川东南湘鄂西地区的断裂特征

断裂特征_川东南湘鄂西地

3．1　断裂特征

断裂研究是在前人研究的基础上，结合野外实地考察和研究区内地震资料解释成果来进行的。川东南—湘鄂西地区断裂构造主要有北东向断裂、北北东向断裂、南北向断裂以及由北东向和北北东向断裂组成的复合、联合断裂带；另外，局部地区尚有一些东西向断裂和北西向断裂（图3－1）。

北东向和北北东向断裂组成的复合、联合断裂带是川东南—湘鄂西地区断裂的主体，大体可以划分为3个断裂带，即保靖－慈利断裂带、建始－彭水断裂带和齐岳山断裂带。保靖－慈利断裂带、建始－彭水断裂带进一步将川东南—湘鄂西地区划分为3个形变构造带：即武陵山逆冲推覆构造带、湘鄂西隔槽式构造带和利川－川东隔挡式构造带；齐岳山断裂带还是川黔湘鄂褶皱带与四川盆地的分界断裂。各构造带上的断裂、褶皱轴面主体倾向南东，并显示出构造总体由南东向北西递变推进。另外，根据野外观察和地震剖面解释，在川东南—湘鄂西地区北东和北北东向断裂还普遍存在有由北西向南东逆冲、逆冲推覆的现象和形成一些倒转褶皱构造。

南北向断裂主要分布于贵州遵义至重庆綦江一带，称遵义南北向断裂带。

3．1．1　保靖－慈利断裂带

慈利－保靖断裂带亦称花垣－大庸－澧县断裂带，分布于雪峰隆起西北缘，从平面上看断裂带为由一系列北东向断裂组成的复合性断裂带，组成断裂带的各断裂大致相互平行，呈左行斜列。整个断裂带可分为东、西两部分，东部从慈利向东为洞庭湖区所覆盖；西部大致于大庸后坪附近向西及西南分为两支：一支延向保靖，可称为保靖分支断裂；一支延向古丈，可称为古丈分支断裂。断裂带由西南段的北北东向转为北东段的北东东向，总体构成向北西凸出的弧形。

根据SZ2007－01和SZ2007－02等地震剖面的解释成果，保靖－慈利断裂为一条逆冲推覆断裂，表现为元古宇逆冲推覆于下古生界之上（图3－2，图3－3）；并且，该逆冲推覆断裂被晚期的一组东倾逆冲断裂和一组西倾逆冲断裂所切，其上为晚白垩世断陷所覆盖。

图3－1　川东南—湘鄂西地区断裂分布图

图3－2　SZ2007－01地震解释剖面（元古宇Pt推覆至古生界上）

图3－3　SZ2007－02地震解释剖面（元古宇Pt推覆至古生界上）

地表资料亦显示保靖－慈利断裂带为中扬子早古生代克拉通内凹陷盆地与克拉通周边坳陷盆地的分界线，亦即台地相与台缘斜坡相沉积的分界线。断裂带两侧盖层的沉积特点和变形具有明显差异：断裂带北侧表现为台地沉积特点，南侧具斜坡－盆地特点，反映了沉积相带的不协调对接；断裂带北西侧与之伴生的有由北东或北北东向褶皱右行雁列构成的弧形构造带。断裂带南东侧为不同构造期次的形迹叠置复合，褶皱轴面多向南倾斜，特别是涟源－张家界剖面几乎所有的褶皱轴面均向南倾斜，反映断裂则由南向北逆冲。

保靖－慈利断裂具宽数十米至数百米甚至数千米的破碎带，挤压十分强烈，沿断裂带出现大量构造岩。张家界以西多见由白云质灰岩及硅质岩组成的碎裂岩、角砾岩和大大小小的构造透镜体、杂色粗糜棱岩（化）、挤压片理岩；张家界以东常见由灰岩、泥灰岩组成的挤压带、构造透镜体（部分由角砾岩组成）、挤压片理、细糜棱岩化及磨光面、缓倾斜擦痕等，具压扭性质。片理、劈理也十分发育，断裂带及影响带宽近300m。在花垣—保靖一带表现为宽为120m的破碎带。破碎带主要由中寒武统白云岩构成，岩石破裂多呈碎裂岩，多数碎裂岩已完全破裂呈角砾状，角砾大小不等，砾石直径一般为1～3cm，最大为4～6cm，不具定向排列，呈脆性破裂特点。破裂带内发育有一系列次级断层，次级断层沿倾向上陡下缓略具弧形，下部产状为153°∠57°，上部陡峻，倾角可达70°以上。

断裂带多期活动性明显。晚印支期—早燕山期具逆冲推覆构造前锋带的特点，断裂带呈向北西凸出的弧形，逆冲方向为由南东向北西；燕山晚期伸展断陷，沿断裂带出现一系列晚白垩世断陷小盆地。据湖南省地质矿产局四○五队的资料，永顺、保靖、花垣等地沿断裂带上或附近曾发生过多次地裂现象，表明断裂带具有长期活动性。同时，该断裂带是一个重要的热流值高异常区，沿断裂带及其与其他断裂交汇处曾发生了多次地震并出现温泉多处。

3．1．2　建始—彭水断裂带

建始－彭水断裂带为川东－利川“隔挡式”褶皱带与湘鄂西“近隔槽式”冲断－褶皱带的分界断裂。该断裂带由多条北东－北北东向断裂由北向南依次左行斜列而成，北为建始断裂带，南为彭水断裂带，总体呈“S”形弯曲。组成断裂带的各断裂虽发展进程不一，变形差异较大，但具有逆冲兼有左行走滑→伸展→左行走滑这一大致相同的成生过程。

建始－彭水断裂带成生时期较早，具有多次活动，其主要活动时期为燕山期—喜马拉雅期，燕山早期断裂具逆冲兼左行走滑，主要显示南北向剪切挤压运动特征；燕山晚期以伸展作用为主；喜马拉雅期构造反转，并持续至今仍有活动。

该断裂带对地史时期的两侧沉积有一定的控制作用：断裂西侧震旦系灯影组为藻礁白云岩，下寒武统为页岩相沉积，下奥陶统岩石组合、古生物面貌与黔北相似；断裂东侧震旦系灯影组为白云岩夹灰岩，下寒武统为硅质页岩相，下奥陶统岩石组合、古生物与鄂西的相似。二叠纪长兴期断裂西侧是北北东向生物礁组合，东侧突变为硅质岩组合。在中生代该断裂以伸展（成红盆）及构造反转作用为主，控制了白垩纪盆地的展布，同时又切割了上白垩统。

3．1．2．1　建始断裂带

建始断裂带发育在茶山背斜、白果坝背斜南东翼近核部处，由多条断层呈右行斜列展布，总体走向为NE35°，断面倾向东或南东；北起天生桥，途经建始县城西、猫耳坪、梭步垭，南抵屯堡，全长70km左右。断层切割寒武系至白垩系，历经多期活动，具有复杂的演化历史。断裂带沿走向所留存的断裂活动信息各不相同，表现为空间上的非均衡性。根据其展布特征及其变形特点将其分为3段。

北段：呈NNE30°方向延伸，从天生桥经中堂至建始盆地西缘结束，长约20km。断层沿茶山背斜发育，具有典型的张性正断层特征，断面向东陡倾，东盘下降，最大位移达2 000m左右。破碎带较窄，构造岩一般只有几米或厘米级，断面上阶步、擦痕等指示张性兼左型扭动。

中段：北起大转拐北，南至梭步垭之南，大致沿建始盆地西缘展布，呈NNE345°方向延伸，长约25km。中段变形强烈，早期以挤压逆冲变形为主（图3－4），后期叠加张性、张扭性活动。断层带宽1～2km，具有强变形带与弱变形域相间出现的基本特点。强变形带宽0．2～1．5m，主要由碎粒岩、碎斑岩、角砾岩组成。角砾岩可分两期，早期角砾岩大小相对均匀，具压扭性特征；晚期角砾岩大小差异明显，局部表现为由早期碎粒岩重新破裂组成的复式角砾岩。

图3－4　建始梭步垭公路旁断裂素描图

另值得指出的是，在建始县西南约20km处公路旁，断层破碎带宽达150m，呈NE40°方向延伸，地貌上形成山垭口。断层北西盘为南津关组（349°∠48°），南东盘为龙马溪组。断层带内为大小混杂的构造角砾岩，构造角砾大可达80cm以上，甚至可达5～7m，一般多在5～15cm之间，为细碎屑物胶结。砾石均呈棱角状，未见任何定向排列的痕迹。断裂带内见有大致沿主断裂带同方向延展的锯齿状小断层，延伸长约3．5m，产状陡立，总体显示张性破裂的特点。

南段：呈NNE30°方向从梭步垭向南延至屯堡，长约25km。主断层带较窄，基本上呈直线延伸，主要由角砾岩组成。早期逆冲断面倾向西，近于顺层发育；晚期张性正断层倾向东。位移量从北向南逐渐降低，至屯堡一带没有明显的位移，主要表现为顺层扩展。

总之，建始断裂带东盘相对下降、西盘相对上升是整个断裂带的基本运动格局，其中，中段、南段则经历了燕山主期的挤压逆冲、燕山晚期的张性斜落及喜马拉雅主期的左旋剪切区域动力学变迁，表现为早期逆冲断层、后期叠加西升东降张性正断层。地层相对缺失，估算中段北部和北段南部垂直断距最大，近2 000m，导致建始盆地的形成；其他部位东盘滑落断距仅200～300m。晚期或建始盆地形成之后，以断面上发育侧伏角20°左右的近水平擦痕、阶步和多期网状方解石脉为特征的左旋滑落和裂开脉动。

3．1．2．2　彭水断裂带

彭水断裂带亦称郁山断裂带，总体走向NNE30°方向左右，全长约180km，包括大沙溪逆断层、龙嘴河正断层、胜地坝逆断层、郁山正断层和旦子岩正断层。在平面上可分南北两段：北段，北起利川红椿沟向西南延伸，经大沙溪、文斗场至四川黔江的连湖，长约90km；南段，长约100km，平面上与北段呈左行斜列展布，北起黔江白石关，向西南经郁江镇、彭水过乌江至贵州北部。

在红椿沟段，即彭水断层的最北段，长约30km，逆冲断层带和后缘正断层在这里合二为一，断层倾向NW325°，倾角70°左右，断层带宽10～50m，主要由两期碎裂岩和方解石脉体组成，分带性不明显。早期碎裂岩胶结紧固，角砾大小较为均匀，有一定的磨圆度；而晚期角砾粗大不均匀，棱角分明，由张性方解石脉胶结，粗大角砾和碎块由早期碎裂岩再次破裂而成，故形成明显的两期套角砾岩。代表逆冲挤压变形特征的碎裂岩形成在前，显示张性正断层作用的角砾岩形成在后。在平面上，断层带从南向北逐渐变窄，变形逐渐减弱，直至消失；并弱显反“S”形弯曲，即南北两端走向偏北北东向，而中部为北东向，这表明断层平面上兼有左旋走滑特征。

在郁山镇段，长约40km，断层带总体走向北北东向，局部受地形影响而发生弯曲。前缘逆冲带将中奥陶统逆冲到上奥陶统五峰组页岩和下志留统泥岩之上，露头可见逆冲挤压强变形带宽3～5m。逆冲带主要由透镜体、角砾岩、粗棱岩、密集劈理带。其中顶板逆冲面较平直，局部倾角变化范围为20°～40°，断面上发育两期擦痕和阶步，早期为倾向擦痕，指示上盘逆冲，晚期擦痕侧伏向225°，侧伏角25°，指示左旋斜落，紧邻逆冲断面为20cm厚的糜棱岩或叶理化碎裂岩。而底板逆冲带下不见底面，其变形特征以叶理化及其揉褶带为主。上叠逆冲带的断裂宽度大约为1m左右，主要由碎裂岩组成，断面较平直，倾角为50°左右，断面上擦痕和阶步指示上盘逆冲，越靠近逆冲断层系统的后缘，上叠逆断层的变形越弱，位移越小。后缘正断层，陡倾角西倾（70°左右），断层带宽1～2m，主要由角砾岩和方解石脉组成。上盘引起志留系泥岩形成小角度牵引褶皱，在新构造活动方面现今河谷地貌和陡崖分布，并兼有右旋扭动效应。

在彭水段，即彭水断层带的最南段，称旦子岩断层，长40km左右。逆冲带的变形在这个区段又有所强化，多重逆冲结构发育比较完善。前缘逆冲分支倾角较陡，地层牵引变形强烈。后缘正断层变形较弱，位移量很小。野外观察，在彭水县羊头铺，旦子岩断层表现为奥陶系宝塔组（O₃b）龟裂纹灰岩逆冲在下志留统龙马溪组（S₁l）灰黑色碳质页岩之上，断面呈舒缓波状，具构造透镜体，显示逆断层特点；但构造透镜体上的阶步显示，断层上盘下降（图3－5），为正断层。

图3－5　彭水县羊头铺镇公路旁旦子岩断层素描图

旦子岩断裂在郁山镇西南2km老国道G319公路旁（图3－6），显示为正断层，表现为中奥陶统十字铺组灰红色灰岩与下奥陶统大湾组中部灰色中厚层灰岩接触，缺失大湾组上部泥页岩段，显示为一正断层，断层产状为321°∠30°。

图3－6　郁山镇西约2km老国道G319公路旁奥陶系信手剖面

在彭水县城东南304省道安家湾检查站一带，旦子岩断裂表现为一组（图3－7）既有逆断层，也有正断层。旦子岩断层发生在中寒武统平井组与高台组之间，断层倾向南东，从地层接触关系看，显示为一条正断层，但断层下盘高台组薄层白云岩揉皱剧烈（图3－8），断层破碎带宽约50m。破碎带内，薄层白云岩形成尖棱状褶曲和平卧褶曲，并发育有一系列小型逆掩断层，断距为50～100m，显示剖面上的多次叠瓦逆冲；破碎带内垂直地层层面上的水平擦痕显示具顺时针扭动。

图3－7　304省道安家湾检查站旦子岩断层素描

图3－8　断层下盘薄层白云岩中的揉皱

在彭水西侧的普子向斜西翼发育一条火石垭断裂，火石垭断裂与彭水断裂带大致平行展布，应是彭水断裂带的组成部分。在火石垭一带，断层表现为上寒武统毛田组逆冲推覆于中志留统地层之上，断层两盘呈现出一系列倒转褶皱（图3－9）。断层总体走向NE20°～30°，倾向北西，倾角25°；沿走向断层呈舒缓波状。

高谷镇鹿鸣隧道一带为火石垭断层的下盘，志留系罗惹坪组和下二叠统栖霞组地层产状均呈倒转或近直立（图3－10）。

图3－9　火石垭一带火石垭断层剖面

图3－10　彭水县高谷镇鹿鸣隧道一带信手剖面

3．1．3　齐岳山断裂带

齐岳山断裂带为一北北东向的断褶带，北延巫山，南抵娄山，构成四川盆地的东界，断面总体倾向南东。齐岳山断裂在平面展布上具分段性，为多条断层组成的断裂系，包括齐西断裂、箭头垭断裂和桑木场断裂等。

3．1．3．1　齐岳山断裂北段

在齐岳山，断裂带整体走向为NNE30°左右，地表断裂倾向北西，倾角为50°～60°；它明显切割盖层褶皱，齐岳山背斜轴面北西倾，南东翼倒转。沿齐岳山背斜轴部发育3～4条近于平行的断层组成一个断裂带，断裂两盘的地层产状突变，见宽60～80m的断裂破碎带，北西盘往南东逆冲现象明显。齐岳山顶得胜场一带，断层发育于上二叠统内部，断裂带宽约200m，岩石破碎，发育大量方解石脉及晶洞，方解石脉可见3期，晶洞方解石半充填或全充填。破碎带内见擦痕显示为一南东逆推断层。

地震资料显示，齐岳山断裂在纵向上断层产状浅层呈花状，并逐渐向下收敛在倾向北西的断面上，由于断裂逆冲作用，下盘中、下三叠统地层被逆冲牵引而呈倒转向斜；到深层断裂倾向南东，且倾角向下逐渐变缓，断裂显示燕山早期（J）和燕山晚期（K₂）两期活动。

据戴少武等人（1996）的研究，在镜下见到齐岳山断裂南坪剖面的岩石至少经受了两次断裂活动的影响。同时，南坪剖面的包裹体显示具有两个世代，一个世代的均一温度为290～300℃，另一个世代的均一温度为120～60℃，两个世代气液型包裹体的出现显示，断层下盘曾发生过两次以上的油气运移。从区域构造发展史分析，均一温度为290～300℃的包裹体对应印支期，120～60℃的包裹体对应燕山期。

在齐岳山背斜西翼发育有齐西断裂，齐西断裂倾向南东，倾角50°～80°；长度大于95km，最大断距达3　400m，最小断距也有230m。从剖面上看，断层从浅层至深层切割了侏罗系—震旦系，地面出露的地质露头上断点清晰可见。地震剖面上断点清晰可辨，控制测线达50条以上，且齐西断裂与方斗山东断裂（方东断裂）是控制石柱复向斜东、西两翼的两条区域性大断层，它们共同控制了石柱复向斜内部构造格局及展布（图3－11）。

图3－11　方东断裂（F₁）、齐西断裂（F₂）地震地质剖面解释图

3．1．3．2　齐岳山断裂带南段

在齐岳山断裂带南段地表有桑木场断裂、箭头垭断裂等，同时，地震资料揭示，在桑木场断裂以西的盆地边缘发育一条规模较大的东倾断裂（图3－12），该断裂相当于齐西断裂。

桑木场断裂走向NE50°，倾向南东，倾角55°～80°。从地层接触关系判断，该断裂应为正断层；但从断裂带的挤压特征分析，该断裂具压性或压扭性质。

野外观察，桑木场断裂在仙源镇羊九村一带，奥陶系湄潭组与十字铺组、十字铺组与宝塔组呈断层接触，表现为地层产状相交，断层挤压带宽约30m（图3－13）。十字铺组的产状较陡至近直立，45°∠80°，十字铺组灰岩层面上具斜擦痕，擦痕产状为140°∠22°，阶步显示地层上界面向下斜掉；宝塔组产状相对较平缓，95°∠35°。

从挤压带分析，该断层具压性特征，但从地层接触关系及层面擦痕判断，断层表现为一正断层，并具顺时针扭动。

图3－12　川东南天堂坝二维地震剖面（TTB03－616）

图3－13　习水县仙源镇羊九村O₁m—O₃b信手剖面

从上述观察点往南西，在由下奥陶统湄潭组组成的背斜核部断裂发育（图3－14），断层产状为170°∠65°，断裂挤压破碎带的宽度大于30m，破碎带中发育构造透镜体、尖顶褶曲及北西西至近东西向小断层。构造透镜体产状为180°∠70°断层，小断层产状为210°∠21°，190°∠50°。综合分析，该断层显示具顺时针扭动。

在仙源—温水公路一带，桑木场断裂发生在湄潭组（O₁m）与石牛栏组（S₁sh）之间，断层挤压破碎带的宽度大于25m，挤压带中湄潭组发育尖棱状褶曲和构造透镜体，构造透镜体走向NE10°（图3－15），倾向南东，倾角70°。

图3－14　仙源镇羊九村南桑木场断裂素描

从断裂带特征分析，桑木场断裂在仙源镇一带表现为一压扭性断裂，并具顺时针扭动。

图3－15　仙源—温水公路NOA29地质点桑木场断裂剖面

桑木场断裂以北的箭头垭断裂在G210国道1 999km处表现为下奥陶统湄潭组（O₁m）深灰色页岩夹砂岩与下志留统龙马溪组（S₁l）黑灰色碳质页岩呈交角接触（图3－16），地层无明显挤压现象。断层产状不清，从O₁m与S₁l接触的地貌特征、山谷方向推测，断层走向为NE45°。结合前人的研究成果，该断层为正断层。

图3－16　G210国道1 999km处箭头垭断裂剖面

箭头垭背斜北翼近轴部发育一条北东向断裂，该北东向断层在安稳镇罗家湾一带发生于湄潭组（O₁m）页岩与红花园组（O₁h）生物碎屑灰岩之间。O₁m与O₁h地层揉皱剧烈，形成一系列倒转褶曲（图3－17）；整体挤压带宽度大于70m，湄潭组中具小型平卧褶曲及构造透镜体。

图3－17　綦江县安稳镇罗家湾O₁m—O₁h信手剖面

红花园组直立地层层面具垂直擦痕，擦痕显示地层由北西向南东逆冲；同时，顺层面的滑动将垂直于层面的方解石脉错动，错动距离为10～15cm，亦显示北西盘上升，南东盘下降（图3－18）。挤压特征综合显示，该断层为逆冲断层，其作用力方向为从北西向南东逆冲。

图3－18　罗家湾一带北东向断裂中的构造现象

A．O₁m小型平卧褶曲；B．方解石脉被错动；C．O₁h倒转褶皱；D．层面具垂直擦痕

3．1．4　遵义南北向断裂带

遵义断裂带呈南北向展布于贵阳、息烽、遵义至桐梓羊磴一带，包括狐家垭口断裂、楠木园－三岔断裂、徐家坝－刀把水断裂和猫山断裂等。

遵义断裂带的北段（楠木园－三岔断裂）是早古生代仁怀斜坡与黔北坳陷的分界。断裂倾向东（局部倾向西），倾角为28°～50°，局部12°；上盘为中上寒武统—志留系，下盘为奥陶系—下二叠统；两盘地层均强烈倒转东倾，倒转倾角以30°～60°为主，断距最大达1 500m左右；断面舒缓波状，挤压破碎带一般宽几十厘米至10m，最宽为100m左右（图3－19）。

图3－19　遵义后坝徐家坝断裂带信手剖面

（据姚俊详，2006）

遵义断裂带的中段为高角度逆断层；断面沿走向和倾向往往成舒缓波状；断面两旁的岩层挤压破碎，挤压透镜体、劈理发育。姚俊祥等2005年对徐家坝断裂带进行了包裹体分析，包裹体的均一温度有两类，一类为178～190℃，发生于上古生界中；一类为243～250℃，发生在下古生界中；包裹体密度亦有两类，一类为0．788 6～0．809 4，一类为0．876 1～0．889 1，且包裹体密度大的其均一温度低，而包裹体密度小的其均一温度高，反映出徐家坝断裂带在地史中至少发生过两次以上主要的活动。

遵义断裂带的南段，总的走向约20°，平面上波状弯曲；北段倾向北西，倾角25°～50°；南段倾向南东，倾角40°～70°，是一个压性枢纽断层。北段地层断距多为100～300m；南段地层断距多在1 000m以上，最大约1 800m。断裂破碎带最宽达100m。北段被上白垩统不整合覆盖，显示其成生于燕山期。