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。     

胶东半岛牟平-即墨断裂带晚中生代运动学转换历史

牟平-即墨断裂带不仅构成了苏鲁造山带与胶北地块（华北地块）的边界，也是中国东部巨型郯庐走滑断裂系（即郯城-庐江走滑断裂系）的主要组成部分。基于野外断层滑动矢量分析和古构造应力场反演、侵入岩和火山岩锆石U-Pb离子探针和Ar-Ar测年分析，结合海域地球物理资料解释成果，研究了该断裂带平面展布形态和晚中生代构造演化历史。结果表明，牟平-即墨断裂带在晚侏罗世-白垩纪时期经历了挤压左旋平移引张伸展右旋走滑拉分等3个显著不同的运动学转变历史。晚侏罗世是重要的挤压作用时期，沿断裂带发生显著的左旋走滑活动，牟平-即墨断裂带东支桃村-东陡山断裂记录了约30km的左旋错移量。早白垩世时期，构造体制以引张伸展活动为主，引张应力方向为NW-SE至近W-E向，沿断裂带形成一系列深而狭长的断陷盆地；盆地中侵入岩和火山喷发岩锆石U-Pb离子探针和Ar-Ar测试，获得了一致的年龄在106～123Ma。晚白垩世古新世时期，断裂带以右旋走滑活动为主，右旋剪切拉分作用控制了胶县-莱阳伸展断陷盆地的发育，沿断裂带局部凹陷区控制了晚白垩世王氏群沉积。早、晚白垩世之间发生一期构造挤压事件，挤压方向NW-SE，导致断陷盆地构造反转和断裂带左旋走滑活动，但这期走滑位移量不大。牟平即墨断裂带运动学历史和构造应力场演化较完整地记录了中国东部晚中生代构造体制转换过程，并对构造体制转换过程的动力学背景提供了重要的构造地质学制约。     

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。     

郯庐断裂带中-南段走滑构造特征与变形规律

在大别造山带东端和苏鲁造山带西端,郯庐断裂带存在着同造山期和早白垩世两期左旋走滑韧性剪切带,在张八岭隆起南段迄今为止只发现了早白垩世的走滑剪切带。这些剪切带由若干条小型韧性剪切带组成,带内糜棱岩都具有陡倾的糜棱面理和平缓的矿物拉伸线理。野外构造、显微构造及石英C轴组构皆指示了左旋走滑剪切指向。新生矿物组合和矿物变形行为分析显示大别山东端郯庐早、晚两期剪切带主要形成于中绿片岩相的变质温度环境,张八岭隆起南段剪切带主要形成于高绿片岩相的变质温度环境,苏鲁造山带西端郯庐早、晚两期剪切带则形成于高角闪岩相的变质温度环境。糜棱岩内基质中新生白云母的电子探针分析指示大别山东端和张八岭隆起南段出露的郯庐韧性剪切带形成于低压环境下,而苏鲁造山带西端的郯庐韧性剪切带形成于高压榴辉岩相环境。这些详细的构造研究显示:在华北与华南板块的碰撞造山期郯庐断裂带以左旋走滑构造型式存在,而在早白垩世太平洋构造域中它又再次发生了强烈的左行平移。     

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。     

苏鲁地体折返与郯庐断裂活动:莱阳盆地中生界碎屑锆石年代学的制约

胶莱盆地位于苏鲁造山带的北缘,其莱阳群沉积对反演郯庐断裂和苏鲁造山带中生代的折返过程具有重要的制约作用。本文利用LA-ICP-MS方法对莱阳盆地的莱阳群碎屑岩和青山群火山岩进行锆石U-Pb年龄测定,分析其年龄谱特征,探讨其沉积物源区,进而为苏鲁造山带的折返机制提供依据。(1)莱阳盆地发育莱阳群和青山群为代表的中生代沉积岩,锆石年龄测试得到莱阳群形成时代为125±0.6Ma;青山群形成时代为119±1Ma,表明两者都是早白垩世中-晚期的沉积产物;(2)超高压带北缘莱阳盆地与合肥盆地的碎屑锆石年龄谱对比表明,莱阳盆地的沉积物无论沉积时代还是物源区均明显不同与郯庐断裂西侧的合肥盆地,表明郯庐断裂应该形成于两个盆地形成之前,可能为三叠纪-早侏罗世之间;(3)莱阳盆地内发育大量的华北型碎屑物质,进一步表明在扬子大陆板块俯冲过程中华北板块曾经仰冲到扬子板块之上;(4)莱阳盆地发育少量的新元古代岩浆和印支期变质锆石的年龄,表明早白垩世苏鲁超高压变质岩已经折返到地表;(5)超高压变质岩与中生代岩浆岩同时作为莱阳盆地的物源,结合五莲拆离断层的同期活动和莱阳盆地的同时代沉积,说明苏鲁超高压带中生代的折返具有与变质核杂岩类似的大型伸展构造背景。     

肥东花岗质岩脉的变形及年代学特征对郯庐断裂带早白垩世构造活动的指示

郯庐断裂带肥东段位于大别造山带与苏鲁造山带之间。在肥东段西韦采石场内发育了大规模的北北东向左行走滑韧性剪切带和一条低角度的韧性滑脱正断层。走滑韧性剪切带为郯庐断裂带走滑活动的产物,低角度滑脱正断层则代表了伸展背景下的构造活动。低角度滑脱正断层上、下盘发育未变形和变形的岩脉,走滑韧性剪切带内外也发育有受剪切带活动而变形的岩脉。对采石场内岩脉的构造和同位素年代学研究表明,低角度韧性滑脱正断层在129~126Ma之间发生过剪切活动,走滑韧性剪切带的活动时间在125Ma之后。综合研究认为,郯庐断裂带的伸展活动可能开始于早白垩世早期(130Ma),但在早白垩世并非一直处于伸展活动之中,125Ma之后的左行走滑活动很可能发生在早白垩世的晚期。     

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.     

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     

郯庐断裂带的最大左行走滑断距及其形成时期

作者采用断裂带两盘地壳变形速度的估算方法,求得郯庐断裂带最大左行走滑断距为３９０ｋｍ;根据中朝地块南缘断裂被错断的现象来判断,最大左行走滑断距为４３０ｋｍ;采用古地磁学方法求得最大左行走滑断距约为３００－４００ｋｍ。最大左行走滑活动时期当在中晚三叠世。侏罗纪时期郯断裂带为逆断层,白垩纪时期的走滑活动量不大于１００ｋｍ,早第三纪的走滑断距不明显,晚第三纪－早更新世可能有５０ｋｍ左右的左行走滑断距,新构造期（<0.73Ma以来)的右行走滑断距小于lOOm。     

走滑断裂叠置拉张区构造变形的物理模拟及启示

走滑断层的走滑量研究是构造分析过程中的关键,本文运用走滑断裂拉张叠置部位的构造物理模拟方法作为走滑量求取的手段,利用与自然界吻合程度较好的脆性-塑性双层模型对走滑拉张叠置部位进行模拟,发现叠置区主要发育与主边界断层呈80°~90°的横向断层(T断层)和呈顺时针45°的斜向断层(R剪切)两种类型的次级断层。通过改变实验中走滑断裂的叠置长度、横向间隔距离以及走滑量,计算不同实验中横向断层与斜向断层数量的比例并对实测数据进行拟合,结果显示:(1)叠置长度以及走滑量的增加或者横向间隔距离的减小,都会导致横向断层与斜向断层数量比的增加;(2)每组实验中的上述四个实测变量之间存在着特定的对数关系,通过对自然界中的走滑断裂拉张叠置区进行同比例缩小的构造物理模拟实验,获得四者之间的函数关系,从而可以确定走滑量。将构造物理模拟计算走滑量方法应用于渤海海域辽东湾地区郯庐断裂带,得到其新构造运动以来约发生了2.1 km的右旋走滑活动。     

辽东湾坳陷东部地区走滑断裂发育特征及走滑量的估算

运用丰富的三维地震资料,详细刻画了辽东湾坳陷东部地区三条主干走滑断裂的平面和剖面特征,不同走滑断裂发育特征不同,以及同一断裂也具有分段差异性。整体而言,辽东湾坳陷东部地区在平面上,由东到西、从南北两端向中间,走滑强度逐渐增大。通过构造物理模拟实验的方法,对辽东湾坳陷三条主干走滑断裂的走滑位移量进行估算,结果表明,辽中地区走滑断裂走滑量大于辽东地区;而三条断裂在渐新世时期的走滑位移量和平均走滑位移速率均是最大的,说明辽东湾坳陷东部地区在渐新世时期走滑活动强烈。     

郯庐断裂带平移时代的同位素年龄证据

对郯庐断裂带南段左旋走滑韧性剪切带中糜棱岩的K-Ar全岩分析结果研究表明,该剪切带形成后,在99±2Ma前(早白垩世末期)冷却至封闭温度。结合其它地质现象,笔者认为郯庐断裂带大规模左行平移发生在早白垩世末期,推测为110—130Ma前。这一平移时代与太平洋的伊泽奈崎(Izanagi)板块向欧亚大陆斜向俯冲的时间基本一致。     

Structural deformation and evolution of right-lateral strike-slip tectonics of the Liaohe western depression during the early Cenozoic

The Tan-Lu fault zone (TLFZ) traverses the Liaohe western depression (LHWD), affords an exceptional opportunity to reveal the structural deformation and evolution of a major strike-slip fault of the LHWD using three dimensional seismic data and well data. In this paper, based on structural interpretations of the 3-D seismic data of the LHWD, combined with depth slice and seismic coherency, a variety of structural features in relation to right-lateral strike-slip fault (the western branch of the Tan-Lu fault) have been revealed presence in the depression, such as thrust faults (Xinlongtai, Taian-Dawa, and Chenjia faults), structural wedges, positive flower structures, and en echelon normal faults. Fault cutoffs, growth strata and the Neogene unconformity developed in the LHWD verify that the activity of right-lateral strike-slip from the late Eocene to Neogene (ca. 43–23 Ma). The study indicates that the right-lateral strike-slip played an important role in controlling the structural deformation and evolution of the LHWD in the early Cenozoic. Moreover, the front structural wedge generated the gross morphology of the Xinlongtai anticline and developed the Lengdong faulted anticline during the late Eocene, and the back structural wedge refolded the Lengdong faulted anticline zone in the late Eocene to the early Oligocene. Wrench-related structures (the Chenjia thrust fault and the en echelon normal faults) were developed during the late Oligocene. Uniform subsidence in the Neogene to Quaternary. Furthermore, the driving force of the right-lateral strike-slip deformation was originated from N–S extension stress related to the opening of the Japan Sea and NE–SW compression, as the far-field effect of India–Eurasia convergence.     

郯庐断裂带伊通段新生代构造演化特征及其控盆机制

郯庐断裂带伊通段的构造活动对伊通盆地的形成与油气分布具有重要控制作用。通过对最新的地震、钻井、物探、露头等资料分析,认为郯庐断裂带伊通段新生代以来的构造演化可划分为三个阶段,即:古新世-始新世中期的左旋走滑挤压阶段、始新世中期-渐新世末期的右旋走滑伸展阶段和中新世-第四纪的右旋走滑和隆升阶段。其中第二阶段为主成盆期,控盆断裂活动特征具有南早北晚、由南向北迁移的规律,盆地沉积中心因此也从南西向北东迁移并靠近西北缘主断裂;第三阶段为盆地反转期,控盆断裂发生右行压扭和隆升,盆地东南缘发生拱张使得万昌构造带等早期形成的构造高部位油气藏遭受破坏,而盆地西北缘受侧向挤压则形成宽2～4km的西北缘断褶带,具有良好油气成藏条件和勘探潜力,是盆地新的找油领域。     

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。     

辽宁省综合地球物理解释断裂构造的方法和依据

通过研究辽宁省布格重力异常Δg及其位场转换场、航磁ΔT异常及其位场转换场、地震波场、大地电磁场,结合地貌以及钻探等资料,综合解释出了区内断裂构造.展示出了辽宁省断裂构造平面分布特征.配合地球物理解释剖面,可以了解区内主要断裂构造的垂向发育特征.分析认为郯庐断裂带为左行走滑断层带,划分出了表壳断裂、中-下地壳断裂、超岩石圈断裂.     

郯庐断裂带早白垩世走滑运动中的构造、岩浆、沉积事件

郯庐断裂带内一系列走滑糜棱岩类的^40Ar/^39Ar测年表明，郯庐断裂早白垩世发生了左旋走滑运动。这一大规模的走滑运动，造成了两类走滑构造，一类为变质岩中低绿片岩相左旋韧性剪切带，另一类为中生代火成岩、沉积岩中的脆性、脆-韧性左行平移断层。这反映断裂带的走滑运动从早白垩世初期持续到早白垩世后期。断裂带的走滑运动诱发大规模的、以富钾、中酸性为主的岩浆活动。地球化学分析显示，这些岩浆岩既有壳源的信息，也有幔源的贡献，反映是断裂减压、壳-幔相互作用下形成的岩浆活动，也暗示断裂带在走滑期切入壳-幔边界。该断裂带走滑运动中，除了在莱阳盆地形成了拉分盆地外，还在合肥盆地东部造成了走滑挠曲盆地，控制下白垩统朱巷组的沉积，郯庐断裂带早白垩世走滑运动中的构造、岩浆、沉积事件，是西太平洋伊泽纳崎板块高速斜向俯冲的结果，属于滨太平洋构造。