2008 年11 月J o u r n al of China U n iver s it y of Mining & Tech n o lo g y No v. 2008
闽西南小溪洋井田构造形成演化的动力学机制研究
宋立军1 ,2 , 刘池洋1 , 吴冲龙3 , 周珍琦4
(1 .西北大学含油气盆地研究所, 陕西西安710069 ; 2 .西安石油大学油气资源学院, 陕西西安710065 ;
3 .中国地质大学(武汉) 资源学院, 湖北武汉43007
4 ; 4 .福建省闽西地质大队, 福建三明365001)
摘要: 为加深闽西推覆构造带形成过程及其动力学机制的认识，采用构造解析与区域背景分析相结合的方法，对位于闽西推覆构造带前锋处小溪洋煤田构造的几何学、运动学特征及其构造演化的动力学机制进行分析.结果表明：井田内存在滑脱和推覆2 种性质的构造; 井田构造整体几何形态呈“仑”字型，其中“人”字代表多次逆冲推覆的叠瓦状构造“, 匕”指井田的倒转向斜构造和其内部沿轴面的滑脱断层；早三叠世与中侏罗世华夏、库拉板块先后分别向西侧的扬子和华夏陆块下俯冲，引起武夷山脉隆起，导致井田在来自北西的2 期继承性的挤压应力作用下，于印支期先后产生重力和挤压顺层滑脱构造，形成倒转复向斜褶皱，并最终于早燕山期形成“仑”型背骑式逆冲推覆构造；燕山晚期和喜山期在区域拉张环境下井田遭受剥蚀改造，并使部分构造产生反转.
关键词: 推覆构造; 演化; 动力学机制; 小溪洋井田
中图分类号: P 5481 2 文献标识码: A文章编号:100021964 (2008) 0620839209
Evol u tio na r y Hi s to r y a n d Dyna m ic Mec h a ni s m of St r uct ure s
i n X iao xi y a ng Coalfiel d , We s t e r n Fujia n Pro vi n ce
SO N G L i2j u n1 ,2 , L IU Chi2ya n g1 , W U Cho n g2lo n g3 , Z H O U Zhe n2qi4
(1 .In stit u t e of Oil a n d G a s Ba s in ,No r t h we s t U n iver s it y , Xi’an , Shaanxi 710069 ,China ;藏宝阁卖号流程
2 . Oil Re s o u rces Facult y , X i’a n Pet r o leum U n iver s it y , Xi’a n , Shaa n xi 710065 , China ;
3 .Facult y of Ea r t h Reso u rce s , China U n iver s it y of G eo s cience s , Wuhan , H u bei 43007
4 ,China ;
4 . West er n Fujia n G eolo g ical Pa r t y , S a n ming , Fujian 365001 , China)
Abstract : In o r d e r to u n de r s t a n d t h e evol u tio n a r y hi s to r y a n d dyna m ic mecha n i s m of t h r u s ti n g napp e st r u ct u ral zo n e of we s t e r n Fujia n p r o v i n ce , t h e c h a r act e r i s tic s of geo m et r y a n d ki n e mat2 ic s a n d dyna m ic mecha n i s m of st r u ct u re i n Xiao xiya n g co a lfiel d we r e st u died by co m bi n i n g st r u ct u ral a n al y s i s wit h bac kgro u nd a n al y si s , w h ich locat e s t h e f ro n t p a r t of t h r u s ti n g napp e st r u ct u ral zo n e .The re s ult s sho w t h at t h e r e a r e t w o ba s ic st r u ct u ral t y p e s of decolle me n t st r u ct u re a n d t h r u s ti n g napp e st r u ct u re .The w h ole p r of ile of coalf iel d i s i n t h e fo r m of “仑”
p at t er n , w here t h e“人”rep r e nt s t h e i mbricat e a r ra nge me nt of multi2p erio d t h r u sti n g napp e s
a n d t h e“匕”t h e rever s e d syncli n e a n d it s decolle m e n t f a u lt alo n g wit h a xial p l a n e . A t ea r l y t ri2
a s sic a nd mi ddle J ura s sic , Cat hysia a nd Kula p lat e s re s p ectivel y under t hr u s t be neat h t h e Y a n2
gtze block a nd Cat hy sia bloc k , w hic h re s ult s i n t he re gio nal co mp re ssio n a nd t he up li f t of Wuy2
i s ha n mo u nt a i n. B y t h e p r e s s ure a n d gravit y f r o m no r t h we s t e r n , t h e be d di n g decolle m e n t
st r u ct u re a n d t h e fo r matio n of rever s ed syncli n e s ucce s sivel y develop e d at t h e Indo s i n ia n epoch ,
收稿日期: 2007209216
基金项目: 国家重点基础研究发展计划( 973) 项目( 2003 CB214600) ；国家重点科技攻关项目( 2004BA616 A206201)
作者简介: 宋立军( 19772) ，男，山东省禹城市人，博士( 博士后) ，从事盆地分析及构造地质方面的研究.
E2m a il : slj2003150 @126 . co m T el : 139****9067
a n d t h e t h r u s ti n g napp e st r u ct u re ulti mat e l y ge n e r at e d i n t h e co a lf iel d at ea r l y Y a n s ha n ia n ep2
och .In lat e Y a n s ha n ia n a n d Hi mala y a n epoc h , t h e well f iel d s uff e r ed f r o m t h e refo r matio n a n d
e r o s io n a n d p a r t s o
f st r u ct u re were i n ver s ed u n de r t h e regio n al t e n s io n e n viro n me n t .
K ey w ords : t h r u s t2napp e st r u ct u re ; evol v e m e n t ; dyna m ic s mec h a n i s m ; Xiao xiya n g coalf iel d
福建政和2大埔断裂以西的闽西地区，以政和2
南平2清流2上杭一线为界，东西两部分分别称为闽
西南坳陷和闽西北隆起[ 1 ] ( 图1) . 随着1 ∶5 万区
调工作的开展、煤田和金属矿床地质勘探工作的深
入，许多研究单位和学者相继认识到了闽西的推覆
构造现象[ 2212 ] . 闽西北地区主要出露前震旦纪地
层, 而由上古生界组成的原地岩系呈“构造窗”形
式仅在沟谷中被剥露; 闽西南坳陷分布的大片震
旦纪———古生代地层, 则以飞来峰的形式，孤立分
布于上古生界和部分中生界原地岩系之上( 图1) .
研究大大地提高了闽西推覆构造研究程度，但对与
本区构造格局有关的许多基本问题的认识分歧很
大，诸如逆冲推覆构造组合样式、推覆方向、变形特
征、逆冲作用的时间和期次等问题尚未得出令人信
服的答案.
矿区煤炭资源的预测、福建地质找矿思路和方法提
供新的理论指导；而且还可能有助于揭开整个闽西
推覆构造带的动力学机理，从而深化对闽西推覆构
造带、华南东部大地构造的形成演化的认识.
图2 小溪洋井田A2B 剖面
Fig. 2 Sectio n al sk et ch map of A2B
i n Xiao aiya n g well f ield , Datia n co u nt r y
图1 福建省大田县小溪洋井田地质
Fig. 1 G eolo g ical dia gra m of Xia n xiya n g
well f ield in Datia n co u nt r y
因此，文章将在深入研究小溪洋井田构造的几
何学、运动学特征的基础上，充分结合前人及区域
地质资料，对小溪洋井田构造演化的动力学机制进
行探讨，探索了井田推覆构造发生、发展的深层次
原因，解决推覆构造的成因机制和动力学规律，提
高闽西推覆构造的研究程度.
福建大田县奇韬矿区小溪洋井田位于闽西南
坳陷太华- 长塔背斜北东倾伏端(图1) ，大地构造
上恰好位于扬子与华夏板块缝合处———江绍断裂
东侧闽西推覆构造带的前锋处(图2) . 随着井田勘
探程度增高，大量可供利用的钻探、坑探及地下采
掘资料，为合理、准确地了解井田构造的三维空间
几何学、运动学与形成演化的动力学机制奠定了良
养生火锅好的基础.其良好的地理位臵，使其研究不但会对
井田地质特征
1
小溪洋井田位于广平推覆体中南部，大田广平
苏桥一带(图2) . 井田内出露地层有中上元古界麻
源群变质岩( Pt 223 my) 、石炭系下统林地组( C1 l ) 厚
层砂砾岩、二叠系下统栖霞组( P1 q) 灰岩、文笔山组
( P1 w) 泥质岩、童子岩组( P1 t ) 含煤地层、上统翠屏
山组( P2 cp )砂岩和早侏罗系下统梨山组(J 1l )砂质
第 6 期
宋立军等 : 闽西南小溪洋井田构造形成演化的动力学机制研究
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岩 . 井田地壳经历了多次构造运动 ，褶皱和断裂构 造均十分发育. 井田整体褶皱构造形态为一倒转向 斜构造 ，按级别由大到小 ，其下又可划分出 Ⅱ级构 造和 Ⅲ级构造 ( 图 3 ,4) . 井田内断裂构造发育 ，除 逆冲推覆构造外 ( F 1 , F 0 , F 7 ) , 还 普遍 发 育造 成文 笔山 、童子岩组地层大量缺失的滑脱构造 ( F 2 , F 3 ) 和轴面滑脱构造 ( F 4 ) . 此外 ，还有以后期向北西方 向滑落为特征的逆断层 ( F 5 , F 6 ) . 井田及其邻区内
岩浆活动较为强烈 , 但各岩体的展布及形态明显
受构造控制. 井田西侧加里东期的湖源岩体 (γ 3 ) 、印支期岭兜 (
γ 1 ) 岩体均表现为推覆体 ，推覆于麻源 5 群地层之上 ，但在井田西北侧的五龙顶处可见推覆 体被晚侏罗系南圆组 (J 3 n ) 不整合覆盖 ; 燕山早期 的汤泉岩体 (γ 2 ) 和华力西期的新桥岩体 (
γ 4 ) 则分 5 别呈原地形式出露于井田内部或东侧 . 此外 ，沿 F 5 断层还见有花岗斑岩 (
γπ) 岩脉 . 图 3 大田小溪洋井田 A 2B 剖面
Sectio n al sk et ch map of A 2B in Xiao aiyang well f ield , Datia n co u nt r y
Fig. 3
图 4 大田小溪洋井田 C 2D 剖面
Sectio n al sk et ch map of C 2D in Xiao aiyang well f ield , Datia n co u nt r y
Fig. 4
45°，局部达 60°～70°. 倒转向斜走向和倾向上均发
育宽缓的 , Ⅱ, Ⅲ级背向斜构造 . Ⅱ级褶皱轴向总体
为近南北向 ，轴面倾向北西 ，倾角较陡 ，延伸长 11 5 ～41 0 k m ; Ⅲ级次级褶皱构造发育 ，卷入地层均为 童子岩组 (图 3 ,4) .
2 几何学特征
小溪洋井田推覆构造在平面上由一系列北西 向南东弧形凸出的逆冲断裂及其所夹的外来岩系 组成. 井田西北部以推覆岩席为主 ，东南部为原地 岩系. 中部上元古界麻源群 ( Pt 223 my) 由于后期风 化剥蚀 ，而过渡为飞来峰构造 . 井田构造剖面上表 现为一倒转向斜构造 ，外来岩系呈叠瓦状逆冲到倒 转向斜构造之上 ，主要断层面均向北西倾斜 ，倾角 在 20°～50°之间 ，如 ：卢后坑西 200 m 处 F 0 断层产
状为 290°∠23°( 图 5) . 向斜核部为童子岩组 ，两翼 由文笔山组 、栖霞组组成 ，核部以 F 4 轴面滑脱断层
为界分正常和倒转两翼. 倒转向斜轴向为北东 40°
～50°左右 ，两翼夹角 30°～52°，两翼倾角在 20°～
图 5
大田小溪洋井田卢后坑西 200 m 处 F 0 断层照片
Fig. 5
Pict u re of F 0 f a ult at 200 m we s t of L uho u ken
i n Xiao aiya n g well f ield , Datia n co u nt r y
21 1 主断层
1) F 4 轴面滑脱断层
F 4 轴面滑脱断层为一深部隐伏断层 , 破坏了
童子岩组第一段含煤地层的完整性 ，将倒转向斜错 开成倒转翼和正常翼两部分 (图 2 ,3) ，断层上盘含
童子岩组倒转翼 地层 , 下 盘 含童 子岩 组 正常 翼地 层 . 轴面滑脱断层的断层面呈缓波状起伏 ，南高 ，北 低 ，井田南东部变陡 ，南 、北部均被 F 2 所切 ，在井田 外东部边缘被 F 6 所截. 据钻孔观察 ，断层破碎带角 砾成份为砂质岩 、泥质岩 、石英及煤 , 角砾呈棱角 状 —次棱角状 ，局部因岩脉侵入变宽 .
2) F 2 , F 3 滑覆断层 井田内 F 2 断层发育在栖霞组与文笔山组或童 子岩组之间 ; F 3 发育在童子岩组与文笔山组之间.
F 2 , F 3 在井田内错失了大量的童子岩组第一段下
部地层与文笔山组地层 ，并使文笔山组地层呈透镜 体夹在两断层面之间 . 其中发育于倒转向斜的正常 翼底部的 F 2 断层为井田的脱底滑覆断层 ，是井田 原地岩系与外来岩系的分界面 ，断层面呈缓波状起 伏 ，南 、北高 ，中间低. 两断层带中断层角砾岩发育 , 角砾成份复杂 , 既有上盘的煤 、泥质岩 、砂质岩角 砾 ，又有下盘的硅质岩 、灰岩 ，还有石英斑岩 、花岗 斑岩角砾 . 角砾形态不一 ，泥质岩 、砂质岩角砾为棱 角状 —次棱角状 , 大小为 1 ～ 8 mm , 泥质胶结 ; 石 英斑岩和花岗斑岩角砾呈次棱角状 —次圆状 3
. 断 层角砾岩这一特点在邻区永丰 、大竹林井田也同样 存在[ 11 ] . 两断层在整个闽西南坳陷主要煤矿区中
的井田被大量的发现 ，其均造成了童子岩组和文笔 山组地层的大 量缺 失 , 如 : 龙 岩 翠 屏 山 煤 矿 区 ( 8 线剖面图)
[ 11 ]
、天湖山煤矿区
[ 13 ]
、永定富岭煤矿区
(8 线剖面图) [ 2 ] 、永安加福煤矿区 ( 30 线剖面图) 、
大田上京煤矿区 ( 108 线剖面图) [ 13 ,15 ] . 井田内 F 2 , F 3 断层角砾来自异地的角砾磨圆度较好 , 说明断层总的推覆距离较远 ，结合断层区域分布广泛 ，均 造成地层缺失的情况 ，推断 F 2 , F 3 应为滑覆构造 , 是区域构造产物 . 21 2 上覆系统 (一)
上覆系统 (一) 中外来岩系主要由上震旦统麻 源群 ( Pt 223 my) 、下石炭统林地组 ( C 1 l) 、印支期白云 母花岗岩岭兜岩体 (γ 5 1 ) 及倒转向斜倒转翼地层组成 ，分别经由 F 1 , F 0 , F 7 , F 4 推 覆于 由 倒转 向斜 正
常翼地层组成的上覆系统 (二) 之上 (图 1) . 由于地
形切割及后期风化剥蚀作用 ，外来岩系麻源群部分剥蚀 ，而呈现飞来峰构造. 外来岩系变形以强烈挤压为特征 ，具韧性变形特征. 断层出露线总体呈弧
状向南东凸出 ，受地形控制 ，一般呈弧形 ( F 7 ) 、蛇曲状 ( F 0 ) 或闭合曲线 ( F 1 ) 延伸. 上覆系统 ( 一) 中 ，发育反“S ”形的次级褶皱 Ⅲ2 , Ⅲ3 ( Z K 1804 控制) 、Ⅲ4
( Z K1606 控制) 3 对倒转背向斜 ，轴向北北东 ，轴面
倾向北西西 ( 表 1) . 除 Ⅲ3 背向斜两翼被 F 4 , F 3 共同破坏外 ，其余背向斜两翼均被 F 4 和 F 2 破坏 . 此 外 ，钻孔内可见比 Ⅲ级褶皱更为次级的反“S ”形小 揉皱 .哥窑瓷器
表 1 大田小溪洋井田 Ⅲ级褶皱简表
中国象棋网站T a b le 1 A Simply T a b le F ol d of three G ra d e i n X ia oxiyang W ell Fiel d , Da t i an C ountry
轴面 翼夹角/ (°) 正常翼产状/ (°) 倒转翼产状/
(°) 构造单元
构造编号
枢纽方向
控制情况
倾向
倾角/ (°
) 向斜
背斜 N N E N E N WW N WW 32～36 33～35 42～54 28～35 55～67 55～67 9～13 5～32 A 2B 线 Ⅲ2
A 2
B 线
向斜 背斜 N N E N N E
N WW N WW 33～ - 48 32～48 28～57 31～38 54～67 54～67 3～31 16～36 Z K 1804 Z K 1804 上覆单元 ( 一) Ⅲ3
2N E 向斜 背斜 N W N WW N WW 32～40 29～41 35～48 32～51 55～65 55～65 10～20 14～23 Z K 1606 Z K 1606 Ⅲ4
N W 2N E 2N 背斜 向斜 N N E SE E SE E 26～41 27～40 18～31 20～33 15～29 17～30 37～53 37～53 Z K 1802 ,1402 Z K 1802 ,1402 Ⅲ5
N N E 2N 上覆单元 ( 二)
背斜 向斜
N N E N N E
SE E SE E
14～31 13～30
11～32 13～39
11～25 7～18
15～52 15～52
Z K 1001 ,2003 Z K 1001 ,2003
Ⅲ6
注 “: N N E 2N ”指井田北南两端的枢纽的方向.
21 3
上覆系统 (二)
上覆系统 (二) 以 F 4 轴面滑脱断层与上覆系统 (一) 为界 . 外来岩系由二叠系栖霞组 、文笔山组 、童 子岩组 、翠屏山组和三叠系溪口组等向斜正常翼地
层组成 ，变形以童子岩组煤系强烈褶皱为特征 . 上 覆系统 (二) 中 , Ⅱ级背向斜轴面向北西倾 ，轴向总
体为北东 30°左右. 此外 ，还发育“S ”形的 Ⅲ级褶皱 Ⅲ5 ( Z K1802 控制) 和 Ⅲ6 ( Z K 1001 , Z K 2003) 2 对倒
3
福建省闽西地质大队 ，福建省大田县奇韬煤矿区苏桥 ———小溪洋井田详查 ( 最终) 报告 ,2005 .
第 6 期
宋立军等 : 闽西南小溪洋井田构造形成演化的动力学机制研究
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(图 2) . 说明推覆作用应发生在早侏罗世末期 —中
侏罗世 ，即早燕山期. 这如同井田东面永春天湖山
煤矿区童子岩组被推覆到下 、中侏罗统之上[ 223 ]
经典阅读读后感；明 溪地区晚古生代地层及前寒武纪变质岩均逆冲于中侏罗世漳平组之上 ，主要逆冲断层均被晚侏罗世
花岗岩体所切穿[ 8 ] ，所反映规律一致 ，说明推覆构
指明灯
造主要发生在中侏罗世末期的燕山早期 . 此外 ，白垩纪燕山晚期为拉张环境[ 3 ,15 ,19 ] ，不具备形成推覆 构造条件 ，从另一侧面也证明了这一结论.
转背 向 斜 , 其 轴 向 为 北 北 东 , 轴 面 倾 向 为 南 东 东
(表 1) ，两翼均被 F 4 , F 2 或 F 3 滑脱断层共同破坏 .
21 4
下覆系统
下覆系统由原地岩系二叠系栖霞组及其下伏 地层组成 . 井田内揭露的原地岩系仅有二叠系栖霞
组 ，岩性主要由灰 —灰黑色 、厚层状浅海相灰岩组 成 ，顶部被 F 2 断层所切 ，断层带普遍见黄铁矿化 、 铅锌矿化现象 ，局部见铅锌矿体.
3 运动学特征
31 1 运动方向及扩展方式
由逆冲推覆构造平面上向南东方向弧形凸出 (图 1) ，剖面上呈断层面倾向北西的叠瓦状断层组 合 (图 2 , 3) ; Ⅱ级向斜褶皱北西翼宽缓 ，南东翼窄 陡 ，轴面倾向南东 ；不对称的 Ⅲ级褶皱 ，正常翼轴面 倾向南东 ，倒转翼轴面倾向北西的特征 ，可知逆冲 推 覆 构 造 由 北 西 往 南 东 方 向 扩 展. 这 与 陈 爱 根 (1996) 估 算 的 建 宁 渠 村 ( 911 5 M P a ) 、太 宁 武 调
(741 5 M P a ) 及宁化湖村 (731 8 M P a ) 3 个断层带附
近构造岩的古构造应力平均值由北西向南东依次 递减的趋势 ，所反映的逆冲推覆构造作用的运动方 向结果一致[ 15 ] .
由推覆断层在构造运移方向上向东南切层爬 升 ，推覆体东南前端峰带变形比西北中后部分变形 大的特征 ，可知推覆断层应是由北西往南东方向扩 展的后展式 . 31 2 形成时代
动力学机制
4
根据井田现有资料 ，结合前人资料及区域动力
背景资料分析结果 ，经过详细的构造解析 ，认为小溪洋井田构造演化的动力学过程大体经历了以下
几个阶段 .
4 . 1 准备阶段
大量的近义词华力西期 ，在区域坳陷背景下 ，井田范围内依
次接受了晚古生代至二叠纪末期的沉积 . 文笔山组泥质岩 、童子岩组含煤地层与上覆地层翠屏山组砂
岩 、粉砂岩地层 ，以及下伏地层栖霞组 、林地组灰岩地层之间 ，存在的岩石力学能干性质的差异 ，为层间滑脱断层的产生创造了必要的前提条件 .
4 . 2 滑动构造及向斜构造形成阶段
早三 叠 世 , 华 夏 亚 板 块 向 扬 子 板 块 之 下 俯
项脊轩志作者
冲[ 20 ] ，武夷山挤压隆起 , 闽西南坳陷 , 使闽西北与 闽西南之间产生巨大的地形差异 . 在斜坡造成的重
力势能作用下 ，井田内翠屏山组灰岩与溪口组硅质岩沿童子岩组或文笔山组软弱岩层 ，产生由隆起向
坳陷 、由西北向南东的滑动 ，形成 F 2 , F 3 滑脱断层 (图 6a ) . 随着挤压作用的继续 ，闽西南坳陷中的太
华2长塔背斜形成 ，处于背斜北东倾伏端的井田地 层受到 褶 皱 运 动 的 影 响 , 井 田 内 强 硬 岩 层 ( C 1 l ,P 1 q) 在褶皱下 ，整体下凹而形成向斜构造 ; 童子岩
组软弱岩层在硬岩层下凹提供的空间内 ，在弯滑和 弯流褶皱的作用下 , 东翼产生“S ”形 、西翼产生反“S ”形的 ? 级褶皱 (图 6 b ) . 两阶段滑脱造成了童子
岩组和文笔山组地层的大量缺失 . 有限应变测量结果表明 ，大田矿区富林图解 K 值大部分属于 K =
1 ，反映了单纯的剪切作用占统治地位
[ 11 ]
, 证实了
滑脱作用的存在 . 矿区内似斑状黑云母花岗岩成分的岭兜岩体 (5 1 ，锆石 , U 2Pb) [ 19 ] 2261 0 Ma 的年龄 表明了这次构造运动的时间 ，岭兜岩体的侵位加速 了这一过程. 井田内地层最终形成了倒转向斜构造
(图 6c ) .
1) F 2 , F 3 滑覆断层
滑覆构造是在拉伸或挤压体制下隆凹背景下 , 重力滑动形成的以正断层为主组成的构造[ 2 ] . 发育 在童子岩组和其下伏栖霞组地层之间的 F 2 , F 3 断 层 ，造成了童子岩组和文笔山组地层的大量缺失 , 对煤层造成了较大的破坏 . 结合区域背景分析 ，早 三叠世华夏亚板块向扬子板块之下俯冲[ 16 ] , 武夷 山挤压隆起 ，闽西南强烈坳陷[ 17 ] ，发育的深海 - 半 深海浊积岩系内含有大量外来的孤立滑塌浅水鲕 粒灰岩特点
[ 18 ]
，说明闽西北武夷山隆起与闽西南
坳陷之间存在巨大的地形差异 . 推断 F 2 , F 3 滑覆断 层应形成于早三叠世末期. 井田东北侧倒转向斜卷
入的最新地层为下三叠统溪口组 ，也说明这一认识
(图 2) .
2) 推覆构造 井田内童子岩组地层推覆到侏
罗系下统梨山
组地层之上 ，在井田西北侧 5 k m 处的五龙顶可见 卷入推覆 构造 的 地层 被南 圆 组 (J 3 n ) 不 整 合 覆 盖
