王明明

（中國(guó)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(guó)地震局地質(zhì)研究所，北京100029）

漢中盆地是一個(gè)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(zhǎng)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(gè)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(guò)漢中盆地內(nèi)部各級(jí)地貌面的影像解譯及野外調(diào)查，對(duì)漢中盆地內(nèi)部的地貌類(lèi)型進(jìn)行了識(shí)別，劃分了盆地內(nèi)不同級(jí)別的地貌面，并通過(guò)年代學(xué)研究，初步得出了各級(jí)地貌面的時(shí)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(jí)階地為主，時(shí)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(cuò)，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(jí)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(jí)的階地。通過(guò)河流階地上覆地層的年代學(xué)研究及區(qū)域地層對(duì)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(cè)年方法而無(wú)法確定其時(shí)代，其上覆粘土層時(shí)代為中更新世（＞120 ka）。

通過(guò)對(duì)盆地周緣斷裂幾何展布、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及活動(dòng)時(shí)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(lái)的活動(dòng)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(zhǎng)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(cuò)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(dòng)段。而斷裂褒城—桔園鄉(xiāng)段和楊家灘—酉水鄉(xiāng)段分別斷錯(cuò)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(dòng)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(xiàn)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(cuò)動(dòng)T4、T5階地及其上覆粘土層，為中更新世活動(dòng)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(guò)對(duì)斷裂嘉陵江河谷段的詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)斷裂斷錯(cuò)嘉陵江T3、T4階地及山前坡積地層，通過(guò)對(duì)斷錯(cuò)地層的年代學(xué)研究，顯示斷層斷錯(cuò)晚更新世地層，對(duì)斷裂運(yùn)動(dòng)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(xiàn)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(guò)在元墩子開(kāi)挖的探槽，揭示斷裂斷錯(cuò)山前坡積層，為晚更新世活動(dòng)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(xiàn)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(xiàn)，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(cuò)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(guò)對(duì)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(cuò)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(dòng)斷層。斷裂在盆地內(nèi)段的運(yùn)動(dòng)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(guò)對(duì)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(lái)構(gòu)造活動(dòng)特征具有明顯的東西差異，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）盆地周緣斷裂活動(dòng)性及活動(dòng)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(dòng)時(shí)代為晚更新世早期，而東段（褒城以東）為中更新世活動(dòng)段；漢中盆地南緣斷裂為中更新世活動(dòng)斷裂；盆地西南的3條斷裂均為晚更新世活動(dòng)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(shuō)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(shí)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(chǎng)下，盆地西側(cè)的活動(dòng)性較強(qiáng)。

論文對(duì)秦嶺中部地區(qū)云霧山—漢中盆地剖面上的17個(gè)花崗巖類(lèi)樣品進(jìn)行了磷灰石裂變徑跡測(cè)試，以制約秦嶺中部地區(qū)新生代以來(lái)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(zhǎng)度較大（14．06～14．80μm），封閉徑跡長(zhǎng)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(guò)一次快速抬升冷卻事件。

通過(guò)對(duì)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(lái)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(dòng)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(lái)經(jīng)歷的熱歷史過(guò)程，主要分為3個(gè)階段：①距今60 Ma左右的快速冷卻（剝露）過(guò)程，南北秦嶺均經(jīng)歷了該過(guò)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(lái)；②距今48．3～9．6 Ma經(jīng)歷了相對(duì)較為緩慢的冷卻時(shí)期，這次冷卻過(guò)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(méi)有記錄到該次熱事件；③距今9．6 Ma以來(lái)的快速冷卻（剝露）時(shí)期，也僅在北秦嶺地區(qū)被記錄到。

通過(guò)對(duì)常遠(yuǎn)等（2010）在米倉(cāng)山—漢南隆起區(qū)的樣品重新分析，認(rèn)為米倉(cāng)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(cāng)山地區(qū)具有向北掀斜的隆升特征。而南秦嶺米倉(cāng)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(dòng)，這次隆升事件可能是沿著米倉(cāng)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(cāng)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(kāi)始發(fā)育。由漢南雜巖體上部殘留的古漢江夷平面推測(cè)，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(cāng)山北坡附近，而由于后期米倉(cāng)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(dòng)使得漢中盆地內(nèi)部開(kāi)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(lái)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(dòng)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(dòng)為主，從而形成了漢中盆地發(fā)育的動(dòng)力學(xué)背景。由于青川斷裂和勉略斷裂的走滑運(yùn)動(dòng)，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(kāi)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(kāi)始發(fā)育，均為正斷性質(zhì)。上新世至早更新世，由于龍門(mén)山斷裂帶西側(cè)岷山的快速隆起，龍門(mén)山斷裂帶北東段和勉略斷裂逐漸失去了活動(dòng)塊體邊界的位置，斷裂的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及活動(dòng)性均發(fā)生較大轉(zhuǎn)變，漢中盆地的發(fā)育失去了原有動(dòng)力學(xué)背景，盆地進(jìn)入緩慢發(fā)育期，該時(shí)期形成了漢中盆地的基本輪廓。

論文根據(jù)前文中對(duì)漢中盆地第四紀(jì)以來(lái)構(gòu)造活動(dòng)特征的研究，對(duì)盆地發(fā)育機(jī)制的探討，以及對(duì)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(cāng)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(kāi)始逐漸形成，而漢江的起始發(fā)育時(shí)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(dòng)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(dòng)，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(kāi)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(kāi)始發(fā)育，在盆地內(nèi)段均為正斷性質(zhì)，盆地?cái)嘞輩^(qū)開(kāi)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(lái)漢中盆地東西部分化發(fā)育階段。由于龍門(mén)山斷裂帶西側(cè)岷山的快速隆起，龍門(mén)山斷裂帶北東段及勉略斷裂逐漸失去了活動(dòng)塊體邊界的位置，龍門(mén)山斷裂帶北東段靠近漢中盆地段逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎呋\(yùn)動(dòng)，近地表表現(xiàn)為高角度正斷層，勉略斷裂活動(dòng)強(qiáng)度逐漸減弱，漢中盆地的發(fā)育失去了原有的動(dòng)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(lái)，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(dòng)，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(dòng)強(qiáng)度較大，且在靠近漢中盆地附近轉(zhuǎn)變?yōu)檎呋\(yùn)動(dòng)，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(lái)，由于南北兩條正斷層逐漸停止活動(dòng)，而盆地西南側(cè)三條斷裂則繼續(xù)活動(dòng)，受到斷層活動(dòng)影響，使得盆地西側(cè)繼續(xù)張開(kāi)，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(lái)，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(lái)，盆地周緣斷裂活動(dòng)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(lái)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(lái)，岷山地區(qū)開(kāi)始快速隆起，而岷山的隆起造成了龍門(mén)山斷裂帶北東段作為活動(dòng)塊體的邊界斷裂失去逆沖運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿?lái)源，削弱了龍門(mén)山斷裂帶北東段作為邊界斷裂的構(gòu)造位置，并將原來(lái)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(dòng)吸收了巴彥喀拉塊體在岷山一帶向東運(yùn)動(dòng)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(dòng)邊界斷裂的功能減弱，從而形成晚第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)性較弱的構(gòu)造背景，因而龍門(mén)山斷裂帶北東段的構(gòu)造活動(dòng)比中南段都要弱，大地震的記載也較少。由于龍門(mén)山斷裂帶北東段處于岷山擠壓隆起活動(dòng)帶的東側(cè)，總體的構(gòu)造活動(dòng)較弱，但仍會(huì)受到巴彥喀拉塊體向東運(yùn)動(dòng)的影響，龍門(mén)山斷裂帶北東段三條斷裂晚更新世晚期以來(lái)仍有活動(dòng)是這種影響的體現(xiàn)。因而龍門(mén)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(dòng)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