渤海海域郯庐断裂带新生代活动方式与演化规律——以青东凹陷为例

青东凹陷东边界为郯庐断裂带在渤海海域内西支断裂所在,平面上由4条北北东向断裂呈左阶雁列式排列,剖面上以上盘下降为主,局部具有张扭性和压扭性花状构造现象。青东凹陷东界上的郯庐断裂新生代经历了古近纪右行平移正断层活动、古近纪末盆地挤压反转中的逆右行平移、新近纪的弱拉张活动和第四纪以来的逆右行平移4个演化阶段。古近纪断陷期,先存的郯庐断裂带由于具有较低的强度,在南北向伸展应力场作用下复活并表现为具有右行平移分量的斜向拉张活动,在浅部新生4条左阶雁列式断层,并与盆地内北西向基底断裂系统和东西向新生正断层共同控制了古近系的沉积格局。古近纪末发生了盆地反转,结束了断陷盆地发育阶段,在北东东-南西西向区域挤压应力作用下郯庐断裂表现为逆右行平移活动。新近纪坳陷阶段,盆地内构造活动较弱,主要受控于岩石圈热沉降作用,但郯庐断裂仍具有较弱的伸展活动。第四纪以来,郯庐断裂再次转变为逆右行平移活动。     

沾化凹陷中、新生代断裂发育及其形成机制分析

在采用断层活动速率定量分析断裂活动性的基础上,就印支运动以来沾化凹陷断裂的发育期次、组合特点、成因机制等进行了研究和探讨。结果表明：中、新生代济阳坳陷沾化凹陷的断裂发育受控于欧亚构造域的西伯利亚板块、扬子板块与华北板块的挤压拼接和滨太平洋构造域及其郯庐断裂带的活动两大构造体系域;晚三叠世NW向逆推断层的发育为华北板块与扬子板块挤压拼接时产生的板内局部挤压调整效应;晚侏罗世—白垩纪NW向断层发生的构造反转是在太平洋板块俯冲造成地幔上涌所产生水平拉张背景下郯庐断裂左行走滑的结果;燕山—喜山构造阶段过渡期郯庐断裂由左旋至右旋的转换,则导致了研究区断裂发育由NW向至NE(NEE)向的转型。     

辽中凹陷反转构造及其对郯庐断裂带走滑活动的响应

辽中凹陷发育多种样式的反转构造,其形成演化与郯庐断裂带辽东湾段新生代的脉动式活动有直接关系。通过最新的地震剖面、相干体切片等资料以及平衡剖面恢复等方法,对辽中凹陷反转构造的几何学形态、演化过程和反转期次进行研究,并结合区域板块活动背景,分析反转构造演化过程及其对郯庐断裂带新生代活动的响应。结果表明:辽中凹陷发育反转断裂、反转背斜、泥底辟、隐伏凸起等多种类型的反转构造,且沿郯庐断裂带呈带状展布。辽中凹陷在新生代主要曾经历了三期构造反转,分别发生在沙三段沉积末期、东营组沉积末期和明化镇组沉积末期。三期构造反转均与郯庐断裂带的走滑压扭活动有关,从根本上受控于周边板块活动背景的变化:第一期反转是由于太平洋板块俯冲方向和速率发生变化,导致郯庐断裂带由左旋走滑转为右旋走滑,由走滑张扭转为走滑压扭,形成反转构造的雏形;第二期反转的动力主要来源于太平洋板块对中国大陆向西的推挤作用,导致渤海湾地区受到整体挤压以及郯庐断裂带发生走滑压扭,使反转构造定型;第三期反转是由于太平洋板块的加速俯冲促使郯庐断裂带晚期再次发生走滑压扭活动,对早期反转构造进行改造。其中沙三段和明化镇组沉积末期的反转为局部反转,强度较弱,东营组沉积末期的反转为区域反转,强度最高。     

从地震信息看新生代郯庐断裂带的展布与活动

郯庐前新近纪断裂带为中国东部滨太平洋地区一条巨型张扭走滑构造带。利用地震信息分析地质结构,可将其分为南、中、北三大段和七亚段。按其影响范围的规模可划分为广义和狭义两类:广义郯庐前新近纪断裂带地质结构是“两凹夹一隆”,狭义郯庐前新近纪断裂带则指高垒带与两侧(邻)的断层组合。断裂带内外都发育有反转、花状构造。狭义郯庐前新近纪断裂带走向为NNE,仅在嘉山以南为NE向,其两侧的前新近纪断层大体上都为EW、NE和NEE走向,与狭义郯庐断裂呈锐角相切。古近纪构造层中,由南到北郯庐断层两侧箕状断陷边界都由生长断层所组成,说明郯庐断裂两侧的古近纪断陷应属拉张盆地,并非拉分盆地,郯庐古近纪断裂动力学是拉张而非拉分构造应力场。古近纪构造层在拉张翘倾运动中叠加了右旋走滑地质应力,这种右旋走滑应力是太平洋板块向西俯冲至欧亚板块之下的结果。中生代郯庐断裂的动力学表现为库拉板块向北俯冲至欧亚板块之下形成的左旋平移现象。郯庐断裂NE向平移走滑与北西向隐蔽断裂的相交处是发生破坏性地震的构造部位,因此,应特别重视对高丽营北东向生长断层与渤中-孙河-南口北西向隐蔽断层相交处地震动向的监控。     

太平洋板块俯冲与中国东部中生代地质事件

中国东部至少自侏罗纪开始就一直处于俯冲大洋板块之上,但是有关俯冲板块对其影响程度一直有不同的认识。最近的研究表明,太平洋海山岛链的时空分布显示太平洋板块的漂移方向曾发生多次转折,这些转折与白垩纪中国东部的构造演化和岩浆事件有着密切的时空耦合关系。从时代和力学性质上看,太平洋板块俯冲方向的改变在很大程度上控制着中国东部中生代的盆地演化和郯庐断裂活动等重要地质事件。这些认识为理解中国东部构造演化提供了新的视角,包括岩石圈减薄的机制、郯庐断裂的演化,以及燕山期大规模岩浆活动等。本文重点分析了太平洋板块俯冲与中国东部中生代岩浆活动的对应关系。在125～140Ma太平洋板块向南西方向俯冲,造成中国东部岩石圈减薄,软流圈卸载上涌,发生减压部分熔融;约125Ma,太平洋板块漂移方向发生了大幅度转折,形成安第斯式的俯冲挤压,岩石圈停止减薄和减压部分熔融,出现岩浆宁静期。随着俯冲的深入,到110Ma前后俯冲板块后撤,形成弧后拉张,岩浆活动又重新开始。     

郯庐断裂带晚中生代演化历史及其对华北克拉通破坏过程的指示

郯庐断裂带晚中生代的演化历史是华北克拉通破坏过程的重要记录。中侏罗世末(燕山运动A幕),郯庐断裂带局部发生左行平移活动,而华北克拉通上出现了一系列北北东走向的缩短构造,指示了西太平洋伊泽奈崎板块俯冲的开始。晚侏罗世期间,郯庐断裂带没有发生活动,而华北克拉通出现局部伸展与岩浆活动及区域性隆升,应为弧后弱拉张背景。早白垩世初(燕山运动B幕),郯庐断裂带再次发生强烈的左行平移活动,华北克拉通北部与东部出现了一系列近南北向挤压产生的构造,应是鄂霍茨克洋最终关闭与伊泽奈崎板块高速俯冲双重作用的结果。随后的早白垩世期间,华北克拉通在弧后拉张背景下发生峰期破坏,郯庐断裂带呈现为强烈的伸展活动。早白垩世末的区域性挤压作用,结束了华北克拉通的峰期破坏,并使郯庐断裂带再次发生了一期左行平移活动。这期挤压作用出现在太平洋板块接替伊泽奈崎板块这一重大板块调整的背景之中。     

赣江断裂带中生代的演化及其地球动力学背景

赣江断裂带是江西省境内醒目的北北东向平移断裂构造带,由一系列北北东向、北东向和北西向断裂束组成,表现为一个大规模的左行走滑脆性剪切带并兼具伸展断陷和右旋走滑的成份。赣江断裂带在重力、航磁异常呈现为显著的梯度带,是一条晚中生代的岩浆岩带,控制了以鄱阳盆地为代表的一系列白垩纪-古近纪沉积盆地的形成与发育。该带在中生代的演化可分为早-中侏罗世压扭、晚侏罗早-白垩世左行平移和晚白垩世上盘斜落的右行平移3个阶段。在侏罗纪以来太平洋板块对欧亚大陆斜向俯冲的大背景下,赣江断裂带的形成和演化与华南广为发育的燕山期陆内造山作用密切相关,北北东向断裂的发育则直接受郯庐断裂早白垩世左行走滑活动控制,因而表现出“北强南弱”和“北早南晚”的特点。白垩纪时赣江断裂的活动方式与郯庐断裂一致,可认为是后者的南延。     

郯庐断裂中段新生代右行走滑位移

依据走滑拉分盆地中盆地沉降（或抬升）速率与边界断层走滑速率之间的数值关系,通过对夹在郯庐断裂中段两分支断层间的潍北凹陷沉积埋藏史的恢复,间接求取郯庐断裂中段新生代右行走滑位移。潍北凹陷内不同构造位置4口井的埋藏史恢复结果表明：凹陷新生代经历了古近纪早、中期的快速沉降,古近纪末-新近纪初的抬升剥蚀和中新世以来的缓慢沉降3个阶段;各阶段的平均沉降速率分别为0.142 9、-0.072 8、0.032 5 km/Ma。通过对太平洋板块与欧亚板块间俯冲速率和方向变化的分析推断,中新世中期（39.5 Ma）太平洋板块由北西向俯冲转而变成正西向俯冲所产生的西南向应力分量是导致新生代郯庐断裂开始右行走滑的主要因素,且走滑活动持续至今。根据走滑活动发生和持续的时间,结合各个时期内潍北凹陷的沉降和抬升速率,计算出郯庐断裂中段新生代右行走滑位移量为15 km左右。     

华南北部湾盆地的形成机制

从北部湾盆地的区域地质构造背景、几何形态、边界断裂及内部断裂特征解析,综合沉积中心迁移规律及盆内构造研究,提出北部湾盆地为右行右阶走滑拉分成因。盆地的形成和发展受控于合浦-北流、信宜-廉江、吴川-四会和阳江-河源4条深大断裂带,这4条主干断裂带构成右阶断裂格架。古近系出现的花状构造等表现出典型的张扭特征,新近系受到压扭作用改造发生挤压反转,该盆地构造演化过程与华南大陆中、新生代拉分盆地具有同期性和相似性。中生代基底中先存的深大走滑断裂带是新生代北部湾盆地形成的先决地质条件。而印度-澳大利亚板块对欧亚板块碰撞挤压作用的逐渐增强和太平洋板块俯冲方向的改变及俯冲作用的衰减是控制北部湾盆地形成演化的区域大地构造因素。     

渤海海域新近纪断层成因与动力学状态

新近纪是渤海海域新构造运动的重要阶段,具有不同于第四纪以来的构造活动特征和盆地格局。大量的盆地勘探资料显示,海域新近系内发育了大量张性、张扭性断层,主要为近东西向断层,其次为北北东向的郯庐断裂带和局部的大型北西向断层。这一断层格局与下伏古近系相似,但断层活动强度明显较弱,属于坳陷型盆地内的断层活动。断层的平、剖面特征表明,近东西向者为正断层,北北东与北西向断层分别为右行、左行平移正断层。各类断层的运动学特征指示,海域古近纪处于南北向的弱伸展环境。近东西向断层小型者多为新生正断层,大型者常是早期断层的复活,皆为区域拉张作用的直接结果。北北东向的郯庐断裂带与北西向断层皆为继承性活动,其走滑是斜向拉张的结果。郯庐断裂带较强的张扭性活动一方面使旁侧派生了一系列北东-北东东向的小型正断层,另一方面使其旁侧各类断层密度明显增大。海域新近纪的弱伸展环境结束于新近纪末一次区域性挤压事件。     

渤海湾盆地晚中生代-新生代伸展和走滑构造及深部背景

渤海湾盆地是一个在早白垩世被动裂陷盆地基础上发育起来的新生代主动裂陷盆地, 走滑作用贯穿始终, 特别是在兰聊-盐山断层以东, 使这个裂陷盆地具有鲜明的走滑特征。伸展和走滑作用此消彼长, 伸展构造和走滑构造相互叠加、转换, 垂向上相互叠置、交切, 并由此导致变换带的产生。晚中生代以来太平洋板块向欧亚板块俯冲的方向和速度变化、后撤以及板片窗效应、中始新世印欧板块碰撞导致的地幔上涌是控制盆地形成的深部背景, 郯庐断裂带早白垩世强烈的左行走滑、古新世-早始新世弱的左行走滑以及中始新世后的右行走滑活动也深刻地控制和影响着盆地的发育, 盆地内晚中生代-新生代的伸展和走滑构造的演化则是其浅部响应, 并由此控制着岩浆活动以及油气生成、运聚和分布的时空迁移。     

渤海湾盆地晚中生代一新生代伸展和走滑构造及深部背景

渤海湾盆地是一个在早白垩世被动裂陷盆地基础上发育起来的新生代主动裂陷盆地,走滑作用贯穿始终,特别是在兰聊-盐山断层以东,使这个裂陷盆地具有鲜明的走滑特征。伸展和走滑作用此消彼长,伸展构造和走滑构造相互叠加、转换,垂向上相互叠置、交切,并由此导致变换带的产生。晚中生代以来太平洋板块向欧亚板块俯冲的方向和速度变化、后撤以及板片窗效应、中始新世印欧板块碰撞导致的地幔上涌是控制盆地形成的深部背景,郯庐断裂带早白垩世强烈的左行走滑、古新世-早始新世弱的左行走滑以及中始新世后的右行走滑活动也深刻地控制和影响着盆地的发育,盆地内晚中生代-新生代的伸展和走滑构造的演化则是其浅部响应,并由此控制着岩浆活动以及油气生成、运聚和分布的时空迁移。     

中国东部北黄海盆地东部坳陷岩浆活动特征及其与区域构造的耦合关系

如何深入了解中国东部北黄海盆地东部坳陷岩浆活动特征是目前研究的前沿之一.为探讨早白垩世异常剧烈岩浆活动的区域构造成因并揭示中国东部的构造动力学机制,利用井-震及岩浆岩测试资料,对北黄海盆地岩浆活动特征及其与区域构造的耦合关系进行研究.在空间上刻画了岩浆的侵入相、喷出相的地震反射特征及沿深大断裂展布的平面分布特征;在时间上划分出了包括早白垩世108~115 Ma、134~145 Ma在内的4期岩浆活动.结合区域地质分析认为早白垩世早期,伊泽奈琦板块沿北北西斜向俯冲于欧亚板块之下,太平洋板块向南西方向俯冲,板块剪切作用导致郯庐断裂带左旋走滑,使得盆地处于左旋伸展环境中,内部形成派生的北西向右旋、近南北向左旋的次级共轭断裂系并控制岩浆上侵底辟活动.经过综合分析,厘清了盆地岩浆活动及断裂演化过程与区域板块运动之间的耦合关系.      

郯庐断裂带的演化及其对西太平洋板块运动的响应

首次从郯庐断裂带走滑糜棱岩中获得了白云母127.62±0.19Ma的⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄,其与糜棱岩的全岩⁴⁰Ar^-39Ar年龄相吻合。这些年代学研究成果以及同走滑期岩浆活动,表明郯庐断裂带于早白垩世发生了大规模的左行平移。这一早白垩世构造—岩浆事件是伊泽纳崎板块突然发生高速、斜向俯冲的结果。晚白垩世早第三纪郯庐断裂带转变成巨型的伸展构造,普遍控制发育了断陷盆地。太平洋板块的高角度正向俯冲使中国东部出现软流圈上涌、岩石圈拆沉,从而造成了郯庐断裂带与整个中国东部卷入了强烈的伸展活动。晚第三纪初期起动的挤压活动,使郯庐断裂带上的断陷盆地同步抬升和闭合;断裂带的逆冲活动则断续延至今日,成为中国东部最大的近代地震活动带。郯庐断裂带晚第三纪以来的挤压活动是西太平洋弧后扩张的响应,而印度板块碰撞的构造挤出起着辅助作用。     

中国东部及邻区早白垩世裂陷盆地构造演化阶段

早白垩世是中国东部及邻区强烈的伸展裂陷和岩石圈减薄时期。根据裂陷盆地几何形态特征和展布型式 ,将早白垩世裂陷盆地分为泛裂陷型 (燕山—松辽断陷盆地群、蒙古断陷盆地群等 )、狭窄型 (沂沭裂谷系、伊兰—伊通裂谷带 )和菱形状型 (胶莱盆地、三江盆地、鸡西盆地等 ) 3种类型。通过综合分析和对比不同类型裂陷盆地沉积序列和构造演化历史 ,结合郯庐断裂带和秦岭—大别造山带白垩纪构造演化历史的研究成果 ,区分了中国东部早白垩世 2个显著不同的引张裂陷阶段和一个构造挤压反转阶段。早白垩世早期引张裂陷阶段 ( 1 4 0～ 1 2 0Ma)形成了宽广展布的燕山—松辽断陷盆地系和蒙古断陷盆地系 ,沿郯庐断裂带发生右旋走滑活动 ,控制了断裂带西侧南华北伸展走滑盆地和东侧胶莱、三江等和沿敦—密断裂带走滑拉分盆地的发育 ;早白垩世中期引张裂陷阶段 ( 1 2 0～ 1 0 0Ma) ,沿郯庐断裂带中、北段发生裂谷作用 ,形成沂沭裂谷系和伊兰—伊通裂谷带 ;早白垩世晚期 ( 1 0 0～ 90Ma)在区域NW SE向挤压应力场作用下 ,所有早白垩世裂陷盆地发生不同程度的构造反转 ,沿郯庐断裂发生强烈的左旋走滑运动。最后指出 ,太平洋古板块向东亚大陆边缘俯冲诱发的大陆岩石圈底侵作用、拆沉作用、地幔底辟和对流 ,以及来自西部块体     

渤海海域侏罗—白垩纪沉积与构造演化

覆盖区侏罗—白垩系分布、变形特征及构造演化对理解华北克拉通破坏过程具有重要意义。根据编制的地层分布图和地震资料解释,研究了渤海海域侏罗—白垩纪时期沉积、构造变形及演化特征。渤海海域燕山期构造变形与板块俯冲引起的地幔上拱有关。早-中侏罗世,库拉—伊泽奈崎板块北西向俯冲,地层展布继承了印支期古构造格局,呈近东西向,属于坳陷成盆期。晚侏罗—早白垩世,库拉—伊泽奈崎板块北北西向俯冲,火山活动强烈,为热拱断陷期。受郯庐断裂左行活动影响,地层展布具有明显分带性,多呈北东—南西向和北西西—南东东向。晚白垩世,太平洋板块北西向俯冲挤压,岩浆冷凝,进入萎缩隆褶期。     

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。     

新生代大陆板内伸展盆-山耦合与大陆碰撞效应——以渤海湾盆地济阳坳陷、周缘隆起及边界断裂构造演化为例

新生代印欧大陆碰撞引发了中国西部前缘大规模多阶段地壳挤压缩短、构造变形与隆升及岩浆事件,在中国东部,新生代山脉的抬升、盆地的伸展、沉降,以及郯庐断裂带新生代的活动与青藏高原的隆升具有准同时性,伸展盆地-伸展山脉之间存在耦合关系。这种对应关系呈"幕式"变化,主要表现在印欧大陆碰撞岩石圈增厚、构造变形和抬升的高峰时期,对应盆地岩石圈伸展、减薄、快速构造沉降以及郯庐断裂带活动等阶段,当构造转入相对稳定(松弛)时期,表现为高原剥蚀夷平、岩浆活动频繁以及盆地构造沉降速率减缓等阶段。从全球板块构造的角度来看,中国西部、东部新生代挤压、伸展和走滑活动属同一动力学体系条件下的耦合关系,驱动力可能是两大板块碰撞、深部地幔脉动上涌以及新生代太平洋板块与欧亚板块俯冲和速率变化的共同作用。     

郯庐断裂系研究的新进展─—兼论东亚北东向走滑断裂系统

对郯庐断裂系研究的最新进展作了介绍。郯庐断裂是多期活动、性质多次转换的巨型断裂。最初的启动时间在晚三叠世末，与南北大陆的碰撞有着直接的关系。早期以走滑（左行）运动为主，伴随挤压和拉伸，范围限于华北地块内部。断裂纵向伸展的高峰期为白垩纪到早始新世，这一时期也是裂陷作用最强的时期。始新世以来以挤压作用为主。东亚走滑断裂系各组成断裂性质复杂，不能以中生代左行平移运动简单概括。走滑断裂系的发展和演化与同时期大陆边缘所处的地球动力学环境，也就是与南北大陆的碰撞和古大洋板块的持续俯冲关系密切。新生代以来的构造事件使中生代的构造发生强烈变形变位改造。     

郯庐断裂带的平移运动与成因

在华北、华南板块碰撞期间，郯庐断裂带究竟是何种边界仍是没有解决的重大地学问题，许多学者对此提出了不同的构造解释模式。关于郯庐断裂的平移距离仍存在着较大的分歧与有待深入研究之处。在华北、华南板块拼合之后，郯庐断裂带发生了一次大规模的左行平移，其糜棱岩的^40Ar／^39Ar年龄为132～119Ma，指示为早白垩世的平移活动，平移活动中伴生了强烈的岩浆活动。这期左行平移标志着中国东部构造的重大转折，是滨太平洋构造对前期古特提斯构造的叠加，其动力学机制为太平洋区伊侨奈岐板块突然出现的高速斜向俯冲。