秦岭造山带是在不同时期由不同构造体经多种类型的造山作用复合而成的。晚中生代时期，随着华北与扬子板块的持续汇聚，秦岭造山带发生强烈的陆内构造变形。新生代时期，西秦岭受青藏高原向东扩展影响，表现为强烈挤压变形和隆升，而东秦岭受青藏高原变形影响作用较弱，主要表现为伸展构造，受北缘断裂控制快速隆升，晚中新世—第四纪隆升速率明显增大（张国伟等，1996；孟庆任，2017）。铁炉子—栾川—南召断裂带是秦岭造山带北缘主要边界断裂之一，也是华北、扬子与鄂尔多斯块体之间重要的交界断裂，新构造运动强烈（Zhang et al，1995；周厚云等，2001；杨晓平等，2005）。该断裂带作为中国东部华南块体与华北块体的分界断裂，其左旋扭动体现了华南块体与华北块体向东运动的差异性滑移。

铁炉子—栾川—南召断裂带的西段——铁炉子断裂与华山山前断裂相交，活动性较强，遥感影像显示断错地貌清晰，断层陡崖线性延伸，水系左旋位错明显，晚更新世以来左旋滑动速率为1.25 mm/a（杨晓平等，2005）；而栾川—南召断裂经栾川进入南阳盆地，活动性相对较弱，尚未见晚第四纪以来活动证据，断错地貌不甚发育。目前，有关铁炉子断裂与栾川—南召断裂之间的活动性差异原因以及构造变形差异等问题仍悬而未决。渭河盆地内部和华山山前断裂记录了多次6级以上强震，我国历史上人员伤亡最大的地震——1556年华县8级地震即发生于此，而栾川—南召段则地震稀少（国家地震局震害防御司，1995；韩恒悦等，2002）。铁炉子—栾川—南召断裂多发育在基岩区，因而传统的活动构造研究手段面临诸多限制。考虑到水系形态对构造运动的响应灵敏（史兴民等，2003），基于高分辨率影像与GIS技术的迅速发展，通过识别特定的水系形态来研究区域构造活动特征和地壳掀斜规律，已成为地质地貌学家常用的手段之一（Marple et al，1993；Jackson et al，1994；Goldsworthy et al，2000）。因此，本文拟通过水系形态和剖面分析，研究铁炉子断裂东端的地壳掀斜特征及结束方式，进而讨论其与栾川—南召断裂的转换方式及活动关系。

铁炉子—栾川—南召断裂是东秦岭NWW向的深大断裂之一，展布于铁炉子、古城、洛南、栾川一线，总体走向310°—330°，倾向NE，倾角50°—70°。该断裂向西进入渭河盆地，并隐伏于渭河盆地，与NW向的八渡—虢镇断裂相连，栾川—南召段向东进入南阳盆地（图 1）。断裂带宽数百米，由构造角砾岩、碎裂岩、千枚岩、糜棱岩等组成。根据GPS观测结果，整个华南块体向SE滑移的速率约10.5 mm/a，华北块体向东滑移的速率约7 mm/a（张培震等，2003），而东秦岭地区的左旋活动断裂系滑动速率约2.25—4.75 mm/a（杨晓平等，2005）。针对跨断层冲沟及河流阶地左旋位错量及年代学研究表明，铁炉子断裂中更新世中期以来左旋滑动速率为3.0—3.75 mm/a，进入晚更新世以来活动速率约1.25 mm/a（杨晓平等，2005）。

图 1(Fig.1)

图 1 研究区地质构造 Fig.1 Geological structure map of the study area

铁炉子断裂向东与栾川—南召断裂相连。该段断裂多发育在中生代花岗岩中，断裂带胶结程度高，局部新近系和中更新统覆盖在断层之上且未被断错，前人研究认为栾川—南召断裂为早—中更新世活动断裂（王志铄，2017）。

基于研究区GDEM数据及GIS分析技术，笔者提取洛南盆地向东至卢氏盆地沿线的水系分布，见图 2。考虑到断裂活动具有分段性，针对不同地段的水系分别开展发育及变形研究，可全面反映断裂整体构造活动特征。为此，选择构造位置处于断裂西段、中段和卢氏盆地的3处区域分别开展讨论，分别对应图 3、图 5及图 6、图 7。

图 2(Fig.2)

图 2 研究区水系分布 Fig.2 Drainage systems in the study area

（1）断裂西段。铁炉子段在洛南盆地分叉为洛南盆地南缘和北缘2支断裂，使洛南盆地构成一个小型地堑。通常伸展断层的差异性升降活动不仅造成两盘地貌存在高差，还使下盘地壳的掀斜方向与断层倾向一致，导致在断层下盘易发育“平行状”冲沟（Goldsworthy et al，2000）。如图 3(a)所示，①、②、③和④组冲沟位于南支断裂下盘，均流向北；⑤、⑥和⑦组冲沟位于北支断裂下盘，亦一致向南流动，指示了地壳掀斜方向；跨盆地剖面A—A′和B—B′表明2支断裂的下盘均向盆地中心掀斜，见图 3中(b)、(c)。根据A—A′剖面图，盆地北部地形低矮，南部地形海拔较高，且山麓地带坡度较陡，说明盆地活动以盆地南缘断裂为主，活动性更强，见图 3(b)、图 4。

图 3(Fig.3)

图 3 洛南盆地水系特点及剖面分析 Fig.3 Drainage patterns and profile analysis in Luonan Basin

图 4(Fig.4)

图 4 冲沟⑤、⑧所指示的断层端点和分段特征 Fig.4 The endpoints of fault and segmentation indicated by gulley ⑤ and ⑧

根据“平行状”水系的分布范围，推断该处断裂造成的地壳掀斜影响范围约4 km，见图 3(a)中虚线所示。同时，⑥和⑦组冲沟在断层下盘一致向左扭动，表明该断层具有左旋走滑性质。冲沟⑤和⑧均表现出在断层以北流向南，在断层附近明显受到断层影响，向断层上盘内部拐弯，考虑到正断层不同段落的上盘地壳由于位错量差异常产生波状起伏现象，且断层分段处常为大型河流和洪积扇的通道，认为冲沟⑧为断层分段标志，而冲沟⑤则为断层端点（图 4）。

（2）断裂中段。图 5所示地形位于洛南盆地与卢氏盆地之间，铁炉子段合并为一条断裂。该区为基岩区，以侵蚀作用为主，地貌和水系特征皆表现出断层的左旋走滑性质（图 5）。

图 5(Fig.5)

图 5 铁炉子断裂左旋错断水系位错量 Fig.5 The dislocation quantity of left lateral Tieluzi fault drainage system

冲沟s1、s2、s3、s4的左旋位错量分别为655 m、481 m、465—474 m、474 m。与洛南盆地类似，在该区东南部亦出现一系列流向北的“平行状”冲沟（s5、s6、s7、s8和s9），结合南北两侧明显的地貌和坡向差异（图 6中框a），笔者认为该处发育1条走向近EW的断裂，即卢氏断裂（F₃）。

图 6(Fig.6)

图 6 卢氏盆地坡向 Fig.6 Aspect map of Lushi Basin

铁炉子段的东端止于卢氏盆地南，走向由近EW逐渐向NE偏转。卢氏断裂在影像上的断错地貌明显，西端走向近EW，进入卢氏盆地后断层走向NE，与盆地东界断裂洛河断裂（F₂）基本平行。

（3）卢氏盆地。在卢氏盆地内，以卢氏断裂为界，两侧地壳倾向差异巨大，见图 6。根据卢氏断裂走向，对坡向进行重采样和归集，结果显示，卢氏断裂上盘地壳普遍倾向120°—180°，下盘地壳普遍倾向300°—360°，在断裂处形成规模较大的沉降中心，影响着整个盆地的侵蚀—堆积过程。

跨盆地剖面分析结果显示，目前影响盆地内部地貌的构造主要为洛河断裂和卢氏断裂（图 7）。盆地北部老断裂的断层面由于侵蚀作用已明显下降变缓，部分地段高差已不明显。盆地内部水系的形态特征（图 8）表明，大规模近乎平行的冲沟由盆地边缘向中部沉降中心汇聚，区域性的地壳向NW掀斜，且在沉降中心两侧存在约70—80 m的高差（图 7），笔者判断，此为卢氏断裂继承了洛河断裂活动性的结果，卢氏盆地的最新活动或已由盆地边缘向盆地内部迁移。

图 7(Fig.7)

图 7 卢氏盆地剖面分析 Fig.7 Profile analysis across Lushi Basin

图 8(Fig.8)

图 8 卢氏断裂下盘水系形态 Fig.8 Drainage patterns on the footwall of Lushi fault

走滑断裂的尾端通常存在构造转换区，其挤压或伸展特性取决于转换区与断层的位置关系及走滑断裂的活动方式。前已述及，铁炉子断裂作为铁炉子—栾川—南召断裂带的西段，其活动体现了华北平原与华南块体向东运动的差异性滑移，晚更新世以来的左旋走滑速率为1.25 mm/a（杨晓平等，2005）；相比之下，栾川—南召断裂则为早—中更新世断裂。因此，两段落如何保持其间的物质与位移平衡，二者之间是否存在转换区，值得思考。若存在，其构造样式及稳定性如何，造成两段落活动性差异的机理如何等，均需要深入研究。

需要注意的一个现象是，在铁炉子段东端，断裂走向呈弧形，逐渐由近EW转变为NE后终止（图 9），为主段落终止的标志。卢氏断裂具有正断性质，其上盘运动方向与铁炉子断裂北盘运动方向一致，可将二者视为一个整体，卢氏断裂与铁炉子断裂东端可看做铁炉子断裂尾端的伸展转换区。

图 9(Fig.9)

图 9 研究区块体运动模式示意 Fig.9 Schematic model of block motion

转换区内破裂形式常表现为马尾构造（horsetail fracture）。铁炉子段尾端转换区的“雁列剪切破裂”模式是马尾构造的表现形式之一（Twiss et al，1992）：在主断裂尾端，发育一系列与主断裂呈一定角度展布且活动方式相似的雁列状断裂，将主断裂走滑量逐渐吸收以保持块体运动的平衡。

由此初步分析铁炉子—栾川—南召断裂带不同段落间的活动性差异如下：洛河断裂将铁炉子断裂北盘分成2个块体。随着洛河断裂的活动性逐渐减弱，盆地中部的卢氏断裂继承了洛河断裂的活动性继续伸展，在盆地内部地壳掀斜规律逐步形成的同时，与铁炉子断裂东端一起构成伸展转换区，导致铁炉子断裂北盘、卢氏盆地以西地区向东运动的速率降低（图 9，v₃＜v₁）。铁炉子断裂的左旋走滑速率（1.25 mm/a）不仅表现了南北两盘向东运动的差异性，还代表了卢氏盆地的伸展速率。铁炉子段的左旋作用未能向东传递，造成栾川—南召断裂的南北两盘近乎相对静止（v₁ = v₂），进而导致同一断裂带不同段落之间的活动性差异。

基于GDEM数据和GIS技术，获取洛南—卢氏地区水系分布特征，并分析断层活动特征，得到主要结论如下。

（1）水系形态较好地反映了洛南盆地与卢氏盆地的构造活动。由于正断层下盘地壳掀斜方向与断层倾向一致，多发育与断层走向近垂直的“平行状”冲沟，冲沟的长度和坡度取决于岩性及断层活动强度。

（2）卢氏盆地的最新活动已由盆地边缘迁移至盆地内部。卢氏断裂下盘广泛发育的“平行状”冲沟表明，卢氏断裂继承了洛河断裂的活动。卢氏断裂活动不仅造成两盘在地貌上存在70—80 m的高差，还在盆地中部形成规模较大、走向NE的沉降中心。

（3）铁炉子断裂与栾川—南召断裂以伸展转换区的形式相连。铁炉子断裂东端与卢氏断裂一起构成走滑断裂尾端的伸展转换区。前者的左旋走滑量在尾端被转换区的伸展量所吸收，可能是导致栾川—南召断裂晚第四纪以来不活动的关键因素。