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皮炎歪构造

发布时间: 2021-03-06 11:09:50

A. 盖层褶皱(构造)

河北省的沉积盖层十分发育。始自中—新元古代,距今约1.7 Ga或1.8 Ga左右,在古老的刚性变质岩结晶基底的基础上,开始盖层沉积。发育了中—新元古界的长城系、蓟县系和青白口系;古生界的寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系;中生界的三叠系、侏罗系和白垩系;新生界的古近系、新近系和第四系。

3.2.1 蓟县期上升

长城系、蓟县系和青白口系为粘土岩、镁质碳酸盐岩所组成的巨厚沉积。该套地层出露良好、分布广泛、发育齐全,富含微体化石和叠层石,尤其蓟县剖面,在国内外享有很高的知名度。该套地层赋存丰富的铁、锰、硫铁、铅锌和其他非金属矿产。同位素测年资料集中于距今0.85~1.8 Ga。

长城系、蓟县系和青白口系之间为平行不整合关系,巨厚的海槽逾上万米的碎屑岩-碳酸盐岩堆积表明,在古老的变质结晶基底之上发育了华北地区地壳演化进程中的第一套沉积盖层。在元古宙末,距今0.8 Ga前后发生的蓟县运动,结束了华北地区的沉积过程,地壳大规模上升,但由于地壳运动表现为上升运动(造陆运动),而非造山运动,因此蓟县期褶皱构造表现不明显。应当指出的是,青白口系下马岭组在燕山地区和太行山北段,岩石组合以黑色页岩和片状粉砂岩为主,底部为燧石角砾岩并为塑性千枚状物质胶结,地层厚133~537 m。已有资料证明该套地层区域上发育了强烈的塑性流变及剪切应变,以该套地层为强应变带,上、下地层在这一韧性滑脱剪切带上发生层状水平位移。从变形构造特征来看,上、下岩层构造变形均较微弱,独下马岭组发生强烈塑性变形,其中“a”型褶皱、拉伸线理、鞘褶皱、应变滑劈理等强烈滑脱剪切构造屡见不鲜,这一滑脱构造模式许志琴院士曾有专门论述。近年来单文琅、傅昭仁、牛树银等均认为在华北地台盖层中,特别是北京西山中、新元古界长城系、蓟县系、青白口系乃至下古生界均存在较普遍的低级区域变质作用,在这些盖层中存在深层固态流变构造,并认为是重力作用的结果。在太行山北段的易县北考—向阳一带同样发育下马岭组韧性角砾岩层构成的水平面状构造。此种现象绝非偶然,当引起重视,其形成机制比较复杂,可能是燕山晚期构造运动的结果。

3.2.2 加里东期上升

古生代寒武纪和奥陶纪华北地区发生了大面积的海侵,从沧浪铺中期开始,寒武系和奥陶系发育了一套分布稳定的浅海碳酸盐岩为主间夹碎屑岩沉积建造,同位素测年资料表明此时距今325~570 Ma。加里东运动在世界各地都是一场表现强烈的造山运动,但在晋、冀、鲁、豫地区表现为造陆运动,既没有强烈的褶皱发生,也没有明显的岩浆活动,反映为地壳的上升运动。

在太行山区和燕山地区广泛发育着区域范围沉积厚度达715 m的寒武系和厚度达970 m的奥陶系,顺层滑脱构造和逆冲推覆构造均较发育,带有明显的区域分布意义,如易县西陵寒武系、奥陶系中的滑覆体、阜平县马庄一带的神仙山盆地奥陶系顺层逆冲推覆体和北京西山寒武系、奥陶系的顺层滑动构造等,这种顺层掩卧褶皱为代表的折叠层构造,是岩层在应力作用下岩层递进流变过程的表现,是中新生代以来板内构造的一种重要表现形式。

3.2.3 华力西期褶皱

古生代石炭纪和二叠纪华北地区在经历了近150 Ma的风化剥蚀后,到中石炭纪世本溪早期华北地区又发生了古生代以来的第二次大海侵。石炭系和二叠系发育了一套陆源碎屑岩-火山碎屑岩-碳酸盐岩建造和海陆交互相碎屑岩-碳酸盐岩建造,形成了大量的沼泽相煤系地层。同位素测年资料显示距今250~325 Ma。华力西运动在欧洲和北美均为强烈的造山运动,在本区表现为两种性质,以康保—围场断裂为界,北部的内蒙古—兴安板块表现为造山运动,因此岩浆活动和褶皱构造发育,但由于在河北省分布较少而难于表述;南部广大的华北板块区表现为造陆运动,褶皱构造一般不发育。华力西运动之后华北板块与北部的内蒙古—兴安板块连为一体。

3.2.4 印支期褶皱

印支期褶皱是指发生在三叠系及其以下地层中的褶皱构造。印支期褶皱在本区表现为两幕。华北地区近年来石油勘探积累了丰富的地质资料,特别是在平原区大量的石油钻孔资料为研究三叠纪地层奠定了重要基础。同位素测年显示时代为200~250 Ma。

早、中三叠世华北地区为大型坳陷盆地。已经查明,在邯郸、邢台、石家庄、唐山、承德等地均有1000~2000 m厚的三叠系沉积,这种大型坳陷盆地的原始沉积地层之所以在太行山区和燕山山脉所见甚少,是由于后期构造运动破坏和地壳强烈抬升剥蚀的结果,并非以往认为当时处于古陆剥蚀状态。事实上早、中三叠世华北地区处于一种伸展体制的大陆坳陷状态,拉张构造环境占据主导地位,因此得以发育大型三叠纪坳陷盆地。此时沉积建造中长石和杂基含量明显偏高,成分成熟度和结构成熟度偏低,属于快速堆积的复陆屑式沉积建造类型,表明当时地壳处于活跃状态(马友谊,1994)。从构造变形来看,地层中发育大量折叠层构造、剥离断层、固态流变构造等,这种构造本质上是经过构造重建的,是在地壳上部相对较深构造层中,在伸展体制下,由于水平分层剪切流变机制使成层原岩发生构造变形的结果。

晚三叠世地层在华北为两种不同的沉积类型,一种是山间盆地沉积,如北京西山、柳江盆地等;另一种是大范围的华北大型坳陷盆地。沉积建造特点是结构成熟度和成分成熟度均低,属地壳比较活跃的复陆屑式建造特点。从构造变形来看,北京西山、柳江盆地、下板城、平泉等地均发育有三叠系卷入的区域性纵弯褶皱构造,这些纵弯褶皱影响地层的最高层位为三叠系杏石口组或黑山窑组,并为侏罗系底部的不整合面所截切,表明这些纵弯褶皱是印支运动晚期的产物。褶皱轴面呈近东西向展布,背向斜相间分布,结合区域大地构造环境分析,华北地区印支晚期最大主应力方向以水平缩短为特征。此时,大量的中酸性侵入岩如都山、画山、雾灵山、七老图岩体均为印支期的产物。

印支期反映的建造与改造说明,在古老基底之上长期发展的盖层稳定地块有渐趋活跃的趋势,印支期为华北地区燕山期的陆内造山运动拉开了序幕。

3.2.5 燕山期褶皱

燕山期本区地壳发生了翻天覆地的构造运动,侏罗系、白垩系为巨厚的陆相碎屑岩、火山碎屑岩、中酸性火山岩、含煤碎屑岩建造。褶皱构造十分发育,燕山运动可划分为5幕。燕山期构造运动是区域性的,在燕山山脉发育最好,在太行山区也有重要表现。大量的北北东向中酸性岩浆岩侵入体的广泛分布是空前绝后的,是本区最重要的成矿时期。同位素测年资料显示距今65~200 Ma。

第1幕构造运动发生于早、中侏罗世之间,在承德县尤家沟一带表现明显,下侏罗统上部的下花园组煤系地层的褶皱,被中侏罗统下部九龙山组不整合覆盖,褶皱轴向北东70°~80°,呈宽缓的波状背向斜。

第2幕构造运动发生于中、晚侏罗世之间,在北京以东,总体为一大型箱状复式背斜,核部在马兰峪至金厂峪一线,宽约20 km,由太古宇组成。轴向近东西,向西倾伏,长度120 km。南北两翼宽展,依次由中—新元古界、古生界、及中—下侏罗统组成。北京以西,展现为连续的中型复式褶皱系列,由太古宇至中侏罗统组成。轴向北东50°~60°,长可达数十千米。一般向斜翼陡核平,背斜宽缓斜歪,二者结合部位多发育次级褶皱、挠曲或走向断层。总的特点是含有中侏罗世的地层形成的褶皱被上侏罗统东岭台组不整合覆盖。伴有火山活动和岩浆侵入活动。

第3幕构造运动发生于侏罗纪与白垩纪之间,褶皱规模大,遍及全区。太行山区,以阜平、赞皇变质基底为核部的两个大型宽缓背斜构造,以及二者之间的由古生界组成的向斜构造,均属该期产物,其轴向北北东,长可达上百千米。冀北地区由上侏罗统组成的褶皱形态简单,宽展舒缓,轴向北东40°~60°,长10~20 km,其上被下白垩统不整合覆盖。本期褶皱构造是燕山运动的主幕,伴随激烈构造变动的同时,发生大规模岩浆侵入活动。岩浆侵入活动以花岗岩、花岗闪长岩为主,该期侵入岩占燕山期侵入岩总面积的70%。一些铁、铜、钼、铅、锌等内生金属矿产与之有关,金矿的形成或再富集也与该期侵入活动有内在联系,上黄旗-乌龙沟构造岩浆岩带是本区最重要的内生金属成矿带。此外,本期火山喷发活动十分普遍,大量的中酸性火山熔岩和火山碎屑岩广泛分布,沸石、珍珠岩、松脂岩、浮石岩等非金属矿产与该期火山活动关系密切。

第4幕构造运动发生于早、中白垩世与晚白垩世之间,在冀北地区早白垩世沉积盆地继承了第3期向斜褶皱构造盆地的堆积,褶皱多属宽缓的开启型向斜构造,基本保持同前期相同的轴向,两翼倾角平缓。冀北地区发育以含狼鳍鱼为代表的“热河生物群”化石为重要特征。侵入岩以正长岩类明显增多的浅成、超浅成的斑岩类小岩体为特征。

第5幕构造运动发生于白垩纪结束之后,一般表现为与断裂活动有关的宽缓的岩层波状弯曲,构造变动轻微。

3.2.6 喜马拉雅期构造

喜马拉雅期构造是古近纪和新近纪发生的区域构造运动,同位素时限为前2.45~65 Ma。这一时期构造运动以造陆运动为主,褶皱不发育。一般为断陷盆地中的同沉积坳陷,变形作用不明显。古新世本区缺失沉积,为剥蚀状态。喜马拉雅运动可划分为3幕。

第1幕是始新世结束以后,地壳上升,华北平原断陷区沿裂隙喷溢出大量的拉斑玄武岩。在风化剥蚀作用下形成白花期古夷平面。

第2幕是渐新世与中新世之间普遍发育的超覆不整合,冀北地区坝上发生大面积橄榄玄武岩喷溢。地壳上升形成灵岳期古夷平面。

第3幕是上新世末,地壳运动加剧,普遍形成新近系明化镇组与第四系下更新统之间的不整合面。在长期的风化剥蚀作用下形成唐县期古夷平面。

喜马拉雅运动奠定了华北地区的地形地貌轮廓,山区和平原的基本格局就此形成。

3.2.7 西山期构造

西山期构造按中国科学院郭旭东研究员的意见定义为第四纪的构造运动,时限距今2.45 Ma。2004年国际地层委员会公布的绝对年龄把第四纪延续时间定为1.80 Ma,并且在地层表中取消第四系,将全新统与更新统归入新近系。国际地层委员会今年将联合召开会议,专题研究这一问题。第四纪是人类诞生的时代,是人类了解最多、研究最详细的一幕,是人类生存、居住、繁衍最重要的活动场所。

西山运动以差异升降运动为主,活动断裂的新构造运动明显。燕山和太行山脉继续隆升,华北平原强烈坳陷。基性火山岩多次喷发,形成尚义乌良台玄武岩、海兴小山玄武岩等。构造运动时有发生,表现为地震、断裂活动、火山活动、海岸变迁等,并形成多级阶地地貌和山前冲洪积扇、水系等。形成的矿产资源以地下水、地热、砂金、芒硝等为重要特征。

B. 不同类型褶皱构造解译

( 一) 褶皱横剖面形态类型解译标志

在遥感图像上虽无法直接看到褶皱横断面的形态,但通过影像特征分析两翼岩层产状及两翼同一岩层单元条带出露宽度的变化可以推断褶皱的紧闭程度及褶皱轴面的产状,从而确定褶皱的形态类型。分析中应重点考虑两翼岩层三角面的形态特征和分布规律,以及两翼岩层的出露宽度。在遥感图像上,如果褶皱两翼地形切割大致相同,则岩层单元露头的宽度与岩层的厚度成正比,与褶皱两翼的倾角成反比。在两翼地形切割大致相同的条件下,正常褶皱和倒转褶皱的解译标志如下。

1. 正常褶皱

正常褶皱的影像特征是两翼岩层三角面山脊点尖端指向相反方向,两翼岩层倾向相背的褶皱。包括直立褶皱和斜歪褶皱。直立褶皱两翼倾角大致相等,其两翼岩层三角面的形态相同或相似,同一岩层在两翼的出露宽度也大致相等 ( 图 8-11a) 。斜歪褶皱两翼倾角不等,其两翼岩层三角面的形态明显不同,一翼缓、一翼陡,产状平缓的翼,岩层三角面尖而长,陡翼上岩层三角面宽而短。斜歪褶皱两翼同一岩层单元出露宽度不同,陡翼窄、缓翼宽 ( 图 8-11b) 。

图 8-11 褶皱 ( 背斜) 横剖面形态类型( 上图表示影像上岩层三角面的特征,虚线表示山脊线; 下图为推断的横剖面形态)

2. 倒转褶皱和同斜褶皱

倒转褶皱两翼岩层向同一方向倾斜为倒转褶皱,一翼正常,一翼倒转,两翼倾角不等。在遥感影像上,倒转褶皱两翼岩层三角面尖端指向同一方向,褶皱两翼岩层出露宽度和岩层三角面形态都不同 ( 图 8-11c) 。同斜褶皱是指一翼正常,一翼倒转,两翼倾角大致相等 ( 图 8-8d) 。同斜褶皱两翼岩层三角面不仅尖端指向一致,而且形态也一致,且同一岩层单元在两翼的出露宽度也大致相同。同斜褶皱很容易和单斜构造相混淆,需要追索到褶皱转折端加以区别。

( 二) 背斜与向斜构造的解译标志

在遥感图像上判断背斜与向斜构造的解译标志主要如下。

1. 确定岩层间地层的新老关系

背斜地层核部老翼部新,向斜地层核部新翼部老。

2. 岩层三角面产状标志

背斜构造两翼岩层三角面尖端指向相对,两翼单面山顺向坡向外倾,顺向坡水系向外流且对称分布; 向斜构造两翼岩层三角面尖端指向相背,两翼单面山顺向坡朝里倾,顺向坡水系向内流且对称分布。

图 8-12 正常背斜、向斜三角面及岩层条带弯曲形态( 据李冬田等,1988)

3. 转折端标志

背斜构造具有外倾转折端及撒开状水系; 向斜构造具有内倾转折端及收敛状水系。

4. 横切褶皱轴的河谷地带地层条纹条带的形态标志

当河流横切背斜构造核部时,岩层条带呈纺锤形; 当河流横切向斜构造核部时,岩层条带呈哑铃形( 图 8-12) 。

( 三) 褶皱构造组合特征解译标志

褶皱构造的组合形态特征通常是利用小比例尺遥感图像来分析对比研究的。根据褶皱群体在遥感图像上的影像特征,褶皱组合形态可分为以下几种类型。

1. 紧密型褶皱组合

紧密型褶皱组合由一系列互相平行的线状背斜和向斜及复式褶皱组成,在遥感影像上常构成复杂而有规律重复出现的紧密条带状图案 ( 图 8-13a) 。这些褶皱翼部产状很陡,有的甚至直立或倒转,其转折端多呈尖棱状,且此起彼伏交错出现,有时出现分支褶皱。紧密型褶皱组合在地貌上常表现为大致平行的长条状水系,水系多顺褶皱轴向分布,组成平行的高山深谷地貌,如我国秦岭、祁连山、贺兰山、横断山褶皱带都是比较典型的紧密型褶皱带。

2. 宽展型褶皱组合

宽展型褶皱组合由一系列平行的发育程度和形态特征明显不同的背斜和向斜相间排列组合而成 ( 隔档式褶皱或隔槽式褶皱) 。在遥感图像上,宽展型褶皱表现为疏密相间的平行条带状图案 ( 图 8-13b) 。隔档式褶皱的图形是挤压紧密的线状背斜与开阔平缓的向斜相间排列; 隔槽式褶皱的图形是挤压紧密的线状向斜与开阔的背斜相间排列。宽展型褶皱在地貌上常呈一组稀疏大致平行的直线山脊,山脊之间是地势相对平缓地带。宽展型褶皱的水系也多受构造控制,主流基本平行于褶皱轴方向。如我国四川盆地东部等地的古生界和中生界盖层中常发育这类褶皱。

图 8-13 褶皱组合形态1—背斜; 2—倒转背斜; 3—向斜; 4—倒转向斜; 5—断层; 6—片麻岩及其片理

3. 扭动型褶皱组合

它们在遥感图像上形成易于辨认的特殊形态影像,包括帚状褶皱、弧形褶皱、“S”型褶皱及一些边幕式褶皱等,其特点是平面上都具有明显的弯转形态,一般规模不大 ( 图8-13c) 。帚状褶皱和弧形褶皱都是由许多轴线呈弧形的褶皱组成,前者的褶皱轴在一个方向上收敛而往一个方向撒开,后者弧形轴互相平行。边幕式褶皱则由许多短轴褶皱斜列成雁列形状。扭动型褶皱组合多发育在刚性地块周围或大的扭动构造两侧,是受压扭作用所致。

C. 典型构造样式

(一)阿尔卑斯式褶皱

褶皱变形的主体是该区中元古代地层,同时伴有绿片岩相区域动力变质作用。构造线方向主要为近东西向、北东向,只在梵净山地区和从江地区发育。在梵净山地区该期构造形迹被角度不整合界面所覆盖,且与新元古代—早古生代构造形迹明显交切(图27)。

该类型褶皱规模较大,控制了区内的地层产出和构造格架,是由多个相互平行或雁行状排列的次级褶皱构成的复式褶皱。单个次级褶皱两翼地层倾角较大,一般为50°~70°。轴面近于直立或略向北倾,平面上呈长轴状,长宽比值较大,褶皱形态上为紧闭尖棱相似褶皱,以紧闭线型褶皱为基本特征,伴有走向压性断层。可以确定,由一系列紧闭次级褶皱构成的复式褶皱,其褶皱形态也以线性紧闭复式褶皱为特点,其褶皱组合样式具有阿尔卑斯式褶皱特征,但该期阿尔卑斯式褶皱以紧闭的褶皱形态与加里东期的开阔型阿尔卑斯式褶皱相区别。区内较典型的该类型褶皱有梵净山复式背斜。

梵净山复式背斜发育于梵净山地区中元古代梵净山群中,北东走向,从北西向南东分别由大罗背斜、瓦溪向斜和芋头背斜组成,总体上构成略向南东凸出的弧形褶皱带。由于在褶皱的翼部有断层破坏,使其褶皱形态不完整。背斜的核部地层为梵净山群下部,即回香坪组至淘金河组,翼部地层为梵净山群上部,即独岩塘组至铜厂组,而向斜的核部、翼部地层则反之。褶皱长度10~20km,宽度5~10km,沿走向被新元古代地层不整合覆盖,说明其形成时代为武陵构造旋回期。

上述褶皱由一系列相互平行或雁行状排列的线性紧闭次级褶皱组成,如在大罗背斜北西翼发育石柱岩鼻状背斜、苏家岩箕状向斜等。翼部地层倾角大多在50°以上,其中,大罗背斜的南东翼局部出现地层倒转,其他次级背斜大多为北西翼缓、南东翼陡,反映出褶皱形态上属斜歪紧闭褶皱;同时,褶皱轴面倾向北西,反映其运动方向为由北西向南东。从褶皱样式及其组合类型反映该褶皱具有典型的紧闭型阿尔卑斯式褶皱特征(图28)。

图27贵州梵净山地区地质构造图(据1∶5万梵净山地质资料)

在桂北融水地区,四堡群中发育的该期褶皱样式及其组合类型也反映其具有典型的紧闭型阿尔卑斯式褶皱特征(图29)。

图28贵州江口县黑湾河梵净山群褶皱素描图(据1∶5万梵净山区调资料)

图29融水县三防兴洞口下板溪群组成高角度紧密褶皱

(二)韧性剪切带

武陵期韧性剪切带发育于中元古代地层中,本区内只产出于梵净山和从江-桂北地区的梵净山群、四堡群中(图30)。

据1∶5万宰便、高武幅区域地质调查资料,韧性剪切带主要分布于南加—翠里一带,产出于唐柳岩组石英片岩、白云母片岩中,与围岩呈渐变过渡关系。呈北东东—北西西向即近东西向展布,带宽100~400m,延伸长2~10km。带内以主要发育糜棱岩化粉砂质千枚岩、千糜岩、石英透镜体及片理褶皱为特色,发育掩卧褶皱、鞘褶皱、无根褶皱、柔流褶皱及石英剪切透镜体(图31)、褶纹线理、“多米诺骨牌”构造、矿物拉伸线理等。在镜下,绢(白)云母、黑云母、绿泥石、石英强定向构成千糜千枚状构造,个别黑云母呈“鱼状”透镜体,含钛矿物具轻微的拉长变形,发育不完全含钛矿物压力影。

根据韧性剪切带内各类型褶皱、剪切透镜体、褶纹线理、矿物拉伸线理等特征,可以确定其运动性质是上盘上升、下盘下降,具逆冲推覆构造性质,其运动方向是由北(西)向南(东)。

(三)逆冲推覆断层

武陵期逆冲推覆断层发育于中元古代地层中,本区内只产出于梵净山和从江地区。

图30污孖剖面③~⑧层剪切变形带构造特征示意图

图31平党南东75m(地质点D156)顺层韧性剪切变形带素描图

梵净山地区以核桃坪断层、余家沟断层为代表。核桃坪断层分布于核桃坪-青龙洞一带,北东向延伸,长度25km以上,沿走向被新元古代地层不整合覆盖,说明其形成时代为武陵构造旋回期。该断层面倾向北西,倾角75°,发育宽5~30m的断层破碎带。破碎带内发育断层劈理及具弱硅化现象,部分地段见石英脉群产出,上、下盘地层为铜厂组、洼溪组。其旁侧常见有紧闭乃至倒转的次级牵引褶皱,反映其性质为逆冲推覆断层。

余家沟断层分布于余家沟、淘金河一带,北东走向50°~60°延伸,长度15km以上,沿走向被新元古代地层不整合覆盖,说明其形成时代为武陵构造旋回期。该断层面倾向南东,倾角60°~70°,发育宽5m左右的断层破碎带,带内发育断层劈理并具弱硅化现象。上、下盘地层为余家沟组,其旁侧常见有紧闭乃至倒转的次级牵引褶皱,反映其性质为逆冲推覆断层(图32)。

从江地区以杆洞逆冲断层为代表,分布在小花孖-杆洞-松美一带,锦洞以北被混合岩化改造和下江群覆盖,小花孖以南被花岗岩熔蚀。断层走向北北东,倾向北西西,倾角在45°~65°之间;断层带出露长8km,带宽1~10m,局部达30m;断层带中主要为断层角砾岩、碎裂岩、初糜棱岩化变质砂岩、构造片岩,带中劈理、片理、糜棱面理发育。角砾主要是变质砂岩、千枚岩、绿泥石片岩等,其中有部分角砾被拉长变形,出现韧性变形特征(图33)。根据断层带透镜体与断层面的交角分析,认为该断层是由西向东运动的逆冲断层。断层东为唐柳岩组,西部为文通岩组。

图32印江县淘金河余家沟断层素描图(据1∶5万梵净山片区区调资料)

图33从江县杆洞西杆洞断层带素描图

D. 基底构造

由于区内最古老的登封岩群出露不多,又受到多期岩体吞噬及中岳运动强烈褶皱改造,使其区域面理已与嵩山群的区域面理近于平行,因此,嵩阳期登封岩群的构造轮廓尚难确切辨别,现今登封岩群的构造面貌是中岳期改造的结果。

1.基底的褶皱构造

基底构造以强烈褶皱复杂变形为特征。在强大的中岳运动挤压应力的持续作用下,嵩山群岩层形成一系列近南北向的褶皱群,并使多数地层倒转,组成复杂的大型复式倒转背斜和复式倒转向斜。在地质上,褶皱通常是指构造变形作用在岩石中引起的弯曲,而褶皱作用则具有地壳运动的含义。背斜是一种上凸的,核部由老地层组成的褶曲。向斜是一种下凹的,核部由新地层组成的褶曲。复背斜是由若干次一级的背斜、向斜组成的大型背斜;复向斜则是由次一级的背斜和向斜组成的大型向斜。嵩山基底构造中具有奠定格架性质的大型褶皱群有:

图12-1嵩山构造略图

大塔寺复背斜分布于登封城北嵩山主峰地带,范围约90km2。轴向近南北,西部受唐窑—中岳庙断层切割,北部被马鞍山组和寒武系不整合覆盖,南部被石秤花岗岩体吞噬(图12-2)。复背斜有向北倾伏趋势。以法王寺背斜为中心的地带,轴面近于直立。复背斜西翼短,东翼长。自西向东由10个次一级背斜、向斜或倒转背、向斜组成。复背斜两翼的次级褶皱轴面倾角变缓,并有更次级褶皱存在,使其形态变得相当复杂。复背斜核部为新太古代片麻岩及残存的登封岩群组成。两翼为嵩山群罗汉洞组,东翼尚有五指岭组一段地层产出。复背斜西翼分布有十里铺背斜、红石崖背斜和罗汉洞向斜等三个次级褶皱,其轴面微向西倾。复背斜的中心为法王寺背斜。东翼较宽,并紧密地展布着轴向南北、轴面西倾、向东倒转的次级背、向斜,它们依次是老母洞倒转向斜、跑马岭倒转背斜、屈*倒转向斜、塔湾倒转背斜、青岗坪倒转向斜、龙潭沟倒转背斜等六个次级褶皱。

图12-2大塔寺复背斜示意剖面图(据武汉地院资料)

Pt1w—古元古界五指岭组;Pt1l—古元古界罗汉洞组;Ar—太古宇片麻岩;β2—辉绿岩脉

五指岭复向斜分布于登封、巩义两市交界的五指岭主峰地带,范围约15km2,轴向近南北,受五指岭山脊附近两条近东西向断层切割。复向斜槽部为庙坡山组和花峪组地层,翼部出露五指岭组三段云英片岩和磁铁石英岩层。在五指岭山顶及北坡,复向斜槽部有零星的马鞍山组和寒武系不整合覆盖。复向斜的东、西、南三面均被断层切割破坏,使古元古代上部地层与马鞍山组或寒武系呈断层接触,北部被寒武系或马鞍山组不整合覆盖(图12-3)复向斜从西向东由六个次级褶皱组成,其轴向相互平行。西翼有西头背斜、罗沟西向斜、罗沟背斜;东翼有战槽沟-寨后向斜、屈峪东倒转背斜、张家

倒转向斜。次级褶皱中尚发育更次级小褶皱。五指岭复向斜显示由西向东构造形态愈来愈复杂的趋势。

图12-3五指岭复向斜示意剖面图

—寒武系下统辛集组;Pt2-3m—五佛山群马鞍山组;Pt1h—嵩山群花峪组;Pt1m—嵩山群庙坡山组;Pt1w3—嵩山群五指岭三段

需要指出的是,大塔寺复背斜以东,五指岭复向斜以西及以南,还分布有三个复式褶曲,虽然规模较前两者小,但内部组成更为复杂,并有多期叠加变形,目前至少可识别出三期变形(详见后文)。这些复式褶曲自西向东分别为三官庙复向斜、老虎头寨复背斜和冉家

-大花峪复向斜。

图12-4玉寨山复向斜示意剖面图

1—片麻岩;2—老羊沟组;3—罗汉洞组;4—五指岭组

玉寨山复向斜分布于登封城以西,西起挡阳山,东至玉皇沟一带,与大塔寺复背斜连接,其北部被马鞍山组不整合覆盖或近东西向断层切割,南部被石秤花岗岩体侵吞(图12-4)。复向斜槽部为罗汉洞组和少量五指岭组一段地层,翼部为新太古代片麻岩及少量登封岩群。自西向东由挡阳山倒转向斜、如风庵倒转背斜、玉寨山倒转向斜、莲花寺倒转背斜及莲花山东坡倒转向斜组成。其中以玉寨山倒转向斜为中心,轴向北北东,轴面向西倾斜向东倒转,两翼倾角一致,都在60°左右,槽部岩层平缓,倾角30°左右。西部的挡阳山倒转向斜被断层切割。各次级褶皱中也发育更次级小褶皱,但总体上比前述两个复式褶皱简单。

摩天寨-石门沟复式向斜分布于嵩山地区之南部,登封、汝州两市交界一带。南北长3~6km,东西宽约15km,出露面积约60km2。复向斜的北部、南部及东部被断层切割,使基底地层与古生界或马鞍山组呈断层接触。摩天寨北部被花岗岩侵吞。槽部由五指岭组和罗汉洞组组成,翼部为新太古界登封岩群或片麻岩体。岩层总体向西倾斜,倾角20°~80°。复向斜由摩天寨倒转向斜、密腊山倒转向斜、大小红寨山倒转向斜、梧桐沟倒转背斜、楼上西倒转向斜和王保庄倒转背斜等六个次级褶皱组成,其中又发育更次级同斜或歪斜褶皱小构造,其复杂程度可与登封北部地区所见类比。

2.基底断裂构造

嵩山基底中的断裂构造有两种基本类型:一种是发生在新太古代岩石中的韧性剪切带,绝大多数呈北北西向或近南北向展布,表现出顺层剪切的特性,在嵩山群的一些地段也有此类断层分布。另一种是发生在嵩山群中的脆性或脆—韧性断层。

所谓韧性是指岩石在破裂前能发生较大变形的性能。韧性断层也称韧性变形带,是由剪切变形或岩石塑性流动造成的强烈变形的线状地带,是出露在地表的深部构造形迹。与脆性断层不同的是,它没有断层碎裂岩和断层(破裂)面而又发生过相对位移。登封岩群及新太古代片麻岩中此类变形最为发育。脆性是岩石在破裂前只能发生极小变形的性能。脆性断层是同韧性断层相对应的一类断层。以下就发生在嵩山群中的脆性断层作简要介绍。

中岳运动造成嵩山群中发生三组脆性断层,其中北西向和近东西向两组多为正断层(上盘下落),近南北向或走向断层多为逆断层(上盘上冲)。

近东西向断层有嵩山北坡正断层(长约7.5km)和王峪正断层(长约5km)。此外,玉寨山—香楼寨北坡还发育三条近东西向弧形正断层,它们是中岳期形成,后期又重新活动的断裂带,对五佛山群的沉积有控制作用,又是重力滑动构造的触发构造。

北西向断层组主要分布在唐庄西北部和中岳庙北西地区。主要有龙潭寺正断层、西瑶村北正断层、老虎头寨逆断层。它们均发育在五指岭组地层中,普遍有断层破碎带和断层擦痕存在。

近南北向断层组主要有鞍坡山逆断层、水磨湾逆断层、老君殿逆断层和水峪逆断层。其中鞍坡山逆断层、水磨湾逆断层和老君殿逆断层造成新太古代岩石逆冲在嵩山群之上,水峪逆断层发生在嵩山群中。它们的长度约2~5km,常被马鞍山组不整合覆盖或燕山期断层切割。

E. 岩带构造变形特征

北喜马拉雅特提斯沉积岩带的构造组合特征及其变形样式是一个受人关注的问题。该构造带内沉积岩地层总体向北倾斜,而且自南向北地层依次由老至新。前人曾认为北喜马拉雅特提斯沉积岩带的构造十分简单,甚至认为是一个巨大的单斜构造地质体。

本次野外地质调查认为,北喜马拉雅特提斯沉积岩带的构造样式是由一系列轴面向北倾斜的背向斜和逆冲断裂系组成,从宏观尺度看,它属于一个典型的褶皱冲断构造带(图1-18)。

北喜马拉雅特提斯沉积岩带的构造变形具有下列特征:

1)构造带中的大多数断层具有明显的多期活动和性质转换特征。从断裂带附近的上、下盘中的牵引褶皱、构造透镜体排列、近断层劈理和低序次的断层派生构造等都反映出断层具有逆冲性质。然而从断面上发育的张性断层角砾岩和断层上下地层的压盖关系,却多表现为新地层位于断层上盘,即新地层压盖在老地层之上,显示出正断层的特点。说明这些断层至少经历过两期以上的活动历史。从显示具有正断层性质的构造角砾岩带切割断层附近的牵引褶皱,且没有被劈理再切割的地质现象来看,正断层作用是在晚期发生的。这些特征表明先期形成的逆冲断层受到了晚期正断层的叠加复合和改造。

图1-18 北喜马拉雅特提斯沉积岩带地质构造剖面图

复合断层在区内比较普遍,在北喜马拉雅特提斯沉积岩带尤为发育,它们是藏南拆离系的组成部分。例如,藏南拆离系主拆离面从上盘奥陶系的牵引褶皱显示出由北向南的挤压逆冲推覆,具有明显压性结构面特征;从下盘的糜棱岩特征又显示出由南往北的伸展变形,具有张性结构面(上盘向下滑脱)的特征。

2)逆冲断层多发生于背斜和向斜构造的轴部或近轴部位,除规模较小的褶皱外,绝大多数规模较大的背斜和向斜皆以破背斜或破向斜的构造样式产出,且保留下来的都是背向斜构造的正常翼(北翼)地层。

3)该构造带的褶皱样式较为丰富:其一,以中厚层灰岩、长石石英砂岩等能干性较强的岩层形成的褶皱样式主要表现为同斜褶皱、相似褶皱,而且构成叠瓦状推覆组合。这种情况在二叠系色龙群和三叠系土隆群中常见(图1-19);其二,由页岩、泥岩等能干性较差的岩层形成的褶皱的主要样式表现为紧闭的同斜尖棱褶皱和龙飞凤舞的流动褶皱。流动充填褶皱在由软-硬岩层组合形成的褶皱轴部尤为明显(图1-20),实际上它们多数为充填于虚脱空间的流动褶皱;其三,平卧-斜歪褶皱多见于断层带上盘(图版Ⅰ-1),在平面上呈“S”型,剖面图上呈斜歪或弯曲状,一般可识别出两期叠加褶皱(图1-21),并且是以非共轴叠加为主,早期主应力б1为水平近南北向,б2为水平近东西向,б3为直立状,晚期б1为水平近南北向,б2为直立状,б3为水平近东西向。

图1-19 定日二叠系色龙群中发育的叠瓦扇构造剖面示意图

图1-20 定日吓龙背斜轴部上三叠统德日荣组中的流动褶皱素描图

图1-21 定日性日上三叠统曲龙共巴组灰岩中的两期叠加褶皱素描图

F. 褶皱构造的观察与研究

韧性变形带中的褶皱构造是十分特殊又复杂多样的,它们与区域褶皱构造作用所形成的褶皱是有明显区别。

韧性变形带中的褶皱与区域褶皱构造作用形成的褶皱的主要区别是:首先,两者的形成条件及其形成过程明显不同,韧性变形带中的褶皱是和变形带形成作用直接相关,不论是哪一种类型的变形带,褶皱都限定于这一特殊的变形带内,离开变形带就不见有这种类型褶皱,它们是带内剪切流动变形的产物;而区域性褶皱则是产生在层状岩石中的具有统一规律的褶皱产物,从某种意义上是透入性的,是区域构造作用产物。其次,变形带中的褶皱变形的产生常是带内物性不均一性和韧性差明显的岩石的不均塑性流动形成的新生面理构成的褶皱。因而,它们最重要特征是分布的不均一性和形态的极其多样性,因此,它们在变形带中的产出是不连续的,在这种情况下褶皱形态学研究主要是为变形带的运动学机制提供证据;而区域性褶皱在空间分布上是呈有规律的组合关系,不同级别褶皱具有密切的空间几何关系,可以通过小型褶皱研究探讨同期大型褶皱的几何特征;这一点显然与变形带的褶皱不同。但这里应指出,在复杂的多期变形区,韧性变形带整体可能卷入后期的区域性的褶皱变形中,当这一情况产生时,最重要的任务是首先查明卷入褶皱的韧性变形带是否存在,然后,在这个基础上再分别进行研究,这样才不致产生失误。

韧性变形带的褶皱的研究已进行了许多有意义工作,其中Mattauer(1980)进行了系统的概括(图4-3-5)。鞘褶皱或A型褶皱一般发育在韧性剪切带的强烈剪切变形部位,其最本质的特点是拉伸线理于褶皱轴趋近平行。它们在剪切带中成群出现,大小不等,沿剪切带拉伸也不尽相同。这类褶皱可以是受剪切作用直接形成,也可能由先存B型褶皱随变形加剧使褶皱枢纽强烈弯曲,甚至拉长呈刀鞘状,使褶皱伸长于拉伸线理平行。在韧性剪切带中,常常可以由边部到其强烈变形带看见从B型褶皱到A型褶皱的演变过程(图4-3-5)。

图4-3-5 韧性剪切带中的褶皱构造

(据Mattauer,1980)

a—韧性剪切运动于其拉伸线理;b—褶皱轴平行于拉伸线理的A型褶皱;c—B型褶皱枢纽变形;d—鞘褶皱;e—复杂型褶皱;f—晚期褶皱倒转翼上的倒转B型褶皱;M—剪切运动方向;L—拉伸线理

表4-3-1 韧性剪切带内鞘褶皱形态与变形强度关系

褶皱形态的观察与研究中首先注意不同断面的褶皱形态特征(表4-3-1)。一般情况下在明确了变形带内的线理产状前提下,分别对垂直和平行线状构造的剖面进行分析,常常在横剖面中(YZ面)即垂直X轴(运动方向)剖面上褶皱形态样式复杂多样。而在垂直Y轴(平行运动方向)的剖面上褶皱形态样式较为简单,常呈不同倾斜的歪斜式褶皱,甚至出现平行条带,而不见褶皱出现。在对变形带褶皱样式进行描述时,应首先确定观察剖面的类型和方位,然后素描其形态样式。在记录上不出现具有成因意义的一些术语,例如A型褶皱等。这些术语可以在进行变形带的褶皱成因研究时,在充分综合分析基础上进行讨论时使用,这主要是避免产生失误。此外,在进行褶皱样式的观察中,应特别注意卷入褶皱的面理类型和岩石类型,这对正确建立变形带的演化是有意的。在一些具有长期发育的变形带中出现有叠加褶皱的现象,但这种情况主要见于局部地段。特别是变形带中塑性流动受阻的部位常见。这种叠加褶皱是不具有区域意义的。

在对褶皱样式观测的同时,应注意与其伴生的构造资料的收集,例如新的次生面理的特征,以及褶皱枢纽的系统的测量,尤其后者常可为综合分析时提供运动学依据。

G. 巴颜喀拉陆块地质构造特征

巴颜喀拉陆块内分布的地层主要有上三叠统巴颜喀拉山群与中新统唢呐湖组,它们分属两个构造层次物质。其中前者为浅部构造层次,发育大规模逆冲断层及与逆冲作用相关的褶皱为特征;后者为浅表构造层次,基本以发育平缓向斜为特征。

(一)断裂构造

主要断裂发育于上三叠统巴颜喀拉山群之中,它们开始形成于三叠纪晚期的东昆仑造山作用挤压期,是逆断层的雏形,中新世在拉张环境的影响下,形成“堑垒式”断陷盆地,控制盆地边界的断裂也随之转变为正断裂,在随后的青藏高原的强烈上升期,强挤压作用使大多数断裂活化,沿这些断裂有新生代火山岩喷发,个别断裂现在仍为活动断裂,时有地震发生。巴颜喀拉陆块内以发育木孜塔格逆冲推覆构造的前锋带为显著特征,一系列发育于上三叠统巴颜喀拉山群内部相互平行东西向展布的北倾逆冲推覆断层构成前锋带的断裂构造,主要有如下几条:

1. 大小拐杖沟-松土坡断裂((10)号)

该断裂位于昆仑山主脊一线,东西向延伸,西段隐伏于木孜塔格山岳冰川之下,东端延出调查区,断裂在地形地貌上表现明显,断层出露处具线状影像特征。北侧为正地形,南侧为负地形(冲沟),在大小拐杖沟及科克索等地均造成冲沟呈90°的转向(拐杖型冲沟)。从地表特征判断,该断裂断层面北倾,倾角一般为60°,为一逆断层。

2.木孜塔格南坡断裂((11)号)

该断裂位于以木孜塔格为主峰的昆仑山脉南坡。该断裂东西向延伸,东西向均分别延出调查区,延伸长度大于130 km。在地形地貌上特征较明显,断层北盘相对高差大,海拔一般在5 000~6 000 m,木孜塔格峰海拔6 973 m,形成高原高山地貌;南盘为相对高差较小的高原丘陵地貌,海拔一般在5 000 m左右。南坡断裂西段由一条断裂组成,中段龙头梁—雪梅湖一带发散呈束状,由数条断裂组成断层束,断裂构造较复杂,且有北西-南东向走滑断层,截断破坏主断裂的现象,雪梅湖以东断裂又收敛为一条主断裂。主断裂或断裂束中的分支断裂在地表见断层面均为北倾,倾角在60°~70°之间。

3.蛤蟆湖-玉液湖断裂((14)号)

该断裂位于调查区南部,是木孜塔格逆冲推覆构造的主边界断裂。东西向延伸,向东、向西均延伸出调查区。西段被第四纪冲洪积物及火山熔岩覆盖隐伏,中东段在航卫片影像上,其线性影像最突出,截断其他构造线。在地表也可见明显的地貌特征,一般出现北高南低,高差约为50~100 m的台阶状断层阶地或断层坎地貌。个别地段观测断层面为北倾,倾角为60°左右。在断层两侧虽均为下三叠统巴颜喀拉山群,但两侧在岩性、构造组合特征有明显差异,分别是前锋带与前缘的不同特征表现(详见后文褶皱构造)。

4. 雪景湖-琼浆湖一带的走滑断层

位于调查区南部白马河、水乡湖、琼浆湖、银波湖等地。走滑断层一般为北东-南西向,走向50°~230°,银波湖一带走滑断层共轭出现,从航卫片影像上反映走滑断层线平直,断层面直立,从错断地层情况看,断距一般较小,为数百米,左行走滑(彩色图版4-6)。走滑断层出现的构造部位是位于木孜塔格逆冲推覆构造的前锋带主边界断层处。南北向的强烈挤压应力集中于此,从走滑断层力学性质及共轭走滑断层出现等情况看,它们应是与逆冲推覆构造相伴生的构造,力学性质相同。

(二)褶皱构造

巴颜喀拉陆块内的褶皱构造,从表现形式上来看主要有3种:(1)在木孜塔格前锋带内与逆冲推覆构造伴生的零星线性褶皱;(2)前缘带内的隔挡隔槽式侏罗山式褶皱;(3)第三系内平缓向斜构造。前两者均产于上三叠统巴颜喀拉山群中,是由逆冲推覆过程中的褶皱作用形成。

1.木孜塔格逆冲推覆构造前锋带内的褶皱构造

褶皱构造分布在雪源河、狭床沟、雪梅湖、银波湖等地。一般与前锋带内的北倾逆冲断层相伴出现,位于断裂北侧上盘,与断裂走向一致呈线性,延伸一般较长,在数十千米左右,常被断裂破坏消失。褶皱两翼产状不一致,一般北翼缓,南翼陡。翼间角多在70°左右,属中常—开阔褶皱类型。

这类褶皱构造的形成与逆冲推覆构造关系密切,均出现在逆冲断层的终端,是断滑褶皱作用与逆冲推覆构造向前扩展的结果。

2.木孜塔格逆冲推覆构造前缘带内的褶皱构造

分布于调查区南部,主边界断层以南,构造部位属木孜塔格逆冲推覆构造的前缘带。主要见于雪景湖、蛤蟆湖、彩云山、仙鹤湖、琼浆湖一带。褶皱以背向斜连续出现为特征,轴迹相互平行,延伸较稳定,呈线性,轴向为东西向或近东西向。褶皱两翼地层倾角一般在50°左右,为中常—开阔褶皱,褶皱波长一般在数千米,褶皱连续出现为“侏罗山式褶皱”(彩色图版4-7)。这类褶皱形态与位于主边界断层以北的前锋带内褶皱明显不同,主要表现在褶皱发育程度不同,北弱南强;褶皱位态也不同,北侧为斜歪褶皱,南侧一般为直立褶皱;两侧地层岩性也不同,北侧以能干性强不易变形的砂岩为主,南侧以易变形的泥岩为主。

综上所述,这两类褶皱的形成均应是在近南北向挤压应力下与逆冲推覆断层的形成相关的褶皱类型,是断滑褶皱作用的结果。在逆冲作用以前展式发展过程中,先在下三叠统巴颜喀拉山群的不同岩性层间产生滑脱面,滑脱面呈阶梯状,滑脱面之上发生褶皱作用(断滑褶皱作用),后在断坡出现后发展为断展褶皱,褶皱作用进一步加强。因此逆冲推覆构造前锋带内的褶皱构造均出现在逆冲断层的终端,是逆冲推覆构造向前扩展的结果。逆冲推覆构造的主边界断层以南前缘发育的“侏罗山式褶皱”,一般认为是沉积盖层沿刚性基底上的软弱层滑脱形成薄皮式滑脱的结果,这类构造主要产出于造山带前陆,是强挤压应力作用的结果。挤压应力下形成滑脱面,但并不形成断坡,引起的褶皱作用强于前锋带(图5-15)。

图5-15 木孜塔格逆冲推覆构造及前缘的褶皱形成示意图(木孜塔格逆冲推覆构造的三维模型)

3.第三系中的向斜构造

巴颜喀拉陆块内的第三系为中新统唢呐湖组,分布在调查区中部沿乌鲁格河—黄山口一线,在南部锅桩山、仙鹤湖、雪景湖等地零星小面积分布。

沿乌鲁格河—黄山口分布的第三系位于木孜塔格-鲸鱼湖断裂的下盘,受构造应力作用较强,向斜构造表现在红龙岭及黄山口两地,轴迹与断裂走向相同,轴向为近东西向,两翼产状较陡,一般在40°~50°之间,属开阔向斜;分布在调查区南部的第三系受构造应力作用较弱,一般表现为平缓向斜,向斜轴迹呈东西向或近东西向。

H. 眼部皮肤的构造

第一层:皮肤层
眼睑的最外层是皮肤层,是全身最薄的皮肤,厚度为0.33—0.36毫米,眼睑皮肤柔软、纤细、富有弹性,这使其可做灵活且大幅度的运动,眼睑皮肤有表皮、真皮构成,表皮有6-7层复层鳞状上皮构成,真皮内含有丰富的神经、血管、淋巴管及弹性纤维,这是眼睑皮肤富有弹性及拉伸性的原因。正常情况下并不下垂,随着年龄的增长,弹性纤维逐渐变性,使得眼睑皮肤弹性减退而松弛。眼周边虽然方圆不大,但正是因为它这些特性使得眼部问题一般都是肌肤问题的集中大展现。

第二层:皮下组织层
眼睑的皮下结缔组织特别疏松,且很少含有脂肪组织,借纤维束与肌下的纤维束相联系,这使得眼睑皮肤活跃性较大,可在肌层表面灵活滑动。心肾功能不全患者或眼局部炎症时,由于眼睑皮下组织特别疏松,渗出液体聚积在此处,首先表现为眼睑浮肿。此层的浅层含有睫毛、毛囊、汗腺、皮脂腺等皮肤附件。

第三层:肌肉层
眼睑的肌肉层包括眼轮匝肌、上提睑肌和平滑肌。重点介绍眼轮匝肌:以眼裂为中心环绕眼睑和眼眶走行的一层扁平肌肉,可分为眶部、睑部和泪囊三部分。

第四层:睑板层
为半月形软骨状薄膜,有支撑作用使眼睑保持外观平整,睑板腺能分泌油脂物质,对睑眼起油润作用,并增加闭睑时的密封效果。

第五层:睑结膜层
眼睑的最内层,衬于睑板的内面并于之紧密相连,向内于眼球相接。对眼睛起保护作用。