趙　利，董彥龍

蘭坪-維西地區(qū)灰?guī)r角礫中方解石脈體特征及其對逆沖推覆作用的影響

趙利1，董彥龍2

（1.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610061；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083）

通過對滇西北蘭坪-維西地區(qū)灰?guī)r破碎帶中方解石脈體的宏-微觀變形分析，總結(jié)了其主要類型及特征，揭示出其形成時的脆性破裂流體對大型遠距離的逆沖推覆運動具有促進作用。

方解石脈體；逆沖推覆構(gòu)造；飛來峰；蘭坪-維西地區(qū)

1　區(qū)域地質(zhì)背景

蘭坪-維西地區(qū)位于揚子板塊西側(cè)“三江”褶皺帶的昌都-蘭坪-思茅盆地中段，夾持于瀾滄江和金沙江-哀牢山兩條大型縫合帶之間，是印度板塊與歐亞板塊拼合、碰撞、擠壓最強烈最狹窄的地帶，也是世界上著名的特提斯-喜馬拉雅成礦域由EW向轉(zhuǎn)為NS向的關(guān)鍵部位。由于本區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造轉(zhuǎn)化、變質(zhì)作用、巖漿活動和多組構(gòu)造系統(tǒng)疊加與聯(lián)合，形成了復(fù)雜而有規(guī)律的構(gòu)造格架，它也控制了本區(qū)多金屬礦的生成和分布，如金頂鉛鋅礦床、三山-白秧坪銅多金屬礦床等。

研究區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，區(qū)域上分布著的近南北（北西）向眾多斷裂都說明在“三江”地區(qū)存在一個大型的逆沖推覆體系（圖1），它是“三江”南段一種特殊的構(gòu)造形式，也是導(dǎo)致本區(qū)地殼大幅度縮短的主要因素。這些斷裂（帶）構(gòu)成了本區(qū)總體呈NW向展布的大地構(gòu)造格架，這種構(gòu)造格架的形成是在印支期揚子板塊向北推擠的過程中印度陸塊向北東的推擠作用而產(chǎn)生的。這些斷裂帶和推覆體，在印支期表現(xiàn)為左旋運動特點，且形成若干斷裂-巖漿巖，喜馬拉雅期發(fā)生大距離的推覆構(gòu)造及不同性質(zhì)的走滑斷裂。

圖1　研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖（據(jù)沙紹禮等，2004修改）

2　逆沖推覆構(gòu)造

滇西北發(fā)育兩期逆沖推覆構(gòu)造，早期為南北向的，晚期為東西向的。早期逆沖推覆運動最典型的為維西推覆體，它隸屬于德欽-維西-喬后斷裂帶，位于蘭坪盆地北端收斂部位。它南起玉獅廠，北至拉日底，南北長約40 km，東西寬約10 km，主要由一組NNW向近等距排列的大斷裂及所挾持的斷塊組成。推覆體的前鋒是葉枝-雪龍山斷裂，推覆體的產(chǎn)生始于中生代，成型于喜馬拉雅造山期。它的形成和發(fā)展，經(jīng)歷了印支期與喜馬拉雅期兩個重要的構(gòu)造階段，有的始于晚二疊世-早中生代，與維西火山巖漿弧同時形成；有的是島弧演化過程中，在盆地裂陷（谷）斷裂的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，在喜馬拉雅期強大的造山運動中形成推覆、走滑拉分。這些表明維西推覆體的演化過程，不但具有長期性、復(fù)雜性，且有明顯的繼承性、階段性，不同期次構(gòu)造相互干擾、混雜、疊加和改造。研究區(qū)廣泛發(fā)育由大型逆沖推覆作用而形成的飛來峰構(gòu)造，蘭坪-馬登區(qū)內(nèi)分布著十來個由南北向和東西向斷裂推覆活動形成的飛來峰，蘭坪-維西區(qū)內(nèi)也分布著數(shù)十個大小不等的飛來峰（圖1）。卷入逆沖推覆帶的主要是中生界～新生界（三疊系～古近系）的地層，多數(shù)是老地層逆沖推覆在古近系云龍組和寶相寺組之上，而飛來峰多為中生界地層，尤其是上三疊統(tǒng)三合洞組（T3s）的灰色塊狀灰?guī)r（圖2 和3）。在蘭坪-河西-維西一帶，三疊系灰?guī)r成為推覆構(gòu)造的最前鋒帶，內(nèi)側(cè)發(fā)育較多的灰?guī)r角礫巖（圖2）。飛來峰或推覆體同時推覆到元古界的古老變質(zhì)巖和新生界沉積-火成巖之上，如部分逆沖推覆到雪龍山巖群和崇山巖群之上，更多的是推覆到古近系地層之上（圖3）。

圖2　蘭坪河西地區(qū)玉獅村至清水江地質(zhì)剖面圖

圖3　左：逆沖斷裂破碎帶灰?guī)r角礫巖；右：三合洞組灰?guī)r推覆到云龍組地層之上

3　構(gòu)造破裂帶及方解石脈體類型

表1　方解石脈體的構(gòu)式分類

研究區(qū)逆沖推覆構(gòu)造極為發(fā)育，形成大量的構(gòu)造破碎帶，一般呈線狀展布，多數(shù)寬度在10～20 m之間。構(gòu)造破碎帶中發(fā)育大量的構(gòu)造角礫巖，河西-維西一帶的角礫成分主要為逆沖斷裂上盤的三疊系三合洞組灰?guī)r，粒徑2～8cm不等，多為棱角狀或次棱角狀，極少具磨圓。在逆沖斷裂帶的下盤，常見斷層泥、碎裂巖和構(gòu)造透鏡體，透鏡體展布方位與主破碎帶（面）多呈低角度斜交，可指示斷裂帶的逆沖方向。在蘭坪一帶的礦區(qū)內(nèi)，可見礦化的角礫和碎裂巖，具張性特征，破碎帶內(nèi)方解石脈、石英脈發(fā)育，脈體宏觀上變形跡象不明顯?？傮w上，研究區(qū)破碎帶內(nèi)方解石脈最為發(fā)育。

方解石脈是由方解石沿斷裂構(gòu)造充填而形成的在二維空間發(fā)育程度相近的板狀、透鏡狀或不規(guī)則狀脈體，其構(gòu)式是指脈體在二維空間的發(fā)育形態(tài)或方解石單脈、脈組（群）的空間排列和連通方式。周瑤（2008）以桂林街頭鋪設(shè)的打磨好的灰?guī)r石材為研究對象，實地觀測和采集了數(shù)百張方解石脈體構(gòu)式照片，并根據(jù)其在二維空間的發(fā)育形態(tài)進行了如下的分類（表1）。可見，該種分類的方法，基本涵蓋了常見的方解石脈體構(gòu)式。

在研究區(qū)，方解石脈的主要類型為網(wǎng)狀方解石脈和液壓角礫方解石脈（圖6）。在斷裂破碎帶內(nèi)部，巖石破碎極為嚴重，野外觀察發(fā)現(xiàn)灰?guī)r角礫中方解石脈體多為構(gòu)造擠壓致裂而形成的網(wǎng)脈狀脈體和無序纖維狀脈體。在斷裂破碎帶邊部和外緣，灰?guī)r角礫多為液壓致裂角礫，方解石脈體可能在前者角礫破碎后，流體灌入壓力升高導(dǎo)致液壓致裂而形成的。

4　方解石脈體對逆沖推覆作用的影響

4.1方解石脈體的破裂機制

一般，巖石的破裂機制分為兩種：一種是構(gòu)造致裂擴展，主要由構(gòu)造動力所致；另一種是液壓致裂擴展，主要由流體動力所致。那么，基于破裂的擴展機制，可將方解石脈體的破裂控制成因類型劃分為構(gòu)造動力作用致裂類型和流體動力作用致裂類型。

構(gòu)造動力型方解石脈是指由構(gòu)造動力作用形成的破裂經(jīng)后期方解石沉淀充填而形成的脈體。其特征為：區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力相對集中，破裂構(gòu)造以脆性破裂為主，大多數(shù)發(fā)育在地表（淺）層次，有流體的參與。主要構(gòu)式如大脈狀方解石脈、分支復(fù)合方解石脈和網(wǎng)狀方解石脈等。

流體動力型方解石脈是指由流體作用形成的破裂后期經(jīng)方解石沉淀充填而形成的脈體。其特征為：破裂構(gòu)造以脆-韌性破裂為主，破裂構(gòu)造的兩個裂開面彼此對稱分開，破裂呈中間寬兩端逐漸尖滅的透鏡狀，破裂構(gòu)造兩側(cè)沒有構(gòu)造錯動，主要裂內(nèi)常見液壓角礫。主要構(gòu)式如平行方解石脈、分叉方解石脈和液壓角礫方解石脈等。

研究區(qū)的方解石脈體，主要為液壓角礫狀和網(wǎng)狀，說明灰?guī)r的破裂是構(gòu)造動力和流體動力共同作用的結(jié)果。其中，網(wǎng)狀或無序狀方解石脈體可能是早期形成的方解石脈體在后期經(jīng)歷多期次構(gòu)造運動而形成的。早期的脈體經(jīng)后期張裂，再次被充填，然后經(jīng)歷擠壓構(gòu)造，致使脈體發(fā)生變形，甚至揉和在一起，形成纖維狀或網(wǎng)狀。對于液壓角礫狀方解石脈體，近年來的研究表明，脆-韌性剪切帶中的張裂脈的形成、擴展以及熱液在其中周期性地沉淀，是在周期性構(gòu)造泵吸→液壓致裂→裂開→愈合過程中進行的。

4.2方解石脈體的微觀變形

研究區(qū)的方解石脈體變形主要為脆性、脆-韌性變形，通過野外和和室內(nèi)鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)其變形主要表現(xiàn)在方解石的顆粒邊界、粒度、破裂程度和機械雙晶強度等方面。其中，機械雙晶是在應(yīng)力作用下由雙晶滑移（位錯在雙晶面上的運動）所形成的雙晶，主要發(fā)育在像方解石、白云石等一些對稱性較低或粒內(nèi)滑移系統(tǒng)較少的礦物中。機械雙晶在較低的溫度及較高應(yīng)變速率條件下容易出現(xiàn)，這是脆性變形的重要研究對象。方解石中機械雙晶形成的最優(yōu)剪切滑動方向為右旋剪切（滑動），所以常見的是正向滑動的e雙晶。一般而言，機械雙晶在應(yīng)變較強部位較發(fā)育，其雙晶紋較密集、較細、較平直，且厚度基本一致。因此，可以根據(jù)方解石的機械雙晶紋的形態(tài)來大致了解巖石變形的強度變化（圖4）。

圖4　方解石機械雙晶類型（據(jù)Ferrill et al.，2004）

以采自研究區(qū)某一中型斷裂破碎帶中部及邊部的灰?guī)r角礫巖進行變形強度分析。對于采自破碎帶中部的灰?guī)r角礫，方解石具細-微晶不等粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造。粒度在0.005～0.05 mm之間，大多呈不規(guī)則狀。脈體中裂隙、菱形解理和機械雙晶均較發(fā)育，可見雙晶被破壞，屬于b型機械雙晶。晶體邊界線較平直，但界線模糊（圖5左）。采自破碎帶邊部的灰?guī)r角礫，方解石具中-細粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造。粒度多在0.05～0.5 mm之間，較大的顆?？蛇_0.1～0.5 mm不等。脈體中裂隙不甚發(fā)育，可見方解石完好的晶體和菱形解理，機械雙晶屬于a～b型，雙晶面平直，晶體間界線清晰（圖5右）。根據(jù)上述脈體內(nèi)方解石的變形顯微特征，可說明由破裂帶中部至兩邊，脆性變形強度在遞減。

4.3方解石脈體對逆沖推覆的影響

對于滇西逆沖推覆構(gòu)造和飛來峰的成因，段建中等（1999）認為是走滑作用導(dǎo)致部分地段出現(xiàn)逆沖推覆現(xiàn)象；吳根耀（1994）、沙紹禮等（2004）認為受新特提斯洋（海）盆消減閉合后的碰撞控制，因為導(dǎo)致走滑的根本原因當(dāng)是來自新特提斯洋的閉合。研究區(qū)的逆沖推覆和飛來峰的成因機制，前人研究認為是跟大型的走滑斷裂相關(guān)，比如河西一帶的華昌山斷裂，其性質(zhì)為東盤逆沖的逆沖斷層，由南至北斷距逐漸增大，進入河西地帶，斷裂明顯地表現(xiàn)出推覆的特點，所以前人認為區(qū)內(nèi)的推覆構(gòu)造和飛來峰構(gòu)造是華昌山斷裂由南東向北西逆沖-推覆作用的產(chǎn)物，其形成的最晚時代在N2j沉積之后，即喜馬拉雅運動第三幕。

由于外來系統(tǒng)的各組地層間均為斷層接觸，加之侏羅-白堊系中的頁巖或泥巖、三合洞組灰?guī)r中的鈣質(zhì)泥巖和薄層泥灰?guī)r等均是有利于層間活動發(fā)生的軟弱面，尤其是夾薄層灰?guī)r的石膏層，所以導(dǎo)致其易發(fā)生塑性流動而成為主推覆構(gòu)造面，并經(jīng)溶解、崩塌和交代等作用形成灰?guī)r角礫巖。野外的觀察研究發(fā)現(xiàn)，作為飛來峰的灰?guī)r普遍含有眾多的方解石脈體（圖6）。如前所述，這些脈體在擠壓構(gòu)造過程中容易破裂，而灰?guī)r中富含流體，致使流體不斷地充填進裂隙，液壓加大進一步發(fā)生破裂，直至流體固結(jié)成脈體。在這樣一個周期性破裂到愈合的過程中，巖層面始終處于有流體進出的環(huán)境下，當(dāng)有外動力作用于巖層時，這些未固結(jié)成型的脈體就可以起到潤滑的作用，本來就軟弱的巖層就更容易發(fā)生滑動，那么也就促進了逆沖推覆時的遠距離滑脫。

圖5　左：破碎帶中部的方解石變形特征；右：破碎帶邊部的方解石變形特征

圖6　左：液壓型灰?guī)r角礫中的方解石脈體；右：灰?guī)r角礫中的網(wǎng)狀方解石脈體

5　結(jié)論

通過對蘭坪-維西地區(qū)灰?guī)r破碎帶角礫中方解石脈體的宏-微觀研究，得出以下結(jié)論：①研究區(qū)方解石脈體主要為液壓角礫狀和網(wǎng)脈狀兩類，其破裂是構(gòu)造動力和流體動力共同作用的結(jié)果；②斷裂破碎帶灰?guī)r角礫巖脆性變形強度有從中部到邊緣變?nèi)醯内厔?；③灰?guī)r角礫巖中的方解石脈體在形成時對逆沖推覆構(gòu)造（飛來峰）的遠距離滑行具有促進作用。

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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

趙利（1986—），男，四川人，碩士，助理工程師，從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究