金山镇地区地质构造概述

金山镇地区地质构造概述陈雨林第一章引言通过对金山镇地区地质图的综合读图分析,可以基本了解金山镇地区的地质概况,包括地貌起伏、构造类型、构造地层、形成时期等。在这些方面的分析过程中，我们可以进一步明确地质图的概念，了解地质图的图式规格，温习阅读地质图的基本步骤。加强了对地质图上岩层产状要素的理解和应用，尤其是在把岩层展绘在构造纲要图和地质剖面图方面，特别强调空间想象能力和知识灵活运用能力。其中包括岩层整合关系、岩浆侵入关系、褶皱几何关系、断层几何关系和倒转几何关系，这要求我们合理把握平面和立体思维的转换，培养地质兴趣和思考方式。我们的分析基于《金山镇地质图》。这幅地质图属于小比例尺地质图（1:100000），图上1厘米相当于自然界1公里。该地质图长18.5厘米，实际长度18.5公里，宽14厘米，实际长度14公里，覆盖实际面积259平方公里。整个地区北高南低，海拔高度位于700米-1800米的范围内，北部以渚岭最高，达1800米，南部以安村最低，接近750米。在沿NW-SE方向上，该地区地貌有三次大的起伏，伏牛山，雨峰，孤峰所在山脉位于起伏瞰点。基于《金山镇地区地质图》，我们编制了同比例尺的《金山镇地区地质构造纲要图》和《金山镇地区A-B剖面图》，这给我们分析金山镇地区地质构造提供不同的视角，带来极大的帮助。在纲要图上容易发现该地区地质构造现象相当丰富。根据岩层的接触关系可将该地区地层可以划分为3个构造层：D2-P2，T2，K1-E，其中D2-P2与T2平行不整合，D2-P2与K1-E角度不整合，T2与K1-E接触关系不明显。(如图1)从西向东依次有9条走向一致的褶皱，包括5条背斜和4条向斜；有14处断层，包括4处平移断层，5处正断层，5处逆断层；3处岩浆侵入体，2处斑岩侵入体和1处花岗岩侵入体。此外，该地区还有一处倒转构造，一处构造窗和两处飞来峰。（如表1）构造名称数目构造名称数目向斜5正断层5背斜4逆断层5倒转构造1平移断层4斑岩侵入体2构造窗1花岗岩侵入体1飞来峰2图1表1第二章地层与构造根据地层出露界线分析，金山镇地区地层沉积时间从古生界到新生界，包括中泥盆统到老第三系的一系列岩层，但缺失上、下三叠统岩层。在《金山镇地质图》可以明显发现，东南部出露地层较老，其中上、中泥盆岩层发育完好，而西北部出露地层较新，典型代表是发育广泛的白垩纪岩层，并且在该地区更西北处出露部分第三系岩层。在地质图上可以发现D2-P2岩层产状近似一致，走向NE-SW,岩层整合接触，因此D2-P2岩层为一个构造层；T2岩层上出现大断层，它也呈NE-SW走向，但它与D2-P2岩层之间并未出露T1地层，可知它与D2-P2岩层平行不整合，因此T1地层为一个独立构造层；K1-E地层产状近似一致，为整合接触，可是它与D2-P2地层产状差异大，岩层出露交错明显，尤其是在该地区伏牛山附近，K2地层倾角为10°，而C3倾角为50度，因此T2与D2-P2岩层角度不整合接触关系。于是在纲要图上有三个构造层：D2-P2，T2，K1-E，其中D2-P2与T2平行不整合，D2-P2与K1-E角度不整合，T2与K1-E接触关系不明显。断层构造在该地区发育广泛并且种类多样。为使纲要图的编制方便，我们把断层依次编号F1-F14，并且在纲要图上红色线条表示。首先我们可以在地质图上发现两条大的逆断层线F8和F14，都呈NE-SW走向。其中F14逆断层线出露在一处褶皱的东坡，断层倾向SW320°，倾角20°-30°，为走向断层，断层穿越了P1、C3、C2、C1的一系列地层，北端止于K2地层，可知此处断层P1之后，K2之前。根据剖面图分析，F14上盘为C2、C1地层，在上盘中发生了一次向斜和一次背斜褶皱；下盘主要为为T2、P1、P2地层，由于下盘发生了倒转并且和上盘相对应的地层剥蚀严重，因此此断层的断距不好分析，但可以确定此处断层发生在上盘褶皱之后。在F14断层线中部，有两条平移断层线F12、F13与之相交。两条平移断层均主要发生C1地层，F12处于雨峰西南附近，为左行平移断层，它把C1地层完全错开，部分延伸在C2地层，并且切割F14逆断层，由此可以推测F12平移断层发生在F14逆断层之后。位于奇峰附近的平移断层F13，为右行平移断层，断层延伸于C1、C3、P1地层，它和F12一样发生在F14逆断层之后。F14逆断层的东南方有一处更为复杂的逆断层——F8。F8断层线主要出露在P1、P2、T2地层，贯穿整个金山镇地区，断层倾向SW320°，倾角20°-30°，为走向断层。由A-B剖面图知，F8的上盘是F14的下盘，其中C2、C3、P1等地层发生明显的倒转，比如该盘C2两侧倾向相同，倾向NW130°，左侧倾角40°-45°，右侧大约75°。F8的下盘岩层组成种类多，包括泥盆到三叠的系列岩层，下盘有一个紧闭向斜、一个开阔向斜，以及一个中常背斜，虽然下盘并未出露白垩系地层，但根据紧闭向斜处岩层厚度推测，该紧闭向斜核部可能存在白垩系地层。构造由于倒转构造受到断层后期不同程度的地表剥蚀，在此断层上体现出一处构造窗和两处飞来峰。构造窗位于五里河附近，透过此构造窗可以看到下盘的P2、T2岩层，两严层厚度相当，向NW方向倾斜。飞来峰可以构成独特的自然景观，一处位于安村西南方不远处，飞来峰规模小，另一处位于孤峰周围，规模比前者大，两处均由P2、T2岩层组成，岩层产状近于一致，向NW方向倾斜，倾角在30°-40°的范围内。该地区除了以上两处大的逆断层，还在西南边陲河北村周围发育了一系列规模不大的正断层，在地质图上共标记了5处，在纲要图上编号为F1-F5。这5处正断层大多出露在D2岩层，均为发生在一条大的背斜褶皱构造上的横向断层，而这些断层的倾向大小皆在80°-85°的范围内，近于直立，只是倾向不同而已，可以推测这5处断层是发育在同一个时期，是该处褶皱形成之后，继续受到NW-SE方向的主应力场而发生的脆性断裂。这些断层出露的岩层为中泥盆系砂岩、砾岩，它下部岩层为下石炭系砂岩、砂砾岩，都是典型的脆性岩层，由于岩石之间粘度u值小，所以在背斜逐渐隆起的过程中，岩层发生了刚性破裂，估计伴随背斜的进一步发育，这种近于直立的断层数目会增多，并且可能延伸到C1层。离河北村最近两处和最东边一处向东北方向倾，其余两处向西南方向倾。此外，5处正断层形成于同一时期，同一构造应力场的还有P1、C2岩层间的两处平移断层F6和F7。金山镇地区是发育断层的温床，也是发育褶皱的乐园。该地区褶皱发育完好并且出露明显的有9条，向斜5条，背斜4条。在该地区的构造纲要图上，由西向东依次编号为f1-f9。f1处于最西段，褶轴走向NE-SW，绵延十数公里。褶轴主要由C1、C2、P1岩层组成，西侧岩层倾角40°-50°，东侧岩层倾角50°-70°，为开阔褶轴。f1西邻白垩系地层，与白垩系地层角度不整合。因此此褶轴形成在白垩系以前。f2为一个狭长向斜，走向和f1一致。f3褶轴规模比f1略大，连接雨峰和奇峰，主要由C1、C2、C3、P1岩层组成，西侧岩层倾角20°-30°，东侧岩层40°左右，为开缓背斜。f3褶轴上发生了两处平移断层，并且与逆断层F14毗邻。f4褶轴位于金山镇中部，是构造最为复杂的褶轴。褶轴主要由C1、C2、C3岩层组成，形成一个鞍状背斜。南部有一处构造窗F11，可以看到P2、T2地层的出露。在A-B剖面图上可见，褶轴东西两侧岩层倾向相同，西侧倾角40°-45°，东侧岩层倾角70°-80°，发生明显的倒转。f4褶轴北端止于K2地层，而又被包夹在两断层之间，并且断层以外难觅该褶皱影迹，因此它形成于两处主断层和白垩系岩层之前f6褶轴紧邻F8逆断层，有两座飞来峰，它南部的P1地层还有一对内部小褶轴。它南部偏西处有一处断裂的向斜褶轴f5,它处于F8逆断层下盘，P1地层的内部小褶皱应该是褶轴f5的翼部延伸构造。在f6褶轴的东南不远处有一条狭长的向斜褶轴f7，所涉地层基本上是二叠系地层。这些褶皱走向大致相同，应该是同一构造应力场下形成的，并且形成时间相差不远。该地区西南部有另一处复杂褶轴f8。一方面，f8褶轴岩层组成种类丰富，包括D2、D3、C1、C2、C3的系列岩层，褶轴左右两侧岩层产状对称，左侧倾向NW330°，倾角35°-50°，右侧倾向SE150°，倾角40°-45°，为开缓褶皱。另一方面，该褶皱上发育众多的平移断层，共7处。平移断层分布有两个规律，一是沿着褶轴方向的转折点分布，另外是沿着褶轴方向的拐点分布，由此获取褶皱的相关性质，转折点和拐点受力比其他处大。金山镇地区的正西部和东北部出现斑岩侵入体，正西部斑岩侵入体依次透切中白垩统砂岩、页岩，下白垩统砂岩、砾岩，下石炭统砂岩、砂砾岩，以及部分侵入中石炭统粉砂岩、页岩。东北部陵庄处斑岩斑岩侵入体依次透切花岗岩侵入体，中三叠统泥灰岩、灰岩，上二叠统灰岩、页岩，以及部分侵入下二叠砂岩。在这两类侵入体中，斑岩侵入体呈细长的脉状，穿插能力强；花岗岩侵入体沿着T2岩层内断层线和T2与P2的地质交界线，发生整体侵入，范围相对较大。由于两类侵入体切割的最新地层为T2地层，可知侵入体是T2后期形成的。根据花岗岩的侵入特征可知，断层可为岩浆侵入提供天然通道。第三章构造发展简史金山镇地区构造运动相当复杂。它在中泥纪开始沉积砂岩、砾岩，经过两次海进和两次还退，一直稳定地沉积进行到上二叠纪。伴随沉积厚度的增加，岩层之间的粘性差异累加作用显著，重力分布更加趋于不均匀，二叠纪时该地区出现明显的褶皱。随着褶皱的不断发育，岩层受到NW-SE方向的最大主应力越来越大，在上二叠纪可能就行成了该地区中部的倒转地层，并发生了一系列的断层，包括两处大的逆断层和东南部一系列平移断层。断层的发生缓解了岩层之间的紧张气氛，但也改变了原来的沉积环境，致使后来的三叠纪沉积岩层不能够和老岩层很好的整合。在下三叠纪和上三叠纪，该地区抬升出露海平面，因此该地区缺少下三叠和上三叠岩层。但是这种情况持续并不久。由于三叠纪沉积事件的缺失，以及地表风化剥蚀，和褶皱进一步发育，使地表的情况发生了巨大改变。正因为如此，白垩纪的沉积岩更加不能够和老岩层整合了，这就是我们看到的白垩系地层和其它老地层角度不整合的原因。白垩纪该地区地壳基本稳定下来，后期的沉积岩层都能够很好整合。可也就是在这个时候，地壳深处的地幔热流不堪日益沉积的重荷，它向地壳岩层侵入。下白垩纪，在该地区东北部出现花岗岩侵入体，在上白垩纪后期，该地区西部和东北部都出现了斑岩侵入体，并且东北部斑岩侵入在花岗岩侵入体中。岩层在沉积的过程中也在不断地发生风化剥蚀。如中部的逆冲超覆剥蚀留下的飞来峰和彻底剥蚀的构造窗，东南部的河流主干道在水的不断冲刷下逐渐形成。正是由于岩层的不断沉积和自然地持续风化，再加上岩浆的缓慢侵入，才形成今日构造神奇的金山镇。