西秦嶺北緣漳縣中-新生代紅層地層格架厘定及其地質(zhì)意義

郭進(jìn)京 ，韓文峰 ，趙海濤 ，胡曉隆 ， 王利曉

(1. 天津城建大學(xué)地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津　300384；2. 甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水　741020)

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西秦嶺北緣漳縣中-新生代紅層地層格架厘定及其地質(zhì)意義

郭進(jìn)京1，韓文峰1，趙海濤1，胡曉隆2， 王利曉1

(1. 天津城建大學(xué)地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津300384；2. 甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水741020)

西秦嶺北緣漳縣地區(qū)分布的中-新生代紅層地層格架和時(shí)代一直存在爭(zhēng)議。該地區(qū)紅層地層格架的正確厘定對(duì)于重建西秦嶺北緣中-新生代構(gòu)造地貌演化過(guò)程和認(rèn)識(shí)印度-歐亞板塊匯聚碰撞過(guò)程在青藏高原東北緣的遠(yuǎn)程地質(zhì)響應(yīng)具有重要的科學(xué)意義。通過(guò)對(duì)紅層地層與下伏老地層以及不同紅層地層之間的角度不整合、紅層沉積序列及巖石學(xué)特征和紅層地層與西秦嶺北緣斷層之間關(guān)系的研究，結(jié)合孢粉分析資料，重新厘定了西秦嶺北緣漳縣地區(qū)的紅層沉積地層地質(zhì)格架。研究表明，西秦嶺漳縣地區(qū)分布的中-新生代紅層地層自下而上可分為三套地層系統(tǒng)，即①下白堊統(tǒng)紫紅色砂巖、礫巖。②中新統(tǒng)紅色礫巖、砂巖、黏土巖和深紫色-灰色泥巖、灰色泥灰?guī)r、蒸發(fā)巖系。③上新統(tǒng)河流相礫巖層(韓家溝礫巖)和F1斷層以北的紅色洪積礫巖層。三套紅層地層之間都為角度不整合面分割，相對(duì)地質(zhì)關(guān)系清晰，沉積巖石特征差異明顯，盡管由于斷層的破壞，但沒(méi)有影響到整體地層格架。三套紅層地層系統(tǒng)反映了西秦嶺北緣中-新生代不同階段的沉積構(gòu)造環(huán)境和古地貌演化過(guò)程，為研究西秦嶺中-新生代陸內(nèi)構(gòu)造過(guò)程和青藏高原隆升、構(gòu)造變形向東北緣的擴(kuò)展遠(yuǎn)程效應(yīng)等科學(xué)問(wèn)題提供了基本的地質(zhì)約束。

西秦嶺北緣；中-新生代；紅層地層；角度不整合；礫巖；地層格架

西秦嶺北緣斷裂帶是青藏高原東北緣重要的構(gòu)造邊界斷層之一(張國(guó)偉等，2004；鄧起東，2002；馮益民等，2003；張培震等，2013)，也被認(rèn)為是中—新生代紅層沉積地層的分區(qū)界線(甘肅地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)。西秦嶺北緣漳縣地區(qū)分布著不同地質(zhì)特征的白堊系—古近系—新近系紅層沉積地層。這些紅層沉積地層是西秦嶺中—新生代陸內(nèi)構(gòu)造過(guò)程客觀的地質(zhì)記錄，而且也可作為印度-歐亞板塊匯聚碰撞過(guò)程在青藏高原東北緣的遠(yuǎn)程地質(zhì)響應(yīng)地質(zhì)約束。但這些紅層沉積地層的時(shí)代及相互關(guān)系卻一直存在不同認(rèn)識(shí)(陜西地質(zhì)局區(qū)測(cè)隊(duì)，1970；甘肅地質(zhì)礦局，1989；張二朋等，1992； 甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，2007 )。因此，西秦嶺北緣紅層沉積地層時(shí)代和地層格架及沉積特征研究是認(rèn)識(shí)西秦嶺中—新生代盆山關(guān)系和構(gòu)造地貌過(guò)程的基礎(chǔ)，也是認(rèn)識(shí)印度-歐亞板塊匯聚碰撞，匯聚在青藏高原東北緣的地質(zhì)響應(yīng)，即青藏高原隆升與變形向北擴(kuò)展的時(shí)代、方式和地質(zhì)記錄等重大科學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)。筆者通過(guò)對(duì)西秦嶺北緣漳縣地區(qū)不同時(shí)代紅層沉積地層與下伏地層之間和紅層之間的角度不整合特征、不同地層單元的沉積序列和巖石特征以及紅層地層與北緣斷裂帶之間關(guān)系詳細(xì)野外觀測(cè)研究，基本理清了紅層地層格架，為深入研究西秦嶺中—新生代陸內(nèi)構(gòu)造過(guò)程、高原隆升和構(gòu)造變形擴(kuò)展提供了最基本的地質(zhì)約束。

1　漳縣地區(qū)紅層地層劃分沿革

在漳縣地區(qū)，西秦嶺北緣斷裂帶表現(xiàn)為一系列斷層和由斷層所夾持的不同時(shí)代的地層塊體所組成的構(gòu)造帶，主要由4條斷層組成，自北而南依次為F1、F2、F3、F4，其中F4為漳縣含鹽紅層盆地的南邊界斷層(圖1)。早期1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖(隴西幅)將該地區(qū)紅層地層劃分為白堊系、下第三系和上第三系，其中白堊系與上第三系為斷層接觸，以F3斷層為邊界(陜西省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)，1970)。甘肅省區(qū)域地質(zhì)志(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)將1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖(隴西幅)所劃分的白堊系厘定為下白堊統(tǒng)河口群，而把下第三系厘定為上白堊統(tǒng)，新第三系厘定為老第三系。最新的1∶25萬(wàn)地質(zhì)圖(岷縣幅)(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，2007)則把F1與F3之間的紅層沉積地層仍定為下白堊統(tǒng)河口群，而把角度不整合其上的韓家溝礫巖劃為上白堊統(tǒng)麥積山組，F(xiàn)1之北的礫巖劃為新近系甘肅群，漳河以南的紅層沉積地層則改為下白堊統(tǒng)磨溝組，漳縣東部由斷層所夾持的紅層厘定為新近系甘肅群。不同時(shí)期的區(qū)域性或全國(guó)性地質(zhì)編圖對(duì)該地區(qū)紅層地層時(shí)代也采用了不同的劃分方案(張二朋，1992；程裕淇等，2004；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，2004)。漳縣鹽礦是西秦嶺區(qū)域唯一的賦存在紅層盆地中大型鹽礦，地勘單位一直把漳縣鹽礦的含鹽紅層地層時(shí)代劃分為新近系臨夏組第二巖性段。由于漳縣地區(qū)位于西秦嶺北緣斷裂帶內(nèi)，斷層對(duì)紅層盆地改造和紅層地層的巖石特征上的某些相似性，特別是缺乏詳細(xì)的古生物化石證據(jù)和確切的可靠同位素年代數(shù)據(jù)約束。因此，紅層沉積地層時(shí)代和地層劃分認(rèn)識(shí)上的分歧就在所難免。漳縣地區(qū)不同紅層沉積地層的沉積巖石序列和巖石特征的差異和空間分布特征上的不同，特別是紅層沉積地層之間角度不整合關(guān)系確定和篩除斷裂構(gòu)造的改造和破壞因素，對(duì)于正確建立該區(qū)域紅層地層格架至關(guān)重要。

圖1　西秦嶺北緣漳縣地區(qū)地質(zhì)圖Fig.1　Simplified geological map of Zhangxian area in the northern margin of Western Qinling

2　漳縣地區(qū)中—新生代紅層沉積地層地質(zhì)格架

西秦嶺北緣漳縣地區(qū)中—新生代地層格架之所以認(rèn)識(shí)不清，關(guān)鍵在于對(duì)這些既有相似性，又有差異性的紅層地層之間的地質(zhì)關(guān)系缺乏詳細(xì)野外地質(zhì)追蹤和沉積巖石地層學(xué)特征對(duì)比分析。在前人地質(zhì)調(diào)查(1∶20萬(wàn)和1∶25萬(wàn)岷縣幅地質(zhì)圖)的基礎(chǔ)上，筆者通過(guò)對(duì)該區(qū)域角度不整合的觀測(cè)和巖石地層特征對(duì)比，以野外地質(zhì)事實(shí)為基礎(chǔ)，把該地區(qū)的中新生代紅層地層自下而上分為3套地層系統(tǒng)，即：①下白堊統(tǒng)深紫紅色、紫紅色砂巖、礫巖。②漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)紅色礫巖、砂巖、黏土巖和深紫色-灰色泥巖、灰色泥灰?guī)r、蒸發(fā)巖系。③上新統(tǒng)河流相礫巖(韓家溝礫巖)和F1斷層以北的以紅色洪積礫巖、砂礫巖(圖1、圖2)。這三套地層之間的地質(zhì)關(guān)系清晰，沉積巖石特征差異明顯，盡管由于斷層的破壞，但沒(méi)有影響到整體地層格架。

圖2　漳縣地區(qū)中-新生界地質(zhì)剖面示意圖(位置見(jiàn)圖1中A-B)Fig. 2　Schematic geological section from Sidian to Zhujiazhang in Zhangxian area(Location seen A-B in Fig.1)

2.1下白堊統(tǒng)

西秦嶺北緣斷裂帶以北臨洮—渭源一線以南的會(huì)川地區(qū)和蘭州盆地下白堊統(tǒng)(河口群)廣泛分布。這套紅層以暗紫紅色厚層狀砂礫巖、礫巖夾薄層砂巖和紫紅色砂巖、細(xì)砂巖、泥巖互層為特征。這套紅層地層以其特征性的暗紫紅色和固結(jié)成巖程度高而區(qū)別于區(qū)域上分布的古近系—新近系紅層地層。漳縣地區(qū)僅在四店F1斷層之南低洼地帶出露，主要由紫紅色厚層砂巖、含礫砂巖夾礫巖組成，固結(jié)成巖程度高，砂巖中斜層理和小型沖刷面發(fā)育(圖3-5)，指示了其主要為河流相沉積，其巖石特征與區(qū)域上典型的下白堊統(tǒng)河口群相同，并且其自身構(gòu)成一個(gè)北翼陡南翼緩的寬緩背斜構(gòu)造(圖2)，南翼還可見(jiàn)到層間剪切滑動(dòng)形成的與背斜褶皺幾何學(xué)-運(yùn)動(dòng)學(xué)相協(xié)調(diào)的層間破劈理(圖3-5)。向南該套紅層地層為分布在更高高程上的向南緩傾的漳縣含鹽盆地上部層位的紅色和灰色砂巖、黏土巖夾礫巖角度不整合覆蓋，北以產(chǎn)狀向南陡傾(近直立)、北東盤下降、南西盤上升的斷層帶(圖3-6、圖3-7)與北部近水平的上新統(tǒng)洪積礫巖、砂礫巖(圖2、圖3-1、圖3-2)相接觸。

2.2漸新統(tǒng)-中新統(tǒng)

綜上所述，早期的1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖(隴西幅)和后來(lái)的1∶25萬(wàn)地質(zhì)圖(岷縣幅)都把F3斷層作為白堊系河口群和新第三系甘肅群的邊界斷層。筆者通過(guò)對(duì)漳縣東水家莊村北出露的F3斷層及兩側(cè)沉積地層巖石組合和產(chǎn)狀特征觀測(cè)對(duì)比，認(rèn)為該斷層確實(shí)存在，并且是一條新的向北北東傾的脆性逆沖斷層，但其規(guī)模十分有限，兩側(cè)的地層不僅產(chǎn)狀相近，而且?guī)r石組合特征也相同，構(gòu)不成兩大地層單元?jiǎng)澐值倪吔鐢鄬?圖4)。根據(jù)對(duì)漳縣含鹽紅層盆地沉積旋回序列和巖石地層學(xué)特征對(duì)比，認(rèn)為F3斷層兩側(cè)實(shí)為一套沉積連續(xù)、旋回清晰的紅黑相間的沉積地層系統(tǒng)(圖5)。在漳縣北這套含鹽紅層地層系統(tǒng)為韓家溝礫巖角度不整合覆蓋(圖1、圖2)。

這套紅層地層系統(tǒng)在漳縣東南10 km的椿樹(shù)坪，與下伏泥盆系大草灘群之間呈清晰的角度不整合關(guān)系，不整合面之上為洪積礫巖間夾河床相礫巖(圖5-1)。該套紅層地層系統(tǒng)在漳縣東漳河北岸出露完整，沿不整合面向西北方向依次出現(xiàn)紅色砂礫巖、砂巖、黏土巖和灰色砂礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、泥灰?guī)r多個(gè)紅色巖系-灰色巖系構(gòu)成的沉積旋回?？傮w上，自下而上可以分為3個(gè)大的沉積旋回。旋回Ⅰ(稱之為下部旋回)下部由紅色洪積礫巖間夾河床相礫巖、灰紅色礫巖、紅色砂礫巖、紅色含礫黏土巖組成(圖5Ⅰ-1)和上部由灰色-黃灰色泥巖、泥灰?guī)r、粉砂巖間夾芒硝-石膏層(圖5Ⅰ-2)，厚度約760m；旋回Ⅱ(稱之為中部旋回)下部主要由紅色砂巖和黏土巖互層組成，夾有薄層灰色砂礫巖(圖5Ⅱ-1)，上部為灰色含鹽巖系，主要有灰黑色-灰色泥巖、泥灰?guī)r夾石膏層、巖鹽層，夾有深紫紅色致密塊狀泥巖，特別是薄層狀-條帶狀-紋層狀黑灰色-灰白色-灰紅色三色泥巖-泥灰?guī)r-灰?guī)r最為特征(圖5Ⅱ-2)，厚度達(dá)1 120m；旋回Ⅲ(稱之為上部旋回)則主要有紅色砂巖、砂礫巖、礫巖夾灰色薄層礫巖(圖5Ⅲ)厚度達(dá)815m。其中旋回Ⅱ的灰色巖系是漳縣鹽礦含鹽層位，該層位在漳河北岸走向呈北東向，向北西傾，向南越漳河則轉(zhuǎn)為北西西走向，向北北東傾，已有鉆孔揭示其埋深超過(guò)1 100m，見(jiàn)礦層位最多達(dá)5層。這套紅層地層總厚度達(dá)2 700余米。

1.F1斷層北的上新統(tǒng)互層狀洪積礫巖、砂礫巖；2.F1斷層北的上新統(tǒng)洪積礫巖特征；3.羅家庵南紅道梁山頂面的上新統(tǒng)韓家溝礫巖地貌特征；4.上新統(tǒng)河流相韓家溝礫巖特征；5.四店南下白堊統(tǒng)紫紅色砂巖夾礫巖及層間破劈理；6.F1斷層帶；7.F1斷層帶中構(gòu)造透鏡體斜列和剪切錯(cuò)動(dòng)標(biāo)志圖3　下白堊統(tǒng)和上新統(tǒng)巖石特征及F1斷層帶圖Fig.3　Lower Cretacieous sandstones, Pliocene conglomerate and F1 fault zone

1.F3斷層及兩側(cè)產(chǎn)狀基本一致的中新統(tǒng)；2.向北東傾的F3逆沖斷層；3.F3斷層上盤的紅色黏土巖夾薄層灰色礫巖圖4　漳縣F3斷層及兩側(cè)中新統(tǒng)紅色砂礫巖、黏土巖夾灰色砂礫巖圖Fig.4　F3 fault and miocene red mud rock, sandstone, conglomerate between two sides of F3 Fault in Zhangxian area

關(guān)于這套紅層地層的時(shí)代一直缺乏古生物證據(jù)和年代學(xué)約束，但其角度不整合在下白堊統(tǒng)之上，上又被韓家溝礫巖角度不整合覆蓋，地質(zhì)相對(duì)位置是清楚的。為限定其時(shí)代，筆者對(duì)甘肅省天水一勘院漳縣鹽礦鉆孔(ZK0803)697m、868m、947m處深灰色-灰色泥灰?guī)r進(jìn)行了采樣，送中國(guó)科學(xué)院南京古生物所開(kāi)展了孢粉分析。結(jié)果表明：①868 m和947 m處的泥灰?guī)r孢粉以藜科和松柏類花粉繁盛為特征，可以稱為Chenopodiaceae—松(Pinus)組合。前者在組合中含量大于30%，甚至可達(dá)50%；后者則約為20%。除了Pinus，還有不少其他的兩氣囊類花粉，包括Abies、Cedrus、Keteleeria、Picea和Podocarpus。麻黃粉在組合中常見(jiàn)，含量為5%～10%，是位列藜科和松之后第三高含量的組成分子。被子植物花粉在組合中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，分異度也最高。蕨類孢子幾乎不見(jiàn)，僅見(jiàn)到個(gè)別水龍骨孢(Polypodiaceaesporites)。裸子植物花粉的分異度也很低，除了上述所列分子外，其他還見(jiàn)有杉科粉(Taxodiaceaepollenites)和鐵杉粉(Tsugaepollenites)。被子植物花粉除藜科外，最常見(jiàn)的分子主要還有樺科[包括榿木(Alnus)、樺(Betula)、櫪(Carpinus)]、胡桃科[胡桃(Juglans)]、蒺藜科[白刺(Nitraria)]、菊科[刺三孔溝粉(Echitricolporites)、管花菊粉(Tubulifloridites)]和榆科[榆(Ulmus)]等。其他還見(jiàn)有少量的Elaeagnacites、Euphorbiacites、Geraniapollis、Labitricolpites、Lonicera、Potamogeton、Quercus、Ranunculacidites、Retitricolporites、Rutaceoipollis、Tricolpites、Tricolpopollenites和Tricolporopollenites等，但含量都很低。②697 m處的泥灰?guī)r孢粉特征與868 m和947 m兩樣品的最大不同體現(xiàn)在藜科、松科和麻黃粉這三大類群上。前兩樣品含量都有明顯降低，而后者則顯著升高，達(dá)到33.3%，成為組合中最為繁盛的分子。藜科含量為12.8%，Pinus則下降為4.8%。其他的兩氣囊類中只有Picea有所升高，為5.4%，其他的也都有所降低，其中Abies消失。其他組成上則與上一組合變化不大，只有少量分子的增減(消失或新見(jiàn))。因?yàn)槁辄S粉的增長(zhǎng)，在含量上裸子植物花粉和被子植物花粉大致相當(dāng)，但在分異度上仍然是被子植物更加繁榮。蕨類孢子仍然稀少，僅見(jiàn)到個(gè)別Deltoidospora、Polypodiaceaesporites和Sphagnum。另外，樺科的含量在組合中略有增長(zhǎng)，Betula可達(dá)6.9%。因此，這一組合可以概括為Ephedripites-Chenopodiaceae-Betula組合。

從上述2個(gè)組合的組成特征來(lái)看，2個(gè)組合的組成分子都是新生代甚至新近紀(jì)最常見(jiàn)的分子，沒(méi)有任何白堊紀(jì)的老分子。另外，中國(guó)古新世和始新世的組合通常都含有較多的具孔類花粉和/或殼斗科花粉，這是當(dāng)前組合所不具備的。因此，可以完全排除白堊紀(jì)和古近紀(jì)早中期的可能。當(dāng)前組合中見(jiàn)到了Fupingopollenites(697m樣品)和Tsugaepollenites，它們一般都在漸新世和新近紀(jì)才較常見(jiàn)，在更老的地層中的記錄還不確定或者非常稀少，而且組合中含有較多的松柏類花粉，這一特征也符合中國(guó)漸新世和新近紀(jì)的孢粉組合特征。最重要的是草本被子植物花粉，它們?cè)谥袊?guó)漸新世以后的地層中有個(gè)不斷分異、逐步繁盛的過(guò)程，通常在漸新世有穩(wěn)定產(chǎn)出但較稀少、早—中中新世更加穩(wěn)定和豐富、中新世晚期或晚中新世—上新世顯著增長(zhǎng)并達(dá)優(yōu)勢(shì)地位。在一些具體類群的演化中也是如此。例如菊科也是從少到多、分異度不斷增長(zhǎng)，尤其是晚中新世至上新世，在中國(guó)通常都有大量的蒿。另外，在空間上西部?jī)?nèi)陸的含量比東南部會(huì)更高一些。當(dāng)前組合中含有豐富的草本被子植物，特別是藜科十分繁盛。但同時(shí)菊科分異度并不大，因此，基本可以推斷它們的時(shí)代為中新世，且很可能為晚期，即中新世晚期或晚中新世。

上述孢粉的分析樣品與旋回Ⅱ上部灰色巖系層位相對(duì)應(yīng)，也就是說(shuō)其下還有1 300余米厚的沉積記錄，結(jié)合西秦嶺北緣西延相近時(shí)代的臨夏盆地紅層地層29 Ma下限年齡(李吉均等，1996；方小敏等，1997，2007)分析，筆者認(rèn)為漳縣含鹽紅層地層主體應(yīng)為中新統(tǒng)，底界很可能跨越中新世—漸新世末期。因此，可以暫將其置于漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)。但其頂、底界的確切年代仍需開(kāi)展系統(tǒng)的孢粉分析和年代學(xué)研究。

2.3上新統(tǒng)礫巖

西秦嶺北緣出露在漳縣西北的一套礫巖具有雅丹地貌特征，韓家溝最為典型。因此，筆者將其命名為韓家溝礫巖。這套礫巖角度不整合在下伏漳縣含鹽紅層地層之上(圖1、圖2)，以灰色和淺灰紅色單調(diào)的礫巖為特征(圖3-3、圖3-4)，礫石磨圓度好，產(chǎn)狀平緩，礫石的斜列指示了其向北的流向，說(shuō)明其物源來(lái)自南部的西秦嶺。礫石成分以灰?guī)r為主，還有深紫紅色的砂巖礫石，這也和西秦嶺出露的大量晚古生代灰?guī)r相一致。問(wèn)題是它現(xiàn)今分布的高程與其南部西秦嶺的夷平面相近(圖3-3)，這說(shuō)明其形成前、后西秦嶺構(gòu)造地貌狀態(tài)曾經(jīng)歷過(guò)巨大轉(zhuǎn)換。

綜上所述，早期的1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖(隴西幅)將韓家溝礫巖厘定為老第三系，后來(lái)修編的1∶25萬(wàn)地質(zhì)圖(岷縣幅)則將其修訂為上白堊統(tǒng)麥積山組，現(xiàn)在看來(lái)這種認(rèn)識(shí)都有待商榷。由于韓家溝礫巖角度不整合在主要為中新統(tǒng)含鹽紅層地層之上，并且是在下部紅層地層褶皺變形之后才沉積的，所以其時(shí)代只能是上新統(tǒng)。

西秦嶺北緣F1斷層以北的礫巖特征與韓家溝礫巖顯著不同，主要由紅色洪積礫巖、砂礫巖組成，旋回清楚，分選差，磨圓差，顯示出山前洪泛平原沉積的特征，南界F1邊界斷層產(chǎn)狀近直立，運(yùn)動(dòng)方式為向北沖斷的特征，與其山前洪積-洪泛沉積特征相配套。在工作區(qū)內(nèi)未見(jiàn)其與韓家溝礫巖的地質(zhì)關(guān)系。但其時(shí)代不會(huì)老于韓家溝礫巖，如果考慮到F1斷層規(guī)模較大和向北沖斷的特征分析，它很有可能上覆與韓家溝礫巖之上，也就是說(shuō)韓家溝礫巖并非僅僅是孤立的小范圍沉積，F(xiàn)1之南沖斷抬升剝蝕作用使得韓家溝礫巖呈殘留狀態(tài)孤立分布在漳縣相對(duì)高的地方，而在F1之北洪積礫巖下可能存在更大范圍的韓家溝礫巖的對(duì)應(yīng)層位，當(dāng)然這需要今后進(jìn)一步工作予以證實(shí)。因此，筆者把西秦嶺北緣F1斷層以北的礫巖時(shí)代確定為上新統(tǒng)。

3　討論

西秦嶺北緣漳縣地區(qū)紅層沉積地層格架的重新厘定，澄清了長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為漳縣地區(qū)分布的紅層地層主體是下白堊統(tǒng)河口群和角度不整合其上韓家溝礫巖為古近系或上白堊統(tǒng)的認(rèn)識(shí)， 為西秦嶺北緣中—新生代構(gòu)造演化階段劃分和古構(gòu)造地貌演化過(guò)程研究提供了基本的地質(zhì)約束。同時(shí)西秦嶺北緣作為青藏高原東北緣重要的構(gòu)造敏感帶之一(張國(guó)偉等，2004；王志才等，2006；郭進(jìn)京等，2009)，對(duì)其新生代以來(lái)的沉積-構(gòu)造-地貌過(guò)程的重建是認(rèn)識(shí)印度-歐亞板塊匯聚碰撞匯聚在青藏高原東北緣的地質(zhì)響應(yīng)，即青藏高原隆升與變形向北擴(kuò)展(李吉均等，1979，1996，1998，2001；鄭度等，2004；張培震等，2007；YIN et al，2000； 劉少峰等,2007；王成善等，2009；WANG et al., 2010; FANG et al., 2003, 2005)起始時(shí)代和時(shí)空變化及動(dòng)力學(xué)機(jī)制等重大科學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)。

綜上所述，西秦嶺北緣漳縣地區(qū)的漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)含鹽紅層盆地沉積旋回發(fā)育，底部為沖積-洪積礫巖，下部為紅色砂巖、黏土巖夾礫巖，中部為灰色泥巖、泥灰?guī)r、蒸發(fā)巖和深紫紅色泥巖互層的深湖相灰色巖系，上部為紅色-灰白色礫巖、含礫砂巖、粉砂巖、黏土巖，構(gòu)成粗-細(xì)-粗和紅-灰-紅的完整的沉積旋回，特別是中部薄層狀-條帶狀深灰色-灰色泥灰?guī)r和泥巖，以及巨厚巖鹽層存在，指示了其深湖靜水沉積特征。這種沉積旋回反映其經(jīng)歷了伸展斷陷階段—強(qiáng)烈凹陷—抬升消亡的伸展盆地演化過(guò)程(陳發(fā)景，2007)。盆地封閉后的變形使地層產(chǎn)狀傾斜并發(fā)生了寬緩褶皺，又經(jīng)歷侵蝕夷平，才接受了韓家溝礫巖沉積，它標(biāo)志著漳縣含鹽紅層盆地構(gòu)造翻轉(zhuǎn)進(jìn)入地殼擠壓逆沖構(gòu)造階段。西秦嶺北緣以北的新近紀(jì)沉積盆地。例如，貴德盆地、臨夏盆地、天水盆地等多被認(rèn)為是前陸撓曲盆地(方小敏等，2003,2007；王修喜等，2010；劉少鋒等，2007)，西秦嶺向北逆沖和抬升是前陸撓曲盆地形成的前提，但西秦嶺北緣漳縣地區(qū)同時(shí)代的具有伸展斷陷盆地性質(zhì)的中新世沉積卻指示了西秦嶺北緣在中新世主要處于伸展拉張的構(gòu)造狀態(tài)，與高原向北擴(kuò)展生長(zhǎng)應(yīng)該具備的擠壓隆升相矛盾。

另外，漳縣含鹽紅層盆地地層的總厚度近3 000m，這與其北的臨夏盆地和天水盆地同時(shí)代的地層厚度多不超過(guò)1 000m相比，變化懸殊。據(jù)此，推斷在新近紀(jì)(韓家溝礫巖出現(xiàn)之前)以西秦嶺北緣斷裂為界可能存在一個(gè)巨大的南深北淺的不對(duì)稱的箕狀盆地。西秦嶺北緣新近紀(jì)的構(gòu)造拉張狀態(tài)指示了印度板塊與歐亞板塊新生代以來(lái)匯聚碰撞的擠壓作用在漸新世—中新世時(shí)期尚未波及到西秦嶺及以北區(qū)域(TAPPONNIER et al., 2001; WANG et al., 2010)。漳縣含鹽盆地的消失和其后的構(gòu)造變形、隆升侵蝕之后，沿F1 和F2斷層西秦嶺地塊向北逆沖隆升，先后形成了上新統(tǒng)韓家溝礫巖和四店礫巖堆積，這可能才標(biāo)志著來(lái)自印度板塊與歐亞板塊新生代以來(lái)匯聚碰撞的構(gòu)造擠壓向北傳遞達(dá)到西秦嶺區(qū)域，導(dǎo)致西秦嶺地塊的構(gòu)造隆升，出現(xiàn)了陸內(nèi)前陸盆地的磨拉石礫巖，也就是說(shuō)西秦嶺這時(shí)真正進(jìn)入了青藏高原構(gòu)造體系。

4　結(jié)論

西秦嶺北緣漳縣地區(qū)分布不同地質(zhì)特征的中—新生代紅層的時(shí)代及地層格架一直存在爭(zhēng)議。通過(guò)對(duì)該地區(qū)中—新生代紅層之間或與老地層之間的角度不整合觀測(cè)、不同紅層地層的沉積巖石學(xué)特征對(duì)比、紅層地層與西秦嶺北緣斷層之間關(guān)系的觀測(cè)，結(jié)合孢粉初步分析資料，重新厘定了該地區(qū)的紅層地層格架。該地區(qū)的中—新生代紅層地層自下而上分為3套地層系統(tǒng)，即：①下白堊統(tǒng)紫紅色砂巖、礫巖。②中新統(tǒng)紅色礫巖、砂巖、黏土巖和深紫色-灰色泥巖、灰色泥灰?guī)r、蒸發(fā)巖系。③上新統(tǒng)河流相礫巖層(韓家溝礫巖)和F1斷層以北的以紅色洪積礫巖層。3套地層之間都為角度不整合面分割，相對(duì)地質(zhì)關(guān)系清晰，沉積巖石特征差異明顯，盡管由于斷層的破壞，但沒(méi)有影響到整體地層格架。

西秦嶺北緣漳縣地區(qū)紅層沉積地層格架的重新厘定，澄清了長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為漳縣地區(qū)含鹽紅層地層為下白堊統(tǒng)河口群和角度不整合其上韓家溝礫巖為古近系或上白堊統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。中新統(tǒng)巨厚含鹽紅層的存在和角度不整合其上的巖性獨(dú)特的上新統(tǒng)韓家溝礫巖的確定，為西秦嶺北緣中—新生代構(gòu)造演化階段劃分和古構(gòu)造地貌演化過(guò)程研究提供了可靠的地質(zhì)約束。雖然漳縣中—新生代不同時(shí)代和特征的地層單元?jiǎng)澐值牡刭|(zhì)依據(jù)是充分的，但含鹽盆地的底界和頂界的時(shí)限、韓家溝礫巖底界以及F1之北的礫巖時(shí)代與韓家溝礫巖的確切地質(zhì)關(guān)系尚缺乏地質(zhì)約束，特別是含鹽盆地地層年代序列和沉積旋回、沉積環(huán)境演變過(guò)程以及與臨夏盆地、天水盆地的對(duì)比都是今后進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

致謝：本文得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41340002、41072149)的資助。感謝中國(guó)科學(xué)院南京古生物研究所李建國(guó)研究員在孢粉分析鑒定工作給予的無(wú)私幫助；天津城建大學(xué)碩士研究生馬春田、劉林、王麗麗、向光婭、惠浪波和南京師范大學(xué)白世彪副教授等參加了部分野外考察工作；感謝論文評(píng)審專家提出的建設(shè)性意見(jiàn)。

陳發(fā)景，汪新文，陳昭年. 前陸盆地分析[M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

CHEN Fajing, WANG Xinwen, CHEN Zhaonian. Analysis ofForeland Basin [M]. Beijing: Geological Publishing House, 2007.

鄧起東, 張培震，冉勇康, 等. 中國(guó)活動(dòng)構(gòu)造基本特征[J]. 中國(guó)科學(xué): D 輯, 2002, 32(12): 1020-1030.

DENG Qidong, ZHANG Peizhen, RAN Yongkang, et al.Basic characteristics of active tectonics of China [J]. Science in China(Series D)，2002，32(12):1020 -1030.

方小敏, 徐先海, 宋春暉, 等.臨夏盆地新生代沉積物高分辨率巖石磁學(xué)記錄與亞洲內(nèi)陸干旱化過(guò)程及原因[J]. 第四紀(jì)研究, 2007, 27(6): 989-1000.

FANG Xiaomin, XU Xianhai, SONG Chunhui, et al. High resolution rock magnetic records of Cenozoic sediments in the Linxia basin and their implication on drying of Asian inland [J]. Quaternary Sciences, 2007, 27(6): 989-1000.

方小敏，李吉均，朱俊杰，等.甘肅臨夏盆地新生代地層絕對(duì)年代測(cè)定與劃分[J].科學(xué)通報(bào), 1997, 42(14): 1457-1471.

FANG Xiaomin, LI Jijun, ZHU Junjie,et al. Absolute age determination and division of Cenozoic stratigraphy in the Linxia Basin of Gansu Province [J].Chinese Science Bulletin, 1997, 42(14): 1457-1471.

馮益民, 曹宣鐸, 張二朋, 等. 西秦嶺造山帶的演化、構(gòu)造格局和性質(zhì)[J].西北地質(zhì)，2003, 36(1):1-10.

FENG Yimin, CAO Xuanze, ZHANG Erpeng, et al. Tectonic evolution framework and nature of the west Qinling Orogenic Belt[J]. Northwestern Geology, 2003, 36(1):1-10.

甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.甘肅省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1989.

Bureau of Geology and Mineral Recourses of Gansu Province. Regional Geology of Gansu Province [M]. Beijing: Geological Publishing House, 1989.

甘肅省地質(zhì)調(diào)查院.合作幅、岷縣幅1∶250000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].蘭州:甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，2007.

Geological Survey of Gansu Province.1∶250000 Minxian and Hezuo regional Geological Surveying Report [R]. Lanzhou: Geological Survey of Gansu Province, 2007.

李吉均, 方小敏, 潘保田, 等.新生代晚期青藏高原強(qiáng)烈隆升及其對(duì)周邊環(huán)境的影響[J].第四紀(jì)研究,2001,21(5)：381-391.

LI Jijun, FANG Xiaomin, PAN Baotian, et al. Late Cenozoic intensive uplift of Qinghai-Xizang Plateau and its impacts on environments in surrounding area [J]. Quaternary Sciences, 2001, 21(5):381-391.

李吉均，方曉敏，馬海洲,等.晚新生代黃河上游地貌演化與青藏高原隆起[J]．中國(guó)科學(xué)(D輯)，1996，26(4)：316-322.

LI Jijun, FANG Xiaomin, MA Haizhou, et al. Geomorphologic and environmental evolution in the upper reaches of Yellow River during the Late Cenozoic [J]. Science in China (Series D), 1996, 26(4): 316-322.

李吉均，方曉敏.青藏高原隆起與環(huán)境變化研究[J].科學(xué)通報(bào),1998,43(15):1569-1574.

LI Jijun, FANG Xiaomin, Uplift and environmental change of Qinghai-Tibetan plateau [J]. Chinese Science Bulletin, 1998, 43(15):1569-1574.

李吉均，文世宣，張青松, 等. 青藏高原隆起的時(shí)代、幅度和形式的探討[J].中國(guó)科學(xué)，1979，(6)：608-616.

陜西地質(zhì)局區(qū)測(cè)隊(duì).隴西 (I-48-IX) 幅1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖及說(shuō)明書(shū)[R]. 1970.

Geological Survey Team of Shaanxi Province. Longxi (I-48-IX) Geological Map and explanatory book (scale: 1∶200000)[R]. 1970.

宋春暉, 方小敏, 高軍平, 等. 青藏高原東北部貴德盆地新生代沉積演化與構(gòu)造隆升[J].沉積學(xué)報(bào), 2001, 19(4): 493-500.

SONG Chunhui, FANG Xiaomin, GAO Junping,et al. Tectonic uplift and sedimentary evolution of the Guide Basin in the northeast margin of Tibetan Plateau in Cenozoic Era [J]. Acta Sedimentologica Sincia, 2001, 19(4): 493-500.

王成善，戴緊根，劉志飛，等.西藏高原與喜馬拉雅的隆升歷史和研究方法:回顧與進(jìn)展[J].地學(xué)前緣，2009,16(3):1-30.

WANG Chengshan, DAI Jingen, LIU Zhifei, et al. The uplift history of the Tibetan Plateau and Himalaya and its study approaches and techniques: A review[J].Earth Science Frontiers,2009，16(3):1-30.

王修喜，李吉均，宋春暉，等.青藏高原東北緣西秦嶺新生代抬升—天水盆地碎屑顆粒磷灰石裂變徑跡記錄[J].沉積學(xué)報(bào)，2006，24(6):783-789.

WANG Xiuxi, LI Jijun, SONG Chunhui,et al. Cenozoic Uplift of West Qinling Northeast Margin of Tibetan Plateau：The record of detrital apatite fission track data in Tianshui Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2006, 24(6): 783-789.

王志才，張培震，張廣良，等.西秦嶺北緣構(gòu)造帶的新生代構(gòu)造活動(dòng)—兼論青藏高原東北緣形成過(guò)程的指示意義[J]．地學(xué)前緣，2006,13(4)：119-135.

WANG Zhicai, ZHANG Peizhen, ZHANG Guangliang, et al. Tertiary tectonic activities of the north frontal fault zone of west Qinling mountains: implication for the growth of the northeastern margin of Qinghai-Tibet Plateau [J]. Earth Science Frontiers, 2006, 13(4): 119-135.

張國(guó)偉，郭安林, 姚安平. 中國(guó)大陸構(gòu)造中西秦嶺-松潘大陸構(gòu)造結(jié)[J].地學(xué)前緣，2004，11(3)：23-32.

ZHANG Gouwei, GUO Anlin, YAO Anping. Western Qinling-Songpan continental tectonic node in China’s continental tectonics [J].Earth Science Frontiers, 2004,11(3): 23-32.

張二朋. 秦嶺-大巴山及臨區(qū)地質(zhì)圖(1∶1000000)[M].北京:地質(zhì)出版社,1992.ZHANG Erpeng. Geological Map of Qinling-Daba Mountains and AdjacentRegion of the People’s Republic of China [M].Beijing: Geological Publishing House, 1992.

張培震, 鄭德文, 尹功明,等.有關(guān)青藏高原東北緣晚新生代擴(kuò)展與隆升的討論[J].第四紀(jì)研究, 2007，26(1): 5-13.

ZHANG Peizhen, ZHENG Dewen, YIN Gongming, et al. Discussion on late Cenozoic growth and rise of Northeastern magin of Tibetan Plateau [J]. Quaternary Sciences，2007, 26(1): 5-13.

鄭度，姚檀棟，等.青藏高原隆升與環(huán)境效應(yīng)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

ZHENG Du, YAO Tandong， et al.Uplift of Qinghai-Tibentan Plateau and Its environmental Effects [M]. Beijing: Science Press, 2004.

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局.中華人民共和國(guó)地質(zhì)圖(1∶2500000)說(shuō)明書(shū)[M].北京：地質(zhì)出版社，2004.

Geological Survey of China. Geological Map of People’s Republic of China (scale: 1∶2500000) and its Instruction [M].Beijing: Geological Publishing House, 2004.

FANG X, GARZIONE C, VANDER VR, et al. Flexural subsidence by 29 Ma on the NE edge of Tibet from the magnetostratigraphy of Linxia Basin, China [J]. Earth and Planetary Science Letters, 2003，210(3): 545-560.

FANG X, YAN M, VAN DER VR, et al. Late Cenozoic deformation and uplift of the NE Tibetan Plateau: Evidence from high-resolution magnetostratigraphy of the Guide Basin, Qinghai Province, China [J]. Bulletin of the Geological Society of America, 2005， 117(9-10):1208-1225.

LIU S F, ZHANG G W, HELLER P L. Cenozoic basin development and its indication of plateau growth in the Xunhua-Guide district [J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 2007, 50(2): 277-291.

WANG W, KIRBY E, ZHANG P Z，et al. Tertiary basin evolution along the northeastern margin of the Tibetan Plateau: Evidence for basin formation during Oligocene transtension [J]. Geological Society of America Bulletin,2012，125(3-4): 377-400.

TAPPONNIER P,XU Z Q, ROGER F, et al. Oblique stepwise rise and growth of the Tibet Plateau [J]. Science, 2001, 294(5547): 1671-1677.

YIN A, HARRISON T M. Geologic evolution of the Himalayan-Tibetan orogeny [J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2000, 28(1): 211-280.

Stratigraphic Framework of Mesozoic-Cenozoic Red Bed in Zhang County, Northern Margin of Western Qinling and Its Geological Significance

GUO Jinjing1, HAN Wenfeng1,ZHAO Haitao1, HU Xiaolong2, WANG Lixiao1

(1. School of Geology and Geomatics, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China; 2. First Institute of Geology and Mineral Exploration, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development Geology of Gansu Province, Tianshui 741020, Gansu, China)

The Mesozoic-Cenozoic red beds are distributed in Zhang County, northern margin of Western Qinling, their stratigraphic frameworks and ages have long been controversial. The stratigraphic framework of these red beds has been established in this paper, which is essential for restoring the Mesozoic-Cenozoic tectonic evolution about the northern margin of Western Qinling, and for understanding the remote geological responses to the collision and convergence process of India-Eurasian plate in the northeastern margin of Qinghai-Tibet plateau. After studying the angular unconformities between these red beds and their underlying strata, the angular unconformities among different red beds, analysing the sedimentary sequence and stratigraphic characteristics of these red beds, and discussing the relationships between these red beds and the faults in the northern margin of Western Qinling, the stratigraphic framework of these red beds in Zhang County has been revised through combining the data of pollen analysis. The results confirm that the Mesozoic-Cenozoic red beds in Zhang County can be divided into three different stratigraphic units separated by angular unconformities, which include① Lower Cretaceous purple red sandstone and conglomerate.② Oligocene-Miocene red conglomerate, sandstone and claystone, deep purple-grey mudstone, grey marl and evaporation rocks.③ Pliocene fluvial conglomerate layer, that is, Hanjiagou conglomerate and pluvial conglomerate layer north of F1 fault. Three sedimentary stratigraphic units for these red beds in Zhang County stand for the sedimentary tectonic environment and ancient landform evolution process in the northern margin of Western Qinling, providing the basic geological constraints to understand the Mesozoic- Cenozoic intracontinental tectonic processes of Western Qinling, as well as the uplift, tectonic deformation of Qinghai-Tibet plateau and the remote geological responses to the collision and convergence process of India-Eurasian plate in the northeastern margin of Qinghai-Tibet plateau.

northern margin of Western Qinling; Mesozoic-Cenozoic; red beds; angular unconformity; conglomerate; stratigraphic framework

2015-05-27；

2015-07-26

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(41340002、41072149)

郭進(jìn)京(1962-)，男，河南省新安縣人，教授，博士。主要研究方向?yàn)槲髑貛X中新生代構(gòu)造與沉積盆地研究。E-mail:gjj@tcu.edu.cn；tjgjj@126.com

P534

A

1009-6248(2016)02-0082-10