粤西隆起区新生代大地构造应力特征以茂名盆地为例

粤西隆起区新生代大地构造应力特征以茂名盆地为例

茂明盆地位于广东省西部的茂明地区、化州、高州等地。这是广东省白色意义上的110多个盆地的小盆地。然而，该盆地在板块形成和陆变形的特点是广东省高海拔地区地壳结构的缩影。已有研究揭示茂名盆地属于断陷盆地。但针对其变形和构造应力特征前人没有展开过系统研究。针对盆地的沉积特征和变形特征以及吴川—四会断裂带的构造关联展开了探讨,认为吴川～四会断裂带左旋走滑是盆地形成原动力。1矿物地质特征在区域构造分区上,茂名盆地属于华南褶皱系粤西隆起区。加里东运动、印支、燕山运动、喜山运动均有表现,区内构造行迹主要为NE—SW走向。加里东运动使震旦系和下古生界地层褶皱,以紧密线形褶皱为特征,大致沿50°～60°方向延伸;印支运动使泥盆系—中三叠系盖层褶皱,以过度褶皱为特征,也有同斜、倒转者,总体走向40°左右,同步发育NE—SW走向主断裂,及次级的NW—SE向、EW向断裂。印支运动之后,粤西成为隆起区,晚三叠世以来,广东地壳进入了大陆边缘活动带阶段。在这个阶段,断块作用和岩浆活动强烈,陆内裂谷发育,构造形迹以NE—SW走向为主。广东省白垩-第三纪陆相红色建造盆地多属断陷盆地,主要受北东向深大断裂带控制,多数呈北东向,少数呈北西向和东西向,呈带状、串珠状展布。茂名盆地呈北北西向展布,整个盆地长达60km,宽40km,盆地内沉积白垩系、第三系地层。构造活动使白垩-第三纪盆地形成平缓单斜构造,地层倾角一般为5°～15°,盆地中部地层近于水平,除因断层影响地层倾角变陡外,很少超过20°。盆地北西端是信宜-廉江断裂带,南东端为吴川-四会深断裂带,盆地明显受吴川-四会断裂带、信宜廉江断裂带控制,见图1。(1)廉江重排岩板型构造格架位于信宜、廉江一线,陆地部分长约150km,北东段走向30°～40°,西南段向东偏转为60°,成为向东南凸出的弧形,西南段潜没于北部湾海域。断面一般向北西倾斜,倾角约50°。断裂带内同步变形形成复式向斜,主要有廉江复式向斜。廉江复式向斜位于廉江-中垌一带,轴向北东-南西,中段官山嶂附近形成东南凸出的弧形。该向斜长约80km,宽10～16km,主要由中垌、廉江向斜组成,次级平行褶曲发育,轴线波状弯曲,两翼不对称,甚至倒转,发育与泥盆-二叠系中。沿断裂带有加里东期花岗岩侵入,并于加里东晚期-印支期使加里东期的花岗岩发生韧性剪切变形,韧性剪切带早期具左旋逆冲剪切特征,晚期右旋剪切滑落特征,表明断裂带经过挤压收缩变形到拉张伸展变形。燕山期花岗岩侵入,同时破坏早期的构造形迹。因此,他应形成于加里东运动,印支-燕山、喜马拉雅运动都有强烈活动。(2)江西明化山深断裂后鉴定是广东省内一条重要的深断裂,斜贯广东中、西、北部,在广东境内全长超过800km,总体呈20°～40°方向延伸,影响宽度15～20km。断裂带自吴川,向东北经阳春、云浮、四会、广宁,插入英德犀牛一带,与仁化-英德断裂会合,在韶关附近分为两支;一支沿着南雄盆地与江西大余-兴国-南城深断裂相接,另一支往北插入江西遂川,沿赣江断裂北行与郯城-庐江深断裂相连。深断裂带西南段的茂名、吴川、电白、阳江、阳春一带分为东西两个断裂束,由11条主要断裂组成。在平面上呈舒缓波状,局部呈“S”形产出,中段收敛,南西撒开;在剖面上断面绞纽,西断裂束以北西倾向为主,倾角50°～80°;东断裂束以南东倾斜为主,倾角60°～80°。沿深断裂发育强大的动力变质带,主要有兰源-江屯、石沟、河台、大王山变质带。长10～100km,展布方位与深断裂带一致;于1990年在开封、广宁等地开展1∶5万地质填图时,发现该带产生了韧性剪切,早期具左旋剪切,晚期具右旋剪切特征。带内经过塑性变形到脆性变形过程,带内往往不是单一的挤压破碎带,而是韧性剪切、断裂挤压破碎带和混合岩化带的集合带,是不同期次构造作用叠加的产物。吴川-四会深断裂带是多璇回的岩浆活动,侏罗纪以来,断裂带活动由压剪性转为张剪性。2来自穆明盆地的构造地质特征2.1下地壳及沉积相茂名盆地内沉积有白垩纪-第三纪地层。白垩纪时,沉积中心位于化州县的南盛及茂名市的油柑窝一带,整个盆地长达60km,宽40km,面积约2400km2。白垩纪地层有铜鼓岭组,其下部为褐红色、灰紫红色杂砾岩;中部为鲜棕红色细-中粒杂砂岩;上部暗红色杂砂岩、杂砾岩、火山岩。地层厚度随沉积盆地的地势而变,从盆地边缘向中心有逐渐增厚的趋势,总厚度大于926m,构成盆地的底部。第三纪时,盆地中心向北侧迁移,进入茂名市境内,面积缩小。第三纪时,盆地北东以高棚岭断裂为界,北自高州市沙田圩,南至茂名市公馆圩,西起化州连界圩,东至电白县羊角圩,北西-南东长44km,北东-南西向宽4～12km,面积约410km2。第三系地层右上垌组、油柑窝组、黄牛岭组、尚村组、老虎岭组及高棚岭组。油柑窝组是油页岩矿层位,黄牛岭组、老虎岭组赋存高岭土矿。第三系主要由杂砂岩、杂砾岩不等粒长石石英砂岩夹煤层、油页岩层组成,属于河流、湖沼相类磨拉石建造及可燃性有机岩建造。总厚度大于1200m。2.2北西缘条件气象地层总体走向北西-南东,东南端在羊角附近地层走向由北西转为北东走向;北西端在连界圩附近地层走向由北西转为近东西。总体为一向斜构造。南西翼向北东、北西倾斜,倾角5°～15°;北东翼深部向南西倾斜,倾角稍陡,由于受断裂影响,形成一个北东翼窄、南西翼平缓的不对称向斜,见图2。2.3盆地内的扰动特征盆地中出现大小不一、方向不同的断裂,大致可分为3组,见图3。(1)高棚岭断裂带规模最大的是高棚岭断裂,呈北西走向延伸长60km,断裂面倾向变化大,北西段倾向南,倾角30°～60°之间,南东段,倾角50°～70°。沿断裂出露糜棱岩和断层角砾岩、硅化岩,硅化压碎岩,宽0.5～10m,局部大20m,垂直断距大于1km。该断层切断了泥盆系、震旦系地层,控制着白垩纪、第三纪地层沉积,表明断层形成于印支期,燕山期活动,在喜山期又复活,表现下第三系地层逆掩于上第三系地层之上。早期属压扭性断裂,晚期属张扭性断裂。与高棚岭断裂平行展布的主要断裂还有盆地北东部的合和断裂、合山断裂、头断裂、陈垌断裂,南西部金塘断裂、新圩断裂、鉴江断层等。断层均为张性。分布于南西部断裂的走向基本与地层走向平行,断面倾角一般较陡,达63°～80°,局部50°,垂直断距90m以上,延长1.6～15.1km。另有一些断距小于90m的断裂,位于主要断裂的两侧,在剖面上呈阶梯式地堑或地垒构造,平面上延伸不远及尖灭。分布于盆地北部的断裂以倾向南西为主。分布于南西部的断裂一倾向北东为主。(2)断裂走向与地层走向交角分布于盆地南西部。平面上平行或称侧幕式排列,剖面上成阶梯式、地堑式、地垒式产出。断裂走向与地层走向交角一般为60°左右,长2.5～12.4km。在金塘墟以北断裂主要倾向北,金塘墟以南的断裂主要倾向南,倾角一般60°。出露的主要由羊角断裂。(3)北东失败北东向断裂是很多是条隐伏断裂,物探异常表现明显。较有影响的有黄杰断裂,位于盆地南东段,沿小东江发育。2.4盆地底部构造及沉积断裂的发育过程不仅控制了盆地的演化,而且决定了盆地的沉积格局。铜鼓岭组呈厚层状-块状,成分变化大,地层以含盆纪地层砾石为主,夹多层火山岩,自下而上由粗变细。盆地内部岩层产状变化较大,东南端的小东江附近是一个白垩纪红层构成的平缓向斜构造,与吴川-四会断裂带平行,火山岩与火山碎屑岩发育,西北端是向北东倾斜的单斜构造,倾角7°～20°,靠近断裂可达40°～55°。其北东、北西、南东与泥盆系或震旦纪地层呈断层接触,南西角度不整合于老地层之上,白垩纪中心靠近南盛油柑窝。综上所述,白垩纪沉积受控于高棚岭断裂、吴川-四会断裂、信宜-廉江断裂。由于上述断裂分割的地块一边沉降一边接受沉积,形成茂名盆地底部。第三纪盆早期地沉积面积已缩小,油柑窝一带成为沼泽地,其北东、北西、南东仍受控于高棚岭断裂、吴川-四会断裂、信宜-廉江断裂。第三纪中晚期,南西侧受金塘、新圩断裂控制,盆地中心由南盛向北东侧迁移到金塘、镇大岭一带,面积大大缩小。盆地内主要沉积有河-湖相碎屑岩及火山岩。3控盆断层控制构造设计方案茂名盆地主要受控于吴川-四会断裂、廉江-信宜断裂,两断裂的剪切走向滑动是盆地形成的直接原因。加里东运动、印支运动使粤西地区全面隆起成为剥蚀区。白垩纪中晚期,太平洋板块对欧亚板块的俯冲方向为NNW向,吴川-四会断裂带继承印支期的活动方式,为左旋走滑。左旋走滑产生的应力场作用下,本区构造应力场为北西-南东挤压[图4(a)],在该应力作用下产生NW向压扭性断层,如高棚岭断层;张扭性断层,如金塘断层及近东西向断层;同时北西-南东挤压作用使地层弯曲,弯曲过程产生NE向张性断层。由这些断层把夹于吴川-四会断裂带、信宜-廉江断裂带间底层分割成块体状,在构造作用下,有的块体下降形成凹陷接受沉积如茂名盆地,有的则上升隆起成为剥蚀区。新生代中期太平洋板块俯冲方向由NNW转为NWW,同时印度板块开始向北俯冲,与欧亚板块强烈挤压碰撞。二者的共同作用,从而使得吴川—四会断裂带由左旋转为右旋,中国大陆东部处于右旋应力场之中。该期构造应力场由NW—SE挤压、NE—SW拉张转变为NE—SW挤压、NW—NE拉张[图4(b)]。此应力场条件下,派生的拉应力与早期NW向断层大角度相交,使高棚岭断层由压扭性转变为张扭性,拉应力产生新的北西走向张性断层,如山阁断层、黄杰断层。在吴川-四会断裂带由左旋走滑转变为右旋走滑过程,