研究区发育大小不等的飞来峰9个, 长轴0.21~1.6 km, 短轴0.14~1.1 km, 分布面积0.03~1.8 km²。分布不均匀, 北部5个, 中部1个, 南部3个。飞来峰呈不规则封闭状, 断面以围斜内倾状为主, 少数呈围斜外倾状, 倾角15° ~45° 。单个飞来峰由中元古代中期高于庄组与雾迷山组— 早奥陶世马家沟组和中— 晚侏罗世髫髻山组组成, 多数覆于相对较新的地质体之上, 少数覆于相对较老的地质体之上。研究区飞来峰多数为主推覆体经后期抬升剥蚀改造而形成的孤立状残留体, 少数为脱离了根带的小型推覆体。

研究区有7条逆冲推覆断裂, 发育于软弱岩层内和沉积间断面上, 呈NNE-NE-NEE向弧形展布, 具向南东凸出的蛇曲状特征和分支复合现象(图1(d)), 相距0.5~3 km。断面呈NWW-NW-NNW向倾斜, 倾角为10° ~35° , 北侧局部呈近水平状产出, 中南侧局部倾角达70° , 整体具有北缓南陡的特征。断裂长3~12 km, 单个断裂宽2~5 m。断裂带内以挤压脆性变形为主, 发育碎裂岩和碎粉岩等。剖面上呈叠瓦状或羽状排列, 组成单冲型逆冲断裂系或单冲型叠瓦扇, 具有向下变缓和交汇的特征(图2)。切割与被覆盖的关系分析显示: 南部炭灰铺南— 神仙山南逆冲推覆断裂(Fn1)形成于印支期, 切割了晚石炭世及之前的地层, 被中晚侏罗世髫髻山组覆盖, 活动于近SN向挤压构造环境; 中、北部6条逆冲推覆断裂(Fn2)形成于燕山中、晚期或燕山晚期较早阶段, 切割了晚侏罗世及之前的地质体, 之后被后期正断层切割, 活动于NW-SE向强烈挤压构造环境^{[23, 24, 25, 26]}。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 陈士庵— 炭灰铺一带神仙山逆冲推覆构造剖面示意图 1.中— 晚侏罗世髫髻山组; 2.晚石炭世本溪组; 3.早奥陶世马家沟组; 4.早奥陶世亮甲山组; 5.早奥陶世冶里组; 6.寒武纪馒头组、张夏组、崮山组、炒米店组; 7.中元古代晚期角砾岩层; 8.中元古代中期高于庄组、雾迷山组; 9.角度不整合界线/平行不整合界线; 10.逆断层/正断层; 11.整合界线/后期正断层; 12.印支期逆冲推覆断裂/燕山中、晚期逆冲推覆断裂Fig.2 Overthrust nappe structure profile of Shenxian Mountains in Chenshian— Tanhuipu area

由陈士庵— 炭灰铺一带神仙山逆冲推覆构造剖面示意图(图2)可知, 炭灰铺(或神仙山)构造盆地边缘被后期正断层改造, 形成不规则环形或弧形逆冲推覆断裂, 在构造盆地底部连为一体, 整体具有槽状和不规则锅底状断裂特征, 是神仙山及太白维山逆冲推覆构造的主逆冲推覆断裂。现有的7条逆冲推覆断裂为其次级分支断裂, 在构造盆地底部交汇于主逆冲推覆断裂之上。

各逆冲推覆断裂带内发育的构造岩以碎裂岩和碎粉岩为主(图3), 局部可见构造角砾岩和糜棱岩化岩石, 构造岩多平行化, 与断面产状一致, 部分构造岩发育定向指向构造, 指示运动方式与上、下盘岩石一致。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 燕山中、晚期逆冲推覆断裂带剖面示意图Fig.3 Overthrust nappe fault zone profile of Middle-Late Yanshanian

近逆冲推覆断裂带上盘岩石以碎裂岩化灰岩和碎裂岩化白云岩为主, 多发育牵引褶皱(图4(a)), 指示在剖面上逆冲推覆断裂初期由NNW向SSE、主期由NW向SE作逆冲推覆运动; 近逆冲推覆断裂带下盘岩石以糜棱岩化白云岩和糜棱岩化粗安岩为主, 多发育定向指向构造及石香肠构造(图4(b)), 指示挤压剪切构造背景, 剖面上指示的运动方向与上盘岩石一致。野外露头可见糜棱岩化粗安岩中包裹的外来花岗闪长岩和灰岩岩块, 多发育逆冲断层形成的牵引褶皱及剪节理(图4(c))。在显微镜下, 糜棱岩化粗安岩中的钾长石残斑同样发育定向构造(图4(d)), 指示在剖面上逆冲推覆断裂主期由NW向SE做逆冲推覆运动。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 神仙山逆冲推覆构造带内构造特征Fig.4 Tectonic characteristics of the overthrust nappe structure belt in Shenxian Mountains

外来岩系即推覆体, 与原地岩系相对应。神仙山逆冲推覆构造主逆冲推覆断裂之上(上盘)为外来岩系, 由中元古代中期高于庄组至中— 晚侏罗世髫髻山组及晚侏罗世花岗斑岩组成, 在太白维山一带还发育太古宙变质岩系, 平面上整体呈向南东凸出的不规则长椭圆状, 剖面上呈饼状复合飞来峰产出; 主逆冲推覆断裂之下(下盘)为原地岩系, 在神仙山一带由太古宙— 古元古代变质基底组成, 在太白维山一带发育中元古代中期高于庄组— 晚石炭世本溪组。

由各次级逆冲推覆断裂及主逆冲推覆断裂分割的次级逆冲推覆体, 平面上多呈向南东凸出的不规则月牙状和不规则弧带状, 剖面上呈NW向倾斜的叠瓦状楔形岩片, 构成各逆冲推覆断裂的相对上盘与下盘。上盘底部为相对较老的地层, 下盘顶部为相对较新的地层, 构成区内新、老地层多次重复叠置的格局。研究区北部的次级逆冲推覆体比南部的次级逆冲推覆体变形更强, 断面处岩石有较明显的碎裂岩化现象。上盘下部与下盘上部多发育小型牵引褶皱, 上盘下部以不对称背斜为主, 下盘上部以向斜为主, 指示与逆冲推覆断裂为同期同一构造应力场形成的特点。

不同露头尺度运动学特征表明, 神仙山逆冲推覆构造总体推覆方向为由NW向SE。平面上, 各次级逆冲推覆体多呈向南东凸出的不规则月牙状和不规则弧带状, 各逆冲推覆断裂多呈向南东凸出的蛇曲状弧形产出, 具有“ 弓箭式” 组合特点^[27]; 剖面上, 各次级逆冲推覆体呈NW向倾斜的叠瓦状楔形, 各逆冲推覆断裂呈叠瓦状或羽状产出, 具有“ 单冲型叠瓦扇式” 组合特点。独特的构造组合样式显示该逆冲推覆构造的矢量方位为SE向, 各逆冲推覆体由NW向SE运移扩展, 具有前展式的逆冲扩展方式^[28]。

根据该逆冲推覆构造的产状与组合样式、相关地层的发育厚度与产状特征及各逆冲推覆断裂与所切割地层之间的几何关系, 推算上盘推覆体相对下盘推覆体的位移距离下限为3.9~10.9 km, 之后结合区域地质构造特征及太白维山逆冲推覆体与神仙山逆冲推覆体的相对距离, 推测其总推覆距离大于20 km, 平均距离为23.3 km左右。

神仙山逆冲推覆构造最初活动时期为印支期或华力西中、晚期— 燕山早期, 仅有南部1条逆冲推覆断裂(Fn1)形成。通过分析带内构造岩与上、下盘岩石中发育的牵引褶皱、擦痕阶步等定向指向构造可知, 该时期神仙山逆冲推覆构造活动于NNW-SSE向挤压构造环境, 与同时期区域构造演化一致^[29]。

燕山中、晚期或燕山晚期较早阶段是区域燕山期板内造山最强烈的阶段, 也是神仙山和太白维山逆冲推覆构造的主期形成阶段(图5(a))。主逆冲推覆断裂与各次级逆冲推覆断裂在该阶段活动强烈, 根据带内构造岩σ 旋斑及上、下盘岩石中发育的牵引褶皱和剪切节理等定向指向构造, 该时期神仙山与太白维山逆冲推覆构造活动于NW-SE向板内造山强烈的挤压构造环境, 与同时期区域构造演化一致^[29]。主推覆体与各次级推覆体、各飞来峰在主逆冲推覆断裂面上由NW向SE不断推覆、运移、扩展, 该阶段末在神仙山一带最终形成并定位。通过区域对比, 发现神仙山逆冲推覆构造外来岩系来自其NW向太白维山一带, 而太白维山一带逆冲推覆体来自其NW向王城庄一带, 运移距离> 20 km。

图5

Fig.5

Figure Option ViewDownloadNew Window

图5 太白维山— 神仙山逆冲推覆构造剖面示意图 1.第四系; 2.晚侏罗世土城子组; 3.中— 晚侏罗世髫髻山组; 4.晚石炭世本溪组; 5.早奥陶世冶里组、亮甲山组、马家沟组; 6.寒武纪— 早奥陶世昌平组、馒头组、张夏组、崮山组、炒米店组、冶里组; 7.寒武纪馒头组、张夏组、崮山组、炒米店组; 8.中元古代中期— 寒武纪雾迷山组、角砾岩层、馒头组、张夏组、崮山组; 9.中元古代中— 晚期雾迷山组、角砾岩层; 10.中元古代中期高于庄组、雾迷山组; 11.太古宙— 古元古代变质基底; 12.太古宙变质基底; 13.印支期逆冲推覆断裂; 14.燕山中、晚期逆冲推覆断裂; 15.后期正断层; 16.整合界线; 17.平行不整合界线; 18.角度不整合界线; 19.正断层; 20.逆断层Fig.5 Overthrust nappe structure profile of Taibaiwei Mountains— Shenxian Mountains

晚白垩世— 古新世早期, 该逆冲推覆构造整体处于隆起状态, 主要遭受风化剥蚀与夷平改造。

古新世晚期— 中新世, 神仙山逆冲推覆构造经历了新生和继承性正断层(Fz)的切割改造, 尤其继承主逆冲推覆断裂形成的不规则环形、弧形、围斜内倾状高角度正断层的改造, 整体下降2 km以上(图5(b))。该逆冲推覆构造主期形成时, 神仙山比太白维山高2 km以上。研究区后期改造强烈, 而太白维山一带后期改造较弱, 目前神仙山比太白维山低425 m。该时期的构造演化形成于拉张构造环境, 与区域构造演化一致^[29]。

上新世— 全新世, 神仙山逆冲推覆构造经风化剥蚀与夷平改造后, 最终形成目前的构造形态。