阮林森
貴州地區新構造運動特點分析與研究
從河谷階地點、夷平面、河谷裂點、水平溶洞、梯級地形等地貌特征,沉積物時空分布、地震、斷裂和變形構造方面分析了貴州地區新構造運動的特征。貴州地區新構造運動具有間歇性、差異性掀斜隆升的特征,同時具有繼承性和新生性活動特點。
貴州新構造運動;間歇性;差異性掀斜隆升;繼承性;新生性
新構造運動是指第三紀末期和第四紀期間所產生(包括現代在進行)的地殼運動,是形成現代地貌和水系網絡的重要因素。貴州地區的新構造運動因其比較突出和鮮明的特征而具有較高的研究價值。下面,筆者對貴州地區新構造運動的特點進行進一步分析和總結。

圖1 黔中及周緣河谷階地橫剖面圖
貴州地區的新構造運動存在著較明顯的間歇性活動特點[1],具有振蕩性和階段性,即強烈的活動期與寧靜期交替出現。
1.1地貌發育的階段性
貴州地區多級夷平面、多級河流階地、裂點、層狀溶洞反映了貴州周緣地區新構造運動以來至少發生了4次間歇性上升,從而形成了一系列多旋回地貌。
1)河谷階地 研究區現代主要河谷地帶,早更新世晚期以來發育了4~5級階地[2-3]。由黔東南到黔西北,隨著河流發育狀況的變化,階地級次逐次減少。大致以萬山-鎮遠-獨山一線為界,東南一側發育5級階地;向西至鳳崗-貴陽-貞豐一線,一般發育4級階地;再往西河谷中一般只有2~3級階地發育。與此相適應,階地類型由東向西以基座階地、堆積階地為主變為以侵蝕階地為主(見圖1)。
2)夷平面 據殘留夷平面的分布高程、地貌特點和相關沉積物的時代及巖性分析,貴州高原上主要有三級夷平面。林樹基[2]認為第一級、二級的形成時代為新近紀-中、上新世,第三級形成于第四紀早更新世末,分布高程分別為1100~1200m、800~900m和700m左右。第一級剝夷面為較平緩的巖溶峰頂面,鎮遠馬坪地區發育明顯,可能與剝夷期的巖溶化作用有關;第二級剝夷面保存較好、分布較廣,由丘頂高程基本一致的殘丘塵洼地組,普遍披蓋殘積紅土;第三級剝夷面為緩丘平臺或溶丘洼地,夷平程度較差,多出現于河谷或盆地的上部。李興中[4]認為貴州三級夷平面在黔西和黔中有不同的海拔變化,黔西一級到三級夷平面海拔分別為1500~2000m, 1400~1800m, 1300~1780m;在黔中三級夷平面海拔分別為1300~1400m, 1200~1260m,1140~1160m。秦守榮[5]進一步將貴州地區區域性剝夷面劃分為 9級。上述山地夷平面自西向東傾斜,水系也反映出由西向東或由北東向南東下泄的總趨勢,顯示了貴州高原由西向東掀斜并呈現階段性隆升的特點。
3)河谷裂點和水平溶洞 貴州地區不少河流的縱剖面上發育了3~5級河谷裂點,一般在河流的中上游或支流如主谷的附近裂點較多,支流常呈瀑布或陡坡的形式與主流會合,如烏江支流貓跳河、北盤江支流打邦河等較典型。而在巖溶區,則發育了3~5層水平溶洞[6],如晴隆碧痕營、獨山神仙洞、羅甸的大小井、惠水端杉天生橋、普定化處、織金二塘等地,其中的一級溶洞多為地下河。
多級地貌表明貴州新構造運動方式主要是以大面積的間歇性抬升為主。根據各級夷平面發育的不等高的水平溶洞層數、同一條河谷中階地發育的級數、裂點數量,說明貴州地殼至少經歷過4次間歇性抬升,在每一次較大的抬升旋回中又包含次一級或更低級序的抬升旋回。
1.2沉積物的間斷與韻律
沉積物在時空分布上與新構造運動造成的不同地史時期的地貌差異緊密聯系。沉積物的沉積特征反映在晚新生代不同階段貴州的地理環境巨大的變化,地殼總體處于隆升活動為主的構造狀態[2,7]。
1)漸新世與中新世之交的山盆期,在廣大的剝蝕-堆積區廣泛發育風化殼堆積,伴隨地殼隆升和基底斷裂活動形成的若干小型斷陷盆地則發育湖泊、沼澤和溪流沉積。
2)中新世-上新世代表構造活動相對寧靜期。中新世以湖沼相沉積為主伴隨少量山麓沖洪積扇相,上新世的沉積特征為巖溶填積相、河湖相、湖(沼)相過渡。在平面上由西向東由于地殼的掀斜性差異隆升導致沉積物的差異,西部發育湖沼相、巖溶填積相及湖相、河湖相沉積,中部以巖溶填積相和風化殼相堆積為主,東部僅局部發育河湖相及巖溶填積相沉積。
3)早更新世早期發育湖沼相,同時局部隆升較強的山間盆地冰川-冰緣相地層。碧痕運動導致早更新世中晚期的大部分地區沉積缺失。早更新世末期西部隆升較強的高原面上局部發育斷陷盆地或巖溶一斷陷盆地湖相和湖沼相沉積,中部古黔中山原隆升造成沉積缺失,僅在局部山間盆地發育平壩組冰川-冰緣相堆積。
4)中晚更新世由于地殼的進一步隆升使得貴州大部分河流侵蝕作用強烈,廣泛發育以河谷盆地,沉積物也以河流相和山麓河流相沉積為主。西部隆升較強,形成的高原面上除發育風化殼和洞穴堆積外,還有較多的小型斷陷盆地湖沼相沉積。
1.3斷層活動的間歇性
筆者研究在臺江-施洞口斷裂和三都交黎斷裂帶采取的石英ESR年齡樣品,年齡分別為11、 15、 16、 23Ma,這說明在新構造運動期間,該斷裂經歷了4次構造活化。
1.4地震活動的間歇性與周期性
根據地震震中在地理上分布的特點及其與構造關系分析,區內可能存在與地震關系較為密切的貴州西部北西向活動構造帶、安龍-印江一帶以北東-北東東向斷裂為主的活動構造帶、威寧石門北北東向活動構造帶、黔南南北向活動構造帶和黔西北的北東向S形活動構造[8]。黔中及周緣地區的地震活動還具有周期性活動的特點[9-10]。由圖2可知,自1300~1993年貴州地區(包括周邊)地震活動的活躍期和相對平靜期的周期大約為100年,在活躍期地震發生頻率較高,而在相對平靜期地震活動頻率較低,甚至數十年沒有地震的發生。

圖2 貴州及周邊1300~1993年地震與時間關系圖
貴州新構造運動典型特點就是自西向東的掀斜性隆升。表現在地貌由西向東從高到低三級梯狀:從西向東海拔1600~2600m地帶位于西部冊亨-遵義-道真一線;海拔1000~1500m地帶位于沿河-黃平-荔波-布堯一線之間;500~800m地帶位于銅仁-錦屏一帶[11](見圖3)。
梯級地貌基本與北北東向斷裂吻合,并大體與物探重力異常梯級帶的延伸方向一致[12]。階地級數由西向東減少,各級階地高差逐漸變小,并以基座階地、堆積階地為主變為以侵蝕階地為主,同時由老到新各級階地的高差也逐次減小[13]。沉積物空間分布由西向東從湖沼相為主變為以河流相為主;山地夷平面呈向東傾斜之勢,水系亦反映出由西向東或向北東、南東流泄的總趨勢,從而顯示該區早更新世晚期以來伴隨地殼由西向東間歇性掀斜隆升,河流發育主要通過溯源侵蝕自東南向西北逐步推進的過程。不同地區溶洞鐘乳石鈾系年齡結果[11,14]也說明,自晚更新世以來,貴州西部地殼仍存在間歇性抬升,抬升運動自西向東進行。而且發現自晚更新世以來,貴州西部地殼抬升速率逐漸減慢, 往東地殼抬升速率增加。差異性隆升還表現在地區內的局部差異性斷塊活動,形成構造隆起和坳陷。

圖3 貴州地勢剖面圖
新構造運動的繼承性是指新構造運動繼承了老構造運動的方向和性質等特點。貴州地區的新構造運動的繼承性主要表現在以下3個方面:①在構造格局上, 燕山運動以來形成的區域構造格局控制了貴州的現代地貌和地質構造的總體格局,新構造運動明顯地繼承了中生代形成的構造格架;②在構造類型方面,貴州新構造活動中新世以來依然是以整體隆升為主,與燕山活動以來的構造隆升類似,只是強度和規模類型有所變化;③在空間分布上,新構造運動期間的活動斷裂基本上是前期斷裂的活化,早期構造帶對新構造具有明顯的控制作用,活動斷裂的分布和前期斷裂幾乎一致。
4.1構造應力場的改變
與燕山晚期的近南北向強烈擠壓造山和褶皺活動不同,貴州地區新構造運動以來早期主要是近東西向相對活動,早期以引張為主,晚期以擠壓為主。早期新構造運動在活動的強度上也明顯相對較弱,以整體性的緩慢隆升為主,晚期擠壓也沒有造成明顯的構造變形。
4.2形成了新的構造地貌
貴州地區的新構造運動不僅形成了該區多級臺階式的地形和多級夷平面,進一步影響了貴州地區水熱動力、水運力條件,形成了弧狀、放射狀水系和盲河、倒流河以及獨特的喀斯特地貌。貴定-都勻的斗篷山、黔東南地壘式雷公山,龍里縣麻若構造臺地等都是受新構造運動控制形成的構造地貌[10]。
4.3形成了一些新的構造行跡
如在晚第三系和第四系地層中發育的斷層,當然還包括多級層狀地貌和河谷裂點等的形成。另外區內地震和溫泉與活動斷裂密切相關。
貴州地區新構造運動表現和特點是多方面的。
1)地貌上該區自西向東呈由高到低的明顯3級臺階式地形,區內發育3~5級階地,階地類型由東向西以基座階地、堆積階地為主變為以侵蝕階地為主,而且級數變少;發育大致3級夷平面,夷平面呈向東傾斜之勢;3~5級河谷裂點和3~5 級水平溶洞;晚第三系以來的沉積物自老到新明顯由細而粗,空間上由西向東從以湖沼相為主變為以河流相為主。這些充分說明該區新構造運動以來階段性和掀斜性隆升的特點。
2)研究區內活動斷裂分布全區,主要方向有北東向、北北東向,北西向,近東西向和近南北向,基本上繼承了燕山期形成的構造格局,說明該區的新構造運動具有繼承性特點。
3)活動斷裂嚴格控制了區內晚第三紀以來的沉積物分布,也控制了區內水系的分布格局,斷裂活動形成了斷陷盆地和斷塊山,地震震中和大量溫泉出露位置與活動斷裂在空間上有密切關系,這些又說明貴州地區的新構造運動有新生性特點。
[1]秦守榮,劉愛民.論貴州喜山期的構造運動[J].貴州地質,1998,15(2):105-114.
[2]林樹基,周啟勇. 貴州的上新生界 [ M].貴陽:貴州科技出版社,1992.
[3]陳德勤,毛志中. 新構造運動,貴州區域地質志[M]. 北京:地質出版社,1987.
[4]李興中. 貴州高原喀斯特區地文期辨析[J].貴州地質,2001,18(3):182-186.
[5]秦守榮,張慧. 貴州的多級剝夷面[J].貴州地質,2002,19(2):86-91.
[6]高道德. 黔南巖溶研究[M] .貴陽:貴州人民出版社,1986.
[7]周啟永,陳佩瑛. 貴州及鄰區晚新生代巖相古地理演化[J].貴州地質,1993,10(3):201-207.
[8]郭金城. 貴州主要活動構造體系與地震 [J].貴州科學,1993(3):18-23.
[9]覃子鍵. 貴州地震活動圖像及烈度區劃[J].貴州地質,1994,11(4):334-347.
[10]譚子健,羅遠模,貴州的地震及最新的烈度區劃[J].貴州師范大學學報(自然科學版),1995,13(3):59-71.
[11]李明琴,王智勇. 新構造運動對貴州西部巖溶石漠化演化的影響[J].貴州大學學報(自然科學版),2007,24(3):322-326.
[12]肖東升. 貴州區域地殼穩定性及地震危險性分析[D].成都:西南交通大學,2004.
[13]周德全,劉秀明. 貴州高原層狀地貌與高原抬升[J].地球與環境,2005,33(2):79-83.
[14]黃仁海. 中國西南部第四紀碳酸鈣年代與古環境的地球化學特征[J].中國科學技術大學學報,1994,24(2):257-261.
[編輯] 洪云飛
P542
A
1673-1409(2012)05-N029-04
10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.011
2012-02-24
國家自然科學基金項目(40972137)。
阮林森(1969-),男,1989年大學畢業,工程師,博士生,現主要從事礦產普查與勘探方面的研究工作。