西秦嶺構造帶地殼結構特征

■宋向輝

（中國地震局地球物理勘探中心　河南　鄭州　450000）

西秦嶺構造帶地殼結構特征

■宋向輝

（中國地震局地球物理勘探中心河南鄭州450000）

西秦嶺構造帶以西秦嶺北緣斷裂、瑪沁-瑪曲斷裂等為界，與周圍松潘地塊、柴達木塊體等分隔，是青藏高原東北緣重要的地質(zhì)構造單元。華北和揚子地塊分別沿現(xiàn)秦嶺南北邊界相向向秦嶺之下俯沖，造成了西秦嶺構造帶現(xiàn)今南北部反向向外逆沖推覆呈扇形的構造形態(tài)。西秦嶺構造帶西秦嶺構造帶內(nèi)地殼厚度自西南向東北逐漸減小，具有較低的地殼速度，殼內(nèi)低速體發(fā)育，表現(xiàn)出青藏高原東北緣過渡帶的特征；西秦嶺構造帶內(nèi)莫霍界面呈南北向平坦變化趨勢，可能與西秦嶺構造帶后期經(jīng)歷了強烈的伸展有關。西秦嶺構造帶地殼厚度明顯增厚，可能與松潘地塊下地殼向西秦嶺構造帶俯沖下插有關，而隴西塊體可能也有往西秦嶺構造帶深部俯沖下插的趨勢。

西秦嶺構造帶過渡帶莫霍面俯沖下插

1　西秦嶺構造帶地質(zhì)概況

西秦嶺構造帶是青藏高原東北緣重要的地質(zhì)構造單元，南部以瑪沁-瑪曲斷裂為界，北部以西秦嶺北緣斷裂為界，分別與松潘地塊和隴西地塊相隔，是眾多地塊以及造山帶的交界地帶 (張旗等，2009b;馮益民等2003;閆臻等，2012；徐學義等，2014）。

現(xiàn)今西秦嶺地表構造格架，是以區(qū)域性的北西西走向的瑪沁斷裂和西秦嶺北緣斷裂為構造邊界，以構造帶內(nèi)的次級斷裂帶所分割的由北而南依次推覆疊置的逆沖推覆體為特征。根據(jù)西秦嶺斷裂構造發(fā)育特點，把該地區(qū)斷裂構造系統(tǒng)自北而南分為：西秦嶺北緣斷層系、臨潭一岷縣宕昌斷層系、白龍江斷層系和文縣一武都斷層系（郭進京等，2009）。西秦嶺構造帶內(nèi)斷層發(fā)育，復雜的斷裂系統(tǒng)對該區(qū)域的應力調(diào)節(jié)起到了重要的作用，邊界斷裂上大地震較少發(fā)生，而岷縣-宕昌斷裂等次級斷裂則是應力易于集中的部位，地震頻發(fā)。

1.1西秦嶺構造帶邊界斷裂

西秦嶺構造帶北界為西秦嶺北緣斷裂，與隴西地塊相隔；南界為瑪沁-瑪曲斷裂，與松潘地塊相隔。

西秦嶺北緣斷裂帶：

西秦嶺北緣斷裂帶走向近東西向，是秦嶺地槽褶皺系與祁連地槽褶皺系的分界斷裂,為亞一級地質(zhì)構造界線,也是中國內(nèi)陸的主要超殼斷裂帶之一（郭守年等，1997；郭進京等，2013；王杰等，2014）。

地質(zhì)方面，西秦嶺北緣斷裂帶經(jīng)歷了多期次強烈構造運動，斷裂帶兩側(cè)巖性說明斷切深度已達上地幔；地球物理方面，該斷裂帶兩側(cè)地殼速度、重力、航瓷、地熱等都存在明顯差異；地震活動性方面，該斷裂帶中段地震活動頻繁，是孕育地震的活動斷裂段（董治平等，1996）。

瑪沁-瑪曲斷裂：

瑪沁-瑪曲斷裂為東昆侖斷裂帶東段斷裂，整體走向NWW，傾向SW，為西秦嶺段南緣一條區(qū)域性大斷裂，是北部西秦嶺褶皺帶和南部松潘-甘孜褶皺帶的分界線（鄧賓等，2007）。

1.2秦嶺造山帶構造演化

秦嶺造山帶是在華北、秦嶺、揚子三板塊依次沿商丹和勉略兩條縫合帶由南向北俯沖碰撞下，奠定了秦嶺造山帶各塊體之間的基本構造格局,并由于后造山期強烈的陸內(nèi)造山作用的疊加改造，形成了秦嶺構造帶今天的復雜面貌。

從圖1所示的地層接觸關系可以看出，秦嶺構造帶現(xiàn)今南北部分別反向向外逆沖推覆，呈扇形抬起。該構造形態(tài)是在主造山構造基礎上，后期造山改造過程中，北部的華北地塊和南部的揚子地塊分別沿現(xiàn)秦嶺南北邊界相向向秦嶺之下俯沖而造成的（張國偉等，1997）。

2　西秦嶺構造帶地殼結構

西秦嶺構造帶的基本地殼結構是南北兩側(cè)華北和揚子塊體向秦嶺之下成殼幔型俯沖，導致秦嶺成扇狀抬起（張國偉等，1997）。

圖1　西秦嶺構造帶典型地震記錄截面

如圖1所示，西秦嶺構造帶內(nèi)震相復雜，可識別出多組殼內(nèi)反射震相及基底與莫霍面的折射震相?；渍凵洳ㄒ曀俣刃?，Pg波到時明顯滯后，反映了西秦嶺地區(qū)覆蓋較厚，表現(xiàn)為典型的造山帶地震波特征；殼內(nèi)反射波振幅較強，表明西秦嶺構造帶地殼內(nèi)部存在較大的速度差異，可能存在低速體；莫霍面反射與折射震相都較為清楚可靠，表明莫霍面可能保存較為完整，且界面較平坦。

西秦嶺構造帶內(nèi)一維地殼速度結構擬合結果（圖2）顯示，西秦嶺構造帶地殼厚度在48km左右，且穿過西秦嶺構造帶的南北方向地殼厚度變化較小。

周民都（2000）指出西秦嶺構造帶內(nèi)地殼低速層普遍存在，深度約在20-22km左右。西秦嶺構造帶的一維地殼速度擬合結果顯示，該區(qū)域在20-25km深度的中地殼內(nèi)低速體發(fā)育，與前人研究結果較為一致。殼內(nèi)速度明顯偏低，殼內(nèi)結構復雜，表現(xiàn)出青藏高原東北緣過渡帶的特征（姚志祥等，2014）。

圖2　西秦嶺構造帶一維地殼速度擬合

西秦嶺構造帶一維地殼速度擬合結果顯示，西秦嶺構造帶深部Pn震相（莫霍面折射波）清楚可靠，正演結果與觀測數(shù)據(jù)擬合良好，反映了構造帶深部莫霍界面呈南北向平坦變化的趨勢。較平的莫霍面可能與西秦嶺構造帶后期經(jīng)歷了強烈的伸展有關，表明了西秦嶺構造帶在高原隆升后經(jīng)歷了強烈的伸展減薄作用（高銳等，2006；王海燕等，2014；）。

3　西秦嶺構造帶與周圍塊體接觸關系

3.1西秦嶺構造帶與松潘地塊接觸關系

瑪沁-瑪曲斷裂將北部西秦嶺構造帶和南部松潘構造帶一分為二。西秦嶺以一系列近東西向延伸指向南的弧形逆沖推覆構造為主導,而松潘部分則以平行邊界的三向俯沖和三向弧形逆沖推覆構造為特色（張國偉等，2004）。

松潘地塊又稱為“松潘-甘孜褶皺帶”，大致呈三角形，位于中國大陸中央腹地。松潘地塊既不屬于克拉通類型，也不屬于典型的造山帶類型。它可能代表一種過渡類型，即早期經(jīng)歷（與揚子陸塊同期）基底形成階段，但未完成克拉通化過程，晚古生代-中三疊世從揚子克拉通裂離出來，晚三疊世接受沉積，新生代被卷入造山的陸塊，若爾蓋盆地為其保存相對完整的殘余部分（李秋生等，2009）。

松潘-西秦嶺深地震反射地震剖面顯示（王海燕等，2007,2014；高銳等，2006），若爾蓋盆地中部下方大約在6.00 s左右存在一個大陸地塊,受到兩側(cè)的擠壓作用形成微隆起,其南側(cè)發(fā)育強烈向北的逆沖推覆構造,北側(cè)向北傾斜插入到西秦嶺造山帶之下。深反射剖面上的地震反射特征揭示了西秦嶺構造帶與松潘地塊的接觸關系，即松潘地塊深部俯沖下插至西秦嶺構造帶下方。

3.2西秦嶺構造帶與隴西地塊接觸關系

隴西地塊是由黃汲清先生在《中國主要地質(zhì)構造單位》一書中率先提出的，位于甘肅六盤山和洮河之間，是一巨大的風成黃土高原。隴西地塊被西秦嶺北緣斷裂（天水-寶雞段）和海原斷裂（隴縣-寶雞段）所夾持，是一個在構造和地貌上極為獨特的地質(zhì)體，在中生代晚期和第三紀就為一大內(nèi)陸盆地，其基底在前華里西期就已硬化，與周圍的秦嶺等地塊構造性質(zhì)截然不同。

青海門源-福建寧德地學斷面測線通過該地塊北部，研究認為其上地殼底部有一高導低速層，上地殼厚達23km，而下地殼最薄處僅17km。地殼P波速度平均較低，反映中下地殼上隆，與隆起的地形呈正相關，即該地塊顯然缺乏“山根”，分層界線呈自下而上的仰沖推覆形態(tài)。從現(xiàn)今地塊隆起的山勢取向、地形地貌形態(tài)和高程分布來看，整個地塊確有北仰南俯和東升西降的大模樣（劉鎖旺等，1997）。即隴西地塊在南部向西秦嶺構造帶深部俯沖下插，

4　結果與認識

西秦嶺構造帶是青藏高原東北緣重要的地質(zhì)構造單元，與周圍塊體以西秦嶺北緣斷裂、瑪沁-瑪曲斷裂為界，構造邊界清晰。西秦嶺構造帶內(nèi)的次級斷裂系統(tǒng)形成了該構造帶內(nèi)復雜的逆沖疊覆面貌，而且這些斷裂吸收調(diào)節(jié)了區(qū)域邊界斷裂上塊體的走滑量，導致這些斷裂附近構造應力易于集中，地震頻發(fā)。

華北和揚子地塊分別沿現(xiàn)秦嶺南北邊界相向向秦嶺之下俯沖，造成了該構造帶反向向外逆沖推覆，呈扇形的構造形態(tài)。

西秦嶺構造帶的地震記錄界面與一維速度結構擬合結果顯示，西秦嶺地殼厚度在48km左右，殼內(nèi)結構復雜，低速體發(fā)育，高低速相間，具有明顯的青藏高原東北緣過渡帶特征；清晰可靠的Pn震相揭示了西秦嶺構造帶深部莫霍面較為平坦，可能與秦嶺構造帶后期經(jīng)歷了強烈的伸展減薄作用有關。

深反射地震剖面顯示南部的松潘地塊具有北傾的強反射特征，可能揭示了松潘地塊向北俯沖進入西秦嶺構造帶深部；而北部的隴西地塊可能也有往西秦嶺構造帶深部俯沖下插的趨勢。

本文所討論的西秦嶺構造帶的地殼結構特征,主要是根據(jù)目前所掌握的資料以及對前人成果認識的基礎上進行的初步研究和解釋。不同塊體之間的接觸關系非常復雜，限于本文的范圍,特別是作者水平有限,一些重大地質(zhì)問題的認識有待進一步深化和證實。

[1]鄧賓等.西秦嶺南緣瑪曲斷裂中段構造特征及其意義 [J].四川地質(zhì)學報.2007，27（4）：233-238

[2]董治平等.西秦嶺北緣斷裂帶的深部構造特征及其與地震活動的關系 [J].內(nèi)陸地震. 1996.10（3）：224-234

[3]高銳等.松潘地塊若爾蓋盆地與西秦嶺造山帶巖石圈尺度的構造關系-深地震反射剖面探測成果 [J].地球?qū)W報.2006,27(5):411-418

[4]李秋生等.由地震測深剖面揭示的地殼結構探討松潘地塊基底屬性 [J].中國地球物理2009：386

[5]王海燕.青藏高原松潘-西秦嶺-臨夏盆地神地震反射剖面-采集、處理與初步解釋[J].地球物理學報.2014.57(5):1451-1459

[6]徐學義等.西秦嶺北緣花崗質(zhì)巖漿作用及構造演化 [J].巖石學報.2014.30(2)：371-389

[7]閆臻等.西秦嶺楔的構造屬性及其增生造山過程 [J].巖石學報.2012.28（6）：1808-1828

[8]張國偉等.中國大陸構造中的西秦嶺-松潘大陸構造結 [J].地學前緣.2004,11（3）：23-30

P313.2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-107-2

宋向輝（1988～），助理工程師，研究方向為深地震測深寬角反射/折射資料的處理與解釋。