1. 引言
柳江盆地是中国地学研究的发祥地之一[1]，是华北区域内重要的实习基地，每年数十所院校在这里展开地质相关实习。从1869年德国人李希霍芬考察并发现柳江矿以来，已经一百五十多年的历史。在地层学方面，叶良辅、刘季辰(1919)创立“亮甲山灰岩”[2]及孙云铸(1923)建立了亮甲山典型剖面(含冶里组、亮甲山组、马家沟组三套地层)以来，就成为华北地区地层对比的重要层型剖面。上世纪80年代初，杨丙中、李良芳教授等在该区黑山窑地带研究创建黑山窑组[1]，也进一步提升了柳江盆地的区域地质方面价值。上世纪90年代，由于对亮甲山的采掘引起地质学界对地质遗迹保护的关切，以及区域研究的初次成型[3]-[5]，促成了1999年柳江地质公园保护区的获批[6]与形成，并持续为区域地质实习提供实习环境及生活环境，同时促进区域古生物方面认识[7]的展开。柳江盆地在资源方面以煤炭为主，近些年煤炭[8] [9]岩石[10] [11]地化[12]研究推进相对较快，构造地质方面研究仍相对薄弱，新的遥感解译也主要反映现代地貌规律或者整体的断裂分布[13]。从区域构造及构造演化的角度来讲，本区的研究也较为薄弱，其盆地何时形成？经历了哪些盆地的型式等等研究均很少。在构造地质教学方面，也是以小型构造为主体，缺乏大区域系统性的把握，更缺乏对盆地整体性的认识。总体来讲，研究区在区域构造认识方面，曾出现以下观点：(1) 向斜盆地观点。这是最早出现的观点，也是大多数实习教材[14]-[17]传递的核心观点，西部的吴庄背斜一般作为柳江向斜西翼的局部背斜来处理[15] [16]，地表形态为酷似“√”状的一个开阔型不对称大向斜[4]。(2) 负向火山–构造盆地观，郝素琴[4]认为柳江火山岩区为一个经海西–印支–燕山期区域构造作用与火山作用双重控制而形成的负向火山盆地，即火山–构造盆地。(3) 拗断盆地观，刘锡文[3]认为燕山期地壳运动使柳江盆区的震旦系及古生界地层发生褶断，形成拗陷型盆地，盆地从早侏罗世开始出现分选性差、稳定性小的沉积，沉积物中夹有煤层，并有火山作用，柳江盆地的大地构造性质是华北地洼区河淮地洼系燕山地穹列山海关地穹柳江洼陷，刘锡文的盆地观点渗透着“地洼”学说观点。(4)西部背斜观，实习指导教材中常提及“吴庄背斜”、“吴庄–柳观峪背斜(区)”等概念，并认为吴庄–柳观峪背斜区域不过是被西倾逆断层改造了的柳江向斜的西翼[15]-[17]，大约西部存在较大的背斜或者“背斜区”是存在共识的。(5) 单斜与西部陡立岩层组合观，也就是郯庐断裂系走滑诱发的断陷构造观点，李越[18]认为柳江地区原始层理一致西倾，是单斜构造而不是向斜构造，认为柳江盆地是郯庐断裂系走滑活动形成的一个构造断陷，响山岩体的隆升和柳江地区的沉降相耦合，是通过两者之间北北东向断裂带的活动来调节实现的。(6) 现代地貌盆地观，按照柳成志[15]的描述：柳江盆地北、东、西三面由晚太古绥中花岗片麻岩和燕山期花岗岩侵入体构成，盆地内部为上元古界、古生界、中生界构成低洼的丘陵和平原。从地质构造来看，是一个西翼陡、东翼宽缓的向斜构造，故称为“柳江向斜”，可见，这里定义的盆地主要指的是“现代地貌盆地”。
任学义[19]获得了柳江盆地西部的地震剖面，主要讨论了控煤构造为逆冲推覆构造，使得推覆构造的结构更加清晰化，从几何学上丰富了柳江盆地西部的认识，但任文[19]并没有讨论盆地的属性。整体来讲，目前理论界对于柳江盆地属性方面的认识是整体不足和颇多争议的，这也导致教学方面对盆地的阐述缺乏整体性的素材支撑，更缺乏方便学生理解的可视化材料。本文力图依据代表性剖面做剖面演化分析工作，提炼柳江盆地的阶段性前陆盆地属性及发展规律，也可为实习教学丰富一些素材。
2. 柳江盆地西部前陆盆地的剖面平衡
任学义[19]文中50号测线的数据在张赵庄以南的第四纪沉积槽地中测试获得，根据北侧张赵庄的剖面测试结果，本文结合边惠惠[20]的解释方案，以任学义[19]文中50号剖面为基础，建立了剖面平衡及演化过程如下图1所示，从演化剖面图中可见以下规律。
(1) 奥陶系地层存在明显的顺层滑脱
奥陶系地层顶底面存在明显的顺层滑脱，滑脱面将活动地层分为3套系统，导致奥陶系地层和泥盆系以后的地层形成差异性的顺层滑脱系。顺层滑脱现象并不仅仅分布于图1中的在柳江盆地西缘，目前的地表构造出露中也较为常见，这里不再赘述。奥陶系地层底板的顺层滑脱大约与凤山组顶部的泥质条带灰岩的软弱性和小层之间易滑脱性有关系。奥陶系地层顶板的顺层滑脱则较为复杂，由于这个部位存在着本区最重要的加里东期不整合面，不整合面以上的地层主要是石炭系的含碳泥质页岩类，也属于相对软弱并形成薄层层理的利于揭层滑脱的岩层，容易在不整合面锯齿状以上形成一个低摩擦薄弱层。
(2) 坡坪式构造是常见的构造特征
在研究区坡坪式构造是最主要的区域性构造特征，坡坪式构造在逆冲推覆构造中是较为常见的，坡坪式构造的断坪主要发生在奥陶系的顶面和底面之间以及寒武系地层的近底部，说明在水平方向的推移是柳江盆地西部具体构造运动的主要形式，在水平推移向东的拓展过程中局部遇阻而造成断坡，变形发散转而斜向上传播，整体构成坡坪式构造，顺层滑脱是“主”，断坡则为“次”，断坡属于顺层滑脱诱发的构造。从应力场的方面来讲，研究区在坡坪构造形成时期水平挤压应力充当着最大主应力，与造山带的应力场模式一致。
(3) 盆地西缘的局部推行水平滑动距离在4.5 km以上
Figure 1. Tectonic evolution map of the western margin of Liujiang Basin
图1. 柳江盆地西缘构造演化图
盆地西缘地质体主要通过坡坪式逆冲上隆而实现地体移动。以左侧青白口系地层和太古代花岗岩为参照，按照本文图1水平推动距离达到8~9 km甚至以上，但由于这里的坡坪式构造中的具体断坡的所在位置带有一定的推测性，并不是最小可能推移距离。依据最上图的可靠剖面的信息，最小可能推移距离可以按照图1中最上图下部的关键点进行估算，最小距离就分为两段进行分别估算并求和，也就是A-B、A-C两段，A-B段代表青白口岩片在奥陶系岩片上的滑移距离，A-B线段长1.3 km，A-C段代表原左侧奥陶系岩片上的滑移距离爬上原右侧奥陶系地层之上的相对滑移距离，A-C线段长1.9 km，两者相加水平距离3.2 km，考虑到地层的弯曲，应用“直角三角形估算斜边法”，A-B线段长1.3 km对应的垂直边长1.2 km，A-C线段长1.9 km，对应的垂直边长1.4 km，A-B线段折算为斜长1.77 km，A-C线段折算为斜长2.36 km，两者求和为4.13 km，考虑到弧线段长度大于直线段，这个最小滑移距离应大于4.5 km。因此，青白口系岩片向东部的推行距离在4.5 km以上，相对于柳江盆地来讲，这是一个很大相对尺度的逆冲推覆距离了，这个距离大约是响山岩体东西最大宽度15 km的30%以上，或者有可能接近响山岩体的一半，这个数据基本是合理的。另一个估算推移距离的方法是根据响山岩体的东西宽度15 km，假设向东西的推移距离是对称的，那么将有7.5 km的向东推移距离是较为接近的，因此，相比之下这个最小4.5 km明显小于实际的推移距离，实际的推移距离大于4.5 km，并期望达到8~9 km。
(4) 寒武系揭层问题
寒武系的揭层作用也很明显，并且，寒武系的古埋深大约达到2500 m~3000 m之间，大约是侵入岩最小侵入埋深可以达到的侵入深度，目前，前寒武系地层的去向未知。也可能是先在深部揭层水平侵入，“揭层岩囊”可能是重要的模式，并且这种广泛存在的“揭层岩囊”在浅部很可能改造了石炭系软弱煤层，导致了柳江盆地煤的强烈变质[8] [9]。寒武系和青白口系地层之间地层也存在明显的顺层滑脱，这个滑脱很可能是馒头组、毛庄组所含的页岩作为主要的滑脱面来实现的。
(5) 后展式为主，由深到浅的作用过程
从图1演化的次序来讲，整体是一个后展式为主的模式，先是奥陶系沿顶底板的推移，后是深部的寒武系–绥中花岗岩的上叠，活动点逐渐向后方传递。推移块体的尺度渐小，奥陶系的大尺度推移期间的影响距离很大，这是水平移动量达到6 km的推覆构造，而后来的寒武系–绥中花岗岩块体则是小规模推移的块体。无论从推移距离还是从推动能量的角度来讲，整体都体现了由深到浅的作用过程，响山岩体的后推力的作用深度也是由深到浅的作用过程，水平方向的推动能力也逐渐转小，被推覆体的尺度由大变小，由远端推覆转化为近端推覆。
3. 柳江盆地的属性特质
(1) 前陆盆地特质
根据图1的结构，柳江盆地具备前陆盆地属性，并且是以坡坪式构造为特征的逆冲推覆构造，在演化的过程中，深部寒武系、奥陶系的顶底面的顺层滑脱是重要的控制性构造。在演化过程中，水平推移、上叠及重力位能也必然导致了对盆地中东部“柳江向斜”部位地层的前陆压陷行为，导致盆地东部原就向西倾斜岩层的倾角进一步增加。
(2) 区域动力学属性
郝素琴[4]和任学义[19]的剖面都反映了柳江盆地西缘存在冲断带的属性特质。郝素琴[4]认为中侏罗世后期，地壳明显上升，并遭受近东西向的挤压，柳江向斜进一步褶皱、全区普遍遭受风化剥蚀，次火山岩体不同程度被裸露，火山构造遭受不同程度的破坏，使全区构造复杂化。郝素琴[4]模式中侏罗世后期前陆挤压活动是和火山的活跃相伴生的，本文的解释倾向则是认为水平挤压是白垩纪响山岩体的侵入推移作用所导致的。马良[8]所反映的西部逆冲边界则是在吴庄、柳观峪一带以西，这个逆冲则是指响山岩体的东界形成的逆冲。此处较难解释的是究竟是侏罗纪还是白垩纪构造活动的结果，本文倾向于是由于响山岩体侵入作用的派生结果为主体，但并不排除侏罗纪存在一定量的近东西向的挤压造山的趋势性行为，侏罗纪如果存在东西向造山行为大约也并非由侏罗纪火山岩的推动所导致的，只是本区的侏罗纪造山行为还有待于进一步挖掘而已。
(3) 柳江盆地是大范围绥中花岗岩上发育的碟形盆地
在早期地台发展阶段，柳江盆地西缘(响山岩体以东)也埋藏有大规模的绥中花岗岩，绥中花岗岩实际范围比地表揭露的分布范围大很多，不仅仅如柳成志[15]的描述的柳江盆地北、东、西三面由晚太古绥中花岗片麻岩围限，而南侧也是绥中花岗片麻岩，这些绥中花岗片麻岩的分布区域到达了远在柳江盆地外部西南侧的抚宁县城以西的芦峰口、茹各庄一带[21]。相对于绥中花岗岩的范围来讲，推测柳江盆地早期沉积是大范围绥中花岗岩上发育的碟形盆地沉积区，也可能在很多时间段柳江盆地都是绥中花岗岩上发育的碟形盆地，印证了陈丹玲[22]认为的柳江盆地发育于东部的片麻岩—花岗岩穹隆之上的观点，也说明刘锡文[3]认为的柳江盆地是燕山期地壳运动在山海关地穹上形成的柳江洼陷有一定的道理，这里山海关地穹就相当于现代教学常说的以绥中花岗岩为主体的山海关古隆起，也就是说柳江盆地早期沉积是大范围山海关古隆起上发育的碟形盆地沉积区，是和北部的燕山裂陷槽属性虽然位置毗邻但属性有所不同，这一点尚需引起理论界的注意。后来的柳江盆地的伸展以及挤压逆冲都是在绥中花岗岩基底破坏的基础上发生的，因此，绥中花岗岩基底破坏的断块伸展和挤压破坏是控制柳江盆地成盆的重要控制要素。
4. 讨论
(1) “小型造山带”属性
本区响山岩体和吴庄背斜区的组合相当于岩体推动的“小型造山带”属性，并属于岩体侵入过程推动的逆冲推覆构造，岩体侵入作为后推力的实现模式，这样的动因在陆壳内应该是不鲜见的，这种“小型造山带”属性也提供了水平方向为最大主应力方向的造山带应力场模式的应力场环境。吴庄背斜区的造山带属性以及如何以造山带的视角研究其特点及演化的工作需要引起重视。
(2) 中生代火山岩盆地的宽度
中生代安山岩盆地(侏罗纪为主)的宽度很可能远大于目前柳江盆地的残留范围，当然，这只是基于图1剖面恢复工作的推测，中生代火山岩盆地在吴庄背斜区和响山岩体侵入区是“缺”还是“失”是较难确定的。整体来讲，侏罗纪盆地的范围大约是更加宽阔的，而只不过是盆地西部的侏罗纪盆地内容受到响山岩体的抬升剥蚀和冲断缩短改造后成为目前能看到的范围而已。因此，目前看到的侏罗系火山岩(盆地)的范围只是侏罗纪时期火山岩盆地局部残留而已。
(3) 盆山关系
在区域盆山关系方面，整体结构单元可以分为花岗岩山(响山岩体)–西部冲断带–中东部的“柳江向斜”压陷盆地三个部分，响山岩体在侵入过程中实现了对围岩地层之间的逆冲关系，下部巨大水平运动量的地层实现了在前缘断坡区造就出“冲断带”，东部“柳江向斜”压陷盆地的压陷导致地层进一步倾斜，而“柳江向斜”以西的吴庄背斜则是“冲断带”构成的背斜(至少背斜经历过冲断带的改造)，其身份相对于一般实习指导书上所概括的“柳江向斜”与“吴庄背斜”来讲更加复杂一些。对于地层的变形方式来讲，最西部的响山岩体上部地层以抬升和“背驮”移动为主，且在其形成期可能伴随着复杂的裂陷活动，只不过这部分沉积层被剥蚀殆尽。“冲断带”以不同“块体片段”之间依据坡坪式构造的规律进行空间上的“叠置”和地表的迅速剥蚀为特征。最东部的“柳江向斜”压陷盆地则以压陷为主要特征，历史上“冲断带”的“叠置”还很可能大规模地叠置在这些侏罗纪火山岩之上，只是后来被迅速剥蚀掉了，这种大规模的叠置和剥蚀也意味着快速地压陷和回弹，因此，目前的压陷导致的中东部地层的倾斜未必是历史上最大的。
(4) “薄皮”概念的依据
本文认为，柳江盆地西部的结构属于“薄皮构造”的范畴，并更高的概率属于“薄皮构造”产生的逆冲推覆构造。对于本文所倾向的“薄皮”概念的依据，主要如下：1) 本区的演化剖面显示这里的水平方向的影响距离(约10 km尺度)和地体的水平推移距离(8~9 km)相对于拆层的深度(3~4 km)来讲是较大的，水平方向影响远大于竖直方向的影响。2) 本文如图1的拆层的发生深度并未切穿整个绥中花岗岩(基底)，整体上不属于基底卷入构造，在概念上仍然属于“薄皮构造”为主。3) 揭层以及顺层滑脱是主要的形式。这里强化“薄皮”概念的主要意义是：1) 水平横推是主要的或者显著的动力学模式，这一点和侏罗纪的(负向)火山岩盆地[4]相区别。2) 意在引出其白垩纪成盆和侏罗纪成盆存在显著的差异，侏罗纪成盆模式和白垩纪成盆(含成山)模式存在着明显的转换，其为如何转化的还亟待侏罗纪成盆的系统研究以及白垩纪成盆和侏罗纪成盆的系统对比。
(5) 柳江盆地与柳江向斜(盆地)的关系问题
这里柳江向斜的概念则是相对于吴庄–柳观峪冲断带的区域而言的，属于压陷成盆构造单元，本文倾向于将柳江向斜阐述为仅仅是柳江盆地的东部单元，其范畴不包括吴庄–柳观峪一带，也就是柳江向斜是和“吴庄–柳观峪”一带的“冲断构造带”同级别的构造单元。响山岩体相对于沉积层来讲也相当于(岩体性质的)冲断带，现代的柳江盆地的西边界就由于响山岩体冲断带隆升来约束的。因此，侏罗纪时期的柳江盆地大约是东西较宽的，后来受到了本文的东西向逆冲压缩，白垩纪时期的柳江盆地转化为前陆盆地，西部则转化为本文的今吴庄背斜区域的“冲断带”，并且历史上的冲断带范围较目前残留带宽要宽的多。侏罗纪时期的柳江盆地很可能包括了目前响山岩体在内的更大的范畴，以侏罗纪时期盆地的视角来看，柳江盆地既包括西部被抬升剥蚀的部分，也包括转化为冲断带的吴庄背斜地区，也包括后来的地表形态为酷似“√”状的一个开阔型不对称大向斜[3]，也即是目前看到的“柳江向斜”只是“古柳江盆地”的一部分而已，“古柳江盆地”(含侏罗纪火山岩盆地)的身份亟待系统地研究与展开。
(6) 两次隆升当都属于花岗岩的活动
李越[18]文章论及K-Ar法获得的响山岩体中心相碱性花岗岩年龄为98~100 Ma，磷灰石裂变径迹年龄在76.8~58.8 Ma之间，体现了响山岩体实际上存在两期活动的情况。在本文的图1中的演化模式图中，在图1中最底部图中表示了第二期深部岩浆推动的模式。事实上，本文演化的推进以目前资料尚无法区分98~100 Ma活动和76.8~58.8 Ma两者的贡献，但由于本区难以找到响山岩体以外的能够产生较大尺度逆冲推覆的地壳运动条件，因此优先考虑两次活动都属于响山岩体本身的活动，那么就可以想象“深部花岗岩活动推动浅部已就位花岗岩”的模式。当然，并不能排除76.8~58.8 Ma期间更大尺度的区域性构造活动的可能性，但就算是有76.8~58.8 Ma期间更大的区域性造山活动，高概率也是和深部的岩石圈热活动是相配合的，这大约是燕山运动中常见的一种活动形式。
5. 结论
(1) 柳江盆地西缘属于前陆盆地属性，冲断带和压陷结构是柳江盆地西缘的特征，导致柳江向斜西部地层的整体向西倾斜，也强化了整个柳江盆地的向西倾斜角度。目前看到的“柳江向斜”只是“古柳江盆地”的一部分而已，“柳江向斜”以西的吴庄背斜则是“冲断带”构成的背斜。
(2) 演化次序整体上逆冲推覆呈现后展式的发展模式，体现了深部推动能量的“由深到浅”的过程，很可能是响山岩体的两期隆升的推挤作用所导致的逆冲推覆构造，被推覆体的尺度由大变小，由远端转化为近端，盆地西缘吴庄地区曾属于小型“造山带”。
(3) 柳江盆地西部的结构属于“薄皮构造”，薄皮坡坪式构造是主要的控制性构造，寒武系、奥陶系顶底板都存在滑脱面，且奥陶系顶底板存在着大尺度的顺层滑脱，白垩纪成盆和侏罗纪成盆存在显著的差异。
(4) 盆地西缘的局部推行距离在4.5 km以上，预计可达到8~9 km左右，相对于柳江盆地的尺度来讲，属于“相对超大尺度”的逆冲推覆距离，导致的物质剥蚀量相对于柳江盆地尺度来说是巨大的。
(5) 柳江盆地西缘(吴庄一带)也埋藏有大规模的绥中花岗岩，绥中花岗岩的实际分布比地表揭露的分布范围大很多，柳江盆地可能是大范围绥中花岗岩(山海关古隆起)上发育的碟形盆地。
基金项目
基金项目：河北省高等教育教学改革研究与实践项目(2022GJJG483)、防灾科技学院大学生创新创业训练计划项目(X202411775016)资助。联合资助支持。
NOTES
*第一作者。