游軍，張小明，羅乾周，史朝洋，楊運(yùn)軍，陳劍祥，袁攀

(1.陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068； 2.陜西地礦漢中地質(zhì)大隊(duì)有限公司，陜西 漢中 723000)

0 引言

位于碧口地塊東段的勉(縣)—略(陽)—寧(強(qiáng))三角區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景獨(dú)特而復(fù)雜，歷來是揚(yáng)子北緣地質(zhì)研究的熱點(diǎn)地區(qū)之一[1-2]。關(guān)于勉略寧三角區(qū)南北邊界斷裂，無論從展布形態(tài)、重磁異常還是遙感特征均顯示其為深達(dá)巖石圈的區(qū)域性深大斷裂，沿?cái)嗔褍蓚?cè)的地質(zhì)構(gòu)造背景、變質(zhì)變形與沉積作用迥異。區(qū)內(nèi)廣泛分布的新元古代雙峰式玄武巖[3-5]、雙峰式侵入巖[6]與火成碳酸巖[7]，均證實(shí)了這一地區(qū)在新元古代總體處于揚(yáng)子北緣陸緣裂解的構(gòu)造背景[8]，以及幔源巖漿事件的存在[9]。在勉略寧西部，幔源巖漿活動(dòng)形成了具有雙峰式特征的新元古界碧口巖群陽壩巖組與白雀寺雜巖體，關(guān)于其巖漿活動(dòng)通道是否存在及位置一直存疑。在區(qū)內(nèi)白雀寺雜巖體以西遙感解譯出的NNE向斷裂范圍內(nèi)，高磁異常、重力異常梯度帶與Fe、V、Ti等元素異常線性特征明顯，且空間位置與展布形態(tài)高度吻合的現(xiàn)象，難以被解釋為淺層斷裂。筆者通過對(duì)沿?cái)嗔颜共嫉匚锘惓５牡刭|(zhì)解釋，與已知的勉略寧南北邊界斷裂對(duì)比研究，結(jié)合對(duì)沿異常帶分布的溢流相玄武巖的巖石地球化學(xué)研究，推斷這一淺層斷裂深部存在規(guī)模更大的隱伏斷裂。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

勉略寧三角區(qū)總體夾持于勉略構(gòu)造帶、青川—陽平關(guān)斷裂帶、岷山—虎牙斷裂帶之間并呈楔形向東尖滅(圖1a)[10]。勉略寧西部出露地層主體為新元古界碧口巖群(Pt3Bk)淺變質(zhì)雙峰式火山巖系，包括陽壩巖組(Pt3y)、巨亭巖組(Pt3j)與秧田壩巖組(Pt3yt)。其中陽壩巖組(Pt3y)巖性為變玄武巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r；巨亭巖組(Pt3j)巖性為變玄武巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r、變流紋巖夾少量安山巖；秧田壩巖組(Pt3yt)巖性為變凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)千枚巖夾互變(長(zhǎng)石)巖屑砂巖、變雜砂巖、粉砂質(zhì)板巖[11]。另在南北兩緣出露震旦系燈影組(Z2dn)碳酸鹽巖沉積及下泥盆統(tǒng)踏坡組(D1t)淺變質(zhì)碎屑巖系，構(gòu)成區(qū)內(nèi)沉積蓋層。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，變形強(qiáng)烈。主構(gòu)造為NE向和近EW向，包括區(qū)域性深大斷裂(近EW向的略陽—勉縣斷裂和NE向青川—陽平關(guān)斷裂)、在區(qū)內(nèi)的次級(jí)斷裂以及NE向韌性變形帶。區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，主要為晉寧期基性侵入巖，包括白雀寺—石甕子雙峰式雜巖體與西南部的關(guān)口埡輝長(zhǎng)巖體，以及東部的圓壩子石英閃長(zhǎng)巖，另在太陽嶺—蒼社一帶發(fā)育碳酸巖脈體群(圖1b)。

圖1 碧口地體東段(b)與勉略寧西部地質(zhì)構(gòu)造略圖(a)(據(jù)文獻(xiàn)[11-12]修改)Fig.1 Geological-tectonic maps of eastern Bikou block (b)and western Mian-Lue-Ning area(a)(modified after Reference 11 and 12)

2 隱伏深大斷裂存在的證據(jù)

從構(gòu)成勉略構(gòu)造帶與勉略寧三角區(qū)邊界的3條區(qū)域性深大斷裂來看(F1為兩河口—狀元碑?dāng)嗔?，F(xiàn)2為略陽—勉縣斷裂，F(xiàn)4為青川—陽平關(guān)斷裂)，無論是遙感影像特征、高磁異常、布格重力異常梯度帶，還是地球化學(xué)元素異常，均呈現(xiàn)明顯的線性特征。因此，仍需從地質(zhì)、物探、化探異常解釋及遙感解譯入手，尋找判別白雀寺雜巖體以西存在隱伏深大斷裂證據(jù)。

2.1 地質(zhì)證據(jù)

2.1.1 斷裂的地表特征

對(duì)推測(cè)深大斷裂展布區(qū)域的地表調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，淺表表現(xiàn)為NNE向斷裂，斷裂規(guī)模不大，寬約30 m，呈張性，表現(xiàn)為再活化的特征。陽壩巖組(Pt3y)淺變質(zhì)溢流相玄武巖沿?cái)嗔褍杀P呈帶狀展布，向西逐漸過渡為變玄武質(zhì)凝灰?guī)r。溢流相玄武巖具有細(xì)碧巖的巖石學(xué)特征，富含磁鐵礦，在靠近斷裂的位置受后期構(gòu)造作用變形較強(qiáng)，表現(xiàn)為變玄武巖中磁鐵礦條帶扭曲變形(圖2a)。另在斷裂南端，太陽嶺—蒼社一帶，沿?cái)嗔殉雎抖鄠€(gè)碳酸巖脈體群與透鏡體，碳酸巖與圍巖玄武巖界線清晰，侵入接觸關(guān)系特征明顯，為火成碳酸巖[7](圖2b)。

2.1.2 火山巖巖石地球化學(xué)特征

對(duì)采自斷裂展布區(qū)域變玄武巖的主微量元素分析結(jié)果顯示(表1)：變玄武巖SiO2含量介于45.72%～52.05%，平均值為47.66%。Al2O3含量較高(12.93%～16.27%，平均為14.12%)。全堿含量介于3.18%～6.16%，平均值為4.83%，整體表現(xiàn)出w(Na2O)>w(K2O)，富Na貧K，為亞堿性玄武巖。該套變玄武巖MgO(5.11%～8.02%，平均值為6.98)與Mg#(44.54～60.58，平均值為52.28)含量變化較大，表明該變玄武巖是經(jīng)歷了不同程度的巖漿作用形成。TiO2含量介于1.67%～2.78%，主體接近于板內(nèi)火山巖相應(yīng)值。在微量元素蛛網(wǎng)圖解上，表現(xiàn)出接近大陸溢流玄武巖(CFB)的地球化學(xué)屬性(圖3a)；在Zr-Zr/Y圖解中，變玄武巖樣品均落入板內(nèi)玄武巖環(huán)境(圖3b)，可能形成于弧內(nèi)裂解的構(gòu)造環(huán)境。

圖2 推測(cè)深大斷裂展布區(qū)域富含磁鐵礦變玄武巖(a)與侵位變玄武巖中火成碳酸巖透鏡體(b)Fig.2 The basalts rich of magnetite (a) and intrusive igneous carbonatite lens (b) in the area where the inferred hidden deep fault stretch

表1 變玄武巖主量(10-2)、微量元素(10-6)分析結(jié)果

圖3 推測(cè)深大斷裂展布區(qū)域變玄武巖微量元素蛛網(wǎng)(a)與Zr-Zr/Y圖解(b)Fig.3 Spider (a) and Zr-Zr/Y (b) diagrams of basalt in the area where the inferred hidden deep fault stretch

2.2 地球物理證據(jù)

2.2.1 高磁異常特征

勉略寧西部地面高精度磁測(cè)ΔT等值線平面上，勉略寧三角區(qū)北界斷裂(F2)和南界斷裂(F4)均顯示明顯的串珠狀帶狀磁異常。在白雀寺雜巖體西側(cè)，馮家院—蒼社北一帶的NE—SW向磁異常呈串珠狀、帶狀，線性展布特征明顯，局部異常的中心極大值陡在1 000 nT以上，其西側(cè)伴有強(qiáng)負(fù)異常帶，綿延26 km，且向南西有繼續(xù)延伸出圖的趨勢(shì)(圖4a)；在上沿500 m后，該線性磁異常帶依然清晰(圖4b)。在對(duì)地面高精度磁測(cè)，綜合運(yùn)用ΔT化極、求ΔT0°方向水平一階導(dǎo)數(shù)和垂向一階導(dǎo)數(shù)后，對(duì)區(qū)域性深大斷裂和一般斷裂進(jìn)行綜合解釋推斷(圖4c～f)，依舊推斷出白雀寺雜巖體以西存在區(qū)域性深大斷裂；推測(cè)出的其他一般斷裂，對(duì)比勉略寧地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖(圖1b)后發(fā)現(xiàn)，除部分一般斷裂經(jīng)地面調(diào)查后證實(shí)為韌性、脆韌性斷裂外，其他斷裂位置及其性質(zhì)與實(shí)際情況基本符合。

a—ΔT等值線；b—ΔT上延500 m等值線；c—ΔT化極推斷斷裂構(gòu)造；d—ΔT化極0°方向水平一階導(dǎo)數(shù)斷裂構(gòu)造；e—ΔT化極垂向一階導(dǎo)數(shù)斷裂構(gòu)造；f—磁法綜合推斷斷裂構(gòu)造位置a—ΔT isoline; b—500 m upward ΔT isoline;c—reduction to the pole of ΔT and inferred faults; d—reduction to the pole in 0° direction of horizontal first order ΔT and inferred faults; e—reduction to the pole in vertical first order ΔT and inferred faults;f—location of inferred faults by combined magnetic methods圖4 勉略寧西部高精度磁測(cè)與斷裂構(gòu)造推斷解釋Fig.4 Maps of ground high precision magnetic survey and inferential interpretation for faults in western Mian-Lue-Ning area

而從橫跨這一線性磁異常帶和白雀寺雜巖體的P14磁剖面特征來看(圖5)，磁異常由變玄武巖的高值異常向西呈鋸齒狀變化，主要由火山凝灰?guī)r的不穩(wěn)定磁性引起；由東平緩過渡至低磁異常主要由白雀寺基性雜巖體引起。地表調(diào)查發(fā)現(xiàn)這一帶狀高磁異常由富含磁鐵礦的變玄武巖引起。幔源巖漿活動(dòng)產(chǎn)物的出現(xiàn)，表明了該帶狀強(qiáng)磁異常帶所處位置可能為新元古代裂隙式火山噴發(fā)的通道。

2.2.2 區(qū)域重力異常特征

勉略寧西部1∶50萬布格重力異常圖(圖6)上顯示：白雀寺基性雜巖體位于中北部EW向局部重力高異常，在該重力高異常西側(cè)為大型重力梯度帶，長(zhǎng)36 km，寬約20 km，走向NE20°，規(guī)模宏大，在甘肅陽壩鎮(zhèn)—托河鄉(xiāng)發(fā)生轉(zhuǎn)折變?yōu)镹E向45°，平行于青川—陽平關(guān)斷裂并沿其北側(cè)向西南進(jìn)入碧口鎮(zhèn)，并有繼續(xù)向西延伸的趨勢(shì)。在該重力梯度帶水平梯度變化最大的位置(4 mGal/km)，前人推斷出了深大斷裂，認(rèn)為其可能是隱伏深大斷裂的地表投影位置。對(duì)比青川—陽平關(guān)斷裂所處的大型重力梯度帶，認(rèn)為勉略寧西部由NNE向逐漸轉(zhuǎn)為NE向的重力梯度帶很可能是深大斷裂的反映。這一巨型重力梯度帶與上述強(qiáng)磁異常(圖4)走向嚴(yán)格一致且位置吻合，說明巨型重力梯度帶與碧口地塊自西向東擠出引起的地幔隆升有關(guān)，從而導(dǎo)致深大斷裂形成并為幔源巖漿活動(dòng)提供通道。

2.3 地球化學(xué)證據(jù)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者積極探索研究利用化探資料解決基礎(chǔ)地質(zhì)問題[14-22]。斷裂性質(zhì)和形態(tài)控制了地球化學(xué)異常的規(guī)模和形態(tài)，表現(xiàn)為簡(jiǎn)單斷裂中異常多呈窄的線狀、串珠狀異常，斷裂破碎帶使異常呈規(guī)模大的寬帶狀，在兩組斷裂交匯處，異常呈不規(guī)則狀出現(xiàn)。斷裂的作用使得具有不同化學(xué)屬性和特征的地質(zhì)體拼接在一起，地球化學(xué)分區(qū)的接觸界線往往指示斷層的存在。由此可見，斷裂構(gòu)造不僅是形成地球化學(xué)異常的誘發(fā)因素，同時(shí)控制了異常的形成和規(guī)模?；诖?，白國(guó)典等在青海巴顏喀拉山區(qū)運(yùn)用區(qū)域化探成果成功推測(cè)、識(shí)別出隱伏斷裂[23]，表明區(qū)域化探特征元素線性異?？勺鳛樽R(shí)別、推斷隱伏斷裂的重要參考。

圖5 P14地面高精度磁測(cè)ΔT剖面Fig.5 The No.P14 ΔT section map of ground high precision magnetic survey

圖6 碧口東部1∶50萬區(qū)域重力等值線(據(jù)文獻(xiàn)[13]修改)Fig.6 1∶500 000 contour map of regional gravity in eastern Bikou (modified after reference [13])

在勉略寧西部選擇1∶5萬區(qū)域化探Ti、Fe、V元素異常作為輔助識(shí)別隱伏深大斷裂的重要證據(jù)，主要基于以下考慮：一是在勉略寧三角區(qū)北界斷裂(F2—略陽—勉縣斷裂)和南界斷裂(F4—青川—陽平關(guān)斷裂)作為南秦嶺、碧口地塊東部、揚(yáng)子北緣3個(gè)構(gòu)造單元和地球化學(xué)分區(qū)的邊界，Ti、Fe、V元素呈現(xiàn)出清晰的線性異常；二是勉略寧三角區(qū)新元古代火山作用強(qiáng)烈， 古火山作用形成區(qū)內(nèi)大面積展布的碧口巖群雙峰式火山巖，作為活動(dòng)性較差的Ti、Fe、V元素，在地球化學(xué)圖上其主要指示異常源區(qū)的特征，即富含磁鐵礦淺變質(zhì)溢流相玄武巖。因此，在勉略寧西部1∶5萬區(qū)域化探Ti、Fe、V元素地球化學(xué)圖上(圖7a～c)，白雀寺雜巖體西側(cè)顯著的Ti、Fe、V線性異常主要反映了可能的隱伏深大斷裂或裂隙通道的位置。

圖7 勉略寧西部Ti(a)、Fe2O3(b)、V(c)地球化學(xué)異常Fig.7 Geochemical maps of Ti(a), Fe2O3(b) and V(c) in western Mian-Lue-Ning area

2.4 遙感證據(jù)

通過勉略寧西部遙感影像，清晰地解譯出了區(qū)內(nèi)已知的區(qū)域性深大斷裂及其次級(jí)斷裂與韌性變形帶等線性構(gòu)造(圖8)。不同于已知的區(qū)域性深大斷裂呈現(xiàn)出的規(guī)模大以及由于多期活動(dòng)產(chǎn)生次級(jí)斷裂特征，白雀寺雜巖體西部線性NNE—NE向線性構(gòu)造顯示出斷裂層次低、不連續(xù)等特征。盡管如此，這一淺層斷裂不可能引起上述諸如重力、高磁與地球化學(xué)元素的顯著且高度吻合帶狀異常。遙感解譯出的這一斷裂很可能是深部隱伏深大斷裂的淺表再活化的斷裂。

3 結(jié)論及意義

1) 勉略寧西部白雀寺基性雜巖體以西的顯著的線性高磁異常帶與區(qū)域重力異常梯度帶及Fe、V、Ti等元素化探異常形態(tài)上的高度吻合，與沿帶分布的具有弧后裂解特征的大陸溢流相玄武巖，以及遙感影像上清晰的后期再活化斷裂特征，均顯示該異常帶深部可能存在規(guī)模更大的隱伏斷裂。

2) 這一隱伏深大斷裂可能為新元古代勉略寧地區(qū)弧后裂解背景下的幔源巖漿活動(dòng)提供了重要通道：一方面由深成巖漿侵入形成白雀寺基性雜巖體與火成碳酸巖；另一方面，為裂隙式火山噴發(fā)提供了通道，形成帶狀展布的富含磁鐵礦的溢流相玄武巖。這一隱伏深大斷裂的推斷對(duì)于勉略寧地區(qū)新元古代的地質(zhì)構(gòu)造背景與幔源巖漿成礦作用研究具有重要意義。

圖8 勉略寧西部遙感解譯Fig.8 Map of remote sensing interpretationin western Mian-Lue-Ning area

致謝: 論文相關(guān)野外研究工作得到“陜西省勉略寧西部銅鎳多金屬礦深部地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目組全體成員的大力協(xié)助，桂林理工大學(xué)羅先熔教授、陜西省地質(zhì)調(diào)查院田民民教授、唐永忠教授在論文撰寫過程中提出諸多修改建議，編輯老師與審稿專家認(rèn)真審閱本文并提出中肯意見，在此一并表示感謝！