（构造地质学专业论文）上扬子地块西北缘古生代晚期中生代的盆地演化及地球动力学.pdf

浙江大学博士学位论文上扬子地块西北缘古生代晚期一中生代的盆地演化及地球动力学 摘要 米仓山位于秦岭以南的上扬子西北缘地区，属于秦岭前陆冲断褶皱带，其沉 积和构造演化与秦岭碰撞造山过程息息相关。目前普遍认为秦岭于晚三叠世全面 碰撞造山，然而对于全面碰撞前的早期碰撞事件却缺乏具体研究工作。另一方面， 对于米仓山印支期以来的演化特别是米仓山何时以及如何隆升一直没有很详细 的研究工作本文对米仓山地区晚二叠世一早三叠世的沉积和构造进行了研究， 并且综合分析来自沉积、地震剖面、裂变径迹、古地磁等方面的资料对中生代米 仓山的隆升时间和方式进行探讨，得出以下结论： 1 前人认为米仓山地区下三叠统内部各组地层之间均为整合接触，然而作 者通过对米仓山野外1 2 条剖面进行沉积构造研究发现米仓山地区下三叠统内部 存在一个不整合面，反映为古风化壳，砾岩、角砾岩、砂岩等碎屑岩的出现 2 在米仓山南缘的地震剖面上同样也识别出了早三叠世的这期构造事件， 表现为嘉陵江组二段底面与下伏地层的削截现象、上覆地层的超覆现象，及断层 上、下盘的嘉陵江组一段一上二叠统地层厚度的巨大差异。前人认为铜街子组大 致相当于广义的嘉陵江组一、二段，因而在作者的研究尺度内可认为早三叠世碎 屑岩沉积事件和构造事件是同期的，认为构造运动造成了下三叠统铜街子组的碎 屑岩发育。 3 通过分析开江一梁平裂谷一汉南一米仓山隆起佛坪地体和城口一鄂西 裂谷一神农架一黄陵地体一武当山地体”的时空配置关系，结合裂谷与造山带的 形态，提出开江一梁平裂谷和城口一鄂西裂谷是南秦岭与上扬子地块在晚二叠世 发生点式碰撞时产生的碰撞裂谷群。 4 在上述研究的基础上，提出了晚二叠世一三叠世研究区的大地构造演化 经历了晚二叠世吴家坪期( p 2 w ) 洋壳俯冲阶段，晚二叠世长兴期一早三叠世印 度期早期( p 2 c i t i ，1 ) 碰撞裂谷阶段，早三叠世印度期中期一晚期( t 犷- t 矿) 的 裂谷消亡阶段，早三叠世奥伦尼期早期( t l f ) 持续碰撞阶段，早三叠世奥伦尼 期中晚期一安尼锡期( t 沪t 2 ，) 构造平静期，拉丁期一卡尼期全面碰撞造山期 5 综合分析来自沉积、地震剖面、磷灰石裂变径迹和古地磁等证据，作者 n 浙江大学博士学位论文上扬子地块西北缘古生代晚期一中生代的盆地演化及地球动力学 提出米仓山真正意义上的隆升发生在中生代晚期的早白垩世，并且具有前展式冲 断隆升的特点，早白垩世的隆升速率大于晚白垩世的隆升速率。 关键词：扬子板块西北缘米仓山秦岭开江一梁平海槽城口一鄂西海槽碰撞 裂谷裂变径迹晚二叠世早三叠世 h i 浙江大学博士学位论文上扬子地块西北缘古生代晚期一中生代的盆地演化及地球动力学 a b s t r a c t t h em t m i c a n g s h a nl o c a t e so nt h en o r t hm a r g i no fu p p e ry a n g t z eb l o c ks o u t ht o q i n l i n go r o g e n i ti sap a r to ft h ef o r e l a n df o l d a n d - t h r u s tb e l to fq i n l i n g t h u s ，i t s s e d i m e n t a r ya n dd e f o r m a t i o n a le v o l u t i o ni s i n f e r r e dt ob ec l o s e l yr e l a t e dt ot h e t e c t o n i ce v o l u t i o no ft h eq i r d i n go r o g e n t h el a t et r i a s s i cc o l l i s i o nb e t w e e nn o r t h c h i n ab l o c k ( n c b ) a n ds o u t hc h i n ab l o c k ( s c b ) a n dc o n s e q u e n tu p l i f to fq i n l i n g w h i c hs t a n d sf o rt h ef i n a lc o l l i s i o nw a sw i d e l ya c c e p t e db ym o s tg e o l o g i s t s n e v e r t h e l e s s ，f e ww o r k sh a v ef o c u s e do nt h eh i s t o r yb e f o r et h ef i n a lc o l l i s i o na l o n g t h ew h o l en o r t h e r nm a r g i no fs c b t h u s ，w et o o kr e s e a r c hw o r kf o c u s i n go nt h el a t e p e r m i a n - e a r l yt r i a s s i cs e d i m e n t a r ya n dd e f o r m a t i o ne v o l u t i o nt o d i s c o v e rt h e p r e f i n a l c o l l i s i o nh i s t o r y o ft h e q i n l i n go r o g e n s o m e n e we v i d e n c e sa n d u n d e r s t a n d i n ga r ec o n c l u d e d a sb e l o w ： 1 t h et h r e ef o r m a t i o n so fl o w e rt r i a s s i ci nn o r t h e r ns i c h u a nb a s i na r e f e i x i a n g u a nf m ，t o n g i i e z if m ，a n dj 谳i n 西i 孤gf i n ，r e s p e c t i v e l yf r o mt h e b o t t o mu pa n da l et h o u g h tt ob ec o n f o r m a b l ec o n t a c tw i t he a c ho t h e ri nt h e p r e v i o u sl i t e r a t u r e o u rr e s e a r c hw o r kf i n dt h a tt h e r ee x i t sa l lu n c o n f o r m i t y w i t h i nt h el o w e rt r i a s s i cc h a r a c t e r i z e db yw e a t h e r i n gc r u s t s ，c o n g l o m e r a t e s ， b r e c c i a s ，s a n d s t o n e se r e 2 t h eu n c o n f o r m i t yc a nb e e nf o u n di nt h es e i s m i cp r o f i l e ss o u t ht om i c a n g s h a n c h a r a c t e r i z e db yt r u n c a t i o na n do r d a pp h e n o m e n an e a rt h eb o t t o mo ft h e2 n d s e c o fj i a l i n g j i a n gf m i no u rr e s e a r c hs c a l e ，t h eu n c o n f o r m i t yi nt h es e i s m i c p r o f i l e sa n di nt h ef i e l dc a nb ec o n s i d e r e da sc o n t e m p o r a n e o u s t h u s ，w ei n f e r t h a tt h ee a r l yt r i a s s i ct e c t o n i ce v e n tr e s u l t e di n t h ef o r m a t i o no ft h e u n c o n f o r m i t y 3 b ya n a l y z i n gt h es p a t i o - t e m p o r a lc o n f i g u r a t i o no ft h ek a i j i a n g - l i a n g p i n g r i f t - - h a n h a n - m i c a n g s h a nu p l i f l f o p i n gd o m et r i n i t y a n dc h e n g k o u - e x i r i f l - - s h e n n o n g j i a - h u a n g l i n gt e r r a n e - - - - w u d a n g s h a n t e r r a n e t r i n i t y ,w e p r o p o s e dt h a tt h ek a i j i a n g l i a n g p i n ga n dc h e n g k o u - e x ir i f t so nt h en o r t h e r n m a r g i no fs c bw h i c hs t r i k ea p p r o x i m a t e l yo r t h o g o n a lt ot h eq i n l i n go r o g e n i v 浙江大学博士学位论文上扬子地块西北缘古生代晚期一中生代的盆地演化及地球动力学 a r er e l a t e dt ot h ee a r l yc o l l i s i o nb ys o u t hq i n l i n gb l o c ka n ds c b i no t h e r w o r d s ，t h e ya l et w i ni m p a c t o g e n s ( c o l l i o n a lr i f t s ) 4 o nt h eb a s i so ft h er e s e a r c hw o r km e n t i o n e da b o v e ，w i t has y n t h e t i c c o n s i d e r a t i o no ft h ew h o l et e c t o n i ce v o l u t i o no fq i n l i n g ，w ep r o p o s e dt h e t e c t o n i ce v o l u t i o nm o d a lo fm i c a n g s h a na r e af r o mi 2 - t 5 i n t e g r a t i n ge v i d e n c e sf r o ms e d i m e n t a r y , s e i s m i cp r o f i l e s ，a f td a t a , a n d p a l e o m a g n e t i cd a t a , w ep u tf o r w a r dt h a tt h em t m i c a n g s h a nw a su p l i f t e di n t h ee a r l yc r e t a c e o u s t h eu p l i f to ft h em o u n m i ni t s e l ft o o kp l a c eb e f o r et h a t o ft h eb a s i ns o u t ht om i c a n g s h a nw h i c hw a st h o u g h tt oh a p p e ni nt h el a t e c r e t a c e o u s f u r t h e r m o r e ，t h ea p p a r e n tu p l i f tr a t eo ft h em t m i c a n g s h a ni s g r e a t e rt h a nt h a to ft h eb a s i na r e as o u t ht oi t k e y w o r d s ： n o r t h w e s t e r n y a n g t z e b l o c k , m i c a n g s h a r t , q i n l i n g ， k a i j i a n g - l i a n g p i n gt r o u g h ，c h e n g k o u - e x it r o u g h , c o l l i s i o n a lr i f t ( i m p a c t o g e n ) ， f i s s i o nt r a c k ，l a t ep e r m i a n , e a r l yt r i a s s i c v 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙婆太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： ：一每么州b 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解浙塑太堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权浙江太堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文 学位论文作者签名 签字日期：b 卿 导师签名： 签字日期：p 夕年月石 浙江大学博士学位论文上扬子地块西北缘古生代晚期一中生代的盆地演化及地球动力学 致谢 首先最要感谢的是导师肖安成教授和陈汉林教授，没有他们的指导、鼓励， 就不可能有本论文的完成，在论文的选题、资料收集、野外地质调查、论文的撰 写等各个环节均得到两位导师的大力支持和帮助，两位导师的博学、高屋建瓴、 严谨的治学态度给予我很大的启迪，也是我一直以来乃至毕业之后学习的榜样 感谢地球科学系杨树锋、程晓敢、汪新、厉子龙、何光玉、沈晓华等诸位老师在 论文选题和研究过程中提出宝贵的建议感谢系党总支陈宁华老师和系办朱大 援、朱建丽，郑美云等老师为本人的日常生活和工作提供帮助和便利 感谢中国石油勘探开发研究院廊坊分院的魏国齐教授、张林博士、杨威博士、 中国石油勘探开发研究院的李本亮博士以及吴世祥博士提供论文所需的一些基 础资料中国石油勘探开发研究院陈竹新、雷永良两位博士一起在野外收集资料 过程中进行讨论，使我受益匪浅 感谢课题组的王亮、郭璩一起参与野外工作和讨论，同时也非常感谢课题组 的其他成员：钱俊峰、章凤奇、丁献文、张尉、张微、姚琪、林锦博士，林秀斌、 余星，唐鹏程、李世琴，胡安平。章桂芳，吴磊、俞乐等博士生，张芬芬、徐岩， 楼谦谦硕士等在论文选题一撰写的各个环节中给予的启发和帮助 感谢澳大利亚c u r t i nu n i v e r s i t y 的李正祥教授，感谢他在科研和生活态度上 给予我的巨大启发。 最后感谢我的父母，家庭一直是我能安心从事科研的港湾。感谢身边的知心 朋友，是你们在我遭受挫折的时候不离不弃鼓励我重新振作，在快乐的时候分享 我的快乐 感谢所有关心和帮助过我的人! 浙江大学博士学位论文 1 绪论 1 1 问题的提出和意义 造山带作为大陆上最主要的活动构造带，一直成为地质学家研究的焦点，然 而，经典威尔逊旋回中的陆一陆碰撞前的事件常常由于后期陆一陆碰撞的强烈地 壳变形而被掩盖，但是这些碰撞前事件，可能是弧一陆碰撞、微陆块一大陆碰撞 等，同样具有非常重要的地质意义，可揭示整个完整的碰撞序列( h e n d r i xe t a l ， 1 9 9 2 ) 秦岭一大别造山带作为华南板块( s c b ) 和华北板块( n c b ) 的碰撞边界， 是我国南北分界线，吸引了国内外众多科学家的目光关于华南、华北板块碰撞 和秦岭造山的时间和方式，历来有所争论，主要观点有：古生代碰撞造山，中 生代为陆内造山( m a t t a u e re ta 1 ，1 9 8 5 ) ；秦岭在古生代并没有发生碰撞遣山， 而只存在洋壳的俯冲，真正的碰撞造山时间在二叠世纪末期一中生代早期，并且 是从东向西的剪刀式碰撞( y i n & n i e ，1 9 9 3 ) ；不同于前两种单一时间碰撞的 观点，m e n ge t a l ( 1 9 9 9 ) 认为华南、华北板块在古生代中期和晚三叠世分别沿着 北部的商丹缝合带和南部的勉略缝合带发生两次碰撞造山过程。现在关于勉略带 的大量研究表明( 张国伟等，2 0 0 3 ) 在秦岭南缘确实存在一古生代洋盆一一勉略 古洋盆 秦岭于晚三叠世碰撞拥有来自上扬子北缘沉积证据的支持，上扬子北缘晚三 叠世诺利期一瑞替期出现须家河组大套陆相粗碎屑沉积，被认为是与碰撞对应的 前陆磨拉石堆积，反映秦岭于晚三叠世碰撞造山( y m & n i e ，1 9 9 3 ) ，也有人认 为碰撞的时间可能比这还早，中三叠世拉丁期一晚三叠世卡尼期在松潘一甘孜地 块发育一套海相浊流沉积，代表碰撞产生的复理石盆地沉积( m e n ge ta 1 ，2 0 0 5 ； l i ue ta 1 ，2 0 0 5 ) 在这之前，有没有更早期的碰撞记录? 来自南秦岭黑峡沟变质 岩系的s m n d 全岩等时线年龄为2 4 2 4 - 2 1m a ( 李曙光等，1 9 9 6 ) ，来自西秦岭的 埃达克岩的锆石u p bs h r i m p 定年数据为2 4 5 4 - 6m a 和2 3 8 4 - 4m a ( 金维浚等， 2 0 0 5 ) ，暗示了陆一陆碰撞之前存在一些地质事件。如果确实存在早期碰撞事件， 那么必定在秦岭或周边地区有一定的反映，秦岭造山带内部可能因全面陆一陆碰 浙江大学博士学位论文 绪论 撞造山、后期逆掩推覆作用而变得异常复杂，相反，在碰撞造山带与稳定克拉通 之间的前陆冲断褶皱带或许更好的保留了早期碰撞的记录。因此，顺着这个思路， 作者选择了秦岭前陆冲断带内的米仓山作为研究区域试图去寻找早期碰撞的地 质记录，之所以选择米仓山作为研究区，主要基于两个便利性：一是米仓山所在 的川北地区下三叠统出露完整，且各组岩性特征明显，生物地层年代研究程度较 高，便于全区统一对比。二是近几年来随着川北地区油气勘探的深入，获得了一 大批高分辨率高品质地震资料，为解释全区构造提供了资料上的便利 研究的意义主要有两点：一、从科学意义上讲，揭示秦岭早期碰撞事件，拓 展了整个秦岭碰撞造山的历史；二、对川北乃至整个扬子北缘的油气勘探提供一 定的勘探思路。 1 2 拟解决的科学问题 1 秦岭在晚三叠世( 相当于须家河组沉积时期) 碰撞之前是否有早期的碰撞记 录? 秦岭一大别造山带作为华南板块和华北板块的碰撞边界，在古生代中期和二 叠纪一三叠纪分别沿着北部的商丹缝合带和南部的勉略缝合带发生两次碰撞遣 山过程( m e n g & z h a n g ，1 9 9 9 ) 晚古生代以来的造山历史具有白东向西的穿时 过程，具体到东秦岭，一般把上三叠统须家河组大套陆相碎屑岩的出现作为碰撞 的起始时间( y i n & n i e ，1 9 9 3 ) 。那么，在这之前，有没有更早期的碰撞记录? 作者在米仓山地区的野外研究发现，在早三叠世奥伦尼期米仓山地区广泛发育一 个不整合面，以风化壳、底砾岩等碎屑岩的出现为特征此外，在地震剖面上也 找到了早三叠世古构造的证据，且古断裂、古褶皱等的展布方向也为东西向。因 此可以肯定，在晚三叠世秦岭主碰撞之前还存在早期碰撞事件 2 开江一梁平裂谷和城口一鄂西裂谷的成因问题? 开江一梁平裂谷( 王一刚等，1 9 9 8 ) 和城口一鄂西裂谷是中、上扬子北缘晚 二叠世一早三叠世发育的两个裂谷，近1 0 年来，环开江一梁平裂谷( 以及城口 一鄂西裂谷西缘) 的二叠系生物礁气藏、三叠系鲕滩气藏的勘探取得了巨大的进 展，然而，对于这两个裂谷的成因却没有详细的论述前人认为其与秦岭洋的裂 陷作用有关，作者指出：两个裂谷发育时间一致，形态上都是开口朝着秦岭造山 2 浙江大学博士学位论文 绪论 带，向陆内逐渐消失，走向基本与秦岭正交；并且开江一梁平裂谷一汉南一米仓 山隆起一佛坪地体和城口一鄂西裂谷一神农架一黄陵地体一武当山地体之间具 有非常“巧合”的时空配置关系，结合区域构造历史，作者认为这两个发育在克 拉通边缘的与后期造山带成正交关系的裂谷是碰撞裂谷 3 米仓山何时大规模隆升? 隆升方式如何? 代表了什么大地构造事件? 过去，对米仓山的构造沉积演化研究一般认为米仓山东向西构造形成于印支 期，但印支期米仓山可能为一水下隆起，至白垩纪隆升成陆( 杜思清等，1 9 9 8 ) 然而，对于米仓山真正快速隆升成陆的时间及隆升方式却一直缺少定量化的分析 和探讨 作者对采自米仓山地区的磷灰石裂变径迹数据进行了详细的分析，发现磷灰 石裂变径迹年龄从山体核部到盆地区有一突变( 山体的年龄数据集中在早白垩世 一晚白垩世早期，而盆地区的年龄数据集中在晚自垩世晚期) ，这一突变位置上 正好对应于米仓山南缘主冲断层。平均裂变径迹长度也从山体核部一盆地区有变 短的趋势，反映米仓山山体于早白垩世隆升而盆地区于晚白垩世隆升，且具有前 展式逆冲隆升的规律，早白垩世隆升速率大于晚白垩世。这一结论也得到来自四 川盆地沉积中心迁移资料的支持，中侏罗世四川盆地沉积中心在大巴山前，而到 了早白垩世沉积中心明显在米仓山前，为东一西走向( m e n ge ta 1 ，2 0 0 5 ) 那么，米仓山于早白垩世快速隆升成陆有何更深层次的大地构造意义? 作者 认为米仓山在早白垩世的隆升代表华南板块和华北板块的最终拼合，秦岭可能真 正意义上成为中国南北的分界线。秦岭一大别造山带从早二叠世在东部首先发生 碰撞后，自东向西剪刀式闭合，晚三叠世在西部秦岭地区发生碰撞。扬子地块北 缘海相一陆相沉积转变点具有由东往西变年轻的趋势( y m & n i e ，1 9 9 3 ) 虽然 晚三叠世上扬子北缘全面进入陆相沉积阶段，然而燕山期，这种剪刀式的陆内汇 聚作用还在继续，表现为强烈逆冲推覆由东向西的迁移，如中侏罗世大巴山前陆 盆地于早白垩世时迁移到西部的米仓山前，古地磁数据( y o k o y a m a e ta 1 ，2 0 0 1 ) 也证实直到早白垩世，华南、华北板块的古地磁极才真正意义上重合在一起。同 时作为调节华南、华北板块的郯庐断裂的主活动期也发生在早白垩世 浙江大学博士学位论文 绪论 1 3 论文研究内容及创新点 1 3 1 论文组织结构和研究内容 本论文从组织结构上讲分为六章， 第一章概要介绍论文的选题意义、 研究内容及创新点。 主要的研究内容集中在第三章一第六章 国内外的研究现状、拟解决的科学问题、 第二章介绍区域地质概况，从大地构造相带的角度依次介绍秦岭造山带、造 山带前缘褶皱冲断带( 米仓山汉南和南大巴山) 和龙门山。 第三章介绍中、上扬子地块晚二叠世一早三叠世发育的两个北西向裂谷( 开 江一梁平裂谷和城口一鄂西裂谷) 的结构特征及对沉积的控制作用 第四章介绍下三叠统内部存在的一个不整合面，论述环米仓山地区普遍发育 的早三叠世碎屑岩的岩性和沉积特征，探讨构造因素和全球海平面升降对其的贡 献 第五章介绍早三叠世构造运动在地震剖面上的表现、古构造的平面展布特 征，并挑选典型剖面进行平衡恢复以定量对比早三叠世构造运动和后期构造运动 造成的剖面缩短率，以期探讨两者的相对强度。同时，通过沉积、地震、裂变径 迹、古地磁等多方面证据探讨后期的改造作用，特别是晚中生代米仓山的主要隆 升事件。 第六章通过对扬子北缘两个裂谷及周边块体的时空配置关系提出其为秦岭 早期点式碰撞产生的碰撞裂谷，据此提出了晚二叠世一三叠世研究区的大地构造 演化模式。 1 3 2 论文主要创新点 通过研究，主要取得以下4 个创新性成果和认识： 1 前人认为米仓山地区下三叠统内部各组地层之间均为整合接触，然而作 者通过野外研究发现米仓山地区下三叠统内部存在一个不整合面，反映为古风化 壳，砾岩、角砾岩、砂岩等碎屑岩的出现并且在米仓山南缘的地震剖面上识别 出了早三叠世的这期构造事件，认为其造成了下三叠统内部的不整合面。 2 通过分析开江一梁平裂谷一汉南一米仓山隆起一佛坪地体和城口一鄂西 4 浙江大学博士学位论文 绪论 裂谷一神农一架黄陵地体一武当山地体的时空配置关系，并结合裂谷与造山带的 形态，提出开江一梁平裂谷和城口一鄂西裂谷是南秦岭与上扬子地块在晚二叠世 发生点式碰撞时产生的碰撞裂谷群 3 通过对沉积、裂变径迹、地震、古地磁等资料的综合解释，提出米仓山 真正意义上的快速隆升主要开始于早白垩世，盆地隆升开始于晚白垩世，隆升序 列由北往南扩展，且早白垩世隆升速率大于晚白垩世。 4 、初步厘定了从古生代晚期一三叠世米仓山地区的盆地演化历史。晚二叠 世长兴期一早三叠世印度期早期( p 2 c t ) 碰撞裂谷阶段，早三叠世印度期中 期一晚期( t 沪t l ，) 的裂谷消亡阶段，早三叠世奥伦尼期早期( t l f ) 持续碰撞 阶段，早三叠世奥伦尼期中晚期一安尼锡期( t l ，- t 2 ，) 构造平静期，拉丁期一卡 尼期全面碰撞造山期 浙江大学博士学位论文 区域地质概况 2 区域地质概况 奉论文的研究区为上扬子地块西北缘，具体而言大致是四川北部的米仓山地 区，大地构遣上归属于上扬于地块，与东面的南大巴山褶皱冲断带一起共同构成 位于秦岭遣山带和四川盆地稳定克拉通之闻的前陆褶皱冲断带，是遣山带与盆地 之间的过菠带；西面与格潘一甘孜地块之问隔着龙门山造山带( 圈2 - 1 ) 米仓 山与汉南隆起一起夹持在秦岭一大别造山带、龙门山遣山带以及四川盆地之间， 其构造和沉积演化或多或少受周边这些块体的制约因此，要研究清楚米仓山一 汉南隆起，就必须清楚周迪各个大地构造单元的结构和演化历史下文依次介绍 米仓山及其周边的各个大地构造单元 田2 1 米仓山及邻区大地构造筒田( 据张青林2 0 0 8 修改 1 主要断裂；2 基底隆起匠迫界巍；3 日川叠地i - k ) 过界鲺。4 中一新生代山阀釜地；5 盐地内背 辩走向；e 地层符号 2 1 秦岭造山带核心区 秦岭造山带是华南一华北板块碰撞的产物，东接大别遣山带( 其东端被郯庐 断裂平穆至胶东，称为苏鲁造山带，并延至朝鲜半岛) ；往西与东、西昆仑相连， 构成了横亘中国大陆长4 0 0 0 多公里的呻央造山带”( 姜喜发，2 0 0 2 ) ，也有 人称之为昆仑一秦岭遣山系( 任纪舜，2 0 0 4 ) 2 1 1 秦岭遣山带构造分区 浙江土学博学位论文区域地质概况 秦岭造山带平面上通常有两种方向的分法，东西方向上往往以甘肃徽成盆地 为界分为东豪峙和西秦峙，而秦岭以南阳盆地为界与桐柏一大别造山带相分隔 ( 高长椿，2 0 0 6 ) 尽管东西秦争在构造演化上有所不同，但相似之处也非常 之多，属于同一追山带横向上的不同区段。而南北方向上，秦岭造山带可分为北 秦峥和南秦岭，其边界为商丹缝合带( m e n g z h a n g , 2 0 0 0 ) ，这种分带更加凸 显秦岭追山带的时空格局。 关于秦岭造山带内部的大地构造分区存在不同的观点，m a t t a u e re ta l ( 1 9 8 5 ) 认为秦岭地区由北往南可分为五个大地构造分区，依次为：区属于中 朝扳块的最南缘；区为强烈同变质逆冲和横卧褶皱带；区为中部秦岭穹窿； 区为泥盆纪海槽；区 为中生代印支期褶皱带。而m e n g 乃m g ( 2 0 0 0 ) 则 把秦岭分为南、北秦岭，并进一步把南豢岭分为三个亚区：北部亚区、中部亚区 和南部亚区( 图2 - 2 ) 。不同学者对秦岭造山带南北分区的不同也暗示着对秦岭 构造演化历史的理解不同 匿墨圜l 鼍_ ”一t 圈一口吒卫： 田2 - 2 秦岭遣山带及邻区地质圈( 据m e n - g z h a n g , 2 0 0 0 ) 方块里面教宇1 ：宽坪群，2 ：嚏县群，3 ：武女群，4 郫西一耀峙河群，嚼圈里面数字l ：妻峙群，2 ：桐 柏群，眭峥群4 ：小蠹崎群，5 ：佛坪群，s s ：商丹肇告带，m s ：魁略整台带，m f ：马超曹断层 2 1 0 秦岭遣山带的地层系统 前寒武系基底： 根据岩性和变质程度可以把前寒武系基底分为结晶基底和过渡型基底 ( m e n g z l a a n g 2 0 0 0 ) 结晶基底在东秦岭主要有秦岭群、睫岭群、小磨岭群 浙江大学博士学位论文 区域地质概况 和佛坪群，呈岩块断续零散出露于南、北秦岭中( 图2 2 ) 以佛坪杂岩为例， 其主要岩性为：下部为片麻岩系，主要由条带状英云闪长质片麻岩，及少量的斜 长角闪岩、角闪变粒岩和麻粒岩等组成，变质程度为高角闪岩相一麻粒岩相；上 部为变质沉积岩系，呈环带分布于核部岩系的周边，由石英岩，大理岩，矽线石 榴黑云片麻岩、刚玉矽线条纹长石片麻岩和黑云石英片岩等组成，变质程度主要 为高角闪岩相( 魏春景，1 9 9 8 ) 关于佛坪地区结晶基底的年龄，l ：2 0 0 0 0 0 地 质图佛坪幅( 陕西省地质局秦岭区域地质测量大队十六分队，1 9 6 6 ) 认为是太古 宙，同位素年代学报道最老的年龄为2 5 0 6 a = 2 4m a ( 李海平，1 9 9 8 ) ，证实属于 太古宙，但其主体应该形成于2 0 0 0m a 左右的早元古代。 过渡型基底在南，北秦岭都有分布，具体为北秦岭的宽坪群和南秦岭的武当 群和耀岭河群( m e n g & z h a n g ，2 0 0 0 ) ，为早，中元古代火山一沉积浅变质岩系， 以伸展构造机制为特色，原为裂谷和小洋盆兼杂并存环境下的产物，有强烈广泛 的晋宁期( 1 - 0 8g a ) 构造运动( 张国伟等，1 9 9 5 ) 沉积盖层： 北秦岭和南秦岭沉积盖层的岩性和层序特征不尽相同，m e n g & z h a n g ( 2 0 0 0 ) 对此进行了总结( 图2 - 3 ) ，摘述如下： 震旦系：南秦岭和华南板块震旦系底部为一套冰碛岩，上覆台地相碳酸盐岩 ( 白云岩) ，而华北板块的震旦系以砾岩和砂岩为主，北秦岭缺失震旦系 下古生界：华北板块为浅海相，北秦岭变为深海相，同时在北秦岭的南界处 发育丹凤弧火山岩系及弧前充填的浊积砂岩、火山碎屑岩和陆棚一三角洲相硅质 碎屑岩。南秦岭和华南板块相应的地层主要为陆棚相碳酸盐岩和硅质碎屑岩。 中一上古生界：南秦岭中一上古生界具有分区的特点志留系只在中部亚区 和南部亚区出露，主要由深海硅质碎屑岩和浊积岩组成北部亚区的泥盆系海相 砂岩退积超覆于下伏地层之上，向上变为石炭系的陆相沉积；中部亚区泥盆纪一 早三叠世沉积了浅海硅质碎屑岩和碳酸盐岩；南部亚区缺失这套层序，可能是三 叠纪秦岭碰撞造山导致地层的剥蚀南秦岭南缘泥盆纪一早石炭世地层推测形成 于裂谷环境，晚石炭世一二叠纪地层为大陆坡环境下的薄层石灰岩、半远洋岩和 硅质岩北秦岭石炭一二叠纪地层为一套冲积相和河流相沉积 中一新生界：秦岭大部分地方缺失上三叠统和侏罗系，白垩系和新生界红层 浙江大学博士学位论文 区域地质概况 比较常见 年代 北秦岭i北舒重区l 南；鑫善i _ 靠亚区i 扬子北警 x 2 k 妙掣苎彬汤衫磺 j - t 篇盆- 乓d 。鼍矗毒舀埤1 j 1 嗣t 酬 n 几 _ 1 古# 攫斯 醇洋产 习鼹筹i ：7 - 巨 斋备疆谷 f 膏丹_ 0 i l fj 譬士杰7区姜磊k p 燃磁銎l 黼l挠擒升二主二。；二j 专 鼻吖乳曩嘎。量? ：f c d s r 一- r r - 1 一r - 一t r - - - i -i o 目。- 芒芑刍客芒一一lj e 6 函函i i 津芦害- 曲大_ 边疆囊，1 一 z l tllllillilii_ll 一_ _ 一圳一一一l l 一一l j 一l l 一_ i 一一一l _ 0 0 0 0 忒蕞0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 z l0 0 0 0 ，盛0 0 0 0 0 0 0 灾虹鼍瓠 翻文鼍，0 0 0 0 0 0 0 0 0 ，0 0 0 s 警0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 图仞 一镶铁质一超镶铁质囊 圜深水沉积 _ o 一 岜浏弧火山崔 团火山沉积鞭 l 羔 海相租碎沉飘 i 己一海捂砂奢前砂奢 匿习皓相浇岩 田台地相碳t 者 o - u 圜深水灰囊 圜冲积- 河流相沉积 e 圈河潼- 潮帽沉飘 一不合i 图2 - 3 新元古代晚期至今秦岭造山带沉积、盆地发育过程和构造演化模式图( 据& ) 秦岭造山带构造演化历史 秦岭遣山带研究的一个热点是其造山时间和造山方式，这也吸引了国内外众 多地质学家的关注，关于秦岭碰撞造山时间主要有以下几种观点：古生代碰撞 造山，中生代为陆内造山(，) ；秦岭在古生代并没有发生 碰撞造山，而只存在洋壳的俯冲，真正的碰撞造山时间在二叠世纪末期一中生代 早期，并且是从东向西的剪刀式碰撞(，) ；不同于前两种单一 时间碰撞的观点， () 认为华南，华北板块在古生代中期和晚三 叠世分别沿着北部的商丹缝合带和南部的勉略缝合带发生两次碰撞造山过程 () 认为秦岭地区由南往北可分为五个大地构造分区，区 属于中朝板块的最南缘；区为强烈同变质逆冲和横卧褶皱带；区为中部秦 岭穹窿；区为泥盆纪海槽；区为中生代印支期褶皱带。来自区和区的三 个样品的4 k 3 9 舡定年数据分别为 、和 ，并且在 区的丹凤和商南之间，发现中泥盆世砾岩，砾石成分有辉长岩、橄榄岩角闪 岩、花岗岩，石英岩、石榴子石和角闪岩碎屑然而认为的指示 9 浙江大学博士学位论文区域地质概况 古生代碰撞造山的年代数据被y m & n i e ( 1 9 9 3 ) 解释为与安第斯型俯冲相关， 而不是与陆陆碰撞相关y i n & n i e ( 1 9 9 3 ) 用扬子地块北缘五个紧邻秦岭一大 别一苏鲁造山带的地层柱进行构造层序对比，得出秦岭一大别一苏鲁造山带的碰 撞造山具有从东向西的穿时过程，代表碰撞造山起始点的大套陆相碎屑岩的首次 出现年代在东部的江苏北部地区为晚二叠世，到安徽东南部则变为中三叠世，而 到湖北西北部和四川北部则为晚三叠世。近十几年来，有关秦岭碰撞造山时间和 方式方面的一大突破就是勉略缝合带( 张国伟等，2 0 0 3 ) 的发现。尽管学术界对 于勉略缝合带的提法或者说到底有没有一个所谓的勉略有限洋盆的存在还有争 议，如有人就认为阿尼玛卿一勉略带( 勉略带西延部分) 是一个海底裂谷带，而 不是一个大洋盆地( 任纪舜，2 0 0 4 ) 关于勉略缝合带的厘定最主要的突破就是勉略古洋盆的确认。前人研究发现 整个勉略带都断续出露蛇绿岩及相关的洋岛火山岩、岛弧火山岩等，并对此做了 详细的地球化学分析和同位素年代学工作( 杨经绥等，2 0 0 4 ；边千韬等，2 0 0 1 ； 陈亮等，2 0 0 0 a ；陈亮等，2 0 0 0 b ；董云鹏等，1 9 9 9 ；张成立等，2 0 0 3 ；赖绍聪等， 2 0 0 3 ；陈亮等，2 0 0 1 ；陈亮等，1 9 9 9 ；陈亮等，2 0 0 3 ；赖绍聪等，2 0 0 3 ；赖绍聪， 2 0 0 5 ；赖绍聪等，2 0 0 2 ；张宗清等，2 0 0 5 ；l a ie t 以，2 0 0 4 ；x u e t a l ，2 0 0 2 ；x u e t a 1 ，2 0 0 8 ；董云鹏等，2 0 0 3 ；李曙光等，1 9 9 6 ；李曙光等，2 0 0 3 ) 同时在勉县 一略阳蛇绿构造混杂带中还发育泥盆系深水浊积岩( 张国伟等，1 9 9 5 ) ，在略阳 三岔子、石家庄一带的与蛇绿混杂岩密切伴生的硅质岩中还发现c l 的放射虫动 物群( 冯庆来等，1 9 9 6 ) ，表明泥盆纪一石炭纪这一带有古洋盆的存在。 勉略缝合带的发现是秦岭地质研究历史中的一大突破，基于此，m e n g & z h a n g ( 1 9 9 9 ) 和张国伟等( 2 0 0 3 ) 提出了一种两期碰撞的模式按照这个模式， 整个秦岭经历了以下几个阶段的演化历程( 图2 4 ) ： a 晚元古代一寒武纪：秦岭地区处于拉张裂谷环境，华南、华北板块之间 存在一个大洋，叫做原特提斯秦岭洋( p r o t o t e t h y a nq i n l i n go c e a n ) b 奥陶纪一早志留世，原特提斯秦岭洋的洋壳俯冲于华北板块之下，在仰 冲板块之上发育岩浆岛弧( 北秦岭) 和弧后盆地。 c 中志留世一泥盆纪：华南一华北发生陆陆碰撞，形成商丹缝合带，在商 丹缝合带侵入大量同碰撞花岗岩，同时在华南板块的内部产生裂谷作用 1 0 浙江大学博学位论文 区域埴质概况 正石炭纪一二叠纪：华南板块内部裂各作用加剧，并拉张成洋，形成古特 提斯秦岭洋( p a l e o - t e t h y a n q i n l i n g o c e a n ) 该洋盆北侧的具华南基底性 质的地块印为南秦岭地块。 e 早、中三叠世：古特提斯秦岭洋洋盆( 勉略古洋盆) 向南秦岭的俯冲导 致南秦岭南缘发育岩浆弧 晚三叠世：华南板块和南秦岭地块沿着勉略整合带再次发生陆陆碰撞， 勉略古洋盆关闭，同时商丹缝合带被澈活，南北两个缝合带均产生大量 花岗岩。 g 侏罗纪一现夸：华南板块一秦岭一华北板块进入陆内演化阶段，由于华 南一华北板块的强烈陆内汇聚作用，发生强烈冲断和逆掩推覆。 土 _ i i i - 尘： 喇茎瓷 f t _ 一 馏4 - ：i = - # 口* ? “ _ e 尼_ o _ 口i i 冒1 礤可口 r a i l h i hir d a l l 圉2 4 亲峥大地构造演化冒( 据m 酣g z h m 备1 9 9 9 兰 矮浙江太学博士学位论文区域地质概况 2 2 秦岭遣山带的前陆褶皱冲断带一汉南一米仓山和南大巴山 2 2 1 汉南一米仓山 汉南一米仓山地区过去分别被称为汉南台拱和米仓山台穹( 四川省地质矿产 局，1 9 9 1 ) 或汉南古陆和米仓山隆起( 杜思清等，1 9 9 8 ) ，也有学者称之为汉南 米仓山推疆构造带( 吴德超等，1 9 9 8 ；杜思清等，1 9 9 8 ) 。第一种称谓强调米 仓山一汉南地区是控制沉积的水下古隆起( 四川省地质矿产局，1 9 9 1 ) ，而第二 种称谓则强调中生代以来米仓山一汉南经历了强烈的构造运动 汉南一米仓山地区出露上扬子地块结晶基底褶皱基底和沉积盖层，三分构 造格局十分明显。区内太古界、元古界和澄江期及前澄江期侵入岩组成的结晶基 底和褶皱基底集中分布于南郏一西乡和光雾山一碑坝一带。沉积盖层从震旦系到 第四系，缺失泥盆一石炭系，其中中一上三叠统之间是一个非常重要的沉积界线， 中三叠统及以下为海相碳酸盐岩建造( 偶夹一些陆相碎屑岩) ，上三叠统开始进 入陆相沉积环境( 目2 - 5 l 匿魁t “ 阑裟 i 糍 一t * ，一1 m b 田2 - 5 米仓山地区地质简田 前人对汉南一米仓山地区( 主要为露头区) 的沉积、构造变形大地构造演 化进行了研究( 胡修棉等，2 0 0 0 ；杜恩清等，1 9 9 8 ；孙树林。1 9 9 4 ；刘登忠等， “ ；口司 浙江大学博士学位论文 区域地质概况 1 9 9 7 ；吴德超等，1 9 9 8 ；朱利东等，1 9 9 7 ；邓明森，1 9 9 7 ；魏显贵等，1 9 9 7 ) ， 魏显贵等( 1 9 9 7 ) 总结了米仓山地区的大地构造演化历史( 表2 1 ) ，显生宙米 仓山地区大致经历了以下几个演化阶段： 表2 - 1米仓山地质事件表( 据魏显贵等，1 9 9 7 ) 发展 事件 同位素年 阶段顺序 沉积事件岩浆事件变质事件变形事件 龄( m a ) 第网纪河流阶地、残 逆掩- 滑脱变形盆 印换 1 7 缝积沉积缺失第三 断裂带附近动力变质 缘山系姣型 磊 逆冲啪覆变形盆 6 8 篓 1 6本区为蚀探区断裂带附近动力变质 缘山系雏形 电曩皋蒸共 米仓山推覆隆起带为 断展嘲皱变形米 l s 蚀源睡：整仓山南绛 仓山斜歪围转复式 滑蜕带沉积下白垩统 背斜雏形 陆柑打口 锺家西组、侏罗系陆 汉南南缘东丙向拗陷 1 4 相红层 米仓山东两向湖下隆 1 9 0 托 k a t ) 二叠系和三叠系下、 1 3 中统地臼型碳酸盐岩 早二叠世末短暂隆升 碎艟岩沉穰 鍪 1 2 本区为蚀源区 泥盆石炭纪全面睦 升 晚震旦世志留纪地 地壳牙降运动频繁 l i台型碳酸盏岩碎屑 震旦系寒武系奥陶 岩沉积 系之问均为平行不整 a 尽管汉南一米仓山经历了漫长的地质历史，但地质学家总是关注于汉南一米 仓山隆起的形成时间和过程。孙树林( 1 9 9 4 ) 认为米仓山杂岩体为一形成于前早 震旦世的地体构造，在秦岭碰撞带不断向南挤压过程中，米仓山形成了塞子型造 山带，其南缘的上三叠统须家河组磨拉石建造标志着周缘