关中盆地地貌类型及新构造运动分析

2018-03-14黄丹青毛南赵

重庆科技学院学报（自然科学版） 2018年1期

黄丹青毛南赵

(西北大学地质学系，西安 710069)

多数学者认为，新构造运动是新生代以来，新时期发生的地壳运动，但对于它的起始时间却看法不一[1]。可以确定的是，它是新时期发生的地质构造运动，对地形地貌、水系变化和人类活动等有着很大的影响。随着社会的不断发展，人们对环境保护、地质灾害的预警与防治等越来越重视，对新构造运动的研究越来越关注[2]。

1 地质概况

关中盆地也称渭河盆地，主要由渭河及其支流和渭河南北两岸的黄土台塬组成。地面平坦宽广，约3.4×104km2。因地壳的间歇性运动和河流的侵蚀作用，形成了以渭河为中心向两侧逐渐隆升的阶梯状地势。新生代以来，受喜马拉雅运动的影响，陕北高原缓慢上升，秦岭山脉强烈上升，关中断陷盆地在新构造运动中变化最为显著，见图1[3]。

关中盆地是新生代以来发育于秦岭与鄂尔多斯地台之间的盆地，总体上呈东西走向，东边与山西运城盆地相连，西侧与兰州盆地接壤，南边毗邻东秦岭造山带。秦岭造山带经历了长期的地质演化，在中生代末期的印支运动中，秦岭再次隆升，以商丹断裂带为界，北边为加里东期褶皱带，南边为海西 — 印支褶皱带[4]。在燕山运动时期，其以抬升运动为主，发育一些断陷盆地。山地内有短小的水系发育，因侵蚀作用和断裂活动而沟谷较深，以断层的形式与关中盆地接壤。

鄂尔多斯地台与关中盆地以北山为界。鄂尔多斯地台是中生代时期的内陆盆地，堆积了三叠纪至白垩纪地层[5]。在中生代后期，盆地的构造活动强烈使该区呈上升趋势，并伴随有侵蚀作用；而地台不断抬升，其地势表现为西北高东南低。新近纪时期，堆积了三趾马红色黏土层[6]。第四纪时期，由于季风变化堆积了大量的风成沉积物并形成黄土高原。在其南缘还分布着低山丘陵，即北山山地。山地低矮，与陕北高原没有明显界限。鄂尔多斯台地出露地表的中生代地层逐渐变小。

中生代以来，受南北方向挤压应力长期作用，盆地大面积隆升，导致其背斜与秦岭地块和鄂尔多斯台地相连。由于应力作用随时间的变化而不断增强，使得隆升部分出现破裂，后期的地壳运动就沿着这一破裂带活动。到新近纪时期，渭河区域就陷落为盆地。

2 地貌及分布特征

关中盆地地貌类型复杂，在分布上各种地貌呈东西方向延伸。

2.1 山地

关中盆地的南界为东秦岭山地。新生代以来，东秦岭山地由于强烈的地质构造运动，发育了褶皱和断裂带，经过长时间隆升和凹陷，最终形成断块山地。山势走向呈西北东南向，其主峰太白山海拔逾 3 000 m，其他山脉海拔为2 000～3 000 m。地壳的抬升运动，使得山势表现为西高东低。山地内存在长期发育的断裂带。在发生构造运动时，山地大幅度隆升，关中盆地凹陷，使得秦岭与盆地之间有明显的高差，最终形成断层崖。

图1 关中盆地带地貌分布图

骊山是盆地内前震旦纪岩石和上覆新近纪黄土因断裂活动堆积形成的断块山，主峰九龙顶海拔为1 300 m。剥蚀作用使山地内断层深谷众多。北山大多为低矮的沉积岩山地，与陕北高原没有明显界限。从表面上看山势呈西高东低趋势，但没有秦岭构造活动强烈。

2.2 黄土台塬地貌

黄土台塬又称黄土平台，是关中盆地特有的构造地形，主要分布在渭河南北两岸。在地形上，以阶梯形式逐级向盆地中心倾斜。黄土台塬是在新近纪时期因周围的构造活动和黄土加积而形成的。按自然界线可将黄土台塬分为14个，形态特征如表1所示。

根据表1中台塬的平均高程可知，台塬也具有高低之分。以700 m高度为界，塬面的平均坡度在1°～ 2°,海拔较高的黄土台塬有合阳塬、潼关塬、白水塬、白鹿塬等，海拔较低的黄土台塬有韩城塬、蒲城塬、五丈塬等。由各塬的高程和分布情况可知，白鹿塬、少陵塬、神禾塬逐渐变低，这也反映出断块山地在第四纪以来的强烈隆升且向西倾斜的运动，塬面相对高差较大，出现了洼地和隆起。

2.3 冲积平原地貌

渭河冲积平原由河流阶地和河漫滩组成。盆地内部由于升降运动阶地的发育程度、类型不同而有所不同，具体可分为3种。

(1) 第3级河流阶地。渭河第3级阶地，距河床较远，在渭河两岸断续分布。北岸在泾河以西，南岸主要分布在西安少陵塬前。第3级阶地的组成物质为中更新世晚期的泾河、洛河河口冲积黄土状砂质黏土和砂砾石[7]，上覆地层为第四纪黄土。

表1 关中盆地黄土台塬形态特征

(2) 第2级河流阶地。渭河第2级阶地，南北两岸不对称。南岸阶地与山前冲积扇汇合发育。北岸阶地影响因素众多，与支流洪积扇汇合，形成独特的地貌景观。阶地的分布特征与关中盆地的地质活动和河流河口的泥沙堆积有关。

(3) 第1级河流阶地。渭河第1级阶地具有河漫滩二元结构，上层为水平的河漫滩，下层为交错层理的河床。河流沟谷以下切为主，表现为基座阶地。

综上所述，秦岭、北山、骊山等山地，受断裂活动影响，山势都表现为西高东低的趋势。黄土台塬，因受盆地带内断块运动影响和黄土堆积而形成。盆地带内冲积平原、黄土台塬和河流阶地呈东西方向延伸，且地势北高南低，呈阶梯状，盆地带内的主流及支流两侧有多级阶地发育。新近纪以来，由于喜马拉雅运动的作用，构造活动强烈，导致该地区隆升部分破裂松散并发生大幅度的断裂和下陷。关中盆地南缘的断裂活动强烈，影响了盆地内部和另一边的断裂活动[8]，为关中盆地的新构造运动提供了动力来源，使得关中盆地的新构造运动表现十分活跃，并对关中盆地的地形地貌起着直接的控制作用。

3 新构造运动的表现

关中盆地新构造运动表现的类型众多，主要为升降运动和断裂运动两大类型。

3.1 地貌特征

升降运动使盆地带发生隆起和凹陷，但这种运动不是持续不断的，有其自身的运动规律。经过漫长的历史时期，升降运动导致盆地内地面参差不齐，从而发育了河流阶地和冲积平原等地貌类型。阶地呈阶梯状分布，而黄土台塬介于阶地与平原之间，地面宽度呈逐渐递减趋势。一系列的抬升运动造就了现在的地貌类型。

3.2 水系特征

从渭河盆地水系发育来看，渭河南北两岸水系分布不均匀。南岸水系短支流多、流速急、密度较大，其与盆地北部大面积抬升有关；北岸水系长支流少、流速缓、密度较小，其与秦岭断块运动有关[8]。渭河南北两岸的水系差异，也是新构造运动的体现。总之，渭河的分布、迁移、密度等体现了新构造运动的继承性。

3.3 岩相变化

沉积物中的岩相变化，也可以作为地壳垂直运动的依据。渭河盆地内主要以河湖相沉积为主，岩相随着时间变化而变化。早新近纪时期，沉积物颗粒较大，层次分明，下部颗粒粗而上部颗粒较细，水系也有所变化，反映了秦岭山地强烈抬升过程；晚新近纪时期，以河湖相为主，颗粒小，沉积规律显著，垂直运动有所体现，但是没有早期运动强烈，这与在盆地凹陷和秦岭上升过程中山前的断裂活动有关；第四纪时期，河湖相的范围扩大，更新世时期由40 km扩大到120 km，甚至可能覆盖整个区域，沉积物的颗粒较细，厚度大，下部较细，说明运动的幅度大，秦岭与盆地之间处于连续不断的垂直运动中；在更新世后期，沉积物颗粒较粗，地壳的上升运动形成了现今的地貌。

4 新构造运动对地貌形成的作用

4.1 对断块山的控制作用

秦岭与骊山受山前断裂带影响。南秦岭的山势呈西北东南走向，可以暂时定位为造山带。它是经过多次造山运动作用形成的。

在中生代以来，在盆地内部处于拉伸状态的秦岭岩石圈，由于受南北方向张力拉伸作用发育了断陷盆地。当秦岭再次隆升，就形成了现代的秦岭山脉。如秦岭东段的华山，华山山前发育着明显的断层崖、断层三角面。在华山峪 — 瓮峪间可以看到断层崖前形成了大的断层三角面，而断层大三角面前又发育着小的断层三角面，逐渐地叠加[6]。断层形态可以记录不同时期的活动。在研究中，主要寻找断层小角面，因为它的形态较完整，顶点高程在580～680 m，高度一般在100～150 m，并且断层面上的擦痕、镜面和阶步保留清晰，容易观察。

华山山边的一些峪口还发育着陡坎，并伴有瀑布。根据其发育的特征分析，其形成于全新世。而北山山地的一些断块山呈连续分布，但是没有秦岭的运动强烈。

4.2 对黄土台塬的控制作用

黄土台塬在新近纪末随着盆地内的构造运动和黄土沉积而逐渐形成。渭河以北的黄土台塬分为2级。1级台塬呈连续分布如凤翔、礼泉、三原等；2级台塬呈断续分布如陵塬、合阳北塬等。由于受断陷活动影响，黄土台塬塬面上会出现隆起和洼地。

中生代初期，由于地壳运动，秦岭抬升形成造山带。燕山运动时期，地幔物质大量涌出，渭河断陷盆地带隆起。新生代时期，渭河流域发生凹陷，陆塬碎屑物的厚度达2 000 m。

渭河裂谷自新生代以来，南北方向的挤压应力为新构造运动提供动力。盆地下沉，渭河两侧的山地和河流两侧的台地随之上升，而台地的组成物质是河湖相沉积，再加上第四纪以来的风成黄土堆积在河流台地的两侧[9]，就形成了黄土台塬地貌。

由于秦岭的强烈抬升，使得有一部分黄土台塬消失。如在华阴、华县之间，由于华山山前断裂带运动的影响，华山的抬升和固市的下陷，导致黄土台塬呈断续分布[3]。渭河以南的升降运动较北部强烈。从表1数据可知，塬面的相对高差大，高低不平。黄土台塬自西向东逐渐向下倾斜，也反映出了盆地带内断块山的抬升。

4.3 对河流阶地的影响

从渭河水系图可知，渭河南北两岸水系各有千秋，两岸的阶地也广泛发育(见图2)。因升降运动的影响，盆地内形成了不同类型的阶地，它的发育与黄土台塬一样，与盆地内的隆升与凹陷有关。不同等级的河流阶地，体现了新构造运动的间歇性，如渭河各支流系等，如表2所示。

图2 渭河水系分布图

阶地阶级阶面海拔∕m阶面宽度∕m黄土厚度∕m古土壤层宝鸡段阶地T5730～800—90S15T4600～78050～15070S9T3450～70015045S6T2360～620200～400—S1T1350～550300～1500—灞河段阶地T4630～71070055S9T3570～61070030S5T2520～5403500～750030～40S1T1480～510300～25001洛河段阶地T4400～4304000～600060S8T3370～3805000～700045S6T2350～360—10S1T1340～350—1S0

宝鸡段阶地共有5级：第5级阶地海拔700～800 m；第4级阶地海拔600～780 m，阶面宽50～150 m；第3级阶地海拔400～700 m，阶面150 m；第2级阶地海拔350～600 m，阶面宽度南北两岸相差很大，南岸200～400 m，北岸1 000～2 000 m；第1级阶地海拔300～550 m，阶面宽度一般为300～1 500 m。

灞河段阶地共有4级：第4级阶地海拔630～710 m，比第3级阶地稍高；第3级阶地海拔570～610 m，其在发育过程中受构造活动和侵蚀作用影响，只分布在构造活动强烈的袁家岩地区，沉积物厚度达60～70 m；第1、2级阶地均呈东西向分布。

洛河段阶地共4级，阶地的海拔在340～430 m，每级阶地相差20～30 m。在地壳运动中，该阶地会不断堆积黄土层。泾河段阶地也因构造活动和侵蚀作用，形成1、2级阶地。阶地比河床高出15 m左右。

新时期的构造运动是影响阶地数量和海拔高度的主要因素，其次是侵蚀作用。关中盆地西侧为宝鸡地区。宝鸡西缘靠近祁连山造山带，其强烈的地质构造活动使得地壳抬升；原来形成的阶地则随着盆地的下陷，而被埋在地下，被黄土覆盖，最终形成基座阶地。根据沉积物的厚度可推断构造运动中地壳的抬升幅度，因此研究阶地的形成是有意义的。

新构造运动影响河流阶地的形成。岳乐平等人认为虽然河流发育与气候有关，但构造运动是阶地形成的主要因素[10]。通过对渭河支流如灞河、洛河等研究发现，河流阶地形成与构造运动和气候有关。渭河南岸阶地发育差异较大：西安拗陷中发育第1、2级阶地；临潼在凸起中发育第3级阶地，但阶地面狭窄；华县、华阴的固市拗陷只发育第1级阶地，阶地面平坦，没有黄土台塬；而潼关地区凸起中又发育第3级阶地[3]。

关中盆地的河流阶地主要在渭河中下游，主要受地壳运动控制。盆地内地壳抬升，使河床的纵比度增加，河流的下蚀作用增强，形成V型谷。经过侵蚀作用，河漫滩变成了河谷两侧的阶地。当地壳相对稳定时，河流以旁蚀作用为主，形成U型谷，此时发育与第1级阶地没有明显界限的河漫滩[11]。天水段的渭河、彬县段的泾河就是在稳定抬升运动和河流下蚀作用下形成的。而骊山山地的抬升运动，使得灞河侧移，向白鹿塬方向侵蚀，最终形成阶地。从渭河阶地的位相上看，除渭河盆地断裂带会有一些变化外，其他地方也有一些变化。如渭河的上游宝鸡段往下游方向呈逐渐下降趋势；而在西安以东的临潼、渭南、华阴、华县等地区却沿着洛河段下游方向逐渐抬升。由于受华山北坡断裂带下陷的影响，渭南到华县缺失第3级阶地。而渭河中下游阶地相位的变化，说明骊山断块山和渭南以东地区在新近纪以来的地质构造活动中发生了隆起抬升。从渭河阶地相位变化可知，渭河盆地内新构造运动具有不均匀性。