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1、二、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
2、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
3、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
4、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（Dott et al.,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
5、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 商丹板块缝合带；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（1 800Ma）和晋宁运动（1 000Ma），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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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 西域断裂系；天山断裂系；西昆仑断裂系；阿尔金断裂系；祁连断裂系； 柴达木断裂系；昆仑-秦岭断裂系；河西断裂系；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
11、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
12、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11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
13、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
14、地壳、岩石圈厚度图（黄怀曾等，1994） 7080地壳厚度/km；80100岩石圈厚度 图2-13 中国1010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
15、，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（Nd（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（Nd（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（Nd（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3 7002 500Ma，扬子陆块的大陆增长时间范围主要在20001200Ma（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（Nd（t）=+7.6+6.3），也显示
