王二七1，孟庆任1陈智 2
，陈良忠3
(1.中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈构造演化开放实验室，北京100029;
2.国土资源部成都地质矿产研究所，四川成都610082;
3.云南省地质科学研究所，云南昆明650011)
摘 要：位于青藏高原东缘的龙门山构造呈北东—南西向将松潘—甘孜褶皱带和华南地块分割开。前者主要是由一套巨厚的三叠纪复理石沉积组成，分布在古特提斯海的东缘。后者由前寒武纪基底和上覆的古生代和中生代沉积盖层组成。位于汶川—茂汶断裂以东的前龙门山存在一系列倾向北西的逆掩断层，它们将许多由元古宙和古生代岩层组成的断片向南东置于四川盆地的中生代红层之上，构成典型的薄皮构造。许多研究由此断定松潘—甘孜褶皱带和四川盆地之间在中生代发生过大规模的北西—南东向挤压。然而，汶川—茂汶断裂西侧的松潘—甘孜褶皱带内部的挤压构造线大多是垂直于而不是平形于龙门山断裂带，这表明当时的挤压应力不是北西—南东向而是北东—南西向。近年来在龙门山构造带内发现，在三叠纪时龙门山断裂带在发生推覆的同时还经历过大规模的北东—南西向的左旋走滑运动，协调 走滑运动的主要构造为汶川—茂汶断裂。走滑运动的成因与松潘—甘孜褶皱带北东—南西向缩短有关。汶川—茂汶断裂的左旋走滑在龙门山的北东端被古特提斯海沿勉略俯冲带的消减和发生在大巴山的古生代/中生代岩层的褶皱和冲断作用所吸收，在龙门山的南西端被古特提斯海沿甘孜—理塘俯冲带的消减和松潘—甘孜三叠纪复理石的褶皱和冲断作用所吸收。因此，汶川—茂汶断裂实际上为古特提斯海和华南地块之间的一个转换断层。松潘—甘孜三叠纪复理石带的北东—南西向缩短很可能与其向西的逃逸运动有关。这些复理石沉积原先大部分可能堆积在秦岭一带，在印支期华南地块和华北地块发生陆内汇聚的过程中被挤出。除此之外，位于龙门山北东端的碧口断块可能也是从秦岭中挤出来的。
关键词：龙门山；松潘—甘孜三叠纪复理石带；印支期；转换断层；地壳逃逸中图分类号:P54 文献标识码:A 文章编号:10052321(2001)02037510
收稿日期:20001120；修订日期:20010308
基金项目：国家重大基础研究发展规划青藏高原研究资助项目
(1998040800)
作者简介：王二七(1951—
)
，男，研究员，博士生导师，美国麻省理工学院客座研究员，构造地质学专业。
挤压断裂带是协调地壳水平缩短的主要构造，是由一系列在平面上大体垂直于挤压应力的逆掩断层和褶皱组成。我国的一些著名的造山带都是挤压成因，例如，形成于印度次大陆和欧亚大陆新生代汇聚作用的喜马拉雅山，形成于华南和华北地块中生代汇聚作用的秦岭—桐柏—大别山，以及形成于柴达木地块和华北地块古生代和新生代汇聚作用的祁连山。位于青藏高原东缘的龙门山也是个挤压成因的造山带，走向北东—南西，平均海拔达4000多m ，形成于松潘—甘孜褶皱带和华南地块之间。在我国众多的造山带中，龙门山的研究历史最长，其推覆构造在1942年朱森等人发表地质调查成果中面
世,1945年黄汲清进一步概括为龙门山式构造而闻名于国内外地学界。该构造带发生的冲断作用被认
为是和地壳的北西—
南东向收缩有关。龙门山有三条平行的主干断裂：汶川—
茂汶断裂位于西，映秀—北川断裂位于中央，断裂带的东缘断裂位于东。汶川—ANALYSISES
茂汶断裂的东西两侧的变形特征完全不同，推覆构造主要发生在汶川— 茂汶断裂以东[14]。近年来的研究还发现龙门山在三叠纪发生缩短的同时还经历了左旋走滑运动[57]
，主要是沿汶川—茂汶断裂发生。引人注目的是，位于龙门山冲断带西侧的松
潘—甘孜褶皱带中的褶皱轴和逆冲断层的走向均垂
直于而不是平行于龙门山的走向，这表明松潘—甘孜带是呈北东—南西向，而不是呈北西—南东向缩短的。有的研究用双向造山极性来解释这个构造现象[8]，认为该褶皱带是在南北向和东西向挤压应力
第8卷第2期2001年4月
地学前缘(中国地质大学，北京)
Earth Science Frontiers (China University of G eosciences ,Beijing )
V ol.8N o.2Apr.2001
共同作用下形成的，应力是由青藏高原内部地体的向北的运动产生的。我们将上述问题与以下3个问题联系在一起考虑:(1)龙门山中的推覆体和飞来峰全是由华南地块的沉积盖层和前寒武纪结晶基底组
成，完全不见来源于汶川—茂汶断裂以西的松潘—甘孜三叠系复理石带中的地壳物质，这是传统的挤压模式所无法解释的，其成因是什么?(2)在松潘—甘孜三叠纪复理石遭受挤压变形的同时,
华南地块与华北地块之间的南北向陆内汇聚作用也在进行，这两个构造事件是否存在动力学和运动学关联?(3)随着龙门山向南西延伸其海拔高程和比高逐渐减小，其线性特征也在减弱，最终消失在川西南的盐源地区，其成因是什么?龙门山的推覆和走滑运动是如何终结的?在综合前人的研究以及我们近年来
野外工作的基础上，本文针对龙门山的左行走滑构造及其相关变形开展了初步的研究，并以此为线索探讨龙门山的成因以及龙门山与秦岭的大地构造关联。1 区域地质龙门山位于华南地块的西缘，其东西侧分别为松潘—甘孜褶皱带和四川盆地(图1)。华南地块自晚古生代以来向北漂移，最终于三叠纪和华北地块拼合，地块的边缘地壳由此发生大规模南北向缩短，由此造成了秦岭—桐柏—大别山的抬升[912]。
松潘—甘孜褶皱带主要由一套呈复杂变形的三叠纪复理石组成。关于复理石沉积物质的源区存在不同的看法。有人[8]认为主要来源于其北侧的东昆
仑山，也有人[13]提出这些复理石沉积构成一个非常
图1 华南地块西缘构造略图
Fig.1 Structural sketch of the western margin of the S outh China block
BK —碧口断块;BL —白龙江断褶带;CX —楚雄盆地;J H —小金河断裂;JP —锦屏山断裂带;K X —康县断裂;LF —留凤关断褶带;LT —甘孜—理塘断裂;QH —箐河断裂;W M —汶川—茂汶断裂;XH —西汉水推覆带;XS —鲜水河断裂;Y Q —阳平关—青川断裂
类似于现今孟加拉扇的巨大海底扇，物源区在秦岭和桐柏—大别山，碎屑物质经过长距离的搬运后才沉积下来。有人[14]认为复理石沉积之下为古特提斯洋壳。松潘-甘孜复理石带的西侧为义敦岩浆岛弧，形成于三叠纪。两者之间为甘孜—理塘断裂。四川盆地被看作为龙门山的前陆凹陷[1,15,16]，充填了一套中生代陆相碎屑沉积。龙门山断裂带由3条平行的断裂组成：汶川—茂汶断裂位于西侧，映秀—北川断裂位于中央，以及龙门山的东缘断层，推覆构造主要沿后两者发生。这两个断裂向西北缓倾，其上堆砌了一系列推覆断片，构成典型的薄皮构造。组成推覆断片的异地体岩层自震旦系到中三叠纪，普遍叠覆在四川前陆盆地边缘的中生界原地体岩层之上，最新的原地体为下第三系[1,2]。龙门山前陆冲断带的动力模式可归结为连续的两个阶段，即第一阶段推挤和第二阶段重力滑移[5]。龙门山向东的推覆距离还没有定论，但一般认为缩短量在60%左右[1,7]。在断裂带东端的北侧，在与秦岭交汇处有一透镜状地质体，称之为碧口断块，其构造归属一直是个有争议的问题[3,17]。秦岭具极为复杂
的变形历史，主要的陆内造山作用发生在三叠纪，是由华北和华南地块的碰撞作用造成的[811,18,19\〗。随着造山带向西延伸，其宽度也随之增大，并分裂成3个近东西向的弧形挤压构造带：西汉水推覆带位于北，留凤关褶皱带位于中，白龙江断褶带位于南。其中留凤关褶皱带是由三叠纪复理石沉积组成，为松潘—甘孜三叠纪复理石带的组成部分[20]。该褶皱带向东逐渐变窄，最终尖灭在西秦岭中的徽成盆地一带。松潘—甘孜褶皱带三叠纪复理石以及下伏古生代岩层普遍遭受了绿片岩相变质作用，其内部侵入有大量的印支—燕山期的花岗岩侵入体[21]。分布在龙门山北东段的志留纪茂县千枚岩遭受的变形较强。
2 龙门山西部的主要走滑断裂
2.1 汶川—茂汶断裂
汶川—茂汶断裂呈北东—南西向将龙门山分割成东西两部分，其变形特征完全不同(图1中W M和图2)。东部的变形主要以向东推覆的薄皮构造为特征，褶皱轴和断裂多平行于构造带，大量的推覆体和飞来峰以及构造窗出现在断裂带中以及山前地带。然而，西部的岩层，包括松潘—甘孜三叠纪复理石以及下伏的晚古生代岩层则沿一系列北西—南东向弧形褶皱和逆掩断层发生大规模的缩短[11]。汶川—茂汶断裂向西北陡倾，北东段志留纪茂县中浅变质岩系中穿过，南西段从志留纪茂县和彭灌杂岩体之间穿过(图2)。
从汶川至茂汶由于岷江的下切，断裂带中的各种岩石和变形被清晰地暴露出来，因此这一段断裂的研究程度较高。断裂的大部分地段表现为韧性剪切性质，断裂带内的构造岩类型有变晶糜棱岩、碎斑岩和碎裂岩。元古宙花岗岩中的糜棱岩内的斜长石旋转布丁指示断层的北盘向西运动。在汶川县城东侧的泯江江边，该断裂带近直立，断裂面上有大量的近水平的拉伸线理和阶步，阶步指示该断裂呈左旋走滑。在茂县的北西，断裂带中的志留系片岩中的布丁构造也指示出断裂带的左旋走滑。Dirks等(1994)[6]和W orley等(1994)[7\〗的研究揭示，沿汶川—茂汶断裂分布的志留纪茂县岩石经历了绿片岩到角闪岩相变质作用。这些变质作用和相关的微构造记录了该断裂的3期韧性变形，早期变形与北东—南西向挤压有关，中期变形与断裂的非共轴左旋剪切有关，晚期变形与北西—南东向伸展有关。这3期变形均发生在晚三叠世。在汶川—茂汶断裂北侧，汶川以西，有一浑圆状花岗岩体，称之为雪隆包。岩体大部分以断层为界，断层向岩体的外侧陡，西侧边界断层还具右旋走滑分量。围岩为震旦纪大理岩和志留纪茂县千枚岩。在岩体的边缘相花岗岩和许多捕虏体具定向排列，多平行于岩体的边界断裂，看来岩体在侵位的过程中其边缘普遍经历了剪切作用。这些变形特征表明该岩体可能经历过反时针旋转，旋转运动的成因应是汶川—茂汶断裂的左旋走滑运动。由于岩体的北界被认为是沉积界面，上覆岩层为震旦系沉积岩，因此该岩体的年龄一直被认为是中元古代。然而，花岗岩中的黑云母的年龄为2.04Ma(K/Ar法)[3]，而且上覆震旦纪岩层已变质成大理岩，因此，有理由怀疑该岩体的年龄，它很可能是松潘—甘孜三叠纪复理石变形时的同构造岩浆作用的产物，侵位后遭受旋转变形。要证实这一推测还须做进一步的工作。高志林
在茂县以东该断裂终止于志留纪茂县中。在断裂北东端以东的志留纪茂县中发育一个平行于该断裂的线状背斜。我们在背斜中观察到，茂县片岩不仅倾角要比背斜以外的要大，而且内部的劈理要更为发育。因此该背斜构造很可能是汶川—茂
汶断裂的北东延伸部分。在龙门山的南西端，汶川—茂汶断裂和一条东西向的弧形推覆构造相交。后者是丹巴鼻状背斜东翼内众多的弧形挤压构造之一。对这些构造的描述见后
。图2 汶川地区汶川-茂汶断裂的左旋走滑及其相关变形
2005年诺贝尔医学奖
Fig.2 Left 2lateral shear and associated deformation along the
Wenchuan —Maowen fault in the Wenchuan area
Pt —元古宇，花岗岩;Z —震旦系，砂砾岩;P Z 2
—上古生界,
白云岩、灰岩以及碎屑岩;S —志留系，千枚岩和片岩
位于西昌地区的锦屏山断裂带被认为是龙门山
的南西延伸部分[2](图1中J P 和图3)。该断裂形成于华南地块西缘的川滇古隆起的北部边缘，后者是华南地块西缘的一个南北向古隆起，在许多地方中生代陆相沉积直接超覆在元古宙结晶基底之上，其组构特征与龙门山地区华南地块不同，因此该断裂的变形特征与龙门山断裂带有所不同。由于新生代鲜水河断裂的左旋走滑，锦屏山断裂带向南被位错了数十到上百km [7,22]。锦屏山的南北边界为两条弧形挤压构造，分别称之为箐河断裂和小金河断裂，弧顶均指向南(图1中J H ,QH )。小金河断裂以北为松潘—甘孜三叠纪复理石带，当地称之为雅江复理石带。箐河断裂以南为川滇古陆，这两条断裂在新生代发生过引人注目的推覆，其中箐河断裂将古生代岩层向南叠置在第三纪陆相红层之上。我们在锦屏山断褶带东翼的南北向推覆断裂中发现许多擦痕与断裂走向斜交，许多压性劈理走向南东—北西，
与主干断裂呈人字型相交，这表明断裂运动具左旋走滑分量。在西昌北西，早—中三叠纪岩层的变形指示这些南北向推覆断裂具左旋走滑分量，但是目前还无法确定这些断裂规模以及是否与龙门山中的左旋走滑断裂相连。
引人注目的是，位于箐河和小金河断裂上盘的岩层中出现许多南北向、褶皱轴向北倾伏的鼻状构造和浑圆状的穹隆(见图1)。根据其形态可以断定它们为叠加变形的产物，形成基础为东西向的褶皱。卷入变形的最新岩层为上三叠统，为海相或是海陆交互相沉积。由于上覆的第三纪渐新世河湖相红层变形很弱，因此可以断定叠加变形发生在三叠纪末新生代之前。由于包括该地区在内的川西、滇中地区(康滇棱形地块)在新生代发生过顺时针旋转[22,23]，这些叠加褶皱在新生代前可能和后龙门山中的鼻状褶皱一样，也呈北西-南东走向。对比之下，位于锦屏山断褶带南侧的晚三叠世岩层变形较弱，以脆性变形为特征。这些岩层由含煤河湖相沉积物组成。分布川滇古陆北部地区的称之为丙南组、大荞地组和白果湾组,
分布在南部地区楚雄盆地
点线面之间的位置关系
图3 西昌地区锦屏山断裂带内三叠纪和晚古
生代岩石变形及位错特征
(改自四川省地质局1972年未刊资料)
Fig.3 Deformation and offset patterns of Triassic and late Paleozoic rocks within the Jinping Shan fault belt in the X ichang area
中的称之为罗家大山组和云南驿组。由于这些沉积
作用均沿川滇古陆中一系列南北向断裂发生，而且
相变快、厚度变化大，这些断裂被普遍认为是正断层[5,24]。上述沉积演化表明锦屏山断褶带以北地区在晚三叠世遭受是挤压变形并导致了沉积作用的终结，而以南地区在同时却发生东西向引张,
我不是塑料袋
导致了图4 左旋走滑断裂的尾端变形几何模式
Fig.4 Schematic diagram illustrating deformation patterns along
the end of a left 2lateral fault 和断裂尾端地壳伸展构造域相对应的是位于云南中部的楚雄盆
地，和断裂尾端地壳挤压构造域相对应的是松潘—甘孜复理石褶
皱带中的鼻状褶皱构造
沉积作用的发生。如图4中的构造几何模式所示，这种变形差异表明锦屏山断褶带在晚三叠世发生过
较大规模的左旋走滑运动，很可能是龙门山左旋走滑运动的延续。
2.2 光光山断裂
该断裂位于汶川以南，平行于汶川—茂汶断裂，倾向北西，北西—南东向长达80km (图2)。断裂的南西段切入彭灌杂岩体中，北东段从志留纪茂县中浅变质岩系和彭灌杂岩体之间穿过。彭灌杂岩体是龙门山构造带中一个巨大的透镜状断块，主要是由华南地块元古宙花岗岩基底组成，其上不整合地覆盖着震旦系和古生代沉积盖层。断裂带表现为十几到几十m 宽的，其中包含大量的大小不一的透镜状
块体，沿断裂的元古宙花岗岩和震旦纪砂砾岩和灰岩发生明显的位错，位错方向表明该断裂呈左旋走滑，位错量近30km 。断裂的东西端分别与两条南北向挤压断裂带相交。沿断裂向西推覆在彭灌杂岩体之上。看来，断裂的左旋走滑运动大部分已被发生在这两条断裂带的东西向挤压变形所吸收。2.3 阳平关—青川断裂
阳平关—青川断裂在地表构成一负地形，是嘉陵江及其支流下切造成的(图1中Y Q 和图5)。断裂出露在河谷的南北两侧，向北陡倾，将碧口地块的元古宙变质火山岩置于龙门山的震旦纪和古生代沉积岩层之上。断裂带中出现许多呈透镜状、大小不等的断块，在地貌上呈孤立的山体，许多是由极为破
碎的震旦纪碳酸盐岩组成。断裂带内岩石破碎，局部发育断层泥和糜棱岩，宽度为几十至上百m 不等。在大安以北公路边糜棱岩中的S 2C 构造清晰地指示断裂运动为左旋走滑。除此之外，我们还注意
到，位于断裂南侧的一些古生代花岗岩体的长轴和
震旦纪岩层中的褶皱均呈锐角与断裂相交，这也表明断裂呈左旋走滑。在白水地区，位于断裂中段的元古宙绿片岩中向北陡倾的面理上有许多擦痕，向北东倾伏，其中的阶步向南西陡倾。由此可判断，断
裂的运动具向南的逆冲和左旋水平走滑两个分量。沿断裂的西段，遭受强烈变形的岩层中包括了三叠纪岩层，由此可推测断裂活动于三叠纪晚期或更晚些。2.4 康县断裂
康县断裂呈北东—南西向从龙门山与西秦岭之
间穿过，向东延伸到汉中盆地的北缘，向西沿碧口断
块的北缘一直延伸到松潘—甘孜三叠纪复理石带中
(图5中K X 和图6)。
在略阳以南该断裂东段与略阳断裂交织在一起。后者为南秦岭中一条晚古生代缝合带，带中出
露了大小不一的超基性和基性岩块体[18,19]。这两个断裂的交织应是后期的挤压变形造成的。在汉中盆地北侧，沿该断裂带分布的早—
中泥盆世三河口千枚岩中有一条数百米宽的近东西向糜棱岩带,
倾向北，倾角在70°
左右。糜棱岩中有许多大小不等的白的石英块体，原岩可能为石英脉，它们的剪切形态和旋转方向指示该断裂为压扭性，水平运动方式为左旋。断裂的主要部分构成碧口断块的北界，宽度在2～5km 。在断裂带中，碧口断块的中元古代变质火山岩以及上覆的石炭纪灰岩遭受了强烈的
变形，形成了几个大小不一的、
呈雁列状排列的断裂和褶皱。排列形式也表明断裂呈左旋剪切(图6)。
这些变形的岩层沿断裂向西一直延伸到松潘—
甘孜褶皱带中并与三叠纪复理石岩层协调一致的褶皱。这表明该断裂的左旋剪切发生晚三叠世或以后。
3 汶川—茂汶断裂西侧的相关变形
邓本殷
松潘—甘孜褶皱带位于汶川—茂汶断裂的西侧，被三条大断裂围限成一三角状：除了龙门山断裂带外，另两条断裂是东昆仑断裂和甘孜—理塘断裂(图1)。该褶皱带的西部(雅江带)在新生代被鲜水河左旋走滑断裂向南位错了近百km [8,22]。甘孜—
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