■宋向輝

（中國(guó)地震局地球物理勘探中心　河南　鄭州　450000）

西秦嶺構(gòu)造帶地殼結(jié)構(gòu)特征

■宋向輝

（中國(guó)地震局地球物理勘探中心河南鄭州450000）

西秦嶺構(gòu)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(dá)木塊體等分隔，是青藏高原東北緣重要的地質(zhì)構(gòu)造單元。華北和揚(yáng)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(gòu)造帶現(xiàn)今南北部反向向外逆沖推覆呈扇形的構(gòu)造形態(tài)。西秦嶺構(gòu)造帶西秦嶺構(gòu)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(guò)渡帶的特征；西秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)莫霍界面呈南北向平坦變化趨勢(shì)，可能與西秦嶺構(gòu)造帶后期經(jīng)歷了強(qiáng)烈的伸展有關(guān)。西秦嶺構(gòu)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(gòu)造帶俯沖下插有關(guān)，而隴西塊體可能也有往西秦嶺構(gòu)造帶深部俯沖下插的趨勢(shì)。

西秦嶺構(gòu)造帶過(guò)渡帶莫霍面俯沖下插

1　西秦嶺構(gòu)造帶地質(zhì)概況

西秦嶺構(gòu)造帶是青藏高原東北緣重要的地質(zhì)構(gòu)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(xué)義等，2014）。

現(xiàn)今西秦嶺地表構(gòu)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(gòu)造邊界，以構(gòu)造帶內(nèi)的次級(jí)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(gòu)造發(fā)育特點(diǎn)，把該地區(qū)斷裂構(gòu)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(jìn)京等，2009）。西秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)斷層發(fā)育，復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)對(duì)該區(qū)域的應(yīng)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(jí)斷裂則是應(yīng)力易于集中的部位，地震頻發(fā)。

1.1西秦嶺構(gòu)造帶邊界斷裂

西秦嶺構(gòu)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(jí)地質(zhì)構(gòu)造界線,也是中國(guó)內(nèi)陸的主要超殼斷裂帶之一（郭守年等，1997；郭進(jìn)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(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷裂帶兩側(cè)巖性說(shuō)明斷切深度已達(dá)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?zé)岬榷即嬖诿黠@差異；地震活動(dòng)性方面，該斷裂帶中段地震活動(dòng)頻繁，是孕育地震的活動(dòng)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(gòu)造演化

秦嶺造山帶是在華北、秦嶺、揚(yáng)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(gòu)造格局,并由于后造山期強(qiáng)烈的陸內(nèi)造山作用的疊加改造，形成了秦嶺構(gòu)造帶今天的復(fù)雜面貌。

從圖1所示的地層接觸關(guān)系可以看出，秦嶺構(gòu)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(gòu)造形態(tài)是在主造山構(gòu)造基礎(chǔ)上，后期造山改造過(guò)程中，北部的華北地塊和南部的揚(yáng)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(guó)偉等，1997）。

2　西秦嶺構(gòu)造帶地殼結(jié)構(gòu)

西秦嶺構(gòu)造帶的基本地殼結(jié)構(gòu)是南北兩側(cè)華北和揚(yáng)子塊體向秦嶺之下成殼幔型俯沖，導(dǎo)致秦嶺成扇狀抬起（張國(guó)偉等，1997）。

圖1　西秦嶺構(gòu)造帶典型地震記錄截面

如圖1所示，西秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)震相復(fù)雜，可識(shí)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(shí)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(qiáng)，表明西秦嶺構(gòu)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(gòu)造帶內(nèi)一維地殼速度結(jié)構(gòu)擬合結(jié)果（圖2）顯示，西秦嶺構(gòu)造帶地殼厚度在48km左右，且穿過(guò)西秦嶺構(gòu)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(gòu)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(gòu)造帶的一維地殼速度擬合結(jié)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(jié)果較為一致。殼內(nèi)速度明顯偏低，殼內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表現(xiàn)出青藏高原東北緣過(guò)渡帶的特征（姚志祥等，2014）。

圖2　西秦嶺構(gòu)造帶一維地殼速度擬合

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

3　西秦嶺構(gòu)造帶與周圍塊體接觸關(guān)系

3.1西秦嶺構(gòu)造帶與松潘地塊接觸關(guān)系

瑪沁-瑪曲斷裂將北部西秦嶺構(gòu)造帶和南部松潘構(gòu)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(gòu)造為主導(dǎo),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(gòu)造為特色（張國(guó)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(guó)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(guò)渡類型，即早期經(jīng)歷（與揚(yáng)子陸塊同期）基底形成階段，但未完成克拉通化過(guò)程，晚古生代-中三疊世從揚(yáng)子克拉通裂離出來(lái)，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(duì)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(gè)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(qiáng)烈向北的逆沖推覆構(gòu)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(gòu)造帶與松潘地塊的接觸關(guān)系，即松潘地塊深部俯沖下插至西秦嶺構(gòu)造帶下方。

3.2西秦嶺構(gòu)造帶與隴西地塊接觸關(guān)系

隴西地塊是由黃汲清先生在《中國(guó)主要地質(zhì)構(gòu)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(fēng)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(gè)在構(gòu)造和地貌上極為獨(dú)特的地質(zhì)體，在中生代晚期和第三紀(jì)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(gòu)造性質(zhì)截然不同。

青海門源-福建寧德地學(xué)斷面測(cè)線通過(guò)該地塊北部，研究認(rèn)為其上地殼底部有一高導(dǎo)低速層，上地殼厚達(dá)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(guān)，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(shì)取向、地形地貌形態(tài)和高程分布來(lái)看，整個(gè)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(gòu)造帶深部俯沖下插，

4　結(jié)果與認(rèn)識(shí)

西秦嶺構(gòu)造帶是青藏高原東北緣重要的地質(zhì)構(gòu)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(gòu)造邊界清晰。西秦嶺構(gòu)造帶內(nèi)的次級(jí)斷裂系統(tǒng)形成了該構(gòu)造帶內(nèi)復(fù)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(dǎo)致這些斷裂附近構(gòu)造應(yīng)力易于集中，地震頻發(fā)。

華北和揚(yáng)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(gòu)造帶反向向外逆沖推覆，呈扇形的構(gòu)造形態(tài)。

西秦嶺構(gòu)造帶的地震記錄界面與一維速度結(jié)構(gòu)擬合結(jié)果顯示，西秦嶺地殼厚度在48km左右，殼內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)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(guò)渡帶特征；清晰可靠的Pn震相揭示了西秦嶺構(gòu)造帶深部莫霍面較為平坦，可能與秦嶺構(gòu)造帶后期經(jīng)歷了強(qiáng)烈的伸展減薄作用有關(guān)。

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

本文所討論的西秦嶺構(gòu)造帶的地殼結(jié)構(gòu)特征,主要是根據(jù)目前所掌握的資料以及對(duì)前人成果認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的初步研究和解釋。不同塊體之間的接觸關(guān)系非常復(fù)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(wèn)題的認(rèn)識(shí)有待進(jìn)一步深化和證實(shí)。

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P313.2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-107-2

宋向輝（1988～），助理工程師，研究方向?yàn)樯畹卣饻y(cè)深寬角反射/折射資料的處理與解釋。