Question

线性构造演化与应力场分析

Answer 1

据研究区线性构造的详细解译分析可以看出，区内主要大中型线性构造带走向与其表现出的力学性质有明显的关系：近东西向和北西西向线性构造带大多以压性、压扭性为主，尤其以80°左右最为明显；南北向、北北东和北北西向3组线性构造带以张性、张扭性显示为主，尤以南北向线性构造带最清晰。在压与张为主的线性构造延伸方向之间的其余方向线性构造带大多具有较显著的剪切性质，其中在与张、压性区接近的方向上，有些线性构造带在不同的应力场作用下表现出程度不同的张扭、压扭性特征。区内主要线性构造带方向与性质的玫瑰图亦清楚地表明（图3-13），区内各主要线性构造带并非孤立地发生和存在，在其形成和演化过程中是互相关联和成体系的，显然是遵循一定应力作用机制在地壳运动中的产物。

一般而论，线性构造带的数量和规律可以在一定程度上反映构造运动的强度，笔者据区内主要线性构造带的活动时期和活动规模综合分析，得到图3-14中的曲线。该曲线明显出现4个峰值区，分别对应着约360 Ma、220 Ma、160 Ma和140 Ma的海西、印支和早—中燕山运动阶段，表明本区自加里东期以后主要经历了4期较强的构造变动。其中，第一期构造变动始于早海西末期，至海西中期达到鼎盛。第二期和第三期构造变动始于早印支末期，并分别于220 Ma和160 Ma左右达到活动高峰，尤以220 Ma的构造变动最强并成为区内构造演化史上突出特色之一。第四期构造变动发生于燕山早期，并在燕山中期达到活动顶峰，尔后构造活动有所减弱并持续至今。

图3-13 主要线性构造带方向与性质的关系

图3-14 主要地质时代与线性构造带的活动数量关系示意图

将区内构造变动时代与主要线性构造带的方向、性质联系起来做一分析可看出，与压应力作用方向大致正交的压性构造带主要集中在近东西80°和北西西向290°附近。后者的活动时代晚于前者，前者的连续性较差，两者均被其地方向线性构造带切错。大致与压性构造带垂直的张性、张扭性线构造带在图像上亦显示出类似情况，即近南北向线性构造带常被其他方向线性构造切截，其形成时代较早。北北西西和北北东向张扭性构造带晚于近南北向构造带形成、且历经多次活动，其新生性特征较强。由此可见，义敦岛弧及邻区基本可分为两个构造演化阶段，即前中生代构造格局形成演化阶段和中新生代构造格局形成演化阶段。

1.前中生代线性构造特征演化及应力场分析

前寒武纪—早古生代，本区位于原特提斯残留海盆内，其北为原始劳亚大陆，其南与原始冈瓦纳大陆相邻。此阶段内，大部分地区已出露海面，部分地区形成一套稳定型和过渡型碎屑岩、碳酸盐岩和少量火山岩地层。

图3-15 晚古生代构造特征及分析

晚古生代，区内经历了第一期构造变动。该期构造变动较强，始于海西早期并持续到印支早期（图3-15）。加里东运动之后，全区总体受东西向引张应力场作用控制。首先，研究区西部的澜沧江地区在原特提斯残留海盆（洋壳）基础上扩张，并在晚泥盆世—石炭纪形成澜沧江洋；稍后，中部金沙江地区的原特提斯残留海盆或前陆坳陷拉伸裂离并形成石炭纪—二叠纪的金沙江洋；研究区东部的甘孜-理塘地区在东西向引张应力作用下使德格-中甸陆块从扬子陆块上分裂离解出来，并在晚二叠世—早三叠世形成甘孜-理塘洋。这3个洋都属黄汲清（1987）等谓之的古特提期范畴，都系近东西向引张应力场作用的结果，并在近东西向引张应力作用下，形成一系列近南北向张性构造带，在北西（320°）和北东（40°）方向形成共轭剪切带，北西（320°）向剪切带为右行扭动，北东（40°）向剪切带为左行扭动，3个大洋的先后开启亦沿南北向张性构造带位置发生；同时还有近东西（80°）向的压性构造带在区内生成，这种近东西（80°）向压性构造带因3个洋所隔且受南北向分压应力作用，其规模和贯通性较差。

2.中新生代线性构造特征演化及应力场分析

中生代是义敦岛弧及邻区地史发展的主要时期，至中生代初除甘孜-理塘地区有局部小残留海盆外，主要的古特提斯洋均已闭合，南北统一的联合古陆最终拼合完成。中生代中期，尤其是晚三叠世，拼合的联合古陆以印度河-雅鲁藏布江洋的开启为先声，在雅鲁藏布坳陷基础上裂解并形成中特提斯洋，使拼合不久的联合古陆再度分裂为南北对峙的新冈瓦纳和欧亚两个大陆。这种对峙局面在始新世后的新生代阶段才得以彻底改观，伴随始新世印度河-雅鲁藏布江洋的最终封闭，研究区才全面进入陆内汇聚、挤压造山阶段。在这种重要的地史演化进程中，本区主要有三期构造变动发生，即第二、三和四期构造变动，其中以第二期构造变动最强，第三期次之，第四期较弱。

第二期构造变动主要发生在印支期（图3-16），其规模开始较小，随着冈瓦纳古陆往北推进、劳亚古陆不断南移，区内由西往东的澜沧江洋、金沙江洋和甘孜-理塘洋相继俯冲、闭合，于印支晚期（晚三叠世）到达活动高峰。此间，因冈瓦纳古陆往北推挤及劳亚古陆的南移在区内形成—对南北向力偶，其产生的力偶矩相近，这对南北向力偶在区内形成一对北北东—南南西向挤压应力。在此挤压应力作用下，区内上述3个古特提斯洋盆相继俯冲闭合，使得原先分离的陆块遂互相拼接并成为劳亚古陆的一部分。研究区在这种北北东—南南西向挤压应力作用下，形成一系列北西西向（290°）压性构造带，在北北东（20°）方向形成有一套近等间距分布的张性构造带，一对共轭剪切构造带。

图3-16 印支期构造特征及分析

图3-17 燕山早期构造特征及分析

第三期构造变动主要发生于晚印支期末并持续到燕山期（图3-17）。中生代早期区内3个古特提斯洋总体封闭并形成劳亚古陆以后，研究区经历了一个较短暂的构造平静时期。嗣后，研究区西部的雅鲁藏布坳陷于晚三叠世在其南侧发生陆内裂谷作用（中英联合考察队，1985），并在侏罗纪初裂解为中特提斯洋（印度-雅鲁藏布江洋）。随着该大洋的进一步扩张，欧亚大陆南移速度受阻而趋缓，新冈瓦纳大陆北上亦受阻，本区东南的西太平洋板块则加速朝北西向推移。在上述几个陆（板）块作用下，研究区主应力方向发生偏转，并形成了一对北北西—南南东向挤压应力。在这对挤压应力作用下，早期形成的北东东向左行剪切构造带位于与北北西—南南东向主压应力正交的压性结构面上并形成压性构造带；第二期构造变动中形成的北北西向右行剪切构带则位于与主张应力平行的张性结构面上，遂在第三期构造变动中被改造和利用，并形成北北西向张性、张扭性构造带；第二期构造变动形成的北西西（290°）向压性构造带和北北东（20°）向张性构造带正位居第三期应力场的共轭剪切构造位置，故被其利用并分别改造成为北西西（290°）向右行压扭性构造带和北北东向（20°）左行张扭性构造带；第一期构造变动形成的南北（0°）向张性构造带和北西（320°）向右行剪切构造带不仅在第二期构造变动中受到了改造而变性，在第三期应力场作用下，因与此期主张应力夹角小、受张应力影响大，而发生张性剪切活动，其中南北（0°）向构造带出现左行张扭性特征，北西（320°）向构造带产生右行张扭性活动；第一期构造变动中形成的北东（40°）向剪切构造带和近东西（80°）向压性构造带尽管在第二期应力场作用下分别发生了左行张扭性和左行剪切改造，在第三期构造变动中因其与此期主压应力方向夹角小，受压应力影响大，故分别表现出左行压扭（北东40°）和右行压扭性活动特征。

图3-18 新生代构造特征及分析

第四期构造变动主要发生在新生代（图3-18）。研究区西部的印度河-雅鲁藏布江洋在燕山晚期达扩张鼎盛，燕山运动Ⅱ幕以后该洋闭合，此后，随着印度板块续向北俯冲推挤、东南部西太平洋板块加剧向北移动，加之研究区北部柴达木、鄂尔多斯块体的阻挡，全区总体在南北向挤压应力场作用控制之下。因此，新生代的南北向挤压应力作用下，先成的近东西（80°）向压扭性构造带产生一系列压性构造特征，先成的南北（0°）向张扭性构造带再次叠加上张性构造特点；第二期构造变动中形成的北北东（20°）向张性构造带和北北西（340°）向右行剪切构造带在南北向挤压应力作用下分别出现了左行张扭和右行张扭性活动特征；第一期构造变动中形成的北东（40°）向和北西（320°）向共轭剪切构造带，此次又在第二和三期构造变动的改造基础上再度分别发生左行剪切（北东40°）和右行剪切（北西320°）活动；第二期构造变动中形成的北东东（60°）向剪切构造带和北西西（290°）向压性构造带，此次又在第三期构造变动的改造基础上亦再度叠加改造并分别表现出左行压扭性和右行压扭性活动特征。

据区内两个主要构造发展阶段的线性构造特征及其变性分析，便可将研究区厘定的8套线性构造系统的形成、发展和改造等演化过程归纳为简单的表格形式（表3-3）。由表3-3可以看出，北北东（20°）向、北北西（340°）向、北东东（60°）向和北西西（290°）向线性构造带形成较晚；南北（0°）向线性构造带形成最早，最晚应于加里东运动（原特提斯洋闭合期）后形成，其构造活动剧烈阶段应在海西中晚期；而后，在印支期和燕山期又分别发生了右行张扭性和左行张扭性活动，喜马拉雅期又出现了较强的张性活动；本区近东西（80°）向线性构造形成略晚于南北（0°）向构造带，在印支期的北北东—南南西向挤压应力和燕山期的北北西—南南东向挤压应力作用下分别先后发生过左行剪切和右行剪切活动，喜马拉雅期的南北向挤压应力作用又使其再度叠加压性构造特征；北北东（20°）向线性构造主要形成在印支期，形成时以较强的张性构造形式出现，燕山期区内应力场偏转为北北西—南南东向挤压后，该向线性构造带发生左行剪切活动，喜马拉雅期受南北向挤压作用又发生了左行张扭性活动。因此北北东向线性构造带在历次构造变动中主要经受了张性→左行剪切→左行张扭性活动的变化过程；北北西（340°）向线性构造带主要形成于印支期，开始为右行剪切构造带，燕山期在北北西—南南东向挤压应力场作用下转变为张性、张扭性特征，喜马拉雅期该方向线性构造带又受南北向挤压应力作用并被利用、改造而表现出右行张扭性特征，因此北北西（340°）向线性构造带主要经历了右行剪切→张性、张扭性→右行张扭性活动的变性过程；北东（40°）向线性构造带形成于晚海西期，初始为左行剪切构造活动，印支期被北北东—南南西向挤压应力场利用出现左行张扭性特征，燕山期在北北西—南南东挤压应力作用下又曾发生较强的左行压扭性活动，喜马拉雅期又再次产生左行剪切特征，故北东（40°）向线性构造带主要发生过左行剪切→左行张扭→左行压扭→左行剪切等4次较强构造活动；北西（320°）向线性构造带形成较早，晚海西期以右行剪切活动为特征，印支期在北北东—南南西向挤压应力作用下转变成右行压扭性特征，燕山期和喜马垃雅期又分别叠加了右行张扭性和右行剪切活动特征，因此北西（320°）向线性构造带主要以剪切活动为主、剪切方向为顺时针向并出现剪切→压扭性→张扭性→剪切等4次较强剪切活动；北东东（60°）向线性构造带主要形成于印支期，形成时为左行剪切构造性质，燕山期在北北西—南南东挤压应力作用下被改造成压性构造带，喜马拉雅期又发生过较强的左行压扭性活动，因此北东东（60°）向线性构造带以压扭性活动为主，扭动方向为逆时针向并经历了剪切→压性、压扭性→压扭性等变性过程；北西西（290°）向线性构造带形成于印支期，系北北东—南南西挤压应力作用下形成的主压性构造带，燕山期受剪切应力影响被改造成右行剪切构造带，喜马拉雅期在南北向挤压应力作用下又出现右行压扭性活动，不难看出北西西（290°）向线性构造带在历次构造变动中以压扭性活动为主，扭动方向为顺时针向并出现过压性→剪切→压扭性等应力作用变化过程。

表3-3 义敦岛弧及邻区线性构造带演化特征