西秦岭北缘断裂带新生代构造变形几何学-运动学分析及构造变形演化

The West Qinling Northern Marginal Fault (abbreviated as NMF) is one of the main boundary faults in the Northeastern margin of Qinghai-Tibetan Plateau. The detailed study for its tectonic deformation history and structural geometric-kinematic characteristics since Cenozoic era is essential for reconstructing the intracontinental tectonic evolution and it dynamic processes of NMF and understanding tectonic response to the India-Europe collision-convergence dynamics in the northeastern margin of Qinghai-Tibet plateau. But previous studies for NMF mainly focused on its plate collision suturing process during Paleozoic-early Mesozoic, relative Cenozoic sedimentary basins and strike-slipping since the Quaternary, less investigation on Composition, architecture, geometric-kinematics and dynamics of NMF was conducted. Hence, this project will focus on composition, architecture and geometric-kinematics of NMF in key sections. Tectonic mapping, engineering exposing, detailed structural geometric-kinematic analysis and macro to microscopic systematic studies for fault rocks will be carried out. We intend to clarify the geological records, kinematic characteristics and possible dynamic mechanism in the different tectonic stage deformation for NMF, to reconstruct the intra-continental tectonic evolution history, and to provide tectonic constraints for understanding the tectonic responses to the India-Europe collision-convergence dynamics in the northeastern margin of Qinghai-Tibet plateau.

西秦岭北缘构造带是青藏高原东北缘重要构造边界之一，其新生代以来变形历史及几何学-运动学研究对于恢复重建西秦岭北缘构造带新生代以来陆内构造演化历史及动力学过程和理解印度-欧亚板块碰撞汇聚在青藏高原东北缘的构造响应都具有重要意义。前人对西秦岭北缘构造带研究多限于板块缝合过程、相关沉积盆地以及最新走滑作用研究，而缺乏对北缘断裂带本身的组成、结构、变形历史、几何学-运动学特征及动力学过程的详细深入解剖。因此，本项目以西秦岭北缘断裂带组成、结构与几何学-运动学构造演化过程为研究内容，以关键区段的填图追踪、断面工程揭露、精细构造几何学-运动学分析和断层岩宏观到微观的系统研究为方法，结合不同时代沉积盆地沉积充填特征研究和构造变形分析，以企查明西秦岭北缘构造带不同时期的构造变形地质记录、运动学特征及其可能的动力学过程，重建西秦岭北缘构造带新生代陆内构造演化过程，为认识青藏高原东北缘的隆升和变形过程提供构造约束。

关于青藏高原东北缘新生代盆地构造属性以及断裂系统与盆地的耦合关系、何时卷入印度-欧亚碰撞汇聚的青藏高原构造系统等科学问题，前人提出了各种观点或认识，争议和分歧很大，特别是多缺乏来自区域断裂构造系统变形历史及几何学-运动学的基本约束。通过对西秦岭北缘构造带断裂构造系统构造解析，结合新生代沉积盆地的沉积序列、沉积环境及其与断裂系统的关系分析，取得如下进展：（1）提出了控制新生代沉积盆地的F1断层6期不同性质构造变形的几何学-运动学模型，确定最早期的韧性-脆韧性的伸展正断作用控制了渐新世-中新世盆地发育。（2）渐新统-中新统和上新统中两套共轭破裂系发现和主应力方向的反演，发现σ1早期为南北向，晚期为北东向，显示30°顺时针旋转。（3）发现两条具有独特构造特征的北西向左旋走滑断层。这种断层不发育典型的脆性断层构造现象，而是表现为地层剪断旋转和剪切拉断的透镜化带，两条断层之间地层走向旋转形成了约1km 宽平面上类似膝折构造几何形态地层扭折带；（4）渐新世-中新世盆地沉积序列性质和伸展正断边界断层共同约束了该阶段盆地为伸展断陷盆地性质；而上新世洪积扇粗砾岩则代表西秦岭向北高角度逆冲隆升前缘的类前陆盆地；（5）提出了西秦岭北缘构造带三阶段构造演化模型，即①渐新世-中新世伸展断陷盆地沉积充填和盆地翻转构造阶段；②上新世高角度逆冲断层作用和前缘再生前陆盆地的洪积扇发育阶段；③第四纪以来南北向挤压到北东向挤压作用下两套共轭破裂形成阶段。（6）渐新世-中新世伸展断陷盆地与与印度-欧亚碰撞汇聚的挤压缩短作用相悖指示了渐新世-中新世西秦岭北缘尚未卷入现今印度-欧亚汇聚构造系统；北缘断层高角度脆性逆冲和上新世类前陆盆地的粗砾岩标志着印度-欧亚碰撞汇聚的挤压构造作用达到西秦岭北缘；但粗砾岩构成了西秦岭夷平面地层，结合夷平面解体及多级河流阶地形成，提出青藏高原东北缘隆升是第四纪以来的地质事件。