0 前言

黄陵背斜位于扬子地台上扬子台褶带的东缘。该背斜西边为秭归向斜，东边为当阳向斜，三者轴向互相平行，方位近南北向，在其西南部为仙女山断裂。背斜本身为一穹窿构造，核心部分由前震旦系结晶杂岩组成，西翼陡东翼缓，依次由震旦系到三叠系组成，层间大都呈连续的整合或假整合接触，角度不整合出现在震旦系和前震旦系之间。在黄陵背斜与秭归向斜之间发育香溪河，地质灾害主要分布于香溪河右岸，秭归向斜中的侏罗系构成本区地质灾害主体构造层。其中，贾家店附近是本区地质灾害主要集中地区，其次为八字门——向家店滑坡聚集区和兴山县城附近滑坡聚集区。

近几年随着三峡工程的建设，本区相关研究逐步深入。前人将本区划归于秦岭造山带的组成部分，认为是东西向构造后期改造的结果^{[1, 2]}，同时关于分布于此区的仙女山断裂是否穿越长江也是争论的焦点问题之一^{[3, 4]}。总之关于黄陵背斜的形成时间和机理，目前意见尚不统一。对黄陵背斜的发展演化特征论及者较少,本文仅就黄陵背斜的形成和演化过程谈些粗浅认识，供今后进一步研究参考。论及黄陵背斜，不能不考虑其与秭归向斜、当阳向斜以及仙女山断裂的内在关系，这可能是研究黄陵背斜形成时间和成因规律的突破口。同时分布于本区的地质灾害与地质环境的内在关系同样与这些基础问题的澄清具有重要联系。

研究区位于扬子地台的4个二级构造单元及它们的拼接带之上，以城口——襄樊断裂、齐耀山断裂以及黄陵背斜为界，将研究区分为4个二级构造单元，分别为大巴山台缘褶皱带(大巴山弧形构造带)、四川台坳(川东褶皱带)、上扬子台褶带(八面山弧形构造带)和江汉断坳(图 1)。在时间上，不同的构造体系形成于不同的时间，区域构造应力场经历了长期的发展演化。特别是后期构造应力场对先存构造的改造和利用，使各构造体系的组成部分发生了显著变化，改变了原来的面貌；对于其归属以及成因存在不同的认识。其中的关键点就是黄陵背斜的隆起时间和仙女山断裂活动特征。

图 1 研究区构造纲要图 Fig. 1 Structure outline map of the Three Gorges area

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1 黄陵背斜、秭归向斜形成机理及形成时间

1.1 空间分布特征

黄陵背斜及其相关构造位于上扬子台褶带(八面山弧形构造带)和江汉断坳分界带上，深部构造属于大兴安岭——武陵山巨型重力梯度带的一部分^[5]。该梯度带一直被中国地质学界认为是东西构造格局转变的过渡地带。背斜西边为秭归向斜，东边为当阳向斜，三者轴向互相平行，方向近南北向，该地区侏罗系只分布于黄陵背斜两翼的秭归向斜和当阳向斜中，成因关系明确(图 2)。

图 2 黄陵背斜、秭归向斜、当阳向斜、仙女山断裂空间关系 Fig. 2 Space site relation of Huangling anticline,Zigui syncline,Dangyang syncline,and Xiannü Mountain fault

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1.2 秭归向斜充填特征

秭归向斜周边分布有三叠系，展布方向为近东西向，并没有受到秭归向斜控制，相反侏罗系分布严格受到秭归向斜限制(图 3)。这表明秭归向斜应该形成于侏罗纪时期，其形成过程与黄陵背斜的隆起密切相关，具有前陆挠曲型盆地^[6]充填特征。

图 3 秭归向斜对侏罗系分布范围控制作用 Fig. 3 Control of Zigui syncline on Jurassic system

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首先，由于黄陵背斜隆起形成的逆冲楔形体的垂向应力作用，使其边缘秭归向斜地壳发生形变而形成挠曲沉降，岩层产状由山前向盆地内部逐渐变缓(图 4)，形成同构造期角度不整合^{[7, 8]}，岩性整体上由一大套细——粗旋回组成(图 5)。

图 4 秭归盆地充填模式及岩层产状变化 Fig. 4 Filling mode and rock stratum attitude in Zigui syncline

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图 5 研究区地层岩性柱状图 Fig. 5 Stratigraphic column of Zigui syncline

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自流井组——陈家湾组主要是一套泥岩和细碎屑岩组合，地层厚度较薄，相当于黄陵背斜隆起初期沉积阶段的产物。此时秭归盆地的沉降速度大于沉积速度，黄陵背斜尚未露出水面成为主要剥蚀区域，碎屑物质来源很少，整个盆地处于饥饿沉积状态，形成一套以深水沉积类型为主体的泥质岩组合。其最底部岩性为砾岩、含砾粗砂岩，主要分布于秭归盆地北部，向上逐渐变化为深灰色泥岩夹页岩层，整体上表现为一套浅湖相到深湖相沉积。

上沙溪庙组和下沙溪庙组沉积物较下侏罗统有较大变化，粗粒物质开始增多，颜色以红色为主体，表现出厚层砂岩与细粒粉砂岩、泥岩的旋回特征。厚层砂岩中发育板状斜层理、平行层理等，在砂岩底部出现泥砾，局部出现砾岩透镜体，具有河道沉积特点。粉砂岩、泥岩中发育水平层理、波状层理、砂纹层理，具洪泛平原沉积特征。整体表现为由自流井组——陈家湾组形成时期的湖泊环境逐渐向曲流河环境的转变过程。此时期黄陵背斜的隆起幅度达到最大，出露于水面之上，并长时间保持相对稳定状态；也是剥蚀碎屑物质达到最大值时期，沉积厚度为前陆挠曲盆地形成过程中的最厚阶段，整体上具有沉降速度基本等于沉积充填速度。

上侏罗统遂宁组——蓬莱镇组为多个红色中粗粒砂岩与粉砂岩、泥岩组成的旋回。在砂岩底部可见泥岩砾石和植物茎干化石，泥质砾岩具有叠瓦状分布特点，砂岩与下伏泥岩或者粉砂岩间存在侵蚀面，砂岩中发育板状斜层理，具有河道沉积特点。细粒沉积物沉积构造发育，存在大量钙质结核，具洪泛平原沉积特点。整体上具有前陆盆地后期“磨拉石”沉积充填特征。此时黄陵背斜隆起基本停止，秭归向斜进入快速充填消亡阶段。

总之，地层在垂向上具有逐渐变厚再减薄的特点，反映出秭归向斜的沉降速度与沉积速度的相互关系，沉降最快时期为上、下沙庙溪组沉积时期，也是黄陵背斜隆起最快的时期。其次，秭归盆地初期具有轴向水系发育，后期主要变为横向水系特征^[9]。古水流方向的变迁反映出黄陵背斜隆起程度的变化，黄陵背斜抬升成为剥蚀区的时间与秭归向斜沉降最快时间基本吻合(图 6)。

图 6 秭归盆地古流向分布和砾石成分统计图[9] Fig. 6 Paleo-current restoration and statistics of conglomerate composition in Zigui syncline[9]

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古水流方向改变基本在中侏罗统上、下沙庙溪组沉积时期，与秭归盆地沉积最厚时期相对应。下侏罗统自流井组底部砾岩表明侏罗纪盆地开始形成。盆地西北缘的砾岩较厚，主要形成于冲积扇体系，显示距离物源区较近，向东南部和南部砾岩逐渐较薄，形成于曲流河沉积环境，在山前附近则表现为细粒物质沉积；砾石排列方向等特点，表明盆地早期沉积物主要来自于盆地西北部神农架地区^[9]。中侏罗统上、下沙庙溪组以厚层粗砂岩或含砾粗砂岩较发育，向西则表现为泥质和粉砂质岩层占据优势；可以利用砂岩层底部滞留砾石或岩层中的斜层理来恢复古水流,恢复的结果表明，这一时期古流向较侏罗纪早期逐渐发生了改变，趋于自东向西。晚侏罗统的遂宁组、蓬莱镇组砂岩中的斜层理和砂岩底部的滞留砾石指示其古流向同样表现为自东向西。

总之，在盆地演化初期和晚期，古流向具有截然不同的结果，表明秭归盆地的物源区主要有两个：一个为盆地西北部山区，神农架地区；另外一个为盆地东部山区，即黄陵背斜地区。它们分别在盆地演化的不同阶段，为盆地提供物源。由此可见，秭归盆地的形成与黄陵背斜的隆起存在密切的关系。通过前人^[10]研究也表明，秭归盆地与当阳盆地侏罗系沉积特征具有一定的可比性和同时性，但明显缺失秭归向斜下部层位。

1.3 成因关系

黄陵背斜的不对称性特征(或局部箱状特征)以及区域地质特征表明，黄陵背斜具有断层相关褶皱的特征。逆冲造山带地形可以提供复杂的物源背景与沉积物之间的扩散体系^{[11, 12]}。一般认为，碎屑楔形体系是由活动的逆断层所形成，沉积物的扩展方向可以与构造迁移方向一致或相反(图 7)，断层相关褶皱(此处为黄陵背斜)形成地貌高，形成两种沉积物扩散方向，即同向扩散体系和反向扩散体系。

图 7 断层相关褶皱内物源及扩散类型示意图 Fig. 7 Schematic diagram of sediment source and diffusion type in fault related folds

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同向扩散体系形成前陆挠曲盆地主体构造层，也就是秭归向斜沉积楔状体；反向扩散体系形成当阳向斜侏罗系沉积体系，属性隶属于山间盆地。黄陵背斜隆升过程控制了其两侧沉积格架的形成。

在此基础上，做出了黄陵背斜、秭归向斜、当阳向斜形成机理示意图(图 8)。从图 8中可以看出，黄陵背斜、秭归向斜、当阳向斜三位一体关系。进一步证明黄陵背斜真正形成时间为侏罗纪时期，秭归向斜、当阳向斜在此期间同时形成。

图 8 黄陵背斜、秭归向斜、当阳向斜形成机理示意图 Fig. 8 Schematic diagram of formation mechanism of Huangling anticline,Zigui syncline and Dangyang syncline

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2 仙女山断裂形成机理及形成时间

仙女山断裂位于黄陵背斜西南，向北消失于秭归向斜，向南与都镇湾断裂相连。该断裂全长约20 km，走向北西350°，倾向南西，倾角地表所见为70°~80°(图 9)，在断层面上见两组擦痕，一组侧伏角80°，另外一组侧伏角为30°。仙女山断裂主要展布在古生代、中生代组成的地层中，并控制了白垩系分布。秭归周坪镇龙洞附近重金石矿开采矿洞中可见断裂破碎带宽数米至数十米不等，带中片状构造岩极其发育，具明显的挤压特征(图 10)。

图 9 仙女山断层及其面上的擦痕线状构造 Fig. 9 Scratch on fault surface of Xiannü Mountain fault

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图 10 周坪镇重晶石矿巷道中仙女山断层面(挤压特征) Fig. 10 Fault surface of Xiannü Mountain fault in barite deposits tunnel in Zhouping Town

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八面山构造整体走向特征及黄陵背斜走向特点(向南倾覆)表明，在燕山运动早期(侏罗系沉积时期)区域应力场的方向应该表现为NWW向(大概为60°N~80°W)。在这种应力场作用下仙女山断裂形成。同时仙女山断裂也具有传递断层的基本属性，作为一种调整型构造存在(传递断层(转换带或调整带)的概念最初在20世纪70年代应用于逆冲推覆构造的研究中)。变形带的应变在区域上应该是守恒的，但逆冲断层带内的各单个构造并不是如此。在逆冲断层走向上，主逆断层某些部分变成了分支断层或褶皱。这些分支断层或褶皱分担了一部分形变，其规模与同主断层引起的地壳形变呈消长关系。

黄陵背斜向南隆起幅度逐渐缩小，正好与仙女山断裂的出现相对应，同时秭归向斜向南终止于仙女山断裂。所有这些都表明，仙女山断裂的出现协调了南北向的黄陵背斜构造与八面山弧形构造之间的过渡关系，限制了黄陵背斜向南发展过程。同时也正是由于仙女山断裂的存在，秭归向斜没有再向南发展；正是由于秭归向斜的存在，仙女山断裂也不可能再向北发展。从一定意义上来说，仙女山断裂与黄陵背斜、秭归向斜、当阳向斜同属同一构造体系。此时期(侏罗纪)区域应力场方向与太平样板块的活动一致，与库拉板块俯冲消亡时间基本一致，此时间仙女山断裂表现为左行滑动；由于秭归向斜的形成和发展，限制仙女山断裂向北继续延伸，导致其不可能穿越秭归向斜向北发展。前人对仙女山断裂的争议也主要集中于是否穿越长江向北延伸，就此分析向北延伸的可能性已经不存在，从根本上解决了前人遗留的问题。仙女山断裂传递断层属性的确立表明，仙女山断裂与黄陵背斜、秭归向斜、当阳向斜在时间上同为一期构造的产物，在空间上互相联系，形成统一构造体系。

进入白垩纪时期，仙女山断裂的活动性质与中国东部整体活动特性一致，进入引张发育阶段，形成了仙女山断陷盆地，具有断陷盆地的充填特征。在盆地的西部边界存在大量低水位沉积体系，主要为洪积扇沉积，向内部逐渐过渡为扇三角洲相，局部存在湖泊沉积体系，同时沿着仙女山断裂存在纵向水系(图 11)。仙女山断裂作为断陷盆地是短寿的，只具有断陷盆地初期特征，随之就消亡了，相反在江汉盆地则发育成完整的断陷盆地演化旋回。因此，仙女山断裂作为中国东部构造域的最西端概念上是成立的。

图 11 白垩纪时期仙女山断裂张性活动特征 Fig. 11 Tensional fracture feature of Xiannü Mountain fault in Cretaceous period

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在白垩纪末期，随着仙女断陷盆地消亡，据黑岩屋及杨家岭两处逆断层特征分析，该期应力场为近东西向，仙女山断裂表现为左旋活动特征(图 12)。

图 12 白垩纪末期仙女山断裂压扭性活动特征 Fig. 12 Compression fracture feature of Xiannü Mountain fault at the end of Cretaceous

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杨家岭构造的整体特征表现为奥陶系整体覆盖在志留系之上，存在两种成因解释：第一，地质灾害说，认为杨家岭构造为滑坡堆积物，由于地壳上升，河流下切，山体不稳，形成岩质滑坡，但其物质来源尚不清楚，也很难解释清楚；第二，推覆体说，认为杨家岭构造奥陶系为推覆体上盘残留物质，覆盖于志留系泥页岩层之上。

从相对应构造配套的角度，推覆体说更合理一些，特别是在杨家岭构造仙女山的另一侧，黑岩屋构造的存在表明形成杨家岭推覆体的构造环境是存在的。黑岩屋构造为一逆断层(地表产状，320°∠40°)，表现为二叠系逆冲到白垩系之上，确定了其构造的形成时间为白垩纪之后；同时，在龙洞重晶石矿平硐内也见到该断层面的存在，断层走向基本一致，倾角相对变缓(320°∠25°~30°)，在地震监测平硐内部同样看到产状相对平缓的逆断层(223°∠32°)。从组合特征分析，皆为仙女山断裂活动的产物，其应力场的恢复表明挤压应力方向为近EW方向，具备产生杨家岭构造的区域构造地质条件。

总之，仙女山断裂的3期活动性代表了研究区3次构造变迁：仙女山断裂的第一次活动与中国中部地区前陆盆地形成时期相吻合，体现为传递断层属性，与黄陵背斜、秭归向斜、当阳向斜同属同一构造体系，与北部的鄂尔多斯盆地同属相同构造时期；第二次活动时期与中国东部裂陷构造域相一致，形成断陷型盆地，只是规模和持续时间相对短暂；第三次活动时期主要受中国西部构造域影响，表现为挤压走滑性质。

3 香溪河流域构造与滑坡群的关系

香溪河流域位于黄陵背斜与秭归向斜的交接部位。黄陵背斜与秭归向斜作为同一构造体系中的不同构造单元，基本是在东西向构造基础上发育起来的。前已述及秭归向斜作为一前陆挠曲盆地，其沉 降幅度最大的地方位于长江北岸贾家店附近，该区也是秭归向斜侏罗系南北向产状倾角最陡的地区，向两侧倾角变缓。也就是说该区是后期黄陵背斜隆起幅度最快的地区，相应对同沉积构造层侏罗系的影响较其他地区大，因此在该区形成滑坡聚集区^[13](贾家店滑坡聚集区)。同时，受先期东西向向斜构造影响在其两翼同样形成两个滑坡聚集区，八字门——向家店滑坡聚集区和兴山县城附近滑坡聚集区，在聚集区中间过渡部位滑坡数量和密集度很低，规模相对很小(图 13、表 1、表 2)。

图 13 香溪河流域滑坡聚集带示意图 Fig. 13 Schematic diagram of Xiangxi River landslide zones

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该区滑坡群的分布特征表现出3个滑坡聚集带的形成。从演化特征上看，具有从两侧向中心的演化规律，是继承东西向构造基础上所表现的特点。同时，该区滑坡的共同特征是以反向堆积型滑坡为主(图 14)，局部地段还表现为多期叠加的特征(八字门滑坡)；在兴山新县城附近，香溪河的左岸侏罗系表现为顺向坡结构，由于岩层倾角普遍大于地形坡脚，具备形成重力背斜的基本条件，但是由于没有达到极限坡长，重力背斜构造现象在该区基本不存在，表现为顺向堆积体滑坡(图 15)，堆积体成因为崩坡积。

图 14 八字门——向家店和贾家店滑坡聚集区典型滑坡剖面图 Fig. 14 Profile of typical landslide of Bazimeng-Xiangjiadian and Jiajiadian landslide zones

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图 15 兴山县城附近滑坡聚集区典型滑坡剖面图 Fig. 15 Profile of typical landslide of nearby Xingshan County

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4 结论

1)黄陵背斜、秭归向斜、当阳向斜、仙女山断裂同属统一的构造体系。其形成和演化与中国东西部构造格局的变迁一致，黄陵背斜具有断层相关褶皱的特点，秭归向斜具有前陆挠曲盆地构造属性。

2)仙女山断裂形成之初具有传递断层的基本属性，后期又经历了引张、挤压演化过程，不存在跨越长江向北延伸的问题，从构造观点上澄清了地学界存在已久有关这一问题的争议。

3)受秭归向斜沉降幅度及东西向构造与南北向构造复合影响，在研究区形成3个滑坡聚集区，分别为贾家店滑坡聚集区、八字门——向家店滑坡聚集区、兴山县城附近滑坡聚集区。