构造样式是指在大范围内,剖面形态、平面展布、排列和应力机制上有着密切联系的相关构造的构造组合,表达了一种特定的形变机制及变形图像,是了解特定构造变形条件下所产生的一系列构造变形的总体概貌。六盘山盆地主要发育三种构造样式,分别为挤压构造、伸展构造以及反转构造。
(一)挤压构造样式
挤压构造是六盘山盆地中新生代最为发育的一种构造样式。盆地经历多期构造演化,形成十分醒目的弧形推覆构造带,构成现在的基本构造格架。而推覆构造带主要是由于中新生代特别是新生代以来印度板块与欧亚板块碰撞,在本区产生更为强烈的挤压和右旋剪切,致使青藏高原隆起而北侧有鄂尔多斯和阿拉善地块阻挡所形成。盆地发育典型的挤压构造样式有叠瓦状构造样式、背冲对冲构造样式和断层相关褶皱等。
1)叠瓦状:六盘山弧形推覆构造带属于基底卷入型的大型叠瓦状推覆体,由一系列倾向南西同时向北东逆冲的断裂组成,各分支逆断层断面上部倾角较陡而向深部变缓,在剖面上呈叠瓦状排列(张磊,2010)。盆地次级断层多表现为盖层滑脱型叠瓦状逆冲构造,如沙沟断阶、李俊断层、石峡口断层整体上看同样具有此类特点(图1-8)。在盆地南部小关山一带见有次级不同方向断裂在寒武系—奥陶系地层及下白垩统地层中密集分布,形成叠瓦状前缘逆冲断层加后冲断层及前缘对冲断层组合。
2)背冲与对冲:背冲构造组合为一组相向倾斜、反向逆冲的冲断层组合,一般为主冲断层向前沿断坡冲断受阻而在相反方向发育分支反冲断层,两者联合作用使其地层夹块向上逆冲变形形成对称背斜构造;对冲构造组合是指一组相背倾斜、相向逆冲的冲断组合,一般为两条断层相向挤压,造成下部地层收缩,形成对称向斜构造,二者往往相伴而生。
图1-8 六盘山盆地叠瓦状逆冲构造
(据汤锡元,1990)
背冲对冲构造样式在六盘山盆地分布局限,仅在浅层构造中发育(图1-9),下伏地层沿断层向上逆冲,由于上覆地层的阻挡,上部地层产生反向断层,构成背冲构造,顶部呈背斜形态,在剖面上表现为“Y”字型结构,背冲反向逆冲断层与相邻的正向逆冲体构成对冲构造样式。其中对冲的逆冲断层构成三角形的两腰,而深部原地未受构造扰动的公共下盘构成三角形的底边。
图1-9 六盘山盆地背冲与对冲构造组合
(据郇玉龙等,2011)
(二)伸展构造样式
本区伸展构造样式仅发育在盆地北部,在下白垩统伸展构造环境下形成的正断层,由于受到较少的挤压应力,部分正断层尚未反转,本区典型的伸展构造样式有滑动断阶构造样式和逆牵引构造样式等。
1)滑动断阶构造样式:滑动断阶分布在半地堑断陷陡翼由于边缘重力不稳造成岩体沿边缘铲形正断层面节节向下滑塌,滑塌体多夹持在破裂带内,构成多个台阶带,与箕状断陷边界铲形正断层平行展布。
海原凹陷肖家湾背斜的中央隆起断裂表现为典型的滑动断阶,在123地震解释剖面上滑塌体沿一系列向上分叉,向下合并的铲形正断层,节节向西侧下掉滑移,形态上构成羽状(图1-10)。
2)逆牵引背斜:逆牵引构造样式亦称滚动背斜,是一种与生长断层有关的褶皱。一般发生在正断层的下降盘,由断层牵引作用和差异压实作用共同形成。如肖家湾背斜是石峡口断裂下降盘活动伴生的一个逆牵引背斜,背斜两翼倾角不对称,靠近断层的一翼陡,而另一翼较缓(图1-10)。
图1-10 LPS99-123测线断层解释成果
(据张磊,2010)
(三)反转构造样式
反转构造是同一断面上呈现两期力学性质近于相反形成的构造。一般反转构造分为正反转构造和负反转构造两种类型,前者为先存的伸展构造系统受到后期挤压而重新活动,形成褶皱和逆冲构造;后者为先存的挤压构造系统形成褶皱和逆冲断层,后期因伸展作用,形成正断层及半地堑、地堑系。
六盘山盆地经历了从早白垩世的伸展拉张到晚白垩世以来的挤压过程,断层普遍发生反转,几乎所有断层均体现这一特征。根据冲断带分带性分析,盆地反转样式在不同的部位也有一定的差异性,西南部靠近构造挤压较强,反转强度较大,而东北部由于推覆作用力较弱,反转量较少,有的地方甚至还呈伸展样式。
总的来说,盆地内构造样式的分布具有横向分带性和垂向分层性的特征。横向上,盆地内的伸展构造、逆冲构造及反转构造样式主要分布在西南华山-清水河断裂之间的山前冲断带及中央坳陷带,烟筒山-窑山断裂以东的斜坡带则很少,且具有南强北弱的特点。垂向上,伸展构造主要分布在盆地内下白垩统及下伏地层中,挤压构造主要分布在上部第三系及第四系沉积盖层中,反转构造则起调节上下构造变形及应力转换的作用。