（构造地质学专业论文）北秦岭（陕西段）古生代构造体制转换研究.pdf

内容摘要 秦岭造山带横贯中国东部，是中国大陆南北地质、地球化学、地球物理以及自然地理的 分界线，因此。直受到国内外地质学者的极大关注。随着近些年来进一步研究，对它的认 识不断深化。北秦岭构造带夹持在宝鸡一洛南一栾川断裂带和商丹断裂带之间。其组成及结 构构造既不象其北侧的华北板块南缘构造带那样与华北板块相似，也不象其南侧的南秦岭构 造带那样与扬子板块相似，在地层、构造、地球化学和地球物理各方面均具有独特性，从大 地构造意义上说它才是中国大陆南北之间的真正分界带，也是解析秦岭晚古生代一早中生 代演化的关键区段。 本文以板块构造理论和大陆动力学研究的新认识为指导，采用以构造解析为主线，结合 在研究造山带不同地层系统、岩石组合、接触关系、沉积环境及构造变形差异的基础上，分 析构造事件、确定性质和构造作用过程，探讨北秦岭古生代构造体制转换。 对北秦岭地区前石炭纪变沉积一火山岩地层系统( 宽坪群、陶湾群) 进行构造解析，以 及构造面理定年数据表明，秦岭及邻区志留纪至早泥盆世经历了区域性的重大构造事件，相 当于加里东事件，该事件代表了秦岭早古生代洋盆闭合、陆一陆碰撞造山的造山事件，并可 恢复加里东古造山带的基本构造格局。相应的造山前陆盆地和磨拉石建造的形成时期应该在 晚志留一早泥盆世，但该造山带巴被后期构造的强烈叠加改造而呈残留状。尤其是印支期陆 内俯冲造山作用造成仰冲一侧的剥蚀缺失和俯冲一侧的掩覆缺失。 通过对石炭一二叠系的沉积学研究( 岩石特征、组合分析，粒度分析，物源分析) ，并 结合区域资料，认为它们代表了秦岭加里东期造山作用结束后，由于海西期沿商丹断裂带左 形走滑拉分断陷而形成的上叠于主体由前石炭纪变质( 沉积) 地层构成的北秦岭山地之上的 一系列小型山间断陷盆地的沉积。 在解析区域变形变质特征，岩浆侵位的构造演化和北秦岭区石炭一二叠纪残余盆地分析 基础上，认为秦岭一大别造山带现今的残余的加里东造山带，可能经历了震旦纪一早古生代 洋盆发育，奥陶纪洋盆俯冲，志留纪一早泥盆世碰撞造山，洋盆消失，石炭一二叠纪沿商丹 带走滑拉分断陷形成上叠于j e 秦岭加里东造山带之上的石炭一二叠纪沉积盆地的盆山转换 过程。 华阳川韧性剪切带4 1 6 - - - 4 1 9 m a 定年数据的获得可能提供，小秦岭区段的主要构造应为 加里东期构造变形所致，后期构造应以断块运动为主。 关键词：秦岭造山带：北秦岭；构造转换；盆山转换；碰撞造山：断陷盆地；残余盆地 a b s t r a c t t h eq i n l i n go r o g e n i cb e l ti st h ed i v i s i o no fg e o l o g y , g e o c h e m i s t r y , p h y s i c a lg e o g r a p h ya n d g e o g r a p h y b e t w e e nn o r t hc h i n aa n ds o u t hc h i n a , s oi th a sb e c o m et h ef o c u s o f m a n yg e o o g i s t so f t h ew o r l d w i t l lt h ed i s c o v e r yn e wf a c t s o u ru n d e r s t a n d i n go fe v o l u t i o no fq i n l i n gd e v e l o p e d g r a d u a l l y b e i q i n l i n gi sb e t w e e ns h a n g d a n f a u l ta n d b a o j i l u o n a n - l u a n c h u a nf a n i t , i th a v eo w n p a r t i c u l a r i t i e s i ns t r u c t u r e ，g e o c h e m i s t r y , p h y s i c a lg e o g r a p h ya n ds t r a t i g r a p h y , o nt h es t a n do f t e c t o n i c ，i t st h er e a ld i v i s i o nb e t w e e nn o r t hc l f i n aa n ds o u t hc h i n a , a n dt h ek e yr e g i o nt os t u d y t h ee v o l u t i o no f q i n l i n g o r o g e n i cb e l td u r i n gl a t e rp a l e o z o i c - e a r l ym e s o z o i c o nt h eg u i d a n c eo ft h et h e o r yo fp l a t et e c t o n i c sa n dt h en e wk n o w l e d g eo fc o n t i n e n t a l d y n a m i c s , u s i n g m e t h o dc o m b i n e dt e c t o n i c a n a l y s i s a n d s e d i m e n t o l o g y , b a s e d o nt h e c h a r a c t e r i s t i c so f s t r a t u mc o m p o s i t i o n ，l i t h o l o g y , c o n t a c tr e l a t i o n s h i p ，s e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n ta s w e l la ss t r u c t u r a ld e f o r m a t i o n st od i s c u s st h e p a l e o z n i ct e c t o n i ct r a n s f o r m a t i o no f t h en o r t h q i n l i n g b e l t t e c t o n i ca n a l y s i so fp r e - c a r b o n i f e m u sm e t a m o r p h i cs t r a t u ma n ds t r u c t u r a lf o l i a t i o nd a t i n g h a v es h o w nt h a tt h eq i n i i n ga n di t sv i c i n i t i e sh a dh a p p e n e da ni m p o r t a n tr e g i o n a lt e c t o n i ce v e n t - - c a l e d o n i a ne v e n t , t h i se v e n tr e p r e s e n t se a r l yp a l e o z n i cc l o s u r eo ft h eq i n l i n go o g a nb a s i na n d c e n t i n e n t c o n t i n e n to b l i q u a l yd i a c h r o n o u sc o l l i s i o n s ow ea l s oc o u l dr e c o n s t r u c tc a l e d o n i a n 0 i n i i n go r o g e n i cb e l t sb a s i ct e c t o n i cf r a m e w o r k i t sf o r l a n dh a s i ns h o u l de x i s tb e t w e e nl a t e r s i l u r i a na n de a r l yd e v o n i a n , b u tq i n l i n go r o g e n i cb e l th a su n d e r g o n em u l t i p l ed e f o r m a t i o n s ， e s p e c i a l l yi n d o s i n i a ni n t r a c o n t i n e n t a ls u b d u c t i o n a lo m g e o e s i s ，e x t e n s i v es u b d u c t i o nm i g h th a v e m a d et h ea b s e n c eo f f o r l a n db a s i na n dm o l a s sf o r m a t i o no f c a l e d o n i a no r o g e n e s i s b a s e do ns e d i r n e n t o l n g y s t u d yo fl i t h o l o g y , s t r a t u mc o m p o s i t i o n ，g r a n u l a r i t ya n a l y s i s s e d i m e n t a r yp r o v e n a n c ea n a l y s i so fc a r b o n i f e r o u sa n dp e r m i a na sw e l l r e g j i o n a ld a t a , w e c o n s i d e rt h a tt h e yr e p r e s e n tas e r i e so f s m a l lf a u l t e db a s i n sw h i c hh a df o r m e do nt h en o r t ho i n l i n g m o u n t a n i o u sr e g i o nc o m p o s i n go f p r e - c a r b o n i f e r o u sm e t a m o r p h i cs l r a t u r n b a s e do na n a l y s i s e so f c h a r a c t e r i s t i c so f r e g i o n a ld e f o r m a t i o na n dm e t a m o r p h i s ma sw e l la s c a r b o n i f e r o u sa n dp e r m i a nr e l i c tb a s i n s ，t h i n kq i n l i n g - d a b i eo m g e n i cb e l tm i g h th a v eu n d e r g o n e f o l l o w i n gb a s i n - m o u n t a i nt r a n s f o r m m i o n a lp r o c e s s ：t h eo c e a nb a s i nd e v e l o p e di ns i l u r i a n - e a r l y p a l e o z o i c ； o c e a nb a s i ns u b d u c t i o n b e g a n i n o r d o v i c i a n ；s i l u r i a n - e a r l y d e v o n i a n c o n t i n e n t - c o n t i n e n t c o l l i s i o n h a p p e n e da n d t h e o c e a n b a s i n d i s a p p e a r e d ；c a r b o n i f e r o u s - p e r m i a n ， w i t ht h es t r i k e s l i pe n d p u l l - a p a r ta l o n g t h es h e n g d a nf a u l t , as e d e so f s m a l lf a u l t e db a s i n sf o r m e d o f ft h en o r t hq i n l i n gm o u n t a i n o u sr e g i o nc o m p o s i n go f p r o - c a r b o n i f e r o u sm e t a m o r p h i cs 竹a m m t h e4 1 6 , - 4 1 9 m ad a t i n gr e s u l to fs t r u c t u r a lf o l i a t i o ni nh u a y a n g c h u a ns h e a rz o n em i g h t i n d i c a t et h em a i ns t r u c t u r ei nx i a o q i n l i n gs h o u l dc a l 1 s e db yc a l e d o n i a ne v e n t ，a n ds u b s e q u e n t s t r u c t u r e ss h e u l db em a i n l yo f m o v e m e n to f t h ef a u l tb l o c k s k e y w o r d s ：q i n l i n go r o g e n i cb e l t ；t h en o r t h e r nq i n l i n g ；t e c t o n i ct r a n s f o r m a t i o n ；b a s i n m o u n t a i n t r a n s f o r m a t i o n ；f a u l t e db a s i n ；r e l i c tb a s i n 独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发 表或撰写的研究成果，也不包含为获得酉韭太堂或其他教育机构的学位或证书而使用 过的材料a 与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文撇名：彳主寻崞 签字日期：动咿中年石月日 1 1 大陆造山带地质研究现状 前言 当代地质科学正处于继板块构造之后建立新知识体系的重大转折时期( 肖庆辉，1 9 9 5 ) ， 大陆构造研究是建立新地质科学理论的关键而造山带及其毗邻盆地则是研究大陆构造的两 个重要方面。7 0 年代建立于大洋岩石圈板块基础之上的板块构造理论，对地球科学的发展 起到了巨大的推动作用，特别是对大洋岩石圈板块及板块之间的构造作用进行了较完整的解 释，使大地构造研究从静态步入动态研究( 任纪舜。1 9 9 9 ) 。但是，近二十年来的大量实践 表明，这一理论无法对大陆构造进行全面完整的分析和解释。应运而生的大陆动力学基于大 陆地质的长期性和复杂性，主要研究大陆演化的历史、构造和物理机制等各种基本问题( 肖 庆辉等，1 9 9 1 ) 。它强调大陆岩石圈结构分层及其流变学特性对大陆构造形成演化的作用， 因而大陆动力学研究已经成为当代地球科学发展的主要前沿领域之一。造山带和盆地作为大 陆的两个基本构造单元，是研究大陆构造和大陆动力学的天然实验室。而当前和今后造山带 研究则是以大陆动力学为主导思想，从以往阐明板块运动历史和板块边界相互作用为主要内 容转向以阐明造山带岩石圈及其下地幔系统中各圈层相互作用过程和动力学的新阶段。当代 造山带前沿研究主要体现以下几个方面： 造山带的结构研究 大陆岩石圈的结构已成为当前和未来大陆造山带研究的重要内容。近年来的研究表明， 大陆岩石圈的结构、强度、成分和流变性质不同于刚性的大洋岩石圈板块，而且野外构造和 地球物理研究表明，具有不同构造活动性的大陆构造带或构造域，其结构分层和流变学性质 具有很大差异。例如。大陆克拉通与造山带的构造流变性差异很大，而且，年轻造山带和古 老造山带的地壳结构也存在差异( 董云鹏，1 9 9 7 ) 。这些特征表明大陆岩石圈结构在横向和垂 向上都是不均匀的，具有垂向分层、横向分块的特征。r a n a l l i 和m u r p h y ( 1 9 8 7 ) 在研究各种 构造单元的地温场和岩石强度在垂向上变化规律的基础上提出了岩石圈的流变分层模式， 认为大陆岩石圈是由o 2 0 k m 和3 0 4 0 k m 两个脆性层及上地幔脆性层及其分隔的2 0 3 0 k m 和4 0 6 0 k m 的两个韧性层组成。m o l n a r ( 1 9 8 8 ) 的大陆岩石圈深度一强度结构剖面表明，大陆 岩石圈是由上、中地壳脆性层、上地幔脆性层和夹于其问的下地壳韧性层构成的“三明治” 结构。此外。以反射地震剖面为主，配合其他地球物理探测技术和常规方法对横穿造山带岩 石圈的地学断面的详细解剖是建立造山带岩石圈结构与动力学状态的有效手段。其与地震层 析成像技术的结合，并结合地质和地球化学研究在秦岭造山带的结构构造及动力学机制研 究方面取得了突破性进展。发现秦岭造山带岩石圈结构具有明显的流变分层性和“立交桥” 式宏观几何学模型，即深部韵下地壳和岩石圈地幔以下具有与中国现今大区域地球物理场一 致的近南北向异常状态，而上部则以近东西向结构构造更为显著突出。似乎说明地幔物质的 运动是岩石圈构造发展中一个基本控制因素。地墁结构的变化，首先引起地表结构的改变， 然后，在地表与地幔结构变化的“夹击”下，才使地壳结构发生改变，并完成一个地区( 带) l 构造属性的根本改变。( 任纪舜等，1 9 9 9 ) 造山带的构造特征的精细研究 造山带的构造主要由断层、褶皱及岩体相互叠加改造而成复杂的构造组合体。近年来研 究进展较快，主要表现在造山带典型构造研究方面。目前的研究表明，造山带中即有挤压作 用形成的逆冲推覆构造，也有走滑作用与挤压作用联合形成的扭压构造。同时，走滑构造在 造山带中也很发育。另外。伸展作用同样贯穿在造山带演化过程的始终。板块俯冲碰撞过程 中，在前陆地带发育有伸展构造，主造山期之后的伸展构造更是陆内造山的主要作用之一。 此外，固态流变性与不同流变结构是大陆岩石圈的突出特点，而且是重要的带有动力学意义 的特性，已成为造山带构造研究和变形机制分析的重要基础之一( 张国伟等，1 9 9 3 ) 。 造山带形成过程及动力学研究 造山带形成过程研究是在造山带基本物质组成、构造单元、结构构造研究的基础上，进 行造山带演化阶段的划分和主构造期的确定，探索不同演化阶段的构造性质和构造体制及其 相互转化关系，并结合深部物质状态、结构、固态流变、流体作用及物质分异与交换等具体 内容的研究，探索造山带形成与演化的动力学特征和动力学机制( 周鼎武等，1 9 9 3 ) 。目前， 关于造山带的研究已不局限于早期板块的裂解、俯冲碰撞的运动学研究，而是以大陆动力学 为指导思想，深入研究岩石圈结构及其流变性质对造山过程的控制与影响，精细研究碰撞过 程及主造山期后的陆内造山过程。对造山带的动力学研究已不仅是研究水平方向上板块的会 聚与相互作用，更重要的是研究三维块体和岩石圈层、软流圈及壳内软层的相互作用( 董云 鹏等，1 9 9 7 ) 。地质学家已经认识到大陆碰撞过程可能同时受许多因素的控制，如碰撞边界 的不规则性、会聚方向、速率、持续时问以及会聚速率与俯冲速率之间的比率等。也已认识 到造山带的碰撞以形成宽广的变形带为特征即内部发生弥散性变形，同时，地壳发生明显 的缩短与增生，并导致在造山期碰撞之后的伸展塌陷和拆沉作用。拆沉作用和伸展塌陷是目 前关于碰撞后造山过程的两种较为成熟的模式、被广泛用于解释造山带的后期伸展构造和前 陆推覆构造( 高山等1 9 9 6 ) 。 盆山耦合及转换研究 沉积盆地与造山带是在统一的地球动力学背景和构造框架下形成的琵个构造单元，两者 在空间上相互依存，在物质上相互转化。所谓盆山的耦合关系( c o u p l i n g ) 是指受控制于统 一的地球动力学系统，而运动方式成镜像或其它相协调的方式形成的一对盆地和造山带。耦 台关系所反映的实际上是一种成园和运动机制上的联系，统一的地球动力学背景是盆山耦合 的原因和基础，它们是地球内部各层圈相互作用综合调整的结果。因此，同时性和同一地质 作用过程是盆山耦台的两个重要特点。也是盆山耦合体系划分的出发点。造山和成盆既存在 耦台的关系，也存在非耦合的其它关系。时空关系对盆山耦合是非本质的东西，是耦合的必 要条件，决定性的因素是它们是否形成于统一的地球动力学系统中。但是成盆作用和造山作 用在盆山耦合中并不具有同等的价值，造山作用据主导的地位，遣山作用决定着成盆作用( 张 原庆、钱样麟，2 0 0 1 ) 。 盆山转换和盆山耦合既不相同又相互关联，但均与造山作用过程密切相关。盆转山反映 的是同一造山旋回的造山期间沉积盆地向造山带的转化。山转盆应是同一区域一个造山旋回 2 的终结和另一造山旋回的的开始的区域伸展成盆作用，表现为造山带的形成并经历夷平作用 之后再伸展裂陷成盆的过程( 周鼎武，2 0 0 0 ) 。 1 2 研究区域选择： 秦岭造山带横贯中国东部，是中国大陆南北地质、地球化学、地球物理以及自然地理的 分界线因此，一直受到国内外地质学者的极大关注。随着近些年来进一步研究，对它的认 识不断深化。大多数人都认为秦岭是一个大陆碰撞造山带，在古生代早期。南、北寨岭分别 代表扬子板块北部被动大陆边缘和华北板块南部活动大陆边缘，中间被洋盆隔开。但目前在 对两大陆对接的过程，即主造山作用的形成时间和性质研究仍存在着较大的分歧( 李春昱等， 1 9 7 8 ；王鸿桢等，1 9 8 2 ；马杏垣等。1 9 8 6 ；许志琴等。1 9 8 6 1 9 8 8 ，1 9 9 1 ，1 9 9 7 ：王清晨等， 1 9 8 9 ；赵宗傅，1 9 9 4 ，1 9 9 5 ；任纪舜等，1 9 9 1 ，1 9 9 4 ：张国伟等，1 9 9 5 ，1 9 9 6 ，2 0 0 1 ，2 0 0 3 ； 周鼎武等1 9 9 4 ，2 0 0 0 ；杨志华等，1 9 9 1 ：程裕淇，1 9 9 4 ：李晋僧等，1 9 9 4 ) 。综合起来有 两种认识。一种意见认为发生在中泥盆世以前：另一种意见认为晚到三叠纪。分歧的实质是 秦岭晚古生代一早中生代的构造事件究竟是代表大陆碰撞，还是大陆碰撞后的陆内俯冲。因 而确定秦岭晚古生代一早中生代所发生构造事件及其性质就成为一个关键性问题。 北秦岭构造带夹持在宝鸡一洛南一栾川断裂带和商丹断裂带之间，其组成及结构构造既 不象其北侧的华北板块南缘构造带那样与华北板块相似，也不象其南侧的南秦岭构造带那样 与扬子板块相似在地层、构造、地球化学和地球物理各方面均具有独特性，从大地构造意 义上说，它才是中国大陆南北之间的真正分界带。它主要由古元古界秦岭群，中、新元古界 宽坪群变质杂岩和震旦系一下古生界陶湾群浅变质沉积岩，以及以新元古界一下古生界为主 的丹风群、二郎坪群变质沉积一火山岩组成，局部断续残留强变形、未变质或弱变质的石炭 系、二叠系、三叠系和侏罗系。前石炭纪地层的强变形、强变质，岩浆活动发育的特点，与 石炭一二叠纪地层的强变形、未变质( 或弱变质) ，且缺乏岩浆活动的特点形成了鲜明的对 比( 周鼎武，2 0 0 0 ) 。它也因此保留了晚古生代一早中生代秦岭演化的重要信息，成为解析 秦岭在晚古生代一早中生代演化的关键区段。 现今北秦岭地区的地质现状究竟是通过什么样的构造体制和过程形成，它代表了怎样的 一段地质演化历史，这都是值得我们进一步研究与思考的问题。前石炭纪变质岩系( 宽坪群、 陶湾群、秦岭群等) 在形成后经历了多期的变形、变质改造，并经历了相当长时间的隆升剥 蚀，它们也因此保留了前石炭纪北秦岭区构造演化的重要信息，成为重建北秦岭前石炭纪构 造演化的关键。而北秦岭地区的石炭一二叠纪地层的沉积环境和构造背景，对于确定秦岭古 生代一早中生代的构造演化具有重要的大地构造意义是本次研究的重点之一。在北秦岭地 区，由于改造隆升剥蚀作用，目前残留的石炭一二叠系较少，石炭系露头主要见于风县草滩 沟、罗钵庵、太白县黄牛河、东山梁、太自上店坊、周至柳叶河及户县纸坊等地：二叠系主 要分布在商州、洛南盆地( 大荆、窑底及周至柳叶河一带) 。其中研究者对周至柳叶河东岸 的分布的石炭一二叠系研究较少，一般将这套石炭纪地层统称为草凉驿组。其时代为中石炭 世一早石炭世晚期( 陕西的石炭系，1 9 8 2 ) 。同时选择洛南窑底、大荆两个二叠系剖面进行 研究，与周至柳叶河石炭一二叠系进行对比分析。 1 3 研究思路和方法： 以板块构造理论和大陆动力学研究的新认识为指导，采用构造地质学和沉积学密切结 合的研究方法a 在研究造山带不同地层系统、岩石组合、接触关系、沉积环境及构造变形差 异的基础上，分析构造事件、确定性质和构造作用过程。探讨构造体制转换。 造山带地层系统因其受变形、变质、岩浆作用和混合岩化作用的改造，再造，不仅表 现为不同类型的地层系统，而且它们之间多呈构造岩块、岩片关系相叠置，代表了原地、异 地地质体的复杂构造组合。对它们的研究首先必须构造变形特征和地层关系，在此基础上， 依据不同地层系统组成的实际，实施了不同研究( 周鼎武2 0 0 0 ) 。具体研究方法如下： 通过对北秦岭地区前石炭纪变沉积一火山岩地层系统( 宽坪群、陶湾群) 进行构造解 析，划分构造变形的期次确定不同期次构造变形的特点，运用构造面理定年的方法。确定 吉生代构造事件的时限。建立北秦岭前石炭纪构造演化序列。 在分析北秦岭地区石炭一二叠系与下伏前石炭纪变沉积一火山地层的接触关系的基础 上通过对石炭一二叠系的沉积学研究( 岩石特征、组合分析，粒度分析，物源分析) ，并 结合区域资料，恢复石炭一二叠纪的原型盆地。重建石炭一二叠纪的沉积与构造演化。 综合上述对前石炭纪变质地层的构造解析和石炭、二叠纪原型盆地的恢复，探讨北秦 岭古生代盆山转换过程。 1 4 工作概况与完成工作量 为解决上述问题，自2 0 0 2 年起，在导师的指导和资助下，进行了近两年的野外考察及 室内分析整理工作，完成的工作量如下： 野外路线地质调查( 8 条) ，实测地质剖面( 4 条) ： 周至柳叶河口剖面；周至黑河剖面；户县涝峪剖面；泾阳口镇剖面；洛南红门河；洛 南窑底剖面：洛南大荆剖面：华阳川剖面 野外测量各类产状( 地层产状，构造面理、构造要素产状，古流向数据等) 共计1 8 9 组 采集岩石标本l l o 余块( 其中岩性标本9 0 余块，沉积构造及古生物化石样3 块，构 造变形样6 块。定年样1 1 块) ； 磨制岩石薄片7 6 块，在镜下观察并鉴定了所有薄片，进行粒度分析1 2 块； 进行黑云母a r a r 定年4 组； 参考并阅读大量相关专业文献，进行了大量室内整理和分析工作。 4 第一章研究区大地构造背景及区域地层概述 第一节研究区大地构造背景及构造单元划努 秦岭造山带是夹持于华北地块和扬子地块之间的地壳强烈变动的活动构造带，是在不 同地质历史阶段，以不同构造体制发展演化的复合型大陆碰撞造山带( 李春昱等，1 9 7 8 ；许 志琴等，1 9 8 6 ，1 9 8 8 ，1 9 9 1 ：任纪舜1 9 9 1 ，1 9 9 4 ，1 9 9 9 ；张国伟等，1 9 9 5 ，2 0 0 1 ，2 0 0 3 ： 周鼎武，1 9 9 4 ，2 0 0 0 ) 。秦岭造山带属昆仑一祁连一秦岭巨型造山带的东段，大致以徽成盆 地为界分为各具特色的东、西两段，即东秦岭和西秦岭。依据东秦岭的岩石圈结构、地表地 图l 一1 秦岭造山带主要构造单元划分略图( 据张国伟等2 0 0 3 略有修改) l i 一华北陆块南缘构造带；1 2 北秦岭构造带：l i 一扬于陆块北缘构造带；i i i - 南秦岭构造带：f ，一草碧 一老龙山一圣人桥一溘关一宜阳一淮南逆冲推覆断裂带；s f l 一商丹断裂带( 商丹板块缝台带) ：s f 2 一 勉略断裂带( 勉略板块缝合带) ：f l l 一巴山一大别山南缘逆冲推覆断裂带；l 一蛇绿岩：2 一火山岩；3 一l 口岩石剥露区及韧性剪切带；方框所示为研究区范围 质组成及同位素地球化学特征，它现今的基本构造格架。可以商丹断裂带、洛南一栾川一方 城断裂带及巴山一大别山南缘巨型推覆构造的前缘逆冲带为界，自北而南如分为华北地块南 缘、北秦岭、南秦岭和扬子地块北缘四个次级构造带( 图1 一1 ) 。 ( 1 ) 华北地块南缘构造带：该带北以草碧一老龙山一圣人桥一潼关一宜阳一淮南断裂 为界与华北地块分野，南以宝鸡一洛南一滦川一信阳一舒城断裂与北秦岭构造带相接，是以 逆冲推覆的褶皱、断裂构造组合为主要构造特点的冲断推覆薄皮构造带。 ( 2 ) 北秦岭构造带：北秦岭构造带夹持在宝鸡一洛南一滦川断裂带和商丹断裂带之间 主要由古元古界秦岭群，中、新元古界宽坪群变质杂岩和震旦系一下古生界陶湾群浅变质沉 积岩，以及下古生界为主的丹凤群、二朗坪群变质沉积一火山岩组成，局部断续残留强变形， 未变质或弱变质的石炭系、二叠系、三叠系和侏罗系，并有拽变质泥盆系残留的报道。不同 5 时代地层均以韧性、韧脆性断层分隔组成复杂构造岩片叠置关系，属强烈变形变质的典型厚 皮构造带。 ( 3 ) 南秦岭构造带：南秦岭构造带北以商丹断裂带与北秦岭为邻南以勉略一城口一 房县一襄樊断裂带以南的巴山一大别山南缘巨型推覆构造的前缘逆冲带与扬子地块北缘带 相接。该带的晚古生代一中生代构造层包括了泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪和侏罗纪的 不同时代的地层。该构造层主要遭受印支期和燕山期构造作用的强烈变形改造，形成了中、 浅构造层次，以薄皮构造为主要特征的构造组合。南秦岭中东部主导以自北而南的多层次韧 性逆冲一推覆构造，叠加韧脆性的走滑构造和脆性的逆冲推覆构造为特征南秦岭西部则呈 现自南而北的反向逆冲推覆。 ( 4 ) 扬子地块北缘构造带：现今秦岭造山带勉略一巴山弧形一房县一襄广断裂带以南 邻接秦岭的区域，统属扬子地块北缘，也即贩扬子板块的北部陆缘区。该地区的地表地质组 成与结构，具有与扬子地块的早前寒武纪结晶基底和中新元古代变质变形过渡性基底的双层 基底结构。盖层具有震旦系一下古生界和上古生界一中三叠统及中新生界三个次级构造地层 层序序列。 第二节区域地层概述 研究区的主体位于北秦岭构造带和华北地块南缘构造带，关键区段包括周至柳叶河、户 县涝峪、洛南窑底、大荆、洪门河、华阳川和泾阳口镇( 图1 1 ) 。区域地层概述如下( 表 l 1 ) ： 1 华北地块( 鄂尔多斯盆地) 本区具特征稳定地块性质，该区域地层发育的基本特征是：发育以太古代集宁群和 阜平群为代表的结晶基底杂岩系。以及元古代以来的沉积盖层；寒武纪、奥陶纪地层主要 为套较稳定的、以碳酸盐岩为主的陆表海沉积；石炭纪仁叠纪地层主要为一套含煤的近 海三角洲一泛滥平原沉积；中生代地层主要为大型盆地一小型山间盆地陆相沉积，侏罗纪 期间东部陆相火山岩发育；第三纪地层主要为发育在华北平原大型坳陷中的含可燃有机岩 及海相夹层的大裂谷沉积和鄂尔多斯盆地周缘以红色碎屑岩为主的陆相盆地堆积；第四纪除 在盆地中继续发育河湖相堆积以外，在盆地和山地丘陵的边缘以及广阔的黄土高原，普遍覆 盖了著名的黄土堆积。 2 华北地块南缘构造带 该区结晶基底由新太古代太华群杂岩( a r ) 组成，两者为构造不整合关系。盖层以区 域性构造不整合于早前寒武纪结晶基底之上，发育有中元古界长城系、蓟县系；上元古界青 白口系和震旦系。中寒武统发育齐全，下统和上统只有部分地层发育，石炭、二叠、三叠系 发育齐全，其余地层均缺失。长城系以碎属岩为主，蓟县系分别由碎屑岩和碳酸盐岩组成， 青白口系发育有泥质板岩，震旦系由砾岩、砂砾岩和砂岩组成，寒武系主要由白云岩或白云 质灰岩组成，石炭、二叠、三叠系以海陆交互相、陆相碎屑岩为主。 6 3 北秦岭构造带 北秦岭构造带是本次研究的关键区段，该区段主要由古元古代秦岭群，中、新元古代 宽坪群变质杂岩和震旦纪一下早古生代陶湾群变沉积岩系以及以下古生界为主的丹风群、 二郎坪群变质沉积一火山岩组成( 详见第二章) ，局部断续残留强变形、未变质或弱变质的 石炭系、二叠系、三叠系和侏罗系，并有浅变质泥盆系残留的报道。 北秦岭区的泥盆系主要分布于眉县、蟒岭、太白、商县黑山一带，包括南缘的大草滩 群、北桐峪寺组和北部的眉县、户县地区的甘峪组，蟒岭地区的干江河组、月牙沟组，而且 它们均以角度不整合或平行不整合覆盖于早古生代变沉积一火山岩系之上。泥盆系整体发育 不完整，缺失早泥盆世和中泥盆世早期沉积。其中甘峪组和千江河组及月牙沟组产有相同的 化石，时代基本为中、晚泥盆世，而且它们在岩性、岩相和层序特征等方面极为相似。下部 均为滨岸相碎屑岩，发育波纹、交错层理；上部为局限台地相的条纹状大理岩、白云质大理 岩。 本区的石炭系仅发育上统，即草凉驿组，露头主要见于风县草滩沟、罗钵庵、太白县 黄牛河、东山粱河周至柳叶河口黑河东岸。为一套陆相禽煤碎屑岩系。本组上部为灰白、浅 灰色砂岩、细砂岩夹页岩、煤层，底部为石英砾岩；下部为灰白色石英砂岩、砂砾岩夹粉砂 岩、砂质泥岩及煤层。含植物化石：n e u r o p t e r i s ，l i n o p t e r i s ，r h o d e o p t e r i d i u m ，p e c o p t e r i s ， a r c h a c o c a l a m i t e s ，s p h e n o p h y l l u m 等。 二叠系可划分为中、下二叠统石盒子组和上二叠统石千峰组。石盒子组( p r 2 s h ) 灰色 中一粗粒砂岩，灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹煤层组成旋回层，底部见鲕状赤铁矿结核。含植 物化石：g i g a n t o p t e r i s ，p e c o p t e r i s ，c a l a m i t e s ，l o b a m n n u l a r i a ，t a n i o p t e r i s 等。石千峰组( p 3 s ) 上部为紫红色细砂岩与粉砂岩、泥岩互层；中下部以岗红色中粗粒长石砂岩为主夹杂色泥岩 及砂质泥岩。 三叠系只发育上统。即延长群。延长群上部为炭质板岩及粉砂质板岩，底部为砾岩， 含砾石石英砂岩；下部为长石石英砂岩，炭质板岩、粉砂质板岩。禽植物化石：n e o c a l a m i t e s ， d a n a e o p s i s ，b c m o u l l i a ，a s t e r o t h e c a ，c a l a d o p h l e b i s ，t h i n n n f e l d i a - c t e n o p h y l l u m , p o d o z a m i t e s 等。 自垩系发育齐全由下统东河群和上统山阳组组成。东河群为黄色、浅黄色粗砂岩、 砾状砂岩、细砾岩、砾岩，夹灰绿、黄绿色细砂、粉砂岩及黑色炭质页岩。含植物化石： p o d o z a m i t e s ；叶肢介化石：p s e u d o e s t h c r i a y a n j i e t h e r l a ，d i e s t h e r i a ：介形虫化石；c y p r i d e a ， z i z i p h y c o y p r i s ，r h i n o c y p r i s ：昆虫化石：e p h e m e r o p s i s ：双壳类化石：f e r g a n o c o n c h a ， n a k a m u r a n i a 等。 山阳组为棕红色、浅棕红色泥质粉砂岩、砂砾岩，夹紫红色泥岩。含介形类化石： c y p r i d e a ，c y p f i n o t u s ，m o n g o l i a n e l l a 。z i z i p h o c y p r i s ，e u c y p r i s ，c l i n o c y p r i s 等；恐龙聋化石： e l o n g a t o o l i t h u s ，l e p i d e t o o l i t h u s ，s h a n y a n g o s a u m s p a r a s p h e r o o l i t h u s 等a 4 南秦岭构造带 区内地层除缺失部分震旦系、青白口系河侏罗系、白垩系外。其他各系均有不同程度 的出露，尤以古生界最为发育。除侏罗系之外，主要为一大套以滨海一浅海一陆棚一斜坡相 7 姗离l 枣婀漆葛。氏茸湘藩冈禽淘礴 漆辱j 9 | 1 l 一【蛐 tllhh illlll等t h - ”hi簟i f o l * 垮- 珍 嚷 l l i l l i c i i n l ii - 口 兰 最 一王l 一己j 。童窿 lil ，ip l p l ，i p l ，i ，l ，i - l d i p l ，l ，i ，l ，| ，pl ，i ，b l ，睁川班l 班l i 墓謦 墓 l 糊l 雒叠习z l 豁淞靴 l 耀。嚼每 三 。嚣 引l 静 曩 ! 蓬 嚣 董 蘸 。番爵 i 蠲 lj i f7。、i - 、i ；i b * - 。 莲- _ 苎，。f ，* - ，- 囊 滓 一，e - i 备，ll、 i 事_ - 1 l - 】- i o h _ ， i l l i i i i il l谁月ll斓邓p 罔酮 i ； i i i l i ； i l i i i l t i l l 鹱 ii l懿 告 暮 翘； 莲 謇 鏊 一 磅i 蓥 裙- - 1 l i l l l l ，l i i i i i i i l l 、 i i i i l l , l i l l i l l 蓍 宣 ，i h蠢 ： 鐾 毫 墓 。基 h；r j - ii 鼍 i i 肆- t _ q i i i l i l l _ - 肆。肇，。尹 l _丽商 弛 i 露 - 球 - _ !臻毪：篇篇 ，。蠡i * 雉 鸳l 毒 一 l 謦 _ 辞 _- ；l 篓”“。l 。”龋 ”n - i - c 黩 l嚣l蒺_ i 。r 毪 泛五- t 心。li i u l i h i i i ll e 一一1 e x 一一一，t t ” 一- 。-l 亡i l 一向商矗 2 i i l - l l l l l i 期- j ￥“i ii ，l 蓬l * 鲁型| 垃。； 毒 叠 墨 建蓬i tt 2 i 譬 涮捌l 艏f l a 刮i l i形 j 一瞢 i 。兰一l - - 量爨墓 l 罐i i 露 基 尊 毒 妻 l 。 巾- t h _ l 产臀：“i i l i l l b h 叫。l _ # l | b _ _ - h 1 雌。i i i l i l 善 i 一i= 襻：i 一一l 一 l l i jl i 睦睦基到l ；i船； 曲孽 ：嚣莺i - - - ，- i“，一” i 一- 。一- 鎏露 喇 爵 鼹菇* - t 。 l啪 曩l i l 1 l - 。罕l l l l i i l l 蕾- | 司le + i l i l l ! i l i t l l ”写i i i l_ t e 一毒- ”一一i ” i 嚆； 为主，均为碎屑岩和碳酸盐岩，部分地区见海盆深水相，并在勉略一线发育有限洋盆的相应 沉积。 5 扬予地块( 汉中梁山) 本区具稳定地块性质，主体形成于1 0 0 0 m a 士的晋宁运动，发育以元古代火地垭群和刘 家坪群为代表的结晶基底及晚元古代以来的盖层沉积。缺失泥盆纪、石炭纪、侏罗纪和白垩 纪沉积。震旦系及新生界分别与其下伏地层为角度不整合接触；二叠系和奥陶系与其下伏地 层为平行不整合接触，其它各时代地层均为整合过渡关系。自震旦纪开始至中三叠世，是扬 子地台前震旦纪基底之上稳定发展的盖层沉积时期，相继沉积了一套巨厚的滨海、浅海相陆 源碎屑一碳酸盐建造。晚三叠世中晚期开始接受陆相沉积，主要为河流湖泊相沉积。侏罗一 自垩纪也有另行的陆相沉积。第三纪在一些局部区域沉积了一套红色陆相粗碎屑沉积。 第三节区域显生宙构造事件、性质及存在关键问题 秦岭造山带是涉及相邻的华北陆块和扬子陆块并经历长期复杂演化的复合型大陆造山 带，而显生宙则是秦岭造山带及相邻的华北和扬子陆块地质演化的重要时期，确定显生宙构 造时间的期次和性质对重建区域地质演化具有重要的意义。 随着对秦岭基础地质研究的进一步深化，秦岭显生宙构造演化已经取得了显著进展，但 在本区是否存在洋盆的发育你是，何时发育何种性质的洋盆，何时经历何种性质的造山作用 过程，造山带的结构构造特点尤其是存在几条洋盆俯冲、消减、板块碰撞的缝合带等关键问 题上仍然存在较大分歧。在肯定秦岭造山带为洋盆发育的俯冲、碰撞造山带的前提下，不同 学者对秦岭显生宙的地质演化仍有不同认识。 其一，认为秦岭古洋域在前寒武纪俯冲消减，并造成华北陆块和扬子陆块的拼合，古生 代之后是板内裂谷的发育时期( 马杏垣等，1 9 8 6 ；杨巍然，1 9 8 7 ) 。吴正文( 1 9 9 1 ) 提出， 华北和扬子两大陆块的拼合完成于晋宁运动，晚元古宙以来。是统一大陆基础上的裂谷、坳 陷海槽。张维吉等( 1 9 9 6 ) 支持类似观点，但提出，秦岭地区在晚加里东一早海西期经历过 陆内斜向俯冲一碰撞作用。 其二。认为早古生代是秦岭古洋盆的发育时期。华北和扬子板块在加里东期拼合，商( 南) 丹( 风) 断裂带是两