西秦嶺北緣斷層的多期變形演化及其構(gòu)造動(dòng)力學(xué)意義*

常璐璐 郭進(jìn)京 常西玲 吳彥旺

（天津城建大學(xué)，地質(zhì)與測繪學(xué)院 天津 300384）

西秦嶺北緣構(gòu)造帶既是秦嶺微板塊與祁連地塊（北秦嶺）加里東—印支期板塊拼貼縫合帶（張國偉等，2001，2015），也是青藏高原東北緣新生代盆地沉積的控制性邊界斷層（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989），同時(shí)還是現(xiàn)今青藏高原東北緣的主要活動(dòng)構(gòu)造帶之一。構(gòu)造帶基本構(gòu)造格架由一系列北西西向區(qū)域斷層和由斷層所夾持的不同時(shí)代的地層塊體所組成（郭進(jìn)京等，2016）。構(gòu)造帶北側(cè)廣泛分布的天水盆地、臨夏盆地、循化—貴德盆地等一系列新生代盆地和構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育的區(qū)域斷層多期構(gòu)造變形現(xiàn)象為研究青藏高原向東北緣的擴(kuò)展生長和高原東北緣地殼隆升和變形提供了良好條件。但前人多集中于對新生代沉積盆地的沉積地層序列、沉積環(huán)境、古生物、古地磁測年、裂變徑跡測年、古氣候和古地貌等研究，探討青藏高原東北緣隆升和變形過程（Guo et al.，2002；Fang et al.，2003，2005；Horton et al.，2004；方 小 敏 等，2007；劉 少 峰 等，2007；Wang et al.，2011，2012a，2012b，2012c；Liu et al.，2013），而對斷裂構(gòu)造系統(tǒng)變形歷史及其幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，多局限于第四紀(jì)以來的斷層左旋走滑作用、斷層活動(dòng)性分段、斷層地貌等特征研究（袁道陽等，1999；李傳友等，2007；邵延秀等，2011），尚缺乏對主要區(qū)域斷層帶本身記錄的斷層變形期次、方式、幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)等特征詳細(xì)構(gòu)造分析，這不僅限制了對青藏高原東北緣新生代以來地殼變形演化的完整過程的認(rèn)識(shí)，而且使得對北緣構(gòu)造帶北側(cè)的新生代盆地到底是擠壓縮短背景下的撓曲前陸盆地（方小敏等，2007；劉少峰等，2007；袁道陽等，2007）或壓陷盆地（張克信等，2010；潘桂棠等，2013，2017），還是伸展背景下的斷陷盆地（Wang et al.，2012a；郭進(jìn)京等，2017）或是走滑拉分盆地（Wang et al.，2012c）等科學(xué)問題認(rèn)識(shí)缺乏來自控盆斷層本身變形歷史和幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)地質(zhì)數(shù)據(jù)的支撐或約束。西秦嶺北緣北西西向區(qū)域性斷層的斷層帶寬度達(dá)近百米，且具有復(fù)雜的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征和豐富的多期構(gòu)造變形形跡；因此，西秦嶺北緣斷層帶詳細(xì)的構(gòu)造解析對于正確恢復(fù)西秦嶺北緣新生代構(gòu)造變形歷史，限定新生代沉積盆地構(gòu)造屬性，深化對青藏高原東北緣隆升和構(gòu)造變形時(shí)空動(dòng)力學(xué)過程認(rèn)識(shí)、揭示印度板塊—?dú)W亞板塊碰撞匯聚的遠(yuǎn)程構(gòu)造響應(yīng)等都具有重要的科學(xué)意義。本文通過對西秦嶺北緣新生代盆地南邊界斷層典型剖面的構(gòu)造變形較詳細(xì)觀測分析，特別是多方位、多期次的構(gòu)造破裂面形態(tài)學(xué)、幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征及其截切指示的先后關(guān)系或相互截切的共軛關(guān)系的研究，辨認(rèn)出了F1斷層至少經(jīng)歷了6期變形性質(zhì)不同、形態(tài)學(xué)—幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征各異的構(gòu)造變形事件。這為正確厘定新生代盆地不同階段的構(gòu)造屬性、青藏高原東北緣地殼變形方式和變形歷史等提供了構(gòu)造約束，也為探討青藏高原東北緣地殼變形動(dòng)力學(xué)提供了科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

漳縣—武山地區(qū)的西秦嶺北緣構(gòu)造帶現(xiàn)今構(gòu)造格架主要由自南而北發(fā)育的F1、F2、F3、F4等4條北西西向的主干斷層和由斷層所夾持的不同時(shí)代的地層塊體組成的構(gòu)造帶（圖1）。這些北西西向區(qū)域性主干斷層多發(fā)育數(shù)十米甚至百余米寬的斷層帶。斷層帶蘊(yùn)含了豐富、多期、多性質(zhì)的構(gòu)造變形信息，加上受斷層控制或改造的新生代沉積盆地的沉積地層記錄較完整，為研究斷裂構(gòu)造變形演化及其與新生代沉積盆地的構(gòu)造配置關(guān)系提供了良好條件。研究區(qū)內(nèi)前新生代地層包括下古生界李子園群、泥盆系大草灘群、石炭系巴都和下加嶺組、二疊系大關(guān)山組和石關(guān)組等造山帶地層和鴛鴦鎮(zhèn)蛇綠混雜巖及與蛇綠混雜巖共生的加里東期同碰撞型淺灰色中細(xì)粒二長花崗巖侵入體（甘肅省地質(zhì)調(diào)查院等，2007①甘肅省地質(zhì)調(diào)查院.2007.合作幅、岷縣幅1∶250 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.蘭州：甘肅省地質(zhì)調(diào)查院.）和白堊系磨溝組紅色礫巖、砂礫巖和風(fēng)成砂巖；新生代沉積地層包括角度不整合在下伏造山帶地層之上的漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)含鹽紅層地層和近水平角度不整合覆蓋在漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)含鹽紅層地層之上的上新統(tǒng)韓家溝礫巖（郭進(jìn)京等，2016）。

圖1 西秦嶺北緣漳縣—武山地區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)腳注①修改）Fig.1 Geological sketch map of Zhangxian-Wushan area in northern margin of West Qinling（modified after①）

下古生界李子園巖群由黑云二長變粒巖、灰色黑云斜長變粒巖夾淺灰色長石石英巖、二長淺粒巖、黑云纖閃石角巖、透閃石大理巖等組成；鴛鴦鎮(zhèn)蛇綠混雜巖由綠簾陽起片巖、陽起斜長片巖、黑云鈉長角閃巖，含石榴子石綠簾鈉長角閃巖等變質(zhì)基性—中基性火山巖和蛇紋巖、滑石蛇紋巖等變質(zhì)超基性巖組成（董云鵬等，2008；裴先治等，2009）；泥盆系大草灘群主要由紫紅色—紫色—紫灰色中薄層狀粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖與灰色—灰綠色中薄—中厚層狀長石石英砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖組成；石炭系包括由深灰—淺灰色長石石英砂巖、石英砂巖、鈣質(zhì)巖屑砂巖、粉砂質(zhì)板巖、粉砂巖夾泥灰?guī)r及少量煤線、含牙形石、珊瑚、有孔蟲等化石組成的下石炭統(tǒng)巴都組和由深灰—褐灰色鈣質(zhì)巖屑砂巖、石英砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖、巖屑灰?guī)r、含生屑砂屑灰?guī)r夾泥灰?guī)r、粉晶灰?guī)r、含炭板巖組成的韻律層組成的上石炭統(tǒng)下加嶺組；二疊系包括由灰白—深灰色微晶灰?guī)r夾砂屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、泥質(zhì)—粉砂質(zhì)板巖組成，且沉積旋回發(fā)育的中二疊統(tǒng)大關(guān)山組和由細(xì)粒長石石英砂巖、巖屑石英砂巖、粉砂質(zhì)頁巖與生物灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、泥灰?guī)r互層或夾層組成，含豐富的腕足、珊瑚化石的上二疊統(tǒng)石關(guān)組；白堊系磨溝組主要由紫紅色—紅色厚層礫巖、砂礫巖與含礫粗砂巖、粉砂泥巖互層組成。

新生代地層包括：1）漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)的多個(gè)河流相—湖泊相沉積旋回組成，每個(gè)旋回由河流相礫巖、砂巖、砂礫巖和湖相細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖組成的紅色巖系和上部灰色—灰黑色—深紫紅色的泥巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r和石膏—巖鹽等蒸發(fā)巖組成的灰色巖系（郭進(jìn)京，2017）；2）上新統(tǒng)礫巖分布在漳縣北部方家溝—韓家溝—裴家溝—紅溝一帶和F4斷層以北廣大區(qū)域，這套礫巖以厚度大、單層厚、粒度粗、分選差、基底砂礫質(zhì)膠結(jié)、次棱角—次圓狀為主要特征，是以西秦嶺北緣逆沖斷層為邊界，物源主要來自南側(cè)西秦嶺造山帶地層的近源快速堆積的沖洪積扇礫巖組合（郭進(jìn)京等，2017；許何弘昕等，2020）。

西秦嶺北緣構(gòu)造帶中F1斷層是新生代沉積盆地的南邊界斷層，是西秦嶺北緣新生代盆—山構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)演化中具有代表性的構(gòu)造形跡，其近百米的斷層帶和帶內(nèi)包含的多種構(gòu)造巖類型和多期、多方位的形態(tài)各異，幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)各不相同的斷層面及滑動(dòng)線理等為研究斷層變形歷史提供了良好條件，是本文的主要研究對象。

2 西秦嶺北緣構(gòu)造帶F1斷層總體特征

西秦嶺北緣構(gòu)造帶主要由一系列北西西向（290°～300°）區(qū)域性斷層及由這些斷層所夾裹的不同時(shí)代地層塊體組成。這些斷層或控制了漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)地層或控制了上新統(tǒng)礫巖層。其中F1斷層控制漸新世—中新世紅層盆地沉積，該斷層發(fā)育寬度達(dá)百余米的由斷層破碎帶、斷層泥帶和夾裹其中的巨大二疊系灰?guī)r塊體或透鏡體組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的斷層帶，斷層帶內(nèi)斷層巖類型多樣，既有發(fā)育S-C組構(gòu)的韌性剪切變形的構(gòu)造巖和韌—脆性變形的透鏡化—片理化構(gòu)造巖，還有各種脆性變形的膠結(jié)的或未膠結(jié)的斷層碎裂巖、碎粉巖、斷層角礫巖、斷層泥等，如大墻溝斷層剖面（圖2）和大大溝斷層剖面（圖3）所示。斷層帶內(nèi)不同產(chǎn)狀、不同形態(tài)、不同運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的構(gòu)造面極為發(fā)育，特別是在斷層帶內(nèi)的灰?guī)r或碎裂灰?guī)r塊體中，發(fā)育各種形態(tài)（波狀、弧狀、平直狀）、各種規(guī)模的線理，如不對稱的窗棱線理、粗大擦脊和擦槽、細(xì)小擦痕線理和形態(tài)各異的階步、反階步，各種運(yùn)動(dòng)學(xué)特征（正斷、逆沖、近直立左旋和右旋）、各種方位（東西向、南北向、北東向、北西向）的同期或不同期的斷層面或摩擦鏡面等構(gòu)造破裂面（圖4～圖8）。這些豐富多樣的構(gòu)造形跡指示了西秦嶺北緣構(gòu)造帶控制性邊界F1斷層在新生代以來多期復(fù)雜的構(gòu)造變形演化歷史。

圖3 西秦嶺北緣構(gòu)造帶新生代盆地南邊界斷層（F1）構(gòu)造剖面圖—大大溝剖面（位置見圖1）Fig.3 Tectonic section of south boundary fault（F1）of the Cenozoic basin in the West Qinling northern margin tectonic belt（location seen in Fig.1）

漳縣東孫家峽村西大墻溝內(nèi)和武山縣高樓鎮(zhèn)漳河南岸大大溝內(nèi)的F1斷層出露完整（剖面位置見圖1）。其中大墻溝內(nèi)的F1斷層帶寬百余米，斷層帶南盤為泥盆系長石石英砂巖，北盤為漸新統(tǒng)礫巖，斷層帶自南而北可以分為以下10個(gè)不同類型的斷層巖帶（圖2）：

圖2 西秦嶺北緣構(gòu)造帶新生代盆地南邊界斷層（F1）構(gòu)造剖面圖—大墻溝剖面（位置見圖1）Fig.2 Tectonic section of south boundary fault（F1）of the Cenozoic basin in the West Qinling northern margin tectonic belt（location seen in Fig.1）

①20～30 cm寬的灰黑色斷層泥帶；

②1 m寬的土黃色膠結(jié)碎裂巖帶；

③10～20 m寬的巨大二疊系灰?guī)r構(gòu)造透鏡體，巖石多呈膠結(jié)的角礫巖，發(fā)育北東、北西和東西向小型斷層帶或斷層摩擦鏡面或節(jié)理帶；

④10～20 cm寬的土黃色膠結(jié)斷層碎裂巖，其南為北西走向，向北陡傾的斷層摩擦鏡面，斷層面上發(fā)育近水平擦痕線理；

⑤8 m寬的韌性變形的糜棱巖—構(gòu)造片巖帶，發(fā)育S-C面理和不對稱眼球狀構(gòu)造；

⑥6 m寬的灰黃色未膠結(jié)的含斷層角礫的碎粉巖—角礫巖化帶，北邊界為紅色近東西向直立的斷層摩擦鏡面，摩擦鏡面上發(fā)育向南東側(cè)伏的擦痕線理，階步指示斜向左旋走滑；

⑦3 m寬的灰紅—灰黃雜色透鏡化-片理化帶；

⑧10～15 m寬的灰色二疊系碎裂灰?guī)r透鏡體；

⑨15～20 m寬的薄層狀—條帶灰?guī)r和黑灰色片巖構(gòu)成的透鏡片理化帶；

⑩20～30 m寬的土黃色二疊系塊狀灰?guī)r塊體，內(nèi)部多碎裂—角礫巖化，但膠結(jié)好。發(fā)育近南北向和北西向近直立的小型脆性斷層帶，斷層帶內(nèi)脆性破裂面發(fā)育，斷層碎裂巖未見膠結(jié)。

武山縣高樓鎮(zhèn)漳河南岸大大溝內(nèi)F1斷層剖面出露良好，斷層帶寬度達(dá)110 m，斷層帶主要由一系列斷層破碎帶和灰?guī)r塊體或透鏡體組成，自南向北可以分為10個(gè)不同斷層巖帶（圖3）：

①25 m寬的二疊系大型灰?guī)r塊體，發(fā)育一系列各種方向、各種形態(tài)的斷層面，并且斷層面上多發(fā)育清晰的擦痕或滑動(dòng)線理；

②5～8 m寬的灰?guī)r塊體中斷層碎裂巖—碎粉巖帶；

③20 m寬二疊系灰?guī)r塊體，實(shí)際上是斷層帶內(nèi)的大的構(gòu)造透鏡體，發(fā)育大量各種方向、各種形態(tài)的斷層摩擦鏡面；

④7～8 m寬的碎裂巖—斷層角礫巖碎粉巖帶，帶內(nèi)夾裹大量構(gòu)造透鏡體；

⑤8～10 m寬的二疊系灰?guī)r透鏡體，發(fā)育南北向弧形滑動(dòng)面與光滑的摩擦鏡面，面上發(fā)育兩組擦痕線理與階步；

⑥8～10 m寬的黑色石墨化斷層泥帶，構(gòu)造面理發(fā)育，夾裹有砂巖透鏡體；

⑦3～5 m寬的巨大二疊系灰?guī)r構(gòu)造透鏡體，透鏡體中發(fā)育兩組共軛剪節(jié)理，擦痕線理與階步，線理近水平，且含有方解石脈；

⑧9 m寬的斷層碎粉巖帶，其中發(fā)育較大的灰?guī)r構(gòu)造透鏡體和灰黑色砂質(zhì)板巖構(gòu)造透鏡體，構(gòu)造透鏡體邊部被構(gòu)造劈理或光滑的斷層摩擦鏡面所圍限；

⑨2 m寬的斷層角礫巖帶，其中發(fā)育寬約50 cm的小型脆性斷層碎粉巖帶；

⑩7 m寬的漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)紅色礫巖、砂礫巖斷層破碎帶、透鏡化帶，發(fā)育密集脆性破裂面，緊鄰斷層破碎帶的礫巖層產(chǎn)狀變陡，而遠(yuǎn)離斷層破碎帶則變緩，甚至近水平。

上述F1斷層兩個(gè)剖面中不同產(chǎn)狀和不同運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的斷層摩擦鏡面發(fā)育，其中包括北西西走向的主斷層面，還有與主斷層面斜交或直交的斷層摩擦鏡面，包括北東走向、北西走向和南北走向的斷層面，這些斷層面上滑動(dòng)線理、階步等運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志指示了左旋或右旋、逆沖或斜向逆沖等（圖4，圖5a～圖5e，圖6a～圖6j，圖7a～圖7e，圖8a～圖8e）。根據(jù)這些斷層面形態(tài)特征差異、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、先后截切關(guān)系或共軛關(guān)系等可以確定其變形期次（見后述）。

圖4 西秦嶺北緣南部邊界斷層（F1）內(nèi)主要斷層摩擦鏡面及擦痕線理極射赤平投影圖Fig.4 Stereonet projection of slickenside and slip lineations developed in the south boundary fault（F1）in the northern margin of West Qinling

3 西秦嶺北緣構(gòu)造帶新生代盆地南邊界斷層（F1）幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

斷層是地殼中最主要的構(gòu)造類型之一。斷層構(gòu)造巖類型及形成機(jī)制、斷層的幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)、斷層形成的力學(xué)機(jī)制、斷層與盆地耦合關(guān)系、斷層對固體礦產(chǎn)及油氣資源形成富集控制作用、斷層活動(dòng)與地震作用等研究都是斷層研究重要內(nèi)容。一般來說，斷層巖研究（孫巖等，1985；何永年等，1988；Snoke et al.，1998；Lin，2001）、斷層幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)—?jiǎng)恿W(xué)分析（Hobbs et al.，1976，2015；莊培仁等，1996；朱志澄，1999；陳颙等，2001；宋鴻林等，2013）、斷層變形模式研究（Sibson，1977，1980；Shimamoto，1989；Scholz，2002；林愛明，2008）是斷層研究的基本內(nèi)容。按照變形性質(zhì)可以分為韌性斷層、脆韌性斷層、韌脆性斷層和脆性斷層（Ramsay，1980）。但多期構(gòu)造變形演化地質(zhì)區(qū)域的斷層，往往經(jīng)歷了多期而且具有多種性質(zhì)變形演變歷史，因此，斷層構(gòu)造變形的復(fù)雜性非常突出。西秦嶺北緣新生代盆地南邊界F1斷層帶內(nèi)既發(fā)育韌性變形—脆韌性變形的斷層巖和構(gòu)造面理，又發(fā)育脆性變形的膠結(jié)或未膠結(jié)碎裂巖和豐富的多方向、運(yùn)動(dòng)學(xué)各不相同、形態(tài)差異明顯的斷層滑動(dòng)面和滑動(dòng)線理，這些斷層巖和構(gòu)造變形形跡及其運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志指示該斷層復(fù)雜的多期變形演化過程。如何從F1斷層復(fù)雜的構(gòu)造現(xiàn)象分析、辨別、篩分出不同期次變形記錄，建立斷層帶構(gòu)造變形時(shí)空演變序列及動(dòng)力學(xué)模型是本文要解決的核心問題。我們通過對F1斷層斷層巖特征野外觀察、構(gòu)造要素的幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)和形態(tài)差異分析，識(shí)別出至少6期不同性質(zhì)的構(gòu)造變形。

3.1 F1斷層中韌性剪切變形現(xiàn)象

西秦嶺北緣F1斷層帶中韌性剪切變形記錄出現(xiàn)在大墻溝剖面（圖2）上的⑤、⑦和⑨斷層巖帶。最典型韌性變形現(xiàn)象保存在糜棱巖或構(gòu)造片巖帶中，不僅片理發(fā)育，而且還發(fā)育清晰的指示南升北降運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的S-C面理和不對稱眼球狀構(gòu)造（圖5d）?；?guī)r透鏡體邊部韌性變形的不對稱弧形構(gòu)造指示的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征（圖5e）與糜棱片巖或構(gòu)造片巖中S-C面理和不對稱眼球狀構(gòu)造指示的南升北降的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征相同。剪切帶走向呈北西290°～300°，向北東陡傾，這與F1斷層帶總體走向基本一致，但與晚期脆性斷層面產(chǎn)狀相比，傾角較緩，多在60°～70°之間。斷層帶中這些韌性變形斷層巖與晚期的脆性變形斷層巖完全不同，并且為后期脆性斷層形成膠結(jié)的土黃色碎裂巖、未膠結(jié)斷層角礫碎粉巖和斷層摩擦鏡面所截切改造（圖5b、圖5c）。由于后期脆性斷層作用改造，特別是擠壓逆沖作用，可能導(dǎo)致這期韌性剪切帶傾角變大。但從斷層帶現(xiàn)今保留的韌性剪切變形帶及其幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征來看，這期韌性剪切變形應(yīng)該為伸展正斷型韌性剪切作用。

3.2 F1斷層中脆—韌性剪切變形現(xiàn)象

F1斷層帶還保存有既非典型的韌性變形，又非典型的脆性變形的構(gòu)造巖類型（圖5c、圖5e，圖6g），這種構(gòu)造巖主要由強(qiáng)變形的片理化帶（破碎細(xì)?；瘞В┖腿踝冃尾贿B續(xù)分布的形態(tài)各異的灰?guī)r透鏡體組成，構(gòu)造透鏡體本身既有韌性彎曲形成的不對稱弧狀構(gòu)造，又有與破裂面斜交的脆性破裂面，構(gòu)造透鏡體排列平行構(gòu)造面理，不對稱構(gòu)造指示運(yùn)動(dòng)學(xué)方向與上述韌性變形帶一致（圖5e）。我們把這類變形現(xiàn)象確定為脆—韌性過渡變形性質(zhì)。鑒于斷層帶中韌性剪切變形和脆—韌性剪切變形的運(yùn)動(dòng)學(xué)一致性和變形性質(zhì)的過渡性，認(rèn)為這可能反映了斷層帶變形過程中逐漸抬升導(dǎo)致了韌性到脆—韌性的變形轉(zhuǎn)換，是斷層帶連續(xù)剪切變形之結(jié)果。

3.3 F1斷層中脆性變形現(xiàn)象

F1斷層帶內(nèi)脆性變形現(xiàn)象最為普遍，并且表現(xiàn)形式多樣，膠結(jié)的斷層角礫巖、黑色或灰色斷層泥帶、土黃色含角礫的斷層碎粉巖、平坦的斷層摩擦鏡面和節(jié)理發(fā)育的破碎帶等（圖5b～圖5c，圖6c～圖6e、圖6h、圖6j）。

土黃色膠結(jié)角礫巖在大墻溝剖面非常普遍，斷層帶南部的灰?guī)r塊體和北部的灰?guī)r塊體，大部分是碎裂的角礫巖（圖6a、圖6c、圖6i），這種斷層角礫巖宏觀特征表現(xiàn)為特征性土黃色，膠結(jié)程度好，粒度均勻，無定向組構(gòu)，微觀上呈碎裂結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；南邊界兩組剪切破裂面圍限的長軸近直立的菱形構(gòu)造透鏡體本身就是碎裂巖塊體（圖5a）；透鏡體邊部和內(nèi)部與主斷層斜交或直交的北西向和北東向小型斷層摩擦鏡面一側(cè)土黃色斷層角礫巖，其中可見灰色灰?guī)r角礫，與灰色結(jié)晶灰?guī)r之間邊界或清晰或逐漸過渡，而灰色灰?guī)r中發(fā)育與斷層近直交的不連續(xù)張裂方解石脈體（圖6b）；南邊界還發(fā)育強(qiáng)烈擠壓剪切形成的黑色或紫紅色斷層泥礫巖帶以及北邊界土黃色膠結(jié)碎裂巖帶逆沖作用造成礫巖層產(chǎn)狀翹起變陡，這些構(gòu)造特征都指示了這期脆性斷層作用具有擠壓逆沖的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征（圖2，圖6c）。這期脆性斷層傾角與前述韌性剪切帶相比，明顯變陡（傾角為75°～80°）。土黃色膠結(jié)碎裂巖出現(xiàn)在近百米斷層帶的不同構(gòu)造部位，指示了這期脆性斷層作用不是沿一個(gè)斷層面發(fā)生，而是整個(gè)斷層帶在區(qū)域強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用下斷層帶中變形局部化結(jié)果。按照斷層雙層或三層模式，這些膠結(jié)的碎裂巖不是地表淺層次的斷層作用，而是4 km之下脆性斷層（Sibson，1977，1983；林愛明，2008）。

圖5 西秦嶺北緣F1斷層斷層巖特征和構(gòu)造要素的幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志（見圖2大墻溝剖面）Fig.5 Fault rock types in F1 fault zone and geometry-kinematics characteristics of various tectonic elements developed within F1 fault zone in the northern margin of West Qinling（seen in Fig.2 Daqianggou section）

圖6 西秦嶺北緣F1斷層內(nèi)脆性變形形跡的幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志（見圖2大墻溝剖面）Fig.6 Geometry-kinematics of the brittle faulting in F1 fault zone of the northern margin of West Qinling（location seen in Fig.2 Daqianggou section）

未膠結(jié)的斷層碎裂巖在大墻溝和大大溝剖面都常見，未膠結(jié)的含角礫碎粉巖，其特征都表現(xiàn)為疏松、散體的碎粉巖或角礫巖，它們?yōu)楸蔽魑飨蛳虮倍竷A的斷層面邊界所限定，如大墻溝剖面的灰黃色含大量角礫的碎粉巖（圖5b，圖6g）和大大溝剖面的灰色—灰黑色斷層泥帶和灰紅色的碎裂—角礫巖化斷層帶（圖3中④、⑥），內(nèi)部角礫多呈棱角狀，由于斷層巖本身缺乏顯著的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志，尚難以判斷其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，但根據(jù)限定其邊界的斷層面產(chǎn)狀與上述的土黃色膠結(jié)碎裂巖相同，推斷其與土黃色膠結(jié)碎裂巖代表的脆性擠壓逆沖斷層作用形成于同一期構(gòu)造擠壓應(yīng)力場的作用，代表了這期脆性斷層作用持續(xù)時(shí)間內(nèi)逐漸抬升至近地表層次構(gòu)造變形遷移局部化的結(jié)果。

在大墻溝剖面上見到大型北西西向近直立的紅色斷層摩擦鏡面，鏡面上擦痕線理發(fā)育，向南東側(cè)伏，斷層摩擦鏡面非常平直光滑，產(chǎn)狀近直立，略向北傾，摩擦鏡面上擦痕線理十分發(fā)育，指示斜向左旋走滑的特征（圖6h）。這種斷層摩擦鏡面發(fā)育于力學(xué)性質(zhì)較弱未膠結(jié)的斷層角礫碎粉巖的北邊界，并且形成了3～5 cm寬的紅色斷層碎裂巖，切割韌性變形構(gòu)造片巖和土黃色碎粉巖帶，應(yīng)該代表了F1斷層最新一次的快速斜向左旋走滑作用，這可能與西秦嶺北緣第四紀(jì)以來的區(qū)域性斷層左旋走滑作用相對應(yīng)（李傳友等，2007；郭進(jìn)京等，2013）。

在大大溝剖面，F(xiàn)1斷層脆性變形還表現(xiàn)在對漸新統(tǒng)砂礫巖的強(qiáng)烈構(gòu)造改造上。如圖8e所示，砂礫巖層已經(jīng)被近直立的斷層改造的面目全非，失去其地層特性，一系列斷層破裂面把砂礫巖切割和剪切形成透鏡化—劈理化破碎帶，內(nèi)部還發(fā)育共軛破裂面，把礫巖切成小型菱形透鏡體。不僅如此，破裂帶北側(cè)砂礫巖地層產(chǎn)狀明顯向南翹起，遠(yuǎn)離斷層帶地層恢復(fù)正常近水平狀態(tài)（圖3），大墻溝剖面北側(cè)砂礫巖地層產(chǎn)狀變化也具有類似特征（圖2），這說明F1斷層晚期變形發(fā)生在漸新世—中新世紅層盆地沉積充填之后。同時(shí)也指示了這期脆性變形具有擠壓逆沖的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，只是斷層面產(chǎn)狀近直立，更有可能是盆地南部塊體向上擠出隆升。

3.4 疊加或復(fù)合在北西西向F1斷層之上的斷層作用形成的斷層面特征

F1斷層除了上述沿北西西向韌性變形、韌脆性變形、脆性變形現(xiàn)象外，在其內(nèi)部，特別是灰?guī)r塊體或膠結(jié)的角礫巖化灰?guī)r塊體或構(gòu)造透鏡體，甚至脆性斷層破裂帶中，都可發(fā)現(xiàn)大量的與主斷層走向不一致的各種斷層面或摩擦鏡面，這些構(gòu)造破裂面有些可能與主斷層有關(guān)，有些可能與主斷層無關(guān)的構(gòu)造變形形跡，但這些構(gòu)造形跡也是斷層變形歷史的一部分，甚至說是區(qū)域構(gòu)造變形的一部分。下面我們對不同方向的斷層面特征、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征及其可能的先后關(guān)系進(jìn)行分析討論。

（1）F1斷層帶中南北向斷層（走向350°～10°）主要表現(xiàn)為近直立的斷層摩擦鏡面，摩擦鏡面平整，擦痕線理和階步發(fā)育，多指示水平右旋走滑，有時(shí)可見寬30～50 cm的斷層角礫巖帶（圖8a，圖3中④）；南北向斷層還發(fā)育向東中等傾斜斷層面，斷層面上擦痕粗大，階步和反階步指示了東盤向西逆沖（圖8a）；在孫家峽斷層剖面上也可見到近南北向向西陡傾的斷層面上沿傾向逆沖的滑動(dòng)線理（圖8b）；這種線理特征的差異，指示其形成的環(huán)境和變形速率的差異，運(yùn)動(dòng)學(xué)的不一致，說明其可能是獨(dú)立的一期構(gòu)造變形事件，反映了一次東西向擠壓縮短的構(gòu)造應(yīng)力場作用（圖9c）；但多數(shù)南北向斷層面上擦痕線理指示了右旋滑動(dòng)的特征，這與北西西向主斷層的近水平左旋滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)上相匹配，構(gòu)成了共軛破裂系統(tǒng)（圖7d、圖7e）。南北向斷層切過北西西向主斷層帶（圖6i），說明其形成時(shí)期晚于北西向和北東向斷層。

（2）F1斷層帶中北東向斷層摩擦鏡面（走向50°～60°）非常發(fā)育，斷層面形態(tài)變化較大，如大大溝剖面南部的灰?guī)r塊體中出現(xiàn)總體向南東傾的發(fā)育斜向較粗大擦痕的弧形斷層滑動(dòng)面，又有近直立的比較平整、發(fā)育近水平滑動(dòng)線理的滑動(dòng)面（圖7a），前者運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志指示南東向北西斜向逆沖，而后者則顯示水平右旋滑動(dòng)特征；在孫家峽大墻溝剖面，F(xiàn)1斷層帶南部灰?guī)r透鏡狀塊體中發(fā)育的北東向斷層摩擦鏡面多光滑平整，擦痕線理水平，階步指示左旋滑動(dòng)（圖6e，圖8d），還可看到北東向斷層面上兩期滑動(dòng)線理，早期擦痕線理較粗大，產(chǎn)狀近水平，擦脊、擦槽和階步多指示左旋走滑；晚期的擦痕線理較細(xì)小，向南西側(cè)伏，側(cè)伏角20°～30°，也顯示左旋走滑的特征（圖6f）。

（3）F1斷層帶中北西向斷層面（走向330°）同樣發(fā)育廣泛，斷層面產(chǎn)狀多近直立，有的斷層面略向北東傾斜，斷層摩擦鏡面光滑，鏡面上可見早期的傾斜擦痕和晚期的近水平擦痕，前者顯示出北東盤上升，南東盤下降的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征（圖6b），而水平擦痕則顯示出右旋滑動(dòng)的特點(diǎn)（圖6d）。

（4）F1斷層帶中近東西向的斷層摩擦鏡面與主斷層走向基本平行，但幾乎都近直立，斷層摩擦鏡面上擦痕線理同樣有兩期，早期擦痕線理向南東側(cè)伏，晚期擦痕線理近水平，但其運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志都指示斜向或水平左旋走滑（圖7e，圖8c）。

圖7 西秦嶺北緣F1斷層（大大溝）幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志（見圖3大大溝剖面南部）Fig.7 Composition and kinematic indicators developed within F1 fault zone in the northern margin of West Qinling（location seen in Fig.3，in the southern of Dadagou section）

圖8 西秦嶺北緣F1斷層幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志（見圖3大大溝剖面北部）Fig.8 Composition and kinematic indicators within F1 fault zone in the northern margin of West Qinling（location seen in Fig.3，in the northern of Dadagou section）

斷裂帶中上述的北西向、北東向和南北向斷層滑動(dòng)面與北西西向主斷層走向都呈一定角度相交，并且截切主斷層的韌性變形、脆韌性變形、脆性變形帶，幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)也與主斷層的滑動(dòng)難以匹配協(xié)調(diào)，因此，我們認(rèn)為這些斷層摩擦鏡面是疊加復(fù)合在北西西向主斷層之上的新構(gòu)造變形事件。也就是說F1斷層帶在這些破裂形成過程中已經(jīng)只是一個(gè)獨(dú)立而被動(dòng)的地質(zhì)體卷入了區(qū)域構(gòu)造變形，如果某期構(gòu)造擠壓應(yīng)力方向產(chǎn)生的破裂與斷層面產(chǎn)狀相近，則發(fā)生平行主斷層的破裂或已有破裂面的復(fù)活滑動(dòng)。這也與西秦嶺北緣新生代紅層盆地地層中同樣發(fā)育北西、北東、南北、東西4組構(gòu)造破裂面（小斷層或節(jié)理）得到佐證。

3.5 F1斷層內(nèi)共軛斷層系統(tǒng)和構(gòu)造應(yīng)力場分析

共軛破裂構(gòu)造是上地殼變形的主要構(gòu)造形式（Anderson，1951；朱志澄，1999；Zheng et al.，2004，2011，2015）。利用共軛破裂構(gòu)造反演古構(gòu)造應(yīng)力場是最常用并且有效的方法（萬天豐，1988），盡管關(guān)于共軛破裂的銳夾角等分線還是鈍夾角等分線是最大主壓應(yīng)力方向還存在不同觀點(diǎn)（萬天豐，1984；Zheng et al.，2015），但以共軛破裂確定的滑動(dòng)方向?yàn)橐罁?jù)確定最大主壓應(yīng)力方向卻是最可靠的。

F1斷層帶內(nèi)發(fā)育的北東向、北西向、南北向、東西向斷層摩擦鏡面并非都是由獨(dú)立的構(gòu)造變形事件形成，從斷層摩擦鏡面特征和幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)匹配情況看，存在共軛破裂的現(xiàn)象。如在大大溝剖面上可見到北西走向和北東走向兩組擦痕線理粗細(xì)和形態(tài)相近的斷層摩擦鏡面，并且都呈一定角度的側(cè)伏，北東向右旋，北西向左旋，構(gòu)成了最大主壓應(yīng)力近東西向的共軛破裂系統(tǒng)（圖7b、圖7c），最大主壓應(yīng)力對應(yīng)的共軛角為104°，說明這期破裂變形速率較緩慢滑動(dòng)的特征（Zheng et al.，2015）；在北部砂礫巖斷層破碎帶內(nèi)還可見到走向分別為近南北向和近東西向兩組摩擦鏡面特征相同、運(yùn)動(dòng)學(xué)相匹配的共軛破裂，最大主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|—南西向（圖7d、圖7e）。在大墻溝剖面也可見到走向?yàn)楸睎|向和北西向兩組斷層鏡面光滑、擦痕線理水平、北東向左旋、北西向右旋運(yùn)動(dòng)學(xué)匹配的共軛破裂面，最大主壓應(yīng)力方向?yàn)榻媳毕颍▓D6d、圖6e）。上述共軛破裂現(xiàn)象是斷裂帶內(nèi)常見的構(gòu)造現(xiàn)象，這與漳縣盆地漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)含鹽地層和上新統(tǒng)礫巖中發(fā)育的北東和北西、南北和東西向的兩套共軛節(jié)理系統(tǒng)（陸宏宇等，2018；郭進(jìn)京等，2021）相吻合，說明這套共軛破裂系統(tǒng)具有區(qū)域性的地質(zhì)意義。

4 西秦嶺北緣構(gòu)造帶F1斷層的構(gòu)造變形期次及幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)

綜上所述，F(xiàn)1斷層的斷層帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷層巖類型多，斷層帶內(nèi)各種方向和形態(tài)的面狀和線狀構(gòu)造，反映了斷裂帶構(gòu)造變形歷史的多期性和復(fù)雜性。依據(jù)上述對斷層帶豐富構(gòu)造現(xiàn)象的性質(zhì)、幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的綜合分析，根據(jù)變形性質(zhì)差異、斷層面和滑動(dòng)線理特征的不同、幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)匹配和構(gòu)造切割或遷就關(guān)系，提出F1斷層經(jīng)歷了6期不同性質(zhì)的構(gòu)造變形演化（圖9）。

第一期，韌性—韌脆性伸展正斷層作用（圖9a）。斷層總體走向290°～300°、傾向北北東，傾角60°～70°，北盤下降，南盤上升。主要構(gòu)造標(biāo)志為：發(fā)育S-C組構(gòu)的強(qiáng)烈韌性剪切的條帶狀構(gòu)造片理化帶，不對稱眼球狀構(gòu)造及波狀滾動(dòng)面的不對稱性等都指示了南升北降的伸展正斷作用。這期變形形跡被之后斷層活動(dòng)形成的構(gòu)造形跡所截切或改造。這種韌性—韌脆性變形應(yīng)該形成于約10 km左右的脆韌性轉(zhuǎn)換帶（Sibson，1977），之所以出露于現(xiàn)今位置，應(yīng)該是F1斷層后期擠壓收縮變形過程中逆沖或擠出所致，且這期伸展正斷作用控制了斷層北側(cè)漸新世—中新世的紅層盆地（郭進(jìn)京等，2021）。

第二期，縮短—擠出—逆沖斷層作用（圖9b）。走向仍為北西290°～300°，向北傾，但傾角變陡，甚至近直立。以黑色—紅色斷層泥、石墨化的黑色斷層泥及菱形黃色膠結(jié)碎裂巖、斷層角礫巖、含角礫的碎粉巖為代表。在大大溝斷層剖面上發(fā)育有近30 m寬的紅色漸新統(tǒng)礫巖卷入斷層而形成向北陡傾斷層破碎帶（圖8e）。構(gòu)造透鏡體斜列、扁平面平行斷層帶，且長軸與斷層面傾向一致，加上斷層巖擠壓特征明顯和北邊界的礫巖產(chǎn)狀逆沖抬升翹起，說明該期斷層作用具有近南北向擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用下的高角度逆沖斷層的特征。運(yùn)動(dòng)學(xué)特征同樣為北降南升，并且顯示出北盤為主動(dòng)盤的特點(diǎn)。由于這期逆沖活動(dòng)造成漸新統(tǒng)沉積地層向上翹起而產(chǎn)狀變陡，這種現(xiàn)象在大墻溝剖面和大大溝剖面都可見到。這期變形形成的寬度達(dá)8 m黑色石墨化斷層泥帶、灰?guī)r透鏡體或斷層夾裹塊體普遍碎裂巖化和在碎裂巖化基礎(chǔ)上大量弧形滑動(dòng)面及滑動(dòng)線理指示的逆沖作用以及寬度達(dá)7 m碎粉巖、角礫巖帶等（圖3中④、⑥），指示了這期變形規(guī)模和強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長。同樣，形成于不同深度的膠結(jié)碎裂巖和未膠結(jié)的碎裂巖應(yīng)該也是同一構(gòu)造應(yīng)力場作用下斷層帶從一定深度逐漸抬升至表層而出現(xiàn)斷層巖類型的變化。

圖9 西秦嶺北緣構(gòu)造帶F1斷層多期變形幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)模型（說明見正文）Fig.9 Geometry and kinematic model of F1 fault in the northern margin of West Qinling tectonic belt（seen text for instructions）

第三期，東西向擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用下的近南北向逆沖斷層作用（圖9c）。主要依據(jù)南北走向向東中等傾斜的逆沖斷層摩擦鏡面（圖8a）和向西陡傾的逆沖斷層摩擦鏡面（圖8b）以南北向軸為對稱中心發(fā)生對沖運(yùn)動(dòng)。

第四期，近直立的北東向和北西向斷層摩擦鏡面和其上斜向逆沖擦痕線理（圖9d）。北東向斷層指示右旋，北西向斷層指示左旋，這兩組破裂面具有共軛破裂關(guān)系。利用共軛破裂反演出的構(gòu)造應(yīng)力場中最大主壓應(yīng)力近東西向（圖7b、圖7c）。

第五期，南北向擠壓構(gòu)造應(yīng)力作用下（圖9e），形成的近直立的北東向和北西向共軛破裂系統(tǒng)。破裂面表現(xiàn)為斷層摩擦鏡面或小型斷層帶，無論北東還是北西向摩擦鏡面上擦痕線理都近水平，指示北東向斷層面左旋走滑、北西向斷層面右旋走滑。兩組斷層摩擦鏡面顯示共同的形態(tài)特征，運(yùn)動(dòng)學(xué)特征指示其為共軛破裂系統(tǒng)（圖6d、圖6e）。

第六期，北西西向或近東西向左旋走滑斷層和近南北向右旋走滑斷層構(gòu)成了幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)協(xié)調(diào)的共軛破裂系統(tǒng)（圖7d、圖7e）。北西西或近東西向斷層（主斷層）主要表現(xiàn)為無膠結(jié)的碎裂巖帶和近直立的紅色摩擦鏡面，摩擦鏡面上既有近水平的擦痕，又有斜向擦痕，但都呈左旋。而南北向直立斷層也發(fā)育無膠結(jié)的碎裂巖帶和近水平右旋擦痕。這是F1斷層最新的構(gòu)造變形，并且與西秦嶺北緣斷層以左旋走滑型地震為主相吻合（圖9f）。

5 F1斷層帶多期變形時(shí)代約束及地質(zhì)意義討論

根據(jù)對西秦嶺北緣新生代盆地南邊界斷層（F1）斷層帶內(nèi)發(fā)育構(gòu)造巖類型、構(gòu)造面理、脆性破裂面、運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)志和構(gòu)造面之間的截切關(guān)系等觀測和分析，辨別篩分出了6期不同性質(zhì)和幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的構(gòu)造變形事件，其中第一期和第二期變形是F1斷層主要變形期，也可以稱之為斷層定型期，而第三期—第六期變形事件則是區(qū)域構(gòu)造變形在斷層帶中反映，斷層帶只是作為被動(dòng)的地質(zhì)體單元參與變形，只是斷層帶作為結(jié)構(gòu)高度不均勻的地質(zhì)單元，構(gòu)造應(yīng)力易于集中，對構(gòu)造應(yīng)力的反應(yīng)也比較敏感的部位，因此，大量的變形記錄出現(xiàn)其中。雖然目前對F1斷層的這6期變形發(fā)生和持續(xù)的時(shí)間尚缺乏來自斷層帶物質(zhì)本身的構(gòu)造測年數(shù)據(jù)約束，但我們認(rèn)為F1斷層構(gòu)造變形演化過程不是孤立的地質(zhì)事件，斷層的主要變形期應(yīng)該與新生代盆地形成的充填過程、盆地改造過程和其他區(qū)域構(gòu)造變形過程在內(nèi)的時(shí)空耦合關(guān)系，實(shí)際上，西秦嶺北緣斷層常被默認(rèn)為新生代撓曲前陸盆地的邊界逆沖斷層（方小敏等，2007；劉少峰等，2007），只是都沒有來自斷層本身構(gòu)造變形證據(jù)的支持。下面我們從斷層帶本身變形期次及幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，結(jié)合西秦嶺北緣新生代沉積盆地沉積地層記錄及地層本身構(gòu)造變形特征分析，討論F1斷層多期變形的地質(zhì)時(shí)代約束。

（1）如前所述，F(xiàn)1斷層構(gòu)成西秦嶺北緣漸新世—中新世漳縣含鹽紅層盆地的南邊界，代表新生代沉積盆地的控制性邊界斷層。而漳縣漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)沉積地層總體上具有下粗上細(xì)的多個(gè)正旋回沉積充填特征，沉積厚度達(dá)3 600 m（郭進(jìn)京等，2017）。這一巨大沉積空間是由逆沖壓陷產(chǎn)生，還是伸展斷陷產(chǎn)生，要從斷層與盆地幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)配置來約束。如果是逆沖壓陷，那就要求F1斷層必須向南傾，但上述百余米寬F1斷層帶中并不存在向南傾的逆沖斷層，相反最早期的變形卻是向北傾的伸展正斷層，而且這一伸展正斷層變形具有韌性—脆韌性變形的特征，顯然F1斷層這期變形特征不支持壓陷盆地的觀點(diǎn)；結(jié)合新生代漳縣含鹽盆地是一個(gè)典型由河流相—洪泛相礫巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖到湖相泥巖—鈣質(zhì)泥巖—泥質(zhì)灰?guī)r的正旋回沉積，具有伸展構(gòu)造盆地的特征（陳發(fā)景等，2007；郭進(jìn)京等，2017）分析，認(rèn)為西秦嶺北緣新生代漳縣含鹽紅層盆地只能是伸展斷陷盆地，而不可能是逆沖壓陷盆地。如果考慮漳縣含鹽盆地3 600 m沉積厚度（郭進(jìn)京等，2017），那么西秦嶺北緣F1斷層伸展斷陷幅度至少在4 000～5 000 m，那么現(xiàn)今盆地底部礫巖層與斷層韌性—脆韌性變形的斷層帶出現(xiàn)在同一空間位置，說明其至少是5 km處斷層變形的現(xiàn)今出露，考慮到伸展上升盤的剝蝕和陸相盆地的非連續(xù)性沉積，這一深度應(yīng)該更大。那么，F(xiàn)1斷層帶的第二期逆沖變形是否可以作為新生代盆地控制性邊界斷層來支持壓陷盆地的觀點(diǎn)呢？F1斷層第二期變形強(qiáng)烈改造了與斷層相鄰的新生代盆地底部的砂礫巖層，使其成為斷層帶的組成部分，顯然F1斷層第二期強(qiáng)烈的脆性逆沖變形并不能作為壓陷盆地的構(gòu)造依據(jù)。據(jù)此，我們有理由相信，F(xiàn)1斷層第一期韌性—脆韌性伸展正斷作用是與漳縣漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)含鹽紅層盆地相匹配的構(gòu)造變形。那么漳縣漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)含鹽紅層盆地?zé)o疑具有伸展斷陷盆地性質(zhì)，這在一定程度上約束F1斷層第一期變形發(fā)生在漸新世，持續(xù)到中新世末期。

（2）F1斷層第二期縮短—擠出—逆沖斷層作用，由于造成斷層北側(cè)漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)礫巖向北翹起和底部礫巖卷入斷層帶變形形成斷層碎裂巖—透鏡化帶，這次變形應(yīng)該始于漳縣漸新世—中新世含鹽盆地沉積充填結(jié)束后或盆地反轉(zhuǎn)封閉階段漳縣盆地最頂部的河流相砂礫巖、砂巖沉積的時(shí)間，即中新世末期（郭進(jìn)京等，2017）?？紤]到這次逆沖作用規(guī)模大，對漳縣盆地改造強(qiáng)烈，和圖1中F2斷層發(fā)育類似的碎裂巖和黑灰色斷層泥，以及F2斷層北側(cè)上新統(tǒng)韓家溝礫巖具有再生前陸磨拉石盆地特征（許何弘昕等，2020），認(rèn)為這次沖斷可能持續(xù)到上新統(tǒng)韓家溝礫巖形成，即上新世末期或第四紀(jì)初期。

（3）F1斷層第五期和第六期變形，由于在F1斷層北側(cè)新生代地層中都發(fā)育北西、北東、南北、東西4組構(gòu)造破裂（小斷層、構(gòu)造節(jié)理），并且北東和北西、南北和東西構(gòu)成了兩套共軛構(gòu)造節(jié)理系統(tǒng)，這與F1斷層帶共軛斷層相一致，由于發(fā)育的最新地層是上新統(tǒng)韓家溝礫巖，因此其時(shí)代只能是上新世末期或第四紀(jì)以來。但F1斷層第三期和第四期東西向擠壓形成的構(gòu)造破裂卻沒有在上新統(tǒng)礫巖中發(fā)現(xiàn)，僅在漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)地層中發(fā)現(xiàn)北西左旋走滑斷層，這一左旋走滑斷層造成了漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)地層扭折（郭進(jìn)京等，2019，2020），由于這兩期斷層摩擦鏡面都是傾斜面，其變形的動(dòng)力學(xué)機(jī)制還有待討論，但其發(fā)生的時(shí)代應(yīng)該是在上新世早期，上新統(tǒng)韓家溝礫巖沉積之前。

應(yīng)該指出的是，西秦嶺北緣斷層左旋走滑作用無論本文所研究的F1，還是F2，都很顯著，直立摩擦鏡面，近水平或小角度傾伏的走滑線理，都指示了這期走滑作用是區(qū)域性的，這期斷層走滑作用控制了第四紀(jì)河流和沖溝地貌以及地震活動(dòng)（袁道陽等，1999；李傳友等，2007；邵延秀等，2011；郭進(jìn)京等，2013）。

西秦嶺北緣構(gòu)造帶新生代盆地南邊界斷層F1，雖然僅是北緣構(gòu)造帶一系列斷層中的一條斷層，但作為盆地邊界和區(qū)域構(gòu)造敏感帶，其變形演變歷史既包含盆—山格局演變的信息，又包含青藏高原東北緣新生代不同時(shí)期、不同階段的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)狀態(tài)及其構(gòu)造變形記錄的信息，是認(rèn)識(shí)青藏高原東北緣新生代構(gòu)造變形與隆升過程的一把鑰匙。盡管我們對F1斷層野外宏觀構(gòu)造做了較詳細(xì)觀測研究，提出斷層帶6期不同層次、不同性質(zhì)、不同運(yùn)動(dòng)學(xué)特征變形演化過程的認(rèn)識(shí)，并且結(jié)合其與新生代沉積盆地構(gòu)造時(shí)空關(guān)系展開了討論，提出了西秦嶺北緣漸新世—中新世沉積盆地具有拉張斷陷盆地性質(zhì)，這與長期以來僅就沉積地層研究而推斷的前陸撓曲或壓陷盆地的認(rèn)識(shí)相悖。但關(guān)于西秦嶺北緣斷裂帶新生代變形歷史的解剖才剛剛開始，斷層巖的微觀研究、斷層變形層次及溫壓條件的定量化研究、變形時(shí)代的年代學(xué)數(shù)據(jù)約束、斷層帶深部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造演變過程，特別是斷層變形演化過程中其動(dòng)力學(xué)機(jī)制等一系列問題都有待今后深入研究。同時(shí)，西秦嶺北緣斷裂構(gòu)造變形的復(fù)雜性、構(gòu)造現(xiàn)象的典型性、構(gòu)造信息的豐富性等，對其深入詳細(xì)的構(gòu)造解剖一定會(huì)為青藏高原東北緣新生代沉積盆地發(fā)育、構(gòu)造變形和隆升過程以及其與青藏高原構(gòu)造系統(tǒng)形成時(shí)空過程提供大量的地質(zhì)約束性信息，進(jìn)而澄清長期以來爭論不休的科學(xué)問題。另外，西秦嶺北緣斷裂構(gòu)造變形的復(fù)雜性、構(gòu)造現(xiàn)象的典型性也為多期復(fù)雜變形歷史斷層帶構(gòu)造解剖思路、方法集成系統(tǒng)創(chuàng)新和對大陸多期變形機(jī)制及動(dòng)力學(xué)提供了良好條件。

6 結(jié) 論

本文通過對西秦嶺北緣新生代盆地南邊界F1斷層的斷層帶物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)分帶、各種構(gòu)造要素的形態(tài)與幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和構(gòu)造要素之間改造截切關(guān)系等詳細(xì)構(gòu)造解析，取得如下新認(rèn)識(shí)：

（1）辨認(rèn)出了F1斷層6期不同性質(zhì)、不同幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的構(gòu)造變形：第一期為北西西走向的向北傾斜的韌性—韌脆性伸展正斷層作用；第二期為南北向擠壓的北西西走向，向北陡傾或近直立的高角度擠出逆沖斷層作用；第三期為近東西向擠壓形成的走向近南北的向東或向西陡傾的對沖斷層作用；第四期為東西向擠壓形成的北東向右旋和北西向左旋的斜向逆沖—走滑共軛斷層系統(tǒng)；第五期為近南北向擠壓形成的北東向左旋、北西向右旋、斷層面直立的共軛斷層系統(tǒng)；第六期為北東—南西向擠壓形成的近東西向左旋走滑斷層和近南北向右旋走滑斷層構(gòu)成了幾何學(xué)—運(yùn)動(dòng)學(xué)協(xié)調(diào)的共軛破裂系統(tǒng)。

（2）結(jié)合西秦嶺北緣漸新世—中新世沉積盆地沉積特征和上新世具有類磨拉石的沖洪積扇粗礫巖及斷層新生代不同階段沉積地層的控制和改造作用分析，提出了F1斷層第一期的韌性—脆韌性伸展正斷作用始于漸新世，并且控制了漸新世—中新世伸展斷陷盆地沉積；F1斷層第二期高角度逆沖縮短變形使得漸新世—中新世末盆地封閉、緊鄰F1斷層的底部礫巖卷入擠壓逆沖變形和抬升翹起，這期變形持續(xù)到上新世沖洪積扇粗礫巖出現(xiàn)。

（3）F1斷層的第三期和第四期雖然都為近東西向擠壓，但第三期為東西向?qū)_擠出，而第四期為北東向和北西向斜向走滑擠出，其動(dòng)力學(xué)機(jī)制是否與青藏高原東北緣西部地殼增厚隆升誘發(fā)的中下地殼向東流動(dòng)導(dǎo)致上地殼東西向擠壓縮短有關(guān)尚待證實(shí)，由于上新世韓家溝礫巖尚未發(fā)現(xiàn)這種形式的構(gòu)造變形形跡，其時(shí)代可能為中新世末期或上新世早期。

（4）第五期形成的北東和北西向共軛破裂系統(tǒng)和第六期南北向和東西向共軛破裂系統(tǒng)在漸新世—中新世沉積地層和上新世粗礫巖地層中都有發(fā)育，其時(shí)代無疑是上新世末期或第四紀(jì)以來的構(gòu)造變形，但最大主壓應(yīng)力方向第五期為近南北向，而第六期為北東—南西向，最大主壓應(yīng)力發(fā)生順時(shí)針30°的旋轉(zhuǎn)，這可能與青藏高原東北緣擴(kuò)展過程塊體旋轉(zhuǎn)有關(guān)。

F1斷層這種豐富、復(fù)雜的構(gòu)造變形形跡揭示的斷層變形方式和歷史演變對于澄清青藏高原東北緣新生代紅層盆地構(gòu)造屬性的認(rèn)識(shí)上的分歧和高原變形是均勻增厚變形和塊體沿?cái)鄬訑D出滑移地殼變形機(jī)制的爭論等提供了重要的構(gòu)造依據(jù)或線索，但對于斷層每期變形的確切時(shí)代、變形性質(zhì)、變形機(jī)制及變形動(dòng)力學(xué)等還有待深入詳細(xì)研究。

致 謝天津城建大學(xué)趙海濤博士、劉重慶博士、徐夢婧副教授等參加了野外考察，吉夏、王凱旋、陸宏宇、張琛、杜志銳、許何弘昕等碩士研究生先后參加了野外考察和資料整理，在此一并表示感謝。同時(shí)感謝論文評審專家提出的建設(shè)性意見。