漢中盆地發(fā)育機(jī)制及構(gòu)造演化研究

王明明

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

漢中盆地發(fā)育機(jī)制及構(gòu)造演化研究

王明明

（中國地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

漢中盆地是一個北東東—近東西向展布的晚新生代盆地，盆地位于秦嶺山脈南緣、青川斷裂尾端，西起勉縣，東至洋縣，長100 km，寬近30 km。漢中以西，北東向梁山隆起自西南延入盆地，將盆地西部分為梁山南、北兩個斷陷。漢中盆地呈西寬東窄的楔形，盆地第四系厚度達(dá)700～1 000 m，呈現(xiàn)出明顯的東西差異。青川斷裂自西南向東北延入盆地，構(gòu)成盆地西側(cè)邊界，秦嶺為盆地北側(cè)的屏障，漢中盆地北緣斷裂、南緣斷裂為盆地的控盆斷裂，二者在盆地東側(cè)交匯，盆地逐漸尖滅。

論文通過漢中盆地內(nèi)部各級地貌面的影像解譯及野外調(diào)查，對漢中盆地內(nèi)部的地貌類型進(jìn)行了識別，劃分了盆地內(nèi)不同級別的地貌面，并通過年代學(xué)研究，初步得出了各級地貌面的時代。盆地內(nèi)的地貌面主要以山前沖洪積扇、漢江及其支流的各級階地為主，時代跨度由早更新世至全新世。

（1）盆地內(nèi)的山前洪積扇地層主要分布于漢江以北的秦嶺南坡地區(qū)，不同期次沖洪積扇相互重疊、交錯，后由于受到河流沖溝的改造，沖洪積扇也被沖刷剝蝕嚴(yán)重，規(guī)模、形態(tài)各異，洪積扇之間相互連結(jié)呈裙帶狀，近東西向延伸，覆蓋在漢江三級階地后緣。沖、洪積扇主要由洪積砂、礫石組成，礫石呈棱角狀、次棱角狀。另外沖洪積扇地層在梁山的兩側(cè)山前有少量分布。

（2）盆地內(nèi)出露有漢江T1～T5階地，漢江支流褒河、湑水河等也發(fā)育有不同級的階地。通過河流階地上覆地層的年代學(xué)研究及區(qū)域地層對比，揭示出漢江及其支流T1階地為全新世堆積，湑水河T2階地形成年齡大約為（67．5±4．0）ka，漢江T3階地形成年齡大約為（140．5±8．2）ka，褒河T3階地形成年齡大約為（104．9±5．1）ka，漢江T4階地形成年齡大約為（1．344±0．134）Ma，T5階地因缺少合適的測年方法而無法確定其時代，其上覆粘土層時代為中更新世（＞120 ka）。

通過對盆地周緣斷裂幾何展布、運(yùn)動性質(zhì)及活動時代的詳細(xì)調(diào)查，分析了漢中盆地周緣斷裂第四紀(jì)以來的活動特征。

（1）漢中盆地北緣斷裂總體走向近東西，為勉略斷裂的漢中盆地內(nèi)段，盆地內(nèi)斷裂全長約100 km，根據(jù)幾何展布特征的不同，分為勉縣—褒城段、褒城—桔園鄉(xiāng)段和楊家灘—酉水鄉(xiāng)段，斷裂主要展布于北側(cè)秦嶺發(fā)育的山前洪積扇上。其中勉縣—褒城段斷錯褒河T3階地礫石層及其上覆細(xì)砂層，為晚更新世早期活動段。而斷裂褒城—桔園鄉(xiāng)段和楊家灘—酉水鄉(xiāng)段分別斷錯中更新世山前洪積扇地層及溢水河T3階地礫石層，均為中更新世活動段。

（2）漢中盆地南緣斷裂為漢中盆地的東南邊界，發(fā)育于漢江南岸，線性特征較好，總體走向?yàn)镹E向。斷裂主要展布與南側(cè)漢南雜巖與漢江階地接觸部位，斷裂錯動T4、T5階地及其上覆粘土層，為中更新世活動斷層。

（3）青川斷裂位于漢中盆地西南側(cè)，總體走向?yàn)镹E，延伸至漢中盆地西側(cè)的勉縣北與勉略斷裂相交，匯聚為漢中盆地北緣斷裂。通過對斷裂嘉陵江河谷段的詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)斷裂斷錯嘉陵江T3、T4階地及山前坡積地層，通過對斷錯地層的年代學(xué)研究，顯示斷層斷錯晚更新世地層，對斷裂運(yùn)動性質(zhì)的調(diào)查顯示斷裂在燕子砭以北表現(xiàn)為傾向相反的正斷層。

（4）茶壩—林庵寺斷裂北段展布于梁山北側(cè)，走向?yàn)镹E，斷裂總體線性特征較好，在盆地內(nèi)段斷裂展布于第四紀(jì)地層與基巖接觸附近，進(jìn)入西南側(cè)山區(qū)，發(fā)育有連續(xù)的斷層槽地，斷裂在胡家壩北的玉帶河T4階地發(fā)育有斷層槽谷，而向西南延伸斷裂形跡逐漸不清晰。通過在元墩子開挖的探槽，揭示斷裂斷錯山前坡積層，為晚更新世活動斷層。

（5）梁山南緣斷裂展布于梁山南側(cè)，走向?yàn)镹EE，斷裂線性影像較為清晰，其中在盆地內(nèi)段，基巖斷裂面出露，構(gòu)成中低山與第四紀(jì)盆地的界線，進(jìn)入西南側(cè)山區(qū)，斷裂表現(xiàn)為連續(xù)的斷層槽谷地貌，斷層斷錯T4階地礫石層、山前坡積層及其上覆中更新世粘土層。李曉妮等（2012，2013）通過對梁山南緣斷裂的盆地內(nèi)段進(jìn)行淺層地震勘探與鉆探工作，鉆孔聯(lián)合地質(zhì)剖面顯示斷裂斷錯晚更新世砂礫石層（頂部年齡約為（58．0±2．7）ka），因此判斷斷裂為晚更新世活動斷層。斷裂在盆地內(nèi)段的運(yùn)動性質(zhì)表現(xiàn)為傾向S的正斷層，而進(jìn)入西南山區(qū)段則表現(xiàn)為傾向NW的高角度正斷層，兩段的傾向相反。

通過對漢中盆地內(nèi)部地貌特征的分析和周緣斷裂的調(diào)查，揭示了漢中盆地第四紀(jì)以來構(gòu)造活動特征具有明顯的東西差異，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）盆地周緣斷裂活動性及活動強(qiáng)度西強(qiáng)東弱。漢中盆地北緣斷裂西段（褒城以西）的活動時代為晚更新世早期，而東段（褒城以東）為中更新世活動段；漢中盆地南緣斷裂為中更新世活動斷裂；盆地西南的3條斷裂均為晚更新世活動斷層。

（2）盆地沉積物的厚度東西有差異。漢中盆地內(nèi)的沉積物主要為第四系，第四系地層呈西厚東薄分布，漢中以東的第四系厚度約100～300 m，盆地西側(cè)的第四系厚度較大，其中梁山北的第四系厚度達(dá)700 m，梁山南側(cè)約為900 m，說明盆地的沉積中心位于盆地西側(cè)的梁山南北，且呈現(xiàn)出由東向西第四系厚度逐漸加厚的特點(diǎn)。

（3）盆地內(nèi)沖洪積扇地層的分布具有明顯的東西差異。盆地西側(cè)的沖洪積扇地層膠結(jié)程度較差，從秦嶺向南時代逐漸變老，晚更新世沖洪積扇地層主要發(fā)育在靠近秦嶺附近，而中更新世的沖洪積扇地層分布距北側(cè)秦嶺較遠(yuǎn)；盆地東側(cè)的沖洪積扇地層均為中更新世地層，膠結(jié)程度較好。

（4）現(xiàn)代小震分布東西有差異。漢中盆地內(nèi)小震的分布也呈現(xiàn)出西強(qiáng)東弱的特征，小震主要集中在盆地西側(cè)的梁山附近，顯示在現(xiàn)代應(yīng)力場下，盆地西側(cè)的活動性較強(qiáng)。

論文對秦嶺中部地區(qū)云霧山—漢中盆地剖面上的17個花崗巖類樣品進(jìn)行了磷灰石裂變徑跡測試，以制約秦嶺中部地區(qū)新生代以來的剝露-演化歷史。該剖面樣品磷灰石裂變徑跡年齡較為集中，在1 800 m的高差內(nèi)，樣品年齡集中于（65．8±3．6）～（55．3±2．6）Ma內(nèi)，而本組樣品的封閉徑跡平均長度較大（14．06～14．80μm），封閉徑跡長度的標(biāo)準(zhǔn)差均較?。?．09～0．12），顯示秦嶺中部地區(qū)在60 Ma左右經(jīng)歷過一次快速抬升冷卻事件。

通過對比前人在北秦嶺太白山地區(qū)、華山地區(qū)的磷灰石裂變徑跡及（U-Th）He年齡研究結(jié)果，證實(shí)了秦嶺地區(qū)新生代以來的隆升具有明顯向南掀斜的特征，顯示秦嶺北側(cè)隆升幅度大、南側(cè)隆升幅度較小，秦嶺隆升的中心位于秦嶺北側(cè)，靠近渭河盆地附近，這種掀斜的隆升可能與秦嶺北緣山脈的伸展和秦嶺北緣斷裂活動有關(guān)。

結(jié)合秦嶺南北不同地區(qū)的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)研究結(jié)果，可以勾勒出秦嶺新生代以來經(jīng)歷的熱歷史過程，主要分為3個階段：①距今60 Ma左右的快速冷卻（剝露）過程，南北秦嶺均經(jīng)歷了該過程，但北秦嶺地區(qū)由于后期隆升作用較強(qiáng)，這一快速冷卻事件僅在秦嶺中部地區(qū)的樣品中記錄下來；②距今48．3～9．6 Ma經(jīng)歷了相對較為緩慢的冷卻時期，這次冷卻過程主要作用在北秦嶺地區(qū)，而在中南部秦嶺地區(qū)的地表巖體中沒有記錄到該次熱事件；③距今9．6 Ma以來的快速冷卻（剝露）時期，也僅在北秦嶺地區(qū)被記錄到。

通過對常遠(yuǎn)等（2010）在米倉山—漢南隆起區(qū)的樣品重新分析，認(rèn)為米倉山北坡與漢南隆起區(qū)樣品的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)年齡較為一致，因而推斷米倉山地區(qū)具有向北掀斜的隆升特征。而南秦嶺米倉山地區(qū)也在距今約50 Ma記錄了一次快速隆升事件，聯(lián)系到該地區(qū)的主要構(gòu)造活動，這次隆升事件可能是沿著米倉山—漢南隆升逆沖褶皺帶向南俯沖，從而造成現(xiàn)今向北掀斜的隆升特征。

由于漢中地區(qū)北側(cè)的秦嶺中北部地區(qū)向南掀斜隆升，而南秦嶺米倉山地區(qū)向北掀斜式隆升，從而在漢中盆地地區(qū)形成了谷地地貌，漢江河谷開始發(fā)育。由漢南雜巖體上部殘留的古漢江夷平面推測，漢江在發(fā)育之初具有寬闊河谷，范圍可能由秦嶺南坡一直延續(xù)到米倉山北坡附近，而由于后期米倉山緩慢地隆起，漢江河谷逐漸變窄，向北側(cè)遷移；而后期由于漢中盆地的發(fā)育，盆地兩側(cè)正斷層的活動使得漢中盆地內(nèi)部開始沉降，漢江河谷逐漸進(jìn)入盆地內(nèi)部展布，而第四紀(jì)以來由于秦嶺的持續(xù)隆升，在秦嶺南坡發(fā)育有規(guī)模較大的山前洪積扇地層，造成盆地內(nèi)部地貌向南傾斜，漢江的展布主要靠近盆地南側(cè)，從而形成現(xiàn)今的展布特征。

在中新世晚期到上新世早期新構(gòu)造運(yùn)動影響到摩天嶺地塊、大巴山與秦嶺南緣交匯地區(qū)，青川斷裂和勉略斷裂分別以右旋走滑和左旋走滑運(yùn)動為主，從而形成了漢中盆地發(fā)育的動力學(xué)背景。由于青川斷裂和勉略斷裂的走滑運(yùn)動，在三聯(lián)點(diǎn)西側(cè)的摩天嶺地塊形成擠壓上升區(qū)，而在三聯(lián)點(diǎn)南側(cè)的漢中盆地及以南地區(qū)為拉伸下降區(qū)，并在兩條斷裂交匯處開始發(fā)育呈楔形狀的漢中盆地，漢中盆地北緣斷裂（勉略斷裂漢中盆地內(nèi)段）和漢中盆地南緣斷裂分別作為漢中盆地南北兩側(cè)的控盆斷裂開始發(fā)育，均為正斷性質(zhì)。上新世至早更新世，由于龍門山斷裂帶西側(cè)岷山的快速隆起，龍門山斷裂帶北東段和勉略斷裂逐漸失去了活動塊體邊界的位置，斷裂的運(yùn)動性質(zhì)及活動性均發(fā)生較大轉(zhuǎn)變，漢中盆地的發(fā)育失去了原有動力學(xué)背景，盆地進(jìn)入緩慢發(fā)育期，該時期形成了漢中盆地的基本輪廓。

論文根據(jù)前文中對漢中盆地第四紀(jì)以來構(gòu)造活動特征的研究，對盆地發(fā)育機(jī)制的探討，以及對秦嶺新生代隆升冷卻歷史的揭示，歸納出漢中盆地所經(jīng)歷的構(gòu)造演化階段如下：

（1）新生代早期（距今約50 Ma）漢江谷地形成階段。由于漢中地區(qū)北側(cè)的秦嶺中北部地區(qū)向南掀斜隆升，南秦嶺米倉山地區(qū)向北掀斜式隆升，從而在漢中盆地地區(qū)形成了谷地地貌，漢江河谷開始逐漸形成，而漢江的起始發(fā)育時間應(yīng)該在該谷地地貌形成之后。

（2）新生代晚期（距今9～4 Ma）盆地起始發(fā)育階段。由于受到青藏高原向東擴(kuò)展的影響，青川斷裂和勉略斷裂分別以右旋走滑和左旋走滑伸展運(yùn)動為主，漢中盆地地區(qū)處于兩條斷裂交匯的三聯(lián)點(diǎn)位置，兩條斷裂的走滑運(yùn)動，使得三聯(lián)點(diǎn)西側(cè)的摩天嶺地塊形成擠壓上升區(qū)，而在三聯(lián)點(diǎn)南側(cè)的漢中盆地及以南地區(qū)為拉伸下降區(qū)，并在兩條斷裂交匯處開始發(fā)育呈楔形狀的漢中盆地，漢中盆地北緣斷裂（勉略斷裂漢中盆地內(nèi)段）和漢中盆地南緣斷裂分別作為漢中盆地南北兩側(cè)的控盆斷裂開始發(fā)育，在盆地內(nèi)段均為正斷性質(zhì)，盆地斷陷區(qū)開始接受沉積，由于該階段斷陷幅度較小，盆地沉積厚度較小。

（3）上新世以來漢中盆地東西部分化發(fā)育階段。由于龍門山斷裂帶西側(cè)岷山的快速隆起，龍門山斷裂帶北東段及勉略斷裂逐漸失去了活動塊體邊界的位置，龍門山斷裂帶北東段靠近漢中盆地段逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎呋\(yùn)動，近地表表現(xiàn)為高角度正斷層，勉略斷裂活動強(qiáng)度逐漸減弱，漢中盆地的發(fā)育失去了原有的動力學(xué)背景，盆地進(jìn)入東西部分化發(fā)育階段。

漢中盆地在晚新生代發(fā)育階段形成了基本的輪廓形態(tài)，而進(jìn)入上新世以來，由于漢中盆地的南北兩側(cè)邊界斷裂及西南三條斷裂繼續(xù)活動，使得盆地南北兩側(cè)跨度繼續(xù)增大，盆地持續(xù)接受沉積，而由于盆地西南側(cè)三條斷裂的活動強(qiáng)度較大，且在靠近漢中盆地附近轉(zhuǎn)變?yōu)檎呋\(yùn)動，近地表均表現(xiàn)為高角度正斷層，使得盆地西側(cè)的梁山附近斷陷幅度較大，盆地跨度和沉積厚度逐漸增大，盆地的沉積中心逐漸向盆地西側(cè)遷移。進(jìn)入晚更新世以來，由于南北兩條正斷層逐漸停止活動，而盆地西南側(cè)三條斷裂則繼續(xù)活動，受到斷層活動影響，使得盆地西側(cè)繼續(xù)張開，盆地沉積中心也逐漸遷移至梁山南北兩側(cè)，盆地最終呈現(xiàn)出現(xiàn)今楔形的幾何形態(tài)。第四紀(jì)以來，由于受到北側(cè)秦嶺隆升的影響，漢中盆地在秦嶺山前發(fā)育有洪積扇，從而使盆地內(nèi)地貌顯示出向南傾斜的特征，漢江也逐漸向盆地南側(cè)遷移；進(jìn)入全新世以來，盆地周緣斷裂活動停止，盆地內(nèi)的構(gòu)造演化主要是受到秦嶺隆升影響，秦嶺在全新世以來進(jìn)入快速隆升期，加劇了盆地內(nèi)地貌向南的傾斜。

上新世以來，岷山地區(qū)開始快速隆起，而岷山的隆起造成了龍門山斷裂帶北東段作為活動塊體的邊界斷裂失去逆沖運(yùn)動的主要動力來源，削弱了龍門山斷裂帶北東段作為邊界斷裂的構(gòu)造位置，并將原來的巴彥喀拉地塊以岷山構(gòu)造帶為界分化為西側(cè)的巴彥喀拉地塊和東側(cè)的摩天嶺地塊。

岷山隆起區(qū)斷裂的逆沖運(yùn)動吸收了巴彥喀拉塊體在岷山一帶向東運(yùn)動的大部分分量，造成摩天嶺地塊東側(cè)的青川斷裂、茶壩—林庵寺斷裂、梁山南緣斷裂作為活動邊界斷裂的功能減弱，從而形成晚第四紀(jì)以來活動性較弱的構(gòu)造背景，因而龍門山斷裂帶北東段的構(gòu)造活動比中南段都要弱，大地震的記載也較少。由于龍門山斷裂帶北東段處于岷山擠壓隆起活動帶的東側(cè)，總體的構(gòu)造活動較弱，但仍會受到巴彥喀拉塊體向東運(yùn)動的影響，龍門山斷裂帶北東段三條斷裂晚更新世晚期以來仍有活動是這種影響的體現(xiàn)。因而龍門山斷裂帶北東段及其毗鄰的漢中盆地地區(qū)發(fā)生特大地震的構(gòu)造條件較弱，但具有發(fā)生中強(qiáng)地震的可能。

漢中盆地；秦嶺；發(fā)育機(jī)制；構(gòu)造演化；斷裂活動性；隆升模式

（作者電子信箱，王明明：dannywang9088＠yahoo．com．cn）

P548；

A；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．07．012