试论郯城-庐江断裂带形成、演化及问题

在前人研究基础上,并结合地质、地球物理、地球化学等资料,审视郯庐断裂带的力学性质、演化阶段、动力学背景以及深部岩石圈活动对郯庐断裂带和渤海湾盆地形成的影响,提出一些与前人研究成果不同的认识：郯庐断裂是追踪继存性断裂;郯庐断裂南段在晚古生代可能存在转换断层;渤海湾盆地形成与地幔柱有关,与郯庐断裂扭动关系不大等。最后质疑3个问题与地学同仁探讨。     

利用重磁场研究郯庐断裂及周边构造

对郯庐断裂及其邻区的重磁场资料进行整理和分析,给出了断裂带分段位场特征。结合4条地学断面资料,对郯庐断裂性质、深部地壳构造进行了研究。结果认为,郯庐断裂具有明显的分段性,不同段落重磁场特征不同。以郯庐断裂为界,两侧断裂走向不同:西侧6条断裂走向为东西或近东西向,可看出郯庐断裂东侧是向北东向移动;西侧向西南移动,并以走滑为主的大型左旋平移断裂带。根据深部地壳构造特征,郯庐断裂是一条近于直立、一直延伸并切过莫霍界面的深大断裂带,该断裂地壳结构以破碎为主并表现上宽下窄的特征。根据重力场特征,推断郯庐断裂南部边界到武穴(广济)为止,没有继续南延过长江。     

郯庐断裂带附近地壳浅层现今构造应力场

郯庐断裂带是中国东部大陆规模最大的第四纪活动构造带和地震活动带,断裂带附近现代构造应力场明显控制了其运动方式、活动强度和地震活动,深入研究郯庐断裂带附近地壳浅层现今构造应力场,对于探讨断裂带当前活动性具有重要的科学意义。在参考前人研究成果的基础上,依据郯庐断裂带附近(山东—环渤海—辽宁段)6个600~1 000 m深孔地应力实测数据,初步揭示了断裂带附近地壳浅层应力分布规律,并分析其在不同活动段之间的差异。结合研究区已有其他应力数据(震源机制解、钻孔崩落、应力解除及断层滑动矢量反演数据等),重绘断裂带及邻区地壳现代构造应力场图,基于此详细分析了现今构造应力场主压应力方位特征及其对断裂活动方式的影响。初步结果表明:(1)在构造应力积累水平上,郯庐断裂带山东段西南端应力积累最高,渤海段东、西两侧之辽东半岛应力积累强度次之,辽宁段东北端本溪地区略低于渤海段,山东段北端和河北昌黎两地应力积累强度最低。(2)断裂带山东段南端地应力环境为逆冲型,而北端以正断型为主;渤海段之辽东半岛和河北昌黎及邻区主要为正断型;辽宁段东北端以正断型为主,兼具走滑型应力状态,地壳浅部地应力状态与断裂各段第四纪以来的运动学特征具有较好的一致性。(3)郯庐断裂带山东段及邻区现今构造应力场主压应力优势方位为N70°E,渤海段及邻区为N68°E,辽宁段及邻区为N72°E,各段之间差异不明显,该应力作用方式有利于断裂带产生右旋走滑活动,同时也表明郯庐断裂带所处的华北及辽宁大部地区具有较统一构造应力环境。     

论郯庐断裂带(嘉山—庐江段)A型推覆作用

郯庐断裂带(嘉山—庐江段)由上太古界阚集群、下元古界肥东群组成。其东缘及邻区为中元古界张八岭群—中生界三叠系出露区。磁场为“薄楔状”异常特征,异常区东缘为一大型逆掩推覆断裂,无为盆地是逆掩推覆作用形成的小型挠曲盆地。强烈的地质构造特征及地球物理场特征是扬子板块沿郯庐断裂带(嘉山—庐江段)A型俯冲活动所造成的。这种俯冲活动是印支运动与燕山运动的产物。     

郯庐断裂带研究进展及存在问题探讨

郯庐断裂带是中国东部一条重要的强烈构造变形带,影响范围巨大,经历了多期的构造演化,且各时期的断裂活动性质不同,具有重要的地质意义,若干年来吸引了大量的国内外学者对其进行研究,各自对郯庐断裂带的认识也不尽相同,形成了百家争鸣的局面。为了更好地认识郯庐断裂带的研究进展,整理分析了大量前人研究资料,对其展布特征、构造样式、深部地质背景、形成演化、形成模式等方面做了总结,并对研究中存在的问题作了讨论。     

郯庐断裂带(安徽段)对地表水系空间分布形态的影响研究

为了研究郯庐断裂带(安徽段)构造活动对其周边地表水系形态及其发育特征的影响,本文基于DEM数据,利用GIS空间分析功能并结合郯庐断裂带构造运动特征,对郯庐断裂带(安徽段)周边水系的几何分布特征进行研究。研究表明:郯庐断裂带(安徽段)在不同地质历史时期对区内地表水系产生错动影响。受郯庐断裂三叠纪到白垩纪期间左旋走滑运动影响,两条二级水系在大别山区自西北向东南流经郯庐主干断裂及次级断裂时与断裂呈近似直角相交并发生左旋错动。大别山地区的皖河流域与华阳河流域水系受郯庐断裂第四纪以来逆右行平移运动影响流向由东南向同步大幅度拐向南西,表现为右旋扭错;巢湖流域水系受五河—合肥断裂和石门山断裂影响也出现了右旋位错。此外,受郯庐断裂带构造运动形成的合肥盆地和地堑式嘉山盆地的影响,池河的主河道沿合肥盆地东侧的沉降带和石门山断裂与嘉庐断裂之间的嘉山盆地发育。     

郯庐断裂带山东段的中新生代构造演化特征

本文在总结郯庐断裂带的最新研究成果的基础上,对郯庐断裂带山东段深部构造特征、运动学特征和内部结构特征进行了分析,并对郯庐断裂带山东段的中新生代构造演化过程进行了研究。在华南华北碰撞造山时期,郯庐断裂带山东段发生了显著的左旋走滑剪切变形。郯庐断裂带山东段在晚侏罗至早始新世(50Ma前)的左旋走滑直接受控于古太平洋板块向东亚大陆的俯冲,板块俯冲边界的应力直接传递到郯庐断裂带导致其发生走滑运动;早白垩世中期至古近纪,郯庐断裂带山东段内部及两侧盆地的伸展则受控于深部岩石圈减薄、地幔底辟导致的裂陷作用。     

Analysis of Structural Styles in Northern Segment of Tancheng-Lujiang Fault Zone

郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)北段在中—新生代发生多期不同性质活动,形成各具特色的构造样式.各种构造样式和地层间切割或覆盖关系的匹配研究,为限定断裂带活动期次及时代,建立郯庐断裂带北段变形序列提供了第一手资料.不同构造样式反映了断裂带由老至新经历了以下5个重要的变形事件:①密山县知—镇韧性剪切带黑云母40 Ar/39 Ar等时线年龄为161±3Ma,是郯庐断裂带再次发生大规模左旋走滑活动并扩展到东北地区的产物;②四平市叶赫镇负花状断层系以及早白垩世早期东北断陷盆地群的形成,是郯庐断裂带北段在早白垩世早期发生强烈的走滑—伸展作用的重要依据;③四平市石岭子镇佳木斯—伊通断裂大型逆冲断层系和断层相关褶皱、桦甸县敦化—密山断裂"逆地堑"、沈阳—哈尔滨逆冲断裂是郯庐断裂带北段特征最明显、分布最广泛的构造样式,它们形成于晚白垩世嫩江运动—晚白垩世末期,反映了这一时期郯庐断裂带北段遭受到广泛而又强烈的右旋走滑—逆冲作用;④佳伊、敦密古近纪地堑是右旋走滑、伸展双重机制控制的产物;⑤在渐新世末期古近纪地堑的构造反转结束了地堑的演化;中新世郯庐断裂带北段上地幔剪切控制了新生代含幔源包体火山口沿断裂有规律的分布.上述5个重要的变形事件由老至新组成了郯庐断裂带北段较为完整的构造演化序列,它们是不同地球动力学机制的产物.     

渤海郯庐断裂西支构造特征及对潜山形成的控制作用

渤海郯庐断裂西支是指郯庐断裂渤海段西侧分支断层,其形成演化对前新生代地层展布和潜山构造发育具有重要控制作用。基于三维地震、钻井、分析化验等资料,对渤海郯庐断裂西支构造特征、成因演化模式,以及对潜山形成的控制作用进行了分析。研究表明:(1)渤海郯庐断裂西支具有印支期、燕山早期、燕山中期、喜山早期多期叠加活动的特征,喜山晚期活化作用弱,整体隐伏于新生代沉积物之下;(2)渤海郯庐断裂西支具有显著的分段性,被近东西向断裂分割成北、中、南3段,各段在关键地质时期构造变形型式和强度存在一定差异;(3)印支期不均一南北向挤压所导致的走滑转换是渤海郯庐断裂西支的启动机制;(4)渤海郯庐断裂西支在印支期-燕山早期走滑逆冲活动及伴生褶皱是控制潜山地层展布及渤中19-6等潜山构造形成的关键因素。研究成果可以为渤海海域的油气勘探提供基础。     

郯庐断裂带中南段重磁特征与深部构造

郯庐断裂带是中国东部地球物理场的分界线。它在磁场上呈现出一条NNE向线性正磁异常带,它的重力场特征表现为规模较大的布格重力异常梯度带。在断裂带的两侧,其区域磁场、区域重力场无论是场值大小,还是异常规模以及各异常的展布形态等诸方面都具有明显的区别。地球物理特征揭示郯庐断裂带深部构造,为研究重点矿产分布规律及地震灾害预报具有重要的实际意义。