秦岭地质概况.docx

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秦岭地质概况

秦岭及邻区区域大地构造背景和区域地质概况

区域现今的地壳结构构造和地表地质面貌是地质历史过程长期复杂演化的综合结果，经历了不同时期、不同构造体制的演变，是多元多源地球动力学作用的产物，既主要受控于全球统一动力背景及其派生的区域动力作用，也不能排除可能是区域局部特殊动力作用所致，具有十分丰富的地质信息。

因此,在区域地质研究中首先要充分重视研究区的区域大地构造背景，不仅避免“坐井观天”之弊,而且又能获取区域地质共性和差异性信息,为客观研究认识区域地质特征和形成演化奠定基础。

（一）区域大地构造背景

在现今的全球板块构造格局中，中国大陆位于欧亚板块的东南部,它东邻俯冲的太平洋板块及其俯冲带，南接印度板块及与欧亚板块的碰撞造山带（图2-1），恰处于欧亚板块、印度板块和太平洋板块三大板块交汇的特殊区域，构成了中国独特的地球动力学背景，制约着中国大陆中新生代以来的板块运动和板内构造作用，并控制着中国大陆南、北有别，东、西差异显著的地质结构和构造面貌（图2-2）。

图2-1全球板块构造格局中的中国大陆

（引自金性春，1984）

1.离散边界；2.转换断层；3.俯冲边界；4.碰撞边界

从地质历史角度分析，显生宙期间，中国大地构造及其演化依次受古亚洲洋、特提斯－古太平洋和印度洋－太平洋三大动力学体系控制。

在其作用和影响下，形成了以海西造山为主旋回的古亚洲构造域；以燕山造山为特征的环（滨）太平洋构造域和以喜马拉雅造山为标志的特提斯构造域（任纪舜等，2000，图2-3），经历不同时期的构造过程（表2-1），与其相应，形成中国西部以东西向构造为主，中国中东部在东西向构造基础上，叠加北北东向－近南北向构造的复杂叠置的构造格局，铸成现今的地壳结构和地表地质面貌。

在全球构造格局中，中国大陆显生宙构造突出显示古亚洲构造域的小陆块群的复杂聚合、增生形成统一古大陆，并在此基础上，环太平洋构造域和特提斯构造域叠加改造的强烈活动性。

在全球古陆块和造山带分布图上，中国大陆内的小型古陆块的发育表现得尤为显著（图2-4），表明中国大陆地壳结构有别于世界其他大陆的独特性。

图2-2东亚地区现代板块及板内运动状况略图（据丁国瑜等，1987）

表2-1中国及邻区构造旋回划分及大地构造年表

（据任纪舜等，2000）

图2-3亚洲构造域简图（任纪舜等，2000）

G.冈瓦纳大陆；R.俄罗斯克拉通；S.西伯利亚克拉通；

SK.中朝克拉通；T.塔里木克拉通；Y.扬子克拉通；

1.主要缝合线；2.现代贝尼奥夫带；3.构造分区界线；4.劳亚大陆上的克拉通；

5.冈瓦纳大陆上的克拉通；6.古亚洲构造域；7.滨（环）太平洋构造域；8.特提斯构造域

图2-4大西洋（陆）半球构造简图（Dottetal.,1988，转引自任纪舜等，2000）

G.冈瓦纳大陆；NA.北美克拉通；R.俄罗斯克拉通；S.西伯利亚克拉通；

1.中朝克拉通；2.扬子克拉通；3.塔里木克拉通

（二）区域地质特征和地球物理特征

依据区域地表地质和地球物理特征，中国大陆中东部地区可划分为三大基本构造单元，它们是华北陆块、扬子陆块以及两陆块之间所夹的秦岭－大别造山带（图2-5）。

图2-5中国大陆中东部构造单元划分图

①商丹板块缝合带；②勉略板块缝合带

华北陆块和扬子陆块分别形成固结于吕梁运动（1800Ma±）和晋宁运动（1000Ma±），在显生宙的地质演化过程中，它们基本上保持了稳定古陆块性质，并经历了在震旦纪至早古生代成为与古秦岭洋盆、海盆相关的广阔陆表海盆和陆缘海盆；在晚古生代－中生代初，受秦岭－大别造山作用及其影响，华北陆块由陆缘滨浅海盆向克拉通内的陆相湖盆发展，扬子陆块主体则仍为陆表海盆；中新生代华北和扬子区均转化为复合型克拉通内陆相沉积盆地，分别被称为鄂尔多斯盆地和四川盆地。

同时在其相关的中国大陆东部地区，它们作为统一整经历以挤压－伸展的构造作用过程，不仅造成中国东部北北东－近南北向褶皱、逆冲和走滑断裂的发育，同时发育濒太平洋的燕山期广泛的岩浆活动。

在此背景上，产生了一系列呈北北东－近南北向延展又被东西向构造带分割的中生代末－新生代的陆内断陷沉积盆地。

华北陆块与扬子陆块总体均呈现显著的基底与盖层分明的地壳二元结构，其盖层表现为由稳定性沉积组成，沉积地层基本保持未变质且具弱构造变形的特点，并成为我国煤、油、气三大能源的重要开发基地。

秦岭山脉西接祁连山、昆仑山，东连大别山，横贯中国大陆中部，绵延千余公里，既是世界典型大陆造山带，又是中国大陆南北地质、地理和人文景观的天然分带。

秦岭－大别造山带内的前震旦纪基底岩系均呈巨大的透镜状块体出露，并遭受显生宙构造作用强烈叠加改造乃至再造。

造山带内的震旦纪至古生代地层由与洋盆和不同陆缘海盆相关的沉积岩系和不同构造环境的火山－沉积岩组成，它们不同程度遭受早古生代末－中生代初洋盆俯冲、陆块汇聚碰撞和陆内逆冲推覆的复杂强烈变形、变质改造（局部发育高压、超高压变质）和深成岩浆的侵入。

中生代末和新生代的红色断陷盆地叠置其上，造成了秦岭－大别造山带断续延伸的现今面貌。

秦岭－大别造山带贵金属、多金属矿产发育并具相当规模，是我国重要的成矿带之一。

秦岭－大别造山带及相邻地区上述的地表地质特征及其相关性和差异性，也直接反映在由地球物理资料提供的地壳组成和结构构造方面。

在秦岭及邻区航磁△T异常平面图上（图2-6），秦岭造山带以复杂东西向线状异常为主，并在东西两侧呈发散状，构成哑铃型，其束状紧缩区在西安－宁陕一带。

哑铃型的南北两侧即为华北和扬子陆块的平缓非线性异常区。

重力布格异常图（图2-7）和莫氏面等深度图（图2-8）亦显示类似特征。

图2-6秦岭及邻区航磁△T异常图（王相等，1996）

1.正等值线；2.零等级组成；3.负等值线，单位nT

依据遥感（图2-9）和重磁（图2-10）的解释提供，秦岭造山带和邻区的构造特征突出显示华北陆块和扬子陆块的相对稳定性和秦岭造山带的显著活动性，而且秦岭造山带主断裂分布总体亦呈现哑铃型，主断裂呈近东西向延展，并与中国活动断裂分布的宏观格局相吻合（图2-11）。

图2-7秦岭及邻区重力布格异常图（王相等，1996）

图2-8秦岭及邻区莫氏面等深度图（王相等，1996）

图2-9秦岭造山带及邻区遥感构造解释图（王相等，1996）

1.基底断裂；2.一级断裂；3.断裂；4.线性构造；5.环形构造；6.弧形构造

图2-10秦岭造山带重磁构造解释图（王相等，1996）

1.深大断裂构造特征线；2.较大断裂构造特征线；3.中浅层断裂构造特征线

图2-11中国主要活动断裂图（丁国瑜等，1991）

1.正断层；2.逆断层；3.平移正断层；4.平移逆断层；5.平移断层；

6.性质不明、推测及隐伏断层；7.地震断裂或裂缝带

①西域断裂系；②天山断裂系；③西昆仑断裂系；④阿尔金断裂系；⑤祁连断裂系；

⑥柴达木断裂系；⑦昆仑-秦岭断裂系；⑧河西断裂系；⑨巴颜喀喇断裂系；

B10金沙江-红河断裂系；B11班公错-澜沧江断裂系；B12雅鲁藏布江断裂系；

B13西藏断裂系；B14康滇断裂系；B15龙门山断裂系；B16河套断裂系；

B17汾渭断裂系；B18下辽河-华北断裂系；B19皖、鄂、湘断裂系；

B20郯城-庐江断裂系；B21东北-华北北西断裂系；B22苏北-黄海断裂系；

B23东海断裂系；B24东南沿海断裂系；B25台湾断裂系；B26南海断裂系

（三）秦岭造山带及邻区的地壳、上地幔结构－镶嵌构造和立交桥式结构

中国地壳结构构造在平面上的镶嵌格局（张伯声，1980；王战等，1996；任纪舜等，2000）和地壳－上地幔结构构造在三维空间上的立交桥式结构是中国大陆结构构造的基本特征（任纪舜，1991；任纪舜等，1991，1994，2000；张国伟等，1995，1996，2001）。

镶嵌构造在中国大陆中东部地区非常醒目的表现为华北陆块和扬子陆块以秦岭－大别造山带为嵌接带的有机嵌合，并由前述的地表地质和地球物理资料共同反映出来，在地表和上地壳层次上呈现为两块夹一山和造山带以近东西向构造为主导的总体特征。

中国大陆中东部地区三维空间的立交桥式结构表现在，若对比观察中国大陆中东部地区的地表地质（图2-2、9、10、11）、地壳和岩石圈厚度变化（图2-12），反映地壳深层地质构造和物质分布的1°×1°平均布格重力异常图（图2-13）和上地幔密度分布图（图2-14）可以发现，中国大陆中东部地区地表、上地壳层和地幔之间存在结构构造的既协调又不协调的关系。

协调关系表现为，中国大陆中东部宏观地貌、地形和地壳、岩石圈厚度变化、重力梯度带的分布及上地幔密度分布均呈近南北向展布，并与区内中新生代陆内断陷盆地和隆起带的北北东－近南北向分布的构造格局相吻合。

不协调关系主要表现在本区大陆造山带的构造线均呈近东西向分布，与上述的北北东向－近南北向结构构造构成三维空间的立交桥式结构（任纪舜等，1991，1994，2000；张国伟等，1995，1996，2001），这一结构构造特征在秦岭造山带得以精细的解析（张国伟等，1995，1996，2001）。

中国中东部地区地壳平面上的镶嵌构造和地壳－上地幔在三维空间的立交桥式结构，实质是中国中东部地区在古亚洲构造域、环太平洋构造域和特提斯构造域不同时期，不同方式方向的动力学作用下，地幔物质调整，地壳结构构造叠加改造的不同层次耦合、非耦合关系的综合反映，揭示了中国大陆动力学的丰富内涵和特殊过程（任纪舜等，2000；张国伟等，2001）。

图2-12中国大陆与邻区海域地壳、岩石圈厚度图（黄怀曾等，1994）

70～80地壳厚度/km；80～100岩石圈厚度

图2-13中国10×10平均布格重力异常图

（殷秀华，史志宏，刘占坡和张玉梅编，引自丁国瑜等，1991）

图2-14中国上地幔密度分布示意图（单位：

8/cm3）

（冯锐，1985，转引自王相等，1996）

（四）秦岭造山带及邻区同位素地球化学省

同位素地球化学填图是确定岩石圈构造地球化学省，揭示岩石圈结构、区别陆块的差异性和相关性，探讨陆块离散、汇聚、拼贴、增生构造演化的有效示踪。

秦岭造山带及邻区Pb、Nd同位素地球化学填图（张理刚等，1993；朱炳泉等，1993；张本仁等，1995，1998）结果表明，华北和扬子陆块区分属两个不同的构造-地球化学省（图2-15）。

华北陆块区的壳、幔铅同位素组成比扬子陆块区贫放射性成因铅，尤其贫U-Pb；而且前者的太古宙和古元古代上地幔一直处于稳定弱亏损状态（εNd（t）=+2～+3），而后者的北部新元古代的上地幔基本接近原始地幔（εNd（t）=+0.3左右），并自古元古代向中元古代发展显示出愈益亏损的明显趋势（εNd（t）由+4.5增至+7.8）（张本仁等，1995）。

二阶段Nd模式年龄分布特征揭示华北陆块的大陆增长时间范围主要在3700～2500Ma，扬子陆块的大陆增长时间范围主要在2000～1200Ma（朱炳泉，2000），表明两陆块地壳增生历史和岩石圈早期演化明显不同。

而以内源沉积物纯碳酸盐岩成分反映的古边缘海盆水体化学特征，也提供华北陆块南缘和扬子陆块北缘元古宙至早古生代处于不同的沉积域（张本仁等，1995）。

秦岭造山带中的华北陆块南缘构造带属华北地球化学省，北秦岭和南秦岭虽同属扬子地球化学省，但北秦岭的Pb同位素填图已发现，北秦岭是与华北和扬子陆块都不同的具有高放射性成因Pb同位素组成的独立微陆块（许继峰等，1996）。

北秦岭元古宙上地幔属强亏损型（εNd（t）=+7.6～+6.3），也显示出既不同于华北陆块古元古代的上地幔特征，亦不同于扬子陆块早期上地幔的演化趋势而具有独特性（张本仁等，1995，1998；韩吟文等，1996）。

另外，同位素地球化学填图还揭示，秦岭造山带中沿北秦岭北界的洛南-栾川-方城一线是一明显的地球化学边界（朱炳泉，1995，1998；张本仁等，1996），该边界是区域前震旦纪构造演化的重要边界，而与秦岭带内显生宙的商丹缝合带不相吻合，反映了秦岭造山带结构构造的复杂性和演化的长期性。

秦岭造山带及邻区同位素地球化学研究的上述信息，为划分区域构造单元并探讨区域构造演化提供了不容忽视的示踪信息。

图2-15中国大陆矿石铅同位素省划分（朱炳泉，1993）

A.华南地体；B.华北地台；C.新疆地体；D.扬子地体；E.青藏高原；F.东北北部

（五）秦岭造山带及邻区构造单元划分

按照板块构造理论研究的现状，全球构造单元主要涉及不同规模的岩石圈板块的划分和不同类型造山带的划分。

岩石圈板块是依据离散边界、转换边界和汇聚边界来确定。

而造山带可划分为俯冲型造山带、转换挤压型造山带和碰撞型造山带三大基本类型（Deweyetal.,1970；金性春等，1984；Sengor，1991；李继亮等，1999）。

如图2-16所示，并主要依据不同类型造山带的构造变形、岩浆作用特征和蛇绿岩（蛇绿混杂岩）的发育等给予确定。

不同类型造山带均以规模较大的断层系统与其他构造单元分隔。

但是在实际的区域地质研究中，同一区域不同构造单元的划分因不同研究者的理解和认识的不同往往争议较大，因此有必要强调下述问题。

首先，板块构造背景下的各类造山带的分布均不局限于狭窄地带而具有广泛的弥散性变形特征。

若以碰撞造山带为例，造山带实际是发育在两个碰撞板块之间而且影响了两板块边缘相当区域的强烈构造变形带（图2-16B）。

因此，碰撞缝合带只不过是划分板块的边界，而不是造山带的边界。

造山带的边界应以前陆冲断带的前缘逆冲断裂为界。

图2-16板块构造背景下的不同类型造山带的结构构造模式图

A.俯冲型造山带；B.碰撞型造山带；C.转换挤压型造山带

其次，对于类似秦岭造山带这类经历长期不同构造演化过程的复合型大陆造山带而言，应当重视地壳构造及其相应构造单元随时间的非同时性演变和随空间的非均一性转化，因此，不同构造旋回造山带的边界是动态的，而绝不是固定不变的（周鼎武等，1994）。

鉴于上述，本教材按印支-燕山期的构造特征对秦岭造山带及邻区的构造单元做如下划分（图2-5，图2-17）。

按现今地表地质、地球物理、同位素地球化学提供的地壳结构构造特征，可将秦岭造山带和邻区划分为华北陆块、秦岭造山带和扬子陆块三大基本构造单元（图2-5）。

华北陆块与秦岭造山带的边界更可能在西起渭河地堑北侧的草碧-老龙山-圣人桥的逆冲推覆断裂带（周鼎武等，1994），向东隐伏于汾渭地堑之下并与东部的潼关－宜阳－淮南逆冲推覆断裂带相连。

主要依据是，秦岭造山带的构造单元划分主要是依据印支－燕山期的构造特征确定的。

汾渭地堑是叠置在印支－燕山期构造基础上的晚白垩世－新生代断陷盆地，它尽管在相当范围掩盖了华北陆块与秦岭造山带邻接部位的地表地质面貌，但汾渭地堑东部广大地区（张国伟等，1988，1996，2001）和渭河地堑北部（周鼎武等，1994）均有良好出露，这里发育一条规模较大，并且向北逆冲推覆的断裂带（图2-18，图2-19）。

而且该断裂带之南的地壳结构构造虽继承了华北陆块二元结构的基本特征，但构造变形和岩浆活动又显著与华北陆块不同，故属华北陆块南缘构造带（图2-17）。

对于扬子陆块和秦岭造山带的分隔边界来说，若认为略阳－勉县－方城－青峰－襄樊带为板块缝合带，则此带不是造山带的边界，造山带的南界应是该带之南的巴山－大别山南缘巨型推覆构造的前缘逆冲带（图2-17），在该带的不同区段（图2-20）均表现出由叠瓦状逆冲推覆断层及其相应的强烈紧闭倒转褶皱组成的北倾南倒的构造组合。

图2-17秦岭造山带构造单元划分略图（张国伟等，2001稍有修改）

Ⅰ.华北陆块南缘构造带；Ⅱ.北秦岭构造带；Ⅲ.南秦岭构造带；Ⅳ.扬子陆块北缘构造带；

F1草碧－老龙山－圣人桥－潼关－宜阳－淮南逆冲推覆断裂带；SF1.商丹断裂带（商丹板块缝合带）；

SF2.勉略断裂带（勉略板块缝合带）；F18.巴山－大别山南缘逆冲推覆断裂带

1.火山－沉积杂岩带；2.超基性埋岩；3.高压、超压变质岩（带）

按板块构造格局分析，由于秦岭造山带中发育商丹和勉略两条不同时期的缝合带，因此有必要对区域板块划分做如下讨论。

●商丹缝合带

该带西起甘肃天水向东经凤县唐藏、岩湾，太白黄柏塬，周至厚畛子，宁陕沙沟，商州三十里铺、丹凤、商南至河南南阳，再向东因涉及大别造山带内蛇绿岩和高压超高压变质岩带划分、形成时期及动力学意义的争论，故将其暂定为向信阳以东延伸（图2-17）。

商丹缝合带现今由不同时期、不同性质、不同规模、不同构造层次的韧性、韧脆性、脆性断层复杂叠置，共同组成大致近东西向延展的巨大断裂系统（张国伟等，1988，2001）。

宁陕沙沟、丹凤和商南等区段的解剖研究表明，现存断裂经历323～314～276Ma（糜棱岩中角闪石K－Ar，裴先治，1994；云母矿物39Ar－40Ar，许志琴等，1985；于在平等，1996）的左行走滑韧性剪切作用；211Ma±（糜棱岩锆石U-Pb，张国伟，Kroner，1990）的走滑－逆冲韧性剪切作用；（126±9）Ma（糜棱岩Sm－Nd定年）逆冲韧性剪切作用和45～100Ma（假玄武玻璃Rb－Sr全岩等时线年龄）的脆性走滑剪切作用的多期构造活动信息。

但这只是区域构造作用保存在断层带中的直观记录，而沿商丹断裂带构造作用的其他信息则具更深刻的地质内涵，主要表现在商丹断裂之北不仅断续出露一条变火山－沉积岩带（图2-17），该带是由洋岛型、岛弧型和洋壳型的蛇绿岩和非蛇绿岩残片组成的构造混杂岩带，而且在商丹断裂之北的北秦岭带广泛发育由辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩等组成的俯冲、碰撞型的深成岩浆杂岩带。

它们的形成时代由同位素年龄限定在500～400Ma，而商丹带之北的变质沉积－火山岩中发现的放射虫限定为奥陶纪-志留纪（崔智林等，1995），上述共同提供沿商丹断裂带近东西一线在500～400Ma期间，可能经历了秦岭早古生代古洋盆俯冲和华北板块与扬子板块的对接－碰撞的构造作用过程。

因此，商丹缝合带应是加里东期划分华北板块与扬子板块的重要边界。

加里东造山期间，南秦岭已增生于华北板块南部边缘，而后进入勉略洋的发展时期。

图2-18草碧－老龙山－圣人桥的逆冲推覆带不同区段构造剖面图（据周鼎武等，1994）

1.黄土；2.砂岩；3.砂页岩；4.页岩；5.断层带劈理及透镜体；6逆冲断层

7.三叠－二叠系；8.中下奥陶统；9.下奥陶统；10.下古生界顶面；11.下古生界底面

●勉略缝合带

该带在康县－略阳－勉县区段呈近东西向延伸，向东呈弧形经高川、城口延至襄樊。

勉略区段缝合带宽约8～10km，以多条主干断裂为骨架，强烈活动并卷入不同地层块体，其中尤以发育由超基性岩、堆晶辉长岩、拉斑玄武岩和硅质岩组成的蛇绿岩块为特点，构成蛇绿构造混杂岩带（张国伟等，1996，2000）。

其中基性火山岩的Sm－Nd全岩等时线年龄为（242±21）Ma，Rb－Sr全岩等时线年龄为（211±13）Ma，由在硅质岩中发现的放射虫确定时代为早石炭世（冯庆来等，1996），据此分析，勉略至高川一线，确曾存在消失了的石炭纪－二叠纪古洋盆。

由勉略缝合带北侧发育一系列碰撞型花岗岩，其锆石U－Pb定年为（220～206±2）Ma分析，印支期区内经历过洋盆闭合、陆块的碰撞过程。

勉略缝合带是否沿巴山弧形带继续东延尚存在较大争议，争议的关键在于：

①勉略缝合带之北的俯冲、碰撞型花岗岩带为什么沿宁陕－柞水呈北东方向延伸，而沿巴山弧形构造带向东再无任何迹象?

②勉略带的蛇绿岩或蛇绿混杂岩向东，除在随州花山有报道（董云鹏等，1999），但形成时代不确定外，其他区段再无出露。

上述启示，勉略缝合带可能只限于勉略至高川区段，并具有限洋盆性质，向东仅为裂谷－裂陷带，它可能是中国西部特提斯洋伸入陆内的分支。

图2-19秦岭大别造山带北缘逆冲推覆带各地段构造剖面图（张国伟等，2000）

1.河南渑池；2.河南宜阳；3.河南鲁山；4.河南舞阳；5.周口盆地南缘；6.淮南

图2-20秦岭造山带南缘逆冲推覆带不同区段构造剖面

1.宁强－大安剖面（张国伟等，2001）；2.石泉县曾溪河口－龙湾剖面（张国伟等，2001）；

3.城口－鲁家坪剖面（张国伟等,2000）；4.巫溪－两河口剖面（何建坤等，1997）；

5.房县三叶湖－两河口剖面（蔡学林等，1988）

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