鄂爾多斯—中秦嶺—四川東部的重力異常場與深部地殼結(jié)構(gòu)

王謙身，滕吉文，2，張永謙，3，皮嬌龍

1中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029

2吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130026

3中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037

1 引言

鄂爾多斯盆地位于中國大陸的中部，是構(gòu)成華北克拉通西部的主體，是一處典型的板內(nèi)構(gòu)造單元，發(fā)育了古生代以來不同時期的穩(wěn)定沉積建造.在鄂爾多斯塊體的南部邊緣是中國大陸中央造山帶中部的秦嶺—大巴造山帶.秦嶺造山帶橫亙于中國大陸中部，形成分割南北的重要構(gòu)造界帶，也是世界著名的大陸內(nèi)部造山帶之一.秦嶺—大巴是一個典型的復(fù)合型大陸造山帶，在不同地質(zhì)發(fā)展階段以不同的構(gòu)造體制演化，并構(gòu)成了獨(dú)特而復(fù)雜的深部地殼結(jié)構(gòu).在秦嶺—大巴造山帶的北側(cè)與南側(cè)分別是華北克拉通西部的鄂爾多斯塊體和揚(yáng)子克拉通西部的四川盆地塊體.這兩大古老的克拉通型塊體的擠壓作用下促使了秦嶺—大巴微塊體的抬升和秦嶺—大巴造山帶的形成.通過多種地球物理學(xué)探測手段對鄂爾多斯盆地—秦嶺—大巴造山帶—四川盆地這一復(fù)雜構(gòu)造地區(qū)的各個不同構(gòu)造塊體下方深部地殼結(jié)構(gòu)、構(gòu)造形態(tài)以及物性特征進(jìn)行研究，對深入理解與認(rèn)識華北克拉通與揚(yáng)子克拉通的接觸耦合關(guān)系、秦嶺—大巴造山帶隆起的動力學(xué)機(jī)制、金屬與非金屬礦產(chǎn)資源以及煤、石油、天然氣等能源形成與運(yùn)移的深層控制作用，均有著重要意義.

多年來，許多地質(zhì)學(xué)家與地球物理學(xué)家針對鄂爾多斯盆地（滕吉文等，2008，2010；王謙身等，2010；張永謙，2013；Zhang et al.，2014b）、渭河盆地（韓恒悅等，2002；任雋等，2012；王謙身等，2013a，b）、秦嶺造山帶（袁學(xué)誠，1994；張國偉等，1995a，b，1996，1997a，b；張先康等，2008；張永謙等，2011；胡健民等，2011；Dong et al.，2013；王謙身等，2013a，b；張永謙，2013；張永謙等，2013；滕吉文等，2014）、四川盆地（江為為等，2001；汪澤成等，2006；Zhang et al.，2014a）及周緣地域的深部地殼結(jié)構(gòu)從各自不同的研究領(lǐng)域進(jìn)行了探測、研究與探討.但關(guān)于秦嶺—大巴造山帶的深部地球物理工作主要集中于東秦嶺—大別造山帶以及西秦嶺—昆侖造山帶地域（袁學(xué)誠，1994；張國偉等，1995a，b，1996，1997a，b；張先康等，2008；胡健民等，2011）很少涉及中秦嶺地帶，以及更少對中秦嶺地帶及其與鄂爾多斯盆地和四川盆地關(guān)系的深部地球物理研究.而中秦嶺地帶不僅是東、西秦嶺的過渡界帶，又恰為大巴山弧形西側(cè)變窄的轉(zhuǎn)折部位.為此，對這樣一個核心地帶的科學(xué)問題應(yīng)給予重視.不然，將在很大程度上制約了對該區(qū)深部結(jié)構(gòu)與山、盆構(gòu)造特征及其深層動力學(xué)機(jī)制的探索與認(rèn)識.

為了獲得鄂爾多斯盆地、秦嶺造山帶及四川盆地東北部地域的地殼深部的精細(xì)結(jié)構(gòu)特征，探索該區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造現(xiàn)象及其間的相互關(guān)系，在自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目《秦嶺造山帶與南鄂爾多斯盆地地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)與動力學(xué)響應(yīng)》的資助下，于2011年，跨越鄂爾多斯盆地、秦嶺造山帶及四川盆地東北部地域?qū)嵤┝艘粭l近南北走向的綜合地球物理探測剖面.應(yīng)用高精度重力測量、地磁測量和人工源地震寬角反射／折射探測等多種地球物理方法作同線探測.該剖面南起重慶市魚泉鎮(zhèn)，向北經(jīng)四川萬源、陜西咸陽，抵達(dá)陜西北部榆林，全長1010km；測線自南向北相繼穿越了四川盆地東北部、大巴山弧形構(gòu)造系西緣、秦嶺造山帶中部、渭河凹陷盆地以及鄂爾多斯盆地等大地構(gòu)造單元.本探測剖面作為一條特定地穿越中秦嶺造山帶的“盆－山－盆”構(gòu)造體系的完整的、連續(xù)的、包含重力、地磁、人工地震各種方法的綜合地球物理探測長剖面，這是前所未有的.它不僅提供了諸多新的地球物理信息，同時還可以據(jù)此為構(gòu)建完整連續(xù)的地殼深部介質(zhì)的密度結(jié)構(gòu)、磁性結(jié)構(gòu)和地震波速結(jié)構(gòu)提供新的信息與約束.

2 重力信息的探測與數(shù)據(jù)處理

在綜合地球物理探測長剖面中，重力探測剖面共計采集到有效重力數(shù)據(jù)1116個，平均測點(diǎn)距為0.9km（圖1）.

在重力測量中所用的儀器為Lacoste－G型重力儀（No.596，No.1149），這兩臺儀器的觀測精度為0.01mGal，互比值為1.00032，其一致性符合國家區(qū)域重力調(diào)查數(shù)據(jù)質(zhì)量要求.與野外重力測量同步進(jìn)行測地工作，采用TopoCon高精度GPS接收機(jī)進(jìn)行野外差分觀測.經(jīng)解算，其水平測量誤差小于0.1m，垂直測量誤差在平原地區(qū)約為0.5m，在山區(qū)小于1m，測量精度滿足本研究的需要.

在實際野外工作中，以國家重力基點(diǎn)網(wǎng)（2000網(wǎng)）的重慶江北機(jī)場、咸陽機(jī)場和榆林機(jī)場3個國家基本點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行基點(diǎn)聯(lián)測，共聯(lián)測出適用于本測區(qū)的25處重力基點(diǎn)引點(diǎn)（圖1），以利于測點(diǎn)數(shù)據(jù)的歸算.聯(lián)測標(biāo)準(zhǔn)差為0.037mGal.

野外實測重力數(shù)據(jù)的處理是按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，進(jìn)行零漂改正，固體潮改正，正常場改正，高度改正，中間層改正和地形改正（0～166.7km范圍）.最后求得全剖面沿線的布格重力異常值.

3 魚泉—咸陽—榆林剖面的布格重力場特征

根據(jù)各項處理與改正后得到的各測點(diǎn)的布格重力異常值編繪出魚泉—咸陽—榆林剖面的布格重力異常分布曲線（圖2）.

由圖2可見，根據(jù)魚泉—榆林剖面全線的地形高程與布格重力異常分布曲線的特征，可以32.6°N與34.6°N為界，將本剖面劃分為南部、中部與北部三大主要單元，這三大主要構(gòu)造單元內(nèi)部的地形高程分布與布格重力異常曲線均呈現(xiàn)出各自特異的特征.

圖1 重慶—榆林綜合地球物理探測剖面地理位置與地形圖（張永謙，2013）Fig.1 Map showing geographic location of the Chongqing—Yulin geophysical profile and topography（Zhang，2013）

在剖面南段，即四川盆地東北緣地域，此段又可分為兩段.（1）魚泉至達(dá)州以南地段，其布格重力異常變化較為平緩，在 －110mGal～－125mGal之間呈小幅度變化.此段的平均布格重力異常值為－120mGal.（2）自達(dá)州向北至萬源與寧陜之間（31.0°N—32.6°N）地段，布格重力異常呈現(xiàn)出漏斗狀的特征，由－120mGal降至－150mGal后，又抬升至－110mGal，升降幅度達(dá)30～40mGal.

在32.6°N—34.0°N（戶縣南）地帶，即大巴山弧形構(gòu)造系西緣與中秦嶺造山帶地域，其布格重力異常場的特征是重力值起伏變化劇烈.由32.6°N至33.6°N 段的－110mGal驟降到－180mGal，至34.0°N附近又躍升為－145mGal.布格重力異常曲線呈現(xiàn)出剖面沿線并形成多個大小不等的漏斗狀區(qū)段.戶縣以北地區(qū)，為秦嶺北麓和渭河盆地地域，布格重力異常值迅速陡直地下降，在不足10km的距離內(nèi)由－145mGal陡降至－195mGal，降幅達(dá)到50mGal.重力水平變化梯度達(dá)到5mGal／km，這也是整個1010km重力探測剖面中的最低布格異常值.由34.1°N向北，布格重力異常值又呈現(xiàn)為抬升，并在34.7°N 附近升至－125mGal，升幅達(dá)到70mGal，重力水平變化梯度達(dá)到1.1mGal／km.對于這個特異的重力異常現(xiàn)像及其分析解釋，在文獻(xiàn)（王謙身等，2013a）中已作過專題詳細(xì)研究討論.

自34.7°N向北至36.4°N范圍內(nèi)，進(jìn)入鄂爾多斯盆地地域，布格重力異常在－130mGal與－150mGal之間小幅度地變化，總體上呈現(xiàn)為較低頻的緩慢變化特征.在36.4°N以北地域，布格重力異常呈下降態(tài)勢，并在37.5°N附近出現(xiàn)15mGal左右的小局部凸起.

4 鄂爾多斯盆地、中秦嶺造山帶及四川盆地的地殼密度結(jié)構(gòu)

布格重力異常主要是地球內(nèi)部物質(zhì)密度分布不均勻所引起的.它是地球在漫長的地質(zhì)演化史中歷次構(gòu)造運(yùn)動疊加作用結(jié)果的反映.因此通過研究布格重力異常分布并求得地殼深部的密度結(jié)構(gòu)，進(jìn)而構(gòu)建地殼的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造展布的模型（王謙身等，2003）.這將對大陸地殼的演化與物質(zhì)運(yùn)動樣式及行為的研究提供重要的信息.

為此，應(yīng)用沿魚泉—榆林剖面已獲取的布格重力異常數(shù)據(jù)來構(gòu)建剖面轄區(qū)地殼深部的密度結(jié)構(gòu)模型，并對其給以分析和討論.

在剖面密度結(jié)構(gòu)的構(gòu)建中，采用了目前廣泛應(yīng)用的、效果較好的組合二度半體重磁異常人機(jī)交互正反演方法，并結(jié)合有關(guān)的地質(zhì)、地球物理資料，特別是本剖面的人工源寬角反射／折射地震數(shù)據(jù)資料，作為約束條件，利用目前國際上較為流行的P波速度與介質(zhì)密度之間的經(jīng)驗關(guān)系式（Brocher，2005），將該剖面二維地殼與上地幔速度結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為該剖面地殼與上地幔的二維密度結(jié)構(gòu)的初始模型.在參考了本區(qū)已有的區(qū)域構(gòu)造格局與地層層序特征斷裂分布等地質(zhì)資料和地球物理資料中包含的物性數(shù)據(jù)，對密度模型在形態(tài)與密度值等參數(shù)上進(jìn)行了多次重復(fù)計算擬合與調(diào)整，最終，獲得魚泉—榆林剖面地區(qū)的二維地殼密度結(jié)構(gòu)模型.如圖3所示.

由圖3可見，經(jīng)過多次擬合所得到的最終二維密度模型，經(jīng)正演計算后求得的布格重力異常（圖3a中的藍(lán)線）與沿該剖面實測所得到的布格重力異常（圖3a中的紅線）吻合程度較高.在剖面南段32°N以南（即萬源以南，四川盆地東部）地域與剖面北段的鄂爾多斯盆地（35°N以北）地域，其布格重力異常的計算值與實測值幾乎完全重合；而在剖面中段的中秦嶺造山帶地區(qū)，其布格重力異常的計算值與實測值之間雖然在整體趨勢上仍然一致，但存在一定的偏差，即不完全吻合.

由于在中秦嶺造山帶地區(qū)的地殼淺部的密度結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，從而導(dǎo)致了實測的布格重力異常值在該地區(qū)存在高頻起伏變化.而本密度結(jié)構(gòu)模型由于網(wǎng)格尺度較大，對近地表淺部未能精細(xì)地反映其密度結(jié)構(gòu)的橫向變化，因此導(dǎo)致了不完全吻合.但對于深部密度結(jié)構(gòu)的反映仍然是較為可靠的（張永謙，2013）.

由圖3b可見，魚泉—咸陽—榆林剖面轄區(qū)的地殼與上地幔存在著復(fù)雜且特異的二維密度結(jié)構(gòu).在縱向上，密度值隨著深度的增加而增加，但在剖面沿線不同的位置其密度增加的梯度卻有所差異，在剖面同一構(gòu)造位置的不同深度，其密度隨深度增加的梯度亦不完全相同（圖4）.

基于魚泉—咸陽—榆林剖面上9處不同位置處1D密度結(jié)構(gòu)可見（圖4），沿整個剖面地殼淺部的密度值均較小，即在2.45g·cm－3范圍內(nèi)變化，而在渭河盆地及一些局部地區(qū)的淺表處僅為2.2～2.35g·cm－3左右.應(yīng)是由于在地殼較淺處的沉積建造部分，其巖層尚未完全固結(jié)壓實等多種因素從而導(dǎo)致巖石的密度相對較小.在結(jié)晶地殼中，地殼巖石的平均密度隨著深度的增加而增加，較明顯地存在有密度差異的上、中、下的地殼層，呈現(xiàn)出密度間斷面的特征.到地殼底部，密度大約增至2.95g·cm－3左右.在地殼底部的Moho界面形成了密度值突變帶，呈現(xiàn)出密度間斷面的特征.在Moho界面兩側(cè)的密度值由2.95g·cm－3左右突躍至3.2，密度差達(dá)0.25g·cm－3.

5 地殼內(nèi)部界面的展布特征

圖2 魚泉—榆林剖面的地形高程與布格重力異常分布特征（張永謙，2013）（a）剖面沿線的海拔高程分布；（b）剖面沿線的布格重力異常曲線.Fig.2 Topographic elevation and Bouguer gravity anomalies along the Yuquan—Yulin（a）Topographic elevation；（b）Bouguer gravity anomaly curves（Zhang，2013）.

圖3 魚泉—咸陽—榆林地學(xué)剖面的地殼密度結(jié)構(gòu)模型中所標(biāo)數(shù)值代表各不同層、塊體的平均密度值，單位g·cm－3.Fig.3 Crustal density model along the Yuquan—Xianyang—Yulin profile Numbers in the model are average density values of different layers and blocks in unit of g·cm－3.

本剖面自南向北跨越了揚(yáng)子克拉通的四川盆地，秦嶺—大巴造山帶，渭河斷陷盆地，以及華北克拉通西部的鄂爾多斯盆地.在漫長的地質(zhì)歷史時期內(nèi)，該地區(qū)，特別是秦嶺—大巴造山帶，經(jīng)歷了多期次的擠壓與伸展作用，并受控于復(fù)雜的力系作用過程，并從而導(dǎo)致其地殼內(nèi)部的界面形態(tài)和構(gòu)造格局產(chǎn)生了強(qiáng)烈變形，并形成了現(xiàn)今的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造形態(tài).

5.1 殼內(nèi)界面的劃分

對于本研究中所得到的地殼密度結(jié)構(gòu)模型，可根據(jù)其密度在垂直方向上的變化特征（圖4），將地殼宏觀地分為沉積建造（結(jié)晶基底以上部分），上地殼、中地殼與下地殼四部分.

由于結(jié)晶地殼內(nèi)的密度值一般高于2.6g·cm－3，故以2.6g·cm－3為界，將其上部密度值小于2.6g·cm－3的部分劃為是沉積建造部分，其下部密度值高于2.6g·cm－3的部分，則認(rèn)為是結(jié)晶地殼部分，以此可勾畫出結(jié)晶基底的展布形態(tài)如圖4中黑色虛線所示.

一般認(rèn)為上地殼部分的地殼介質(zhì)主要以脆性變形為主，其物性特征在垂向上的變化較為明顯，而中、下地殼的介質(zhì)變形特征偏柔性性質(zhì).因此，在揚(yáng)子克拉通的四川盆地確定上、中、下地殼的分界面時，主要是根據(jù)所得研究區(qū)地殼密度結(jié)構(gòu)模型的垂向梯度特征，同時結(jié)合該區(qū)已有的地質(zhì)與地球物理研究成果，特別是結(jié)合在該區(qū)所開展的最新的人工源寬角反射／折射地震探測研究成果（滕吉文等，2014），在深度為15～20km和25～30km左右的密度差為0.05g·cm－3的地層界面則應(yīng)為上、中、下地殼的分界面（圖4中綠色和藍(lán)色虛線所示）.而在華北克拉通西部的鄂爾多斯盆地，與揚(yáng)子克拉通的四川盆地有所差異.在地殼的分界面的分布上，在深度為23～27km左右有較明顯的密度差異（圖4中藍(lán)色線所示）.

在整個魚泉—咸陽—榆林剖面上，Moho界面作為地殼與上地幔之間的一級間斷面，其兩側(cè)的介質(zhì)密度存在明顯的差異，是一個密度突變界帶（圖4中紅色實線所示）.

5.2 結(jié)晶基底的起伏特征

由圖4中代表結(jié)晶基底的黑色虛線的形態(tài)可見，在剖面沿線不同構(gòu)造單元的沉積建造厚度差異明顯，在四川盆地東北部地域，沉積厚度約在2～3km左右，結(jié)晶基底形態(tài)略有起伏，但總體上較為平緩；向北進(jìn)入秦嶺—大巴造山帶地區(qū)，其結(jié)晶基底逐漸抬升，在最淺處僅為1km左右；渭河盆地是本研究剖面轄區(qū)沉積建造最厚的部分，其結(jié)晶基底自南側(cè)秦嶺山區(qū)最淺處的1km左右逐步加深，并在渭河盆地的中心地帶達(dá)到本剖面轄區(qū)結(jié)晶基底最深處（近8km），之后沉積建造的厚度又逐漸減薄，并在渭河盆地北緣與鄂爾多斯塊體接觸地域抬升至4km左右，該地域巨厚的低密度物質(zhì)沉積也導(dǎo)致了在地表觀測到的明顯的低布格重力異常特征；在本剖面北段的鄂爾多斯盆地地域，結(jié)晶基底的埋藏深度約在4～6km之間起伏變化，呈現(xiàn)出比較穩(wěn)定的沉積特征.

5.3 上、中、下地殼的分界面

由圖4可見，在整個剖面轄區(qū)的上地殼、中地殼與下地殼之間存在明顯的界面，在剖面南段的四川盆地地域，其上、中、下地殼界面的埋藏深度由南端的16～17km與27～28km處緩慢下降，并在達(dá)州附近達(dá)到18km與29km左右，基本保持近似平行狀態(tài).之后繼續(xù)保持穩(wěn)定，直至萬源以北至石泉之間的大巴山弧形構(gòu)造區(qū)西緣地域，其間僅存在小幅度的起伏.再向北，進(jìn)入中秦嶺造山帶地域，即寧陜與戶縣之間的區(qū)域，各分界面的埋藏深度發(fā)生復(fù)雜的起伏變化，在該地段北側(cè)較南側(cè)有所抬升（受Moho上隆控制）.在戶縣南側(cè)，上、中地殼厚度約為25～26km；在渭河盆地地域，由于各界面起伏升降，上地殼加中地殼的厚度在24km左右變化.進(jìn)入鄂爾多斯盆地之后，與剖面南段的四川盆地地域不同，上、中地殼分界不甚明顯，但與下地殼保持密度值差異顯著.該分界面的起伏較為平緩，形態(tài)保持穩(wěn)定，埋藏深度在24～26km之間呈現(xiàn)出低頻緩慢起伏的特征.總之，在本剖面轄區(qū)的南段和北段部分，各地殼分界面的兩側(cè)的密度值差異顯著，分布形態(tài)基本穩(wěn)定.中秦嶺造山帶與渭河盆地地域，界面展布呈復(fù)雜的起伏變化，不如其兩側(cè)穩(wěn)定，這或許與該地域作為華北克拉通與揚(yáng)子克拉通之間的接觸耦合地域所經(jīng)歷的多期次復(fù)雜變形過程有關(guān).

5.4 Moho界面

Moho界面作為地殼與巖石圈之間的一級間斷面，其性質(zhì)、形態(tài)、以及兩側(cè)的物性特征均是大陸地殼的演化歷史和動力學(xué)過程在結(jié)構(gòu)與形態(tài)上的體現(xiàn).因此，通過構(gòu)建研究區(qū)的二維地殼密度結(jié)構(gòu)模型，則可從重力學(xué)與密度結(jié)構(gòu)組成的角度對Moho界面的形態(tài)與性質(zhì)作以探討.

由圖4中代表Moho界面的紅色實線可見，沿本剖面各地段的Moho界面起伏變化程度不同.在剖面南段的四川盆地地域，Moho界面的埋藏深度由剖面南端的42km降至萬源附近的44km左右，且該下降過程并非均一下降，而是呈現(xiàn)出波狀起伏的特征.在萬源以北至戶縣以南地段，亦即構(gòu)造單元上的秦嶺—大巴造山帶地域，Moho界面呈現(xiàn)出明顯增厚的特征，增厚幅度為3～4km左右，在石泉、寧陜一帶Moho界面深達(dá)48～49km.再向北延伸，Moho界面抬升較快，在戶縣南可升至40km左右.據(jù)已有的地球物理研究成果，秦嶺造山帶的東段與西段構(gòu)造差異明顯，東段無山根存在，而西段則有山根；從本研究所得到中秦嶺地域的Moho界面展布特征來看，在中秦嶺地域的Moho界面下凹即意味著在該地域有山根的存在跡象，但其幅度并不大，說明中秦嶺地域的山根特征應(yīng)介于東秦嶺與西秦嶺之間，也體現(xiàn)出了位于秦嶺中部的剖面地區(qū)，具有與東、西秦嶺各異的過渡銜接特征.在渭河盆地地域，即戶縣以北與咸陽北的測段內(nèi)，Moho界面呈現(xiàn)出明顯的上隆特征，并在咸陽南達(dá)到本剖面轄區(qū)的最淺Moho界面深度（37km左右），相對于其兩側(cè)地域其Moho界面的上隆幅度可達(dá)近10km，該地域的Moho界面上隆與地表的地形降低呈現(xiàn)出“鏡像”相關(guān)的關(guān)系.同時亦為前陸盆地，即渭河盆地的性質(zhì)給出了深層作用的解釋.在鄂爾多斯盆地地域，Moho界面的埋藏深度保持在44～46km左右，并呈現(xiàn)出較為低緩的起伏特征，這反應(yīng)了鄂爾多斯塊體穩(wěn)定、古老的演化特征.

6 幾點(diǎn)分析與認(rèn)識

基于最新的高精度重力觀測數(shù)據(jù)和反演求得的剖面轄區(qū)的密度結(jié)構(gòu)，可得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識：

6.1 鄂爾多斯盆地、中秦嶺—大巴造山帶與四川盆地的斷裂構(gòu)造

基于重力學(xué)理論（王謙身等，2003），重力異常場中的重力異常梯度帶是地下斷裂構(gòu)造帶的反映，它對應(yīng)著地下物質(zhì)體的密度變化帶.根據(jù)對本剖面的重力異常場分布、密度結(jié)構(gòu)剖面、以及相關(guān)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和地球物理資料對本剖面內(nèi)的斷裂構(gòu)造的特性、規(guī)模、分布已有較詳?shù)木C合分析（王謙身等，2013a，b；滕吉文等，2014）.在此，將已知的、規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造（帶）的位置與其相對應(yīng)地標(biāo)示于重力異常分布曲線圖上（圖5）.

沿魚泉—咸陽—榆林剖面沿線的地殼深部斷裂帶分布與布格重力異常分布曲線之間有較好的對應(yīng)關(guān)系（圖5）.由于斷裂構(gòu)造帶兩側(cè)形成了密度的差異，這種差異表現(xiàn)為布格重力異常的突然變化和呈現(xiàn)出梯度帶的變化特征.通常，深大斷裂的存在，定會分隔不同構(gòu)造單元或構(gòu)造塊體.如圖5中的兩個規(guī)模較大的斷裂QB（秦嶺北側(cè)斷裂）與AK（安康斷裂）之間為中秦嶺造山帶塊體.由于本剖面的重力測線恰恰在大巴山弧終端的西側(cè)經(jīng)過，故它們分別也是中秦嶺造山帶在本重力測線上與華北克拉通和揚(yáng)子克拉通的接觸斷裂帶（王謙身等，2013a，b）.GK（關(guān)山—口鎮(zhèn)斷裂）與QB（秦嶺北側(cè)斷裂）之間為渭河盆地－盆山耦合帶，亦即秦嶺—大巴造山帶北緣的前陸盆地.NS（寧陜斷裂）在本測線經(jīng)過地段亦呈現(xiàn)為一較有規(guī)模的斷裂構(gòu)造.

通過分析還可認(rèn)識到魚泉—咸陽—榆林剖面的斷裂構(gòu)造（帶）的分布，亦具有分段性特征.在盆地、造山帶、盆山耦合地域各不相同；如中秦嶺造山帶地域，規(guī)模較大的斷裂帶較多也較集中.在四川盆地、鄂爾多斯盆地地域，斷裂構(gòu)造的規(guī)模則相對較小也較分散.而在盆山耦合帶的渭河盆地，其斷裂構(gòu)造乃屬于規(guī)模小的類型.

6.2 本剖面研究區(qū)的“盆－山－盆”塊體單元體系

根據(jù)對本剖面的重力異常場分布、密度結(jié)構(gòu)剖面、以及相關(guān)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地球物理資料進(jìn)行了綜合分析.本剖面研究區(qū)總體上可分為四川盆地—秦嶺造山帶與前陸盆地（渭河盆地）—鄂爾多斯盆地三大構(gòu)造單元，并組成“盆－山－盆”型耦合構(gòu)造單元體系.但它們不論在分層上，還是分區(qū)上，即在各自所轄的區(qū)塊內(nèi)，均與前人的論述存在差異.

其中四川盆地這一構(gòu)造單元，在本剖面研究區(qū)為四川盆地東北部丘陵山地.在大地構(gòu)造上，屬于揚(yáng)子克拉通的東北邊緣，也是與秦嶺—大巴造山帶的接觸地帶.秦嶺—大巴造山帶這一構(gòu)造單元，在本剖面研究區(qū)為綿延千里的秦嶺造山帶的中間地段（108°E至109°E之間），在此稱為中秦嶺造山帶.在大地構(gòu)造上，它是南側(cè)與揚(yáng)子克拉通的東北邊緣相連，北與盆山耦合過渡帶的前陸盆地，即渭河盆地銜接.前陸渭河盆地位于穩(wěn)定的克拉通—鄂爾多斯盆地的南邊緣與活動的造山帶—中秦嶺造山帶之間的盆山耦合地域.鄂爾多斯盆地在大地構(gòu)造單元上，則是華北克拉通西南部的高原盆地，表征著它作為古老的克拉通的“堅硬”、“剛性”的特征.因此，除在地球物理重力場、深部結(jié)構(gòu)特征上，各大構(gòu)造單元都有其不同之處外，在區(qū)域地質(zhì)斷裂構(gòu)造的分布上，在本剖面各大構(gòu)造單元內(nèi)的研究結(jié)果表明，它們也有顯著的不同.

圖4 魚泉—咸陽—榆林剖面地殼內(nèi)部界面的展布特征（按緯度1°分幅）Fig.4 Undulation characteristics of interfaces in crust along the Yuquan—Xianyang—Yulin profile（With latitude interval of 1°between each two plots）

圖5 魚泉—咸陽—榆林剖面布格重力異常與斷裂分布圖DX：達(dá)縣斷裂；TX：鐵溪斷裂；YD：魚渡斷裂；ZB：鎮(zhèn)巴斷裂；CK：城口斷裂；AK：安康斷裂；NS：寧陜斷裂；QB：秦嶺北側(cè)斷裂；WH：渭河斷裂；GK：關(guān)山—口鎮(zhèn)斷裂；TC：銅川斷裂；FY：富縣—延長斷裂；AQ：安塞—清澗斷裂.圖中黑色線段表示斷裂規(guī)模較大，藍(lán)色線段表示斷裂規(guī)模相對中等，綠色線段表示斷裂規(guī)模相對較小.Fig.5 Bouguer gravity anomalies and distribution of faults along the Yuquan—Xianyang—Yulin profileDX：Daxian fault；TX：Tiexi fault；YD：Yudu fault；ZB：Zhenba fault；CK：Chengkou fault；AK：Ankang fault；NS：Ningshan fault；QB：North Qinling fault；WH：Weihe fault；GK：Guanshan—Kouzhen fault；TC：Tongchuan fault；FY：Fuxian—Yanchang fault；AQ：Ansai—Qingjian fault.Black column：large scale fault；Blue column：middle－scale fault；Green column：relative small fault.

7 結(jié)語

本項研究根據(jù)魚泉—咸陽—榆林長1010km剖面的最新實測的重力異常場數(shù)據(jù)，通過反演、分析與研究，構(gòu)建了地殼深部的密度結(jié)構(gòu)模型.本文的研究結(jié)果厘定了形成“揚(yáng)子克拉通—中秦嶺—華北克拉通”特異類型的“盆－山－盆”構(gòu)造體系及其演化結(jié)果的現(xiàn)代特征.呈現(xiàn)出揚(yáng)子克拉通和華北克拉通的四川盆地、秦嶺造山帶、渭河盆地、鄂爾多斯盆地等構(gòu)造單元各自在漫長的地質(zhì)歷史時期中所發(fā)生和經(jīng)歷的、復(fù)雜的、多級多次的生成、發(fā)展和變形的地殼演化深層動力過程.

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