什么是秦岭（3）
文丨星球风物
诗云：
松高萝蔓轻，中有石床平。下界水长急，上方灯自明。
空门不易启，初地本无程。回步忽山尽，万缘从此生。
书接前文，上回书，我们说到秦岭造山带的从小到大的故事。今天我们迎来了，秦岭来了系列的最后一集-秦岭山脉传奇
Ma＝百万年
晚白垩世到古近纪
在晚白垩世到古近纪, 秦岭造山带经历了一个缓慢的隆升过程, 造山带早期的构造地貌被大幅度剥蚀和夷平.
始新世
从始新世(约50Ma)开始, 秦岭造山带北部又发生强烈隆升. 秦岭主峰太白山的海拔为3771m, 北侧渭河盆地海拔为400m,两者在不到40km的距离内出现大于3300m的高度差异. 恢复山脉隆升历史的方法主要是根据岩石中磷灰石和锆石矿物的裂变径迹热年代分析. 秦岭山脉广泛出露早白垩世花岗岩因此成为研究秦岭山脉新生代隆升历史的主要岩石. 太白山花岗岩现今已出露于地表, 因此自晚白垩世开始至少有12km厚的上覆地壳物质被剥露掉.
山脉隆升/剥露速率的变化可依据花岗岩体冷却速率的变化来推断. 冷却速率快指示隆升速率快, 冷却速率慢反映隆升速率慢. 依据磷灰石和锆石裂变径迹热年代学的详细分析, 目前已很好地限定了太白山和华山花岗岩体在新生代的冷却历史. 分析结果显示,太白山和华山花岗岩都是从始新世开始冷却, 并经历了早期相对快速、中期缓慢和晚期快速的冷却速率变化。早期冷却发生在(50~25Ma)期间, 冷却速率为3℃/Ma; 25~10Ma为花岗岩相对缓慢冷却阶段, 冷却速率为1℃/Ma; 从大约10Ma开始, 花岗岩的冷却速率达5℃/Ma。太白山和华山花岗岩的冷却速率变化反映了新生代秦岭山脉的剥露/隆升历史,即秦岭山脉在始新世-渐新世中期开始相对快速隆升,但隆升过程在渐新世晚期-中新世早期明显变缓.
中新世
秦岭山脉自晚中新世发生快速隆升, 并延续到第四纪. 沿秦岭山脉北缘和在渭河盆地内部, 断裂运动现今仍十分活跃, 并引发多次6~8级地震. 1556年华山北缘断裂活动引发了华县8级大地震; 1568年渭河断裂活动又触发了西安东北部6.7级大地震。
渭河地堑
秦岭山脉的隆升与北侧渭河盆地的沉降同时发生, 它们是在同一构造环境下形成的. 各种地球物理和地质资料揭示渭河盆地是在伸展构造环境下沉降形成的, 因此也被称为渭河地堑。控制渭河盆地沉降和沉积作用的主要断层为秦岭北缘断裂和华山山前断裂, 如户县沉积中心受控于秦岭北缘断裂,而固市沉积中心受控于华山山前断裂。
影响渭河盆地构造-沉积发展的其他主要断裂还包括北山南缘断裂和渭河断裂由于主要受秦岭北缘断裂的控制, 渭河盆地南部沉降非常强烈. 新生界户县和固市沉积中心的厚度达6000~7000m造成渭河盆地南北向剖面表现出明显的半地堑特征。
渭河盆地新生代地层自晚始新世开始发育, 与秦岭山脉开始隆升的时间基本一致. 对渭河盆地的地层单元划分和时代已开展了长期研究, 建立了完整的地层层序位于渭河盆地南缘的蓝田地区新生界最底部为红河组, 由一套冲积扇和河流沉积组成. 红河组在盆地边缘约250m厚, 但在盆地内部厚度可达1000m.
晚始新世-早渐新世白鹿塬组由灰白色砾岩、砂岩和泥岩组成, 为冲积扇与河流沉积. 白鹿塬组在盆地边缘与红河组呈不整合接触, 厚200~400m, 但在盆地内部与红河组为连续沉积, 厚度达2000m, 以湖泊和三角洲沉积为特征.
渭河盆地在渐新世晚期-中新世早期发生抬升, 秦岭山脉也在此阶段被强烈剥蚀和夷平. 中新世冷水沟组与下伏白鹿塬组为不整合接触, 但向上与寇家村组为连续沉积. 冷水沟组和寇家村组在盆地边缘由砾岩和砂岩以及少量泥岩组成, 代表盆地边缘的冲积扇和辫状河流沉积体系. 这两个地层组在盆地内部则为细粒沉积相, 指示湖泊沉积环境.
中新世晚期-更新世地层自下而上分别为霸河组、蓝田组和三门组, 是一套湖泊沉积, 累计厚度可达2500~3000m.
从晚中新世开始, 渭河盆地湖泊沉积体系不断增大, 形成了所谓的三门湖. 汪品先等曾报道在新近纪永乐店群第二段和第三段(大致相当于霸河组和蓝田组)发现了有孔虫, 指示上新世的海泛事件可能导致海水侵入到渭河盆地.
晚白垩世-古新世期间, 北秦岭和华北克拉通南缘处于右旋压扭性构造环境. 挤压构造作用导致北秦岭发生抬升和受到长期剥蚀, 中生代形成的构造地貌被夷平.
古新世秦岭造山带的夷平使得中国南、北方动物可以广泛迁移和交流.
始新世区域性伸展作用导致秦岭北缘正断层的形成和发展. 作为断层下盘的北秦岭发生翘倾抬升,而位于上盘的华北克拉通南缘则发生断陷. 太白山和华山早白垩世花岗岩的冷却历史明确记录了始新世-渐新世期间秦岭的隆升过程， 而红河组和白鹿塬组的发育则指示渭河盆地也是自始新世-渐新世开始沉降和沉积.
上述地质事实共同反映秦岭山脉是自始新世开始形成的. 秦岭山脉的隆升并不是一个连续过程. 渐新世晚期-中新世早期, 秦岭北缘断裂由早期正断层转变为左旋压扭活动, 导致秦岭山脉停止隆升.
与此同时, 渭河盆地也停止沉降, 缺失渐新世晚期-中新世早期沉积, 中新统冷水沟组与下伏地层之间出现不整合面. 秦岭山脉在这一时期的夷平也得到了古脊椎动物活动和分布的证实, 因为新近纪早期秦岭山脉内部的动物与外界保持很好的交流.经过相对短暂的剥蚀和夷平, 秦岭山脉大约从20 Ma又开始继续隆升, 但在20~10Ma期间隆升速率相对缓慢.
渭河盆地也恢复了沉降, 沉积了冷水沟组和寇家村组. 与秦岭山脉缓慢隆升相对应,渭河盆地的沉降幅度在20~10Ma期间也较小, 冷水何组-寇村组的厚度一般小于1000m. 秦岭山脉在晚中新世开始大规模快速隆升, 并且一直持续到第四纪. 渭河盆地也同时发生强烈沉降, 导致盆地可容空间快速增大, 造成湖泊沉积体系的广泛发育, 形成了分布面积广阔的“三门湖”.
秦岭山脉的隆升和发展与伸展断裂的活动直接相关. 正断层的活动一方面造成上盘沉降而形成裂谷盆地, 另一方面导致断层下盘由于上覆岩石的卸载而发生翘倾式均衡抬升. 秦岭山脉新生带隆升正是其北缘断裂活动的结果, 即由于上盘岩石的卸载而发生均衡反弹.
始新世-渐新世时期, 秦岭北缘断裂还不是一个连续的大型正断层, 而表现为一系列东西向延伸的小型正断层. 渭河盆地在始新世-渐新世时期曾发育多个独立的小型断陷盆地, 它们的沉降和沉积作用正是受当时秦岭北缘小型正断控制. 小型正断层的垂向断距不大, 因此其下盘的翘倾抬升幅度也相对较小.
因此, 秦岭山脉北缘早期小型正断层仅仅导致秦岭山脉发生缓慢和小幅度的隆升. 到中新世晚期, 秦岭山脉北侧小型断层已互相连接, 形成为一个侧向延伸大于300km的大型正断层, 即秦岭北缘断裂. 秦岭北缘大型正断层活动导致秦岭山脉经历了新生代以来最为强烈和快速的隆升, 同时也造成渭河盆地发生大规模的沉降和扩展. 因此, 现今高耸的秦岭山脉主要是在晚中新世-第四纪时期形成的.
蓝田猿人化石
古人类头盖骨化石是研究人类起源极珍贵的实物。目前, 世界上发现猿人头盖骨的仅有中国、印度尼西亚和坦桑尼亚等少数几个国家, 而中国就有蓝田和北京等处。北京猿人的头盖骨在解放前失踪,因此, 本世纪60 年代发现的蓝田猿人头盖骨就弥足珍贵。蓝田人头盖骨化石有较北京人和爪哇人更为原始的特征, 其发现扩大了直立人的分布范围, 证明关中地区是古人类生活活动中心之一, 并且为古人类进化的连续性和直立人研究填补了一个空缺。对该遗址化石群的研究还有助于认识早更新世—中更新世关中古气候特征并恢复演变过程, 具有极其重要的学术价值。
请关注本号，阅读其他内容。一下是秦岭系列的第一回和第二回。
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