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大巴山弧形构造带位于上扬子克拉通北缘,属四川盆地和秦岭造山带过渡地带,是研究盆山耦合和陆内造山作用的理想区域。弧形构造在全球主要造山带普遍发育,构造解析和古地磁是研究弧形构造最有效手段。本文以构造地质学为主,结合多重热年代学、地球物理学、平衡剖面等理论和技术方法,对大巴山弧形构造特征进行详细了研究。大巴山弧形构造带以铁溪-巫溪断层和城口-房县断层为南北边界,西接米仓山-汉南隆起,东为神农架隆起和黄陵隆起。该弧形构造带以镇巴-鸡唱断层可分为北带褶皱冲断带和南带滑脱褶皱带,前者逆冲断层非常发育,形成叠瓦式、双重、对冲和背冲构造体系,褶皱以紧闭和闭合褶皱为主,尖棱褶皱较发育;后者褶皱发育,断层次之,以闭合褶皱为主,箱状褶皱较发育。城口-房县断层对大巴山弧形构造带形成尤为关键,可能早在华南和华北碰撞之前已拉张形成,并且具有一定弧形,在板块碰撞过程中和后期陆内造山阶段,发生多次逆冲和走滑运动,各段均存在大量倾竖和倾伏褶皱,显示其走滑强烈,在东段左旋走滑,中、西段右旋走滑。各段平衡剖面恢复表明中段构造缩短最小而弧两翼缩短量最大。石泉-安康断裂和城口-房县断裂构造定向样品的显微组构特征揭示了大巴山构造带变形机制和温压环境。大巴山石泉-安康断裂带石英颗粒呈波状消光和带状消光,定向拉伸明显,以亚颗粒旋转(SGR)动态重结晶为主,具韧性变形特征;石英c轴指示了底面滑移为主或底面滑移与菱面滑移共同作用,温度在350-450℃; Flinn指数K值大于1表明应变样式为拉长型椭球体。城口-房县断裂带东段样品石英无动态重结晶,石英c轴指示了底面滑移为主,脆韧性变形特征,Flinn指数K值小于1,表明应变样式为压扁型椭球体。石泉-汉阴一带有限应变椭球体长轴以近于水平为主,而在城口到镇坪一带产状较陡为主,可能暗示了城口-房县逆冲断层可能受到后期走滑叠加。运动学涡度规律不明显,简单剪切和纯剪切均存在。大巴山弧形构造带内各段磁性组构特征具有较大相似性,磁面理较为发育,磁线理欠发育,但磁面理却是西段最发育,东段次之,中段最差。 Flinn指数指示磁化率椭球体以压扁型为主,局部存在一定拉伸型;磁化率各项异性度Pj几乎全小于1.20,说明构造应变为中等到弱应变。大巴山弧形构造带西段磁线理优势发育方向~150°,次优势方位~60°;磁面理北西和北北西向最发育,另外近东西向磁面理次发育。中段磁线理优势发育方向~140°,次优势方位~65°;磁面理北西向最发育,东北东向磁面理次发育。大巴山弧形构造带东段磁线理优势发育方向~90°,次优势方位~40°;磁面理东西向最发育,近南北向磁面理次发育。大巴山地区磁线理和面理优势方位分析表明至少存在两期构造叠加现象。Kmax—构造走向差斜率非常接近,~0.63±0.03,因此,确定巴山弧形构造属于递进弧,即具有原生弧又具有递进弧特征,且弧度弯曲大于50%以上。多重热年代学限定了米仓山-大巴山和川中-川东北地区最重要的热构造(剥蚀)事件主要发生于早白垩世末(100Ma)和中新世以来(~25~20Ma)。综合该区已有年代学资料,表明弧形构造变形时限在两翼(或两端点)隆升早,向弧顶呈现递减趋势。大巴山弧形构造受多种因素控制,华南在与华北板块碰撞前拉张导致弧形构造南部边界形成,具有原始弧度,后期NW向挤压,加剧了城口-房县断层弧度,在大巴山由北东向南西逆冲过程中,两侧基底先期隆升产生砥柱阻挡效应,由于存在多层次滑脱层,基底埋深(两翼凹中间凸)导致中段滑移速率比东西两翼快,正是在如此多的有利因素下才形成如此完美的弧形构造。至于东西段的不对称,可能是由于滑脱层厚度东厚西薄,基底东浅西深以及内部岩石圈温度和埋深北东高南西低的诸多差异引起的。总之,大巴山弧形构造带三叠纪以来的构造演化历史为:中三叠世,大巴山弧形构造带因华南和华北板块的碰撞受到近N-S向的挤压;晚侏罗-早白垩世,持续受到NE向挤压,褶皱变形由北东向南西扩展;晚白垩世,伴随着秦岭造山带的伸展发生了短暂拉张;新生代,受到青藏高原向东扩展的远程效应,为NNW向挤压,城口-房县断层产生了强烈右旋走滑。