米倉山地區(qū)古應(yīng)力重建與構(gòu)造分析.pdf

1、米倉山位于揚子克拉通的北緣，秦嶺造山帶的南側(cè)，東鄰大巴山弧形逆沖褶皺帶，西面為龍門山逆沖帶所限。米倉山所處的大地構(gòu)造位置十分顯著，正好是這些重要的構(gòu)造單元的交匯處，其形成和演化也必然受到了這些構(gòu)造單元長期的共同影響和作用，這為解析米倉山地區(qū)的構(gòu)造屬性和演化歷史以及動力機制等問題制造了難度。另外一方面，對漢南、米倉山地區(qū)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究也為解決以上幾大構(gòu)造單元的演化規(guī)律和相互作用關(guān)系問題提供了十分重要的線索。 本文對米倉山、漢南地

2、區(qū)的研究首先是通過野外的地質(zhì)考察、繪制穿過該區(qū)主要構(gòu)造單元的地質(zhì)剖面圖和米倉山前陸地區(qū)的地震剖面解釋等手段展開的。通過對上述地質(zhì)資料的分析和處理，本文確立了米倉山的基本構(gòu)造樣式為一個疊加的逆沖推覆構(gòu)造帶，早期的由北向南的逆沖推覆為較晚期的由北西向東南的逆沖推覆作用所改造。同時，米倉山的東端還受到來自于大巴山逆沖推覆帶的限制和影響，地層走向偏向北北東。 本文對米倉山、漢南地區(qū)的研究重點放在了通過野外實測的斷層滑動數(shù)據(jù)來定量、半定量

3、地反演區(qū)域古應(yīng)力方向、性質(zhì)和演化序列的工作上，這在該區(qū)的研究尚屬首次。本文應(yīng)用P&T法和直接反演法（INVD）對該區(qū)從南到北的觀測點斷層數(shù)據(jù)進行了數(shù)值反演，并且依據(jù)野外地質(zhì)現(xiàn)象和應(yīng)力一致性等原則對各點中多期、多組分的古應(yīng)力數(shù)據(jù)進行了合理的分期，確立了各組數(shù)據(jù)之間的相互順序。然后，結(jié)合米倉山、漢南地區(qū)及其鄰區(qū)主要構(gòu)造單元的演化歷史、巖漿作用、構(gòu)造事件、沉積響應(yīng)等信息，以及板塊尺度的大構(gòu)造研究成果，對米倉山的各期古應(yīng)力事件進行了年代的約束和

4、構(gòu)造動力學(xué)的探討。分析結(jié)果顯示，米倉山、漢南地區(qū)的古應(yīng)力事件可以大致分為5期：第一期(240Ma～200Ma)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)處于擠壓應(yīng)力背景下(σ3垂直水平面），擠壓力的方向為S—N向的，在測區(qū)的北部，擠壓應(yīng)力偏向NNE。繪制出的區(qū)域應(yīng)力跡線顯示了一個揚子板塊與秦嶺的S—N向碰撞，伴隨揚子板塊（尤其是北部邊緣）的順時針旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。米倉山在此時期形成了走向東—西的大型逆沖推覆構(gòu)造，并且該構(gòu)造的東段變形程度要大于西段。第二期（19

5、6Ma～65Ma)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)的應(yīng)力機制轉(zhuǎn)變?yōu)榱送耆呋é?垂直水平面），水平擠壓力的方向為NW—SE向，同時伴有NE—SW向的拉張，區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造變形是米倉山、漢南部分巖體向東的擠出走滑，北東向斷裂的形成和大規(guī)模左旋走滑以及一定程度的由西北向東南的逆沖推覆。本期應(yīng)力事件的主要動力來源于龍門山的崛起以及一定程度的古太平洋板塊域伊澤奈畸板塊向歐亞大陸匯聚作用的限制。第三期(65Ma～40Ma)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)的應(yīng)力機

6、制仍然是完全走滑（σ2垂直水平面），水平擠壓力的方向為近W—E向，同時伴有近于N—S向的拉張。這一應(yīng)力事件造成了米倉山地區(qū)，尤其是造山帶東端靠近大巴山的地層走向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為南北走向。同時引起了該區(qū)主要斷裂繼續(xù)的左旋走滑和地層產(chǎn)狀的掀斜，在一定程度上對前期的應(yīng)力造成的地層產(chǎn)狀和地貌產(chǎn)生了干擾。南北向的拉張可能造成了一些山間盆地的產(chǎn)生與發(fā)展。這一應(yīng)力事件可能對應(yīng)于青藏高原的快速隆升。第四期（40Ma～20Ma)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)的

7、應(yīng)力機制開始轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺弓h(huán)境（σ1垂直水平面），這一時期是繼承第三期的應(yīng)力事件發(fā)展而來的，W-E向的擠壓作用開始減??；但是依舊保持S-N向的拉張，使整個米倉山地區(qū)都處于S-N向的伸展環(huán)境中，野外出現(xiàn)了沿早期巖石脆弱面滑動的正斷層和大量的指示S-N向拉張的新生代張性節(jié)理；山間盆地更加發(fā)展。第五期(20Ma～0)的古應(yīng)力恢復(fù)結(jié)果顯示該區(qū)的應(yīng)力機制開始轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蛏煺弓h(huán)境(σ1垂直水平面，并且σ2也是拉張屬性)，可能對應(yīng)了包括米倉山、漢南地區(qū)在內(nèi)

8、廣大秦嶺地區(qū)20Ma以來的伸展隆升作用。 對區(qū)域上古應(yīng)力方向的恢復(fù)是在各觀測點反演結(jié)果上綜合得到的，由于各點的各期數(shù)據(jù)數(shù)值反演結(jié)果都具有很好的誤差評價效果，并且有些結(jié)果與前人對本區(qū)應(yīng)力環(huán)境的定性討論結(jié)果相一致，因此本文對整個區(qū)域各期的古應(yīng)力方向的反演結(jié)果比較可信。古應(yīng)力期次先后順序的劃分是結(jié)合了實際觀測的野外地質(zhì)標識，數(shù)據(jù)體的相容性以及各點反演結(jié)果的對比基礎(chǔ)上進行的，雖然沒有定量的評價標準，但是其整體一致性預(yù)示了結(jié)果應(yīng)該真實可靠