米倉(cāng)山地區(qū)古應(yīng)力重建與構(gòu)造分析.pdf

1、米倉(cāng)山位于揚(yáng)子克拉通的北緣，秦嶺造山帶的南側(cè)，東鄰大巴山弧形逆沖褶皺帶，西面為龍門山逆沖帶所限。米倉(cāng)山所處的大地構(gòu)造位置十分顯著，正好是這些重要的構(gòu)造單元的交匯處，其形成和演化也必然受到了這些構(gòu)造單元長(zhǎng)期的共同影響和作用，這為解析米倉(cāng)山地區(qū)的構(gòu)造屬性和演化歷史以及動(dòng)力機(jī)制等問(wèn)題制造了難度。另外一方面，對(duì)漢南、米倉(cāng)山地區(qū)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究也為解決以上幾大構(gòu)造單元的演化規(guī)律和相互作用關(guān)系問(wèn)題提供了十分重要的線索。 本文對(duì)米倉(cāng)山、漢南地

2、區(qū)的研究首先是通過(guò)野外的地質(zhì)考察、繪制穿過(guò)該區(qū)主要構(gòu)造單元的地質(zhì)剖面圖和米倉(cāng)山前陸地區(qū)的地震剖面解釋等手段展開(kāi)的。通過(guò)對(duì)上述地質(zhì)資料的分析和處理，本文確立了米倉(cāng)山的基本構(gòu)造樣式為一個(gè)疊加的逆沖推覆構(gòu)造帶，早期的由北向南的逆沖推覆為較晚期的由北西向東南的逆沖推覆作用所改造。同時(shí)，米倉(cāng)山的東端還受到來(lái)自于大巴山逆沖推覆帶的限制和影響，地層走向偏向北北東。 本文對(duì)米倉(cāng)山、漢南地區(qū)的研究重點(diǎn)放在了通過(guò)野外實(shí)測(cè)的斷層滑動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)定量、半定量

3、地反演區(qū)域古應(yīng)力方向、性質(zhì)和演化序列的工作上，這在該區(qū)的研究尚屬首次。本文應(yīng)用P&T法和直接反演法（INVD）對(duì)該區(qū)從南到北的觀測(cè)點(diǎn)斷層數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)值反演，并且依據(jù)野外地質(zhì)現(xiàn)象和應(yīng)力一致性等原則對(duì)各點(diǎn)中多期、多組分的古應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理的分期，確立了各組數(shù)據(jù)之間的相互順序。然后，結(jié)合米倉(cāng)山、漢南地區(qū)及其鄰區(qū)主要構(gòu)造單元的演化歷史、巖漿作用、構(gòu)造事件、沉積響應(yīng)等信息，以及板塊尺度的大構(gòu)造研究成果，對(duì)米倉(cāng)山的各期古應(yīng)力事件進(jìn)行了年代的約束和

4、構(gòu)造動(dòng)力學(xué)的探討。分析結(jié)果顯示，米倉(cāng)山、漢南地區(qū)的古應(yīng)力事件可以大致分為5期：第一期(240Ma～200Ma)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)處于擠壓應(yīng)力背景下(σ3垂直水平面），擠壓力的方向?yàn)镾—N向的，在測(cè)區(qū)的北部，擠壓應(yīng)力偏向NNE。繪制出的區(qū)域應(yīng)力跡線顯示了一個(gè)揚(yáng)子板塊與秦嶺的S—N向碰撞，伴隨揚(yáng)子板塊（尤其是北部邊緣）的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。米倉(cāng)山在此時(shí)期形成了走向東—西的大型逆沖推覆構(gòu)造，并且該構(gòu)造的東段變形程度要大于西段。第二期（19

5、6Ma～65Ma)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)的應(yīng)力機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)榱送耆呋é?垂直水平面），水平擠壓力的方向?yàn)镹W—SE向，同時(shí)伴有NE—SW向的拉張，區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造變形是米倉(cāng)山、漢南部分巖體向東的擠出走滑，北東向斷裂的形成和大規(guī)模左旋走滑以及一定程度的由西北向東南的逆沖推覆。本期應(yīng)力事件的主要?jiǎng)恿?lái)源于龍門山的崛起以及一定程度的古太平洋板塊域伊澤奈畸板塊向歐亞大陸匯聚作用的限制。第三期(65Ma～40Ma)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)的應(yīng)力機(jī)

6、制仍然是完全走滑（σ2垂直水平面），水平擠壓力的方向?yàn)榻黈—E向，同時(shí)伴有近于N—S向的拉張。這一應(yīng)力事件造成了米倉(cāng)山地區(qū)，尤其是造山帶東端靠近大巴山的地層走向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為南北走向。同時(shí)引起了該區(qū)主要斷裂繼續(xù)的左旋走滑和地層產(chǎn)狀的掀斜，在一定程度上對(duì)前期的應(yīng)力造成的地層產(chǎn)狀和地貌產(chǎn)生了干擾。南北向的拉張可能造成了一些山間盆地的產(chǎn)生與發(fā)展。這一應(yīng)力事件可能對(duì)應(yīng)于青藏高原的快速隆升。第四期（40Ma～20Ma)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)的

7、應(yīng)力機(jī)制開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺弓h(huán)境（σ1垂直水平面），這一時(shí)期是繼承第三期的應(yīng)力事件發(fā)展而來(lái)的，W-E向的擠壓作用開(kāi)始減??；但是依舊保持S-N向的拉張，使整個(gè)米倉(cāng)山地區(qū)都處于S-N向的伸展環(huán)境中，野外出現(xiàn)了沿早期巖石脆弱面滑動(dòng)的正斷層和大量的指示S-N向拉張的新生代張性節(jié)理；山間盆地更加發(fā)展。第五期(20Ma～0)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)的應(yīng)力機(jī)制開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蛏煺弓h(huán)境(σ1垂直水平面，并且σ2也是拉張屬性)，可能對(duì)應(yīng)了包括米倉(cāng)山、漢南地區(qū)在內(nèi)

8、廣大秦嶺地區(qū)20Ma以來(lái)的伸展隆升作用。 對(duì)區(qū)域上古應(yīng)力方向的恢復(fù)是在各觀測(cè)點(diǎn)反演結(jié)果上綜合得到的，由于各點(diǎn)的各期數(shù)據(jù)數(shù)值反演結(jié)果都具有很好的誤差評(píng)價(jià)效果，并且有些結(jié)果與前人對(duì)本區(qū)應(yīng)力環(huán)境的定性討論結(jié)果相一致，因此本文對(duì)整個(gè)區(qū)域各期的古應(yīng)力方向的反演結(jié)果比較可信。古應(yīng)力期次先后順序的劃分是結(jié)合了實(shí)際觀測(cè)的野外地質(zhì)標(biāo)識(shí)，數(shù)據(jù)體的相容性以及各點(diǎn)反演結(jié)果的對(duì)比基礎(chǔ)上進(jìn)行的，雖然沒(méi)有定量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是其整體一致性預(yù)示了結(jié)果應(yīng)該真實(shí)可靠