兰坪-维西地区灰岩角砾中方解石脉体特征及其对逆冲推覆作用的影响

赵　利，董彦龙

兰坪-维西地区灰岩角砾中方解石脉体特征及其对逆冲推覆作用的影响

赵利1，董彦龙2

（1.四川省核工业地质调查院，成都 610061；2.中国地质大学（北京），北京 100083）

通过对滇西北兰坪-维西地区灰岩破碎带中方解石脉体的宏-微观变形分析，总结了其主要类型及特征，揭示出其形成时的脆性破裂流体对大型远距离的逆冲推覆运动具有促进作用。

方解石脉体；逆冲推覆构造；飞来峰；兰坪-维西地区

1　区域地质背景

兰坪-维西地区位于扬子板块西侧“三江”褶皱带的昌都-兰坪-思茅盆地中段，夹持于澜沧江和金沙江-哀牢山两条大型缝合带之间，是印度板块与欧亚板块拼合、碰撞、挤压最强烈最狭窄的地带，也是世界上著名的特提斯-喜马拉雅成矿域由EW向转为NS向的关键部位。由于本区经历了多期构造转化、变质作用、岩浆活动和多组构造系统叠加与联合，形成了复杂而有规律的构造格架，它也控制了本区多金属矿的生成和分布，如金顶铅锌矿床、三山-白秧坪铜多金属矿床等。

研究区构造以断裂为主，区域上分布着的近南北（北西）向众多断裂都说明在“三江”地区存在一个大型的逆冲推覆体系（图1），它是“三江”南段一种特殊的构造形式，也是导致本区地壳大幅度缩短的主要因素。这些断裂（带）构成了本区总体呈NW向展布的大地构造格架，这种构造格架的形成是在印支期扬子板块向北推挤的过程中印度陆块向北东的推挤作用而产生的。这些断裂带和推覆体，在印支期表现为左旋运动特点，且形成若干断裂-岩浆岩，喜马拉雅期发生大距离的推覆构造及不同性质的走滑断裂。

图1　研究区区域地质简图（据沙绍礼等，2004修改）

2　逆冲推覆构造

滇西北发育两期逆冲推覆构造，早期为南北向的，晚期为东西向的。早期逆冲推覆运动最典型的为维西推覆体，它隶属于德钦-维西-乔后断裂带，位于兰坪盆地北端收敛部位。它南起玉狮厂，北至拉日底，南北长约40 km，东西宽约10 km，主要由一组NNW向近等距排列的大断裂及所挟持的断块组成。推覆体的前锋是叶枝-雪龙山断裂，推覆体的产生始于中生代，成型于喜马拉雅造山期。它的形成和发展，经历了印支期与喜马拉雅期两个重要的构造阶段，有的始于晚二叠世-早中生代，与维西火山岩浆弧同时形成；有的是岛弧演化过程中，在盆地裂陷（谷）断裂的基础上发展而成的，在喜马拉雅期强大的造山运动中形成推覆、走滑拉分。这些表明维西推覆体的演化过程，不但具有长期性、复杂性，且有明显的继承性、阶段性，不同期次构造相互干扰、混杂、叠加和改造。研究区广泛发育由大型逆冲推覆作用而形成的飞来峰构造，兰坪-马登区内分布着十来个由南北向和东西向断裂推覆活动形成的飞来峰，兰坪-维西区内也分布着数十个大小不等的飞来峰（图1）。卷入逆冲推覆带的主要是中生界～新生界（三叠系～古近系）的地层，多数是老地层逆冲推覆在古近系云龙组和宝相寺组之上，而飞来峰多为中生界地层，尤其是上三叠统三合洞组（T3s）的灰色块状灰岩（图2 和3）。在兰坪-河西-维西一带，三叠系灰岩成为推覆构造的最前锋带，内侧发育较多的灰岩角砾岩（图2）。飞来峰或推覆体同时推覆到元古界的古老变质岩和新生界沉积-火成岩之上，如部分逆冲推覆到雪龙山岩群和崇山岩群之上，更多的是推覆到古近系地层之上（图3）。

图2　兰坪河西地区玉狮村至清水江地质剖面图

图3　左：逆冲断裂破碎带灰岩角砾岩；右：三合洞组灰岩推覆到云龙组地层之上

3　构造破裂带及方解石脉体类型

表1　方解石脉体的构式分类

研究区逆冲推覆构造极为发育，形成大量的构造破碎带，一般呈线状展布，多数宽度在10～20 m之间。构造破碎带中发育大量的构造角砾岩，河西-维西一带的角砾成分主要为逆冲断裂上盘的三叠系三合洞组灰岩，粒径2～8cm不等，多为棱角状或次棱角状，极少具磨圆。在逆冲断裂带的下盘，常见断层泥、碎裂岩和构造透镜体，透镜体展布方位与主破碎带（面）多呈低角度斜交，可指示断裂带的逆冲方向。在兰坪一带的矿区内，可见矿化的角砾和碎裂岩，具张性特征，破碎带内方解石脉、石英脉发育，脉体宏观上变形迹象不明显。总体上，研究区破碎带内方解石脉最为发育。

方解石脉是由方解石沿断裂构造充填而形成的在二维空间发育程度相近的板状、透镜状或不规则状脉体，其构式是指脉体在二维空间的发育形态或方解石单脉、脉组（群）的空间排列和连通方式。周瑶（2008）以桂林街头铺设的打磨好的灰岩石材为研究对象，实地观测和采集了数百张方解石脉体构式照片，并根据其在二维空间的发育形态进行了如下的分类（表1）。可见，该种分类的方法，基本涵盖了常见的方解石脉体构式。

在研究区，方解石脉的主要类型为网状方解石脉和液压角砾方解石脉（图6）。在断裂破碎带内部，岩石破碎极为严重，野外观察发现灰岩角砾中方解石脉体多为构造挤压致裂而形成的网脉状脉体和无序纤维状脉体。在断裂破碎带边部和外缘，灰岩角砾多为液压致裂角砾，方解石脉体可能在前者角砾破碎后，流体灌入压力升高导致液压致裂而形成的。

4　方解石脉体对逆冲推覆作用的影响

4.1方解石脉体的破裂机制

一般，岩石的破裂机制分为两种：一种是构造致裂扩展，主要由构造动力所致；另一种是液压致裂扩展，主要由流体动力所致。那么，基于破裂的扩展机制，可将方解石脉体的破裂控制成因类型划分为构造动力作用致裂类型和流体动力作用致裂类型。

构造动力型方解石脉是指由构造动力作用形成的破裂经后期方解石沉淀充填而形成的脉体。其特征为：区域构造应力相对集中，破裂构造以脆性破裂为主，大多数发育在地表（浅）层次，有流体的参与。主要构式如大脉状方解石脉、分支复合方解石脉和网状方解石脉等。

流体动力型方解石脉是指由流体作用形成的破裂后期经方解石沉淀充填而形成的脉体。其特征为：破裂构造以脆-韧性破裂为主，破裂构造的两个裂开面彼此对称分开，破裂呈中间宽两端逐渐尖灭的透镜状，破裂构造两侧没有构造错动，主要裂内常见液压角砾。主要构式如平行方解石脉、分叉方解石脉和液压角砾方解石脉等。

研究区的方解石脉体，主要为液压角砾状和网状，说明灰岩的破裂是构造动力和流体动力共同作用的结果。其中，网状或无序状方解石脉体可能是早期形成的方解石脉体在后期经历多期次构造运动而形成的。早期的脉体经后期张裂，再次被充填，然后经历挤压构造，致使脉体发生变形，甚至揉和在一起，形成纤维状或网状。对于液压角砾状方解石脉体，近年来的研究表明，脆-韧性剪切带中的张裂脉的形成、扩展以及热液在其中周期性地沉淀，是在周期性构造泵吸→液压致裂→裂开→愈合过程中进行的。

4.2方解石脉体的微观变形

研究区的方解石脉体变形主要为脆性、脆-韧性变形，通过野外和和室内镜下观察，发现其变形主要表现在方解石的颗粒边界、粒度、破裂程度和机械双晶强度等方面。其中，机械双晶是在应力作用下由双晶滑移（位错在双晶面上的运动）所形成的双晶，主要发育在像方解石、白云石等一些对称性较低或粒内滑移系统较少的矿物中。机械双晶在较低的温度及较高应变速率条件下容易出现，这是脆性变形的重要研究对象。方解石中机械双晶形成的最优剪切滑动方向为右旋剪切（滑动），所以常见的是正向滑动的e双晶。一般而言，机械双晶在应变较强部位较发育，其双晶纹较密集、较细、较平直，且厚度基本一致。因此，可以根据方解石的机械双晶纹的形态来大致了解岩石变形的强度变化（图4）。

图4　方解石机械双晶类型（据Ferrill et al.，2004）

以采自研究区某一中型断裂破碎带中部及边部的灰岩角砾岩进行变形强度分析。对于采自破碎带中部的灰岩角砾，方解石具细-微晶不等粒鳞片变晶结构、碎裂结构，角砾状构造。粒度在0.005～0.05 mm之间，大多呈不规则状。脉体中裂隙、菱形解理和机械双晶均较发育，可见双晶被破坏，属于b型机械双晶。晶体边界线较平直，但界线模糊（图5左）。采自破碎带边部的灰岩角砾，方解石具中-细粒鳞片变晶结构，角砾状构造。粒度多在0.05～0.5 mm之间，较大的颗粒可达0.1～0.5 mm不等。脉体中裂隙不甚发育，可见方解石完好的晶体和菱形解理，机械双晶属于a～b型，双晶面平直，晶体间界线清晰（图5右）。根据上述脉体内方解石的变形显微特征，可说明由破裂带中部至两边，脆性变形强度在递减。

4.3方解石脉体对逆冲推覆的影响

对于滇西逆冲推覆构造和飞来峰的成因，段建中等（1999）认为是走滑作用导致部分地段出现逆冲推覆现象；吴根耀（1994）、沙绍礼等（2004）认为受新特提斯洋（海）盆消减闭合后的碰撞控制，因为导致走滑的根本原因当是来自新特提斯洋的闭合。研究区的逆冲推覆和飞来峰的成因机制，前人研究认为是跟大型的走滑断裂相关，比如河西一带的华昌山断裂，其性质为东盘逆冲的逆冲断层，由南至北断距逐渐增大，进入河西地带，断裂明显地表现出推覆的特点，所以前人认为区内的推覆构造和飞来峰构造是华昌山断裂由南东向北西逆冲-推覆作用的产物，其形成的最晚时代在N2j沉积之后，即喜马拉雅运动第三幕。

由于外来系统的各组地层间均为断层接触，加之侏罗-白垩系中的页岩或泥岩、三合洞组灰岩中的钙质泥岩和薄层泥灰岩等均是有利于层间活动发生的软弱面，尤其是夹薄层灰岩的石膏层，所以导致其易发生塑性流动而成为主推覆构造面，并经溶解、崩塌和交代等作用形成灰岩角砾岩。野外的观察研究发现，作为飞来峰的灰岩普遍含有众多的方解石脉体（图6）。如前所述，这些脉体在挤压构造过程中容易破裂，而灰岩中富含流体，致使流体不断地充填进裂隙，液压加大进一步发生破裂，直至流体固结成脉体。在这样一个周期性破裂到愈合的过程中，岩层面始终处于有流体进出的环境下，当有外动力作用于岩层时，这些未固结成型的脉体就可以起到润滑的作用，本来就软弱的岩层就更容易发生滑动，那么也就促进了逆冲推覆时的远距离滑脱。

图5　左：破碎带中部的方解石变形特征；右：破碎带边部的方解石变形特征

图6　左：液压型灰岩角砾中的方解石脉体；右：灰岩角砾中的网状方解石脉体

5　结论

通过对兰坪-维西地区灰岩破碎带角砾中方解石脉体的宏-微观研究，得出以下结论：①研究区方解石脉体主要为液压角砾状和网脉状两类，其破裂是构造动力和流体动力共同作用的结果；②断裂破碎带灰岩角砾岩脆性变形强度有从中部到边缘变弱的趋势；③灰岩角砾岩中的方解石脉体在形成时对逆冲推覆构造（飞来峰）的远距离滑行具有促进作用。

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Deformation of Calcite Veins in Limestone Breccia and Thrusting in the Lanping-Weixi Region

ZHAO Li1DONG Yan Long2
（1-Sichuan Institute of Uranium Geology， Chengdu610061； 2-China University of Geosciences， Beijing，100083）

This paper has a discussion on deformation of calcite veins in limestone fractured zone in the Lanping-Weixi region. The study reveals that the fluids resulting from brittle deformation of calcite veins stimulated the thrusting of a long distance.

Lanping-Weixi region； limestone breccia； calcite vein； thrust-nappe structure； nappe outlier

P542+.3

A

1006-0995（2015）03-0326-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.002

2014-08-11

赵利（1986—），男，四川人，硕士，助理工程师，从事构造地质学研究