莫美仙,虞 慧

(1.玉溪師范學(xué)院,云南 玉溪653100；2.云南省地質(zhì)工程勘察總公司,云南 昆明 650051)

云南高原是我國(guó)斷陷盆地集中分布地區(qū)之一，絕大多數(shù)城鎮(zhèn)位于盆地(當(dāng)?shù)厮追Q壩子)內(nèi)，且大部分盆地為盆緣斷裂所控制的斷陷盆地，是斷塊沿著多條平行斷裂陷落形成的盆狀地形，形態(tài)多為山地圍限的似橢圓形低地.其長(zhǎng)軸一般平行于主干斷裂，底部沉積有10米至上千米厚的河湖相為主的新生界松散土層和半固結(jié)巖層，地表平緩，是巖溶石山地區(qū)主要的農(nóng)田分布區(qū)[1].蒙自斷陷盆地是該地區(qū)的主要糧倉(cāng)和工業(yè)建設(shè)的重要發(fā)展地，盆地主要受南北向的蒙自東山斷裂和北西向展布的古山斷裂所控制.南洞地下河系統(tǒng)的形成與演化與該斷陷盆地的形成與演化有著密切的聯(lián)系.因此，闡明它的形成過(guò)程及演化特點(diǎn)，可為南洞地下河系統(tǒng)發(fā)育和演化等方面的研究奠定基礎(chǔ).

1 研究區(qū)概況

1.1 地形地貌

蒙自斷陷盆地位于云南高原東南部，紅河與南盤江兩大水系的分水嶺地帶，宏觀地形由一系列斷陷盆地及四周高原中低山組成(圖1)，盆地東部邊緣為一系列拔地而起的斷崖山，北起波黑，南至黑龍?zhí)?，長(zhǎng)達(dá)20 km多，西北及東南部邊緣為標(biāo)高1 400～1 800 m的巖溶低中山區(qū)[2].地勢(shì)略向北傾，海拔標(biāo)高一般在1 274～1 326 m之間，盆地間以巖溶淺丘(海拔1 350～1 600 m)相隔，盆地東面為蒙自東山區(qū)，海拔一般皆在2 000 m以上，以陡峻斷層陡崖與盆地相接，最高峰位于盆地北東面大黑山，海拔2 705.4 m，盆地南面為中低山區(qū)，海拔在1 500～2 500 m之間，與盆地以緩坡相接，西南面蓮花山地勢(shì)高峻(2 739.7 m)，與東北端的大黑山遙遙相對(duì)，盆地西面、北面山體較低，海拔在1 500～1 800 m之間，以緩坡與盆地相接.

1-海拔2 500 m以上山脊;2-海拔2 000～2 500 m高地;3-海拔1 500～2 000 m斜坡;4-盆地邊緣斷裂陡坡;5-海拔1 100～1 500 m河谷斜坡和盆間丘陵;6-斷陷盆地;7-地表水系;8-湖泊圖1 盆地及外圍地勢(shì)圖

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

1.走滑斷層,2.前新生界,3.現(xiàn)代,4.第四系,5.第三系圖2 研究區(qū)斷層分布圖

研究區(qū)控盆斷裂主要為蒙自東山斷裂(F1)和古山斷裂(F2)，見(jiàn)圖2.

蒙自東山斷裂(F1)：斷裂沿蒙自盆地東緣的山前展布，是盆地的主控?cái)嗔?，全長(zhǎng)120k m，總體走向170°，西盤下降形成蒙自斷陷盆地.據(jù)水文鉆孔資料，盆地中中新統(tǒng)埋深430 m，晚新生代地層的厚度由西向東逐漸增厚，反映了盆地的掀斜運(yùn)動(dòng)特征；斷裂的東盤上升形成東山，盆地和山地相對(duì)高差達(dá)1 150 m，反映了晚新生代以來(lái)斷裂大幅度的升降運(yùn)動(dòng).蒙自盆地東緣的多條沖溝在跨過(guò)斷裂時(shí)被走滑錯(cuò)斷.錯(cuò)斷的山脊、沖溝顯示斷裂呈右旋滑動(dòng)為主的活動(dòng)性質(zhì)，斷面上的擦痕顯示斷層活動(dòng)具有逆沖分量.攀枝花東的山坡上，3條沖溝和其間的山脊被同步右旋錯(cuò)斷(圖3)，沖溝和山脊的位錯(cuò)量大約為40 m，位錯(cuò)處沖溝形成跌水，山脊形成斷層崖.斷裂的右旋滑動(dòng)速率約為0.7 mm/a.在沖溝斷錯(cuò)附近的上新統(tǒng)泥巖中見(jiàn)一斷層剖面，斷層產(chǎn)狀為走向NW30°、傾向NE、傾角40°，斷面上發(fā)育有側(cè)伏角為100°的擦痕，顯示斷層性質(zhì)為右旋滑動(dòng)兼有逆沖分量[3].

古山斷裂(F2)：南起方家寨南東，經(jīng)古山選礦廠、大麥塘、草里苑、黑泥地至阿鵬寨，總體走向NWW，全長(zhǎng)60 km.斷層面南傾、傾角較陡，斷層南盤的前新生代地層逆沖到北盤的上第三系和第四系地層之上；發(fā)育于黑泥地?cái)嗔涯蟼?cè)的多條沖溝在跨過(guò)斷裂時(shí)發(fā)生一致性的右旋位錯(cuò)，位錯(cuò)量在10 m以上，顯示了斷層的逆沖右旋性質(zhì), 黑泥地南的一條沖溝切割在山前洪積扇中，切割深度4～5 m，斷層通過(guò)處沖溝的右岸形成寬度為14 m的“眉脊面”(圖4).眉脊面是斷層右旋斷錯(cuò)所形成，其寬度14 m為斷層的位錯(cuò)量，斷裂的右旋滑動(dòng)速率約為0.4 mm/a[3].

2 斷陷盆地的形成

2.1 動(dòng)力地質(zhì)背景

云南地區(qū)位于印度板塊和亞歐板塊兩大地殼板塊碰撞擠壓帶東部弧頂和東翼的東側(cè)近旁，此兩大板塊在喜馬拉雅碰撞帶東部弧頂和東翼相互作用產(chǎn)生的邊界動(dòng)力源與云南及鄰區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分布格局密切相關(guān)[4].

圖3 攀枝花村東斷錯(cuò)沖溝和山脊示意圖 圖4 黑泥地南沖溝右旋位錯(cuò)示意圖

圖5 蒙自盆地地球動(dòng)力背景圖

大量研究結(jié)果表明[5～20]，在印度板塊向北-北北東方向的強(qiáng)烈推擠作用下，其總體運(yùn)動(dòng)特征是向東和東南方向的運(yùn)動(dòng)，其南部塊體向東和向東南擴(kuò)展更顯著.正是由于印度板塊北移在喜馬拉雅山地區(qū)產(chǎn)生的北北東-北東向的強(qiáng)烈擠壓作用，也由于青藏高原在印度板塊向北推擠作用下地殼增厚出現(xiàn)的重力效應(yīng)，使得青藏高原地殼物質(zhì)向東-南東-南南東方向運(yùn)移，導(dǎo)致了西南地區(qū)以康滇菱形斷塊為主體，包括川青斷塊、滇西南塊斷帶等板內(nèi)斷塊向南南東-南東方向的移動(dòng)，康滇菱形斷塊是其中向南南東方向移動(dòng)速率最快的板內(nèi)斷塊.同一斷塊不同邊界斷裂的活動(dòng)速率有的差異還相當(dāng)顯著.研究還表明：同一斷裂帶上，不同段落活動(dòng)速率也有差異.可以認(rèn)為，正是由于邊界斷裂活動(dòng)速率的差異，使得斷塊內(nèi)由于斷裂存在而形成的次級(jí)斷塊獲得了動(dòng)力源而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng).

資料顯示，康滇菱形斷塊東南兩邊界斷裂的活動(dòng)速率差異顯著.康滇菱形斷塊的東邊界鮮水河斷裂帶近代活動(dòng)為強(qiáng)烈的左旋水平錯(cuò)動(dòng)，最大水平滑動(dòng)速率為15 mm/a左右，安寧河斷裂帶左旋水平錯(cuò)動(dòng)最大水平滑動(dòng)速率為6 mm/a左右，則木河斷裂左旋水平錯(cuò)動(dòng)最大水平滑動(dòng)速率為9 mm/a左右，小江斷裂帶左旋水平錯(cuò)動(dòng)最大水平錯(cuò)動(dòng)速率為12 mm/a左右.康滇菱形斷塊的西邊界金沙江斷裂帶近代活動(dòng)為右旋一逆沖錯(cuò)動(dòng)最大，水平滑動(dòng)速率為7 mm/a左右，西南邊界紅河斷裂帶北段，右旋水平錯(cuò)動(dòng)最大水平滑動(dòng)速率為4 mm/a左右.分析認(rèn)為，康滇形斷塊在整體向南南東方向移動(dòng)時(shí)，其東南端受到邊界斷裂紅河斷裂帶的約束阻擋，形成強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)變區(qū).同時(shí)由于東邊界小江斷裂帶與西南邊界紅河斷裂帶北段兩者水平滑動(dòng)速率的顯著差異，小江斷裂帶的水平滑動(dòng)速率幾乎是紅河斷裂帶北段的3倍以上.

在上述地質(zhì)背景下，研究區(qū)剛好處于阻擋川滇菱形塊體向SE145°平移的前鋒(圖5)，在康滇菱形斷塊東南端，塊體運(yùn)動(dòng)可能出現(xiàn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，也即右旋.馬起保等人的研究表明，蒙自斷陷盆地的控盆斷裂蒙自東山斷裂和古山斷裂為右旋走滑逆沖斷裂(圖3、圖4)，其滑動(dòng)速度分別為0.7 mm/a和0.4 mm/a.在兩組斷裂的走滑拉分作用下形成斷陷盆地.

2.2 斷陷盆地形成模式

圖6 蒙自斷陷盆地形成模式示意圖

蒙自盆地的形成、發(fā)展及演化是蒙自東山斷裂右旋走滑構(gòu)造活動(dòng)的不同表現(xiàn)樣式，也反映了本區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的分布和轉(zhuǎn)換特征.

主干斷裂(F1)的右旋走滑與次控?cái)嗔?F2)的組合樣式，為盆地的形成、發(fā)展和演化提供了局部構(gòu)造環(huán)境.

南北向的F1斷裂的右旋走滑運(yùn)動(dòng)與北西向的F2斷裂形成離散型組合(圖6a)，因此在兩者交會(huì)處首先形成楔狀拉分盆地雛形(圖6b)，隨著走滑運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，盆地向北、西方向發(fā)展，逐漸形成長(zhǎng)條狀半地塹斷陷盆地，其長(zhǎng)軸呈南北向延伸(圖6c).當(dāng)盆地長(zhǎng)寬比達(dá)到極限值3∶1時(shí)[21]，盆地終止發(fā)展.盆地的沉降中心和沉積中心均偏向控盆斷裂F1西側(cè)，基底最大降深和沉積充填最厚處均位于盆緣斷裂F1與F2交匯區(qū)段，逾850 m.盆地形成后期，由于局部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，使盆地發(fā)生了明顯的構(gòu)造反轉(zhuǎn)，由裂陷變形轉(zhuǎn)化為隆起變形(圖6d)，使整個(gè)盆地充填體發(fā)生褶皺變形，這種隆起變形使得早期大盆地分割解體形成小的盆地群.

3 斷陷盆地的演化

蒙自盆地受兩條主斷裂的控制，東邊為蒙自東山斷裂，北西邊為古山斷裂，都為右旋走滑逆沖斷裂，這兩條斷裂向南匯聚，向北離散，盆地北端有東西向的斷裂截切，控制了盆地發(fā)展的規(guī)模，其間是由許多小凹陷組成的復(fù)式斷陷盆地.綜合盆地新生界地層、古生物及巖相古地理等特征(表1)，蒙自盆地的形成與演化大致可分為3個(gè)階段.

(1)盆地形成期.研究區(qū)三疊紀(jì)末期，由于印支運(yùn)動(dòng)使廣大地區(qū)抬升為陸地，本區(qū)遭受長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕，因而缺失了侏羅系、白堊系的地層.在第三紀(jì)初開(kāi)始有一段較長(zhǎng)的穩(wěn)定期，相應(yīng)地進(jìn)行著縮小前期地形高差的剝蝕和堆積作用，在參差不齊的山地中，斷裂槽地接受了山麓堆積.始新世開(kāi)始的喜山運(yùn)動(dòng)第一幕，以強(qiáng)烈隆起為主，在隆起之后沿早期斷裂發(fā)生了斷塊和差異升降活動(dòng)，高原強(qiáng)烈解體，使盆緣斷裂(蒙自東山斷裂及古山斷裂)開(kāi)始活動(dòng)，斷裂中間高原面陷落形成盆地，兩側(cè)則上升為剝蝕區(qū)，于是斷陷盆地雛形在中新世開(kāi)始形成.此時(shí)盆地范圍較小，物源豐富，搬運(yùn)距離近，堆積迅速.

表1 蒙自斷陷盆地新生代演化過(guò)程(據(jù)蒙自農(nóng)田供水詳細(xì)勘察報(bào)告修改，1984年)

續(xù)表1

圖7 草壩與大莊盆地間巖溶淺丘 圖8 雷公哨與草壩盆地間斷面圖

(3)盆地萎縮充填期.上新世后，掀升隆起和斷裂活動(dòng)再次活躍，由于局部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，使盆地發(fā)生了明顯的構(gòu)造反轉(zhuǎn)，由裂陷變形轉(zhuǎn)化為隆起變形，使整個(gè)盆地充填體發(fā)生褶皺變形，并遭受剝蝕，這種剝蝕作用由南向北有明顯增強(qiáng)的趨勢(shì).隆起變形使得早期大盆地分割解體，如大莊、草壩兩盆地之間的低山丘陵高出盆地100～300 m，在雷公哨、木棲鳳一帶，基巖低山丘陵為正斷層上升盤，盆地一側(cè)為下降盤(圖7).在木棲鳳、雷公哨一帶，基巖(個(gè)舊組灰?guī)r)低山丘陵為近東西向正斷層上升盤，盆地一側(cè)為下降盤(圖8).有的橫向隆起則表現(xiàn)不顯著，如草壩和蒙自盆地之間除東端碧色寨、蜈蚣山為基巖巖溶溶丘外，主要為新第三系緩丘.

此后地殼相對(duì)穩(wěn)定，氣候溫和，雨量充沛，形成一套夾薄煤層，砂層的湖沼相建造(N2).

圖9 蒙自斷陷盆地群空間分布示意圖

上新世末至更新世初期，區(qū)域繼續(xù)抬升，而斷陷盆地則持續(xù)下沉，盆地內(nèi)有廣泛的河湖相沉積.各盆地除有個(gè)別丫口相連外，已基本上互相隔離，各有其域.盆地周圍高原進(jìn)一步解體.開(kāi)遠(yuǎn)東山因開(kāi)遠(yuǎn)-馬吊陡坡斷裂的活動(dòng)形成今日海拔2 705.4 m的大黑山，同時(shí)開(kāi)遠(yuǎn)盆地下沉接受第四系沉積.從此全區(qū)地貌格局基本形成，同時(shí)，由于受印度板塊向歐亞板塊碰撞過(guò)程的控制，盆地形成時(shí)序上由南向北逐漸變新的趨勢(shì)(見(jiàn)圖9).

早更新世時(shí)，盆地略有隆升，湖面縮小，Q1地層分布零星；中更新世時(shí)，河湖相堆積發(fā)育，開(kāi)遠(yuǎn)盆地接受沉積，山地和盆地相對(duì)高差增大，氣候溫濕，形成泥炭層；晚更新世，本區(qū)相對(duì)穩(wěn)定，有較廣泛的湖相沉積.由于北部南盤江和南部紅河的強(qiáng)烈下切作用，巖溶地下水系統(tǒng)的發(fā)育，加上氣候變化等因素，盆地湖泊面積大大縮小，更新世晚期以來(lái)(包括全新世)，盆地邊緣有山麓洪積扇堆積.

綜上所述，本區(qū)各級(jí)次盆地的發(fā)育形成為基本相同的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，各自又有一定的獨(dú)立性.新生代地層的最大沉積厚度自南向北遞減，南部的蒙自盆地下降幅度相對(duì)最大，草壩盆地次之，最北面的大莊盆地形成最晚，第四系厚度不足百米，整個(gè)斷陷盆地群也是南深北淺.

4 結(jié) 論

(1)研究區(qū)斷陷盆地成因?yàn)樽呋謹(jǐn)嘞菖璧?，形成于中新世早?其動(dòng)力來(lái)源為康滇菱形斷塊向南東逃逸的過(guò)程中，對(duì)處于其南東段的研究區(qū)有強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力作用，在此作用力的作用下，蒙自盆地邊緣控盆斷裂作右旋走滑逆沖運(yùn)動(dòng)，從而形成走滑拉分?jǐn)嘞菖璧?研究表明，東側(cè)斷裂活動(dòng)強(qiáng)度明顯大于西側(cè)，東側(cè)斷塊下降較快，西側(cè)較慢，表現(xiàn)在地貌上主要是沉降中心多靠近東側(cè)，其總的構(gòu)造格局為不對(duì)稱的箕狀斷陷盆地，一側(cè)較陡，另一側(cè)較緩.

(2)蒙自斷陷盆地群的形成是由于橫盆地形成后期，由于局部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，使盆地發(fā)生了明顯的構(gòu)造反轉(zhuǎn)，由裂陷變形轉(zhuǎn)化為隆起變形形成盆間淺丘，使得早期大盆地分割解體而成為小盆地.

(3)綜合盆地新生界地層、古生物及巖相古地理等特征，蒙自盆地的形成與演化大致可分為3個(gè)階段：盆地形成期、盆地穩(wěn)定發(fā)展期、盆地萎縮充填期.