金山鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造概述陳雨林第一章引言通過對金山鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)圖的綜合讀圖分析,可以基本了解金山鎮(zhèn)地區(qū)的地質(zhì)概況,包括地貌起伏、構(gòu)造類型、構(gòu)造地層、形成時期等。在這些方面的分析過程中，我們可以進(jìn)一步明確地質(zhì)圖的概念，了解地質(zhì)圖的圖式規(guī)格，溫習(xí)閱讀地質(zhì)圖的基本步驟。加強了對地質(zhì)圖上巖層產(chǎn)狀要素的理解和應(yīng)用，尤其是在把巖層展繪在構(gòu)造綱要圖和地質(zhì)剖面圖方面，特別強調(diào)空間想象能力和知識靈活運用能力。其中包括巖層整合關(guān)系、巖漿侵入關(guān)系、褶皺幾何關(guān)系、斷層幾何關(guān)系和倒轉(zhuǎn)幾何關(guān)系，這要求我們合理把握平面和立體思維的轉(zhuǎn)換，培養(yǎng)地質(zhì)興趣和思考方式。我們的分析基于《金山鎮(zhèn)地質(zhì)圖》。這幅地質(zhì)圖屬于小比例尺地質(zhì)圖（1:100000），圖上1厘米相當(dāng)于自然界1公里。該地質(zhì)圖長18.5厘米，實際長度18.5公里，寬14厘米，實際長度14公里，覆蓋實際面積259平方公里。整個地區(qū)北高南低，海拔高度位于700米-1800米的范圍內(nèi)，北部以渚嶺最高，達(dá)1800米，南部以安村最低，接近750米。在沿NW-SE方向上，該地區(qū)地貌有三次大的起伏，伏牛山，雨峰，孤峰所在山脈位于起伏瞰點。基于《金山鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)圖》，我們編制了同比例尺的《金山鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖》和《金山鎮(zhèn)地區(qū)A-B剖面圖》，這給我們分析金山鎮(zhèn)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造提供不同的視角，帶來極大的幫助。在綱要圖上容易發(fā)現(xiàn)該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象相當(dāng)豐富。根據(jù)巖層的接觸關(guān)系可將該地區(qū)地層可以劃分為3個構(gòu)造層：D2-P2，T2，K1-E，其中D2-P2與T2平行不整合，D2-P2與K1-E角度不整合，T2與K1-E接觸關(guān)系不明顯。(如圖1)從西向東依次有9條走向一致的褶皺，包括5條背斜和4條向斜；有14處斷層，包括4處平移斷層，5處正斷層，5處逆斷層；3處巖漿侵入體，2處斑巖侵入體和1處花崗巖侵入體。此外，該地區(qū)還有一處倒轉(zhuǎn)構(gòu)造，一處構(gòu)造窗和兩處飛來峰。（如表1）構(gòu)造名稱數(shù)目構(gòu)造名稱數(shù)目向斜5正斷層5背斜4逆斷層5倒轉(zhuǎn)構(gòu)造1平移斷層4斑巖侵入體2構(gòu)造窗1花崗巖侵入體1飛來峰2圖1表1第二章地層與構(gòu)造根據(jù)地層出露界線分析，金山鎮(zhèn)地區(qū)地層沉積時間從古生界到新生界，包括中泥盆統(tǒng)到老第三系的一系列巖層，但缺失上、下三疊統(tǒng)巖層。在《金山鎮(zhèn)地質(zhì)圖》可以明顯發(fā)現(xiàn)，東南部出露地層較老，其中上、中泥盆巖層發(fā)育完好，而西北部出露地層較新，典型代表是發(fā)育廣泛的白堊紀(jì)巖層，并且在該地區(qū)更西北處出露部分第三系巖層。在地質(zhì)圖上可以發(fā)現(xiàn)D2-P2巖層產(chǎn)狀近似一致，走向NE-SW,巖層整合接觸，因此D2-P2巖層為一個構(gòu)造層；T2巖層上出現(xiàn)大斷層，它也呈NE-SW走向，但它與D2-P2巖層之間并未出露T1地層，可知它與D2-P2巖層平行不整合，因此T1地層為一個獨立構(gòu)造層；K1-E地層產(chǎn)狀近似一致，為整合接觸，可是它與D2-P2地層產(chǎn)狀差異大，巖層出露交錯明顯，尤其是在該地區(qū)伏牛山附近，K2地層傾角為10°，而C3傾角為50度，因此T2與D2-P2巖層角度不整合接觸關(guān)系。于是在綱要圖上有三個構(gòu)造層：D2-P2，T2，K1-E，其中D2-P2與T2平行不整合，D2-P2與K1-E角度不整合，T2與K1-E接觸關(guān)系不明顯。斷層構(gòu)造在該地區(qū)發(fā)育廣泛并且種類多樣。為使綱要圖的編制方便，我們把斷層依次編號F1-F14，并且在綱要圖上紅色線條表示。首先我們可以在地質(zhì)圖上發(fā)現(xiàn)兩條大的逆斷層線F8和F14，都呈NE-SW走向。其中F14逆斷層線出露在一處褶皺的東坡，斷層傾向SW320°，傾角20°-30°，為走向斷層，斷層穿越了P1、C3、C2、C1的一系列地層，北端止于K2地層，可知此處斷層P1之后，K2之前。根據(jù)剖面圖分析，F(xiàn)14上盤為C2、C1地層，在上盤中發(fā)生了一次向斜和一次背斜褶皺；下盤主要為為T2、P1、P2地層，由于下盤發(fā)生了倒轉(zhuǎn)并且和上盤相對應(yīng)的地層剝蝕嚴(yán)重，因此此斷層的斷距不好分析，但可以確定此處斷層發(fā)生在上盤褶皺之后。在F14斷層線中部，有兩條平移斷層線F12、F13與之相交。兩條平移斷層均主要發(fā)生C1地層，F(xiàn)12處于雨峰西南附近，為左行平移斷層，它把C1地層完全錯開，部分延伸在C2地層，并且切割F14逆斷層，由此可以推測F12平移斷層發(fā)生在F14逆斷層之后。位于奇峰附近的平移斷層F13，為右行平移斷層，斷層延伸于C1、C3、P1地層，它和F12一樣發(fā)生在F14逆斷層之后。F14逆斷層的東南方有一處更為復(fù)雜的逆斷層——F8。F8斷層線主要出露在P1、P2、T2地層，貫穿整個金山鎮(zhèn)地區(qū)，斷層傾向SW320°，傾角20°-30°，為走向斷層。由A-B剖面圖知，F(xiàn)8的上盤是F14的下盤，其中C2、C3、P1等地層發(fā)生明顯的倒轉(zhuǎn)，比如該盤C2兩側(cè)傾向相同，傾向NW130°，左側(cè)傾角40°-45°，右側(cè)大約75°。F8的下盤巖層組成種類多，包括泥盆到三疊的系列巖層，下盤有一個緊閉向斜、一個開闊向斜，以及一個中常背斜，雖然下盤并未出露白堊系地層，但根據(jù)緊閉向斜處巖層厚度推測，該緊閉向斜核部可能存在白堊系地層。構(gòu)造由于倒轉(zhuǎn)構(gòu)造受到斷層后期不同程度的地表剝蝕，在此斷層上體現(xiàn)出一處構(gòu)造窗和兩處飛來峰。構(gòu)造窗位于五里河附近，透過此構(gòu)造窗可以看到下盤的P2、T2巖層，兩嚴(yán)層厚度相當(dāng)，向NW方向傾斜。飛來峰可以構(gòu)成獨特的自然景觀，一處位于安村西南方不遠(yuǎn)處，飛來峰規(guī)模小，另一處位于孤峰周圍，規(guī)模比前者大，兩處均由P2、T2巖層組成，巖層產(chǎn)狀近于一致，向NW方向傾斜，傾角在30°-40°的范圍內(nèi)。該地區(qū)除了以上兩處大的逆斷層，還在西南邊陲河北村周圍發(fā)育了一系列規(guī)模不大的正斷層，在地質(zhì)圖上共標(biāo)記了5處，在綱要圖上編號為F1-F5。這5處正斷層大多出露在D2巖層，均為發(fā)生在一條大的背斜褶皺構(gòu)造上的橫向斷層，而這些斷層的傾向大小皆在80°-85°的范圍內(nèi)，近于直立，只是傾向不同而已，可以推測這5處斷層是發(fā)育在同一個時期，是該處褶皺形成之后，繼續(xù)受到NW-SE方向的主應(yīng)力場而發(fā)生的脆性斷裂。這些斷層出露的巖層為中泥盆系砂巖、礫巖，它下部巖層為下石炭系砂巖、砂礫巖，都是典型的脆性巖層，由于巖石之間粘度u值小，所以在背斜逐漸隆起的過程中，巖層發(fā)生了剛性破裂，估計伴隨背斜的進(jìn)一步發(fā)育，這種近于直立的斷層數(shù)目會增多，并且可能延伸到C1層。離河北村最近兩處和最東邊一處向東北方向傾，其余兩處向西南方向傾。此外，5處正斷層形成于同一時期，同一構(gòu)造應(yīng)力場的還有P1、C2巖層間的兩處平移斷層F6和F7。金山鎮(zhèn)地區(qū)是發(fā)育斷層的溫床，也是發(fā)育褶皺的樂園。該地區(qū)褶皺發(fā)育完好并且出露明顯的有9條，向斜5條，背斜4條。在該地區(qū)的構(gòu)造綱要圖上，由西向東依次編號為f1-f9。f1處于最西段，褶軸走向NE-SW，綿延十?dāng)?shù)公里。褶軸主要由C1、C2、P1巖層組成，西側(cè)巖層傾角40°-50°，東側(cè)巖層傾角50°-70°，為開闊褶軸。f1西鄰白堊系地層，與白堊系地層角度不整合。因此此褶軸形成在白堊系以前。f2為一個狹長向斜，走向和f1一致。f3褶軸規(guī)模比f1略大，連接雨峰和奇峰，主要由C1、C2、C3、P1巖層組成，西側(cè)巖層傾角20°-30°，東側(cè)巖層40°左右，為開緩背斜。f3褶軸上發(fā)生了兩處平移斷層，并且與逆斷層F14毗鄰。f4褶軸位于金山鎮(zhèn)中部，是構(gòu)造最為復(fù)雜的褶軸。褶軸主要由C1、C2、C3巖層組成，形成一個鞍狀背斜。南部有一處構(gòu)造窗F11，可以看到P2、T2地層的出露。在A-B剖面圖上可見，褶軸東西兩側(cè)巖層傾向相同，西側(cè)傾角40°-45°，東側(cè)巖層傾角70°-80°，發(fā)生明顯的倒轉(zhuǎn)。f4褶軸北端止于K2地層，而又被包夾在兩斷層之間，并且斷層以外難覓該褶皺影跡，因此它形成于兩處主斷層和白堊系巖層之前f6褶軸緊鄰F8逆斷層，有兩座飛來峰，它南部的P1地層還有一對內(nèi)部小褶軸。它南部偏西處有一處斷裂的向斜褶軸f5,它處于F8逆斷層下盤，P1地層的內(nèi)部小褶皺應(yīng)該是褶軸f5的翼部延伸構(gòu)造。在f6褶軸的東南不遠(yuǎn)處有一條狹長的向斜褶軸f7，所涉地層基本上是二疊系地層。這些褶皺走向大致相同，應(yīng)該是同一構(gòu)造應(yīng)力場下形成的，并且形成時間相差不遠(yuǎn)。該地區(qū)西南部有另一處復(fù)雜褶軸f8。一方面，f8褶軸巖層組成種類豐富，包括D2、D3、C1、C2、C3的系列巖層，褶軸左右兩側(cè)巖層產(chǎn)狀對稱，左側(cè)傾向NW330°，傾角35°-50°，右側(cè)傾向SE150°，傾角40°-45°，為開緩褶皺。另一方面，該褶皺上發(fā)育眾多的平移斷層，共7處。平移斷層分布有兩個規(guī)律，一是沿著褶軸方向的轉(zhuǎn)折點分布，另外是沿著褶軸方向的拐點分布，由此獲取褶皺的相關(guān)性質(zhì)，轉(zhuǎn)折點和拐點受力比其他處大。金山鎮(zhèn)地區(qū)的正西部和東北部出現(xiàn)斑巖侵入體，正西部斑巖侵入體依次透切中白堊統(tǒng)砂巖、頁巖，下白堊統(tǒng)砂巖、礫巖，下石炭統(tǒng)砂巖、砂礫巖，以及部分侵入中石炭統(tǒng)粉砂巖、頁巖。東北部陵莊處斑巖斑巖侵入體依次透切花崗巖侵入體，中三疊統(tǒng)泥灰?guī)r、灰?guī)r，上二疊統(tǒng)灰?guī)r、頁巖，以及部分侵入下二疊砂巖。在這兩類侵入體中，斑巖侵入體呈細(xì)長的脈狀，穿插能力強；花崗巖侵入體沿著T2巖層內(nèi)斷層線和T2與P2的地質(zhì)交界線，發(fā)生整體侵入，范圍相對較大。由于兩類侵入體切割的最新地層為T2地層，可知侵入體是T2后期形成的。根據(jù)花崗巖的侵入特征可知，斷層可為巖漿侵入提供天然通道。第三章構(gòu)造發(fā)展簡史金山鎮(zhèn)地區(qū)構(gòu)造運動相當(dāng)復(fù)雜。它在中泥紀(jì)開始沉積砂巖、礫巖，經(jīng)過兩次海進(jìn)和兩次還退，一直穩(wěn)定地沉積進(jìn)行到上二疊紀(jì)。伴隨沉積厚度的增加，巖層之間的粘性差異累加作用顯著，重力分布更加趨于不均勻，二疊紀(jì)時該地區(qū)出現(xiàn)明顯的褶皺。隨著褶皺的不斷發(fā)育，巖層受到NW-SE方向的最大主應(yīng)力越來越大，在上二疊紀(jì)可能就行成了該地區(qū)中部的倒轉(zhuǎn)地層，并發(fā)生了一系列的斷層，包括兩處大的逆斷層和東南部一系列平移斷層。斷層的發(fā)生緩解了巖層之間的緊張氣氛，但也改變了原來的沉積環(huán)境，致使后來的三疊紀(jì)沉積巖層不能夠和老巖層很好的整合。在下三疊紀(jì)和上三疊紀(jì)，該地區(qū)抬升出露海平面，因此該地區(qū)缺少下三疊和上三疊巖層。但是這種情況持續(xù)并不久。由于三疊紀(jì)沉積事件的缺失，以及地表風(fēng)化剝蝕，和褶皺進(jìn)一步發(fā)育，使地表的情況發(fā)生了巨大改變。正因為如此，白堊紀(jì)的沉積巖更加不能夠和老巖層整合了，這就是我們看到的白堊系地層和其它老地層角度不整合的原因。白堊紀(jì)該地區(qū)地殼基本穩(wěn)定下來，后期的沉積巖層都能夠很好整合。可也就是在這個時候，地殼深處的地幔熱流不堪日益沉積的重荷，它向地殼巖層侵入。下白堊紀(jì)，在該地區(qū)東北部出現(xiàn)花崗巖侵入體，在上白堊紀(jì)后期，該地區(qū)西部和東北部都出現(xiàn)了斑巖侵入體，并且東北部斑巖侵入在花崗巖侵入體中。巖層在沉積的過程中也在不斷地發(fā)生風(fēng)化剝蝕。如中部的逆沖超覆剝蝕留下的飛來峰和徹底剝蝕的構(gòu)造窗，東南部的河流主干道在水的不斷沖刷下逐漸形成。正是由于巖層的不斷沉積和自然地持續(xù)風(fēng)化，再加上巖漿的緩慢侵入，才形成今日構(gòu)造神奇的金山鎮(zhèn)。