现代自然地理学实验与实习指导
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第四节 构造

杭州地区地质构造较为复杂,其在大地构造单元上属扬子准地台东部钱塘台褶带,构成区内构造骨架的主要为华夏系。构造形迹以褶皱为主,背斜一般较紧密,向斜一般较开阔,具隔挡式组合特征,并发育一系列与褶皱轴向相一致走向(北东)的压性断裂和走向北西的横向张断裂。

实习区的主要构造为由上古生界组成的一个复向斜——西湖复向斜,东北部为第四纪沉积,其中尚有晚侏罗世孤立的单斜层出露。

一、褶皱

杭州市区包括三个褶皱区:西湖复向斜、石龙山褶皱区和半山—皋亭山褶皱区。西湖复向斜即杭州复向斜在杭州市区的倾伏部分,它是杭州市褶皱区的主体。组成西湖复向斜核部的最新地层是下二叠统茅口组丁家山段(P1m2),出露在西湖湖畔的刘庄附近。西湖复向斜的形态:顺西南方向收敛、枢纽仰起,向北东方向展开、枢纽倾伏;枢纽总的方向为北东50°,倾伏角15°,出露长度约17km,宽度约8km。复向斜轴部自西南天竺山延入本区,向东北经龙井、南高峰、三台山,至丁家山、花港公园以东为西湖所淹没。沿复向斜轴自西南向东北,由外向里依次出露志留系中统唐家坞组(S2t),泥盆系上统西湖组(D3x)与珠藏坞组(D3z),石炭系下统叶家塘组(C1y)、中统黄龙组(C2h)、上统船山组(C3c),二叠系下统栖霞组(P1q)与茅口组的灰岩段(P1m1)和丁家山段(P1m2)。据钻探资料,复向斜倾没部分为白垩系下统火山碎屑岩所不整合覆盖,又为一个隐伏的北西向的大断裂所横切。龙井—翁家山—南高峰—三台山—丁家山一带为西湖复向斜核部,地形坡度与复向斜倾伏角相适应。

西湖复向斜由一系列宽缓的向斜和紧密背斜组成,从北西到南东有飞来峰向斜、天马山背斜、南高峰向斜、青龙山背斜、玉皇山向斜、将台山向斜、凤凰山背斜、金家山向斜等(图2-8)。

图2-8 杭州地区复向斜地质剖面图

(一)飞来峰向斜

飞来峰为呈北东—南西延伸的小山峰,长约800m,宽约400m,位于灵隐寺大门前,最高处海拔167m。飞来峰向斜核部由石炭系中、上统黄龙组(C2h)和船山组(C3c)组成,轴向北东;轴部在玉乳洞,洞顶即为层面,产状近水平。向斜东南翼在天竺溪两岸出露为石炭系下统砂泥质岩,向东南至天马山、棋盘山西北坡则为泥盆系上统西湖组(D3x)含砾石英砂岩,地层产状稳定,倾向北西,倾角30°。飞来峰向斜西北翼在灵隐寺一带为第四系所覆盖,向西北自灵隐寺背后经韬光寺至北高峰依次出露泥盆系上统西湖组(D3x)含砾石英砂岩、志留系中统唐家坞组(S2t)紫红色砂岩。前者产状反常,出现地层倒转现象,其倾向北西,倾角68°;后者产状正常,倾向南东,倾角74°。

(二)天马山背斜

天马山背斜位于飞来峰向斜和南高峰向斜之间。轴部在天马山主峰一带,轴向北东,核部由上泥盆统西湖组(D3x)白色含砾石英砂岩组成。北西翼在中天竺出露下石炭统的砂泥质岩,南东翼在棋盘山去龙井的小路上,依次出露下石炭统叶家塘组(C1y)、上石炭统船山组(C3c),其间分别缺失上泥盆统珠藏坞组(D3z)、中石炭统黄龙组(C2h),均为断层所致。

(三)南高峰向斜

南高峰向斜也是西湖复向斜的核心,向斜轴向北东,向东北倾伏,核部地层由下二叠统茅口组的丁家山段(P1m2)组成。向斜南东翼产状:倾向北西,倾角30°左右;自核部向南东,地层由新到老依次出露下二叠统茅口组灰岩段(P1m1)、栖霞组(P1q),上石炭统船山组(C3c),再向东至石屋洞一带则出露中石炭统黄龙组(C2h)与下石炭统叶家塘组(C1y)。南高峰向斜的北西翼产状平缓,并有更次一级的舒缓褶皱构造,自核部向西北地层由新到老依次出露下二叠统茅口组灰岩段(P1m1)、栖霞组(P1q),更向西北至龙井寺一带则出露上石炭统船山组(C3c)。南高峰向斜西自龙井寺东至石屋洞,平距约2km,为飞来峰向斜的5倍,石灰岩广泛出露。

(四)青龙山背斜

青龙山背斜位于南高峰向斜和玉皇山向斜之间。背斜核部由下石炭统叶家塘组(C1y)石英砂岩组成,轴部完整地出露于石屋洞以东约200m去动物园的公路边,背斜的轴向、枢纽、倾伏角及两翼产状都有清晰显露。

(五)玉皇山向斜

玉皇山向斜核部位于玉皇山顶略偏南东,由下二叠统栖霞组(P1q)灰黑色厚层灰岩组成,其底部为一层厚1m的浅粉红色薄层钙质粉砂岩。在向斜南东翼,该粉砂岩出露于紫来洞洞口及紫来洞向东南下山的小路边,倾向北北西,倾角约42°;在南西翼,该粉砂岩出露于公路洼沟西北不远处,倾向北北东,倾角约50°;这层底部粉砂岩组成明显的向斜构造。向斜的南东翼自紫来洞向东南沿去八卦田的小路,地层由新到老依次出露上石炭统船山组(C3c)灰岩、中石炭统黄龙组(C2h)灰岩;南西翼向西沿去动物园小路,地层也由新到老依次出露上石炭统船山组(C3c)灰岩、中石炭统黄龙组(C2h)灰岩。由此组成玉皇山向斜。

上述组成西湖复向斜的单体褶曲的一般特点:

(1)均为不对称倾伏褶曲,向东倾伏,倾伏角14°~29°,一般25°左右,与复向斜基本一致。褶曲两翼不对称,以南高峰向斜为中心,西北侧向斜的北西翼较陡,南东翼较缓;西北侧背斜的北西翼较缓,南东翼较陡,轴面倾向北西。南高峰东南侧的单体褶曲的轴面均倾向南东。所有单体褶曲轴面较陡,倾角74°~87°,平均倾角80°。

(2)褶曲走向一般为45°~55°,轴向的变化则完全因后期断裂扭错而发生偏转。

(3)核部地层:向斜核部由石炭—二叠系灰岩组成,背斜核部由泥盆系砂岩组成。

二、断裂

本区断裂构造发育,断层众多,相互错切。有北东向、北北东向、近东西向、北西向和南北向等若干组。

(一)北东向和北北东向断层

这类断层分布广泛,多数是高角度的逆断层—冲断层。组成西湖复向斜的单体褶皱,一般以这两组冲断层形式交接。这类断层倾向多为南东,倾角60°~75°,断层面舒缓波状,断层规模大,破碎带较宽,断层效应明显。

这类断层自北西和南东计有灵隐断层、天喜山断层、狮子山断层、云栖断层、伏虎亭断层、虎跑断层、梯云岭断层、玉皇山断层等8条压性冲断层。

这类断层的一般特点:

(1)规模:延伸长度较大,一般为5~8km,虎跑断层最短2km,梯云岭断层超过11km(最长),灵隐断层9.3km。破碎带宽度为数米至数十米不等,梯云岭冲断层落差达500m。

(2)产状:走向一般为45°,除灵隐断层外,其他断层轴面均倾向南东,倾角较陡,大都在70°左右。

(3)断层效应及分布特点:这些断层造成了地层的缺失、重复、直立或倒转,破坏了褶皱两翼地层的完整性。如灵隐断层造成飞来峰向斜北西翼西湖组(D3x)的倒转,梯云岭断层造成九曜山、玉皇山一带石炭系的重复。这些断层除个别位于褶皱轴部(如伏虎亭断裂断于青龙山背斜轴部)外,绝大多数均位于背斜向斜交接处。

(4)断裂带特征:断裂带中岩石均硅化破碎,形成构造角砾岩,角砾形态复杂、大小不匀,见构造透镜体。

梯云岭断层:位于玉皇山与九曜山之间,走向45°,倾向南东,倾角70°。北东端被第四系覆盖,在梯云岭断层斜切玉皇山向斜的西北翼,使西北盘九曜山、南屏山的石炭、二叠系明显向西南错开700m。向西南至动物园、二龙山、五云山,西北盘自北东向南西排列的上泥盆统珠藏坞组(D3z)、西湖组(D3x)和中志留统唐家坞组(S2t)沿走向分别与南东盘的西湖组(D3x)、唐家坞组(S2t)及下—中志留统康山组(S1—2k)相接,断层延伸达7km以上。

(二)北西向和近东西向断层

这类断层规模小,长0.5~3km,但密度大,断层性质多属正断层或平移断层。它们常切断北东、北北东向的断层,尤以老东岳—留下—余杭闲林埠一带明显,有时南北向断层也被它们所切断,形成棋盘格状,故被著名地质学家李四光称为“杭州棋盘格式构造”。这类断层有张性正断层,如莲花峰断层、南高峰断层;扭性断层(平移断层),如桃源岭断层、韬光寺断层等。

(三)南北向断层

这类断层主要分布在西部和西南部,如天竺山、梅家坞、大清里一带,其标志为地层产状直立、岩石硅化。

(四)葛岭—宝石山构造节理

本区境内节理以葛岭—宝石山构造节理引人注目,主要有北西向和北东东向两组剪切节理形迹构成小型“棋盘格式构造”。在宝石山,北东70°~80°的节理密集,北西向节理稀疏;葛岭附近,以走向300°~320°、倾向南西和走向70°~80°、倾向北北西两组节理较为明显;而葛岭往西南去,北西向、北北西向节理却变得密集,北东东向节理变得稀疏。