萬天豐和朱鴻，2002;Maruyama and Seno，1986;Maruyama et al.，1997)。

(8)新近紀(N)，區域NNE向擠壓，形成了石炭系中G80點和G82點SN向右行走滑斷裂以及G83點NEE向左行走滑斷裂等。本次擠壓事件的動力背景為新近紀印度板塊與亞洲大陸碰撞(萬天豐和朱鴻，2002)或菲律賓海板塊由南向北運移(張進等，2010b)。

4 結論

(1)靖州盆地周緣上古生界及盆地侏羅系中不同產狀與運動性質的小型斷裂和節理，反映出SN向擠壓、NNE向擠壓、NEE向擠壓、近EW向擠壓、NW向擠壓、NW向伸展等應力事件。

(2)研究區中生代以來構造體制演化過程為:中三疊世晚期印支運動中區域NW向擠壓;晚三疊世－早侏羅世區域近SN向擠壓;中侏羅世早、中期區域NW向擠壓;中侏羅世晚期因區域NE-NNE向溆浦－靖州斷裂左行走滑而具SN向擠壓;白堊紀因區域NE向擠壓而形成NW向伸展;晚白堊世晚期－古新世溆浦—靖州斷裂右行走滑派生NEE向擠壓;始新世－漸新世區域近EW向擠壓;新近紀區域NNE向擠壓。

致謝:南京大學舒良樹教授和中國海洋大學李三忠教授對論文進行了認真審閱并提出了建設性修改意見，在此表示衷心感謝。

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