秦岭大地构造格局的遥感地质分析.doc

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1、1997 年9 月H EN A NGEOL O GYSep.1997秦岭大地构造格局的遥感地质分析张天义朱嘉伟盛吉虎(河南省地质科学研究所)摘 要 秦岭山脉是古板块的会聚地, 它的形成和发展与扬子板块、华北板块及夹持于其间的古秦岭大别微板块的拼合碰撞有关。 晋宁构造旋回, 古秦岭大别微板块西移与扬子板块实现对 接。加里东构造旋回, 松潘甘孜微板块东进与扬子板块拼合。海西构造旋回, 泛扬子板块北上与华北板块俯冲碰撞。 印支燕山构造旋回, 四者联合运动构成秦岭造山带。关键词 板块运动, 遥感解译, 秦岭 中图法分类号 P 5481问题的提出横亘于秦川巴水间的秦岭山脉, 是世界范围内最著名的大陆造山

2、带之一。它以其丰富的矿产资源, 复杂的地质构造为世人所瞩目。 众多地质学家对秦岭地质构造的调查研究, 不断地深 化了对该区地壳结构、构造演化和成矿作用的认识。 然而, 在一些重大的地质矿产问题上还存 在分歧意见。111 裂解说认为秦岭造山带基底是同一个岩石圈板块经多次裂解增生和挤压拼合而成。在距今 2500 1800M a 前原始地壳增生形成早期的大陆地壳, 在 1800 1000M a 统一的岩石圈板块裂解分异, 并逐渐演变为华北板块、扬子板块、古秦岭中间板块的构造雏形和初始碰撞机制。 570400M a 发生强 烈 的 扩 张, 导 致 古 中 国 板 块 的 再 次 裂 解, 形 成 陆

3、 块 及 活 动 大 陆 边 缘。 400230M a 秦岭中间地带为一海盆, 海盆向西展开与昆仑海连通, 从此进入特提斯阶段。印支构造热事件使海水退出, 南北两个刚化程度较高的陆块向中间挤压, 进而发生陆壳的推覆剪切。燕山期出现伸展拆离和走滑拉分, 喜山期以来秦岭地区纳入滨太平洋构造域, 表现为南北向断块差异升降和掀斜构造。112开合说作者简介: 张天义, 男, 45 岁, 1974 年毕业于武汉地质学院地质勘探系 , 高级工程师 , 现从事遥感地质工作. 邮编450053, 郑州市黄河路 41 号收稿日期: 19970109; 改回日期: 19970606认为秦岭地区的构造演化过程“开”与

4、“合”是一对矛盾。元古代以“合”为主, 通过板块俯冲对接使南北古陆连为一体; 古生代以“开”占优势, 古陆解体形成断裂造山带; 中生代早期“合”成为矛盾的主要方面, 表现为断块逆冲形成推覆构造; 中生代晚期到新生代再次转为“开”占首要地位, 在张性断裂控制下形成各种盆地。113碰撞对接说认为华北和扬子板块原是相距很远的大陆, 其间为大洋相隔。大洋两侧发生了两个不同构 造面貌的大陆边缘, 即华北板块南缘活动大陆边缘和扬子板块北缘被动大陆边缘。它们在中晚元古代、古生代, 各自发育不同时期的地槽。 随着古洋壳的消亡, 两个大陆逐渐接近, 在中三叠 世晚期碰撞, 形成秦岭造山带。114遥感地质解译秦岭

5、地区存在三条巨型的线性构造带, 线性构造带自然的分割出四个构造景观标志区。这 些线性构造带及其相伴生的构造景观标志区, 分别与区域重磁场及地壳莫霍面异常梯度带相对应, 具有深部地质背景。 据此提出, 秦岭地区基本构造格架取决于被线性构造带所分割的古板块、地块间的俯冲碰撞、剪切走滑、伸展拉裂以及特提斯海入侵过程及其构造发育程 度。2 遥感线性构造带的地质背景211 北秦岭线性构造带北秦岭线性构造带位于秦岭山脉主脊线的北侧, 呈近东西向展布于甘肃武山、陕西太白 丹凤和河南伏牛山一带。 向东穿过南阳盆地进入大别山北麓, 在安徽庐江附近被郯庐断裂截切。 全长约 1600km , 波及宽度约 50 10

6、0km 。 北秦岭带以不同时代、不同构造层次的韧性、韧脆性断裂 ( 石门马超营断裂 B 1a; 洛南栾川断裂 B 2a; 草凉驿首阳山断裂 B 2b; 皇台乔端毛集断裂 B 3; 商州夏馆好汉坡断裂B 4; 德欠武山断裂 B 5a; 唐藏丹凤断裂 B 5b ) 为骨架 (图 1) , 夹持了诸多不同来源的蛇绿岩套( 丹凤群 P z1 d n; 二郎坪群 P z1 en; 斜关群 P zx e; 李子园群 P z1 lz )、混杂蛇绿岩带 ( 宽坪群 P t3 k n; 龙山群 P t3 ln )、变质杂岩 (秦岭群 P t1 qn )、火山沉积岩 (栾川群 P t2 ln; 陶湾群 P z1

7、tn; 大草滩群 P zd c; 葫芦沟群 P zh l) 等构造岩块和岩片。发育了线性碰撞花岗岩 (宽坪、铁塔铺等岩体; 323211M a )、俯冲型花岗岩 (五垛山、漂池、太白等岩体, 793 659M a、487 382M a )。 限定了扬子 型震旦系下古生界远硅质建造和上古生界台缘复理石建造的北部沉积边界。在遥感影像图上, 线性构造带的北侧展现出盆岭构造景观, 表现为一系列的山间断陷盆地对古老片麻岩 (太华群 A r th ) 构造台穹的分割。在台穹构造的内部多发育有代表深部岩浆侵位 活动的环形构造。 台穹周边多被拆离断层所环绕, 构造滑覆体由元古界铁洞沟组 (P t1 t) 石英

8、 岩、熊耳群 (P t2 x n ) 安山岩所构成。 地质背景显示出华北板块南缘及南缘增生边的构造特征。212 南秦岭线性构造带南秦岭线性构造带位于大巴山北侧, 呈一向北突出的弧线展布于陕西凤凰山、湖北武当山裂 D 16 , 红椿坝岚皋断裂 D 17 ) 及山前断层 ( 环潭安陆断裂、襄樊广济镇断裂) 所组成 ( 图1)。构造带走向延伸长 800km , 波及宽度达 10 50km 。由于受造山期推覆构造的改造, 表现出 构造叠覆带特征。在断裂带内, 剪切走滑基质包容了前寒武纪、震旦寒武纪、奥陶志留纪的和众多的铁镁质构造岩块。图 1 秦岭地区遥感地质图F ig. 1 R em o te sen

9、 sing geo lo g ica l m ap f rom th e Q in ling reg io n1华北板块; 2秦岭大别微板块; 3松潘甘孜微板块; 4扬子板块; 5限界断裂; 6深大断裂; B 北秦岭线性带; X 西秦岭线性带; D 南秦岭线性带在遥感影像上, 盆隆构造是展现在南秦岭线性构造带两侧区域的景观标志。即元古界褶皱 基底构成的穹隆分别被震旦纪、古生代和泥盆纪的沉降盆地所分割包围。 应指出的是, 构造带 两侧的遥感影像纹理结构显示出较大的差异。 南侧凤凰山、平利和武当山穹隆为凸起的块状山, 密集发育的线性体以北东向为主, 穹隆中心出现的环状构造呈蛛网状结构 (平利)。

10、而北侧 穹隆构造则表现为相对负地形 (佛坪、陨西、玉园阁) , 稀疏发育的线性体以北西西向为主体, 穹隆中心出现的环形构造嵌套状结构 (陨西)。 说明两者在物质组成及构造应力作用诸方面存在 差异。 古地磁学资料究证明, 早古生代初期南秦岭带两侧地块的古纬度差别较大, 分别是南纬515和南纬 1710。 从震旦石炭系沉积地球化 学 特 征, 南 北 也 表 现 出 不 一 致 性 ( 张 本 仁,1993)。 暗示南秦岭带两侧, 曾各自作为一个独立的地块活动过。213西秦岭线性构造带西秦岭线性构造带, 呈向西展开、向东收敛的态势镶嵌在南、北线性构造带之间。主体位于 秦岭山脉西段摩天岭勉略宁地区,

11、 最大宽度约 240km 。 由一系列的北西西向剪切走滑断裂( 甘加冶力关断层, 固城镇舒家坝断层, 临潭岩昌断层 X 13 , 舟曲成县断裂 X 12 , 玛曲略阳断裂 X 11 , 文县勉县断层 X 9 ) 和北东向的韧脆性断裂 ( 青川阳平关断层 X 8b , 北川洋 县断层 X 8c、龙门山断层 X 18 , 西乡断层D 19 , 牟家坝断层D 22 ) 等组成 (图 1)。在山阳, 柞水陡岭一带与凤县镇安断层、宁陕断层 X 8a、麻河沿山阳断层 X 8 归并。 向东与大别山北麓桐柏 商城断裂、晓天磨子潭断裂、信阳方集断裂连接, 在安徽庐江南部被郯庐大断裂所截切, 全长 1200km

12、。西段摩天岭地区, 北东走向的韧性剪切断裂带中夹持了元古界碧口群 P t2 bk 增生洋壳、岛弧、洋中脊型火山岩和横丹群 (P t2 k n ) 凝灰质碎屑沉积岩系。在密集的剪切构造作用下, 以构造岩块、岩片及构造透镜体等形式出现, 具有古板块消减带的构造背景 (杨宗让, 1993)。 在勉略宁地区, 强烈剪切基质包容了大量前寒武纪、震旦纪、早古生代、石炭二叠纪的和众多的加里东期超铁镁质构造岩块。以略阳三叉为例, 岩块依次为基性岩、堆晶辉长岩、拉斑玄 武岩及硅质岩组合, 表明为具有岛弧型蛇绿岩组合地球化学特点 (张国伟, 1994)。在东段商丹地区及大别山地区, 韧性剪切带内还残存有混杂蛇绿岩

13、 ( 丹凤群 P z2 d n ) 和洋 淇沟、卧虎、张家冲、马畈等超基性岩块, 具有消减大洋残片的构造背景 (张国伟, 1995)。从古生物、古地理环境对比, 大别山北坡石炭纪杨山煤系的古生物面貌与北祁连山地区有相似性, 可 能同属古特提斯生物区系 (刘印环, 1980) , 说明该地质单元曾与大别山相贯通。3 线性构造的地球物理背景311 区域重磁场特征与遥感巨型线性构造带的展布方式相吻合, 秦岭地区区域重磁场特征线亦表现出东西向 拉长扩展、中部收缩的“哑铃”状型式。 在秦巴地区重力异常图上 ( 图 2) , 出现东西展布两个内错的锐角三角形状的重力低带槽, 低带槽两侧各自出现宽约 30

14、余公里的强梯度带。 这些强梯度带又分别与各巨型线性构造带的地面出露位置相一致。当上延 10 40km 延拓处理后, 这些 低带槽和梯度带仅出现简化、平滑, 区域场格架并未发生明显水平位移。显然, 这些区域重力异 常是由深部原因引起的。在区域莫霍面等深度图上 (图 3) 与区域重力场型相类似, 亦出现内错锐角三角形状的深带槽。带槽分别向东向西形成幔坡, 这反映了深部存在着有西部地块向东推 进、东部地块向西漂移的地体。地体拼合的垂向加积作用, 使中秦岭地壳厚度达 44km , 大于南 北秦岭 40 41km 、38 40km 的厚度数值。使之成为一个巨厚的相对低密度体, 这也正是区域 重力负异常产

15、生的原因之一。图 2 秦岭地区布格重力异常图 (据秦巴金矿地质, 1992)F ig. 2 Bo ugue r g rav ity anom a ly m ap in th e Q in ling reg io n据 Q B 1 地震测量资料, 深部华北板块南缘仰冲在秦岭古大别微板块插入楔之上, 使示的断裂带位置投影线比地表位置北移 3km 以上, 表明断裂带具逆冲性质。 南秦岭磁异常表现为向北突出的块状异常区, 化极上延 20km 后, 其异常零值线延伸线分别与西秦岭线性构造 带的南支和南秦岭线性构造带大致对应, 反映出扬子板块与后期加入的古地块之间的磁性基底差异。 在深层视磁化强度图上,

16、扬子板块的磁性基底呈北东向展布, 松潘甘孜磁性基底则 近等轴状, 古大别磁性基底以北西向为主, 华北板块磁性基底展布具多样性, 这亦说明四者基底界面存在明显差异。图 3 秦岭地区莫霍面等深度图 (据秦巴金矿地质, 1992)F ig. 3 Iso ba th m ap o f M o ho f rom th e Q in ling reg io n312达县高陵重磁剖面特征达县高陵重磁剖面纵穿秦岭山脉中段, 全长 395km (图 4)。剖面通过的北秦岭线性构造 带, 重力场为一在区域负异常背景上强度为 3510- 5m s2 的正异常, 两侧的梯级带分别是秦17010- 5m s2 上升至-

17、岭山前断裂和商丹断裂带的反映。 商丹断裂以南布格重力异常由-11210- 5m s2 , 为一正异常的北翼。 在胭脂坝南侧南秦岭线性构造带相对应的是重力异常梯级带, 反映出扬子板块内部深层地壳接触关系的变化。观音堂段重力正异常与沿断裂分布的辉 长岩、辉绿岩有关。 预示着这些地表出露的岩墙、岩脉深部可能呈大面积分布。 万源向南进入14010- 5m s2 , 是巨厚中生代沉积的反映。扬子板块腹地重力异常急剧下降至4结论(1) 在华北与扬子板块之间, 夹持有呈菱形楔状体地块。 东部呈“鳄鱼嘴状”的古秦岭大别微板块插入在扬子板块的中、上地壳之间, 西部松潘甘孜微板块呈“薄皮构造”覆盖在扬子 陆块上地

18、壳之上。秦岭地区的巨型线性构造带, 分别代表了华北、扬子板块及松潘甘孜、古秦 岭大别地块基底拼合区在地表的投影。 北秦岭带的唐藏商丹断裂, 西秦岭带的宁陕断裂, 南秦岭带的麻柳坝钟宝断裂是秦岭地区各板块、微板块间分区界线的具体投影位置。( 2) 北秦岭巨型线性构造带还代表了华北板块南缘活动大陆边缘在三维方向上的加积活 动。 在晋宁加里东海西印支构造旋回, 华北板块多次向南推移扩张, 不但消减了南侧的 有限洋盆 (丹凤蛇绿岩) 还使广阔的大陆增生边互相推掩叠置, 形成秦岭造山带的主体。盆岭构 造景观的出现, 说明中、新生代秦岭地区有一次构造舒展运动。为了弥补由此造成的重力亏空,深部物质上隆岩浆侵

19、位, 周边地区盖层在重力位能势的作用下向低能位滑脱, 作为构造逆向补偿的山间拉张盆地随之产生。图 4 达县高陵地质地球物理剖面解释图 (据刘俊岭, 1996)F ig. 4 T h e in te rp re ta t io n m ap o f geo lo g ica l2geop h y sica l sec t io n in D ax ian - Gao ling (af te r L iu J un ling, 1996)1新生界; 2中生界; 3古生界; 4元古界; 5太古界; 6酸性岩体; 7基性岩体(3) 南秦岭巨型线性构造带还代表了元古代时期扬子板块北部的活动大陆边缘。其北

20、部独 立地块应为古秦岭大别微板块西进插入楔, 晋宁加里东时期与扬子板块实现对接, 接受了 扬子型下古生界远硅质沉积建造。海西期它又作为扬子板块的被动大陆边缘, 开始了向华北板 块的俯冲碰撞运动。(4) 西秦岭巨型线性构造带还代表了发生在加里东构造旋回、松潘甘孜微板块自西北向 南东方向对扬子板块和先期加入扬子构造域的古秦岭大别微板块的碰撞对接活动。 松潘甘孜微板块的出现, 使扬子板块北缘开始了被动大陆边缘和特提斯双重构造体系作用的历史。印支构造旋回, 泛扬子板块自东向西先后与华北板块接触。 板块间的俯冲碰撞演变成陆内造山, 使石炭系、二叠系特提斯沉积相继结束, 开始隆升褶皱。参考文献123456

21、78910高洪学等. 秦岭造山带 ( 陕西部分) 地壳演化. 陕西地质, 1996, ( 1)刘俊岭等. 秦岭巴山地区高陵达县重磁剖面初步解释. 陕西地质, 1996, ( 1)霍福臣等. 西秦岭造山带的演化. 甘肃地质学报, 1996, ( 1)张二朋等. 秦岭大巴山及邻区地质图 ( 1100 万) 说明书. 北京: 地质出版社, 1992尚瑞均等. 秦巴花岗岩. 武汉: 中国地质大学出版社, 1988刘国惠等. 秦岭造山带主要变质岩群及变质演化. 北京: 地质出版社, 1992 殷鸿福等. 早古生代镇淅地块与秦岭多岛小洋盆的演化. 地质学报, 1995, 69 ( 3) 张国伟等 1 秦岭

22、造山带的形成及其演化 1 西安: 西北大学出版社, 1988 尚瑞均等 1 秦巴金矿地质 1 合肥: 安徽科技出版社, 1992卢欣祥等 1 秦岭造山带花岗岩与构造演化 1 见: 河南省地矿厅编 1 河南地质矿产与环境文集, 北京: 中国环境科学出版 社, 1996REM O TE SENS ING GEOLO G ICAL A NALY S IS O F GEO TECTO N ICPA TTERN O F Q INL ING REG IO NZh an g T ian y iZh u J iaw e iSh en g J ih u( I n s t itu te of G eolog ic

23、a l S c ien ces of H en a n P rov in ce, Z h en g z h ou , 450053, C h in a )A bstra c tT h e Q in lin g M o u n ta in s is th e co n ve rgen t p lace o f fo ssil p la te s, it s fo rm in g an d deve lop 2m en t a re co r re la ted w ith w e ld in g an d co llisio n o f th e N o r th C h in a p la t

24、e, th e Y an g tze p la te, an d th e o ld2Q in lin g - D ab ie m ic rop la te lo ca ted b e tw een th em. T h e o ld2Q in lin gD ab ie m i2c rop la te m o ved tow a rd s w e st an d h a s jo in ted up w ith th e Y an g tze p la te in th e J in n in g tec to n2ic cyc le. T h e So n gp an Gan zi m ic

25、 rop la te m o ved tow a rd s ea st an d w e lded in to th e Y an g tze p la te in th e C a ledo n ian tec to n ic cyc le. T h e Y an g tze p anp la te m o ved an d su b du c ted tow a rd s no r th an d co llided w ith th e N o r th C h in a p la te in th e H e rcyn ian tec to n ic cyc le. T h e Q in lin go ro gen ic b e lt w a s fo rm ed b y th e com b in ed m o vem en t o f th e abo ve2m en t io n ed fo u r p la te s o r m ic rop la te in th e In do sin ian 2Y an sh an tec to n ic cyc le.Key word s p la te m o vem en t, geo lo g ica l in te rp re ta t io n o f rem o te sen sin g, Q in lin g