秦岭花世界

西北大学学报(自然科学版)

2009年6月,第39卷第3期,Jun.,2009,Vol.39,No.3

JournalofNorthwestUniversity

(

NaturalScienceEdition

)

收稿日期:2009203210

基金项目:国家自然科学基金资助项目(

40372097,40772131

)

;中石化南方海相基础研究基金资助项目(

20060902

)

作者简介:宋传中,男,安徽阜阳人,合肥工业大学教授,博士,从事构造地质学研究。

秦岭—大别造山带中几条重要构造带的特征及其意义

宋传中1,张国伟2,任升莲1,李加好1,黄文成1

(

1.合肥工业大学资源与环境学院,安徽合肥 230009;2.西北大学大陆动力学国家重点实验室,陕西西安 710069

)

摘要:目的 研究秦岭—大别造山带内几条重要构造带的构造变形特征,以探讨其动力学过程。方

法 通过该造山带中各构造带的几何学、运动学特征研究,分析板块构造体系向陆内构造体系转

换和大陆动力学体系演化等地质过程。结果 ①洛栾构造带是二郎坪弧后盆地与华北板块南缘的

陆内构造拼合带,形成于365Ma,挤压方向为240→60;②商丹断裂带在260Ma形成,挤压方

向为220→40,以压扁作用为主,正花状构造,显示出板块碰撞带的构造特征;③襄广断裂带是扬

子板块在220Ma,由185→5方向与大别造山带斜向汇聚的结果;④殷马断裂带为一条右行平移的

韧性剪切带;⑤武穴构造对接带是大别造山带南缘与扬子板块北缘的构造复合带,是在140Ma扬子

板块总体由S→N挤压所致;⑥宜鲁构造带是东秦岭造山带北界,为S→N逆冲的叠瓦状推覆构造,

上地壳缩短率为52%;⑦郯庐断裂带是秦岭—大别造山带东端的一条多期活动的剪切带。结论

秦岭—大别造山带经历了不同构造体制转换、板块构造系统发展、板块构造体系向陆内构造体系转

换以及大陆动力学体系发展演化等地质过程;显示出古生代以来逆时针“转动挤压”到“三面围限”

的动力学过程。

关 键 词:秦岭—大别造山带;商丹缝合带;大陆动力学;斜向汇聚;变形分解

中图分类号:P541;542 文献标识码:A 文章编号:10002274Ⅹ(

2009

)

秦岭—大别造山带横贯东西,是中国南、北两大

板块的构造拼合带。在长期的构造演化作用下,秦

岭—大别造山带变形强烈、结构复杂、多期叠加,而

且其构造样式典型、变形分解图案规则、构造演化清

晰,真实地记录了这一复合造山带形成、演化的构造

物理过程和动力学背景信息,因此一直是世界各国

地质学家关注的热点[1-11]。

作为一个长期演化、多期变形、构造复杂、不同

构造体制叠加、构造部位特殊的秦岭—大别造山带

记录了怎样的地球演化信息?反映了怎样的地球动

力学过程?孕育了怎样的地球科学理论?应该是中

国地质学家关注的首要问题。本文仅就带内几条主

要构造带加以浅析,进而分析秦岭—大别造山带的

构造物理过程,揭示这一复杂大陆造山带形成和演

化的动力学背景,探索研究区板块构造向大陆构造

转换的地球动力学过程。

1 关于洛栾(洛南-栾川)构造带

洛栾构造带包括洛栾断裂带和断裂带北侧强变

形带两大组成部分,是发育在华北板块南缘二郎坪

弧后盆地与华北后陆的构造拼合带[12-15]。洛栾断

裂带北侧强变形带原为华北板块南缘的一部分,后

卷入秦岭造山带的变形过程,成为秦岭造山带的重

要组成部分(见图1

)。

111 洛栾断裂带的构造特征

1.1.1 基本构造要素 洛栾断裂带西起洛南,向东

经卢氏、栾川、南召一带,位于其南侧的宽坪岩群,北

侧的陶湾岩群、栾川岩群和少量的熊耳群被卷入变

形,是东秦岭造山带内的主要断裂带之一。

洛栾断裂带内发育有韧性剪切带和大型脆性断

裂带两类变形,有相同的运动学极性。其韧性剪切

带规模较大,构造要素丰富,产状稳定,是分析古板

块俯冲构造的典型地带。大型脆性断裂带走向与韧

性剪切带的走向基本一致,规模大,条数少,以叠瓦

状推覆构造为主要特征,由北向南逆冲推覆。脆性

断裂带常切过韧性剪切带,并将糜棱岩切割成若干

构造岩片,但仍较好地保存着糜棱岩内的组构特征

和变形现象。

图1 秦岭-大别造山带构造略图

Fig.1 ThetectonicsketchmapofQinling2Dabieorogenicbelt

洛栾断裂带分为东西两段。西段位于洛南县和

卢氏县境内,同期的糜棱岩面理、片理、片麻理发育

清晰,产状感恩主题班会 一般为5∠51;脆性断裂带走向一般

275,倾向北,倾角50～80。东段位于伏牛山北

麓,糜棱岩面理产状一般25∠68,脆性断裂带走

向一般290,倾向北,倾角45～80。洛栾断裂带

内糜棱岩面理的产状指示了韧性剪切带的产状,也

基本代表了古板块俯冲带的几何学形态和空间产

状;东、西两段面状构造走向的差异,揭示了古板块

原始边界的非平直性,即区内古板块原始边界的西

段走向90～95;东段走向110～118,这已成为

分析剪切带几何学形态和空间状态的重要依据(见

图2

)。

1.1.2 运动学特征 洛栾断裂带内发育有大量A

型线理(矿物生长线理、拉伸线理、鞘褶皱)和B型

线理(皱纹线理)

,是判断古板块运动学极性的有力

证据。断裂带内的矿物生长线理主要是石英单颗

粒、白云母等,生长方向稳定,产状为30～56∠46

～53。拉伸线理主要有拉长的石英颗粒、石英颗粒

集合体、长石残斑和拉长的杏仁体、砾石等,产状稳

定,与矿物生长线理一致。尤为重要的是断裂带内

发育大量的变斑晶、变形杏仁体、变形砾石、不对称

小褶皱、完整的拉伸褶皱和S2C组构等宏观变形构

造以及多种残斑,指示了该剪切带南盘向NE方向

俯冲,北盘向SW方向仰冲的运动学特征,是古扬子

板块俯冲方向远程效应的真实记录。

显微镜下观察,石英的波状消光、缎带构造、亚

颗粒、动态重结晶和核幔构造普遍发育,石英颗粒定

向排列、拉长明显,长宽比达8∶1,甚至更大;糜棱岩

中广泛发育长石机械双晶、“火焰状”双晶纹和破裂

纹,并出现长石的“

”型和“

”型变斑晶,塑性变形

明显,代表较高的温压环境;S2C面理普遍发育,与

宏观的S2C面理形成机制相同;而书斜构造和显微

破裂构造,则显示出剪切条件下硬矿物粒内的破裂

扩展和滑移特征。根据变形斑晶的拖尾、不对称压

力影、云母鱼、S2C组构等微观构造的几何学和运动

学特征判定,该剪切带为南(下)盘下降,北(上)盘

上升,与宏观构造判断的运动学指向吻合。

11113 变形强度分析 洛栾构造带内岩石有限应

变的三轴比率为X∶Y∶Z=8186∶4132∶1;发育在强

剪切带附近岩石变形的付林值为k=418,b=1130,

应变椭球体的形态接近于雪茄状;其余绝大部分付

林值为0

球体主要为三轴扁椭球状。

洛栾构造带的变形强度(

r

)范围多集中在5左

右,变形较为强烈,且越靠近断裂带越强,远离断裂

带越弱,整体表现出由南向北逐渐变弱的构造特征。

1.2 断裂北侧强变形带

11211 强变形带的变形分解 在洛栾断裂带北侧

的构造强变形带内,规模不等的褶皱和不同性质的

断层有规律地排列,显示出在同一变形条件下,由变

形分解而导致了特殊的免过路费时间 构造组合图案。

—963—第3期 宋传中等:秦岭—大别造山带中几条重要构造带的特征及其意义

在洛南、卢氏地区,桑坪复式背斜、冠窑复式向

斜和冠云山复式背斜等3个主要褶皱,以左阶式斜

列组合方式排列,褶皱枢纽的延伸方向一般为

290,与洛栾断裂带走向存在约10的夹角。区内

总体显示出SW2NE向缩短兼左行平移的运动学特

征(见图2

)。

图2 秦岭北缘构造图

Fig.2 StructuremapofthenorthernmarginofQinling

①花岗片麻岩;②背斜轴迹;③向斜轴迹;④逆冲断层;⑤平移断层;⑥重要断层;⑦线理投影;⑧面理投影;⑨汇聚

方向;⑩采样位置

北侧强变形带内不同方向、不同性质的断层发

育强烈,组合规律明显:①大量逆冲断层产状一般

为20∠60,断层面上发育大量A型线理,侧伏角

多为50～85E,为左行平移逆断层的性质,与区内

褶皱构造有明显的成因联系,与洛栾断裂带有类同

的运动学极性;②强变形带内正断层的发育仅在洛

栾断裂带北侧。断层走向主要为NE2SW,多期活

动,早期与洛栾断裂带的活动密切相关。一组为左

旋平移正断层,与洛栾断裂带呈60的交角,大多有

左旋平移断层的效应,常把NW2SE向延伸的褶皱和

不同岩系左旋错开10余公里;另一组为左旋正平移

断层,走向近NW,与洛栾断裂带的交角为10～

20。

分析认为:强变形带内的褶皱和不同性质、不同

方位延伸的断层有着相同的成因联系,是二郎坪弧

后洋盆沿洛南—栾川断裂带,由SW向NE相对于

华北板块南缘斜向俯冲汇聚而形成,并在其活动大

陆边缘产生变形分解图案。

11212 强变形带的涡度分析 运动学涡度(

Wk

)在

地质学中常应用于应变非共轴程度的确定;自然界

中的剪切变形通常是纯剪切和简单剪切复合作用的

结果,称为一般剪切。涡度值的测量有助于确定纯

剪切和简单剪切在一般剪切中所占的比例[16-19]。

运动学涡度分析表明:洛栾构造带内变形分解

明显,具如下主要特征:①运动学涡度值变化范围

在0188到0130之间,说明研究区内多为一般剪切,

洛栾构造带中应变分解作用普遍,扬子板块相对于

华北板块是典型的斜向汇聚方式;②运动学涡度值

有两个峰值:峰值在013～015和017～019范围的

多,说明区内许多应变处在永久旋转状态,大多数应

变正处在永久旋转向稳定剪切的状态转化,还有许

多应变已经处在稳定剪切状态,指示了岩石变形的

不同阶段;③洛栾剪切带以简单剪切为主,岩石中

旋转残斑多为

型,岩石应变主要保持稳定的剪切

状态,剪切带两侧岩石变形以纯剪为主,岩石应变处

在永久旋转的状态。

洛栾断裂带北侧构造带的岩石变质-变形东西

有别:西段以低绿片岩相-绿片岩相变质和脆性变

—073—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

形为主,形成温度约400℃,为地壳中-浅层次的变

质-变形特征。东段以浅角闪岩相-角闪岩相变质

和塑性变形为主,代表了地壳中-深层次的变质-

变形特征。石人山构造岩块是北侧构造带中出露的

变质-变形程度最强的地质体,片麻理的走向为

303～315,向北倾斜,倾角46～71。紧邻其南侧

的洛栾断裂带中糜棱岩面理的走向为298,向北倾

斜,倾角68,二者的走向存在着5～17的交角。

矿物生长线理和拉伸线理的侧伏向多向东,侧伏角

多在10～87之间变化,少量线理大角度向西侧

伏。

区内面理、线理构造的几何学和运动学特征以

及面理走向与洛栾断裂带走向的小角度斜交,同样

佐证了古板块的斜向俯冲-汇聚方式。

113 板块汇聚因子与年代学

洛栾构造带中同构造期发育的构造变形分解图

案,是板块汇聚方式的人忧天 真实记录。洛栾断裂带在洛

南县小河湾一带,韧性剪切带的走向95;剪切面上

可见定向生长的云母,侧伏角70E。求得该段板块

汇聚时主压应力(

1

)的倾伏角度为14,汇聚方向

为22。可知古二郎坪弧后洋盆向古华北板块之下

斜向俯冲,汇聚方向与板块边界的夹角为73,无疑

这是导致洛栾消减-汇聚带俯冲兼左旋走滑性质的

根本原因。

在栾川县卢氏管一带,韧性剪切带走向113,

在构造面上,白云母生长线理的侧伏角多为80E。

求得该段板块汇聚时主压应力(

1

)的倾伏角度为

15,汇聚方向为31。由此可知板块汇聚方向与板

块边界的夹角为82,致使洛栾消减-汇聚带具有

俯冲兼左旋走滑为主的性质,为典型的斜向汇聚方

式。

40Ar239Ar年代学研究表明,洛栾断裂带强烈活

动时期是在371～381Ma,主要是372Ma,活动方式

是由240向60斜向俯冲,活动性质应是在秦岭造

山带形成的早期,华北板块南部边缘弧后洋盆向华

北大陆之下的斜向消减。

2 关于商丹(商南-丹凤)构造带

商丹断裂带纵贯秦岭造山带,是中国南、北两大

板块经过俯冲、碰撞和长期演化而形成的复杂缝合

带[1,2]。

211 基本构造样式

商丹断裂带南侧主要出露泥盆系刘岭群的变质

砂岩,以紧密的等斜褶皱为主要构造特征,面理倾向

北东,产状一般为26∠54;而北侧为古元古界的

秦岭群和零星基性岩块,面理倾向南西,产状一般为

225∠55,总体上构成正花状构造(见图3

)

;压应力

方向由220→4胃胀吃什么 0。商丹断裂带内矿物生长线理不

发育。

图3 商丹断裂带南北面理赤平投影

Fig.3 Thester个人基本信息表 eographicsofShangdanfault

左:商丹带以南面理赤平投影图 右:商丹带以北面理赤平投

影图

212 显微构造及变形机制

此区广泛发育大量糜棱岩,岩石塑性变形较强,

矿物颗粒细小。石英大部分为动态重结晶颗粒,光

性普遍比较均匀,颗粒边界平直,显示颗粒边界迁移

重结晶作用。同时,还常见石英多晶条带、塑性拉长

现象。长石常见扭折和波状消光现象,破裂面边界

普遍凹凸不平,可见由边界迁移作用产生的亚晶和

重结晶颗粒,显示了由脆-韧性过渡状态的变形特

点。变形机制多为动态重结晶、位错滑移。这反映

了商丹断裂带是具有强烈挤压运动特征的构造带。

213 变质-变形环境

通常石英在300～700℃时重结晶型式经历鼓

胀式重结晶(

BLG

)、亚颗粒旋转重结晶(

SR

)、颗粒

边界迁移重结晶(

GBM

)

3个过程,分别指示300～

380℃,420～480℃,530～630℃的温度范围,而长

石的塑性变形和动态重结晶常发生于绿片岩相向角

闪岩相变质转换的环境中。其温度区间分别为

500～600℃,700～800℃和850℃以上。商丹断裂

带的变形环境主要集中在中2高绿片岩相到低角闪

岩相。岩石变质温度范围在420～700℃,主要集

中在500～530℃之间,属高温条件。

214 岩石有限应变测量

商丹断裂带内岩石有限应变测量的结果为X∶

Y∶Z=4121∶3188∶1,其变形类型为“似扁豆状”,而

不是“椭球状”,更不是“雪茄状”[20],显示了以压扁

作用为主的构造变形方式,变形强度一般在r=8左

右。古应力差估算结果为

1

-

3

=13918MPa,与

一般的剪切带相比,商丹断裂带的古应力差值较大,

—173—第3期 宋传中等:秦岭—大别造山带中几条重要构造带的特征及其意义

具有偏纯剪兼一般剪切变形的特征。

总之,面理相对倾斜的正花状构造组合,动态重

结晶、位错滑移为主的岩石变形机制;相对高温和高

压条件下的变形环境,压扁作用为主的构造变形方

式。纯剪为主兼一般剪切变形类型,均显示出当今

的商丹断裂带记录了一个古板块碰撞带特征的信

息,而不是俯冲带的几何学、运动学和动力学特征信

息,是扬子板块与华北板块俯冲后碰撞的结果,原俯

冲期的构造可能已被碰撞的构造作用破坏而保存较

少。

3 关于襄广(襄樊—广济)构造带

著名的襄樊—广济断裂带一直被认为是扬子板

块与大别造山带的汇聚-拼合带。由于后期构造叠

加和改造,现今仅出露在襄樊、安陆一带。在随州地

区几何学形态和构造变形特征出露清晰,俯冲期构

造保存完好,现象典型。

311 断裂带的几何学形态

该断裂带以脆-韧性变形特点为主,大量平行

发育的规模不等,有成因联系的断层、劈理和片岩组

成宽约30km的构造带,产状为25∠67(见图

4A,B,C

)。构造面倾角在空间上呈现规律变化:表

现为南缓北陡,反映出上缓下陡,断裂带的几何学特

征总体为一向北倾斜、向上凸起的曲面。在随州—

均川南北向的剖面上,襄樊—广济断裂带及其北侧

构造带内,面理在北部直立,向南倾角逐渐变小,直

到10左右(见图5

)。

襄樊—广济断裂带特殊的产状和几何学形态,

显示出大量扬子板块北缘古生代的物质被覆盖在秦

岭—大别造山带南缘之下。

312 板块汇聚因子

大量资料显示,襄樊—广济断裂带(板块缝合

带或板块边界)的走向为115;断裂带内发育有大

量矿物生长线理和拉长线理,产状一般为5∠25

(见图4D

)

,该线理几乎不受后期构造活动的影响,

是主变形期板块俯冲方向与俯冲角度的真实记录。

该构造指示了印支期扬子板块北缘相对于秦岭—大

别造山带的俯冲方向为195→15,俯冲角度为25

左右;板块俯冲方向与板块边界的夹角(汇聚角)为

70,属于板块斜向汇聚方式,指示了襄樊—广济断

裂带具有S-N向挤压兼右旋平移的斜向逆冲特

征,预示着两大板块拼接时,东端优先接触的可能性

最大。这一研究成果与前人认为扬子板块与华北板

块俯冲-碰撞时东部先封闭,西部后封闭的研究成

果相互映证。

—273—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

4 关于殷马(殷店—马垅)断裂带

411 基本特征

殷马断裂带东起大别山南缘的四望,向西北方

向经马垅、巴河,再向西北经桐柏山南缘的殷店,继

续向西北方向延伸。该断裂带是大别山太古界的南

部界线,走向320,倾向北或直立。断裂带一般宽

度为500m,东端最宽可达上千米。

殷马断裂带为一条典型的韧性剪切带,主要发

育糜棱岩、糜棱岩化花岗岩,构造变形十分清晰,野

外现象丰富而稳定。大量的矿物拉伸线理、矿物生

长线理和变形残斑,倾角近水平,指示了以右行平移

为主的运动学方式。运用矿物组合温度的估计,结

合糜棱岩化过程中矿物变形温度计的估算分析,殷

店—马垅断裂带内岩石形成温度多在500～700℃

之间,相当于变质相中的角闪岩相和麻粒岩相的变

质温度,属高温条件。

412 岩石有限应变测量

殷马断裂带岩石变形强烈,正常环境下难于变

形的长石均已发生变形。岩石有限应变测量结果表

明:该带糜棱岩中长石的应变椭圆轴率在115～210

范围内(见图6

)

,显示出长石以从碎裂流动向晶体

的塑性变形转变。这种强烈的岩石变形,充分显示

出殷马断裂带形成时应力作用较强的构造环境。

长期以来一些专家把殷店—马垅断裂带与襄

樊—广济断裂带混淆,甚至直接把殷店—马垅断裂

带称之为襄樊—广济断裂带,或认为是同一条断裂

带不同演化时期的表现,值得商榷。事实上二者是

不同时期、不同应力方式作用的产物,差别很大,没

有直接的时代关系和成因联系(见表1

)。

图6 殷店-马垅断裂带岩石有限应变图解

Fig.6 TherockfinitestraindiagramsofYindian2Malongfault

表1 殷店—马垅断裂带与襄樊—广济断裂带的对比

Tab.1 ThecomparisonofYindian2MalongfaultandXiangfan2Gangjifault

类 别 殷店—马垅断裂带 襄樊—广济断裂带备 注

延伸方向走向320,斜切造山带走向295,平行造山带

构造岩片麻岩、糜棱岩、L构造岩板岩、糜棱岩、S构造岩

断裂性质右旋平移为主逆冲推覆构造

应力方向南南东—北北西向挤压近南—北向挤压

形成环境角闪岩-麻粒岩相绿片岩-低角闪岩相

活动时代燕山期,之后仍在活动晚印支期,后期改造强烈

构造意义太平洋构造背景下的板内走滑断层特提斯构造背景下的板块俯冲带

—373—第3期 宋传中等:秦岭—大别造山带中几条重要构造带的特征及其意义

殷马断裂带是在华南板块由SSE→NNW挤压

作用下,在斜切大别造山带的方向上产生的右行平

移断裂带,并使得断裂带以南的扬子板块北缘大幅

度向北西方向运移,而大别山则相对向南东方向挤

压,同时产生研究区内相应的构造变形。

5 关于大别山南缘的复合构造带

511 武穴构造对接带

大别造山带南缘与扬子板块北缘的对接和拼合

特征在武穴地区的发育最为典型,且保留较好,可称

为“武穴构造对接带”。该对接带虽然由于多期构

造叠加,受不同时期的构造影响,变形复杂,但构造

现象和变形规律依然清晰,便于其形成过程的分析

研究。

武穴构造对接带的构造单元,由两条主要断层

将其划分为3个构造带(见图7

)。

图7 武穴地区构造地质图

Fig.7 ThetectonicmapofWuxue

51111 黄土岭断层 黄土岭断层发育在武穴市北

部,其北侧为大别造山带南缘宿松群的绢云母石英

片岩、千枚岩;断层的南侧为扬子板块北缘震旦系的

硅质岩、白云岩或寒武系的条带状灰岩、白云岩,地

层褶皱明显,产状不稳定。断层产状为0∠60;在

蕲州北部的牛皮坳一带,断层出露最为完整,多期构

造叠加清晰,角砾岩带宽度大于50m,断层产状为

45∠27,由北向南逆冲。

—473—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

51112 陇里断层 陇里断层发育在武穴市北郊的

陇里到马口一带,两侧均为古生代-中生代的地层,

但构造线方向和构造样式有明显差异。①在陇里

一带,断层带宽约20m,带内地层破碎强烈,倒转背

斜轴面向南倾斜,构造透镜体和地层产状为221

∠74,断层带为南盘向北逆冲的逆断层;②陇里断

层在马口地区主要发育在志留系泥岩或二叠系灰岩

中,以大量密集小断层带的形式出现,产状235

∠63,为由南向北逆冲断层。

51113 大别山南缘构造带 以大别造山带南缘的

绢云母石英片岩、千枚岩为主体,面理产状多为41

～61∠63,少数为214∠64,反映出强烈褶皱的

构造变形特征,且越靠近黄土岭断层带,地层揉皱越

强烈。该面理多被以黄土岭断层为代表的北倾南倒

的后期脆-韧性逆冲断层切割,沿此断层大别造山

带向南大规模地逆掩在早期的前陆冲断带之上。

51114 幕阜山北缘构造带 主要发育上古时代地

层,构造样式为北倒南倾的斜歪褶皱或倒转褶皱束

以及逆冲断层。该构造样式反映出区内褶皱束是在

由S→N挤压的应力作用下形成。

51115 大法寺过渡构造带 位于大别山南缘构造

带和幕阜山北缘构造带之间,带内具有二者复合和

联合的构造特征:①侏罗系地层仅限于该带内发

育,并呈带状平行构造带分布,褶皱、断层发育明显;

②断层倾向南、北的都有走向稳定,均为逆断层,此

现象仅在该带内存在;③总体构造为:北半部主要

出露下古生代和侏罗系地层,为向北倾斜的叠瓦状

逆冲断层组合和倒转的地层;南半部主要出露上古

生代和中生代地层,为北倒南倾的斜歪褶皱或倒转

褶皱;④发育有倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱、箱

状褶皱、倾竖褶皱等多种样式构造,可明显分为4期

变形;⑤地面较平坦,有许多带状湖泊和小型带状

小山岭平行构造带分布。

512 太湖地区推覆构造

太湖推覆构造的主滑脱面是发育在大别造山带

东端的破凉—江塘断层中,NE—SW方向弯曲延伸,

出露长度约60km。该断层产状为292∠25,使以

大别造山带南缘的宿松群和张八岭群为主体的外来

岩席,由140→320方向逆冲掩盖在以扬子板块北

缘的侏罗系、三叠系和古生界地层为主体的原地岩

席之上。由于断层面平缓,加之后期构造的影响,导

致发育一个北东向分布、主要有张八岭岩群组成的

飞来峰,在其北侧相伴发育有一个同样是北东向分

布、由侏罗系组成的构造窗。

513 形成与演化机制

联合与复合:对接带主要形成于燕山期。这一

时期,南侧的幕阜山北缘构造带在由S→N的压应

力状态下生成,具有新生性,而北侧早在印支期就初

步形成大别山南缘构造带,在这一时期同南侧一起

再次活动,故具有继承性,既有复合,又有联合。

两个构造体制:北侧的大别山南缘构造带主要

形成于晚印支期,是特提斯构造的产物,而南侧的幕

阜山北缘构造带主要形成于早燕山期,是太平洋构

造产物,同时北侧的大别山南缘构造带也受到影响。

两次构造运动:印支晚期和燕山早期两次构造

事件,在区内均以挤压应力作用为主,只是主应力轴

的方向有所差异。研究认为:前者为来自220～

240方向的挤压;后者则来自120～140方向的挤

压。两次构造事件之间的间隔时间,即特提斯构造

体制向太平洋构造体制的转换时限大约延续90～

110Ma。

6 关于宜鲁(宜阳—鲁山)构造带

611 构造组合

宜鲁构造带位于东秦岭造山带的北界,是一条

宽约25km,以脆-韧性断层和倒转褶皱为主的复

杂构造带,为秦岭造山带扇形结构北缘地质体的重

要组成部分。该带由石门断层、兰家门断层和于沟

断层等若干条断裂带以及摩天寨岩片、灵山寺岩片

和熊耳岩片等大小不一的构造岩片组成,褶皱强烈。

南部边界为于沟—九店断层,是宜鲁构造带的代表

性断裂带和标志,沿此断层,秦岭造山带的太华群和

熊耳群等古老地层由S→N掩盖在华北板块南缘的

古生代以来的地层之上。

612 构造分带

宜鲁构造带的主体为叠瓦状逆冲推覆构造,根

据结构构造、变形强度的不同显示出明显的分带性。

①锋带:挤压作用较强,岩层倾角较大,变形强烈,

多出现紧闭的小褶皱,以石门-温泉街断裂为特征,

碎粉岩带发育,3～4条高角度逆冲断层由SW→NE

方向逆冲推覆,产状多240∠50;②中带:由若干

岩片组成,主要表现为叠瓦状的双冲构造,宜阳地区

发育大量褶皱,越靠近南部变形越强烈,构造越复

杂;③根带:以太华群、熊耳群为主体,破劈理十分

发育,伴随有片理化的碎粉岩、构造片岩、折劈理和

规模不等的柔皱,运动学指向均为S→N。

613 构造样式

宜鲁构造带在不同的构造部位表现出不同的构

—573—第3期 宋传中等:秦岭—大别造山带中几条重要构造带的特征及其意义

造样式。①单冲型构造主要发育在推覆构造的前

锋地带,在宜阳的石门沟地区和汝阳的温泉街地区

较典型,3～4条主要断层平行排列,产状相近,230

∠45,一致向北逆冲,构成叠瓦状;②楔冲型构造

主要发育在推覆构造中部地带,由一系列逆冲断层

共同构成上宽下窄的楔型块体,部分块体被向上挤

出,断层多为犁式逆冲断层,地表倾角多大于60,

向深部逐渐变缓,直至水平,明显归并收缩在以煤层

为主的滑脱面上;③双冲构造主要发育在推覆构造

近根带的中部地带,下古生代地层中保存较为完整。

614 扩展方式

宜鲁构造带整体的扩展方式是背驮式和上叠式

共存。在构造发展过程中,首先是背驮式,朝着前陆

方向由S→N依次扩展,新的断层发育在先存逆冲

断层的下部,较为完整,先存的断层和岩片遭到破坏

或部分缺失。该交切方式在兰家门、高庄地区的推

覆构造的中带保存较好。由北向南扩展的上叠式系

列断层,以位于推覆构造中带和根带的于沟—九店

断层为代表,构造活动强烈,形成时代最晚,在地表

K

2

-E的红色砂岩层被强烈破碎或揉皱,并且被熊

耳群向北掩盖,汝阳地区的钻孔中同样可见K

2

被逆

冲断层覆盖的现象。

总之,宜鲁构造带是逆冲的叠瓦状推覆构造带,

扩展方式是由背驮式转为上叠式,该方式造成区内

52%的上地壳缩短率[4](见图8

)。

图8 宜鲁构造带平衡剖面图

Fig.8 TheprofileofequilibriumofYilutectonicbelt

7 关于郯庐(郯城—庐江)断裂带

711 基本特征

郯庐断裂带是秦岭-大别造山带东端的一条多

期活动断裂带,它南起湖北武穴,向北经安徽太湖、

庐江,江苏宿迁,山东郯城,穿过渤海湾,一直到中国

东北地区,继续向北延伸。郯庐断裂带总体走向为

25～40,在中国境内延伸总长度约2400km,平面

形态呈缓S型展布,在地表最醒目的特征是将大

别—苏鲁造山带左行错开550km。

郯庐断裂带是一条多期活动的断裂带,活动时

期和运动学方式可分为3个主要阶段:晚三叠世至

侏罗纪末期左行平移,大别2苏鲁造山带左行错开

550km;白垩纪至古近纪伸展拉张,线状红色断陷盆

地形成;新近纪挤压逆冲,红色盆地反转。

712 两期左行平移运动

郯庐断裂带的左行平移运动奠定了大别造山带

东端,乃至中国东部当今的构造格架。该断裂带的

左行平移主要有两个时期,即:晚印支期和侏罗纪末

期。现今大别造山带与苏鲁造山带之间的地段多被

认为是郯庐断裂带两期左行平移的综合反映。

大别造山带东缘早期剪切带走向一般为50～

60,糜棱面理优势走向为60左右,倾向NW或SE,

倾角较陡,多为65～80,矿物拉伸线理水平或近

水平,线理侧俯角最大不超过20。早期剪切带糜

棱岩中大量S2C组构、旋转残斑等均指示为左旋韧

性剪切带。晚期剪切带总体走向北东,糜棱面理优

势走向为45左右。在切割早期剪切带地区,走向

上可见到两剪切带之间存在10～20的夹角。剪

—673—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

切带糜棱岩面理陡倾,倾角多为70～80,以向东

倾居多,拉伸线理平缓,倾角多为15左右。野外露

头上的S-C组构,旋转残斑和牵引现象均指示剪

切带的性质为左旋走滑剪切带。年代学研究表明,

早期剪切形成于182Ma之前,晚期剪切形成于139

Ma之前。

北部张八岭隆起带郯庐断裂带糜棱面理优势走

向为北东36,一致向SEE方向陡倾,倾角多为65

左右;矿物拉伸线理一致向SSW缓倾,倾角多为5

～15,最大不超过25,显示为典型的走滑韧性剪

切带特征。同位素年代学研究显示,早期剪切发生

于236～238Ma,晚期剪切带活动时间为143

Ma[21-22]。

综上所述,郯庐断裂带主要发生过两次左行平

移活动,早期剪切活动发生于同造山过程中,为华北

与华南两大陆板块碰撞中的转换断层(

182Ma

)

;晚

期剪切活动发生于侏罗纪末期(

139～143Ma

)

;而

近EW向的糜棱面理,可能是转换断层发生之前陆

-陆碰撞事件的记录(

236～238Ma

)。郯庐断裂带

的早期活动形成于同造山过程中,范围仅限于大别

造山带与苏鲁造山带之间。在侏罗纪末期该断裂带

的再次左行平移活动中,断裂带进一步向北延伸,超

出了大别与苏鲁造山带之间的范围。以大别造山带

的晓天—磨子潭缝合线与苏鲁造山带的五莲—牟平

缝合线错开为标志,造山期这两个造山带左行错开

了约350km。而侏罗纪末期该断裂带又发生了约

200km的左行平移,不但使这两侧造山带进一步左

行错移,也使华北板块北界发生了200km的左行平

移。

713 燕山晚期的伸展构造

白垩纪—古近纪在统一的伸展、拉张背景下,中

国东部开始大量的火山喷发和大规模的岩浆活动,

接着红色断陷盆地产生,以郯庐断裂带为代表的大

量NE向的平移断层转化为张性断层,尽而发育形

成NE向的线状断陷盆地或规模不等的裂谷带,并

充填了大量的红色沉积物。研究区东部的潜山盆

地、长江裂谷带为这一时期的典型代表。

714 新近纪的挤压构造

郯庐断裂带在新近纪表现为逆冲挤压性质,有

不少由W→E逆冲的断层产生,盆地内的红色沉积

物(

K2E

)被卷入断层活动,成为断层角砾岩,红色盆

地边缘反转,甚至被断层破坏的支离破碎,压应力方

向为110→290,活动时间为56Ma。

8 秦岭—大别造山带的构造演化与动

力学

尽管秦岭—大别造山带经历了长期的构造演化

和多期的构造叠加,结构复杂、变形强烈,纵向分层、

横向分带分块,但造山带的构造过程和应力-应变

效应十分清晰,是难得的大陆造山带研究的天然实

验室。其扩展方式表现为:先是有由北向南叠瓦状

的背驮式扩展构造带(洛栾构造带→商丹构造带→

襄广构造带)

,后为反向逆冲构造带(宜鲁构造带)

,

进而导致整体上不对称扇型结构。其动力学背景表

现为:先是特提斯构造作用下的陆缘构造作用到陆

内构造作用,后为太平洋构造作用下的陆内构造变

形,导致两个相互垂直的构造叠加类型。

811 海西期(D2P,409～250Ma)

1

)泥盆纪扬子板块整体由240→60方向缓慢

运动,可能是由于板块前缘俯冲速度大于板块整体

的运动速度,导致前部拉开,形成勉略洋。同时北缘

的秦岭微板块独立,并开始沿商丹带俯冲在华北板

块之下,初始的商丹俯冲带产生。

2

)华北板块内部泥盆纪—早石炭世持续抬升,

中石炭世开始大面积沉降。这一时期,华北被动大

陆边缘开始活动,在南缘出现复杂的“沟-弧-盆

系统”,即:商丹深海沟、秦岭岛弧、二郎坪弧后盆

地、宽坪残余岛和栾川陆内海盆;中泥盆世(

365Ma

)

秦岭微板块与华北板块汇聚强烈,活动的大陆边缘

发生双向俯冲,且南弱北强;在其北侧,二郎坪弧后

盆地连同宽坪残余岛一起由SW→NE方向斜向俯

冲于华北板块之下,形成岩石有限应变为X∶Y∶Z=

8186∶4132∶1的洛南-栾川断裂带和具有特殊变形

分解图案的北部强变形带,成为典型的陆内斜向俯

冲-汇聚带。

3

)在中二叠世(

260Ma

)

,区内由洋-陆俯冲转

为陆-陆碰撞,方向为220→40,秦岭微板块与华

北板块连为一体,秦岭洋基本消失,商丹缝合带开始

形成。独特的花状构造和压扁构造的产生、有限应

变为X∶Y∶Z=4121∶3188∶1的岩石变形类型说明

商丹缝合带具有碰撞挤压,而不是俯冲剪切的应力

学特征和构造物理学方式。

4

)秦岭造山带开始形成雏形,成为一条东西向

展布的强烈构造变形带。

812 印支期

1

)扬子板块由195→15挤压,板内产生近东西

向的变形;巨型俯冲带继续向南迁移,在秦岭造山带

—773—第3期 宋传中等:秦岭—大别造山带中几条重要构造带的特征及其意义

的南界活动;扬子板块沿襄广(勉略)带斜向俯冲在

秦岭-大别造山带之下,使其岩石圈加厚;勉略洋由

E→W逐渐消失,中三叠世全面封闭,勉略缝合带形

成,中国南、北大陆开始统一。

2

)先期形成的秦岭造山带与华北板块作为一

体,继续接受扬子板块向北挤压的应力作用,造山带

内构造叠加,且由北向南演化,北强南弱。

3

)强烈而持续的挤压作用,在秦岭造山带的北

缘发育了反向逆冲断层,宜鲁断裂带的产生,初步奠

定了秦岭造山带整体上不对称的扇型结构。

4

)由于应力作用、变形强度和物质运动的非均

一性,郯庐断裂带以韧性剪切带的形式,在垂直于

造山带的方向上产生,具有转换断层的性质。其左

行平移的特征,导致扬子板块东北部向北位移约

300km,郯庐断裂带南延不过长江。

813 燕山早期

1

)自中三叠世开始,中国东部构造活动十分频

繁,表现出中三叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗

世、晚侏罗世的各地层之间,均为角度不整合或平行

不整合接触,这是一个重要的构造转换时期,特提斯

构造体系向太平洋构造体系转换,显示出脉动式构

造过程向挤压式转变。

2

)晚侏罗世太平洋构造作用开始占主动地位,

陆内构造活动在140Ma最为强烈,扬子板块北缘

以陆内俯冲的方式,大规模向北叠置在秦岭—大别

造山带之下,东强西弱,由东向西发展。由于应变

分解的作用,大别山西侧由S→N向挤压,而东侧

由140→320挤压。

3

)秦岭—大别造山带在此时挤压背景下,再次

构造叠加,大别造山带更甚。超高压变质岩折返,向

南逆冲、掩盖。同时,秦岭造山带北缘沿宜鲁断裂带

向北逆冲、掩盖;秦岭造山带整体的“不对称扇形结

构”形成。

4

)郯庐断裂系在太平洋构造作用的叠加下,以

脆性断层的形式再次强烈活动,左行平移距离累加

为500km以上,中国东部NE向的郯庐断裂系产

生。

814 燕山晚期

1

)中国东部区域性伸展,岩石圈减薄;早白垩

世大面积火山喷发,随即岩浆活动剧烈;晚白垩

世—古近纪中国东部产生“地垒-地堑式”红色盆

地,并普遍发育,秦岭—大别造山带开始解体。

2

)后期(

56Ma

)

,太平洋板块由110→290方向

挤压,加之印度板块SW→NE方向挤压的远程效

应,使得东部红色盆地反转、缩小,呈现出近S2N向

的线状展布;同时,大别造山带东端再次向东掩盖在

下扬子地块西缘之上,加强了大别山的隆升,此时,

郯庐断裂带成为逆冲断层的性质。

815 喜马拉雅期

新生代在西伯利亚板块—太平洋板块—印度板

块的联合作用下,中国大陆呈现出“三足鼎立”的动

力学状态,秦岭—大别造山带南、北两侧均有陆内俯

冲发生。其中,大别山南侧又一次掩盖大量扬子北

缘物质,同时,北侧掩盖了大量华北南缘物质,秦岭

造山带明显抬升。

9 启示和意义

综上所述,秦岭—大别造山带古生代以来的构

造演化、应力方式和地质响应等,有着明显的时-空

转化规律和相应的内在联系。

1

)时间演化:构造活动频繁,极端构造事件记

录清晰。包括:365Ma洛栾构造带揭示了活动陆

缘弧后盆地向稳定大陆的俯冲;260Ma商丹板块

缝合带的形成和演化;220Ma两大板块在襄广

(勉略)构造带全面封闭;140Ma扬子板块向大别

造山带的陆内俯冲,随后出现大规模伸展;56Ma

红色盆地出现反转以及当今的三面挤压围限。

2

)空间迁移:不同时期代表性的构造活动带空

间迁移规律明显。从洛栾构造带到商丹缝合带,再

到襄广(勉略)构造带,是在特提斯构造体制斜向汇

聚背景下的前展式扩展;而大别山南缘逆冲构造、殷

马断裂带、郯庐断裂带,则是在太平洋构造体制斜向

汇聚下的前缘推覆和两侧的共轭剪切;秦岭—大别

山南缘、北缘和东端的三面背向逆冲,则是当今印度

板块、太平洋板块和西伯利亚板块三面挤压围限的

产物。

3

)挤压方向:区内构造变形显示出逆时针转动

的挤压应力方向。在365Ma,弧后盆地由240→

60方向挤压;大约260Ma,扬子板块北侧的秦岭微

板块由220→40方向挤压;在220Ma,扬子板块

由195→15方向挤压;在140Ma,扬子板块总体

由S→N方向挤压(局部140→320)

;到了

56Ma,表现为由110→290方向挤压;当今则是

三面挤压围限的状态。

4

)应力方式:表现出持续性、脉动式的压应力

作用方式和有规律的变形分解图案。在特提斯构造

体制下,洛栾构造带、商丹缝合带、襄广构造带和郯

庐转换断层带等构造事件先后发生;在太平洋构造

体制下,前方产生大别山南缘逆冲推覆构造,两侧发

—873—西北大学学报(自然科学版) 第39卷

育具有共轭剪切性质的殷马断裂带、郯庐断裂带;在

印度板块、太平洋板块和西伯利亚板块联合构造体

制下,秦岭—大别山南缘、北缘和东端三面围压,背

向逆冲,其间还存在脉动式的伸展。

5

)地质效应:古生代以来,秦岭—大别造山带

经历了不同构造体制的转换、板块构造体系的发展、

板块构造向陆内构造的转换、大陆动力学体系的发

展和演化等地质过程;构造环境从陆缘构造发展到

造山带,再到陆内构造。值得深思的是:在这两大板

块汇聚-拼合、大陆生长-演化的全过程中,以秦

岭—大别造山带为代表的中国大陆地壳虽有不同程

度的物质交换和结构重组,但始终没有沉没和消失;

虽有不等幅度的升降和沉浮,但依然漂浮在地球的

表层,这也许就是大陆动力学过程的一个范例。

6

)动力学模式:秦岭—大别造山带的构造变

形、应力方位和地质作用,记录了古生代以来似乎围

绕某个中心有规律“变向挤压”的“涡旋状”动力作

用方式,以及由反时针“旋转挤压”到“三面围压”的

动力演化过程。这一重要现象将启发人们进一步认

识东亚地区的构造演化特征,探索其深部过程和思

考动力学模式。

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(编 辑 徐象平)

—973—第3期 宋传中等:秦岭—大别造山带中几条重要构造带的特征及其意义

Therearchondeformationfeaturesofsomestructural

zonesintheQinling2Dabieshanorogenicbelt

SONGChuan2zhong1,ZHANGGuo2wei2,RENSheng2lian1,

LIJia2hao1,HUANGWen2cheng1

(

ofResourcesandEnvironment,HefeiUniversityofTechnology,Hefei,230009,China;eyLaboratoryofContinen2

talGeodynamics,Xi′an710069,China

)

Abstract:Aim TostudythetectonicdeformationofveralsignificanttectonicbeltsintheQinling2Dabieorogen2

s Analyzingtheconversionfromplatetectonicssystemtointra2

continentaltectonicsystemandtheevolutionofcontinentaldynamicssystemandothergeologicalprocessbystud2

s (

1

)

Luanchuantectonicbeltis

intracontinentalconvergencebeltofErlangpingback2arcbasinandsouthernmarginoftheNorthChinaplate,which

entationofmajorstressis240→60.

(

2

)

TheShangdanfaultzonewasformed

entationofmajorstressis220→40.Theflatteningdeformationwhichisthechiefinallde2

formationsandpositiveflowerstructureshowsthecharacterofwithinplatecollisionzone.

(

3

)

Xiangguangfaultbelt

istheconvergencebeltofYangtzeplateandDabieorogenicbelt,dob2

ectionofplateconvergenceis

185→5.

(

4

)

Yinmafaultisatypicalductileshearzonewiththenatureofdextraltranslation.

(

5

)

Wuxuecolli2

sionbeltisatectoniccompositebeltofthesouthernmarginoftheDabieMountainsandthenorthernmarginofYan2

ormedatabout140MacaudbytheYangtzeplatepresdDabieMountainsfromS→N.

(

6

)

nbodyisS→Ndirectionim2

eofuppercrustalshorteningisto52%.

(

7

)

Tan2Lufaultbeltisashearzone

locatedattheeasternofQinling2

sion Qinling2Dabieorogenicbelthaxperiencedtransitionoftectonicregime,systemicdevelopmentofplatetec2

tonics,theconversionfromplatetectonicssystemtointracontinentaltectonicsystem,theevolutionofcontinental

vealedthatthedynamicha个人理想怎么写 sprocesdfromtheanti2clock2

wi"rotationextrusion"to"threedirectionscompression"sincethePaleozoic.

Keywords:Qinling2Dabieshanorogenicbelt;Shangdansuturezone;continentaldynamics;obliqueconvergence;

deformation

—083—西北大学学报(自然科学版) 第39卷