武功山地质特征

约8-5.7亿年前,由于扬子陆块和华夏陆块的碰撞,武功山处于深海和亚深海环境,大陆边缘沉积了一套硅质铁砂泥岩,形成的沉积岩深埋地下。在高温高压的共同作用下,岩石发生了强烈的变形变质作用,形成了震旦系乐昌峡群。早古生代,5.7 ~ 5亿年前,由于地壳上升,海水相对较浅,水下隆起较多,以海盆陆源碎屑沉积为特征,形成寒武系八村群砂质泥质变质岩。5000 ~ 410万年前,由于加里东期构造运动,古盆地褶皱闭合,武功山地区隆起水面,进入风化剥蚀阶段。同时,华南大陆被南海陆块向北推,扬子板块被华北陆块向南推,扬子板块与华南板块碰撞,沿萍乡-广丰古缝合线通过断裂带对接、拼合,形成统一的华南陆块。在对接带南侧,武功山地区新元古代基底褶皱,伴随大量花岗岩浆侵入,全区发生低绿片岩相区域变质,导致岩体边缘一定范围内低角闪岩相接触变质,形成变形-变质-岩浆带。

3.8 ~ 2.6亿年前,随着地壳早期沉降和古特提斯海区的影响,海水逐渐淹没这一带,成为浅海盆地,沉积了一套砂岩、泥岩夹碳酸盐岩;后期地壳隆升,海水快速后退,造成短暂的简单沉积。此时武功山地区处于低纬度热带雨林带,沉积了一套含煤碎屑岩和碳酸盐岩。约2.6 ~ 2.2亿年前,地壳再次下沉,武功山仍处于浅海盆地环境,沉积了一套碳酸盐岩。在2.2亿年前的时期,由于华南板块与扬子板块在西北方向的碰撞,使之前形成的地层强烈褶皱,华南板块前缘的武功山地区形成近东西向的褶皱隆起,沿加里东期花岗岩基底与早期变形变质岩的侵入界面伸展拆离, 形成一系列分布在穹窿核周围的韧性剪切带,结束了这一地区的海洋环境历史,武功山地区上升为陆地,海水一去不复返。 2.2亿~ 6500万年前,武功山地区处于活动大陆边缘,岩浆活动十分活跃。随着大量重熔型花岗岩浆的不断侵入,山体断块抬升。在这种水平和垂直力的作用下,上部形成了巨大的低角度伸展拆离带,巨大的断层错动将埋藏在地下6 ~ 10公里的新元古代变质岩拉至地壳浅部。在上部伸展和拆离的发展过程中,局部形成了断陷盆地,沉积了一套河湖沉积环境的陆相地层。6500万年至248万年前,由于特提斯盆地的最终闭合、印度板块与欧亚板块的碰撞以及喜马拉雅和青藏高原的隆升,华南陆块再次被拉伸裂解成一系列不同方向、不同规模的断块隆升和断陷。

武功山也再次断裂隆升,同时在重力势能的作用下产生重力滑脱,沿山体外围形成一系列与山体走向一致的滑脱构造。200多万年前的喜马拉雅运动晚期,山体进一步抬升,形成了雄伟陡峭的断块山。此后,武功山地表以风化剥蚀为主,结束了岩层的沉积历史,控制了山体南北两侧第四纪沉积物的形成,逐渐形成了武功山变质核杂岩的构造景观。武功山的地质演化和地质遗迹具有全球比较地学意义和科学价值。武功山主要由上古生界和中生代地层及印支-燕山期岩浆岩组成。在醴陵-攸县、茶陵-永新盆地、凭祥、莲花三县之间呈东北方向崛起,长约150公里,宽30-45公里,制高点1.405米。主峰金项在江西境内海拔1918米。

武功山地区位于华南板块北缘,北邻扬子板块。本区出露地层为震旦系杨家桥群顾家组、下坊组和大沙江组、乐昌峡群八里组和老虎塘组、寒武系早八村群牛角河组、高滩组、石水组和温塘岩组,主要为复理石状硅铁建造。泥盆系地层由碎屑岩和碳酸盐岩组成,被区域性不整合的前泥盆系浅变质岩系地层所覆盖。早三叠世(石炭纪)地层以碳酸盐岩为主,夹碎屑岩;晚三叠世侏罗纪地层发育含煤碎屑岩系和碎屑岩系,晚白垩世地层为一套陆相红岩系。加里东期华南板块与扬子板块碰撞对接,区内形成广泛分布的基底褶皱构造,同时发生低绿片岩相区域变质和大规模岩浆侵位,形成洪江超单元和武功山超单元。随着板块碰撞的持续和加剧,燕山期(印支期)发生岩浆重熔和岩浆底辟的强烈侵位,形成张家芳超单元、湖坑超单元和江源超单元,推动了地壳的局部隆升,形成穹状地质体,进而伸展滑动。武功山岩浆核杂岩总体上呈椭圆形穹窿状产出(长轴100 km)。它具有三层结构,即(变质)-岩浆核、伸展剪切拆离带(包括韧-脆性构造过渡带)和滑脱构造带。在平面上也是带状的,从内到外可明显分为(变质)-岩浆穹隆构造带和滑体。

滑块结构

在武功山的西侧,有十几个不同规模和形状的滑块结构。在南麓盐田等地可见零星分布。根据地层不同,滑动块体可分为白垩系+安源煤系滑动块体、下侏罗统滑动块体、茅口组+安源煤系滑动块体、泥盆系+石炭系滑动块体、泥盆系滑动块体和上元古界滑动块体,但以后两者为主。现将几个规模较大、有代表性和找矿前景的滑块叙述如下:安源滑块。在东北呈条带状分布,出露长度13 km,宽度2~3 km。它由白垩纪红层(不整合于安源煤系之上)和晚三叠世安源煤系(不整合于茅口组之上)组成。安源煤系仍在滑块之下,滑块北侧与萍乡盆地重叠,东南侧被高坑滑块覆盖,西南端被侏罗系滑块、泥盆系滑块、石炭系滑块、震旦系滑块覆盖。走滑断层一般倾向西北,呈平缓波浪状。高坑源合并滑块。位于高坑、元和一带,呈北东向条带状分布,涉及地层主要为安源煤系。滑块的西北侧与安源滑块重叠,东南侧被冯谖滑动褶皱带覆盖,西南段的西北侧被一个由侏罗系、泥盆系、石炭系和震旦系组成的滑块覆盖。滑覆断层在滑块的西北侧倾向东南,在东南侧倾向西北。沿断层发育碎裂岩、硅化碎裂岩、构造透镜体和次级断层。次级断层面上有明显的擦痕和台阶,反映了滑块由东南向西北的滑动特征。在高坑地区,钻探揭示出作为滑动块体主体的安源煤系未整合在下伏的二叠系和三叠系地层上,发育一系列倾滑褶皱(向斜为主轴)。向斜南翼产状平缓,北翼产状反转,翼部发育倾向西北的次级断层。主滑断层总体倾向西北,呈弧形向下,开口向上的不规则抛物线状。断层面出露高程北低南高,也反映出断层面向西北倾斜。这些都表现出由东南向西北的滑动块体特征。周源滑块。位于萍乡市周源一带,呈东北或近南北向长条形分布。滑块由震旦系地层组成,周围有断层。北侧覆盖在泥盆系地层组成的滑块上,剖面倾向南,倾角为20b~30b。东侧覆盖在高坑滑块和安源滑块上。庙下矿区钻孔揭露,安源煤系在30 m变质地层下,见一煤层。在滑块的东南侧,剖面倾向西北,倾角约为40b。从次级断层的特征来看,是一个正滑断层。

滑动结构

研究区的滑动构造复杂而壮观。武功山西侧,晚三叠世安源煤系上覆盖着大面积的变质岩滑坡。著名的安源煤矿、高坑、乌背峡和八角岭煤矿位于该地区的东北部。含煤地层出露宽度4km,但向西南方向被滑块缩小,仅几百米出露于源。根据野外调查资料,变质岩下部的滑断层一般为上陡下缓的开弧形断层,含煤岩系埋深不大。以八角岭矿区3.5 km2探明储量654.38+03万吨估算,覆盖的含煤岩系面积大于20 km2,地质远景储量大于7400万吨。野外调查和钻孔验证表明,在安源滑块之下,覆盖着大面积的晚三叠世安源煤系地层。

滑动折叠带结构

南北发展程度(数量)略有差异,北方7个,南方只有3个。在每个滑褶带的前缘都发育一个大规模的滑覆断层。后带对前带有不同程度的封盖,各带暴露宽度不同,一般为0.2~8 km。滑动断层多为低角度断层,地形效应明显。许多滑移系的前缘呈舌状和半岛状,有的呈锯齿形,有的形成残余滑移峰。滑脱系统多以煤系地层和下二叠统钙质泥岩、泥灰岩等泥质岩作为润滑层。北部的滑动褶皱带以正序叠加为主,南部多为逆序叠加。根据变形特征和位置的不同,每个滑动褶皱带可进一步划分为前缘挤压逆冲子带、中部递进拆离子带和后缘拉伸子带。前缘压缩推力副带。一般存在多条次级挤压逆冲断层,断层间距100 ~ 500m,被夹岩薄片平面上呈条带状、透镜状或楔形,剖面上呈楔形。每个楔形体呈叠瓦状叠置,每个楔形体内一般形成许多倒转的不对称的紧密褶皱。褶皱轴面与断层产状基本一致,反映了褶皱与断层的成因关系,褶皱痕迹也显示了挤压逆冲的成因机制。一般沿断层有不同程度的片理或强烈的硅化、破碎,剖面上发育镜像、擦痕线理和台阶构造,也指示挤压逆冲的构造特征。