敦密断裂带白垩纪两期重要的变形事件

本文报道了敦密断裂带糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar定年结果和大规模走滑-逆冲断裂的几何学、运动学特征及其形成时代,以便揭示断裂带两期变形事件的构造属性。黑龙江省密山市花岗质糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar加权平均年龄为132.2±1.2Ma,它是敦密断裂带经历伸展事件的冷却年龄,也是东北亚大陆边缘在早白垩世Hauterivian期-Albian期发生强烈区域伸展作用的产物。密山市至辽宁省清原县系列大型走滑-逆冲断层和断层相关褶皱揭示出在晚白垩世晚期-末期发生右旋走滑-逆冲事件,该事件规模大,影响范围广,导致整个断裂带遭受到强烈改造,形成对冲式断裂系统。将研究区走滑-逆冲断裂与山东省郯庐断裂带中段挤压构造对比,认为郯庐断裂带北段和中段在晚白垩世末期都发生了强烈的走滑-逆冲事件,它们具有相同的构造特征和构造属性。     

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。     

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.     

合肥盆地东部中-新生代的演化及其对郯庐断裂带活动的响应

合肥盆地的沉积作用与其东缘的郯庐断裂带演化有着良好的耦合关系。侏罗纪盆地发育主要受大别造山带演化控制,东部可见对同造山期郯庐断裂带左旋转换走滑的沉积响应。盆地内朱巷组的沉积是对早白垩世早期郯庐断裂再次发生陆内左行平移的响应,该时期成盆模式为一走滑—挠曲盆地。盆地内上白垩统—古近系的形成是对这期间郯庐断裂带伸展活动的响应,盆地具区域性伸展(双向伸展)的特征。盆地东部自新近纪以来的抬升、消亡与东缘反转构造的存在,指示了郯庐断裂带的逆冲活动。盆地东部的沉积记录结合近年来郯庐断裂带内部构造与同位素年代学的最新研究成果,指示该断裂带中-新生代经历了4个演化阶段:同造山期的左旋转换走滑、早白垩世早期的陆内左行平移、晚白垩世—古近纪的伸展运动和新近纪以来的逆冲活动。     

郯庐断裂带的两大发展阶段——广义的逆冲推覆断裂带和狭义的平移断裂带

笔者总结了近年来的研究成果认为．中国东部的郯庐断裂带白海西期以来经历了两个主要发展阶段：第一阶段是广义的郯庐断裂带发展阶段，晚三叠世-早侏罗世由于扬子地块与华北地块的碰撞，成为两地块的对接边界，具有逆冲推覆的性质，属广义的特提斯构造域。第二发展阶段从早白垩世以来，发展成为一条平移断裂带，属于狭义的环太平洋构造域的平移系统。岩相古地理资料显示了扬子地块与华北地块的对接始于晚二叠世早期：印支期的郯庐断裂带是一条由NE、NNE向展布的缓‘S’型的地块拼贴边界．在现今的郯庐断裂带上表现为残留的由北北西向南南东的斜向逆冲推覆的性质，中下构造层次表现为韧性逆冲推覆变形，上部构造层即前陆褶皱冲断带内的变形：应力场分析资料显示：早三叠世晚期开始地表浅部就有近南北向的挤压作用，左行走滑平移作用开始发育：早白垩世晚期开始转入引张伸展阶段．与中国东部的伸展作用一致：新近纪又转为近东西向挤压．发育逆冲兼右行走滑作用．     

郯庐断裂带中生代构造演化史： 进展与新认识

总结出郯庐断裂带中生代运动学演化的过程与历史,概括为“两大运动时期、五个发展阶段”。第一运动时期对应于三叠纪—早侏罗世早期的“印支运动”,以扬子陆块与华北地块之间的拼合和碰撞造山为主导,郯庐断裂带经历了：①转换走滑阶段（240-220Ma）,其走滑活动局限在大别和苏鲁超高压变质带之间。这个阶段的陆-陆深俯冲作用使苏鲁超高压变质带向西韧性挤出,导致徐淮弧形构造带的形成和发育。②左旋平移走滑阶段（220-190Ma）,徐淮弧形构造带向南错移了约145km,并被大别山以北地区的东西向逆冲系统所吸收。左旋走滑扩展使郯庐断裂带贯穿整个华北和东北地区。第二运动时期对应于中、晚侏罗世至古新世时期的＂燕山运动＂,郯庐断裂带的演化与东亚活动陆缘的演化紧密联系在一起,经历了③中、晚侏罗世至早白垩世早期挤压走滑活动,伴随着华北东部地区岩石圈、地壳增厚和郯庐左旋走滑断裂系的发育。④早白垩世以地壳伸展和陆内裂谷断陷作用为主,使早期增厚的华北克拉通岩石圈发生垮塌和减薄。⑤晚白垩世—古新世以右旋走滑为主,沿断裂带及其两侧发育一系列拉分盆地。系统地阐述了郯庐断裂带中生代发育过程与地质特征,及其在东亚大陆演化历史中独特的作用。     

济阳地区埕岛—垦东构造带中生代的逆冲断层及其与郯庐断裂带的关系

济阳坳陷埕岛—垦东潜山构造带与郯庐断裂带相邻。4条地震剖面在桩西和埕岛地区中生界内揭示大量逆冲断层,据此分析了该构造带不同部位的沉积—变形特征。郯庐断裂带在中生代不同时期具有不同的活动性质。郯庐断裂带的复杂运动过程是桩西和埕岛地区逆冲断层乃至整个北西向构造带中生代以来构造演化的直接动力之一。埕岛—垦东构造带在中生代之前具有相同的构造演化过程,其后由于郯庐断裂带两侧地块发生复杂的斜向离散—斜向汇聚运动,造成构造带不同位置形成了截然不同的构造面貌,于晚白垩世时形成北西向的埕岛—垦东构造带;新生代时因济阳坳陷形成再次统一接受沉积成为潜山披覆构造带。     

郯庐断裂带中生代构造演化史：进展与新认识

总结出郯庐断裂带中生代运动学演化的过程与历史,概括为"两大运动时期、五个发辰阶段".第一运动时期对应于三叠纪一早侏罗世早期的"印支运动",以扬子陆块与华北地块之间的拼合和碰撞造山为主导,郯庐断裂带经历了:①转换走滑阶段(240～220Ma),其走滑活动局限在大别和苏鲁超高压变质带之间.这个阶段的陆一陆深俯冲作用使苏鲁超高压变质带向西韧性挤出,导致徐淮弧形构造带的形成和发育.②左旋平移走滑阶段(220～190Ma),徐淮弧形构造带向南错移了约145km,并被大别山以北地区的东西向逆冲系统所吸收.左旋走滑扩展使郯庐断裂带贯穿整个华北和东北地区.第二运动时期对应于中、晚侏罗世至古新世时期的"燕山运动",郯庐断裂带的演化与东亚活动陆缘的演化紧密联系在一起,经历了③中、晚侏罗世至早白垩世早期挤压走滑活动,伴随着华北东部地区岩石圈、地壳增厚和郯庐左旋走滑断裂系的发育.④早白垩世以地壳伸展和陆内裂谷断陷作用为主,使早期增厚的华北克拉通岩石圈发生垮塌和减薄.⑤晚白垩世一古新世以右旋走滑为主,沿断裂带及其两侧发育一系列拉分盆地.系统地阐述了郯庐断裂带中生代发育过程与地质特征,及其在东亚大陆演化历史中独特的作用.     

郯庐断裂带肥东段早白垩世中期走滑运动的年代学证据

郯庐断裂带肥东段西韦地区和桃花源地区出露了大规模的北北东向韧性剪切带。桃花源地区韧性剪切带显示出2期构造变形的叠加。野外构造和显微构造分析皆指示为左行走滑韧性剪切带。糜棱岩中石英与长石的变形行为指示其变形温度分别为400~450℃和500℃。通过对这两处走滑剪切带内糜棱岩化花岗岩脉的锆石LA-ICP-MS定年,获得了3个样品的侵位年龄分别为(133.2±1.9)Ma,(131.3±2.0)Ma,(130.3±2.0)Ma。再结合已有的研究成果,认为在128~124Ma(早白垩世中期)郯庐断裂带发生过左行走滑活动。综合分析表明,郯庐断裂带在晚侏罗世和早白垩世中期分别经历了2期左行走滑活动,而期间和之后的早白垩世则处于伸展活动之中。伸展活动持续较长,控制发育了西侧的合肥盆地及断裂带内一系列岩浆活动;而区域挤压背景下出现的走滑活动则相对短暂。这些演化规律显示该断裂带在晚侏罗世—早白垩世呈现为交替式的走滑和伸展活动。新发现的早白垩世中期走滑活动,与太平洋区伊泽纳崎板块板块运动方向的调整相对应,是大洋板块运动方向短暂调整的构造响应。     

张八岭隆起早白垩世变质核杂岩的厘定——对郯庐断裂带的制约及其与成矿作用关系

张八岭隆起广泛分布的平缓韧性剪切带与郯庐断裂带平移作用形成的陡立韧性剪切带明显不同。通过对平缓韧性剪切带的几何学、运动学分析,结合早白垩世盆地特征、中国东部变质核杂岩伸展拆离断层和同构造岩浆岩同位素定年结果,厘定出张八岭隆起早白垩世变质核杂岩。该变质核杂岩上盘由南华纪-奥陶纪沉积地层和早白垩世盆地组成,下盘为新元古代浅变质碎屑沉积岩、变海相火山岩（基底）以及早白垩世侵入岩,上下盘之间被一条主伸展拆离断层所分隔。变质核杂岩长轴为NE-SW向,指示构造反映上盘向SE剪切滑动,与中国东部变质核杂岩的伸展方向完全一致。通过本次变质核杂岩的厘定,结合野外地质事实,笔者认为管店-马厂断裂是郯庐断裂带的次级断裂,是对郯庐断裂带早白垩世末第三次左行平移的响应。在综合研究的基础上,建立了区域构造-岩浆-成矿关系模型,揭示了张八岭隆起早白垩世经历了早期伸展（变质核杂岩阶段）-挤压走滑（管店-马厂断裂形成阶段）-晚期伸展（闪长质脉岩侵位阶段）3个构造阶段,多期构造、岩浆的叠加作用下,形成了本区的金多金属矿产。     

郯庐断裂带北段构造特征及构造演化序列

根据大量野外地质调查和盆地地震资料分析,认为郯庐断裂北段在中-新生代发生多期不同性质的活动,形成各具特色的构造变形现象。密山县知一镇敦密断裂韧性剪切带具有左旋走滑特征,其中黑云母~(40)Ar/~(36)Ar-~(39)Ar/~(36)Ar等时线年龄为161±3Ma,是郯庐断裂带被利用发生第二期左旋走滑运动并向北扩展到中国东北-俄罗斯远东地区的产物。四平市叶赫乡佳伊断裂带中负花状断裂形成于早白垩世早中期,是郯庐断裂北段在早白垩世遭受左旋走滑-拉张作用的典型代表。四平市石岭镇佳伊断裂大型走滑-逆冲断褶带、桦甸县敦密断裂"逆地堑"、沈阳-哈尔滨逆冲断裂形成于晚白垩世嫩江运动-晚白垩世末期,这一时期脆性右旋走滑-逆冲事件规模大,影响范围广,导致整个郯庐断裂北段遭受到强烈改造。佳伊断裂带和敦密断裂带中古近纪盆地在横剖面上呈不对称地堑,并且不对称地堑沿断裂带走向发生断、超方向左右变位,是郯庐断裂带北段在古近纪时受右旋走滑、伸展双重机制控制的产物。根据郯庐断裂带北段中-新生代不同地质时期变形特征,建立了郯庐断裂北段构造演化序列。即郯庐断裂北段构造演化分为左旋韧性剪切(J_2末期)、左旋张扭(K_1早中期)、右旋压扭(K_2晚期-末期)、右旋走滑断陷(E)和构造反转(E_3末期)五个阶段。其演化历史主要受控于环太平洋构造域的构造作用。     

郯庐断裂带热年代学信息及其与大别造山带折返的关系

大别山东缘早期郯庐韧性剪切带内的 T28- 12和 T28- 13白云母的 (181.4± 0.5) Ma和 (181.6± 0.8) Ma的 40Ar/39Ar坪年龄指示了郯庐早期左旋剪切的冷却时间为 181 Ma,这些年代学数据指示了郯庐同造山期左旋走滑热事件的存在.起源于华北、华南板块陆-陆碰撞过程中的这期断裂平移活动,发生在高压-超高压带主体部分折返至中地壳后的早侏罗世,推测其活动形式表现为造山带折返过程中高压-超高压带向 SE的斜向折返中形成的转换断层.郯庐晚期韧性剪切带内糜棱岩中白云母、黑云母的 40Ar/39Ar年龄,指示了 139 Ma前(早白垩世)发生的又一次左旋走滑冷却事件.在这期断裂带左行平移的同时,大别造山带东段出现了大规模的岩浆侵入及穹状隆升.剪切带糜棱岩中斜长石 40Ar/39Ar年龄指示剪切带在晚白垩世存在一期快速冷却事件,此次快速冷却事件的时间为 97～ 92 Ma.磷灰石裂变径迹研究成果揭示了 45～ 58 Ma前郯庐断裂带的一次快速冷却事件.这两次快速冷却事件分别对应于断裂带晚白垩世、古近纪两次伸展活动,并控制发育了断裂带东侧的潜山断陷盆地.而钾长石和磷灰石所在地记录的冷却时间显示,造山带内部的抬升都相应早于东缘的郯庐断裂带,反映造山带晚白垩世-古近纪的隆升并不受该断裂带伸展控制,而应是岩石圈拆沉的结果.     

前陆沉积与变形对郯庐断裂带同造山运动的制约

郯庐断裂带两侧的前陆沉积及其变形现象,揭示了该断裂带同造山活动的大量信息。合肥盆地东侧的郯庐断裂带旁,侏罗系沉积时出现了沉降中心与边缘相,显示这期间郯庐断裂带所处的张八岭隆起已移位至盆地东侧。砂岩的端元组份分析与碎屑白云母的电子探针分析显示,下扬子地区弧形展布的黄马青群与象山群前陆沉积的物源区为大别——苏鲁造山带,属于原地沉积,表明造山期郯庐断裂带已经出现。大别与苏鲁造山带周边都出现了强烈的前陆褶皱冲断带。合肥盆地前侏罗系基底上印支期的逆冲断层,在郯庐断裂带旁侧明显增多,指示该断裂带曾发生过同造山活动。下扬子地区前陆构造走向向郯庐断裂带方向偏转,反映它们形成时受到了郯庐断裂带左旋走滑运动的影响。这一系列前陆沉积与变形特征,指示郯庐断裂带在华北与华南板块的碰撞造山中以陆内变换断层的型式出现。该断裂带造山期运动中,东盘为主动盘,并发生了显著的逆时针旋转。独特的徐宿弧形逆冲——推覆构造,表明造山期郯庐断裂带左行平移幅度达350km。在该断裂带早白垩世的第二次平移中,断裂带向北延伸,又发生了约200km的左行平移。     

辽南中生代造山期缩短滑脱与晚造山伸展拆离构造

该区的构造格局主要由早期近东西向紧闭的褶皱带和晚期北北东向构造组成。早期的南北向缩短构造以龙王庙平卧褶皱和大小长山岛的直立紧闭褶皱为代表,分别具有扇状间隔性压溶劈理和透入性轴面片理,褶面倒向以北为主。北北东向构造切割近东西向构造,表层表现为北西西向薄皮逆冲推覆构造,浅层构造具有扇状压溶劈理的紧闭褶皱,深层表现为基底与盖层间的拆离断层及其下的韧性剪切带。早期的研究者将该断层作为辽南推覆构造底部的滑脱面,现今则压倒性地采用变质核杂岩的构造理念。根据相关剪切带早期面内褶皱发育,晚期伸展褶劈理发育,通过运动学涡度和应力状态分析,论证早期滑脱-推覆到晚期伸展拆离的演化过程。野外观测证明,辽南基底变质岩西侧的金州断层为一伸展拆离断层,它切割东侧的董家沟断层,前者平行于下伏糜棱岩中的同向伸展褶劈理,后者平行下伏糜棱岩的糜棱面理。金州拆离断层的形成及其东侧的隆起标志着辽南构造体制从缩短到伸展的转折。根据相关的年代学研究,这一构造体制转化发生在早白垩世(约120～107 Ma)。该区最新的构造事件是北东-南西向的缩短,相关的北北东向的右行走滑断层与晚白垩世以来的郯庐断层活动方式一致。     

郯庐断裂带的岩石圈结构及其成因分析

横穿郯庐断裂带的五条地学断面揭示,断裂带两侧地壳结构明显不同,这是平移运动造成不同块体拼合的结果。早白垩世走滑期的岩浆活动,指示当时断裂带切入了壳－幔边界。这表明断裂带在走滑中切穿了整个地壳,莫霍面当时应为平缓的大型拆离面,壳－幔之间发生了显著的失耦。断裂带在晚白垩世－早第三纪的伸展活动中,软流圈进行了强烈的上隆,岩石圈出现了显著的细颈化,属于纯剪切伸展模式。在晚第三纪以来的挤压活动中,浅埋软流圈背景上较高的上地幔温度,使郯庐断裂带成为岩石圈薄弱带,从而发生了较强的逆冲活动和大规模幔源玄武岩浆的喷发。     

郯庐断裂带对辽中煤田构造的控制作用初探

郯庐断裂是我国东部一条大型的超壳断裂,它影响和控制了沿带的主要沉积特征和构造演化。随着新的勘查成果和矿区生产资料的积累,郯庐断裂带对辽中煤田沉积和构造控制作用等方面的认识也进一步深入,分析认为郯庐断裂带中、新生代以来的发育史分为三期,即晚侏罗世—早白垩世左行平移期、晚白垩世—古近纪伸展期和新近纪以来的右行挤压期。同时详细分析了各个时期郯庐断裂带对辽中煤田(红阳煤田、永乐煤田、沈北煤田、本溪煤田等)构造样式的影响,研究结果对煤炭资源进一步勘查具有指导意义。     

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。     

西秦岭北缘断裂带漳县—车厂断层的结构及构造演化

西秦岭北缘断裂带是青藏高原东北缘主要构造边界断裂带之一, 其构造变形历史和运动学特征研究可以为西秦岭中新生代构造过程和印度—亚洲板块碰撞动力学的远程构造响应提供约束。漳县—车厂断层是西秦岭北缘断裂带的重要组成部分, 通过对工程开挖所揭露的断层带内丰富构造现象的观测与分析, 至少可以辨别出3期性质、规模、运动学特征各异的构造变形事件。第一期为向北北东陡倾的伸展正断层作用; 第二期为向南南西倾的由南向北的逆冲断层作用; 第三期为沿近直立断面左旋走滑作用。尽管每期变形的时代尚缺乏构造物质测年的约束, 但根据其与白垩系、新近系的空间关系以及已有第四纪以来沿断层地貌位错和相关沉积物测年以及地震活动历史研究对断层左旋走滑作用的时代约束, 认为第一期伸展正断层作用起始于早白垩纪, 可能持续到渐新世; 第二期向北逆冲断层作用起始于渐新世初, 可能持续到早第四纪; 第三期左旋走滑断层作用起始于晚第四纪, 持续至今。漳县—车厂断层是一条典型的多期变形的脆性断层, 其变形特征与历史, 如果代表了西秦岭北缘断裂带特征与构造变形过程, 那么现今西秦岭北缘断裂带仅是起始于早白垩纪、新生的脆性断裂带, 并非是印支主造山期大规模韧性逆冲推覆作用的边界断层。     

郯庐断裂带的伸展活动及其动力学背景

郯庐断裂带的伸展活动发生于晚白垩世至早第三纪,控制形成了-系列断陷盆地.安徽段的断陷出现在晚白垩世至早第三纪,苏鲁段仅发生于晚白垩世,而山东潍坊以北的断陷皆出现在早第三纪,显示了伸展活动南早北晚的迁移规律.这一伸展活动叠加在前期走滑构造之上,呈现为幕式的正断层运动.现可鉴别出断裂带的伸展活动经历过5次显著的断陷事件.郯庐断裂带的伸展构造多不同于典型的裂谷.它与中国东部同期一系列伸展盆地形成的动力学背景一致,是太平洋板块向西正面高角度俯冲下、中国东部岩石圈上拱中出现的巨型伸展构造.     

合肥盆地东缘郯庐断裂带的电性特征与成因解释

横过合肥盆地东缘张八岭隆起带的三条EMAP电法剖面,揭示了丰富的郯庐断裂带深部信息。张八岭隆起带上的郯庐断裂带,主体为一陡立的走滑构造带,其西侧边界向东陡倾,东侧浅部转换成向东逆冲。这一走滑构造带西侧浅部为西倾的正断层所切割。而正断层后期又叠加向西逆;中的逆断层。这些信息表明盆地东缘的郯庐断裂带经历过走滑、伸展、逆冲的演化历史,相应在合肥盆地东部经历了走滑挠曲盆地、断陷盆地及逆冲消亡的演化阶段。