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     

渤海海域辽东带中南部郯庐断裂走滑活动的沉积响应

郯庐断裂带是亚洲东部著名的走滑断裂活动带,经过多年研究,取得了一系列重要成果。以其中的渤海海域辽东带中南部为研究对象,从沉积体系、沉积中心和层序构型三方面分析沉积对断裂走滑活动的响应。郯庐断裂走滑活动对沉积体系和沉积中心的展布特征与迁移规律具有控制作用。具体表现为：走滑活动错开先期形成的沉积体系和沉积中心;使同期形成的沉积体系和沉积中心随时间发生横向迁移;使沉积区发育的三角洲扇体进积特征不明显。断裂走滑活动通过改变可容空间大小,制约层序构型和沉积相分布模式。     

潍北-莱州湾凹陷郯庐断裂带新生代走滑特征

横切潍北-莱州湾凹陷郯庐断裂带的地震反射剖面和断裂带内的凹陷断层、沉积相和油气特征,直接或间接显示了郯庐断裂带的延伸、运动性质和活动时限。郯庐断裂带在海域和陆上的几何形态及其组合基本一致,根据切过断裂带的剖面和平面上断层的组合特征,判断其为兼具垂直位移的走滑运动断层系。走滑断裂带的活动控制着凹陷内同构造沉积以及构造样式,表明郯庐断裂带的活动时限具分段性,相当于渤海湾盆地孔店组(E1?2k)-沙四段(E2?3s4)沉积期(古新世-早始新世)-孔店组-沙二段(E2?3s2)沉积期(古新世-始新世)-孔店组-沙一段(E2?3s1)(古新世-渐新世)沉积时期,走滑拉分活动由南向北迁移; 活动方式也由古新世-早始新世的左旋走滑活动,被早始新世之后的右旋走滑活动所替代。     

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。     

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.     

郯庐断裂走滑活动与辽河盆地构造古地理格局

渐新世晚期 ,郯庐断裂的右行走滑活动控制了辽河盆地的构造古地理格局。研究认为 ,岩石圈断块沿郯庐断裂的走滑活动与大型板块构造的活动方式有一定的相似之处 ,即伴随着郯庐断裂的右行走滑 ,从断裂的增压弯曲部位到断裂的释压拉张部位将发生岩石圈断块的汇聚与离散现象 ,由此造成了走滑断裂带上增压弯曲部位与释压拉张部位局部应力场性质的不同 :增压弯曲部位应力相对集中 ,岩石圈断块发生汇聚、挤压、隆升 ;而释压拉张部位由于应力释放 ,岩石圈断块发生离散、伸展、沉降。岩石圈断块的隆升与沉降造成了渐新世晚期辽河盆地构造古地理格局的巨大差异。     

郯庐断裂莱州湾段块体旋转效应及意义

为探究郯庐断裂莱州湾段右行走滑活动的构造响应并约束其起始时期,以最新钻井资料和三维地震资料为基础,深入剖析研究区与右行走滑活动密切相关的构造-沉积响应.结果显示,双轨走滑右行活动开始后,其夹持块因发生顺时针方向的被动旋转而产生差异应变（伸展或挤压）效应.在叠加区域伸展作用的背景下,伸展效应促进沉降作用,致使先存凸起区加速沉降并演变为洼陷区,先存洼陷区沉降幅度更大,现今均为富烃洼陷;挤压效应则抑制沉降作用,致使先存凸起区持续保持凸起状态,而先存洼陷区多沉降减缓甚至转为抬升,生烃潜力减小.综合地层残存信息及区域构造环境表明郯庐断裂带莱州湾段的右行走滑旋转效应最早始于沙三中段沉积时期.      

郯庐断裂中段新生代右行走滑位移

依据走滑拉分盆地中盆地沉降（或抬升）速率与边界断层走滑速率之间的数值关系,通过对夹在郯庐断裂中段两分支断层间的潍北凹陷沉积埋藏史的恢复,间接求取郯庐断裂中段新生代右行走滑位移。潍北凹陷内不同构造位置4口井的埋藏史恢复结果表明：凹陷新生代经历了古近纪早、中期的快速沉降,古近纪末-新近纪初的抬升剥蚀和中新世以来的缓慢沉降3个阶段;各阶段的平均沉降速率分别为0.142 9、-0.072 8、0.032 5 km/Ma。通过对太平洋板块与欧亚板块间俯冲速率和方向变化的分析推断,中新世中期（39.5 Ma）太平洋板块由北西向俯冲转而变成正西向俯冲所产生的西南向应力分量是导致新生代郯庐断裂开始右行走滑的主要因素,且走滑活动持续至今。根据走滑活动发生和持续的时间,结合各个时期内潍北凹陷的沉降和抬升速率,计算出郯庐断裂中段新生代右行走滑位移量为15 km左右。     

PROGRESS IN STUCIES ON STRIKE-SLIP CHRONOLOGY OF THE TAN-LU FAULT ZONE

郯庐断裂带经过长期的研究，取得许多成果，但在年代学上还存在严重的分歧及缺乏严格定时的证据，尤以确定走滑剪切运动的时限争纷更甚。走滑剪切运动是一个非瞬间又非均匀的过程。依据作者近年内进行的专门工作及现有的各种材料，从地质年代学及同位素年代学两方面研究成果的分析。郯庐断裂带在晚侏罗世末期（１４０Ｍａ左右）开始产生剪切破裂井大规模左行平移，直至早白垩世晚期（１１０Ｍａ左右）又有一次重要的走滑剪切运动。左行走滑运动延续约３０Ｍａ。随后郯庐断裂带进入以伸展为主的构造运动。从始新世中期（４５Ｍａ左右），它又转化为多次受挤压兼小幅度右滑的运动。     

东北亚地区古亚洲洋的构造演化特点

本文依据蒙古—鄂霍茨克和内蒙古—兴安褶皱带中包含的地块基底特征、残存的蛇绿混杂岩带、蓝片岩带和巨型花岗岩带等,论述东北亚地区古亚洲洋的构造演化,并提出晚三叠世以来本区成为近南北向的东北亚走滑型大陆边缘的一部分。     

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。     

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。     

郯庐断裂带形成演化的年代学研究

通过对郯庐断裂带东侧张八岭蓝片岩带内白云母4 0 Ar - 3 9Ar年龄、断裂带内片麻状花岗岩中钾长石4 0 Ar- 3 9Ar年龄以及断裂带内断层泥K -Ar、ESR年龄的测定 ,并结合有关的地质和古地磁资料 ,厘定了郯庐断裂带形成和演化的过程 :(1)三叠纪 (2 44～ 2 0 9Ma)由于华北与扬子地块碰撞 ,郯庐断裂带形成为其主要左行平移时期 ;(2 )侏罗纪 (189～ 16 4Ma)时郯庐断裂东侧下扬子地块可能经历了逆时针转动 ;(3)白垩纪 (10 3～ 94Ma)开始郯庐断裂带伴随走滑平移而发生正断活动 ;(4)晚白垩—第三纪右旋平移阶段。郯庐断裂的形成与大别 -苏鲁变质带有关。     

RELATIONSHIP BETWEEN P-T CONTITIONS OF TWO PHASES OF TAN-LU STRIKE-SLIP SHEAR ZONES AND DELAMINATION OF OROGENIC BELTS ON THE EASTERN MARGIN OF THE DABIE MOUNTAINS

The Tan-Lu fault zone joins the Dabie Mountains on its eastern margin, and offsets the Dabie and Sulu orogenic belts sinistrally for about 500 kin. On the basis of calculation of temperature and pressure experienced by the two phases of the fault zone as well as the thermo-chronological information on mylonite from the earlier and later Tan-Lu fault zones on the eastern margin of the Dabie Mountains, this paper discusses the delamination history and uplifting magnitudes of the Dabie Mountains from earlier Jurassic to earlier Cretaceous. From mineral assemblages, mineral deformation and muscovite-chlorite geothermometry calculation, it is known that the temperature experienced by the two phases of Tan-Lu fault zones are between 40℃ and 450℃, and the confining pressures are between 0.25Gpa and 0.36GPa for the earlier shear zones and 0.24-0.39GPa for the late shear zones. According to the geobarometry of Si-in-phengite and by considering shear heating and tectonic over-pressure, it is concluded that the maximum formation depths for the two phases of the ductile shear zones are not more than 12 kin. Differential formation depths for the two phases of shear zones are 1-2 km at most. At about 190 Ma and 128 Ma, the Tan-Lu fault zone experienced two phases of cooling events. During this period, the eastem margin of the Dabie Mountains experienced a tectonic calm period and no uplifting. According to information from the Tan-Lu fault zone, the uplifting magnitudes of the Dabie orogenic belts are not more than 12 km during the earlier Cretaceous.     

郯庐断裂带中-南段新生代火山活动与深部过程

郯庐断裂带中南段新生代火山活动主要发生在古近纪、中新世和更新世3个阶段,前者出现在断裂带的伸展活动中,后两者出现在挤压活动中。随着时代变新,玄武岩碱性逐渐增强,轻、重稀土元素分离程度及不相容元素富集程度也逐渐增强。Sr、Nd同位素显示,源区地幔具有轻微富集型(EMⅠ)→洋岛型→洋中脊型的演化规律。断裂带所影响的地幔发生了地幔剪切变形及显著的交代作用,两者相互促进。断裂带在新生代演化中切割深度不断加大,火山源区不断加深,现今已切穿了整个岩石圈。断裂带在新生代软流圈上隆的背景下,经过地幔剪切、减压、地幔交代及部分熔融等深部过程,从而出现了大规模的玄武岩喷发。     

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。