PDF《河南嵩 山区前寒武纪构造》

河南嵩山区前寒武纪构造 形变史及古构造型式 武汉地质学院嵩山队

一、绪言本文工作范围为以河南省嵩山为中心的

8 0 0平方公里面积( 图2,5),位于秦岭巨型 纬向构造带上, 东西向登封大背斜的核部及北翼.

区内出露了由三个角度不 整合相隔的 三套前寒武纪岩系( 图1),为我国前寒武系典型发育地区之一 . 本区的地质调查研究主要是从解放后开始的n .

2 *

3 ] , 过去 多侧重地层的划分和对比.本 文的目的是试图从构造形变的发生、 发展 、 复合 、 转化等继续不断的变化中, 去揭示本区的 前寒武纪构造形变史和古构造型式 , 为探索有关矿产的成矿构造控制规律提供依据. 毛主席教导 我们: 一切运动形式的每一个实在的非臆造的发展过程内, 都是不同质 的.我们的研究工作必须着重这一点, 而且必须从这一点开始 . 《 矛盾论》 .本区前寒武 纪三套岩系的构造本质不同, 各 自包含着特殊矛盾, 反映了不同的运动形式.必须研究每 一地壳运动形式在其发展长途中的每一个过程的特殊矛盾及其本质. 本工作是以1 /

5 万详细区域地质调查和系统构造制图为基础的.运用了李四光教授b

1 的表层滑动概念和有关构造体系的理论和方法, 并结合变质构造岩的构造分析C

1 2 .

1 3 ,

1 4 J , 包 括颗粒组构的显微组构研究, 从最基本的构造现象分析 中, 建立构造形迹的组合, 构造事 件的发展序列以及古构造型式. 本文的陈述方 式将按野外调查的顺序, 从新到老地层层剥开, 又从老到新地加以综合.

二、五佛山群的构造型式和发育过程 本区晚前寒武系五佛山群( 震旦亚界) 是构成登封大背斜北翼的第一个盖层岩系,其 西部地层发育完整, 构造表现清楚 , 作者随

1 已经概略地报导了这套基本上未变质的岩系, 主要由表层滑动所造成的构造特征.这里仅就其构造型式和发育过 程加以探讨. I 、五佛山群的构造型式 本区五佛山群的总体构造形态是一个正弦曲线状弧形带, 其 中间大弧弧顶朝南, 两翼 以宽缓的曲率延伸, 两端又各有一个小弧( 图2).从一系列横剖面看( 图

3、4),主滑面基本上是张性一张剪性一压剪性的顺层――切 层滑动断层( 照片

1 ) , 剖面形态多成勺状 .断层上、 下盘内部结构极不协调,各具不同样 o 鞍山矿山设计院刘如琦同志 自1974年起也参加了这项 工作 . 图l 嵩山区前寒武系地层柱 图2嵩山区五佛山群构造略图1第四系:

2 下古生界: 3五佛山群:滑动系统及滑体编号, 由何瑶组及红岭组地层组成:

4 主润滑层葡峪组: .5 下伏系统马鞍山组:

6 -7嵩山群 ( 6五指岭组,

7 罗汉洞组) :

8 花岗岩体:

9 登封群:

1 0 -

1 6 五佛山群褶皱 ( l o 背斜,

1 1 向斜,

1 2倒转、 平卧背斜,

1 3 倒转、 平卧向斜,

1 4 挠曲构造,

1 5 长垣状穹窿,

1 6构造鼻 ) ;

1 7 横向宽缓背斜:

1 8 横向宽缓向斜:1

9 -2 2嵩山群褶皱 (

1 9 向斜,

2 0背斜,

2 1 倒转背斜,

2 2倒转向斜) : ,2

3 -2

5 燕山运动形成的断裂 (

2 3 压剪性,

2 4 张性,

2 5挤压破碎带) :2

6 -2

9 少林变动形成的断裂(2

6 主滑面,

2 7 滑面,

2 8 构造窗,

2 9 张剪性断裂) :

3 0 -3

1 中岳运动形成的断裂 (

3 0 压剪性断裂,

3 1 性质不明及推 测断裂) .

3 2 主要地 质介线及角度不整合线 图5嵩山区登 封群 及嵩 山群 构造略 图l第四系:

2 上古生界:

3 下古生界: q 五佛山群:

5 - - 9嵩山群(5 小花峪组,

6 庙坡组,

7 五指岭组,

8 五指岭组中的标志层,

9 罗汉洞组) ;

1 0 伟晶岩脉:

1 1 辉绿岩脉:

1 2 花岗岩体:

1 3 辉绿岩体:1

4 -2

0 登封群 (

1 4 上部,

1 5下部,

1 6 登封群中岩性标志层,

1 7 伟晶岩 脉,18辉绿 岩脉,19混合花岗岩,

2 0 角闪岩岩体) ;

2

1 -2

7 燕山运动形成的断裂 (

2 1 张性断裂,

2 2 压性断裂及挤压带,

2 3剪性断裂,

2 4 张剪性断裂,

2 5 压剪性断裂,

2 6 挤压破碎带,

2 7飞来峰) :

2 8 -2

9 少林变动形成的断裂 (

2 8 主滑面,

2 9 张剪性断裂) :3

0 -铊 中岳运动形成的第一世代褶皱及有关构造形迹 (

3 0 背斜枢纽,

3 1 向斜枢纽,

3 2倒转背斜枢纽,

3 3倒转向斜枢纽,

3 4 横向背 斜枢纽,

3 5 横向向斜枢纽,

3 6 流劈理、 片理产状,

3 7矿物线理,

3 8 矿物及砾石拉长线理,

3 9 小褶皱枢纽,

4 0 褶纹线理,

4 1 窗棂线理, ,

4 2石香肠线) ;

4

3 -5 3中岳运动形成的第二世代褶皱及有关构造形迹 (

4 3背斜轴迹,

4 4向斜轴迹,

4 5 折劈理产状,

4 6 小槽皱枢纽,

4 7 皱纹线理,

4 8 窗棂线理,

4 9 石香肠线溉裂,

5 0 张剪性断裂,

5 l 压剪性断裂,

5 2 剪性断裂,

5 3 挤压剪切带) :5

4 -6

5 嵩阳运动形成的构造形迹 (

5 4 背形轴迹,

5 5向形轴 迹,

5 6 片麻理产状,

5 7矿物线理,

5 8 小褶皱枢纽,

5 9 棒状线理: 其它符号,

6 0岩层产状及倒转产状,

6 1 花岗岩体与围岩接触面产状,

6 2主要地质界线,

6 3角度不整合及平行不整合线,

6 4 性质不明及时代不清断裂,

6 5混合岩化及花岗岩岩相分界线) 式.下盘为基底块断和马鞍山组的挠曲;

上盘滑动系统的构造则表现出造山程度的复杂 性.它的平面构造分带性十分明显:南带, 即滑动系统的后根部, 主要是沿向北倾的张剪 性滑面下滑的单斜岩席 , 下滑反褶及翻褶平卧向斜构造 ;

中带多为正常一斜歪褶皱;

北带 则以强烈挤压倒转褶皱为主( 照片

2 ) . 这些褶皱的轴面多向南倾, 向北倒转, 并伴有断层 的生成, 整个形变图象指示着运动的方 向是朝北的.但在弧形带内, 南北向主应力的性质 和大小,由南而北是变化的, 由南半部的张性往 北逐渐转化为压性 . 在弧内大致和双边 对称轴一致的地方, 如红岭以南一带, 可见宽缓的南北向挤压褶皱带, 向南延伸未到主弧 就逐渐消失, 这显然是由于弧形两翼的发育而产生的东西向压力所造成的, 可以把它看作 是弧的脊柱. 综合 上述各种构造形迹的类型和排列组合方式以及相对运动的方向,推测全部应变 图象的主要形态, 可以设想滑动运动所造成弧顶朝北的前弧, 由于古生界的不整复未能出 露.现在所见的主要是滑动构造的后弧, 是和前弧相共轭的弧顶向南的构造带, 它和脊柱 一起构成了另一种类型的山字型构造 . 图4红岭至香 楼寨间滑动系统构造 I , 滑块形成旋滑叠片构造:n : 滑块组成正常、 斜歪褶皱:m- 滑块中部砂、 页岩互层中含微古植物 L e i o p s o p h o s p h u e r a mi n o r S c h e p , T r a c h y s p b押珏跏扔 , 醒osumSin,Psudosp厍卯 矗i mSinicaSin;

TacniatumSirnplexSin等:I V滑体为斜歪一 倒转向斜 I I 、 五佛山弧 形带的构造发育过程根据在少林变动过程中,五佛山弧形带各项构造要素出现的序 次,可以排出其构造发展的程序.同时考虑基底的控制和寒武纪以 后的地壳运动 对它的影响,将 其构造发育过程陈述如下:1.基底构造不仅控制着五佛山群沉积盆地的形状,而 且基 底块断活动还影响着沉积图3峡门西 山五佛 山群 滑动 构造 P t i m呈挠曲,P t , p为穹窿状构造, I 滑体解体为I

1 、 I z 滑块, I t 滑块在望京楼山坡形 成翻褶平卧向斜, 在滑动系统前缘又解体为I : 、 I : 、 I : 滑片.山脊为 Ⅱ滑体飞来峰 建造的分异.五佛山群建造系列的旋回性、 颉律性以及各种同生构造的发育, 都说明它处 于一个极不宁静的沉积环境.

2 . 随着五佛山群沉积厚度加大和固结的过程,盆地南缘基底东西向断块成阶梯状翘 升, 使五佛山群地层挠曲, 在背斜部位发生张裂, 并向下开凿自己的通道至强弱地层间的 界面, 造成向北缓倾的顺层断裂, 为滑动构造的发展创造了前提条件.

3 . 断层的上盘滑动系统, 主要在重力控制, 和地下强大的流体压力所产生的浮力效应 下, 沿着滑面,由南而北, '

由高向低处蠕动、

1 流变, 沿软弱层分散地剪切流动乃至脱顶滑 动H o .

1 1 】 .使整个岩体由相对地稳定向显著地变动状态转化, 由以垂直运动为主导的阶段, 向以水平运动为主的构造体制转化.这是滑动的初始阶段, 所造成的构造形迹还是比较 简单的.

4 . 滑动系统在发展中解体,则又是由显著变动向建立另一种新的相对稳定状态的转 化.它是一个从量变到质变的过程, 包含着若干部分质变的小阶段, 即在滑动系统向前运 动中, 因低序次滑面的产生, 而使它逐步解体成不同的滑体、 滑块和滑片( 图

2、

3、4).其 中I 、 I I 、 I I I 三个滑体是密切联系的, 但III滑体主要由红岭组构成.而IV滑体则截割叠 覆在它们之上, 其本身也构成一个向南凸出的小弧形.

5 . 随着滑动系统向北扩展, 在盆地中堆垒, 前缘受阻, 使已形成的滑体、 滑块等整体屈 服形成宽缓褶皱, 如图

3 所示.

6 . 在五佛山弧形带的发育过程中, 其内部褶皱在走向上倾伏、 仰起, 其轴叠、 轴陷构成 近南北向的宽缓拗褶.而这些向斜、 背斜的形成可能是受基底构造控制的.

7 . 滑动运动趋于稳定之后, 东西向基底阶梯断裂仍进一步活动, 切割了滑体, 破坏了 弧形带的东西两翼.最后还经受了古生代以来的构造变动对它的改造.

三、嵩山群构造形变史及古构造型式 嵩山群构成一个迭跨在登封群基底上的造山带, 属华北原地台内的台内槽地性质7 J . 它的岩石代表基底剥蚀准平原上沉积的滨海一浅海陆源砂质、 蓬 泥砂质、泥质及白云质炭 酸盐沉积.经过浅变质, 属绿片岩相.由下而上岩石物理性质不同的四个岩组 ( 图1)在变形过程中的表现也有差异. 通过对交切劈理和小褶皱的几何关系的观察, 理解它们的力学关系和动力意义, 在嵩 山群中至少可以识别两期形变, 代表中岳构造旋迥中的两个形变幕.每一幕形变中顺序 发育的构造形迹构成一个序列, 都是以塑性形变开始, 而以表明岩石对外力引起脆性反应 的裂隙和断裂系统的形成而告终.两个世代的构造形迹各具一定的样式和方位, 彼此之 间基本上遵循着一定的几何规律性复合叠置. 此外, 在第一幕形变之前, 还有顺层片理的形成 ( 它和层理都用S o 表示) . 第二幕形 变之后还有些局部构造形迹的发育, 加上登封群构造对它的控制, 以及中岳运动以后的历 次地壳运动对它的影响, 就造成了今日 嵩山群的复杂构造面貌. I 、第一幕形变的构造形迹 这j阶段形变 发育了第一世代的褶皱 ( F i ) 和相伴的轴面劈理( S I ) 和线状构造( L

1 ) 以 及晚期的裂隙、 断裂系统. F i 褶皱是本区的主干褶皱, 由一系列斜歪、 倒转、 平卧的复式褶皱组成近南北向的线 状褶带( 图5 ) .它包括大、 小四级褶皱, 其中最大的一级是嵩山大复背斜( 图6)和五指岭 . 大 复向斜( 图7),次级者称复式褶皱、 大褶皱及小褶皱.它们的形态特征及对称性在褶带 内呈有规律的变化, 大致是从大复褶皱的轴部向翼部, 由开阔直立变为紧闭斜歪一同斜倒 转甚至翻卷的褶皱, 轴面都向西倾. 图7 五指岭大复向斜 这些褶皱对事先存在构造的褶皱方式以及褶曲剖面形态的研究表明,它们变形的性 质有屈曲、 简单剪切和塑性改变形态 .在厚层石英岩的褶曲中仍保留着弯一滑褶曲类型, 其层........