秦岭三叠系特提斯型沉积与“开-合”演化

牛海平，李永军，刘云华，杜玉良，胡晓龙，赵仁夫

(1.甘肃省地质矿产勘查局第一地质勘查院，甘肃 天水　741020；2.长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安　710054；3.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，陕西 西安　710054；4.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安　710054)



秦岭三叠系特提斯型沉积与“开-合”演化

牛海平1，李永军2，3，刘云华2，3，杜玉良3，4，胡晓龙1，赵仁夫3，4

(1.甘肃省地质矿产勘查局第一地质勘查院，甘肃 天水741020；2.长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安710054；3.国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，陕西 西安710054；4.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西 西安710054)

秦岭三叠系为东—西向带状展布，与南、北两侧的前三叠系以区域性断裂为界。西宽东窄楔形向东尖灭，向西与巴颜喀喇特提斯复理石建造相连，建造类型独特，以深水相重力流、崩塌堆积、滑混堆积、浊流沉积为主，厚度巨大。塑性流变、纵弯褶皱普遍发育，形变程度显著高于与其比邻的前三叠系，具有裂陷槽沉积和演化特征。裂陷槽裂“开”于中三叠世，“合”于中三叠世晚期—晚三叠世早期。秦岭三叠系特提斯型建造显著有别于中国扬子型台地相三叠系建造，记录了一个环境相对独立、应变域特殊、 “开-合”演化旋回完整的构造事件。

三叠系；特提斯型沉积建造；裂陷槽；“开-合”演化；秦岭

沉积建造泛指在一定构造背景条件下，当地壳发展到某一构造阶段时所形成的一套具有特定岩相-岩性组合体，它表现为在岩石共生组合体内部不论在岩层的水平方向和垂直方向上，岩石和岩相都具有特定规律。这种共生规律性决定于物质来源、古地理环境、沉积速率及沉积作用的能力平衡条件。这些条件反映着形成时的大地构造、古气候等综合特质。沉积建造及其变形特征是盆地形成与演化过程中的载体和主要记录者。秦岭三叠系的沉积建造总体可分为2大类型：一类为早三叠世早中期浅海陆盆相稳定碳酸盐岩-细碎屑岩建造，以沉积厚度小且富含扬子型海相化石组合为特色，主要见于南秦岭中东部宕昌以东地区，最东达陕西镇安一带，属于扬子北缘稳定海相沉积体系；另一类为中晚三叠世(局地始于早三叠世早晚期)深海相裂陷槽型复理石-类复理石建造，沉积厚度巨大，化石少见或偶见特提斯型化石组合为特色，主要分布于陕西凤县留凤关以西的南秦岭大部地区，在甘肃境内的漳县—天水一带的北秦岭也有产出，属于古特提斯东缘裂陷槽沉积体系(霍福臣等，1995；李永军等，2003)。两类沉积建造特色明显，区别显著，故笔者将前者称为扬子型三叠系，将后者称之为特提斯型三叠系。秦岭三叠系是记录秦岭造山带建造与盆地转化的关键层位，其主要原因是早三叠世印度阶—安尼阶发育扬子型建造，拉丁大海退之后的中—晚三叠世，发育极为独特的特提斯型建造类型和复杂的层间变形样式，而前人对此研究甚少。笔者重点讨论秦岭特提斯型三叠系的沉积特征、变形特征及其与秦岭“开-合”构造演化的关系。

1　秦岭三叠系的分布与形态

秦岭三叠系由两支构成，北支西起中秦岭地区(图1a)的甘肃临夏县南石板沟，向东经临洮县景古，进入北秦岭腹地的漳县车厂，终于秦安县庞家石沟一带，出露长达240km，最窄处仅不足100m；南支全部产出于中秦岭地区，出露于甘肃临潭县—卓尼县—岷县—宕昌—两当县以南，玛曲县—迭部县—北尕海—官亭、成县以北地区，向东达陕西凤县留凤关一带，再向东至佛坪以东—镇安南因被后期构造改造而断续出露，东西长达650km，岷县以东宽度多小于30km，最窄处仅有100～700m(图1b)。在现今地质图上这两支三叠系均呈长、宽比极大的条带状展布，西宽东窄楔形向东尖灭，向西两支合并后与青海巴颜喀喇地层区的三叠系连通，属古特提斯洋沉积体系(殷鸿福等，1988，1993)。

图1　秦岭特提斯型三叠系分布图(构造分区图据徐学义等，2014)Fig.1　 Distributionof the Tethyan-type Trissic stratum in Qinling region

2　秦岭三叠系特提斯型的岩石组合

北支三叠系出露甚少且因断裂破坏而不连续。岩石组合上部为深海盆地非重力流(赵江天等，1991)和斜坡底部水道-沉积裙(孟庆任等，2007)碳酸盐岩沉积，在合作峡城发现大量碳酸盐碎屑流沉积及同沉积断层和削切构造，在晒经滩复理石中同样有大量碳酸盐碎屑流沉积(牛新生等，2010)；下部主要以深海斜坡相浊流沉积和深海相非重力流沉积为主(赵江天等，1991)，岩性以灰色钙质细砂岩、长石砂岩为主，夹灰岩*陕西省区域地质调查队.1∶20万陇西幅地质图及说明书，1972.，总厚>2 000～3 823m。北支三叠系总体上同青海天峻县下环仓大加连沟一带三叠系郡子沟河组大加连段十分相似，其中，上部层位与大加连沟剖面(杨遵义等，1983)9～31层大致可比，而下部与大加连沟之东以碎屑岩为主的哈夏莫尔山剖面大加连段相当，所含化石也与其基本一致，故笔者(1992)将其对比拟称郡子河组(霍福臣等，1995，1996)，时代为安尼期。再向西至青海同仁隆务河一带，上二叠统石关组与下三叠统果木沟组为连续沉积，岩石组合均为陆源碎屑浊积岩,其上的江里沟组为不纯的内碎屑浊积岩。沉积相指示当时为半深海的活动大陆边缘环境(罗根明等，2007)。表明，北支在晚二叠世已进入裂陷槽发育阶段。

南支以宕昌—迭部一带三叠系最有代表性。该支三叠系最早由黄振辉(1959)根据宕昌县官亭—带地层命名为宫亭层群，因当时无化石佐证而暂置志留系，此后长期沿用1∶20万区域地质调查划分方案，以Ta、Tb组代之*陕西省区域地质调查队.1∶20万岷县幅地质图及说明书，1972.、*陕西省区域地质调查队.1∶20万武都幅地质图及说明书，1972.(甘肃省区域地层表编写组，1980；甘肃省地质矿产局，1991；张二朋等，1992)，或对比套用青海建立的隆务河组、古浪堤组。1984～1988年，笔者等在该区开展宕昌等4幅1∶5万区调联测时，在系统野外剖面测制和区域地质填图的基础上，按照岩石地层单位划分理论划分为5个组级岩石地层单位(李永军，1990)，并在殷鸿福院士等专家指导和共同努力下，于郭家山剖面发现了重要化石，从而查明了其时代和生物区系(霍福臣等，1995；李永军，1990)，该区划分沿革及岩石地层主要特征见表1(李永军，1990)，与邻区沉积对比见表2。

表1　宕昌官亭一带三叠系划分沿革及岩石地层主要特征表

宕昌郭家山剖面，三叠系最底部仇家山组与下伏二叠系长兴灰岩以小断裂相接，向西追索至岷县—迭部县一带，见二叠系—三叠系为整合接触，其中三叠系最底部的扎里山组灰-深灰色薄-中层状微晶灰岩、含生物碎屑灰岩中产双壳、瓣鳃、牙形刺等印度阶重要化石，其上相当于仇家山组的盐溶角砾岩中产奥仑尼克阶化石(李永军，1990)。宕昌郭家山组化石丰富，门类齐全，其生物组合85%以上的属种见于南祁连相对应层位，时代为安尼阶(殷鸿福等，1988，1993)。大河坝组及下马龙组顶部有中三叠世孢粉，滑石关组见中(晚？)三叠世放射虫等。

宕昌向西至迭部一带，地层出露巨厚。下三叠统没有台地相建造(李祥辉等，2012)，深水相碳酸盐岩中已不见扬子型生物。安尼期碳酸盐台地发生快速沉陷(孟庆任等，2007)，中上三叠统主要为水下碎屑流、浊流、底流、悬浮沉积、液化沉积物流等沉积，碎屑流可划分为砾质和砂质碎屑流两种类型(孟庆任等，2007；晋慧娟等，2001)。生物以特提斯型为主并有少量北方型生物混生(殷鸿福等，1988，1993)。

该支向东进入陕西凤县一带最早称留凤关群，后进一步二分为下部西坡组、上部任家沟组(姜春发原称任家组湾，姜春发等，1979；陕西省地质矿产局，1991)。西坡组和任家沟组因无重要化石发现，前人依据其中发现的极少量保存较差的菊石类，将其时代推测为早三叠世。

西坡组、任家沟组为典型的裂陷槽复理石建造，总厚大于4 500m，以砂岩、粉砂岩、板岩及灰岩为主，见少量砾岩。象形印模多种多样,机械冲刷者有：舌状、拱舌状、钉子状、树枝状等。见有数层水下滑动构造，常伴有大量外来岩块(岩块主要为二叠纪或更老地层的岩石，呈近球状或透镜状，灰岩岩块中含丰富的早二叠世各类化石)。水下滑动构造常发生于板状灰岩中，板状灰岩被揉搓成羊肠状，与未滑动的灰岩呈过渡关系。一个滑动层之厚度常见者为1～2m, 厚者可达10m(姜春发等，1979)。这些浊流沉积与宕昌一带的大河坝组极为相似。

对比发现，留凤关群向东在镇安一带，确切有丰富化石的早三叠世为金鸡岭组(姜春发等，1979)，厚仅为113～663m，为一套典型的稳定前海相钙质页岩、鲕状生物灰岩、泥灰岩，富含扬子型双壳类、菊石等化石。金鸡岭组与上覆岭沟组及下伏晚二叠世均为连续沉积，该套扬子型早三叠世地层总体可与郭家山组及仇里山组对比，而与西坡组、任家沟组有巨大差别。

“留凤关复理石少含化石, 并保存不佳。仅发现菊石(Lytophicerassp.)一属及瓣鳃二类，前者尚可鉴定, 后者个体很小，不易鉴定”(姜春发等，1979)。Lytophicerassp. 不仅因为保存欠佳无法鉴定到种，影响了时代的确切性，同时，在留凤关复理石及宕昌大河坝组中，均有早三叠世或更早时期地层岩块混入。如留凤关复理石中确切的含二叠纪化石的灰岩岩块(姜春发等，1979)。因此，不能完全排除Lytophicerassp. 也来自岩块混入的带入。这表明确定留凤关群为早三叠世的依据也是牵强的。同样，在宕昌一带大河坝组中也有与留凤关复理石中相同属的菊石，但大河坝组及下马龙组中的孢粉时代为中三叠世(李永军等，1990)，据此佐证和对比将留凤关复理石的时代置于中三叠世是有依据的。

基于以上事实，笔者认为，凤县—镇安一带的三叠系层序应为下部金鸡岭组(早三叠世)，上部依次为西坡组、任家沟组(中三叠世)，而非前人划分的金鸡岭组与西坡组+任家沟组为同期异相沉积关系，“同期”平行关系是仅据西坡组与任家沟组可能为早三叠世这一推论得出的，而未见真正接触关系。区域对比发现，宕昌—凤县—镇安一带，早三叠世均为稳定浅海相(扬子型)沉积，而其上的地层均为裂陷槽型复理石建造，无论是宕昌一带，还是向东进入凤县—镇安一带，这套复理石建造岩性极为相似，沉积相相同，且各地化石极少，且均以菊石类碎片状为主；可以确认西部宕昌一带复理石建造覆于早三叠世扬子型建造之上，凤县—镇安一带的三叠系总体与宕昌一带的三叠系较好对比，姜春发先生在“留凤关复理石”一文中明确指出“留凤关复理石向西延至西秦岭”，相距不远且总体特征极为相近。据此，笔者认为“上部裂陷槽型复理石—下部稳定浅海相建造”这一叠置关系可能更为合理。

北支仅有中三叠世安尼期沉积。南支印度期—安尼期主体为浅水陆棚相，拉丁期迅速转为以碎屑岩为主的深水浊积岩、塌积岩、滑混堆积岩，且最顶部层位仍以深水沉积环境为特色，并以快速结束海相沉积为特征，因而缺少正常海相盆地沉积结束阶段的海陆交互相过渡环境沉积。值得注意的是，仇家山组、马热松多组盐溶角砾岩与中国扬子地区广布的下三叠统盐溶角砾岩十分相似，属大区域的气候-沉积事件，反映了西秦岭当时与扬子海域相通，环境相似。综合岩石组合、生物区系、沉积相等特征，可知早三叠世继承了晚二叠世特色，西秦岭与扬子相通，扬子海浸比较频繁；至安尼期特提斯海域已经与秦岭—扬子海域相通，形成郭家山组生物的混生现象。拉丁期初期，广泛发育于扬子大陆的“拉丁期大海遇”事件(印支运动)，结束了扬子—西秦岭扬子型沉积的历史。同一地区在短暂的地质演化中由扬子型稳定浅海相建造快速转变为裂陷槽型复理石建造，这是秦岭在(扬子大海退之后)中三叠世以来沉积建造的独特性。

西秦岭拉丁期沉积完全为特提斯型特色，显示出西宽东窄、西深东浅的海底峡谷沉积特征(陈永振， 2013)。从这一时期开始，北支与南支沉积物显示的沉积环境有巨大差异(陈永振，2013)；在古生物区系上也有较大的差别，北支属于温带生物区系，南支属于热带-亚热带生物区系(赖旭龙等，1992)。因而，北支与南支当分属两个被分隔而独立存在的裂陷槽沉积建造。

3　特提斯型三叠系与相邻地质体的构造形变特征及差异性

特提斯型三叠系总体呈与区域主体构造线平行的带状、楔状展布，而与南、北两侧的前三叠系均以区域性断裂为界。特提斯型建造沉积底部以崩塌堆积、滑混堆积为主，宕昌—迭部—碌曲一带滑石关组中见直径大于0.3m(个别大于2m)的崩塌堆积体，在细碎屑岩中见直径数米的二叠系灰岩、砂岩砾块(图2)，留凤关一带三叠系底部见有二叠纪或更老地层的外来岩块呈近于球状或透镜状埋藏于早三叠世的滑动层内(姜春发等，1979)。

层间褶曲广泛发育且形态复杂多样，地层因层间揉皱而数倍增加厚度，原始沉积盆地宽度及范围等信息无法获得，依据各实测剖面计算的地层厚度也可能有无法(？)代表原始地层沉积厚度。笔者曾对宕昌县官亭至秦裕一带、迭部县腊子口、碌曲县科才、岷县甘寨、两当华双公路等地出露的三叠系深水相灰岩、泥灰岩-泥岩中实地量测统计，复式褶皱造成的地层褶皱加厚较之正常层达3～5倍以上，个别大于9倍以上，而同一岩性层在层面延展方向上被拉伸和压缩变形量也达3～5倍以上，局地近10倍(图3～图5)。

图2　宕昌—官亭一带特提斯型三叠系滑石关组底部的滑塌堆积岩图(砾岩块全为灰岩。照片拍摄地位于图1中Ph2+3区)Fig.2　Olistostromes rocks from bottom of the Huashiguan Formation of the Tethyan-type Trissic stratum in Tanchang-Guanting area

图3　宕昌—官亭一带三叠系滑石关组灰岩、泥灰岩中的层间挤压褶皱图(照片拍摄地位于图1中Ph2+3区)Fig.3　Inter-layer extrusion fold in limestone and marl of the Huashiguan Formation of the Trissic stratum in Tanchang-Guanting area

图4　成县一带三叠系滑石关组灰岩、板岩中的层间挤压褶皱图(照片拍摄地位于图1中Ph4区)Fig.4　Inter-layer extrusion fold in Limestone and slate of the Huashiguan Formation of the Trissic stratum in Chengxian area

图5　碌曲一带三叠系大河坝组砂岩、砂质泥岩中的褶曲与重荷模图(照片拍摄地位于图1中Ph5区)Fig.5　Fold and load cast in Sandstone and sandy mudstone of the Daheba Formation of Trissic stratum in Luqu area

三叠系中的褶曲发育程度和样式复杂性，异常高于其两侧前三叠纪地层中的褶曲，这是秦岭三叠系构造形变的另一重要特征，由此形成强烈而显明的对照。区内三叠系两侧地层主要有泥盆系、石炭系及部分二叠系，在武都之南还有大量志留系和部分奥陶系产出，这些地层中，容易见到与三叠系中基本一致的灰岩、砂岩和板岩类，其层系厚度、胶结类型等也基本与三叠系中的层系厚度、胶结类型相同，尤其志留系、奥陶系还经历了加里东期的区域变质和变形事件，尽管如此，这些地层中或以脆性断裂发育为特色，或以区域性宽缓的简单褶皱为特色，很少见及塑性流变褶曲，其褶曲发育程度远远低于三叠系中的褶曲(图6)。表明三叠系中的褶曲形成于独特的构造环境和应变域，即三叠系盆地是一个相对独立和特殊的“开-合”体系。

图6　秦岭特提斯型三叠系及相邻地层的变形样式图Fig.6　Deformation styles of the Tethyan-type Trissic stratum and other close stratum in Qinling region

褶皱群落表现为纵弯样式，塑性流变普遍发育，是三叠系构造形变的重要特征。无论是在灰岩中还是碎屑岩类中，因塑性流变所展示的层间褶曲极为普遍，不仅是简单的背、向斜构造中，甚至在局部几乎无根的褶曲中，除发育部分弯流导致的顶厚褶皱外，各层间揉皱表现为极为“协调”状，表明这些形变发生于塑性流变过程中。区域上，三叠系几乎未经历低级变质作用，岩石多保留了原始的组构特征，可排除中深层次的热变质作用过程中导致的形变。因此，三叠系中的褶皱是岩石未完全脱水、没有彻底固结成岩时发生的形变，笔者将这种“沉积岩石因未完全脱水而相对“软化”具有“塑性”，并在挤压应力作用下发生的层内流动和强烈的褶皱变形”也称之为“塑性流变褶皱”，相似于岩石因高温(高压)而具有的“塑性”。据此可推断，这些褶曲是中三叠世中—晚期盆地沉积过程中因发生了“紧急”(未来得及完全脱水)关闭所致。

特提斯型沉积总体显示中三叠世后期，由东而西的“紧急”关闭(结束沉积)→快速(短暂)塑性流变和造山过程。不仅沉积和塑性流变为其提供了佐证，岩浆作用也提供了本区三叠系在中叠世晚期快速褶皱隆升，或被晚三叠世陆相火山岩覆盖，或并被晚三叠纪岩体侵位的重要信息，如新近在宕昌北簸箕一带发现的陆相流纹岩锆石U-Pb年龄为229Ma，限定其喷发时代为晚三叠世早期，地球化学指示其形成于构造挤压背景(黄雄飞等，2013)。玛曲向西至鄂拉山一带三叠系中已发现中酸性侵入岩，锆石U-Pb 年龄为220～200 Ma，表明晚三叠世本区已进入古特提斯增生—碰撞演化阶段(王斌等，2015)。

4　结论

综合以上特征，不难得出秦岭特提斯型三叠系具有裂陷槽沉积及演化过程这一认识(李永军等，2003)。即特提斯型三叠系记录了独特的裂陷槽由裂开(接受沉积)→“紧急”关闭(结束沉积)→快速(短暂)塑性流变这一独特演化过程。归纳起来，秦岭特提斯型三叠系沉积有如下特征。

(1)秦岭特提斯型三叠系的边界均由区域大断裂控制，沿走向上均为西宽东窄的楔状体，东端尖灭而西端迅速增宽且与特提斯洋盆相通，是一个喇叭状向西开口的裂陷槽(赖旭龙等，1995)。

(2)秦岭特提斯型三叠系垂直走向的断面上为上大下小的箱状体，走向上西厚东薄，西段早沉积晚关闭于东段，显示出从西而东逐渐裂开和反向关闭的规律性。北支在晚二叠世已进入裂陷槽发育阶段，南支裂陷槽始于中三叠世，秦岭的特提斯型三叠系形成时代总体为西早东晚、北早南晚之演化特征。

(3)沉积组合主要为碎屑岩类，属深水相崩塌堆积、滑混堆积、浊流沉积等快速堆积建造，地层一般厚度巨大。

(4)特提斯型三叠系塑性流变强烈，褶曲异常复杂，形变程度显著高于与其比邻的前三叠系中的形变。因此，塑性流变是在两侧巨大的老地层块体(刚性体)夹持下，在固结成岩前的裂陷槽“紧急”关闭这一独特构造环境和应变域中形成，裂陷槽是一个相对独立和特殊的“开-合”体系。

(5)特提斯型建造最顶部层位仍为较深水相沉积，在快速结束沉积中缺少正常海相沉积结束阶段由深水向浅水过渡的海陆交互相建造。裂陷槽裂“开”于中三叠世，“合”于中三叠世晚期—晚三叠世早期。秦岭三叠系特提斯型建造，显著有别于扬子型三叠系建造，是一个环境相对独立、应变域特殊、 “开-合”旋回保存较为完整的构造事件产物。

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“Open-Close” Evolution and Triassic Tethyan-Type Sedimentation in Qinling Orogenic Belt

NIU Haiping1, LI Yongjun2，3, LIU Yunhua2，3, DU Yuliang3，4, HU Xiaolong1, ZHAO Renfu3，4

(1. No.1 Institute of Geological and Minerals Explouation of Gansu Province, Tianshui 741020, Gansu, China;2.Earth Science & Resources College, Chang’an University, Xi’an 710054, Shaanxi, China;3.Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, MLR, Xi’an 710054,Shaanxi, China;4.Xi’an Center of Geological Survey, CGS, Xi’an 710054, Shaanxi, China)

The Triassic stratum in Qinling is boundary by regional fault in north and south, with east-westzonal distribution, which is connected with Paleotethys flysch in Bayakala area to the west, with wedgeshape. It is characteristics by great thickness and unique construction, in cluding deep water gravity flow, collapse accumulation, and slippery mixed turbidites. Moreover, the Triassic stratum has plastic flow structure and longitudinal fold, which is stronger than Pre-Triassic stratum in neighborhood area, indicating aulacogen sedimentary and evolution features. The aulacogen was opened in Middle Triassic and closed in late stage of Middle Triassic toearly stage of Late Triassic. The Triassic stratum in Qinling isobvious different from the Yangtze-type platform in China, which recorded a complete“open-close”tectonic event with relatively independent setting and specific strain domain.

Triassic; Tethyan-type sedimentary;aulacogen; “open-close”evolution;Qinling

2016-01-18；

2016-04-18

国家自然科学基金项目(41273033、40534020)和中国地质调查局地质调查项目(20001300010171)资助

牛海平(1962-)，男，甘肃平凉人，高级工程师，长期从事区域地质调查生产与管理工作。E-mail：bdnhpnj@163.com

P56；P535

A

1009-6248(2016)03-0001-12