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1、 01 肯 地 质 论 评 G E O L O G IC A L R E V IE W V 01 60 N o 2 M ar 2 0 1 4 晚奥陶世五峰期上扬子海南缘的 同生变形构造形成机 制 赵明 胜1 2 田 景春 王约 1 成都理工大学沉积地质研究院 成都 6 1 0 0 5 9 2 油气藏地质及开发工程 国家重点实验室 成都理工大学 成都 6 1 0 0 5 9 3 贵州大学资源与环境工程学院 贵阳 5 5 0 0 2 5 内容提要 晚奥陶世上扬子海南缘以黑色碳质页岩为特征的五峰组笔石页岩段中见有由小型褶皱和层间阶梯 状断层等构 成的 同生 变形构造 其上 下地层均 为正常沉积 的黑
2、色页岩 同生变形 构造开始 于凯 迪阶末期 D i c e l l o g r a p t u s c o m p l e x u s 结束于P a r a o r t h o g r a p t u s p a ifi C A 在空间分布上表现为靠近滇黔桂古陆一侧的上扬子海盆 内 古蔺一桐梓一松桃 的变形构造层以小型褶皱为特征 向海一侧 綦江一秀山 则逐渐过渡为以小型阶梯状断层 为主 同时伴有小型褶皱 但川南长宁一带的五峰组中未发现有 同生变形构造 同生变形构造在滇黔桂古陆向海一 侧较近陆一侧发育 其变形强度逐渐增强 且 由西向东同生变形构造的发育强度增强 表明扬子海在沿滇黔桂古陆 的西侧可
3、能为较平坦的古海底地貌 而东侧具有较陡的斜坡存在 在渝东南秀山 仅同生变形构造层内发育有地震 事件成因的火焰状岩脉 另外 在桐梓地区 同生变形构造层的上 下与正常沉积的黑色页岩之间均见有斑脱岩层 因而推测火山喷发可能是导致变形构造形成 的主要诱因 在火山事件引起地壳多期震荡的背景下 处于陡坡上的 塑性泥 页 岩发生滑动形成同生变形构造 同时 奥陶纪末期是加里东运动的剧烈活动期 导致滇黔桂古陆西侧较 为平坦 而东侧较陡的古海底地貌可能与奥陶纪晚期扬子陆块与华夏陆块发生的碰撞相关 关键词 黑色页岩 同生变形构造 形成机制 上扬子海南缘 五峰期 奥陶纪 同生变形构造系指发生在沉积作用不久后至 固 结
4、成 岩 前 的 变 形 扰 动 L o w e 1 9 7 5 1 9 7 6 Mi l l s 1 9 8 3 Al l e n 1 9 8 6 Va n l o o n a n d B r o d z i k o w s k i 1 9 8 7 M a l t m a n 1 9 9 4 在沉积物富含大量孔隙水或埋藏 不深 L o w e 1 9 7 5 K a w a k a m i a n d K a w a m u r a 2 0 0 2 阶 段 在地壳颤动等因素下 由于压实差异 重力滑动 或滑塌等因素引发的变形构造 其中以滑塌构造引 起 的变形主要 以揉搓及小型断裂为特征 赵潋林
5、和 刘孟慧 1 9 8 8 冯增 昭 1 9 9 3 吕洪波 等 2 0 0 3 2 0 0 6 杜远生等 2 0 0 7 同生变 形构造在沉积 盆地分析 中具有较为重要 的意义 尤其对重建古地理和构造 格局现状具有重要 的指示作用 赵潋林 和刘孟慧 1 9 8 8 以渤海湾周缘地 区的东蹼 凹陷下第 三系沙 三一沙四段为例 讨论 了同生变形构造在古地理 古 构造和沉积环境等方面的意义 姜月华等 1 9 9 3 通 过滑塌揉皱 的倾 向恢复 了皖南一鄂东南地 区在寒 武一奥陶纪时的古斜坡方向 吕洪波等 2 0 1 1 根据 灵 山岛早白垩世莱阳期地层 中发育的滑塌体位移方 向判断 了盆地的古地
6、 理特征 同时揭示 了区域 大地 构造信息 五峰期经历 了地史上一次生物绝灭事件 导致 约有 8 5 的物 种绝 灭 S h e e h a n 1 9 8 8 2 0 0 1 同 时 全球性的加里东运动对我国南方的古地理 古环 境 古气候造成了重大的变革 但关于上扬子海南缘 五峰期的同生变形构造却少有报道 本文是在渝南 綦江观音桥 N 2 8 3 7 4 9 E 1 0 6 4 7 1 2 和黔北桐 梓南坝子 N 2 8 0 3 3 9 E 1 0 6 5 1 5 2 两条剖面研 究成果 的基 础上 赵 明胜 等 2 0 1 0 又选取川南珙 县双河 N 2 8 2 3 3 6 E 1 0
7、4 5 2 5 0 和古蔺丁木 N 2 7 5 6 2 8 E 1 0 6 0 7 0 0 渝 东南秀 山大 田坝 N 2 8 2 8 0 1 E 1 0 8 5 6 0 7 黔东 北松桃 陆地坪 N 2 8 1 2 5 6 E 1 0 9 0 9 3 6 以及鄂 西宜 昌王家湾 N 3 0 5 8 5 6 E 1 1 i 2 5 1 0 5条剖面 图 1 a 1 b 通过 详细研究上扬子海南缘的变形构造发育特征 深入 注 本文为国家自 然科学基金资助项 目 编号 4 1 1 6 2 0 0 3 国家科技重大专项 编号 2 0 1 l z x O 5 o o 7 一 D o 3 1 的成果 收
8、稿 13 期 2 0 1 3 0 2 2 6 改回日期 2 0 1 3 0 5 2 1 责任编辑 黄敏 作者简介 赵明胜 男 1 9 8 1 年生 博士 主要从事油气地层的研究工作 E m a i l p a s s i o n 1 1 4 1 2 6 C O rn 第 2期 赵明胜等 晚奥陶世五峰期上扬子海南缘的同生变形构造形成机制 3 0 l 探讨五峰期变形构造 的形成机制 为该 期上扬子 的 古地理一古海底地貌和区域构造活动特征提供了证 据 1 区域概况 晚奥陶世五峰期扬子海位于赤道附近的中低纬 度 王玉忠 1 9 9 2 B o u e o t e t a 1 2 0 0 9 九江地峡
9、将 其分为 上扬 子 和下 扬 子 两 部分 Wa n g K e t a 1 1 9 9 7 马力等 2 0 0 4 严德天等 2 0 0 9 其 中上扬子海 西起川滇古陆 龙门山古陆 东到江南古陆 华夏古 陆 南临滇黔桂古陆 由于受到加里东运动的影响 滇黔桂古陆和华夏古陆面积有所扩 大 导致扬子海 海域面积缩小 此时的扬子海处于半封闭的低能海 洋环境 而到志留纪龙马溪期 华夏古陆急剧扩大 与滇黔桂古陆拼合成一片 扬子海 的海域面积进一 步缩小 周名魁等 1 9 9 3 区内的五峰组分别与上 覆志留系龙马溪组 的黑色页岩和下伏涧草沟组 临 湘组 的含泥质灰岩整合接触 图 i e 五峰组根据
10、其岩性划分为以含泥质灰岩为特征的观音桥段及 以 碳质页岩为主的笔石页岩段 生物特征观音桥段以 富产 H i r n a n t i a D a l m a n i t i n a动 物 群 化 石 而 闻 名 T e m p l e 1 9 6 5 戎嘉余 1 9 7 9 汪啸风 和柴之芳 1 9 8 9 肖传桃等 1 9 9 6 戎嘉余和詹仁斌 1 9 9 9 徐论 勋等 2 0 0 4 并且聚集式保存 而笔石页岩段沉积 期 笔石 占有优势地位 保存的化石具有定 向排列的 特点 尹海鉴等 2 0 1 2 五峰组地层沉积厚度较 薄 存在有 D i c e l l o g r a p t u s
11、 c o m p l a n a t u s D c o m p l e x u s P a r a o r t h o g r a p t u s p a c ific N o r m a l o g r a p t u s e x t r a o r d 0 r 一 o j s u e n s i s和 p e r s c u l p t u s 5个化 石带 陈旭等 2 0 0 0 a 2 0 0 0 b 苏文博等 2 0 0 6 a 2 变形构造特征及时空分布 本文选取的剖面按其地理位置可以大致分为向 海一侧 四川长 宁一重庆綦 江一重庆秀山 以及 向 陆一侧 四川古蔺 贵州桐梓一贵州
12、松桃 并且向 海与向陆一侧的各剖面点的连线与滇黔桂古陆的西 东走向大体一致 图 1 b 除川南长 宁五峰组 内并 未发现有变形构造层外 其余均发育在五峰组的笔 石页岩段 内 且主要 由小型褶皱 和层 间阶梯状的断 层构成 其上覆和下伏地层均为同一岩性的 正常沉 积的黑色页岩 图 2 图 3 在时间分布上 通过对重庆綦江 贵州桐梓 贵 州松桃 湖北宜昌4条剖面笔石带的地层对比发现 重庆綦 江 的变 形构 造层 发 生在 D c o m p l e x u s P p a c ifi c s内的 t y p i c u s s u b z 地层 中 图4 a 贵州桐 梓的变形构造层仅限于 D c
13、o m p l e x u s 图4 a 贵州 松桃的变形构造层发育在 P p a c ifi c 地层 中的上 部 图 4 a 湖 北 宜 昌 变 形 构 造 层 则 发 育 于 P p a c ifi C U B内的 t y p i c u s s u b z 的地层 中 图 4 a 综 合上 述 4条 剖 面 五 峰 组 的变 形 层 开 始 于 D c o m p l e x u s 结束于 P p a c ifi C U 即凯迪阶的末期 图 4 a 在空 间分布上 向海一侧的重庆綦 江和重庆秀 山变形构造层具有多期变形的特点 并根据其变形 构造的特点可以大致分为 2 3个构造层段 两
14、地 的变形特征具有相似性 赵明胜等 2 0 1 0 曾对重庆 綦江观音桥剖面的变形构造进行了报道 分布于綦 江剖面的 I 构造层段与秀山 I 构造层段具有相同的 构造特征 均为密集的 陡倾 角的 共轭 的阶梯状 断 层 图2 a 2 b 图3 a 綦江剖面的 一 构造层段与 秀山的 构造层段结构相似 表现为以小型褶皱为 主 图2 a 2 c 2 e 2 f 图 3 a 3 b 3 c 并有层 间阶梯状 断层切穿部分小型褶皱 图2 c 图3 c 两地的变形 层厚度较厚 变形强度较为强烈 在秀山 构造层 段的中部见有似层状分布的 火焰状的碳酸盐岩脉 岩脉多与层面斜交或垂直 图 3 a 3 d 3
15、e 向陆一侧 四川古蔺一贵州桐梓一贵州松桃 的变形构造层 中的变形构造基本一致 均见有小型褶皱 图 2 g i 在桐梓剖面还见有层间小型阶梯状断层 并且在 变形层与上覆 和下伏 的黑色页岩 间发育有 1 5 2 c m的斑脱岩层 图 2 g 向陆一侧 的变形层厚度 均较薄 且变形程度相对较弱 另外 还有一条剖面 位于鄂西宜昌王家湾 该剖面的五峰组 已被提名为 赫南特阶国际层型剖面 G S S P 保存有完整笔石序 列和丰富的赫南特动物化石 C h e n X u e t a 1 1 9 9 9 陈旭等 2 0 0 0 a 在王家湾五峰组笔石页岩段也发 育有较为宽阔的由褶皱构成的变形构造层 变形
16、 构 造层的上覆和下伏地层 均为未变形的 产状正常的 黑色页岩层 图 3 f 3 同生变形构造形成机制 3 1 变形类型 同生变形构造其明显特征为被局限于未变形 的 某一层 曾允孚和夏文杰 1 9 8 6 赵潋林和刘孟慧 1 9 8 8 陈洪德等 1 9 8 9 吕洪波等 2 0 0 3 赵明胜等 2 0 1 0 研究区五峰组内的变形构造层均发育在笔 石页岩段且由阶梯状断层以及其间小型褶皱所组 成 不 同 于沉 积前 构造 p r e d e p o s i t i o n a l s t r u c t u r e 第 2期 赵明胜等 晚奥陶世五峰期上扬子海南缘的同生变形构造形成机制 3 0 3 a 五峰组 内的 同生变形构造层 野外照片 重庆綦江观音桥 I 一 以密集 陡倾 角的阶梯状 断层为 特征 一小型褶 皱较为 密集 为特征 一阶梯状断层产状较缓且稀少 与其上伏正 常黑 色页岩 沉积层相 接触 L F 一龙马溪组 B M一五峰组笔 石页岩段 G M一五峰组 观音桥 段 J F 一涧草沟组 N s 一正常沉积的黑色页岩层 b 示同生变形构造层内的阶梯状断层 箭头所指为共轭阶梯状
