西秦岭及周边地区构造体系划分与构造演化

本文应用地质力学理论和方法论述了西秦岭及其周边地区构造体系的划分、复合关系及其成生发展演化历史。      

西秦岭南缘勉略构造带主要地质特征

西秦岭勉略构造带现今呈近东西-北西西向展布,是以自北而南多层次叠瓦状逆冲推覆构造为骨架的向南突出的巨型复合断裂弧形构造带.该带原为西秦岭微板块与扬子板块之间的古缝合带,发育有俯冲和碰撞两期变形构造,以主造山碰撞晚期的自北向南的逆冲推覆构造为显著特征.初步确定发育OIB以及N-MORB和E-MORB型玄武岩,代表了洋盆发育的物质记录.根据已有的年代学和古生物化石研究结果,认为于泥盆纪晚期-早石炭世(D3-C1)沿勉略带发育有以蛇绿岩、洋岛玄武岩为代表的有限洋盆.在勉略带扩张打开形成有限洋盆与消减俯冲过程中,南侧发育有被动陆缘盆地沉积体系,北侧发育有深水裂陷盆地和活动陆缘盆地沉积体系.进而确定勉略带是一条重要的东古特提斯北侧分支洋盆俯冲消减碰撞缝合带和中国大陆印支期完成其主体拼合的主要结合带之一.     

西秦岭断裂构造系统基本特征及其对地质灾害的控制 作用

通过对青藏高原东北缘西秦岭地区断裂构造系统的特征及与滑坡、泥石流等地质灾害关系的分析研究,探讨了断裂构造系统对滑坡、泥石流等地质灾害的形成和分布的控制作用。认为虽然滑坡、泥石流等地质灾害是内外动力地质作用复杂的联合作用的结果,但断裂构造系统及其活动性对滑坡、泥石流等地质灾害形成具有关键性的作用,这种作用方式有直接和间接之分。西秦岭地区典型的滑坡、泥石流等的形成大多与断裂构造及其活动密切相关,主要表现在:(1)断裂构造发育的区域一般是滑坡、泥石流高发区;(2)断裂带活动为滑坡和泥石流的发生提供了物源和结构条件;(3)断裂的地震活动是诱发滑坡的关键因素;(4)断裂带的长期活动形成的构造破碎带和地形高差易于为流水的侵蚀而形成泥石流沟和陡坡地形。因此在对滑坡、泥石流等地质灾害研究中,不应孤立的认识单个滑坡、泥石流的形成与发展,而应把其放在区域地质环境演化中去认识,尤其是把区域断层格架、断层带结构和断层活动性研究作为地质灾害形成与发展的关键影响因素深入研究,从而为科学认识崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的形成过程、制定科学的灾害的防御和治理方案提供科学依据。     

北秦岭构造带断裂遥感解译及其构造意义

秦岭造山带位于华北板块与扬子板块之间,造山带内发育若干条近平行的韧性剪切带和夹持其间的岩块,它们和次级断裂组成特有的构造图案。虽有后期脆性断裂的叠加,但依然可以看出这些断裂组成了具有规律性的构造图案,反映出不同的构造型式和构造活动。由于秦岭造山带山高林密,有些地段很难人力进行考察,给该区的构造研究增加了难度。为此,本文利用Google Earth软件获取高分辨率的卫星图像,对其进行影像处理和构造解译,分析了北秦岭地区的断裂构造的变形特征及组合样式,从造山带尺度研究大型断裂带的变形特征、样式图案,探求其运动方式和演化规律。     

西秦岭北缘达加勒埃达克质花岗岩地球化学特征及构造意义

西秦岭北部广泛分布中酸性岩体,时代多属于印支期和燕山期,并多具有埃达克岩的特点。本次研究分析了达加勒花岗岩的岩石学和岩石地球化学特征,发现该岩体主要是以花岗岩、二长花岗岩为主,属于高钾钙碱性系列; ACNK值在1. 1～1. 25之间,平均1. 17,属于过铝质;岩石富SiO2(67. 98%～74. 89%)和Al2O3(13. 27%～15. 50%),高Sr(773. 70×10-6～824. 30×10-6),低Yb(0. 48×10-6～1. 32×10-6)、Y(2. 79×10-6～14. 24×10-6),(La/Yb)N比值24. 39～45. 73,无负Eu异常(δEu=0. 57～1. 08),具有典型的埃达克岩地球化学特征。研究认为花岗岩浆起源于下地壳的部分熔融,源岩主要是变质杂砂岩,有少量的泥质岩,其形成时代可能为燕山早期。这与研究区印支—燕山期存在陆陆碰撞或者陆陆俯冲导致地壳加厚,加厚的下地壳发生部分熔融结果一致。     

西秦岭北缘花岗质岩浆作用及构造演化

西秦岭北部江里沟、阿夷山、德乌鲁、温泉和中川5个花岗质岩体岩石学、地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究结果表明,花岗岩体的岩性主体为花岗闪长岩-二长花岗岩,属高钾钙碱系列,少数为钙碱系列;形成时代为264~216Ma。江里沟、阿夷山和中川岩体属弱过铝质花岗岩(ACNK1.05),温泉岩体和德乌鲁岩体属准铝和弱过铝质花岗岩(ACNK=0.95~1.05);花岗岩具有埃达克岩(Sr400×10-6,Yb2×10-6)或喜马拉雅型花岗岩(Sr400×10-6,Yb2×10-6)的地球化学特征,或两者兼而有之。花岗岩浆起源于下地壳的部分熔融,源岩最有可能是古老的玄武质岩石。西秦岭北部存在埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩,说明三叠纪时期存在陆陆碰撞或陆陆俯冲导致的地壳加厚,加厚的下地壳的部分熔融以及部分熔融发生深度的不同,形成本区具有埃达克或喜马拉雅型地球化学特点的花岗岩侵入体。埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩对寻找金铜矿产具有一定的指导意义。     

西秦岭断裂构造格架和活动特征对地质灾害的控制作用分析

位于青藏高原东北缘的西秦岭是滑坡、崩塌和泥石流地质灾害非常严重的地区,科学认识这些地质灾害的发育规律、形成机理和控制因素,对于该地区社会经济发展和重大工程建设中地质灾害的科学防御和治理具有重要意义。对西秦岭地区的断裂构造格架和活动特征及其与地质灾害的空间分布和发育强度研究表明,虽然滑坡、崩塌和泥石流地质灾害是内外动力地质作用复杂耦合作用之结果,但区域断裂构造格架和活动特征对滑坡、崩塌和泥石流地质灾害空间和强度分布具有主导控制作用,其主要表现在：1）滑坡、崩塌、泥石流多沿区域断裂带呈带状发育,断裂构造活动强的地段是地质灾害发育强烈的区域 2）断裂带的长期活动造成的岩体破坏和复杂的构造结构面体系不仅为滑坡、崩塌和泥石流的发生提供了重要的物源条件,而且提供了地质结构条件 3）断裂构造突发活动,即地震活动是诱发大规模区域滑坡群和崩塌灾害的最主要因素。因此对滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害的研究,不应孤立地探讨其中单一地质灾害的形成与发展,而应把它们放在区域地质构造环境演化过程中统一认识,尤其是应把区域断裂格架、断裂带结构和断裂活动性作为地质灾害形成与发展的关键影响因素。     

西秦岭造山带南缘黑水断裂发现及其意义

黑水断裂的客观存在,长期未为地学界所知晓。通过近年来的反复调查确认其存在,并提出以该断裂作为西秦岭造山带南界。     

西秦岭北缘北西向断层特征和形成的构造机制及地质意义

西秦岭北缘构造带不仅发育一系列继承性多期活动或新生的近东西向断层,而且新生代地层中还发育与近东西向断层走向不一致且具有独特构造特征的北西向左旋走滑断层。这种北西向左旋走滑断层带不发育断层角砾岩、磨砾岩、碎粉岩、断层泥、摩擦镜面、擦痕线理、断层阶步等脆性断层中常见的构造现象,仅表现为地层旋转和剪切拉断形成的一定宽度的透镜化带,两条断层之间地层产状发生旋转形成了约1 km 宽,平面上类似膝折构造几何形态地层扭折带。该北西向断层横切了渐新统—中新统地层,并被上新统砾岩覆盖和第四纪以来的近东西向左旋走滑断层斜切,指示了其形成于渐新世—中新世沉积地层形成之后,上新世砾岩沉积之前,即上新世早期。北西向断层带不发育脆性断层典型构造现象和断层左旋走滑作用在渐新统—中新统沉积地层中形成了类似膝折构造几何形态地层扭折带,说明其变形具有韧脆性过渡和缓慢剪切变形的特征,是西秦岭北缘一种新的断层类型。其形成机制为基底或中下地壳中大型左旋走滑韧性或韧脆性剪切带向上扩展延伸到上部沉积盖层中之结果,也就是说,新生代沉积盖层中这种北西向断层和地层扭折带是下部韧性剪切带的左旋走滑剪切在盖层中被动构造响应。这种基底或中下地壳北西向左旋韧性剪切带可能指示了上新世初期西秦岭北缘构造带深部韧性地壳物质向南东流变蠕动的构造标志,代表深部地壳缩短增厚向地壳韧性物质侧向扩展流动的转换过程。这种特殊的断层类型对理解青藏高原东北缘新生代构造变形体制转换和地壳隆升具有重要的科学意义。     

西秦岭北缘构造带新生代盆地南部边界断层带结构与构造变形演化

西秦岭北缘构造带是青藏高原东北缘的主要构造边界之一,北缘断层及其所控制的新生代沉积盆地是青藏高原东北缘新生代盆—山格局演化、高原扩展隆升与变形的地质记录。因此,西秦岭北缘构造带的断裂构造和断裂控制的沉积盆地研究对于理解青藏高原构造系统形成和高原隆升过程都具有重要的科学意义。本文通过对西秦岭北缘新生代盆地的南部边界断层F1断层结构分带、断层岩类型、几何学—运动学特征分析,获得如下认识：1）F1断层总体走向为290°～300°,倾向北北东,倾角60°～80°,发育近百米宽的由韧性、韧脆性和脆性断层岩等组成的结构复杂的断层带;2）构造分析揭示了F1断层至少经历了 3期构造变形事件,第一期为韧性—韧脆性伸展正断层作用,第二期为脆性高角度挤压逆冲断层作用,第三期为近直立的脆性斜向左旋走滑作用;3）该断层近百米宽的断层带内形成于不同构造层次的韧性、韧脆性、脆性等变形现象叠加交织出现在现今地壳浅表层次,说明该断层带经历了从早期较深层次韧性变形域逐渐抬升而进入晚期较浅层次的脆韧性变形域到现今的脆性变形域的韧—脆性变形机制转换;4）根据F1断层对西秦岭北缘渐新统—中新统漳县含盐红层盆地的空间构造配置、控制和改造以及新生代区域构造变形演化历史分析,认为第一期韧性—韧脆性伸展正断层作用与渐新世—中新世断陷盆地形成相匹配,活动时代为晚渐新世—晚中新世;第二期脆性高角度挤压逆冲作用与渐新世—中新世地层翘起、褶皱和底部抬升剥蚀及上新世磨拉石盆地充填相对应,活动时代应该始于中新世末期或上新世早期,持续至第四纪早期;第三期斜向左旋走滑则与西秦岭北缘断层带第四纪以来广泛发育的左旋走滑作用相对应。综上所述,西秦岭北缘新生代漳县盆地南部边界断层F1,虽然仅是北缘构造带中一条断层,但作为构造敏感带,其多期变形历史应该代表了青藏高原东北缘新生代以来的构造变形演化及构造体制转换过程。如果这一新生代沉积盆地边界断层F1在渐新世—中新世一直处于伸展正断作用,那么西秦岭北缘在这个阶段应该处于地壳伸展拉张状态,渐新世—中新世漳县盆地只能是伸展断陷盆地而不可能是挤压挠曲前陆盆地或压陷盆地。因此,我们认为印度—欧亚板块碰撞汇聚产生的构造挤压缩短和地壳隆升效应在中新世尚未波及到西秦岭北缘区域。F1断层在中新世末—上新世初的构造反转挤压冲断和上新世具有再生前陆磨拉石堆积出现才标志着西秦岭北缘卷入青藏高原挤压构造动力学系统。     

北秦岭西段岩湾加里东期碰撞型侵入体形成时代及地球化学特征

北秦岭造山带西段商丹断裂带北侧岩湾一带分布的含石榴石二长花岗岩以含富铝的石榴石、白云母等矿物为特征,属含白云母过铝质花岗岩类（MPG）;SiO2含量为73.39%~74.4%,Na2O/K2O小于1,A/CNK（分子比）为1.07~1.18,里特曼指数（δ）为2.02~2.15,CIPW标准矿物中出现刚玉（C）,具强过铝质钙碱性岩石系列的地球化学特征,为典型的“S”型花岗岩;稀土总量为121×10-6~151×10-6,轻重稀土比值为14.91~21,δEu为0.55~0.74,为δEu负异常明显的右倾型稀土分配模式;大离子亲石元素洋脊花岗岩标准化形式及各类构造环境判别图解均显示其形成于同碰撞环境,为大陆碰撞的地球动力学背景。岩体的LAICPMS锆石UPb年龄为414.3±1.9Ma,属末志留世晚期,该侵入体应是早古生代晚期加里东运动碰撞造山过程的产物,其形成时代（414.3±1.9Ma）结合同一地区红花铺俯冲型侵入体出现相近的变质锆石的年龄（413.5±1.3Ma）,较精确地约束了北秦岭西段加里东运动碰撞造山的时限。     

西昆仑中带库科西鲁克侵入岩地球化学特征及构造环境

通过西昆仑中带库科西鲁克侵入岩的地质学、岩石学、地球化学等研究表明,岩石以亚碱性系列为主,轻重稀土均有分异,但轻稀土更明显,且有富集。δEu轻度正异常一亏损,大离子亲石元素Ba、Th、Sr富集,Rb亏损,具有同源岩浆的特征和一致的岩浆演化性质,含有较多的中下地壳成分,受到大量地壳物质的混染。通过对岩浆岩形成的构造环境进行综合分析,提出西昆仑中带库科西鲁克岩体主要形成于岛弧构造环境。     

秦岭南缘大巴山褶皱－冲断推覆构造的特征

秦岭造山带南缘的大巴山巨型逆冲推覆构造主要是在秦岭造山带板块俯冲碰撞造山与中、新生代以来陆内造山过程中长期复合作用形成的。详细的室内外构造研究表明,巴山逆冲推覆构造可以巴山弧形断裂带为界划分为北大巴山逆冲推覆构造和南大巴山逆冲推覆构造。北大巴山自北而南依次由安康－武当推覆体、紫阳－平利推覆体、高桥－镇坪推覆体和高滩推覆体逆冲叠置而成。南大巴山则以镇巴－阳日断裂为界,分为北部的前陆冲断褶皱带和南部的前陆褶皱带。北大巴山主要是印支期碰撞造山作用和燕山期陆内逆冲推覆作用叠加改造的结果,南大巴山则主要是燕山期递进变形过程中的产物。构造变形北强南弱,北以冲断褶皱变形为特征,南以皱褶作用为主;北部褶皱紧闭复杂,向南渐变为宽缓的薄皮构造。逆冲作用在时序上具有由北向南扩展传递的特点。     

秦岭晋宁期的两条蛇绿岩带及其对秦岭——大别构造演化的制约

本文在总结前人对秦岭造山带中蛇绿岩研究成果的基础上,结合我们的工作实践,对秦岭南北两条蛇绿岩形成时代、构造背景以及它们对秦岭－大别山构造演化的制约提出以下认识：①北秦岭构造带不存在显生宙的蛇绿岩套。分布于北秦岭商丹构造带的松树沟蛇绿岩是秦岭造山带中保存最完整的蛇绿岩,形成时代不晚于１０００Ｍａ,就位于９８０Ｍａ。分布于二郎坪群、丹凤群中的超镁铁岩及镁铁质岩可能不属于典型的蛇绿岩,形成时代不晚于８０     

西秦岭中、晚二叠世生物群更替事件

西秦岭地区中、晚二叠世的生物,在其发展过程中经历了一次动物群的更替事件,表现为中二叠世茅口晚期迭山组底部开始的竺蜓类化石的突然锐减或消失及腕足动物的大量繁盛。茅口中期的热让沟组上部,有Afghanella及丰富的Parafusulina,Chusenella等竺蜓类化石。但上覆的迭山组底部开始,仅有少量Parafusulina,Chusenella及Schwagerina等断续出现。而同时交替出现了以Urushtenia,N eoplicatifera为代表的小型腕足动物群及小型单体四射珊瑚。这一动物群的更替事件受到当时沉积环境变迁和区域构造活动的制约。迭山组底部的沉积环境由开阔台地的浅水环境转入半局限台地较深水滞流环境,导致了竺蜓类的消失和小型腕足动物的兴起。这种沉积相的变化与动物群的更替在层位上是完全吻合的。研究区处于西秦岭晚海西裂陷带两侧的碳酸盐台地或台地边缘,其生物群的更替和沉积相的变化必然受到区域上裂陷活动的影响。根据本区生物地层的研究,可以更为确切地认为,本区二叠纪裂陷活动的时间始于中二叠世茅口期Afghanella schencki时的后期(或N eoschwagerina时的后期) ;约终于晚二叠世长兴期Palaeofusulina时之前。     

鄂尔多斯盆地西缘中段构造特征与油气勘探前景

鄂尔多斯盆地西缘中段是西缘构造带的重要组成部分,关于该区的地下构造模式由于受地下构造复杂与地震资料品质差的影响长期以来缺乏清晰的认识。通过地表地质、大量地震资料的综合研究,纵向上以下古生界类复理石浊积岩系、上古生界煤系区域性滑脱层为界,将该区划分为上部的逆冲推覆构造系统和下部的原地系统。前者断裂、褶皱发育,由6个逆冲席组成,横向分带性特征明显,自西向东划分为逆冲推覆构造主体、前缘过渡带、前缘带三个带;后者构造变形较弱,总体为西倾单斜,局部地区发育完整背斜圈闭。前缘过渡带、前缘带及原地系统勘探目的层众多,油气成藏地质条件好,勘探前景较好;逆冲推覆构造主体目的层已裸露,油气生成与保存条件较差,勘探潜力欠佳。     

西秦岭大草滩群的形成时代和构造意义探讨

大草滩群a岩组中最年轻的一组锆石206Pb/238U年龄加权平均值为404.9±4.8 Ma（MSWD=0.11）,b岩组中最年轻的锆石206Pb/238U年龄值为385±5 Ma,c岩组样品中最年轻的锆石206Pb/238U年龄值为375±6 Ma,这一结果将大草滩群的最大沉积时代有效地限定在405~375 Ma之间。结合生物化石组合资料,大草滩群的时代归属于晚泥盆世。根据岩石组合、沉积相、构造变形、形成时代和物源分析等资料综合研究表明,晚泥盆世大草滩群河湖相粗粒碎屑岩形成时的大地构造背景是位于安第斯型活动大陆边缘的弧前拉张—裂陷盆地,作为北秦岭微陆（+岩浆弧）与华北大陆西南缘碰撞的沉积响应,是碰撞造山作用以后南部洋壳持续俯冲阶段同火山—岩浆活动的弧前沉积体系。     

秦岭造山带勉略缝合带构造变形与造山过程

秦岭晚古生代以来造山过程中的构造变形研究对建立华北板块与华南板块之间的最终拼合过程尤为重要。为此，选择勉略带进行了详细的野外调查，对其物质组成，几何学结构，变形序列，运动学和动力学作了系统解剖，认为：勉略带是有一定宽度，由一定实体组成的蛇构造混杂岩带，它包括不同时代，不同构造背景，不同起源的一系列构造岩片，如：基底岩片组，洋壳岩片组，岛弧岩片组，碰撞构造沉积楔形体，大陆边缘岩片组，它们被一系列的北倾南冲的断裂分割。勉略带到－高川段的北倾南冲逆冲断裂和勉略带北部南倾北冲的逆冲断裂组合成为现今不对称的正花状几何学结构，但勉略带的北界状元碑断裂和南界 到－略阳断裂走滑特征明显。结合勉略带邻区的构造特征，分别对带内重要断裂及岩片的构造解析表明，除主造山的大地构造演化阶段外，可将勉略带构造变形序列及演化历程总体归纳为三大阶段：俯冲变形阶段，主造山碰撞变形阶段的陆内造山调整变形阶段，并对不同变表阶段的时限，变形特征，运动学和动力学分别作了描述；最后针对该区复杂的楔入，挤出（逃逸）走滑，逆冲过程，提出了一个统一的动力学演化模式。     

晋获断裂带中,新生代构造应力场研究

通过大量的节理测量资料,恢复了研究区中生代以来的三期构造应力场,对晋获断裂带的展布规律进行了分析和研究。位于太行山块隆和沁水块坳的晋获断裂带,经历了中生代逆冲推覆和新生代反转伸展的构造演化进程。研究结论对沁水煤田东部煤矿区的矿并构造预测有重要的指导意义。     

东昆仑南部西大滩断裂的地震鼓包及形成时代

在昆仑山南部西大滩与东大滩谷地,沿西大滩活动断裂发育大量串珠状斜列分布的地震鼓包,与不同类型的地震破裂、地震楔、地震陡坎和地震凹陷伴生,在探槽剖面表现为全新世砂土层和晚更新世砾石层的背斜褶皱变形;地震鼓包长轴走向290°~300°,与西大滩活动断裂呈10°~20°交角,锐角指示西大滩断裂左旋走滑运动方向。对探槽剖面不同层位的沉积物、断层破碎带和地震崩积楔分别取样,进行热释光和光释光测年,发现西大滩断裂的地震鼓包主要形成于全新世早期,对应于10.2ka BP、8.6~8.7ka BP、7.0ka BP、6.10ka BP4期古地震事件。估算西大滩断裂全新世早期强烈地震的复发周期为0.9~1.7ka,断裂左旋走滑速率为5.3~10.0mm/a,平均约7.7mm/a。全新世晚期西大滩断裂的构造活动性显著减弱,强烈地震向南迁移至库赛湖断裂。