张伟康 黄涵宇
(1.中国地质大学(北京)能源学院 北京 100083;
2.成都理工大学沉积地质研究院 成都 610000)
滑脱构造是岩石圈中普遍发育的一类构造形式,多层次拆离滑脱是岩石圈构造的重要特点(马杏垣等,1984)。定量分析岩石圈多层次滑脱构造系统的几何学、运动学和动力学特征及其演化是深刻认识板内变形,揭示大陆地壳运动、保存、演化与大陆动力学的一个重要窗口。挤压性质的盆山过渡位置常常发育褶皱冲断带,由于盆地边缘沉积盖层中往往发育泥页岩或膏盐层等软弱层。在卷入变形时,冲断变形容易沿沉积盖层中的多套软弱层形成滑脱变形(Davis and Engelder,1985)。典型的多重滑脱构造带如苏格兰的莫因(Moine)冲断带(Watkins et al.,2014)、扎格罗斯(Zagros)褶皱冲断带(Sherkati et al.,2005;
Pfiffner.,2017)、科迪勒拉前陆冲断带(Butler et al.,2018)、中国中西部地区的准噶尔盆地南缘冲断带(陈书平等,2007;
管树巍等,2007;
汪新伟等,2007)、塔里木盆地库车冲断带(何登发等,2009)和四川盆地东部—湘鄂西褶皱冲断带(Yan et al.,2003,2009)。多重滑脱构造在垂向上具有不协调的变形特征,使得定量分析不同构造变形层构造样式的空间组合特征和相互作用始终是多重滑脱构造研究的焦点。
川东北地区夹持于北侧大巴山冲断带与南东侧雪峰山造山带之间,燕山期以来受来自大巴山的南北向和雪峰山北北西—南东东向挤压作用共同影响,发育高陡的、走向北东向的隔档式背斜带(梅廉夫等,2010;
刘树根等,2011,2018;
王平等,2012;
石红才等,2014)。颜丹平等(2000)认为川东北的方斗山背斜为喜马拉雅期受北西向挤压作用下的纵弯褶皱,背斜具同心褶皱特征。刘学锋等(2002)认为川东北地区变形,受多个滑脱面控制,垂向上构造高点发生偏移,深、浅层非协调变形。Yan et al.(2003,2009)根据浅表变形特征与区域二维地震资料厘定区域上主要滑脱层为中-上三叠统、下志留统与下寒武统的页岩、膏盐层等,是具有一定厚度的偏塑性岩层;
方斗山的构造样式为台阶状断层和基底滑脱构造控制下的断层传播褶皱与纵弯褶皱,受控于多层拆离推覆构造。徐政语(2004)将区域变形垂向划分上、中、下3 个构造变形层,下构造变形层主要发育双重构造与断层转折褶皱,中构造变形层多发育断层转折褶皱与断层传播褶皱,上构造变形层以滑脱背斜、断层传播褶皱与突破构造为主。丁道桂等(2005)认为隔档式背斜形成于多层系纵弯作用下大尺度膝折变形。前人的研究已经证实多重滑脱构造是形成区内断层—褶皱构造样式的重要原因,但受限于资料品质影响,区域性滑脱层、不同构造变形层构造样式的识别以及不同构造变形层在空间上耦合特征尚存在争议,因此定量分析不同变形层构造样式的空间组合特征、差异与相互影响成为研究分层变形的成因机制的关键,也可为讨论川东北地区构造对油气富集的控制作用提供参考。
本文通过野外地质观察,结合区域钻测井资料,利用中国石油西南油气田分公司2017 年采集的两块线束三维地震资料(2017HJY01、2017HJY02 线束三维),运用断层相关褶皱理论进行精细的构造解析,建立方斗山背斜北段何家营地区的三维构造几何学模型,讨论方斗山北段多重滑脱层体系下,不同构造变形层的变形特征及其相互影响。
1.1 构造位置
川东北地区位于四川盆地东北部,地跨四川省、重庆市,为北东向川东隔档式褶皱带与大巴山近东西向弧形构造带的叠加、复合与干涉部位,形成北东向、北东东向和近东西向的高陡背斜带(图1a)。北侧大巴山造山带的山前弧形褶皱带,走向近东西向;
南东侧是受控于雪峰山构造带,指向北西的逆冲推覆构造,形成以北东走向为主体的隔档—隔槽式背斜带,变形已传播至华蓥山背斜带,地层抬升幅度由东向西逐渐降低,出露地层逐渐由以古生界为主过渡为以中生界为主。在川东北二者的交汇处,北东向、北东东向与东西向构造轴迹逐渐汇聚、收敛,由南东向北西依次发育了龙驹坝—齐岳山背斜带、方斗山—黄连峡背斜带、云安场—硐村背斜带与马槽坝—黑楼门背斜4 排高陡背斜带。同一背斜带之间,常呈鞍状相接。
何家营地区处于川东北地区北东东向方斗山背斜北部倾没端与黄连峡背斜左阶斜列式交汇处(图1b),方斗山背斜与黄连峡背斜,海拔在1 000 m 以上,背斜形态由南西往北东由紧闭的高陡背斜向箱状背斜过渡,轴部出露下三叠统嘉陵江组(T1j),南西侧出露窄,延伸远,在与黄连峡背斜叠接处出露面积大幅增加,构成了区域地貌高点与构造高点,西侧为万县复向斜,海拔约750 m,呈箱状向斜,内部大面积出露侏罗系,东侧为赶场向斜、龙驹坝背斜与齐岳山背斜。
图1 何家营地区构造位置图(a)及方斗山背斜北段构造纲要图(b)Fig.1 Tectonic setting of Hejiaying area(a),geological sketch map(b)of northeastern Fangdoushan anticline
1.2 地层特征
研究区地层分区属于扬子地层区,板溪群作为褶皱基底(四川省地质矿产局,1991;
郭正吾等,1996),为新元古代沉积(Zhao et al.,2011)(820~800 Ma),极浅变质,岩性主要为紫红色与灰绿色层状杂砂岩—板岩,出露于雪峰山隆起西缘厚皮构造带(颜丹平,2018)。在此基底上沉积了震旦系至侏罗系,缺失下志留统至下石炭统部分地层、白垩系与新生界(图2),其中震旦系—中三叠统为深水陆棚、浅海相台地及台地边缘相的海相地层,岩性主要由泥页岩、浅海碳酸盐岩、膏盐岩等组成;
上三叠统至侏罗系为河湖—沼泽相等陆相沉积,岩性为砂泥岩及煤系地层(李英强等,2013)。地层累计厚度近万米。其中,下寒武统底部炭质泥岩(Є1sj)、中-下寒武统覃家庙组膏盐层(Є2q)、志留系(S)厚层泥页岩、中二叠系梁山组(P2l)与吴家坪组(P2w)黑色泥岩、薄煤层和下三叠统嘉陵江组(T1j)、中三叠统雷口坡组(T2l)膏盐层均是区域性分布的软弱岩层,是潜在的滑脱层。这种地层能干性强、弱相间分布的特征,为多重滑脱构造的发育提供了必要的物质条件。
图2 四川盆地东北部地层综合柱状图Fig.2 Comprehensive stratigraphic column in the northeastern Sichuan Basin
2.1 地表变形特征
何家营地区浅表的构造特征相对清晰,主体由连续的背斜—向斜组成。整体上,地层向南东方向逐渐抬高。万县向斜北段走向北东东,呈箱状,向斜轴部开阔平缓,大面积出露中侏罗统沙溪庙组(J2s)薄层砂泥岩与上侏罗统蓬莱镇组(J3p)中厚层砂岩(图3a),向斜两翼陡倾,地层倾角急剧变大(图3b),倾角23°~60°。
图3 NW-SE 向何家营地区浅表变形特征Fig.3 Field pictures showing structural styles of NW-SE section in Hejiaying area,northeastern Fangdoushan anticline in Fangdoushan anticline
背斜翼部由中-上三叠统与中-下侏罗统组成,背斜西翼岩层倾角18°~57°,东翼倾角22°~63°。图3c 可见方斗山背斜北西翼部雷口坡组(T2l)灰岩组成的褶皱转折端。背斜核部出露下三叠统嘉陵江组灰岩(图3d),产状平缓,无宏观断裂出露地表。
龙驹坝背斜位于石柱复向斜北缘,与方斗山背斜北端延伸方向一致。轴向为70°~80°,背斜全长60 km,南西端倾没于下沙溪庙组(J2xs),倾伏角5°~10°,北东东倾伏端与齐岳山背斜呈鞍部相接。背斜轴部为下三叠统嘉陵江组与雷口坡组(图3g、图3h),翼部为须家河组(T3xj)及中-下侏罗统(J1-2),轴部倾角较缓,一般为4°~26°,翼部变陡。其北翼一般倾角 4°~66°,南翼倾角 6°~69°。
齐岳山背斜轴向北东55°~75°,核部出露最老地层为下三叠统飞仙关组,地层平缓,两翼为三叠系(图3i),产状陡倾,整体表现为一箱状背斜。
2.2 深部构造特征
A-A"剖面位于2017HJY01 线束三维工区中部,穿过万县复向斜、方斗山背斜、赶场向斜与龙驹坝背斜(图4)。在万县复向斜地震反射轴连续、清晰,中寒武统膏盐层(Є2q)底界、志留系(S)泥页岩底界、二叠系(P2)底界、三叠系雷口坡组(T2l)、须家河组底界(T3xj)和下侏罗统(J1z)底界为强波组特征,可以作为标志层稳定追踪(图4a、图4b)。方斗山背斜深部反射轴断续分布,反映地腹内部冲断构造的发育。采用断层相关褶皱方法与浅表构造约束,建立A-A"剖面构造模型。
图4 北西—南东向何家营地区A-A"地震剖面及解释方案Fig.4 NW-SE seismic reflection profile along with A-A"section and structural interpretation
结果显示:背斜带构造变形受控于中寒武统膏盐层(Є2q)、志留系泥岩以及下三叠统膏盐层和二叠系煤层等滑脱层,变形垂向解耦,垂向上可划分为寒武系滑脱面以下的基底变形层、寒武系与志留系滑脱层之间的深部变形层、志留系与下三叠统嘉陵江组滑脱层之间的中部变形层以及嘉陵江组之上的浅部变形层。各变形层内发育相对独立的断层系统与变形样式。不同变形层在垂向上解耦。
基底变形层:中寒武统膏盐层底界面结构相对完整,构造形态为倾向北西的单斜构造,剖面两端形成约2.5 km 的垂直高差。基底变形层以其为顶板滑脱面,下部发育指向北西的,低角度基底逆冲断层。深部变形层:中寒武统膏盐层反射特征为两个强反射轴,侧向延伸不连续,厚度变化快,反映了盐层的差异流动。之上为均匀分布,厚度约500 m 的空白反射,是均一性较强的上寒武系碳酸盐岩波组特征。该波组特征与志留系泥岩底界强波组可以作为标志层,在方斗山地腹具有清晰的断层切层点(图5a)。断层F1、F2倾向南东,向下收敛于中寒武统膏盐层,向上终止于志留系泥岩层,呈断坪—断坡样式,断片叠置,形成低幅褶皱(图5b)。断层F5倾向北西,断距小,收敛于断层F2断坡处,作为反向调节断层,与断层F2断层共同构成冲起构造。龙驹坝背斜地腹寒武系—志留系反射平缓,二叠系和上覆地层发育同心褶皱,浅表地层产状表明背斜轴面倾向南东。浅部和深部的变形差异反映了变形集中于深部,变形样式为志留系泥岩局部滑脱加厚或者由寒武系膏盐层—奥陶系组成的构造楔楔入志留系泥岩之中。龙驹坝与方斗山背斜位置比邻,深部地层单元一致,二者变形特征应比较接近。同时,志留系为成岩程度较高的页岩,岩石力学属性偏脆性。因此,龙驹坝背斜深部模型以深部构造楔更为合理。该构造楔以中寒武统膏盐层为底板滑脱层、志留系厚层泥岩为顶板滑脱层,向北西楔入志留系泥岩层中。
图5 A-A"局部地震反射剖面局部构造解释Fig.5 Interpretation of part of the seismic profile with A-A"section
中部变形层:方斗山背斜内部志留系泥岩至下三叠统嘉陵江组之间构造发育,形成逆断层(F3、F4、F6、F7),断层F3倾向南东,向下收敛于志留系,向上切穿二叠系,断层向上终止于中三叠统雷口坡组(T2l)底界。下三叠统嘉陵江组(T1j)膏盐层,在断层端点处被驱离,形成盐焊接构造。断层F4倾向南东,断距较小,断层向上收敛于下三叠统嘉陵江组,与断层F3共同组成形成双重构造。F7为次级反向协调断层,倾向北西,断距小。断层F6向下收敛于二叠系煤层,向上切入下三叠统嘉陵江组膏盐层中,断层倾角陡,断距大,断层倾角与方斗山背斜南东翼产状接近。
浅部变形层:嘉陵江组之上在方斗山背斜地震反射轴杂乱,地表呈现出高陡背斜,无宏观断裂出露地表。嘉陵江组(T1j)膏盐层在下伏构造影响下差异流动形成滑脱背斜。
B-B"剖面位于2017HJY02 线束三维工区中部,北西—南东向,穿过万县复向斜、黄连峡背斜南西侧倾没端、方斗山背斜北东侧倾没端、赶场向斜、龙驹坝背斜北东侧倾没端与齐岳山背斜西翼(图6)。
图6 北西—南东向何家营地区B-B"地震剖面及解释方案Fig.6 SW-NE seismic reflection profile along with B-B"section and structural interpretation
基底变形层以中寒武统膏盐层为顶界,在埋深约9 km 处存在相对连续的反射轴,该反射轴无明显错断,显示出基底的整体掀斜。
深部变形层形成倾向北西的逆冲断层,寒武系膏盐层—奥陶系沿低角度逆冲断层楔入志留系之中,上覆地层被动褶皱。其中方斗山背斜深部变形层发育两条向北西缓倾的逆冲断层F1、F2(图7),形成低幅度背斜(图7a),变形方式与构造位置与南侧A-A"剖面中断层相当,应为同一条断层;
龙驹坝背斜与齐岳山背斜在深部为统一的构造楔形成的背斜。
中部变形层受志留系泥岩层、二叠系煤层和下三叠统膏盐层的共同作用,形成倾向南东的3 个主要逆冲断层,F3、F4、F6(图7b)。断层F3、F4呈断坪—断坡样式,以志留系泥岩为底板滑脱层、嘉陵江组为顶板滑脱层,在F3断层端点位置下三叠统膏盐层强烈减薄。断层F6具有上陡下缓的形态特征,向上强烈的切入下三叠系膏盐层之中,向下收敛于二叠系煤层,控制了方斗山背斜后翼。
图7 B-B"局部地震反射剖面局部构造解释Fig.7 Interpretation of part of the seismic profile with B-B"section
浅部变形层表现为受下伏构造影响的的盐滑脱背斜,黄连峡背斜为滑脱背斜的局部高点,方斗山背斜为F6断层活动形成的冲断背斜。
2.3 三维构造模型
在明确构造变形样式的基础上,对两块线束三维工区内共28 条测线进行地质层位追踪、闭合与断层解释、空间组合,以提高模型的准确性,建立了何家营地区方斗山背斜、龙驹坝背斜地层与断裂的三维层面模型,展现不同构造带浅—中—深变形层的空间展布特征(图8)。
(1)基底变形层
基底变形层发育倾向南东的基底冲断层,基底断层未突破中寒武统膏盐层,形成倾向北西的单斜构造(图8),西侧万县复向斜位置海拔深达-8.5~-8.0 km,地层平缓,未卷入变形。南东侧明显抬高,海拔-6.0~-4.5 km,相对高差2~4 km,且位置越接近齐岳山背斜,抬升幅度越高(图9a)。
(2)深部变形层
志留系泥岩底界显示地层具有南东高、北西低特征。深部变形层发育倾向南东的逆冲断层(F1、F2),在龙驹坝背斜与方斗山背斜地腹位置处形成指向北西的双重构造、冲起构造等构造样式(图8),志留系呈低幅背斜(图9b),褶皱垂直高度2.0~2.5 km。龙驹坝背斜志留系底界面深度-4.7~-3.5 km,相较于万县复向斜志留系-7.5 km 深度,具有2.5~4 km 的高差。
主干断层F1、F2沿走向由南西向北东断层倾角由高变低。断层F1倾向南东,在南侧呈上陡下缓的铲式形态特征,倾角在上段可达到25°,向下连续减小,最终收敛于寒武系膏盐层之中(图10)。在北侧断层呈断坪—断坡样式,倾角具有缓—陡—缓形态,断层倾角约10°,低于南侧。断层F2倾向南东,断层呈板状,倾角主体为6°,倾角沿走向向北东降低(图10)。反向调节断层F5近发育。
图10 深部变形层断裂分布图Fig.10 The distribution of faults in the deep structural deformation system
(3)中部变形层
嘉陵江组底界面深度图中已经可以观察到识别龙驹坝和齐岳山背斜形态,二者构成独立的局部构造高点,海拔可达-0.5~0.4 km,与地表形态一致,表明龙驹坝和齐岳山背斜的变形主要为基底断层的整体掀斜和深部寒武—奥陶系的构造楔的叠加作用的结果(图9c)。
方斗山背斜中部变形层为倾向南东的断层F3、F4与F6控制下的冲断背斜,形成了3 排走向近北东、呈阶梯状展布的背斜带(图8,图9c),从南东向北西背斜轴部深度依次为-2.0 km、-3.0 km 与-3.5 km。断层F3与F4与深部背斜、断层平面分布位置相近,显示出不同变形层可能存在锚定的作用。但倾角更陡,构造高点存在明显差异,构造部分解耦。
图8 何家营地区三维地质模型Fig.8 3-D structural model of Hejiaying area,the northern part of Fangdoushan anticline
图9 何家营地区不同地层构造图Fig.9 Structural map of different strata in the Hejiaying area
断层F3与F4呈断坪—断坡样式,向下收敛于志留系,向上终止于嘉陵江组,倾向南东,倾角为10°~12°。断层F6具有较大的断层规模与断距,反映出强烈的冲断作用,控制了方斗山背斜南东翼中—浅变形层的几何特征。在南东侧2017HJY01 工区内,整体呈现上陡下缓的铲式形态,在北侧2017HJY02 工区内,断层倾角陡—缓—陡,中部缓倾位置与下伏断层F4控制的背斜倾伏一致,表明F6的活动显示应早于断层F4。断层倾向南东,向上切入嘉陵江组膏盐层之中,倾角最大可达30°,向下逐渐变缓,收敛于二叠系滑脱层(图11)。
图11 中部变形层断裂分布图Fig.11 The fault distribution in the middle structural deformation system
(4)浅部变形层
浅部变形层变形集中于方斗山背斜,龙驹坝背斜与齐岳山背斜嘉陵江组厚度与万县向斜一致,或略有减薄。嘉陵江组盐层之上的滑脱背斜。雷口坡组底界面深度图与现今浅表特征一致。方斗山背斜以东整体抬升,背斜轴部出露嘉陵江组,海拔可达700 m,与万县复向斜过渡位置地层陡倾,万县向斜平缓处海拔约-4.0 km,二者高差4.7 km(图9d)。方斗山背斜在南东侧呈高陡背斜,北西西侧背斜轴部开阔,在其北西翼叠加了小型滑脱背斜,为黄连峡背斜南西端。
绘制嘉陵江组厚度图(图12)反映盐层的差异流动特征。北西侧嘉陵江组厚度分布稳定,介于0.8~1.0 km,可代表原始未变形的地层厚度。在方斗山背斜处厚度陡然增加,最大出可达4.0~4.5 km,且厚度分布特征与雷口坡组底界轮廓基本吻合,在2017HJY01 三维工区,盐层厚度在3.5 km 处出现平台区,4.0 km 厚度等值线呈狭窄的带状分布;
在2017HJY02 工区,盐层厚度均匀增加,厚度等值线4.0 km 以上区域,形成呈狭窄的条带分布和椭圆状分布的两个盐岩聚集中心,构造高点具有斜向叠接特征,与浅表黄连峡背斜和方斗山背斜过渡关系一致。盐层在方斗山背斜核部的聚集与差异流动,形成了3~3.5 km 的构造垂直抬升,是塑造方斗山背斜浅部变形层的主要机制,是黄连峡和方斗山背斜分段发育的主要原因。
图12 下三叠统嘉陵江组(T1j)厚度图Fig.12 Isopach map of Lower Triassic Jialingjiang Formation
3.1 不同变形层主干断层差异变形特征
何家营地区除了浅部变形层以盐滑脱背斜为主,其余变形层表现为明显的断层控制下的冲断背斜特征。不同变形层断层的几何形态、断距变化,对区域变形有显著的影响。基底逆冲断层与沉积盖层中主干断层均倾向北东向,表明何家营地区构造受来自雪峰山递进变形影响更为显著。
深部变形层中的逆冲断层F1、F2水平断距均大于垂直断距,以志留系底界面作为标志层,统计断距沿走向变化。结果表明断层断距沿走向由南西向北东呈波浪式下降。断层F1南西侧断层水平断距约2.0 km,垂直断距约1.2 km;
北东侧断距减小,水平断距曲线形态为2 个钟型,水平断距在0.6~1.25 km 之间,垂直断距逐步下降从0.25 km 降至约0.06 km。断层F2断距整体上表现为由南西向北东逐渐减少的特征(图13)。南西侧水平断距2.6~3.0 km,垂直断距约1.0 km,北东侧水平断距约1.5~2.2 km,垂直断距约0.5 km。伴随着断距波浪式向北东减少,在方斗山地腹志留系埋深向北东逐渐增加。在2017HJY02 区域与钟型断距曲线对应位置发育2 个局部构造高点。这表明深部变形以逆冲断作用为主,变形强度侧向上由南西向北东逐渐减弱。
中部变形层以下三叠统嘉陵江组底界面作为标志层,统计F3、F6断层断距—距离曲线,F3断层水平断距均大于垂直断距,断层位移整体上表现为南西大于北东的特征。断层F3南西侧水平断距主要在1.0~2.75 km,垂直断距约为1.0 km;
北东侧断层水平断距最大可达2.6 km,垂直断距约0.5 km。断距—距离曲线呈两段钟型曲线,表明断层由2 个断层独立成核、生长,最终侧向连接形成统一的断层。中部变形层断层侧向分段的特征,反映了方斗山背斜和黄连峡背斜的地表变形源自中部变形层。F6断层断距上水平断距均大于垂直断距,南西侧水平断距主要在2.0 km,垂直断距为1.5 km;
北东侧断距明显增加,断距在2.5~4.4 km,断距侧向衰减快,断距—距离曲线呈钟型,反映了断层F6主要活跃在方斗山和黄连峡背斜的叠接位置(图13)。断层F6局部断距的增大和下三叠统嘉陵江组盐层的差异流动使得方斗山背斜地表构造由南西侧的紧闭背斜向宽缓背斜过渡。
图13 何家营地区断层断距—距离曲线Fig.13 Fault displacement-distance diagram in Hejiaying area
3.2 主要滑脱层的缩短量差异
研究区三维构造模型表明中-下寒武统膏盐层、志留系泥岩、下三叠统嘉陵江组膏盐层等区域性分布的软弱层在变形中发挥传递应变的滑脱层作用。平衡剖面(图14)显示各构造变形层的缩短率和缩短量并不相同,滑脱层缩短量和缩短率均明显大于其它能干性地层,使得变形在垂向上解耦。
图14 方斗山背斜带北段何家营地区平衡地质剖面F ig.14 Balanced cross section of Hejiaying area,northern segment of Fangdoushan anticlinal belt
A-A"平衡剖面中,下三叠统嘉陵江组缩短量为6.2 km,上二叠统缩短量为4.2 km,志留系缩短量为9.56 km。B-B"平衡剖面中,下三叠统嘉陵江组缩短8.4 km;
中部变形层缩短量相对较少,上二叠统缩短5.8 km,深部变形层志留系缩短量3.4 km。中寒武统膏盐层、志留系泥岩、下三叠统膏盐层,缩短量最大,是控制区域变形的主要滑脱层。二叠系煤层滑脱层仅在北段作为区域性滑脱层。缩短量的垂向差异性是何家营地区具有分层滑脱变形的反映。
不同构造变形层内滑脱层与能干层的组合差异,控制了不同构造变形层内褶皱—逆冲断层构造样式。基底变形层卷入变形的地层为板溪群—震旦系,地层能干性强,变形方式为基底大型逆冲断裂,中-下寒武统膏盐层作为顶板滑脱层,塑性流动,协调变形,形成寒武系倾向北西的单斜构造;
深部构造变形层夹持于塑性变形的中-下寒武统薄层膏盐岩与志留系厚层泥岩,卷入变形地层厚度小,形成低倾角的逆冲断层与低幅褶皱;
中部构造变形层以志留系厚层泥岩为底板滑脱层,该层泥岩成岩程度高,露头与岩心观察志留系页岩内部顺层裂隙发育(郭旭升等,2016;
岳锋等,2018),岩石力学行为多呈现脆性破裂(何柏等,2017;
刘俊新等,2017)。相较于二叠系与下三叠统飞仙关组灰岩,具有较低的杨氏模量与抗压强度,在变形过程中表现为脆性滑脱层,变形的主要方式为顺层剪切,因此,中部构造变形层具有强烈的脆性变形特征,发育高角度的冲断构造;
浅部构造变形层受控于下三叠统厚层膏盐层,膏盐层的差异流动形成了方斗山背斜的浅部滑脱背斜。
何家营地区具有分层滑脱变形特征。沉积盖层中存在3 套区域性滑脱层,分别为中-下寒武统膏盐岩、下志留统泥页岩、下三叠统嘉陵江组膏盐岩,将垂向变形层划分为基底变形层、深部变形层、中部变形层与浅部变形层。3 套区域性滑脱层控制了褶皱—冲断构造的构造样式。基底变形层发育指向北西的构造楔,形成单斜构造;
深部变形层受限于寒武系与志留系滑脱层之间,发育低角度逆冲断层,形成低幅背斜;
中部变形层为志留系与嘉陵江组之间的高角度脆性冲断,二叠系泥岩作为局部滑脱层,顺层剪切发育;
浅部构造变形层以嘉陵江组滑脱褶皱为特征,受深部冲断影响,盐岩调节变形,被动流动,于背斜核部明显增厚。
何家营地区中寒武统膏盐层、志留系泥页岩与下三叠统膏盐层,缩短量最大,变形最强,是控制区域变形的主要滑脱层。基底断层与沉积盖层中的主干断层,均以北东、北东东向为主,走向与褶皱轴迹一致,反映出何家营地区构造变形主要受控于来自雪峰山方向的挤压冲断作用。
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