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。     

与时俱进,发展中国大地构造学

郯庐断裂带的起源时间与型式仍然存在着很大的分歧。最近在大别山东缘早白垩世左旋走滑韧性剪切带中 ,发现了早期左旋走滑韧性剪切带。其中三处早期糜棱岩中白云母分别给出了( 188.7± 0 .7)Ma、( 189.7± 0 .6 )Ma、( 192 .5± 0 .7)Ma的40 Ar/ 3 9Ar坪年龄 ,指示了同造山走滑热事件。前陆沉积与变形构造也表明该断裂带在华北与华南板块碰撞中就发生了活动。郯庐断裂带内的造山期构造及旁侧的前陆沉积与变形构造特征 ,指示断裂带同造山运动为转换断层型式 ,并将大别—苏鲁造山带左行错移了约 35 0km ,同时苏鲁造山带发生逆时针旋转。在早白垩世滨太平洋构造活动中 ,该断裂进一步向北延伸 ,发生了约 2 0 0km的左行平移。因而 ,该断裂带起源于华北与华南板块的碰撞之中 ,其同造山运动与这两大板块的碰撞过程相伴生     

从郯庐断裂带两侧的“盆”“山”耦合演化看前白垩纪“郯庐断裂带”的性质

郯庐断裂带的前身是3条重要的边界断裂（古郯庐断裂、辽渤断裂和敦化-密山断裂）,因而前白垩纪其两侧的“盆”“山”发育分属不同的造山动力学和成盆动力学系统。其西．扬子微大陆与华北微大陆之间的秦岭-大别造山带是印支期的碰撞造山带,兴-蒙造山带是海西期的阿尔泰型（增生弧型）造山带,燕山运动时两者都成为陆内造山带。“郯庐断裂带”以东,苏鲁造山带是苏皖地块与胶辽微大陆之间的燕山期碰撞造山带,延吉-清津造山带是胶辽微大陆与兴凯地块之间的印支期碰撞造山带;更北则是由一系列外来地体沿敦化-密山断裂拼贴在西伯利亚次大陆之上而形成的斜向汇聚-剪切造山带（属板间造山带）。在此基础上,分为海西-印支期、侏罗纪和白垩纪3个时代,详细剖析了“郯庐断裂带”两侧与上述造山作用耦合的典型的磨拉石盆地和火山岩盆地的演化及其对比,证实前白垩纪“郯庐断裂带”两侧的盆地各有其独立的发育史,不是被郯庐断裂带左行平移错断的同一个盆地。对“郯庐断裂带”两侧古生代-三叠纪陆表海的研究进一步证实其西的扬子微大陆、华北微大陆、布列亚-佳木斯地块与其东的苏皖地块、胶辽微大陆、兴凯地块曾分属独立的构造单元。早白垩世时,随着新特提斯洋的部分闭合,亚洲大陆的雏形出现,上述3条边界断裂连接成郯庐断裂带并成为陆内的左行走滑断层。     

从郯庐断裂带两侧的“盆”“山”耦合演化 看前白垩纪“郯庐断裂带”的性质

郯庐断裂带的前身是3条重要的边界断裂（古郯庐断裂、辽渤断裂和敦化-密山断裂）,因而前白垩纪其两侧的“盆”“山”发育分属不同的造山动力学和成盆动力学系统。其西．扬子微大陆与华北微大陆之间的秦岭-大别造山带是印支期的碰撞造山带,兴-蒙造山带是海西期的阿尔泰型（增生弧型）造山带,燕山运动时两者都成为陆内造山带。“郯庐断裂带”以东,苏鲁造山带是苏皖地块与胶辽微大陆之间的燕山期碰撞造山带,延吉-清津造山带是胶辽微大陆与兴凯地块之间的印支期碰撞造山带;更北则是由一系列外来地体沿敦化-密山断裂拼贴在西伯利亚次大陆之上而形成的斜向汇聚-剪切造山带（属板间造山带）。在此基础上,分为海西-印支期、侏罗纪和白垩纪3个时代,详细剖析了“郯庐断裂带”两侧与上述造山作用耦合的典型的磨拉石盆地和火山岩盆地的演化及其对比,证实前白垩纪“郯庐断裂带”两侧的盆地各有其独立的发育史,不是被郯庐断裂带左行平移错断的同一个盆地。对“郯庐断裂带”两侧古生代-三叠纪陆表海的研究进一步证实其西的扬子微大陆、华北微大陆、布列亚-佳木斯地块与其东的苏皖地块、胶辽微大陆、兴凯地块曾分属独立的构造单元。早白垩世时,随着新特提斯洋的部分闭合,亚洲大陆的雏形出现,上述3条边界断裂连接成郯庐断裂带并成为陆内的左行走滑断层。     

郯庐断裂带的主要特征与性质讨论

本文在系统分析研究郯庐断裂带主要特征及其两侧变质岩层的延伸和运动方位的基础上，认为该断裂带两侧地质体的“左行平移”位错效应，是与华北地块南缘为向南凸出的弧形构造，以及在华北与扬子两地块聚合时发生巨大的逆时针旋转运动有关，郯庐断裂带既不是左行平移断层，也不是转换断层，而是发生于大别一苏鲁变质造山带弧形转折部位的基底断裂。中侏罗世后，发展成具多期活动的早期夭折型裂谷特征的地堑型断裂构造。     

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。     

大别造山带南界襄樊—广济断裂带的演化规律与构造意义

自中三叠世扬子与华北板块发生碰撞—深俯冲作用以来,大别造山带南界上的襄樊—广济断裂带主要经历过两次变形事件: 1)早期变形事件发生在中三叠世末—晚三叠世初的造山带折返阶段,表现为造山带南边界上的韧性剪切带。这期北西—南东走向的剪切带向南西陡倾,发育北西—南东向的矿物拉伸线理,主要为右行走滑的运动性质,属于造山带斜向折返的侧边界走滑剪切带。造山带折返过程中将前陆褶断带北缘原先东西向褶皱改造为北西—南东走向。2)晚期变形事件发生在晚侏罗世,表现为脆性逆冲断层,使得前陆褶断带向北东逆冲在造山带南缘之上,同时在前陆上形成了一系列的逆冲断层。该断裂带的晚期逆冲活动与郯庐断裂带左行平移同时发生,代表了滨太平洋构造活动的开始。     

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。     

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。     

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。     

合肥盆地中新生代三维埋藏史分析

在合肥盆地地震资料的基础上,求得现今盆地内部中新生代各个地层的厚度分布。并通过回剥技术模拟盆地埋藏史,获得合肥盆地中生代以来三维演化历史。结果显示中生代以来,合肥盆地沉积地层最厚超过万米,中上侏罗统为主要沉积地层;三维埋藏史揭示合肥盆地的中新生代沉积演化历史受大别造山带和郯庐断裂带的共同控制,盆地沉积中心的迁移与大别造山带和郯庐断裂的活动密切相关。     

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。     

Syn-collisional transform faulting of the Tan-Lu fault zone,East China

Origin of the continental-scale Tan-Lu fault zone (TLFZ), East China, remains controversial. About 550 km sinistral offset of the Dabie orogenic belt (DOB) and Sulu orogenic belt (SOB) is shown along the NE-NNE-striking TLFZ. Syn-collisional, sinistral ductile shear belts in the TLFZ have been identified. Thirteen phengite bulk separates from the mylonites were dated by the ⁴⁰Ar/³⁹Ar method. They gave cooling ages of the 198–181 Ma for the shear belts along the eastern margin of the DOB and 221–210 Ma from the western margin of the SOB. Distribution of the foreland basin deposits suggests that sinistral offset of the DOB and SOB by the TLFZ took place prior to deposition of the Upper Triassic strata. The marginal structures around the DOB and SOB support syn-collisional faulting, and indicate anticlockwise rotation of the DOB during the displacement. The folding and thrust faulting related to crustal subduction, coeval with the Tan-Lu faulting, is older than the foreland basin deposition related to the orogenic exhumation. Several lines of evidence demonstrate that the TLFZ was developed as a syn-collisional transform fault during latest Middle to earliest Late Triassic time when the DOB and SOB experienced crustal subduction of the South China Block (SCB). Eastward increase of the crustal subduction rates is believed to be responsible for the sinistral transform faulting.     

合肥盆地断层活动特征及其控制因素

利用断层活动速率法定量分析了合肥盆地主要近东西向断层的活动规律,并分析了它们形成与演化的控制因素。研究表明,盆地前侏罗系基底主要发育了近东西向、南倾的逆冲断层,属于印支期前陆变形的产物。这些断层的逆冲速率向南有规律的增加,指示其动力来自南部大别造山带的碰撞造山。盆地在侏罗纪期间接受大量沉积时,并没有发生明显的断裂活动,指示属于前陆拗陷型盆地,其对应着大别造山带的快速隆升。盆地在早白垩世至古近纪期间演变为断陷盆地,印支期基底的逆断层转变为正断层活动。这些盆地内主要的近东西向正断层的伸展活动在早白垩世呈现北强南弱,而随后转变为南强北弱的变化趋势。