四川二郎山地区构造变形特征及成因探讨

李友余，王道永，吴德超，周琳雄

(成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059)

0 引言

二郎山地区位于扬子陆块西缘，处于龙门山构造带、川滇南北构造带、松潘—甘孜造山带交汇地带。龙门山构造带、松潘—甘孜褶皱系是近年来国内外众多地质学者研究的重点课题，取得了许多成果(王二七等，2008;李智武等，2008，2009;张岳桥等，2011)。通过野外地质调查、物化探技术及遥感测量技术等地质填图手段对该地区的褶皱、断裂变形特征和成因进行了比较详细的阐述和分析，不仅对该地区的构造变形及演化提供认识和帮助，还有助于扬子板块西缘、龙门山构造带、松潘—甘孜褶皱系的变形特征分析及形成演化提供依据。

1 区域地质背景

1.1 大地构造位置

二郎山位于扬子陆块西缘，紧邻东特提斯构造域松潘—甘孜褶皱系，横跨康滇地轴与上扬子台拗2个构造单元(图1)，隶属于扬子古陆块。所在古陆块形成于前震旦纪，震旦纪以来的沉积盖层发育较全，经历了晋宁—澄江、加里东、华力西、印支、喜山等多旋回构造运动。区内褶皱、断裂比较发育;岩浆活动频繁。

图1 隧道遂址区域大地构造位置图

1.2 构造单元划分及特征

二郎山地区所处大地构造位置特殊，无论物质建造、变形型式、地质演化等方面都存在较为明显的差异。根据上述条件，以二郎山西支断裂为界，可将二郎山区域划分为东段沉积盖层变形岩块和西段基底变形岩块2个构造单元(王道永等，2011)。

基底变形岩块:分布于二郎山地区西段。由构成“康滇地轴”的太古—早元古代的变质结晶基底—康定杂岩、中条期变质基—中酸性岩浆岩和晋宁—澄江期中酸性岩浆岩、震旦系苏雄组火山岩建造组成。经多期韧性变形—变质作用，岩体均一化较彻底，岩块整体性好，不发育褶皱构造，以早期韧性剪切变形、后期叠加脆韧性断裂变形为特征。

基底变形岩块以泸定韧性剪切带为界，根据其组成和变形差异，可进一步划分为2个次级断块——干沟断块(Ⅱ1)和大渡河断块(Ⅱ2)(图2)。

沉积盖层变形岩块:出露于二郎山区域东段。由古生界(缺失石炭系)系地层和少量基底晋宁—澄江期结晶岩系组成。岩块具良好的层状结构，故褶皱、断裂极为发育，以纵弯弯滑、脆性破裂构造变形为特征;岩体的分化性较强，岩体完整性、均一性较差。根据断裂对岩块的分化和变形特征的差异，将沉积盖层变形岩块进一步划分为7个次级断块——大坪山断块(Ⅰ1)、烧房头断块(Ⅰ2)、门坎山断块(Ⅰ3)、石杠子沟断块(Ⅰ4)、雪可老断块(Ⅰ5)、马鞍山断块(Ⅰ6)。

2 变形特征研究

区域构造主要受扬子地台西缘构造带——东部的北北东向龙门山构造带、西部的川滇南北构造带，以及松潘—甘孜造山带内部的北西向鲜水河断裂带共同控制。区内地质背景复杂，不同性质、不同级次的褶皱、断裂比较发育。区域北部和西部受松潘—甘孜造山带影响，发育构造变形以紧闭线状的弧形褶皱构造为主，而断裂构造不甚发育;区域东部和北东部受扬子地台西缘推覆作用影响，褶皱、断裂强烈。由于区域遭受至少2次或2次以上不同方向、方式构造力的同时或先后作用，因此各种构造形迹呈相互过渡、迁就和歪曲、改造、转化的构造联合、构造复合现象频繁出现，构成一幅极为复杂的形变图像(图2)。

2.1 褶皱变形特征

区内褶皱构造主要发育于沉积盖层变形岩块中，以一系列排列紧密的平行褶皱和单斜构造为主，受断裂作用影响，发育大量次级褶皱和派生构造，断裂性质以逆断层发育、平移断层切割为特征;基底变形岩块以早期韧性剪切变形、后期叠加脆韧性断裂变形为特征，仅在下震旦统苏雄组安山岩段(Z1sα)凝灰岩中局部出现流面而略显层状构造。

2.1.1 结晶基底韧性变形 分布于二郎山西支断裂以西，主要由结晶基底的变质中性—中酸性岩浆岩、晋宁—澄江期中性—中酸性侵入岩和下震旦统苏雄组安山岩段(Z1sα)地层组成。

变形特征主要表现为:晚太古代—早元古代中条期区域结晶基底在地壳早期高温高压背景下，基底岩石处于中深构造层次环境的固体流变状态，受近东西向挤压构造应力场作用下，形成近SN向的韧性剪切带、弯流－剪滑褶皱和伴随构造－变质作用产生的构造片理、片麻理构造等;晚元古代晋宁—澄江期，先后经历了拉张→挤压的变形构造幕。第Ⅰ变形构造幕受EW向拉张作用，区域处于陆缘拉张阶段，大规模的岩浆侵位形成SN向构造岩浆带，并控制岩体内部原生节理构造形成和规律组合;第Ⅱ变形构造幕受EW向挤压作用，构造－岩浆带隆起并伴随韧性剪切作用，形成发育在杂岩体中的糜棱岩带构造——泸定韧性剪切带。

2.1.2 沉积盖层韧—脆性剪切变形 发育于二郎山西支断裂以东的古生界沉积岩层和少量基底晋宁—澄江期钾长花岗岩、中生界上三叠统须家河组地层中，主要表现以排列近SN、NNW、NNE向线状、短轴状平行褶皱及单斜构造为特征。

单斜构造主要发育于大坪山断块(Ⅰ1)、门坎山断块(Ⅰ3)及马鞍山断块(Ⅰ6)内部。大坪山断块(Ⅰ1)内，加里东期上三叠统须家河组(T3x)与中二叠统栖霞组、茅口组(P2q+m)呈角度不整合接触，断块内部褶皱构造不发育，以倾向西的单斜构造为主，倾角55°～65°，受新沟断层向东逆冲推覆牵引作用，近断层附近岩层局部东倾。

门坎山断块(Ⅰ3)内表现为印支期下奥陶统红石崖组(O1h)与下伏晋宁—澄江期花岗岩体(γk2)呈沉积不整合接触，单斜构造总体显示为岩层向西缓倾，代表性产状285°～335°∠10°～23°，但发育有一系列的宽缓褶皱构造;在近二郎山东支断裂附近，受断层逆冲作用形成牵引褶皱，岩层逐渐变陡并反倾。

在马鞍山断块(Ⅰ6)内部，断块内部褶皱及断裂构造不发育，构造较为简单，整体表现为一单斜构造，岩层整体呈向东倾斜，倾角较缓，总体产状为80°～90°∠20～30°。近断层附近岩层产状(倾角)有所变化，在二郎山西支断层附近岩层变缓(15°～20°)，在马鞍山挤压带附近变陡(30°～40°)，甚至直立、倒转。

结合区域性构造变形分析，厘定出在二郎山地区主要发育两期次构造幕，即加里东期褶皱幕与华力西期褶皱幕。

华力西期褶皱幕，主要发育SN走向的褶皱变形。在烧房头断块(Ⅰ2)、雪可老断块(Ⅰ5)内部，该褶皱幕主要表现为背、向斜相间排列。背斜核部地层为中泥盆统甘溪组(D2g)，两翼地层由中泥盆统养马坝组(D2y)构成，由东向西，轴面由斜歪变直立，枢纽则由向南倾伏变为水平至向北倾伏，两翼岩层产状倾角则变现为由不对称变为对称;向斜核部出露中泥盆统养马坝组(D2y)地层，两翼地层以中泥盆统甘溪组(D2g)为主，局部出露下泥盆统平驿铺组(D1p)地层，褶皱类型为直立倾伏褶皱，枢纽倾伏向由南向NE变化。

加里东期褶皱幕，在门坎山断块(Ⅰ3)内较明显，轴向NNE—SSW，枢纽近水平，两翼岩层产状不对称。核部地层为下奥陶统红石崖组及巧家组(O1h+q)，两翼依次出露中、上奥陶统和下、中志留统地层。向斜西翼岩层受二郎山东支断层影响产状变化较大;东翼岩层产状较平缓。北东端被保凰断层(F2)所切断，南东端延伸情况不明，为轴面近于直立、枢纽向北缓倾的开阔直立倾伏向斜。向斜南东侧还发育一系列与之平行的褶皱构造。

2.2 断裂变形特征

研究区构造背景较复杂、发育不同性质、不同级别断层16条(表1)，以逆冲性质为主，由东向西逆冲。其中规模较大的有6条。

2.2.1 新沟断裂 新沟断层位于长河坝村新沟附近，走向近 SN，向西陡倾，长度约15 km，破碎带20～50 m，带中主要发育构造角砾岩，上盘为泥盆系养马坝组(D2y)组，下盘为上三叠系须家河组(T3x)。被近EW向右行平移断层将其错移，错距不大，约200 m，以平移断层为界新沟断裂可分为北、南两段。

北段在新沟(河)由SN向转EW向地段分布，须家河组地层破碎强烈，岩层向东缓倾斜。由于地层不连续(D2y/T3x)、产状不协调、破碎带发育，存在负地形等特征明显反映断层的存在。

南段分布于长河坝以南的SE，在烧房头沟处，断层横切EW向冲沟，断层上盘泥盆系养马坝组(D2y)发育一系列牵引褶皱，后者轴面劈理发育，沿轴面劈理发育碎斑岩及少量碎粉岩，断层带中构造岩主要为构造角砾岩宽度10余m，影响带数十米(图3)。

表1 二郎山地区断层简表

图3 新沟断裂南段(烧房头沟)构造特征

2.2.2 保凰断裂 断裂NW起于石杠子沟北，向SE经赤竹坪、保新厂、凰仪，止于轿顶山北，断裂总体走向NW40°，中部于凰仪附近向东突出呈弧形，倾向SE，倾角在70°以上，属一条高角度的逆冲断层。在二郎山地区，该断裂将元古界晋宁期钾长花岗岩推覆于志留系罗惹坪组沉积岩之上。中段断距最大，达千米以上，两端断距较小，常分枝，呈叠瓦状，以致灯影组—二叠系地层呈透镜体夹于其中，长达8～10 km。断层带十分破碎，具有发育程度不等，宽度不一的构造角砾岩及碎斑岩、碎粉岩等，次级构造(破劈理、擦痕)均很发育。

2.2.3 二郎山断裂带 二郎山断裂带属龙门山断裂带南延部分，断裂带长度约60 km。北起天全县长河坎，经马鞍山、照壁山、二郎山等，终止于泸定县冷磧镇以南。断裂带总体上呈NE—SW走向，但波状起伏变化明显，倾向总体向NE，倾角随走向部位不同而变化，一般为42°～70°。该断裂带主要由大致平行的3条断裂，即二郎山东支、中支和西支断裂组成，向南逐渐收敛合(刘援朝等，2010)(图4)。分述如下。

图4 二郎山断裂带各分支断裂野外露头

二郎山东支断裂:在杠子沟下游出露，走向NE 25°～30°，倾向 NW∠75°。上盘为元古代钾长花岗岩，下盘为奥陶—志留系，元古代花岗岩仰冲于奥陶—志留系之上。断层带两侧岩石破碎，岩层强烈揉皱，片理异常发育。

二郎山中支断裂:中支断裂于二郎山处从西支分出，呈NE∠25°延至石杠子沟被保凰断裂所截后北延，倾向SE，∠70°。元古代花岗岩及奥陶系、志留系仰冲于泥盆系及上三叠统须家河组之上，断距达千米以上。岩层强烈揉皱，片理极为发育，以致团块状灰岩的层理被片理取代，构造透镜体及密集节理带发育。

二郎山西支断裂:为二郎山断裂带的主断层。由冷碛南西，经二郎山、马鞍山西侧继续北延，南段走向为NE∠30°，北段近 SN 向，倾向 NW，∠55°，元古代花岗岩及中酸性火山岩仰冲于泥盆系及上三叠统须家河组地层。在干沟一带，出露下震旦统苏雄组安山岩段地层;断层带中构造角砾岩、破劈理带、构造透镜体发育。

2.2.4 泸定韧性剪切带 为大渡河断裂的组成部分，主要发育的是早元古代康定群的变质基性－酸性火山岩以及澄江期的斜长花岗岩，仅有少量的澄江期钾长花岗岩;而在其东侧则表现为以澄江期的强烈岩浆活动为主(刘援朝等，2010)。

泸定韧性剪切带总体上SN走向沿大渡河流域呈弧形延伸，倾向向西，倾角在不同部位也存在变化，一般50°～84°。泸定韧性剪切带长约90 km，宽400～1 000 m，总体呈北宽南窄的变化趋势。

由于剪切带内部的岩石遭受高温高压环境下的强烈韧性剪切变形，形成了一系列成分不同、类型不同、变形强度不同的韧性变形断层岩——糜棱岩。同时，在局部地段还可见到后期脆性破裂叠加在韧性剪切带中以及剪切带边缘，反映出不同性质多期活动的特点(图5)。

图5 泸定韧性剪切带中碎斑构造及糜棱岩中的绢云母条带状

3 成因探讨

中条旋回:区域的结晶基底在地壳早期高温高压背景下，基底岩石处于中深构造层次环境的固体流变状态，受强大的近EW向挤压构造应力场作用下，形成近SN向的韧性剪切带、弯流－剪滑褶皱和伴随构造－变质作用产生的构造片理、片麻理构造等。

晋宁旋回:研究区经历了从拉张→挤压的变形构造幕。第Ⅰ变形构造幕受东西向拉张作用，区域处于开放环境，大规模的岩浆侵位形成SN向构造－岩浆带，并控制岩体内部原生节理构造形成和规律组合;第Ⅱ变形构造幕受EW向挤压作用，构造－岩浆带隆起并伴随韧性剪切作用，形成康滇地轴的雏形和发育在杂岩体中的糜棱岩带构造(泸定韧性剪切带等)。经过中条、晋宁构造旋回，区域基底以韧性构造变形为特色的构造序列形成。

晚三叠世末，随古特提斯洋的关闭、扬子板块和羌塘板块之间相互碰撞以及劳亚板块向南推挤的共同作用，在区域西部的松潘—甘孜地槽内首先产生强烈韧性变形，形成挤压型弯流－剪滑地槽型弧形褶皱造山带;碰撞造山作用的持续进行，拉开了区域构造变形从西部韧性向东部脆性的转化，区域北部受劳亚板块向南推挤，西部地槽造山带向南部地台逆掩推覆，在扬子地台的约束阻挡下产生反时针力偶，形成NE向龙门山推覆造山带;之后，区域受鲜水河构造带活动影响，在NE—SW方向挤压及左行剪切作用下，形成NW—NNW向压剪性构造，并叠加于西部地槽和东部地台先成构造之上。经印支旋回，区域以推覆构造为格架、变形以自西向东由韧性向脆性过渡为特色。

侏罗纪—白垩纪的燕山期，区域内结束了大陆边缘造山和陆间碰撞造山构造背景，进入到陆内造山环境控制下的燕山脆性构造变形期。

燕山期，区内继承了印支晚期—燕山早期SN向推挤和扬子地块、鲜水河断裂限制约束的三角束状联合构造应力场特点。因此，区域构造线方向没有发生本质变化，仅是进一步强化了区域构造变形。但由于区域经历了大陆边缘造山向陆内造山的演变，构造变形环境发生了从地槽向上构造层次的转化，形成韧性向脆性过渡的构造变形及组合。

4 结论

二郎山地区大地构造背景特殊，主要受龙门山构造带、川滇南北构造带以及鲜水河断裂带共同控制，以二郎山西支断裂为界，可将二郎山区域划分为东段沉积盖层变形岩块和西段基底变形岩块2个构造单元，并进一步划分为8个次级单元。

研究区内，受扬子地台西缘推覆作用影响，褶皱以排列近SN、NNW、NNE向紧闭的线状、短轴状平行褶皱及单斜构为造征;断裂十分发育，不同性质、不同级别断层达16条，以逆冲性质为主。

研究区构造格局经历了多期构造旋回、岩浆侵入及变质叠加作用。

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