郯庐断裂带起源机制的探讨

为探讨郯庐断裂带的起源方式,对其印支期变形构造进行了详细的构造研究与综合分析。张八岭隆起带上张八岭群及肥东杂岩表现为上盘向南南西运动的平缓韧性滑脱变形带;庐江地区张八岭群表现为郯庐陡立的左行走滑剪切带;大别造山带东缘郯庐剪切带经历了两期变形事件,早期变形表现为北东走向左行走滑韧性剪切带,而晚期变形为叠加的北东-南西向紧闭褶皱;大别造山带内宿松杂岩及造山带南缘张八岭群表现为折返构造特征。结合前人白云母~(40)Ar/~(39)Ar定年结果及郯庐断裂带周缘前陆变形带特征,提出了郯庐断裂带起源的板片撕裂断层模式。     

郯庐断裂带肥东韧性剪切带的变形规律同位素年龄及其构造意义

郯庐断裂带肥东韧性剪切带的几何学形态为一正花状左行平移断裂带，目前出露的为该韧性剪切带的根部，具有典型的深层次左行走滑变形特征，肥东韧性剪切带中糜棱岩，超糜棱岩测得的^40Ar/^39Ar全岩年龄分别为120.48Ma和118.75Ma，说明郯庐断裂带的大规模左行平移时代为早白垩世，对该带构造变形和构造叠加的研究表明，肥东浮槎山一带是被郯庐断裂带截切，牵引，叠加，改造的印支期大别一胶南造山带的残块，郯庐断裂带与大别-胶南造山带是不同时期，不同构造系统的产物，前者属于滨太平洋构造系统，后者属于特提斯构造系统。     

大别-郯庐-苏鲁造山带复合旋转拼贴作用

郯庐断裂带的成生演化与含超高压变质带(UHP)的大别及苏鲁造山带存在较密切的时空关系。郯庐断裂带所在的构造位置应是晚二叠世华北与扬子地块碰撞时的根带。UHP岩石的折返过程可能发生于华北、扬子地块的大角度旋转、拼合过程中。在华北与扬子地块的造山后期或者造山期后的构造变形中所记录的构造形迹经晚中生代以来的中国东部构造变形叠加而逐渐呈现复杂的构造组合,所谓“郯庐断裂带”的走滑平移即其中的一种运动方式。华北与扬子地块碰撞造山作用与陆内变形最终造就了大别—郯庐—苏鲁复合造山带。     

郯庐断裂带南段两侧花岗岩地球化学特征:对大别造山带中-下地壳流动的限定

大别造山带形成于印支期华南、华北板块陆-陆碰撞过程中。大别造山带造山后发生了山根减薄,其可能的动力学机制为岩石圈拆沉或中-下地壳的塑性流动。为了检验大别造山带是否在造山后发生过中-下地壳流动,本次工作从对比郯庐断裂带南段两侧大别造山带及洪镇、月山地区花岗岩地球化学特征入手,对同样位于郯庐断裂带南段东侧的徐桥岩体开展地球化学研究,为大别造山带造山后是否经历过中-下地壳流动提供证据。本次工作对徐桥岩体的研究表明,该岩体侵位时间为127Ma左右;具有较高的Si O_2和全碱含量;明显富集Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素(LILE),亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE);稀土元素配分图解中表现为轻稀土富集和重稀土亏损的右倾配分模式,具有较弱的Eu负异常。徐桥岩体的地球化学特征与造山带东侧的月山岩体类似,且与下扬子地区沿江地区侵入岩基本一致。但同样位于造山带东侧的洪镇岩体,其地球化学特征与月山、徐桥岩体明显不同,而与大别造山带一致的地球化学特征,说明两者可能具有相似的源区。基于以上分析,笔者推断洪镇花岗岩的物质来源可能为大别造山带加厚的地壳。而大别造山带东侧出现造山带地壳物质的现象表明造山带在造山后发生过地壳的塑形流动。由于大别造山带中-下地壳物质穿过郯庐断裂带南段,表明郯庐断裂带造山后大规模左行平移事件应发生于大别造山带地壳流动变形之前。     

大别山东缘郯庐两期走滑剪切带形成的温压条件与造山带折返的关系

郯庐断裂带与大别造山带在大别山东缘相复合 ,并将大别—苏鲁造山带左行错开达 5 0 0km。本文以大别山东缘为研究背景 ,通过对郯庐断裂带两期左旋走滑韧性剪切带温压条件的估算及热年代学信息的分析 ,来探讨大别造山带在早侏罗—早白垩世之间的折返历史与隆升量。通过矿物组合、矿物变形特征以及白云母—绿泥石地质温度计得到郯庐早、晚两期剪切带的形成温度均为 4 0 0～ 4 5 0℃。通过多硅白云母Si原子数地质压力计计算得到早、晚两期剪切带的形成压力分别为 0 .2 5～ 0 .36GPa和 0 .2 4～ 0 .39GPa。考虑到剪切摩擦加热和构造超压的影响 ,笔者推断郯庐两期走滑剪切带形成的最大深度均不超过 12km ,且两期走滑剪切带的形成深度至多相差 1～2km。郯庐断裂带在约 190Ma和 12 8Ma经历了两期走滑冷却事件 ,而在此期间 ,大别造山带东缘经历了一个构造平静期 ,基本没有发生隆升。根据郯庐断裂带的信息 ,造山带在早白垩世的热隆事件中的隆升幅度小于 12km。     

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。     

郯庐断裂带南段张八岭群变质岩的原岩时代及其构造意义

大别造山带东缘郯庐断裂带上分布着绿片岩相变质的张八岭群。对于它们的原岩时代长期没有同位素年代学数据,而其变形与变质原因也一直没有明确的认识。本次工作中选择了该带上8处张八岭群变火山岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年。结果表明,它们的原岩时代为748~750 Ma,属于新元古代中期的南华纪,为扬子板块下部盖层而非前人认为的变质基底。结合张八岭群的变形与变质特征及前人白云母40Ar/39Ar定年结果,并与大别造山带进行对比,本文认为大别造山带东南缘张八岭群的变形与变质是造山带内俯冲与折返的结果,而其东缘郯庐断裂带内张八岭群的变形与变质是碰撞造山期该断裂带左行走滑活动所致。这些认识再次为郯庐断裂带起源于华北与扬子板块的碰撞过程中提供了重要的证据,也支持其造山期起源于陆内转换断层或斜向汇聚边界。     

郯庐断裂南段研究进展与断裂性质讨论

据1：5万区域地质调查和专题研究资料，就郯庐断裂带是否南延与消失的原因，其与大别—苏鲁造山带交截形成的假位错效应，以及与中新生代沉积盆地形成演化的关系等作了新的阐述。在此基础上，讨论了郯庐断裂带是否为巨大的左行平移断层或转换断层。认为郯庐断裂带可能是在“古郯庐带”的基础上于早侏罗世重新活动、白垩纪强烈活动的地堑型枢纽断裂带。     

郯庐断裂带起源与大陆斜向汇聚

郯庐断裂带起源于华北克拉通与扬子板块的汇聚过程中已被多数学者所认同。该断裂带的起源机制，涉及到这两个大陆板块的汇聚方式。可是，对于这一重要问题却长期存在着不同的认识。本文依据郯庐断裂带内部及其两侧前陆上构造与年代学研究成果，综合分析该断裂带的起源机制。郯庐断裂带内部残留的起源期构造为左行走滑韧性剪切带，所获得的白云母40Ar/39Ar同位素年龄为239~217 Ma。华北克拉通边缘的徐淮弧形逆冲-推覆构造，及九江地区扬子板块上的弧形褶皱带，分别为苏鲁造山带、大别造山带点碰撞的产物。郯庐断裂带西侧的华北克拉通边缘，在汇聚过程中呈现为刚性陆块的特征，没有出现大规模的牵引弯曲现象。而东侧的扬子板块前陆构造，在汇聚过程中却明显出现了大规模的牵引弯曲现象。断裂带东侧的张八岭隆起北段，出露了扬子板块上中地壳韧性拆离带，其中所获得的白云母40Ar/39Ar同位素年龄为245~218 Ma，其滑动方向受控于郯庐断裂带起源期的左行走滑运动。这一系列构造与年代学信息，表明郯庐断裂带起源于华北克拉通与扬子板块的汇聚过程中，代表了这两个大陆的斜向汇聚边界。该断裂带起源期的活动时限，与大别、苏鲁造山带内大陆深俯冲时间相吻合。在大别造山带北部的华北克拉通，原始应存在着向南的突出体(嵌入体)，从而导致嵌入式碰撞与嵌入体边界的大陆斜向汇聚(起源期郯庐断裂带)，符合嵌入式碰撞导致板片撕裂模式。     

郯庐断裂带肥东桃源韧性剪切带构造分析及时限探究

郯庐断裂带在肥东桃源地区为一混合杂岩带,温压数据显示区域内变形变质环境为中下地壳构造环境。本文对剪切带的应变大小、应变速率、涡度以及应力场等构造特征进行分析测量,结果显示该剪切带所受应力方向为170°左右,夹角为40°～50°,并以简单剪切为主,其变形矿物被拉长。此外,带内发育的长英质糜棱岩流体以及伟晶岩流体均发生同构造变形,本文结合前期年代学研究结果,整合出了3种不同流体之间的关系,并有效限定出带内韧性剪切活动发生在140～124 Ma之间。同时,通过对郯庐断裂带中南段年代学数据统计,发现郯庐断裂带肥东段主要记录了早白垩世的剪切活动,而大别造山带东缘、苏鲁西缘分别记录了同造山年代学数据,断裂带中南段在年代学分布上呈现出明显的空间差异性,反映出郯庐断裂带递进变形的特征。