地质构造综合解译
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发布时间：2022-05-23 04:20
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时间：2023-10-12 23:25
9.3.1 构造层解译
色调和色差，地貌和水系是构造层解译最突出的特征信息。Z～O构造层呈黑灰色，背景色调为灰色，灰白色的D～T构造层，色差大，界线一目了然。不同构造层有不同的水系，湘西的志留系构造层普遍发育顺向沟谷，组成梳状纹形；第四系和元古界构造层发育树枝状水系，碳酸盐岩地区发育潜流水系和格子状水系。根据上述解译标志进行构造层解译效果较好。如中上元古界扬子地块褶皱基底集中分布于武陵、雪峰山区和湘东的临湘、衡东一带，包括冷家溪群和板溪群，为一套浅变质碎屑岩系，形成中、低山地形，水系以树枝状为特征，影像表面粗糙多为条块状中等结构。雪峰山区以东地区Z～S构造层，纹形较细，常呈细片状、网格状，局部有人字状。D2～T1构造层的灰岩，多为低山丘陵和高丘陵、浮土覆盖多，影像反映岩溶地貌不突出，为条块状、点纹状；T3～J构造层往往色调呈浅灰至灰色，多以小盆产出；K～E构造层主要分布于洞庭湖、沅（陵）麻（阳）、平（江）长（沙）、衡阳—桃水、茶（陵）永（兴）盆地，为一套断陷堆积的紫红色碎屑岩。组成低山丘陵，植被不发育，具面状结构，纹形种类较多，湘东呈雁形排列的红层多被断层围限，表现出凹陷和断陷的双重特征。第四系构造层大面积分布于洞庭湖平原，湘、资、沅、澧四水流域亦有分布，地势平坦、河湖众多，河道弯曲，树枝状水系发育。
9.3.2 断裂构造解译
断裂在遥感图像上主要表现为线性体，但图像上的线性体并非全部是断裂。因此，利用遥感资料解译本省断裂构造时，我们进行了两方面工作，第一是识别线性体，第二是验证线性体，即判别断裂构造线性体和非断裂线性体。线性体的验证实质上属于断裂遥感标志的确定和构造验证。目前，遥感技术对断裂线性体具有较强的检测能力。由于遥感资料信息量大，处理速度快，覆盖面广，识别物种多，不同时相图像能够反映物候变化等特点，线性体分析已成为区域构造及深部构造分析、矿产和能源勘查、区域稳定性及地震评估等方面的重要手段之一。工作中，为了有效地识别遥感图像上的断裂构造，我们首先根据初步的图像地质解译，结合必要的野外地质验证，建立图像覆盖区的影像地层单位，确定其图像解译标志，并初步了解区内影像构造框架，然后再进行断裂的图像解译。
断裂性质解译是在断层产状和两盘相对错动判译基础上，与地面资料结合进行。正断层容易形成断层陡崖、断层三角面，特别是高角度正断层最容易形成上述地貌。阶梯状的断层陡崖、断陷盆地和地堑湖泊，也是正断层所形成。逆冲推覆构造在图像上出露断裂线通常呈曲线形，特别是其前峰部位往往表现为凸凹不平的弧形断裂，在地貌上容易形成不同岩性造成的陡坝。影像弧的显示方向与推覆构造的运移方向一致，这类构造的典型实例是永兴逆冲推覆构造带。遥感图像上走滑断裂两侧通常表现出派生构造现象，如低序次的牵引褶皱和羽状节理、旋扭构造等；以平行排列、斜列、共轭扭裂面等形式成组出现，把岩块切成菱形或正方形块体，地貌上多表现为线性负地形，或沿某一方向断续延伸，并与区域总的山系、水系格局不协调。平移断层水平错动迹象，在地形、水系和地质体错动上反映最为明显，具明显的色调界面及线性负地形。这类断层的典型实例有长寿街—双牌断裂和遂川—热水断裂。
9.3.3 环形构造的影像分布特征
根据遥感解译所反映的环形影像，结合地质资料，对本省环形影像构造作如下解释和分类。
（1）岩体或隐伏岩体环：这类环形影像最为发育，如金井、望乡、板杉铺、歇马、南岳、宏夏桥、万洋山、彭公庙、骑田岭、大义山北侧、蓝山山口等环形影像。这些环形影像都呈圆环状或椭圆状，色调环明显，面积由数十至数百平方公里。
（2）基底隆起环：这类环形影像呈浑圆形态，边界不清，如华容桃花山两侧、祁东鸡龙街东部、衡阳茶山坳、武岗邓家铺及益阳环形影像，并表现出重力低和圈闭的航磁正异常。
（3）隐伏凹陷环：由地壳局部沉陷形成下凹的环形构造，遥感图像上为圆形和椭圆形边界，环内具有色调异常及有别于环外的纹形图案，边缘发育环形水系，如安乡凹陷，平江凹陷等。
（4）水系地貌环：主要表现为环形影像沿水系呈环状分布，反映了一种由环状构造控制的水系形态。较典型的有益阳南环状水系，长沙河西乌山放射状水系等，这类环形构造多数与活动构造有关。
（5）陨击环：在遥感解译时新发现的一种环形构造，与海南白沙陨击环形构造极为相似，分布于石门县苏家铺，直径约10 km。我们与长沙大地所王道经研究员一起进行了野外考察，发现环形构造地貌特征明显，环内分布有大小不一、杂乱堆积的砾块直至山顶，底部岩石由志留—奥陶系砂岩及粉砂质泥岩组成震裂带，但未发现陨石碎块，值得进一步工作。
9.3.4 基底韧性剪切构造
武陵期EW向韧性推覆剪切构造带北界大约在花垣—慈利—临湘一线，南界在安化—湘潭一线，呈一近东西向长条带展布，宽约100 km，向西见于武陵山、芷江，往东延入省境入幕阜—九岭地区。带内地层主要为中元古界冷家溪群，武陵构造运动使其产生形变，形成主体为东西向的褶皱带，自北向南发育三条韧性推覆剪切带，它们分别是花垣—慈利—临湘韧性推覆剪切带、仙池界—连云山韧性推覆剪切带、芷江—安化—湘潭—浏阳韧性推覆剪切带。
9.3.5 逆冲推覆构造
据初步统计，湖南省中、新生代逆冲推覆构造分布见表9-2。表中所列推覆构造分布于7市21县中，主要出现于雪峰山隆起的东西两侧、祁阳弧内侧和中新生代红色盆地周边。雪峰山地区推覆体主要沿东西两侧北北东向压扭性断裂分布，造成辰溪附近约20km2大小的小龙门飞来峰，使中上石炭统推覆在三叠系煤系层之上；辰溪深促湾石油一井、二井所见，据深1059 m及1360 m的二叠系再次被推覆到侏罗系之上，而另一井中多次见到二叠系推覆到白垩系之上。湘中地区，祁阳弧沿内弧断裂带在白马铺、五峰铺、仙槎桥等多处见到由东向西的低角度逆冲，造成泥盆系及南镇煤矿石炭系煤系推覆到侏罗系之上。甘塘煤矿见到梓门桥段，被测水段煤系地层推覆，构成大鼓塘飞来峰及九岭一带跳马涧组逆冲在石磴子组之上。
表9-2 湖南省逆冲推覆构造统计表
湘南南北向构造带，由于强烈的由东向西推挤，形成杨梅山煤矿双层飞来峰，使石炭系大塘阶逆冲在三叠系煤系地层及白垩系之上。永兴推覆体位于耒阳、永兴、郴州三县市交界处，面积达14 km2，西缘分布有面积为1 km2的肥江飞来峰，逆冲断面上下的二叠系地层构造形态不协调，使有的地段变成无煤带，有的地段煤层重叠产出。大多数推覆构造长度为数公里至数十公里，少数大于100 km，外来岩体绝大多数为晚古生代，其中主要为上泥盆统锡矿山组和中、上石炭统壶天群。原地岩则多数为上三叠统至下侏罗统，上二叠统龙潭组和下石炭统测水段的煤系地层，也有元古界板溪群变质岩推覆于晚古生代甚至中新生代地层之上。各推覆构造的总体走向受所在区域构造控制，雪峰山隆起区两侧，走向为北东向；祁阳弧内侧自北而南由北东向转变为北西向，与褶皱轴方向一致；中新生代盆地中湘东为东西向，湘东南则为北东或南北向。
9.3.6 走滑旋扭构造
从湖南省布格重力异常图（图9-1）可看出，在南岭东西向构造带以北湘赣地区，主要有三条 NNE向重力梯度带，即赣江重力梯度带、修水—茶陵—郴州重力梯度带、安化—城步重力梯度带。此外还分布有常德—安仁、邵阳—郴州、新宁—蓝山等三条 NW向次级重力梯度带。湖南省境内两条 NNE向异常带规模和强度甚大，错断和围限 NW 向异常带，地学大断面上为显著的岩石圈厚度陡变带及直插软流层的低阻带，说明茶陵—郴州、安化—城步一带存在着切穿岩石圈、并具走滑性质的深大断裂带。常德—安仁一带为向NE陡倾的低密度（卫星自由空气重力异常强度为-20～-30 mGa1）和低阻（50～90Ω·m）狭窄深延带———岩石圈断裂构造带，而邵阳—郴州异常带和新宁—蓝山异常带则是切穿陆块基底的隐伏大断裂反映。据方适宜、李先福等研究，沿 NE18°修水—茶陵—郴州主断裂两侧主要为 NE、NNE 向左行雁列走滑断裂构造带，自北而南有湘阴—资源断裂、长寿街—双牌断裂、茶陵—郴州断裂、遂川—热水断裂，以及较小的桂东断裂、资兴断裂、塘洞断裂等。单条大断裂的走向与深部走滑剪切面的夹角一般在 16°左右，长度从170 km（桂东断裂）～400 km（长寿街—双牌断裂）不等。这些断裂都表现为一系列次级断裂顺走向叠接的分枝复合直线型位移带，但在不同区段表现不完全相同。就单条断裂而论，在其主干部位，一般表现为平移直立断层，在其尾端，则表现为帚状或分枝状，并在其尾右侧，又叠接有同一条平移断裂。如是首先叠接，沿主断裂两侧，分别向 NE 和 SW方向直线型延伸。当断裂切穿花岗岩基时常表现为宽大而直立的破碎带，在沉积岩和变质岩区则表现为多条平移逆断层和阶梯状平移正断层组合，特别是断层与褶皱构造线方向平行时，只有通过地球物理资料才能查明它在结晶基底的具体位置。总之，NE向断裂在平面上服从雁行排列的组合样式，在剖面上具明显的花状构造，并在不同地段和部位表现出正、负花状或先后叠加复合。
9.3.7 NW向构造带特征分析
（一）NW向构造垂向分带
湖南省NW向构造带在上地壳断面上的构造型式与下壳层内狭窄的近直立断层带（低密度、低阻延伸带）相比，发生了明显的变化。根据邵阳—郴州、五峰仙—丰州等地红层、沉积盖层和褶皱基底中的NW向构造特征观察发现，NW向构造在湘中南地区上地壳不同构造层上表现为不同的构造形式（表9-3）。
（二）北西向断裂带的构造定位和表现
邵阳—郴州NW向构造带：区域地质地球物理资料表明，邵阳—郴州NW向构造带下壳层结晶基底表现为狭窄的陡倾断裂构造带，其总体走向为NW320°，倾向 NE，并造成上盘莫霍面逆冲抬升2～5 km。该断裂带在上地壳层内，则明显地转换为一系列 NW向剪切褶皱、断裂和剪切重熔花岗岩等要素组成的构造带，其剖面形态自下（韧性流层）而上（地表）呈辫状撒开（图9-2）。平面构造图上，主应变带位置（从SE向NW）是：自茶陵—郴州走滑断裂西侧的良田NW向断裂带开始至洋市—大义山南侧S型剪切褶曲拐点切线方向，入衡阳盆地到金兰桥被NNE向长寿街—双牌走滑断裂左旋平错，后由祁阳断褶带的NE侧至邵阳—白马山带被桃江—城步走滑断裂截接。该构造带在不同地段，表现形式也不相同。
图9-1 湖南省布格重力异常与深部断裂构造格局
表9-3 湘中南 NW向构造垂向分带
图9-2 湖南横穿北西向构造带剖面示意图
郴州—常宁段NW向构造带：北东侧为金银寨—城口断裂岩浆岩带，南西侧与塔山旋扭构造相邻，平面地质图上表现为典型的剪切断裂褶皱。大义山花岗岩构造带其特点是：①剪切褶皱，大义山原近SN向盖层被剪切弯曲成“S”型，反映出的左旋位移度至少在30 km以上；②断裂构造有两种类型，一类是先期形成的断层在NW向剪切应变中出现方位调整及力学性质转换，如桂阳弧内形成的一系列S形扭性断层系，其位态特征受先期既成构造格局和NW向构造应力场双重因素影响，另一类是NW向构造作用下形成的断裂，如大义山南缘NW向断层系，如良田NW向断层等；③NW向岩浆岩带，从NW向SE主要有大义山花岗岩、松岭石英正长岩及良田断层一带大量出露的花岗斑岩体。根据常宁—郴州一带剪切褶曲、断裂结构样式及空间组合特点，可判断该地段NW向构造带变形宽度约15 km左右。衡阳盆地南部金兰桥—归阳段NW向构造带，表现为一系列NW向陡倾同沉积正断层系及右旋平移正断层系，剖面上组合成“堑—垒”构造型式。
祁阳段NW向构造带：南西侧为祁阳断褶带，北东侧为关帝庙旋扭穹窿构造，地质图上表现为十分明显的NW向断裂—剪切褶皱构造带：①NW向断层系呈带状发育于褶皱基底和沉积盖层中，断裂规模从1 km到30 km不等，走向多为330°，断面倾角陡（大于75°）。据1∶20万邵阳幅区调报告，该组断层早期表现为左旋平移—逆断层性质（如七宝山断层），晚期则表现为右旋平移断层（如盖层中的NW向断层系）。②剪切褶曲构造，以祁阳和白地市剪曲重褶皱、睦头关重褶皱为典型代表，它们是印支期近SN向褶皱受NW方向剪切作用形成的轴向NW向重褶皱。
邵阳—白马山段NW向构造带：受NNE—NE向邵阳断褶带影响，此段NW向构造形迹表现不明显。平面地质图上沿邵阳—隆回一带可见到一组NW向断层，其规模不超过6 km。邵阳南侧褶皱呈向NW突出的剪切或弯曲；白马山一带发育有长轴方向为NW的椭圆形花岗岩。
常德—安仁NW向构造带：自茶陵—郴州走滑断裂西侧的安仁开始，向NW至衡山后被长寿街NNE向断裂左旋平错，其对应点为歇马岩体，再经伪山至黄土店一带被桃江—城步走滑断裂截切，全长约310 km，总体构造线方位为310°。深部地质地球物理资料表明，常德—安仁NW向构造带在低速层以下的岩石圈内，表现为向NE中等倾斜的狭窄断裂构造带，其下盘岩石圈底界面和莫霍面的落差相对上盘分别为100 km和5 km。该构造带向上（上壳层内）逐渐向西侧扩展，横剖面上构成了典型“背冲型”花状样式。平面地质图上，塔山至安仁带内，印支运动定型的基底穹状褶轴被旋转到NW向，沩山、歇马、紫云山、南岳和川口等中生代花岗岩沿褶皱核部就位，而两翼的板岩中普遍发育NW向劈理化带及左旋平移逆冲断层，反映了NW向左旋剪切挤压变形特征。根据重力上延15 km垂向二次导数异常图上零值线的圈定，常德—安仁NW向断裂—岩浆构造带的宽度约40 km。
新宁—蓝山NW向构造带：自茶陵—郴州走滑断层西侧的莽山—天塘开始，向NW至西山—蓝山—北市—单江—庙头—新宁，在苗儿山一带被桃江—城步走滑断裂截切，全长300 km，总体走向NW310°左右。深部地球物理资料显示，新宁—蓝山NW向构造带在下壳层内，为切穿莫霍面的近直立断裂在上壳层内明显转换为NW向剪切褶断构造岩浆带。①剪切褶断构造：天塘S型剪切重褶皱位于该构造带的南东端，印支期褶轴位于南北向，S型重褶皱拐弯处泥盆—石炭系地层走向NW325°，由此确定的左旋平移幅度在30 km以上。道县—庙头一带，NNE向盖层褶皱被牵引成NNW—NW向，平面上构成一巨大的弧形断褶带；②岩浆岩带：新宁—蓝山构造带除发育有西山流纹岩、玄武岩和大量斑岩体外，还控制了九嶷山—九狮岭—越城岭隐伏花岗岩的分布。
（三）与NE向断裂的关系
对不同尺度上断裂规模、力学性质、组合型式及断裂产出的区域构造背景和应力场特征分析表明，NW向断裂作为中新生代NNE向简单水平剪切应力场中重要的反向走滑断层，必然与相关的NNE同向走滑断裂构成了多级走滑剪裂菱形网络系统，并控制断陷盆地和花岗岩的展布。
湘东上壳层内，走滑主断裂上明显地转换成一系列NNE—NE向区域性P断裂和NW向R′断裂构造带，空间上构成了多组合菱形网络系。与R′断裂交切组合的区域P断裂有长寿街—双牌断裂、公田—宁乡—新宁断裂，茶永盆地边缘断裂系、资兴断裂、桂东断裂、遂川—热水断裂，它们在平面上呈左行左阶排列，NE30°～NE50°方向展布，长度一般超过200 km。值得注意的是，湘东南茶陵—郴州主断裂带东西两侧有较小 R′断裂分布，其走向320°左右，长度不超过170 km，主要有茶陵—大坪洞、五峰仙—丰州、金银寨—城口，及耒阳—永兴断裂、岔头断裂等。它们在平面上呈右行右阶式排列，与当地P断裂一道组成了控制湘东南—赣西南特大型、大型 W、Sn 和铀矿田分布。这一组合样式在更小尺度上也有明显反映，并为矿床的重要容矿场所。
图9-3 湖南省构造分区示意图
9.3.8 湖南省地质构造分区及主要特征
湖南省内重要的构造变形期有武陵期、雪峰期、加里东期、印支期、燕山期和喜马拉雅期。但对一个地区而言，存在一个主导变形期，它塑造了一个区域最引人注目的构造现象和构造轮廓，并强烈改造前期构造和制约后期构造。另一方面，由于构造所处不同的构造环境、机制不同，演变历史与所处的边界条件也不一样，这些因素使得构造组成物质、受力方式和强度不同，从而使得构造样式、构造线方向、变形强度及变形层次等都会有所不同，即使在同一个区的内部也存在差异。基于此，根据主导变形期变形特点的区域差异，为了便于应用，将本省地质构造分成湘中北、湘中南两大区，六个亚区（图9-3）。它们分别是：Ⅰ1 湘西北燕山期侏罗山式褶皱变形区；Ⅰ2 雪峰山加里东期逆冲褶皱变形区；Ⅰ3 湘东北武陵—雪峰期逆冲褶皱变形区；Ⅰ4 洞庭盆地新构造变形区；Ⅱ1 湘中—湘南印支期岩浆—构造变形区；Ⅱ2 湘东燕山期走滑构造变形区。
