西秦嶺中—新生代紅層的構造層劃分及其構造意義

郭進京，韓文峰 ，趙海濤，張帆宇，梁收運 天津城建大學地質與測繪學院，天津, 300384;

2) 蘭州大學土木工程與力學學院，蘭州, 730000

內容提要: 西秦嶺及其鄰區(qū)中—新生代紅層地層包括白堊系、古近系和新近系。這些紅層地層的沉積組合、構造變形、空間分布及相互關系等是西秦嶺中—新生代陸內地質過程的客觀記錄，對其系統研究是重建西秦嶺及其鄰區(qū)中—新生代構造演化過程之基礎。依據這些紅層地層之間的角度不整合、沉積序列與沉積環(huán)境、空間分布型式和構造線方向及構造樣式，西秦嶺及鄰區(qū)中—新生代紅層地層可分為早白堊世、晚白堊世、古近紀—新近紀三個構造層。三個構造層對應于西秦嶺中—新生代陸內構造演化的三個不同階段，即早白堊世北東向盆—山構造、晚白堊世區(qū)域左旋走滑拉分構造和漸新世—上新世區(qū)域伸展泛盆地階段。結合印支期多塊體拼貼形成的中國大陸中—新生代陸內構造格局與巖石圈動力學過程分析，認為西秦嶺早白堊世北東向盆山構造格局是中生代以來西太平洋板塊向西俯沖導致的東亞區(qū)域性伸展構造的組成部分；晚白堊世走滑拉分盆地則是白堊紀拉薩地塊與羌塘—昌都地塊匯聚碰撞背景下中國西北大陸區(qū)域性左旋走滑作用的結果；而漸新世—上新世的泛盆地階段則指示了印度板塊與歐亞板塊碰撞的遠程構造—地貌響應之前經歷了漫長區(qū)域伸展均衡坳陷和侵蝕夷平期，這說明上新世，西秦嶺尚未成為現今青藏高原的組成部分，也就是說新生代以來印度板塊與歐亞板塊碰撞匯聚的構造響應起始于上新世末期。

西秦嶺既是青藏高原東北緣重要組成部分，也是我國東西向中央造山系和南北向賀蘭—川滇地震構造帶交匯、東西構造地貌轉換過渡和巖石圈尺度的“立交橋”結點區(qū)域(張國偉等，2004a)。古特提斯洋盆的閉合導致了諸多的微塊體于晚三疊世至中侏羅世碰撞拼貼，形成了東亞大陸南部巨型印支造山系(許志琴等，2012)，完成了中國大陸主體的拼貼(張國偉等，2003，2004b)。作為印支期巨型印支造山系的重要組成部分的西秦嶺，白堊紀以來進入了不同于印支期板塊匯聚的碰撞造山過程作用的陸內構造演化階段(張國偉等，2001，2004a；馮益民等，2002)。特別是西秦嶺作為青藏高原東北緣重要組成部分，新生代以來印度板塊與歐亞板塊匯聚碰撞匯聚而導致的青藏高原崛起(李吉均等，1979，1996，1998，2001；李廷棟，1995；施雅風等，1998；肖序常等，1998，2008；鄭度等，2004；葛肖虹等，2006；吳珍漢等，2001，2007；王成善等，2009；Xiao Xuchang and Li Tingdong, 1995; Li Jijun et al., 1996)、大規(guī)模地殼收縮變形與走滑—伸展變形(許志琴等，1999，2007，20110；尹安等，2002；肖序常等，2008，2010；吳珍漢等，2009；Dewey et al.,1988, 1989; Molnar et al., 1975, 1993; Yin An et al., 2000; Tapponnier et al., 1976，1982，1986，2001; Duvall et al., 2010)等對中—新生代構造過程的地質記錄產生了改造破壞，如沉積地層連續(xù)性和完整性被破壞、構造變形疊加和構造方位的畸變扭曲等；同時新生代以來沉積記錄和構造格局與地貌演變又是高原隆升時空過程(李吉均等，1979, 1996；方小敏等，2007；宋春暉，2003, 2001，2006；張勇，2006；張軍，2008；Garzione et al., 2005; Guo Zhengtang et al., 2002; Fang Xiaomin et al., 2003, 2005; Hough et al., 2011; Lease et al., 2007, 2011, 2012; Wang Weitao et al., 2011, 2012;Wang Zhicai et al., 2012)、變形擴展過程(袁道陽等，2007；王志才等，2006；姜曉瑋等，2003；張岳橋等，2005；張培震等, 2007)地質約束。因此，對西秦嶺及其鄰區(qū)中—新生代紅層沉積類型、空間分布、構造格局與變形特征以及古地貌格局演變等的深入研究，不僅有助于揭示西秦嶺印支期主碰撞造山后晚中生代以來陸內構造格局演變的地質過程特征，而且可以為印度板塊與亞洲板塊碰撞匯聚遠程構造—地貌響應方式與過程、高原隆升與變形的時空過程等重大地學問題研究與探索提供重要的地質依據與約束。本文以作者近十年來對西秦嶺及鄰區(qū)中—新生代紅層的沉積序列對比、不同紅層地層單元之間的接觸關系與構造變形樣式及幾何學特征和紅層地層空間分布特征及其與區(qū)域斷裂帶的關系觀測研究為基礎，結合前人對該區(qū)域紅層地層的地質調查和研究成果，從構造層分析的觀點，對西秦嶺及鄰區(qū)晚中生代—新生代紅層進行了構造層劃分，并探討了西秦嶺及鄰區(qū)的不同時代紅層盆地的構造屬性和陸內構造演化過程。

1 晚中生代以來紅層的構造層劃分與空間分布

西秦嶺地區(qū)中—新生代紅層地層包括白堊系、古近系、新近系等不同時代的地層。由于這些紅層空間分布的不連續(xù)性、沉積巖石類型與沉積序列的某些相似性和部分紅層尚缺乏可靠的化石資料和準確測年數據的約束，因此，其時代一直存在不同認識，如徽成盆地、車拉盆地、哈達鋪盆地、南陽盆地、牛頂山盆地、西和—禮縣盆地、灘歌盆地、臨潭盆地、合作盆地、郎木寺盆地等紅層地層，從早期的1∶20萬地質圖??，到后來的1∶5萬地質圖??，以及近年來新修編的1∶25萬地質圖(甘肅省地質調查院，2007)和不同時期的區(qū)域性或全國地質編圖等(甘肅省地質礦產局，1989；張二朋，1992；中國地質圖編輯委員會，2002；程裕淇，2004；中國地質調查局，2004；李廷棟等，2010)，對同一套紅層厘定為不同的時代，特別是西秦嶺內部的白堊紀紅層地層是下白堊統，還是上白堊統，一直沒有統一認識。筆者等認為西秦嶺及鄰區(qū)的中—新生代紅層地層格架的確定，應該以區(qū)域性角度不整合面為構造層劃分的基本依據，同時結合沉積巖石沉積序列及其所反映的沉積環(huán)境演變、構造線方位及構造變形樣式和區(qū)域空間分布特征等綜合分析與對比，來建立新生代以來紅層盆地的構造格架和演化過程。本文以已有大量區(qū)域地質調查和專題研究成果為基礎，結合作者近年來對西秦嶺及鄰區(qū)紅層盆地的特征性巖石類型與沉積序列、構造變形樣式與構造線方向的差異以及空間分布規(guī)律的對比研究，將西秦嶺及鄰區(qū)中生代以來的紅層自下而上分為早白堊世、晚白堊世、古近紀—新近紀三個構造層(圖1)。

1.1 早白堊世構造層

該構造層以東秦嶺與西秦嶺銜接部位的徽縣—成縣盆地的下白堊統東河群為代表。東河群自下而上可分為田家壩組、周家灣組和化埡組，其中田家壩組由深紫紅色為特征的礫巖、砂巖、粉砂巖互層，夾泥質粉砂巖組成，底部以分選不好的礫巖角度不整合在中—上志留統變質地層之上，頂部以紫紅色、藍灰色粉砂巖與上覆周家灣組綠色巨厚層塊狀砂巖相區(qū)分，厚度約2125m，為山麓—河流相沉積；周家灣組為以紫紅或黃綠或灰綠色為主的雜色泥巖、粉砂巖夾砂巖、砂礫巖和礫巖，底部以黃綠色巨厚層塊狀砂巖與下伏田家壩組的紫紅色粉砂巖為界，頂部以紫紅色或黃綠色粉砂巖、粉砂質泥巖與化婭組的灰黑色礫巖相區(qū)分，為河流—湖泊相沉積，厚度約1428 m，甘肅成縣毛壩一帶，該組下部含中基性火山巖；化埡組以灰綠或灰黑色為主的泥巖、粉砂巖夾砂巖、砂礫巖、礫巖及煤線，底部以灰黑色礫巖與下伏周家灣組藍灰、黃綠色泥質粉砂巖相區(qū)分，頂部為灰黑色中厚層狀礫巖，為湖泊相—沼澤相沉積，厚度約1202m(圖2)(甘肅省地質礦產局，1989；李瑋等，2013)。西部迭部多兒溝、郎木寺，北部渭源—會川一帶和蘭州盆地等地出露的下白堊統河口群紅層地層(梅冥相等，2014)具有與東河群下部和中部相近的沉積序列，由紫紅或灰綠色礫巖、砂巖、泥巖夾泥質粉砂巖組成，厚度大于520 m。東河群含雙殼類、腹足類、介形蟲、植物化石等早白堊化石分子(甘肅省地質礦產局，1989)。東河群砂巖中碎屑鋯石LA-ICP-MSU-Pb測年資料指示了東河群的物源區(qū)主要來之東南部的早中生代、古生代、元古宙巖體或變質地體(張英利等，2011a,2011b)。

圖1 西秦嶺及其鄰區(qū)中—新生代紅層分布簡圖(據張二朋，1992 修改補充簡化)Fig.1 Simplified distribution map of Mesozoic—Cenozoic red bed strata in the Western Qinling Mountains and its adjacent areas (after Zhang Erpeng, 1992)SF1—商南—丹鳳縫合帶；SF2—勉縣—略陽縫合帶；NMF—西秦嶺北緣斷裂；LMTF—臨潭—岷縣—宕昌斷裂；QUF—秦峪斷裂；BLJF—白龍江斷裂SF1—Shangnan—Danfeng Suture Zone; Suture Zone; NMF—the Western Qinling North margin fault; LMTF—Lintan—Minxian—Tanchang Fault; QUF—Qinyu Fault; BLJF—Bailongjiang Fault

該構造層的沉積巖石序列以深紫紅色、灰色、藍灰色、灰綠色、灰黃色、灰黑色等為特征性顏色，特別是上部化婭組的灰色—灰黑色頁巖、泥巖、砂巖、礫巖夾劣質煤層(圖3a,b)，指示了其與西秦嶺上白堊統以紫紅色—磚紅色為主色調的紅層沉積序列顯著不同，說明東河群總體沉積環(huán)境為以還原性為主的沉積環(huán)境。

東河群以區(qū)域性角度不整合在下伏的構造線呈近東西向的中—上志留統變質變形的地層之上。構造樣式為北東向展布的單斜或向斜構造，其構造線方向與下伏印支期造山帶變形變質地層近東西向構造線呈大角度斜交；同時也與西秦嶺內部下白堊統北西向寬緩褶皺顯著不同。這說明，東河群為代表的沉積盆地既不是印支造山期構造系統的延續(xù)，也與晚白堊世北西向構造系統不同，而是獨立構造系統。東河群之上為近水平的新近系甘肅群紅色砂礫巖、粘土巖夾淡水灰?guī)r等角度不整合覆蓋。

徽成盆地南部沿武都—文縣一線分布的北東向磨壩盆地和橋頭盆地與上述東河群具有基本相同的巖石組合和構造線方向及構造型式，如磨壩盆地的下部主要為紫色巨厚層礫巖、砂礫巖、含礫砂巖，夾紫紅色鈣質粉砂巖組成；上部為灰紫色、灰色中厚層—薄層礫巖、含礫砂巖、鈣質粉砂巖夾淺黃色、灰綠色砂質頁巖、灰白色鈣質粉砂巖組成，含黑色炭質頁巖和煤層，構造形態(tài)為北東向的向斜構造，指示了它們與東河群是同一沉積盆地，只是后期構造擠壓隆升與剝蝕改造才呈現出現今獨立盆地的狀態(tài)。

圖2 西秦嶺徽縣—成縣盆地下白堊統綜合地層柱狀圖(據甘肅地質礦產局,1989 編繪)Fig. 2 Integrated stratigraphic column of Lower Cretaceous Series in the Huixian—chengxian Basin, Western Qiling Mountains(after Gansu Bureau of Geology and Mineral Resources,1989)

1.2 晚白堊世構造層

該構造層在西秦嶺分布廣,但不連續(xù)，主要包括西和—禮縣盆地、車拉盆地、南陽盆地、牛頂山盆地、哈達鋪盆地、武山盆地、臨潭盆地等(圖1)。這套紅層的時代一直有不同認識，早期的1∶20萬地質圖將該套紅層大部分多厘定為古近系(E)??；而甘肅省地質礦產局(1989)和1∶100萬秦嶺—大巴山地質編圖( 張二朋，1992)卻將其時代厘定為上白堊統(K1)；1∶50萬甘肅省地質圖將其上部定為老第三系(E)，下部定為上白堊統(K1)；之后的1∶5萬區(qū)調多依據在宕昌縣車拉溝剖面中發(fā)現早白堊世孢粉組合和瓣鰓類化石(甘肅省地質礦產局，1988)?，而統一劃為下白堊統，且自下而上分為磨溝組和車拉組兩個巖組(圖4)。磨溝組為紫紅色、磚紅色厚層—塊狀礫巖、砂巖互層(圖4c)，夾紅色粉砂質泥巖、泥巖；車拉組下部為紫紅色厚層—巨厚層狀礫巖夾含礫砂巖，上部為紫紅色—灰白色中層狀砂巖與砂質泥巖互層，夾少量礫巖(圖3d)。這套紅層地層以清晰的角度不整合上覆在前白堊紀地層之上。該構造層紅層沉積序列在不同盆地基本可以對比，如宕昌盆地、南陽盆地、哈達鋪盆地、武山盆地等，但不同盆地底部層位巖性有所差異，指示了區(qū)域性角度不整合面可能具有穿時性，存在超覆型角度不整合現象。但保存較完整的盆地的上部沉積巖石序列基本一致，都為細碎屑沉積(紅色或紫紅色泥巖、頁巖夾砂巖、礫巖)，說明晚白堊末期這些現今孤立分布的紅層盆地可能聯合形成了一個統一的紅層盆地。從現今空間分布特征分析，統一盆底形態(tài)為長軸為北西向、長寬比約為1∶2的四邊形(圖1)。

西秦嶺及其鄰區(qū)的晚白堊世構造層的紅層地層總體產狀平緩，地層傾角多在10°～20°之間，局部底部地層產狀達30°，構造線方向為北西向，構造形態(tài)多為寬緩向斜褶皺為主。從現今空間分布看，主要出露在平緩的山頂面上，且往往構成不同水系的分水嶺。

西秦嶺及其鄰區(qū)的晚白堊世構造層的紅層地層以固結成巖程度高、穩(wěn)定的北西向構造線和寬緩的褶皺形態(tài)與其上覆的古近紀—新近紀構造層相區(qū)分，而其特征的紫紅色—磚紅色和北西向構造線與早白堊東河群特征性的深紫紅色、灰紫色、灰色—灰黑色和北東向構造線相區(qū)分。綜合考慮，該構造層角度不整合在與東河群相當的河口群之上，按照構造層劃分原則，其可作為一個獨立構造層處理，其時代應晚于早白堊世構造層，所以厘定為晚白堊世構造層。

圖3 西秦嶺下白堊統、上白堊統和新近系典型巖石特征Fig. 3 Typical rock characteristics of the Lower Cretaceous, Upper Cretaceous and Neogene in Western Qinling Mountains(a)下白堊統東河群化婭組灰黑色頁巖夾粉砂巖和灰黃色砂巖(犀牛江與小犀牛江交匯西北側)；(b)下白堊統東河群化婭組灰色砂巖、灰黃色粉砂巖夾紫色泥巖(犀牛江與小犀牛江交匯西北側)；(c)上白堊統磨溝組灰紅色礫巖與砂巖(宕昌縣新城子剪子溝)；(d)上白堊統車拉組紫紅色泥巖、泥質粉砂巖夾灰白色砂巖互層(宕昌縣新城子剪子溝)；(e) 新近系甘肅群(N)角度不整合在三疊系(T)之上，N—甘肅群, 紅色粘土巖夾灰?guī)r條帶，T—三疊系, 變質砂巖、板巖(成縣北泥陽鎮(zhèn))；(f) 新近系上部紅色粘土巖夾灰白色灰?guī)r條帶(臨夏盆地，臨夏市三十里鋪公路旁)(a) Lower Cretaceous Huaya Fm. of Donghe Group: grey-black shale interbedded with yellow-grey siltstone and sandstone (location: west to the intersection between the Xiniu River and Xiaoxiniu River, Huixian—Chengxian Basin) ; (b) Lower Cretaceous Huaya Fm. of Donghe Group: grey sandstone and siltstone(upper), purple shale and mudstone interbedded with grey-yellow siltstone(lower) (location: west to the intersection between the Xiniu River and Xiaoxiniu River, Huixian—Chengxian Basin) ; (c)Lower Cretaceous Mogou Fm: grey-red interbedded conglomerate and sandstones (location: Jianzigou, Xinchengzi, Tanchang county, Gansu province); (d) Lower Cretaceous Chela Fm: purble mudstone, silty mudstone(lower), grey-white sandstones(upper) (location: north to Chela, Tanchang county, Gansu province); (e) Angular unconformity between Neogene Gansu Group(N) and Triassic System(T): Neogene is red clay rock intercalated with grey carbonate bed; Triassic is metamorphic sandstone, siltstone, plate.(location: Niyang, Chengxian); (f) red clay rock intercalated with grey carbonate bed in the upper of Neogene Gansu Group (location: Sanshilipu, Linxia city)

另外，從該構造層的紅層地層分布看，并非嚴格受區(qū)域性斷裂帶控制，相反卻顯示出不連續(xù)的面狀分布的特征(圖1)，該構造層的巖石多構成的山頂面平緩，從西到東逐漸降低，如果考慮到在西秦嶺內部該構造層之上局部殘留有水平新近紀紅色礫巖、粘土層和碳酸巖沉積不整合蓋層(圖4e)，可以肯定在該構造層地層沉積形成之后，經歷了一次有限的地殼縮短，導致該構造層形成北西向的褶皺，之后經歷了一個相當長時間的穩(wěn)定侵蝕夷平時期，形成了廣泛的紅層夷平面，還接受了古近紀漸新世—新近紀紅層沉積。

西秦嶺及鄰區(qū)古近紀—新近紀構造層現今分布范圍更廣，甘肅省區(qū)域地質志曾把該區(qū)域古近系—新近系統一劃分為漸新統固原群和新近系甘肅群(甘肅省地質礦產局，1989)。該構造層包括隴西的天水盆地、臨夏盆地和青海境內的貴德盆地等，對這些盆地的沉積序列、古生物化石、磁性年代學、熱年代學等開展了較為詳細的研究，并探討了沉積盆地演化與氣候環(huán)境演變、青藏高原隆升過程的關系(李吉均等，1979, 1996；方小敏等，1997, 2007；宋春暉，2001，2003, 2006；張勇，2006；王修喜等，2006，2007；袁道陽等，2007；張軍，2008；駱滿生等，2010；Zheng Dewen et al., 2003; Horton et al., 2004; Fang Xiaomin et al. 2003, 2005; Garzione et al. 2005；Liu Shaofeng et al., 2007; Dupont-Nivet et al., 2008; Lease et al., 2012; Wang Weitao et al., 2012)，但對分布在西秦嶺內部的古近系—新近系，如徽成盆地、西和—禮縣盆地、臨潭盆地、合作盆地以及岷縣、碌曲等地出露的古近系—新近系本身的特征及其與上述新生代盆地的時空地質關系尚缺乏系統研究，因此，對西秦嶺及其北部的新生代紅層盆地的構造屬性和西秦嶺新生代古構造地貌狀態(tài)的認識尚缺乏地質約束。該構造層所包括的新生代沉積盆地研究中，臨夏盆地和天水盆地研究最為詳細。

臨夏盆地新生代地層的巖石地層學、古生物地層學和綜合年代地層學(古地磁、裂變徑跡、熱釋光、14C測年等)研究表明，盆地中的新生代地層開始于距今30 Ma前，幾乎連續(xù)沉積至今。以臨夏盆地毛毛溝剖面為例，依據巖性變化自下而上劃分13個組，其中古近系—新近系臨夏群,包括他拉組(30.18～21.71Ma)、中莊組(21.71～14.7Ma)、上莊組(14.7～11.86Ma)、東鄉(xiāng)組(11.86～7Ma)、柳樹組(7～5.4Ma)、何王家組(5.4～3.4Ma)和積石組(3.4～2.48Ma)。除頂部積石組為厚層(30～60m)巨礫巖沉積外，其余各組均以褐紅色—紫紅色湖相泥巖為主，僅在各組底部有少量河流相砂巖或砂礫巖，形成以河流相砂和細礫開始，經河湖三角洲相粉砂、泥巖紋層迅速轉化為半深水湖相泥巖的完整的沉積旋回(圖5)，指示了30 Ma 以來長期穩(wěn)定的沉積環(huán)境(李吉均等，1979，1996；方小敏等，1997，2007)。

天水盆地古近系固原群主要分布在盆地南部一帶，由一套紫紅色、磚紅色、灰白色和棕紅色的礫巖和砂巖互層組成，總厚度數十米到200～300m，與下部基巖呈角度不整合接觸(彭廷江，2012)。其底部厚約90 m的淺磚紅色砂質礫巖中的礫石成分復雜,主要為花崗片麻巖、花崗巖、石英巖和黑云母片巖,礫石呈棱角—次棱角狀、大小混雜(最大粒徑30cm,一般0.5～6 cm) 、分選極差、砂泥質支撐,具粗糙粒序韻律(韻律厚1～2m) ,應屬山麓洪積產物。盡管礫巖中砂質層的磷灰石熱年代學研究給出24.8 Ma下界年齡(王修喜等，2007)，但考慮到區(qū)域巖石地層和構造對比，特別是典型的新近紀沉積與其的角度不整合關系，暫不把這套組碎屑沉積為主的紅層作為古近紀—新近紀構造層的組成部分。那么天水盆地的新近系地層近之角度不整合在基巖或麥積山組之上的一套細碎屑巖和碳酸鹽沉積為主體，間夾砂巖的地層，厚度在300～400m之間(Guo Zhengtang et al., 2002; Wang Xiuxi et al., 2012)。喇嘛山剖面出露較完整(出露厚度393m)，根據巖性特征其沉積序列自下而上劃分四段:第一段為褐紅色、棕紅色砂巖、礫巖夾泥巖或褐紅色泥巖與鈣質泥巖互層(又稱下紅層)；第二段為灰綠或藍灰色泥灰?guī)r(鈣質泥巖)與褐紅色泥巖或粉砂巖互層，夾具大型斜層理的砂巖和含礫砂巖透鏡體(又稱下綠層)；第三段為灰綠色—灰白色泥灰?guī)r和棕紅色泥巖互層(又稱斑馬層)；第四段主要有大套灰綠色鈣質泥巖與泥灰?guī)r互層組成，底部含有大量石膏(又稱上綠層)(圖5)(王修喜等，2006；張勇，2006；張軍，2008；彭廷江,2012)。

圖4 西秦嶺宕昌車拉盆地上白堊統紅層地層綜合柱狀圖Fig. 4 Integrated stratigraphic column of Upper Cretaceous Series of Chela Basin in Dangchang, Western Qiling Mountains

西秦嶺徽成盆地新近系總體為陸相紅色碎屑巖沉積，下部以紅色礫巖為主夾砂巖，粉砂巖及砂質粘土巖；上部為紅色—淺棕色泥質巖、砂質粘土巖夾粉沙巖及少量礫巖，呈近水平產狀，角度不整合在前新生代地層之上，厚度約100～410m。成縣北泥陽村可見紅色粘土巖夾灰?guī)r條帶直接角度不整合超覆在三疊紀地層之上(圖3e)，不整合面高程為1400m。

西秦嶺內部新近系地層分布雖然零星，但沉積巖石序列卻具有一致性，如西和—禮縣盆地的新近系(不整合面海拔2000m)，武都北部馬云—曹營—池壩一帶的新近系(不整合面海拔2400m)，岷縣茶埠鄉(xiāng)新近系(不整合面海拔高度2600m)，臨潭盆地和合作盆地新近系(不整合面海拔高度3200m)等，雖然現今出露高度不同，出露和保存的層位也不盡相同，但沉積序列都以下部磚紅色疏松狀礫巖、砂礫巖，上部紫紅色含礫粘土巖、沙質粘土巖夾少量礫巖及青灰色條帶狀泥巖為特征，特別是頂部層位的紅色粘土巖常夾有灰白色淡水灰?guī)r條帶(圖3e,f)具有統一的標志性。在西秦嶺及其鄰區(qū)新近系與下伏地層的角度不整合面初始高程應該具有相對統一的海拔高度，現今保存出露的高度從西到東、從南到北的逐漸降低無疑指示作為青藏高原東北緣的西秦嶺在印度—歐亞板塊碰撞匯聚的動力學背景的高原隆升擴展的時間約束和空間不均勻性(郭進京等，2009)。

2 晚中生代以來紅層盆地構造層劃分與西秦嶺陸內構造過程討論

在討論西秦嶺及其鄰區(qū)中生代以來陸內構造過程及其動力學背景時，科學的思路應該是根據沉積盆地記錄和區(qū)域構造格局進行逆向反推，特別是要考慮到最新地殼隆升和剝蝕作用以及斷裂帶活動對早期地質記錄的破壞和改造，構造層劃分是分析不同構造階段的地質過程與狀態(tài)的基礎(萬天豐，2004)。西秦嶺及其鄰區(qū)的上述三個構造層現今分布盡管受到最新高原隆升和侵蝕的改造，但從空間分布的總體特征看仍可辨別出西秦嶺及其鄰區(qū)的中—新生代構造格局與盆地發(fā)育的演變過程。

圖5 臨夏盆地和天水盆地新近系綜合地層柱狀圖(據李吉均等,1996;方小敏等,2007;張勇,2006修改簡化)Fig. 5 Integrated Stratigraphic column of Neogene System in Linxia Basin and Tianshui Basin,Gansu Province(after Li Jijun et al., 1996; Fang Xiaomin et al., 2007; Zhang Yong, 2006)

圖6 西秦嶺晚白堊世拉分盆地模式圖Fig. 6 Model of Late Cretaceous strike-slipping pull-part basin in the Western Qinling Mountains

2.1 古近紀—新近紀構造層與構造過程分析

如前所述，西秦嶺及其鄰區(qū)古近紀—新近紀構造層的沉積記錄以東部的天水盆地和西部的臨夏盆地為代表，臨夏盆地沉積起始于30 Ma(李吉均等，1996；方小敏等，1997)，天水盆地沉積起始于24.8 Ma(王修喜等，2006)，結束于3.4～2.48 Ma 的積石組礫巖(李吉均等1996；方小敏等，1997)。盡管兩個盆地接受沉積時間和沉積地層厚度有差異，但總體沉積序列卻顯示出驚人的一致性，即下部以紅色礫巖、砂巖為主，中部為紅色粉砂巖、泥巖夾灰白色淡水灰?guī)r條帶為主，上部為紅色泥巖與灰白色淡水灰?guī)r互層(也稱斑馬層)為主，特別是中上部沉積序列的可比性指示了新近紀兩個盆地已經聯合成為一個統一的盆地，這個統一盆地以細碎屑沉積為主的特征指示了區(qū)域構造相對穩(wěn)定的地殼均衡坳陷狀態(tài)。不僅如此，臨夏盆地以西的貴德盆地、西寧盆地等的古近紀—新近紀沉積序列與臨夏盆地的一致性(駱滿生等，2010；Liu Shaofeng et al., 2007)，可能指示了這些新生代盆地演化中后期一個范圍更廣的泛盆地存在。這些盆地的性質一般被認為是西秦嶺造山帶向北逆沖形成的前陸壓陷或坳陷盆地，其物源來自南部西秦嶺造山帶，但問題是西秦嶺造山帶內部同樣分布著新近紀紅層，如徽縣—成縣盆地、西和—禮縣盆地、臨潭盆地、合作盆地、夏河盆地等地區(qū)殘留的新近紀紅層地層，盡管這些紅層層序不完整，但該構造層標志性的紅粘土沉積、淡水灰?guī)r條帶、鈣質結核、甚至三趾馬化石等存在，說明這些紅層沉積與天水—臨夏—貴德泛盆地存在內在聯系，不可能是孤立的山間盆地。西秦嶺及鄰區(qū)古近紀—新近紀紅層大多以近水平狀態(tài)角度不整合覆蓋在前新生代不同地層之上，說明其形成之后未經歷過大規(guī)模地殼縮短變形。通過以上分析，我們認為：西秦嶺及鄰區(qū)古近紀—新近紀曾經存在一個包括天水盆地、臨夏盆地、貴德盆地以及勉略縫合帶以北的西秦嶺區(qū)域等在內陸相紅層沉積盆地，古近紀漸新世開始接受沉積，盡管區(qū)域上不同部位接受沉積的起始時間不同，也就說古近紀—新近紀構造層與下伏地層的角度不整合面具有穿時性，但到盆地演化的中后期沉積巖石序列的相似性指示了盆地之間已經聯合成為一個所謂的泛盆地，至新近紀末期3.6Ma積石山礫巖出現(李吉均等，1996；方小敏等，1997)，預示了泛盆地沉積結束進入地殼隆升和遭受侵蝕破壞階段。該構造層現今分布自西向東海拔高程降低和不連續(xù)性以及巖石組合的差異是新近紀末期以來西秦嶺及鄰區(qū)在青藏高原向北、向東擴展不均勻隆升和相伴隨的侵蝕作用的結果(郭進京等，2009)。另外，從該構造層區(qū)域空間分布看，西秦嶺及其鄰區(qū)的區(qū)域性斷裂帶并未顯示出對該套紅層地層的控制作用，也就是說，該構造階段整個西秦嶺處于構造相對穩(wěn)定的均衡下沉狀態(tài)。

2.2 晚白堊世構造層與構造過程分析

西秦嶺晚白堊世構造層分布雖不連續(xù)但廣泛(圖1)，以角度不整合覆蓋下伏不同時代的地層或花崗巖體之下，下部以紫紅色、磚紅色礫巖、砂巖為主，上部以紫紅色、磚紅色的砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖為主，間夾有灰色、灰黃色、灰綠色泥巖和頁巖層；構造線方向以北西向為主，構造形態(tài)以寬緩向斜為特征，總體產狀平緩，地層傾角多小于20°。從現今空間分布看，多分布在平緩的山頂面之上，并且往往構成不同水系的分水嶺。西秦嶺區(qū)域北西向斷裂帶(如宕昌—岷縣—臨潭斷裂帶、西秦嶺北緣斷裂帶)對該構造層分布也不具有控制作用。從其上部以砂巖、粉砂巖、泥巖等細碎屑沉積為主的特征分析，這些不連續(xù)分布的晚白堊世紅層沉積，雖然初期有可能是孤立的小型盆地，但到了晚期應該演化為彼此相聯的統一沉積盆地。如果考慮到古近紀—新近紀構造層呈近水平角度不整合覆蓋其上，說明白堊紀末期到漸新世的隆升剝蝕作用有限，而新近紀末期以來高原隆升和剝蝕作用對其現今空間不連續(xù)分布起到了決定性作用。非常有趣的是該構造層現今的空間分布呈現出北西長、南西短的四邊形形態(tài)，南以秦峪斷裂帶為界，而北并未以現今的西秦嶺北緣斷裂帶為界，東西邊界雖然有截切北西向斷層的北東向斷層分布，但這些斷層活動時代和活動方式尚有待研究。問題是上白堊統紅層分布為什么會出現這種類似走滑拉分盆地的形態(tài)呢？我們從區(qū)域構造格局分析，認為西秦嶺晚白堊世紅層盆地很有可能是在燕山期拉薩地塊沿班公湖—怒江縫合帶與羌塘—昌都地塊的匯聚碰撞背景下(許志琴等，2007)，中國西北大陸沿北西向先存邊界斷裂帶左旋走滑作用的結果，即南部松潘地塊沿白龍江斷裂帶、秦峪斷裂帶和北部祁連地塊沿古近紀—新近紀紅層之下北西向隱伏斷裂帶左旋走滑拉分作用形成了西秦嶺晚白堊世的拉分盆地(圖6)，而不是所謂的斷陷盆地或前陸盆地。當然，我們提出的西秦嶺晚白堊世拉分盆地模式還有待對盆地沉積特征區(qū)域變化規(guī)律詳細研究以及區(qū)域構造邊界斷裂帶運動學研究的地質約束。

2.3 早白堊世構造層與構造過程分析

圖7 西秦嶺早白堊世盆—山構造模式圖Fig. 7 Continental rifting model during Early Cretaceous in Western Qinling Mountains and adjacent areas

如前所述，早白堊世構造層的特征可以概括為：① 以區(qū)域性角度不整合在下伏的構造線呈近東西向的中—上志留統變質變形的地層之上，空間上呈北東向帶狀分布，之上為近水平的新近系甘肅群紅色砂礫巖、粘土巖夾淡水灰?guī)r等角度不整合覆蓋；② 該構造層的沉積巖石序列以深紫紅色、灰色、藍灰色、灰綠色、灰黃色、灰黑色等為特征性顏色，特別是上部化婭組的灰色—灰黑色頁巖、泥巖、砂巖、礫巖夾劣質煤層，說明東河群總體沉積環(huán)境為以還原性為主的沉積環(huán)境；③ 構造樣式為北東向展布的單斜或向斜構造，其構造線方向與下伏印支期造山帶變形變質地層近東西向構造線呈大角度斜交；同時也與西秦嶺內部下白堊統北西向寬緩褶皺顯著不同。這些特征說明該構造層既不是印支造山期構造系統的延續(xù)，也與晚白堊世北西向構造系統不同，而是獨立構造系統?；谏鲜觯岢隽宋髑貛X早白堊世的北東向盆—山構造模型(圖7)。這種完全不同于西秦嶺印支期造山作用形成的北西向構造格局的北東向盆—山構造發(fā)育的巖石圈動力學背景是什么是一個值得探討的問題。如果把西秦嶺及其鄰區(qū)的早白堊世構造層置于中國大陸東部中生代以來北東向盆—山構造格局(任紀舜等，1990；舒良樹，2012)分析，就會發(fā)現西秦嶺殘存的早白堊世北東向盆—山構造可能不是孤立的現象。從更大區(qū)域地質分析，① 徽縣—成縣盆地的東河群與鄂爾多斯盆地西緣下白堊統六盤山群的沉積巖石序列基本一致，但由于晚新生代以來印度—歐亞板塊碰撞匯聚引起的青藏高原隆升擴展和祁連地塊向東推擠致使其構造線發(fā)生了扭曲偏轉，并非原始方位；② 西秦嶺西延的青海同仁地區(qū)不僅殘存有早白堊世大陸裂谷型火山巖(祁生勝等，2011)，而且還出現南北向褶皺和區(qū)域斷裂帶；③ 阿爾金斷裂帶東南側的白堊紀酒泉盆地具有北東向不對稱裂陷構造特征，而且還存在大陸裂谷型火山巖(湯文豪等，2012；蘇建平等，2002；潘良云等，2012；楊林等，2011；肖序常等，2010)。這些地質現象說明西秦嶺早白堊世構造層所反映的北東向盆—山構造可能不是孤立的局部現象，而可能是受西太平洋構造動力學系統控制的中國東部侏羅紀—白堊紀伸展裂陷作用形成的北北東向盆—山構造自然延伸，與華北克拉通破壞時間相吻合(朱日祥等，2011；林偉等，2011；劉俊來等，2011)。但這種早白堊世的盆山構造的沉積記錄和構造記錄由于受到印度—歐亞板塊碰撞匯聚引起的高原強烈隆升和構造改造而破壞了其物質記錄完整性，扭曲移位了原始構造記錄。如果如此，那么西太平洋板塊中生代俯沖導致的東亞區(qū)域性伸展作用可能不僅僅限于大興安嶺—太行山—雪峰山以東區(qū)域(任紀舜等，1990)，而是至少擴展到西秦嶺，甚至可達阿爾金斷裂帶。

3 結論

(1)西秦嶺及其鄰區(qū)中—新生代紅層地層包括白堊系、古近系和新近系。依據這些紅層地層之間的角度不整合、沉積序列與沉積環(huán)境、構造樣式與構造線方向以及空間分布特征，可分為早白堊世、晚白堊世、古近紀—新近紀三個構造層。

(2)上述三個構造層，盡管受青藏高原隆升導致的侵蝕破壞和高原變形擴展導致的構造線扭曲畸變，但仍可辨別出西秦嶺中—新生代三個不同性質的構造演化階段，即早白堊世北東向盆—山構造、晚白堊世區(qū)域左旋走滑拉分構造和漸新世—上新世區(qū)域伸展泛盆地階段。

(3)結合印支期多塊體拼貼形成的中國大陸東部中—新生代陸內構造格局與巖石圈動力學過程分析，西秦嶺早白堊世北東向盆—山構造可能是受西太平洋構造動力學系統控制的中國東部侏羅紀—白堊紀伸展裂陷作用形成的北北東向盆—山構造自然延伸，與華北克拉通破壞時間相吻合。

(4)西秦嶺晚白堊世紅層盆地則可能是在燕山期拉薩地塊沿班公湖—怒江縫合帶與羌塘—昌都地塊的匯聚碰撞背景下，中國西北大陸沿北西向先存邊界斷裂帶左旋走滑作用的結果，即西秦嶺晚白堊世紅層盆地是走滑拉分盆地，而不是所謂的斷陷盆地或前陸盆地。

(5)西秦嶺及其鄰區(qū)漸新世—上新世的泛盆地指示了印度板塊與歐亞板塊碰撞的遠程構造—地貌響應之前經歷了漫長區(qū)域伸展均衡坳陷和侵蝕夷平期，這說明上新世，西秦嶺尚未成為現今青藏高原的組成部分，也就是說新生代以來印度板塊與歐亞板塊碰撞匯聚的構造響應起始于上新世末期。

盡管我們從西秦嶺及其鄰區(qū)白堊紀以來的紅層盆地地層之間的角度不整合關系入手，結合沉積序列對比和構造變形樣式及構造線方位分析，提出了構造層劃分的方案，并提出每一個構造層可能的構造演化模式，但仍有很多問題需要進一步深入研究，如早白堊世北東向斷陷盆地的邊界斷裂及其后期構造方位的扭曲、晚白堊世紅層盆地的確切年代以及發(fā)育的構造動力學背景、古近紀—新近紀構造層眾多現今表現為孤立盆地的沉積年代學序列對比和最新高原隆升和構造逆沖—走滑作用對這些紅層盆地初始構造地貌格局的破壞等問題。因此，與其說本文提出了一些認識，毋寧說是提出了一個有待研究的科學問題。

致謝：天津城建大學李雪峰副教授、劉寒鵬副教授、王志恒博士，蘭州大學諶文武教授、劉高副教授參加了部分野外考察工作。感謝論文評審專家提出的建設性意見。

注釋/Notes

? 陜西地質局區(qū)測隊. 1970. 1∶20萬岷縣(I-48-XV)、隴西 (I-48-IX)、武都(I-48-XXI)幅地質圖及說明書(1∶20萬).

?甘肅地質局第一區(qū)域地質測量大隊. 1971. 9-48-(8)(臨潭)幅地質圖及說明書.

?甘肅省地質礦產局第一地質大隊. 1988. 1∶5萬宕昌幅(I-48-65-D)、興化幅(I-48-66-C)、大河壩幅(I-48-77-B)、良恭鎮(zhèn)幅(I-48-78-A)地質圖及區(qū)域地質調查報告.

?甘肅省地質調查院. 2001. 1∶5萬岷縣幅(I48 E 010009)地質圖及說明書.