陕西省地质系列图与综合研究——新一代《陕西省区域地质志》

2015-05-27

陕西省地质调查院、陕西省地质调查中心承担的“陕西省地质系列图件编制与综合研究”项目，属“中国地质构造区划综合研究与区域地质调查综合集成”计划项目，历时五载。由项目负责人张拴厚教授级高工和韩芳林博士主持完成的新编《陕西省区域地质志》，共分11篇63章， 约135.7万字，插图（含照片）536幅、插表368张，附陕西省1∶50万地质图、岩浆岩地质图和陕西省1∶100万地质构造图、变质地质图、第四纪地质与地貌图、区域航磁异常图、区域重力异常图。2012年12月通过由中国地调局和中国地科院地质所组织、李廷栋院士主持的成果评审并被评为优秀级（92.5分），2014年12月被评为2014年度中国地调局地调成果二等奖。

较原第一代地质志而言，重写了前寒武纪和第四纪地层、区域地质构造、岩浆岩、岩相古地理、区域地质演进过程等篇章，增加了蛇绿岩、区域地球物理、地球化学、深部地质、重要矿产区域成矿基本规律等篇章，且对其它部分进行了大幅资料更新、深化研究和改写。

针对我省秦岭造山带重大地质科学问题，进行了深入野外调查研究、锆石SHRIMP年代学与岩石地球化学等采样分析,充分学习、吸收、利用近二十余年来的区域地质调查和科学研究的新资料、新成果，按照《中国区域地质志工作指南》的要求，既客观反映了区域地质调查的新近实际资料，又对一些重大地质问题提出了许多新认识，是陕西省地质资料新鲜翔实、综合成果系统、进展认识显著的系列集成成果，在地质理论、思维理念、技术方法应用等方面有新的飞跃。

新志经深入的综合研究，按照板块构造、现代地层学理论和活动论观点，系统厘定了全省岩石地层单位，进行了多重地层划分与对比研究，在早前寒武纪地层划分、晚前寒武纪基底构造、动态构造和地层区划与岩浆岩带划分、中秦岭增生造山及勉略带等重要构造带物质组成与属性及演进、岩浆岩和蛇绿岩研究、第四纪地质与新构造活动、区域地球物理和地球化学特征、深部地质等方面取得了显著的成果甚至突破性进展，对陕西省国民经济发展无疑将具有重要的价值。

新志的修编围绕秦岭中、新元古代和古生代洋陆转化，以增生造山为主线，以建造为基础，以构造为先导，深入研究不同地质阶段板块离散、拼合转换的演化进程，取得了下述主要成果和认识。

一、区域地层

采用综合地层区划和分阶段的动态地层区划两种区划方案。其中，动态地层区划大体可分六个阶段：即太古代至古元古代，中元古代至晚元古代早期，南华纪至志留纪，泥盆纪至中三叠世，晚三叠世至白垩纪，古近纪至现今；综合地层区划以古生代板块格局为基础，结合动态地层区划，综合划分为二个地层大区，六个地层区，十二个地层分区，二十二个地层小区。在秦岭造山带研究中，首次将洋壳残片及弧前沉积增生楔等边界地质体作为中秦岭地层区（暂归华北地层大区）独立划出，具有重大的理论意义和实用性。

　　建立起全省统一的太古宙–第四纪岩石地层单位和地层序列。共268个岩石地层单位，含群（岩群）级单位26个，组（岩组）级单位213个，其它单位6个。论述了各地层单位的定义、物质组成、时空变化、生物面貌和含矿性等特征，并结合古生物、同位素测年、古地磁等资料，进行了多重地层划分对比研究。该成果资料珍贵、翔实、实用性强。

在南秦岭腹地中段，结合该区的区调成果，对原划震旦–古生代地层，通过原岩建造、变质作用、锆石SHIRMP年代学、古岩浆事件和区域地层对比研究，提出纵跨南秦岭在佛坪–留坝–勉县一带（NE-NEE），存在带状早前寒武纪中深变质岩系，分属晚太古–早元古代佛坪岩群、早元古代长角坝岩群，认为属过渡基底古扬子西缘陆缘弧变质杂岩带（简称“南秦岭纵地轴”，向南与康滇地轴相接）。这套地层尽管形成时代仍有争论，但具有较多古老的年代学信息，作为特征的地质实体划出，深化了秦岭造山带前寒武纪构造格局和地壳演化的研究。

　　 在商丹带南侧相当弧前沉积楔体，不同地段曾分称泥盆纪罗汉寺岩群、王家河岩组、北桐峪寺组及元古代武关岩群等，现统一暂厘定为称罗汉寺岩组。在周至王家河小王涧乡原王家河组灰绿色英安质晶屑凝灰岩、武关河斜长角闪岩（变火山岩）中，分别获高精度锆石SHRIMP U-Pb年龄491±5Ma和482.3±5.2Ma，认为主体应为早古生代，反映商丹蛇绿构造混杂岩带在早奥陶世已发生板块俯冲作用，形成活动大陆边缘的弧前盆地沉积。

二、岩浆岩

根据岩浆建造特征，按岩浆时空分布与构造环境的藕合性，划分了六大岩浆演化期、12个构造–岩浆岩（区）带和6个TTG片麻岩区（套）。

（1）早元古–晚太古代TTG质片麻岩区，包括太华、鱼洞子、龙草坪、陡岭、汉南花岗片麻岩区。

（2）中元古代–新元古代，具两组构造–岩浆岩带，含东西向商丹超基性岩–花岗岩带、小秦岭岩浆岩带；北东向汉南–小磨岭岩浆岩带、勉略宁岩浆岩带。代表古板块早期裂解，形成松树沟、黑木林等洋盆晚期俯冲碰撞的古岛弧环境。

（3）早古生代构造–岩浆岩带，裂解构造环境含：丹凤岩浆岩带（东西向），属裂解构造环境，具超基性岩、蛇纹石橄榄岩及大量辉长岩；安康–留坝（碱性）基性岩带（北西西–南东东向），形成大量奥陶–志留纪辉绿岩脉、闪长岩及少量辉长岩。俯冲碰撞构造环境含：北秦岭太白–灰池子花岗岩带（东西向），发育有石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等岩石；陇山岩浆岩带（北西向），具早古生代辉绿岩、正长闪长岩及石英闪长岩等。

（4）石炭纪–三叠纪宝鸡–太白–勉略北–华阳侵入岩区，乃碰撞期花岗岩，多为复式岩基。主要有勉略北–华阳–佛坪亚区，具石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩及环斑奥长花岗岩等；宝鸡–太白花岗岩亚区，为二长花岗岩及环斑奥长花岗岩等。

（5）燕山期晚期小秦岭–宁陕花岗（斑）岩带（北东向），该花岗（斑）岩带与成矿关系非常密切。

　　三、蛇绿（构造混杂）岩带

厘定了秦岭蛇绿岩或蛇绿构造混杂岩带的物质组成、时空关系、构造属性，证实我省存在中晚元古宙、早古生代四条蛇绿岩带，否定了原勉略晚古生代蛇绿岩带。即存在：中–晚元古代黒木林–峡口驿基底拼合带、北秦岭商丹古蛇绿岩带、早古生代商丹板块结合带、北秦岭早古生代二郎坪弧后盆地蛇绿岩带。

四、区域地质构造

　　1．动态与综合构造区划研究

以板块构造和活动论为指导，突破固有习惯模式，创新性尝试并构筑出不同时空演化阶段的板块构造格局，重塑秦岭大陆造山带多旋回裂解与汇聚造山历程。将陕西省大地构造划分出四大阶段五期动态构造区划，即：新太古–古元古代原始陆壳形成阶段（Ar₃-Pt₁）、中元古代–青白口纪原始陆壳裂解与拼合及过渡基底形成阶段(Pt₂-Qb)、南华纪–晚三叠早期超大陆裂解和增生造山板块构造阶段（Nh-T₃¹）、晚三叠–全新世上叠盆地和陆内造山阶段（T₃-Qh）。后者进而再分为两期（T₃-E₁，燕山期）、始新世–全新世（E₂-Qh，喜山期）和综合构造区划。

2. 重要构造结合带研究

（1）揭示出秦岭造山带腹地明显存在晋宁期和加里东期两期叠加板块汇聚结合带，是具有洋陆转换的两大重要构造演化阶段。

晋宁期具两条板块汇聚结合带，基本地质要素具蛇绿岩、岛弧火山岩与深成侵入岩、陆缘弧变质地层四位一体的组合，时空紧密关联。北部即古华北南缘古商丹带，沿北秦岭南缘北被后期商丹带重叠，弧盆系保存完整；南部为古扬子西北缘板块汇聚结合带，总体延伸近北东向，从三湾（西乡）、黑木林、峡口驿、三岔子、鞍子山至楼房沟以北。南段受扬子地块燕山期向北推挤位错，三湾蛇绿构造混杂岩带呈构造窗出露，中段遭晚期东西向勉略带构造捋顺。两条汇聚带南部具南华–震旦地层统一盖层，南部局部具水下弧软拼合（造陆）特点。初始汇聚可能在青白口纪晚期（8亿～8.5亿年），整体碰撞汇聚应在稳定沉积陡山沱组之早震旦世（700Ma左右）。反映晋宁期基底汇聚形成Rodinia超大陆的汇聚过程，与经典的板块模式有所差异，且晚于全球的汇聚期（8亿～10亿年）。

而加里东期板块汇聚，北秦岭则属活动陆缘，由火山岩浆岛弧、弧后盆地和稳定地块陆表海组成；在活动大陆边缘外侧，形成弧前海槽及增生杂岩；南秦岭总体属被动陆缘，处于伸展裂陷环境，含晚古生代边缘海盆、早古生代裂谷带。

（2）研究认为，勉略构造混杂岩带属一包含古蛇绿岩（晋宁期）的印支期板内结合带。

经综合研究分析认为，勉略构造混杂带内的蛇绿岩含火山岩、橄榄岩及基性杂岩等至今均无确信的形成于晚古生代年龄数据，带内发育的乔子沟火山岩同位素年龄（812-941Ma）显示不属于泥盆纪–石炭纪。三岔子偏桥沟出露的斜长花岗（斑）岩年龄（926Ma）和附近片麻状堆晶辉长岩岩浆锆石年龄（945Ma）显示为古大洋板块扩张–俯冲消减阶段形成，为新元古代基底拼合带的蛇绿岩构造残留，不属于晚古生代蛇绿岩。

通过对勉略带蛇绿岩空间分布关系和时代、泥盆–石炭纪沉积序列、地层建造、生物组合面貌、岩相古地理、构造演化，结合高川、镇旬、紫柏山地区区域地层对比研究等，综合分析表明，该带的蛇绿岩属古蛇绿岩，空间分布关系与古扬子西缘基底结合带有关，系晋宁期汇聚带残迹，遭受印支、燕山期东西向构造的强烈捋顺；带内的古生物，与南秦岭等相邻地层区相似，同属华南大区；勉略带及其两侧地块晚古生代岩石地层具可比性。经主造山期逆冲推覆和陆内造山期青藏高原向北东推挤，左行走滑剪切，表现为复杂的岩块、岩片强变形构造叠置带。

3. 建立了中秦岭侧向增生造山模式

据商丹地壳对接带两侧沉积盆地变迁、岩浆活动和构造作用等研究，表明在华北板块活动大陆边缘，即北秦岭南缘，到扬子板块的南秦岭边缘海盆间的中秦岭，形成典型的中秦岭连续增生造山，其演进特点与西昆仑造山带相似。

五、第四纪地质与地貌

　　对第四纪地层序列进行了多重划分和对比。根据本省岩石特征、海拔高程、沟谷切割深度和构造作用以及外营力作用特点等因素，将省内第四纪地质地貌划分为4个区，即陕北沙漠高原、陕北黄土高原、关中断陷盆地及陕南秦巴山地以及15个亚区。

系统论述了陕西省新构造活动特征，对主要断裂的活动性及空间分布规律进行了深入的探讨。认为喜山期（55±Ma～现今）主要受特提斯构造域印度洋板块向北推挤作用，浅部为青藏高原块体向北东推挤的远程效应控制，地壳深部则产生相应的垂向调整。盆山耦合及动力学机制研究显示：汾渭断陷带为右旋拉分断陷带，汉中新生代断陷盆地形成机制为拉分盆地、徽县–成县盆地属整体隆升背景下的活动压陷型盆地。

六、区域地质构造的演进过程

依据区域地层、构造、岩浆岩、沉积岩、变质岩、地球物理、地球化学和主要矿产成矿规律，按陕西省地壳结构基本特点和时空演化规律，将陕西省区域地质构造发展历史分为四大阶段若干期，建立了地质构造时空结构和演化模式，详细剖析了各阶段的地质演化过程。

晚太古代–古元古代，在初始地壳的基础上，至少经两期裂解与汇聚岩浆热事件，早期陆壳增生发生两期相应的克拉通化。

中元古代明显进入板块构造体制，古大陆裂解，形成洋陆间杂的古秦岭多岛洋，晋宁运动使多陆块汇聚拼合，北部明显碰撞造山，南部俯冲造山（陆），最终固结形成统一陆块区或称Rodinia超大陆。

南华纪始至震旦纪，再次形成克拉通化稳定沉积。

震旦纪末或稍晚时候，超大陆裂解、离散，形成原特提斯大洋盆地。

晚寒武世发生俯冲造山作用，随着洋盆的消减，直至晚古–中生代初，被动陆缘的南秦岭等广大地域，总体处于伸展环境，在陆壳基础上，产生地堑式多级裂陷、剥离断陷盆地及断隆、穹状隆起等伸展体制构造样式。

晚古生代–晚三叠世早期，以商丹地壳对接带为标志，北秦岭活动大陆边缘发生后碰撞连续增生造山作用，转化为壳幔调整的垂向增生，形成涵盖南北秦岭的面状石炭–晚三叠世花岗岩区（带）。至中三叠世末，秦岭特提斯海盆整体消亡，转入崭新的板内构造体制。

燕山期陆内阶段，属上叠盆地和陆内造山演化，受特提斯和滨太平洋两大构造域交替作用或联合控制，中生代形成与中国东部遥相呼应的NE向沉降带和隆起带，沉降带发育鄂尔多斯、四川大型凹陷盆地和山间串珠状断陷小盆地，隆起带垂向增生，产生深源浅成岩体–超浅成花岗斑岩、隐爆角砾岩岩浆岩带，属钼多金属斑岩成矿带，并产生大规模逆冲推覆陆内造山。

喜山期从始新世始，主要受印度次大陆向欧亚板块下俯冲作用，由青藏高原块体向NE推挤的远程效应，导致波澜壮阔的山盆耦合，形成汾渭、汉中等断陷盆地和掀斜块断、推覆滑移等新构造块体剧烈活动，最终造就现今之地质地貌壮丽景观。

七、重要矿产区域成矿规律

根据陕西省矿产资源概况和此轮修志新的成矿地质背景，系统论述了陕西省含矿沉积、岩浆、变质建造、成矿区带等的基本特征，区域成矿的构造控制特点，矿产分布规律，主要矿床的成因类型与成矿特征，探讨了煤、石油、天然气、铀矿等能源矿产和铜、铅、锌、金、银、钼、汞、锑、钒、锰等金属矿产以及水泥灰岩、磷、重晶石等等具有优势的主要非金属矿产的矿床成矿作用。

按照动态构造、地层区划和岩浆岩带划分与研究，将成矿时空演化分为六个阶段，可寄予成矿预测展望。即新太古–古元古代（Ar₃-Pt₁）——华北、南秦岭绿岩型铁矿；中元古代–青白口纪(Pt₂-Qb)——沿晋宁期基底拼合带–岛弧带岩浆型Cu、Ni、Co；南华纪–中三叠世（Nh-T₂）——盆流沉积型Pb、Zn、Cu、Fe,剪切带型Au；晚三叠–侏罗纪（Ｔ_３-Ｊ；燕山早期）剪切带型Au；早白垩–古新世（Ｋ_１-Ｅ_１；燕山晚期）北东向斑岩Mo多金属、Au；始新世–全新世（Ｅ_２-Ｑh；喜山期）地热,三大地震带。

特别提出，根据燕山期岩体的空间分布及北东向构造的展布，认为南北纵贯秦岭造山带，由东向西可存在多个燕山期构造岩浆岩带，基本控制了秦岭成矿带钼钨矿床的分布，具有良好的找矿潜力。

结合陕西省典型矿床的成矿地质背景、成矿作用分析，分析探讨了矿床成因类型、成矿规律。通过对晋宁、加里东两期板块汇聚结合带的揭示，深化了板块汇聚作用与区域成矿的关系的研究，提出应注意残留结晶基底沉积变质型富铁矿、古蛇绿岩带铬铁矿和镍、钴矿产，古老岩浆弧斑岩型铜矿、与增生造山过程有关的铅锌、金矿产，对Fe、Cu、NiCo、铬铁矿等区域找矿前景和“攻深找盲”矿产勘查赋予了新的启示。