孤山口背斜

孤山口背斜 从小构造浅析孤山口背斜形成的应力状态 摘要:孤山口复杂背斜由多组次级褶皱组成，并且发育良好的伴生节理、劈理、线理等构造，构造样式典型而有代性。孤山口复杂的构造组合样式显然与其岩性的多样性、构造时期不同的应力状态有关，其形成和发展过程正是记录在其中发育的多种小型构造中，本文试从三种具有代表性的小构造(千枚岩中的次级褶皱、正—反扇形劈理、霹雳折射与伴生的火炬节理)的形态特征、物质组成、组合样式、应力状态进行分析探讨，从而浅析孤山口背斜形成发展的应力状态与发展阶段。 关键词:孤山口复杂背斜——小构造——弯滑作用——压扁作用——构造分期 在较大型的构造中往往发育有一系列的小构造，这些小构造虽然规模偏小，却有不可忽视的指示作用。如果将孤山口火车站北壁的复杂背斜看做相对大型构造，在此构造尺度下，其中发育的一系列如劈理、节理、线理等小型构造则成为可供分析的指向标。 孤山口复杂背斜概述 孤山口火车站的复杂背斜涉及岩层主要为中新元古界蓟县系雾迷山组(Jxw)的浅灰色中厚层细晶白云质大理岩、薄层白云质灰岩与土黄色薄层砂质千枚岩，并有石英脉穿插。轴面整体向东倾，轴迹由南西向北东变窄倾伏。褶皱中包括多个次级向斜和背斜，在软弱层中转折端明显增厚，而强硬层中则不明显增厚，为平行褶皱，这些次级褶皱大多为轴面向北东倾的紧闭褶皱。 在复杂褶皱中发育有下列典型小构造: 1、“S”、“M”、“Z”型次级褶皱组合样式 2、褶皱转折端处发育的正扇形、反扇形劈理组合样式 3、劈理折射现象及伴生的火炬状张节理 小构造的应力状态分析 1、“S”、“M”、“Z”型次级褶皱组合样式 所谓“S”、“M”、“Z”次级褶皱，是指在强硬层中间夹带的韧性岩层中发育的次一级褶皱，其形态在翼部为“S”型、“Z”型，在转折端为“M”型的组合方式。这种组合方式明显指示了岩层层间存在弯滑作用，即在顺层挤压应力下的岩层发生滑动，在作为强硬层出现的白云质大理岩的主导下，韧性的千枚岩中发育不对称褶皱，这些褶皱的轴面与其上下相邻的主褶皱面(大理岩组成)所夹锐角指示了大理岩岩层的滑动方向。 这种次级褶皱的组合样式显然不是由于主褶皱形成后发育的，而是与主褶皱同期形成的，代表着弯滑作用的过程。 2、褶皱转折端处发育的正扇形、反扇形劈理组合样式 由于孤山口背斜为强弱相间的岩层构成，所以在褶皱转折端处往往发育不同形式的劈理。这些劈理发育在能干性不同的岩层中，指示的却是一种应力状态。 在发育平行褶皱的脆性大理岩岩层中，可以见到不连续的被石英脉填充的间隔劈理及张节理，这些劈理和节理共同构成正扇形，自核部向外发散;在发育顶厚褶皱的塑性千枚岩岩层中，可以观察到连续的板劈理或千枚理，这些劈理则为反扇形，自外部向核部发散。 这种组合样式形成过程为:弯滑作用大理岩形成的平行褶皱转折端处发生虚脱现象，而虚脱部位又被大理岩所夹的塑性千枚岩所填充，褶皱形成的中晚期，由于强烈的压扁作用，大理岩转折端处发育正扇形劈理，而千枚岩在大理岩的滑动带动及剪切流变作用下发生层内物质流动，形成反扇形劈理。 这种劈理组合样式是在主褶皱形成之后，由于后期强烈的压扁作用及岩石剪切流变形 成的，代表着后期的压扁作用过程，白云质大理岩中形成的不明显的加厚作用也是压扁过程的产物，而压扁作用并没有造成“无钩状”褶皱或者石香肠等构造，因此可以断定并不是特别强烈。 3、劈理折射现象及伴生的火炬状张节理 劈理折射现象同样是由于强弱岩层相间形成的。在白云质大理岩与较软弱的灰岩中，在同期构造应力作用下形成的劈理与岩层层面的交角并不相同:在软弱层(灰岩)中交角较小，在强硬层(白云质大理岩)中交角较大。正如光会由于两种介质密度不同而发生折射一样，劈理会由于两种岩层的能干性不同而发生类似于光的“折射现象”。 在孤山口，伴生于这种劈理折射还发育有火炬状节理(雁列张节理)，此处的雁列张节理发育在白云质大理岩中，有多组雁列共同组成几组产状类似的共轭雁列节理(即火炬状)。两组雁列张节理的形成指示着共轭剪切的应力状态，其最大主应力方向为两组雁列所夹锐角平分线方向。这组雁列位于褶皱的翼部，共轭雁列所夹锐角方向斜切(近垂直)褶皱轴面，因此指示着岩层的侧向挤压，即后期的压扁作用。 综上，正—反扇形轴面劈理显然形成于主褶皱形成之后，因为其指示的应力方向为侧向挤压，而劈理如果在褶皱形成之前就已形成，那么必然伴随着更大的破碎或断裂;而雁列节理指示的是相同方向的侧向挤压。二者都是褶皱形成中后期的压扁作用形成。 结论 孤山口背斜的形成发展有其一般性，与其他这周一样大致分为两期作用，即 1、 前期的顺层挤压形成纵弯褶皱，由于岩性组合特征发生弯滑作用，在千枚岩中 发生物质流动，发生增厚作用，并形成“S”、“M”、“Z”型次级褶皱。(同时 需要指出的是，在本期活动中，并非连续作用，很可能有多期的顺层挤压形成 了多个次级背斜与向斜后，又叠加形成复式背斜，不在本文讨论范围。) 2、 中后期顺层挤压持续进行而引起的侧向挤压，使得压扁作用与岩石剪切流变作 用主导了构造的形成发展，从而形成岩层中的正—反扇形劈理组合样式，及劈 理折射现象和火炬状节理。 参考文献:《综合地质学》 《周口店地区地质实习指导》