基于深反射地震剖面的沂沭断裂带岩石圈精细结构

为揭示沂沭断裂带深部结构及发生—发展过程,查清断裂切割深度及对岩石圈地幔的破坏,探讨沂沭断裂带的构造组合样式、运动方式、地壳稳定性及其对资源环境的约束作用,研究团队于2019年在沂沭断裂带南段沂南—莒县附近布设了一条长约60 km的深反射地震剖面,系统采集了沂沭断裂带和两侧地块的地震数据,对沂沭断裂带深部岩石圈精细结构进行了解剖.结果显示,该区岩石圈结构在横向上表现为以沂沭断裂带为界的块状结构特征,地壳厚度约30.8～39.5 km;莫霍面总体呈西浅东深态势,并被西倾的沂水—汤头断裂(F2)和昌邑—大店断裂(F4)错断,垂直落差达10.5 km.与浅部"两堑夹一垒"的构造组合样式不同的是,沂沭断裂带在深部剖面上表现为由沂水—汤头断裂(F2)和昌邑—大店断裂(F4)向上延伸与分叉散开的多条断裂组成"双枝状"构造组合样式.断裂带内被断层切割的界面反射波多呈向上的拱弧形,其构造形迹具有伸展、挤压和走滑并存的特征,推断这些界面为层间滑脱构造,它们指示了沂沭断裂带"多层滑移"构造运动方式.该断裂带不仅切穿了近地表、壳内地质界面,F2、F4断裂还向下切割莫霍面,深入岩石圈地幔,是深达地幔的深大断裂构造带,为地幔热物质的上涌提供了通道,对中生代的岩浆活动和内生成矿具有控制作用.地震剖面西端的铜井金矿成矿与沿F2断裂上侵的铜井杂岩体关系密切;剖面东端的火山机构保存完整,没有明显构造破坏痕迹,据此认为沂沭断裂带左行走滑主要发生在早白垩世青山期以前,其后水平滑移量应不大.从区域地质分布及地震反演结果看,昌邑—大店断裂(F4)明显将山东省分割为鲁西和鲁东两个地质构造单元,因此将其作为区域地质构造分界线是合理的.本项研究结果进一步加深了沂沭断裂带深、浅部结构的认识,为分析研究沂沭断裂带的深部过程和浅部构造响应及对资源环境的影响提供了资料约束.     

鲁西北西向断裂系与沂沭断裂带晚中生代演化关系及其动力学背景探讨

晚中生代是华北地块构造演化的转折时期。由出露于沂沭断裂带、鲁西地体、鲁东地体的中生代地层、岩浆,结合断裂活动年代学、区域地质等资料分析,可以将沂沭断裂带晚中生代构造演化划分出距今约160Ma、130～110Ma、90～80Ma等3个关键时期,并分别与左行压剪、左行张剪、右行压剪构造活动相对应。晚中生代沂沭断裂带与鲁西北西向断裂系间的几何学、运动学、年代学的共轭匹配关系表明,它们为特定构造动力学背景下形成的一组共轭断裂系。同时对鲁东地体晚中生代构造演化、鲁东北西向断裂系特征,以及沂沭断裂带、北西向断裂系晚中生代构造演化的动力学背景进行探讨。     

沂沭断裂带早白垩世晚期伸展的低温年代学证据

沂沭断裂带(郯庐断裂带山东段)由4条断裂组成,其西部的两条分别称鄌郚—葛沟断裂和沂水—汤头断裂。横跨这两条断裂及夹持的中生代盆地,分别获得6个磷灰石裂变径迹数据,年龄分布在102~82Ma,封闭径迹长度集中在13.0~14.0μm。数据反演结果显示:隆起区在距今105~100Ma及约距今85Ma时有过两次快速冷却事件;这两条断裂所夹持的断陷区经历过快速沉降,达到最大古地温后,在距今85~60Ma快速抬升。结合区域地质背景资料,以及在沂沭断裂带附近南北向玄武岩脉及北西向断层的断层泥K-Ar年龄数据综合分析,认为沂沭断裂带在早白垩世晚期经历以伸展为主的左行张剪活动。     

渤海中部郯庐断裂带的近期活动与渤海新近纪新生断裂

渤海中部的郯庐断裂带在平面上表现为不连续的几条北北东走向断层,地震反射剖面和钻探资料显示断层两侧沉积厚度的巨大差异,表明新近纪以来它们是在沉降运动背景下活动的具有大幅度倾滑位移的正断层,构成渤海盆地内凹陷与凸起的边界。这些断层在剖面上有一定弯曲和倾斜,向下延伸深度不超过10~12km。在此深度以上的地壳浅部,没有水平方向位移以及其它直接变形证据表明郯庐断裂带有走滑运动分量。从地震机制解得到的走滑断层运动反映渤海地区地壳深部的变形及相应的构造应力状态,与浅部残留的伸展构造应力同时存在。根据断裂力学分析,认为中新世末以来渤海浅层新近系内出现的大量近东西向小断裂可能是现代构造应力场作用的结果,与郯庐断裂带或其它基底老断裂没有继承性或派生的成因关系。     

渤海海域中郯庐深断裂带的结构模型及新生代运动学

郯庐深断裂带自安徽庐江—山东郯城、沂水、安丘一线向北延伸进入渤海海域被新生代盆地沉积层和海水覆盖。根据区域重、磁力异常图解释的渤海海域的郯庐深断裂带位于莱州湾—渤海东部—辽东湾东部一线,总体走向NNE,对应于渤海海域NNE向地幔隆起带的东部斜坡。渤海海域新生代盆地与地幔隆起呈镜像反映,构成古近纪断陷的边界断层包括NE向、NNE向、NEE向、NW向和NWW向等多个方向,且多表现出铲式正断层的几何学、运动学特征。渤海海域新生代盆地在莱州湾—渤海东部—辽东湾东部发育有由2～4条走向NNE向、陡倾斜的基底走滑断层及相关构造变形组成的右旋走滑构造带,位置与区域重磁资料解释的郯庐深断裂带大致相当。综合深层地壳结构和新生代盆地构造特征有理由认为,渤海海域中新生代盆地中的走向NNE向、陡倾斜的基底走滑断层构造带的与深层至少切割莫霍面的深断裂带构成了一条地壳尺度垂向的强变形构造带。渤海海域的郯庐深断裂带在新生代时期郯庐断裂带并非只发生右旋走滑运动,在区域裂陷作用中控制古近纪断陷的伸展断层可能利用了深断裂带在浅层地壳的部分断层面,并且因为伸展位移在中地壳层中发生拆离滑脱,而深断裂带的右旋走滑位移才使浅层断层与深层断层保持紧密联系。     

沂沭断裂带莱州湾海域重力场特征

沂沭断裂带是郯庐断裂带的山东段,该断裂带不仅规模大,而且活动性强,具有"两堑夹一垒"的构造格架。利用实测1：20万海底高精度重力测量数据对沂沭断裂带莱州湾海域重力场特征进行了研究,采用欧拉反褶积、纹理分析等边界识别方法对数据进行处理解释,旨在对研究区进行构造格架的细化。根据重力场特征,推断断裂22条,以NE-NNE向和近EW向为主,推断沂沭断裂带4条主干断裂在莱州湾呈NNE向近平行舒缓波状展布;初步划分了3个三级构造单元,5个四级构造单元,12个五级构造单元;推断昌邑-大店断裂以西重力高反映了基底凸起,重力低主要反映了中、新生代凹陷,断裂以东重力高主要反映了早前寒武纪变质岩分布,重力低主要反映了中生代花岗岩体分布。     

沂沭断裂带中段金矿特征及找矿方向研究

沂沭断裂带是中国东部著名的深大断裂,由4条大断裂组成,沂水汤头断裂是其4条主干断裂之一。近几年来,在该断裂上发现了龙泉站、牛家小河、南小尧等金矿,使沂沭断裂带金矿找矿取得了突破。该文在研究金矿地质背景、矿床地质特征、矿床成因的基础上,归纳总结了金矿类型、成矿规律,认为沂沭断裂带不但导矿,而且储矿,提出了新的找矿方向,为沂沭断裂带乃至整个郯庐断裂带进一步开展金矿找矿工作提供了依据。     

从水系的分布形态探讨沂沭断裂带的运动特征

郯城-庐江断裂带是纵贯中国大陆东部,长达2 000 km以上的大断裂带。该研究利用DEM数据和ETM,以及谷歌卫星影像来分析郯城-庐江断裂带中段的沂沭断裂带周边的水系的几何分布形态特征。三维卫星图像解译和野外调查的结果显示：(1)沿断裂带周边发育的水系的几何分布形态主要受由F1-F4 4条主要断层所组成的沂沭断裂带构造所制约;(2)沿断裂带发育的水系不具有典型的走滑断层的系统化的同步转折和位错的变形特征;(3)沂沭断裂带东侧的F1和F2断裂是现今的活动断裂,而F3和F4断裂在第四纪基本没有明显的活动迹象;(4)F1和F2断裂以垂向运动为主,具有高角度的逆断层或正断层的运动特征。该研究结果显示沿断裂发育的水系地貌和几何分布特征可作为评价断裂的活动性和运动特征的地貌标志。     

沂沭断裂带内盖层的剪切变形及其构造意义

通过沂沭断裂带内晚元古代至古代盖层变形的详细研究，发现这套盖层遭受了明显的顺层左旋走滑剪切变形。这期盖层变形是与沂沭断裂带基底中北北东走向左行韧性剪切带同期形成的。它们是郯庐断裂带中生代大规模左行平移运动在不同层次上所造成的不同产物。这套盖层的变形及其特征证明了郯庐断裂带大平移发生在中生代。     

沂沭断裂带内盖层的剪切变形及其构造意义

通过沂沭断裂带内晚元古代至古生代益层变形的详细研究，发现这套盖层遭受了明显的顺层左旋走滑剪切变形。这期盖层变形是与沂沭断裂带基底中北北东走向左行韧性剪切带同期形成的。它们是郯庐断裂带中生代大规模左行平移运动在不同层次上所造成的不同产物。这套益层的变形及其特征证明了郯庐断裂带大平移发生在中生代。     

对苏皖断裂带的初步研究(郯—庐断裂研究之二)

苏皖断裂带是郯庐断裂的南段,即在江苏和皖北地区部分的区域名称。和山东的沂沭断裂带一样,由东、西两个断裂亚带(束)组成。本文通过对苏皖新裂带地质构造基本特征的研究和整理,纠正了过去不尽合理的连法,特别是南部近巢湖一带东、西界断裂的连法;本文还比较系统地分析了苏皖断裂带的发生、发展历史,并对苏皖断裂带的构造归宿进行了初步探讨。笔者认为:苏皖断裂带应属经向构造带。它的总体走向为近南北—北北东,倾角较陡。是一条很有意义的成岩成矿物质来源的通道。关于苏皖断裂带成为分割新华夏构造系在江苏和皖北境内第二隆起带和第二沉降带的分野断裂带,也即是说,中生代以来苏皖断裂带是新华夏构造系的一个重要组成部分的看法,笔者认为,中生代中、晚期以来,新华夏构造系利用、改造并归并经向构造带的苏皖断裂带成为它的一个重要组成成分,即苏皖断裂带的构造归宿具有一仆二主的性质。     

渤张断裂带的构造机制及其地质意义

渤张断裂带形成于中生代,为剪张性断裂带。中新生代以来渤张断裂带一直活动,并控制中新生代沉积和火山活动。中生代至老第三纪早期(42Ma 之前)渤张断裂带为右旋走滑的剪张性断裂带,而老第三纪中晚期以来(42Ma 以来)渤张断裂带转为左旋走滑的剪张性断裂带,并控制了渤海盆地的油气分布和现代的地震活动。近期,沿渤张断裂带地震活动频繁,说明渤张断裂带仍在活动。     

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     

郯庐断裂带在新生代的演化

论述了郯庐断裂带在新生代的活动性。根据其活动特点，郯庐断裂带的活动可分5个时期：①古新世至早始新世，除沂沭断裂带中、南段为右行走滑运动外，其余地段都为张裂活动；②中始新世至渐新世，莱州湾以北地段以张性活动为主，而以南则为压性逆冲活动；③中新世至早更新世，渤海湾地区张裂活动强，其以北地区较强，而以南地区弱，且兼有左行滑动；④中更新世，断理解活动平静，在沂沭断裂带中形态该时期的夷平面；⑤晚更新世至今，淮河以北地区，尤其沂沭断裂带，断裂活动强烈，其性质为右行走滑－－逆冲。     

准噶尔盆地车排子凸起西翼断裂特征及其控藏作用

通过对地震和测井资料的分析,认为车排子凸起西翼存在深浅两套断裂系统,大致以古近系顶部不整合为界,深层断裂系统发育逆断层,浅层断裂系统发育正断层,且断裂形成分为3个期次,深层断裂影响浅层断裂的发育,控制了中生界的沉积.断槽内侏罗系砂体和断裂是油气运移的重要通道.通过对断裂封闭性的分析,认为车排子凸起西翼的浅层正断层在沙一段主要起输导作用,在沙二段对油气起遮挡作用,深层逆断层在侏罗系主要起输导作用.根据对断裂控藏作用的分析,认为车排子凸起西翼不同位置断裂的控藏作用具有差异性,断裂控制了圈闭的有效性,同时为油气运移提供通道,沟通深、浅层油气,控制了油气的分布.根据断裂封闭性分析结果,结合油气显示和断裂控藏作用,认为车排子凸起西翼油气运移存在3个方向.     

试论郯城—庐江断裂带的形成、演化及其性质

郯(城-)庐(江)断裂带由前白垩纪的3条重要的边界断裂连接而成:古郯庐断裂曾是连接秦岭—大别洋与苏鲁洋的转换断层,辽渤断裂是华北克拉通与胶辽克拉通之间的分界,敦化—密山断裂则是西伯利亚次大陆与一系列拼贴的外来(移置)地体间的分界。早白垩世,随亚洲大陆雏形的出现,郯庐断裂带形成并扩大其规模(如包括了依兰—伊通断裂)。江西的赣江断裂和鄂东南湘东北的团(风-)麻(城)断裂白垩纪时与郯庐断裂有相同的活动方式,可视为郯庐断裂带的南延。从本质上说,郯庐断裂带是一条斜向(左行)汇聚—剪切造山带,这一造山作用在中生代里是一个连续的分阶段进行的过程,左行走滑活动始自三叠纪,至早白垩世造山带形成,始于早白垩世晚期并于晚白垩世达到全盛的张裂活动则是造山带坍塌的反映。新生代起东亚地区进入新的地史阶段,郯庐断裂带进入消亡期,更新世时已明显解体为活动方式各不相同的若干段。文章还简要讨论了古郯庐断裂的形成时代、印支期走滑活动的性质和东亚大陆边缘地区的构造格架等问题。     

晚更新世以来渤海南部海域断裂活动性

渤海在新生代经历2次强烈的沉降阶段,海域内各断裂活动对渤海盆地的演化发育产生重要影响.以渤海40°N以南海域单道地震资料为基础,对研究区内断裂活动性进行研究,结果表明:晚更新世(128 ka BP)以来,研究区内断裂活动性很强,以郯庐断裂渤海段最强,其平均垂向活动率大于0.05 mm/a;此期间渤海经历2个构造活跃期,...     

利用地球物理资料对沧东断裂带演化特征的研究

本文对横切沧东断裂带的２３条地地震剖面进行了分析解，计算出各剖面的地层厚度和断距，并结合重、磁资料，对沧东断裂带和黄骅坳陷西部的构造演化进行了定理研究，发育特征为：沧东断裂带在时间演化上可分为四期，空间演化上可分为六段，且控制了黄骅坳陷西部的反转构造；沧东断裂带作为黄骅坳陷的西界断裂，在中生代早中期为逆冲断层，中生代晚期至新生代转为正断层，它控制了坳陷的构造演化，对油气运移和富集起重要作用；盆地中发育的NWW 向断层在构造样式转换中起重要的调节作用。     

山东安丘古近纪冲积层中的地震记录

在山东安丘市沂沭断裂带分布区,发现古近纪朱壁店组冲积相沉积中发育一些震积岩层,它们是一套以振动液化砂岩墙、液化砂岩脉、裂隙充填砂砾岩墙、震塌岩、震成小断裂及塌陷构造等为震积特征的震积岩组合。这些古近纪震积岩表明,沂沭断裂带在新生代早期是一个构造活动强烈、强地震频繁发生的时期。由这些震积岩所记录的地震灾变事件,是该地区继燕山构造旋回结束后进入喜马拉雅构造旋回的响应。安丘古近纪朱壁店组震积岩的发现,为研究沂沭断裂带的活动史及区域地层调研提供了新的实际资料。