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。     

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。     

合肥盆地中新生代构造演化

综合地质、物探及钻井等资料,通过对合肥盆地的构造演化分析,认为合肥盆地是大别造山带和郯庐断裂带共同作用产生的中新生代残留盆地。受两大构造体系的共同作用,合肥盆地在印支期形成了盆地的基底,中新生代的演化大体可划分为以下5个时期：J1～J2坳陷盆地发育期;J3再生前陆盆地发育期;K1走滑盆地发育期;K2—E断陷盆地发育期;N—Q盆地消亡期。其中,在盆地发育早期受大别造山带影响较大,郯庐断裂作用较小;在盆地发育的中后期,郯庐断裂的影响逐渐成为主导因素。     

郯庐断裂带张八岭隆起段走滑运动与合肥盆地的沉积响应

安徽北部的郯庐断裂带位于东侧的张八岭隆起与西侧的合肥盆地之间。断裂带内走滑糜棱岩、超糜棱岩及伴生岩浆岩的同位素测年,表明其走滑时间为早白垩世。一系列构造、沉积学的研究反映,郯庐断裂带在早白垩世的走滑运动,使合肥盆地东侧出现了北北东向延伸的张八岭走滑隆起,成为合肥盆地的沉积物源区。盆地东部相应出现了由下白垩统朱巷组充填、北北东向的大桥-肥东凹陷。该凹陷属于走滑挠曲盆地,其出现于张八岭走滑隆起西侧的走滑挠曲拗陷之中。     

郯庐断裂带中新生代演化与含油气盆地形成分布综述

中国大陆东部滨太平洋地区一系列中新生代大中型含油气盆地分布于郯庐断裂两侧或位于郯庐断裂带内,显然,这些含油气盆地的形成演化和分布与郯庐断裂带的发展演化密切相关。本文以地质、地球物理资料综合分析为基础,从含油气盆地的展布和盆地构造几何学、运动学、动力学特征方面探讨了郯庐断裂与含油气盆地形成、分布的内在联系。认为两侧的沉积盆地是断裂系的一部分,是郯庐断裂中、新生代演化过程中形成的局部派生构造。      

郯庐断裂带莱州湾段新生代活动演变及其沉积-改造效应

本文根据对覆盖区地震、钻井等资料的精细解释和深入剖析,揭示在渤海莱州湾地区郯庐断裂带由东、西两条分支断裂带构成,二者又分别由两条主断层及多条次生断层和其间的断块组成。分支断裂带的两条主断层的间距因地而异,一般在5km左右;其结构构造和空间展布特征有别,西支表现为"两断夹一凸"的不对称地垒式,东支主要呈"花状"构造结构。通过古地质构造恢复和分期动态构造演化分析等综合研究,厘定了在新生代不同时期两条分支断裂带在该区不同单元的活动特点和构造-改造效应,进而总结了郯庐断裂带新生代主要阶段的构造属性及其演变。认为在古近纪早中期,研究区处于区域伸展沉降环境,郯庐断裂带对该区的沉积展布无明显控制作用;断裂带活动的明显控制沉积效应始于古近纪晚期,总体具伸展兼右行走滑属性,主要表现为切割和改造了研究区原近东西向展布的优势构造-沉积格局,同时控制了前期沉积地层的剥蚀强度及其分布范围和同期沉积。新近纪以来,郯庐断裂带两条分支断裂带的活动表现出差异显著的东强西弱;于第四纪,在东支断裂带出现正花状反转构造,可能与幕式走滑兼挤压活动有关。     

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。     

郯庐断裂带的演化与古应力场

通过系统研究郯庐断裂带两盘的构造形变和应力场，再配合断理解带内部构造研究，分析了断裂带的形成和演化过程。结果表明，断裂带经历了一次以走滑为主、两次以正断层活动为主、三次以逆断层活动为主的断裂活动，使断裂带内部结构异常复杂，形成反转构造，构成中国东部大型断裂带具有普遍意义的活动特征。     

郯庐断裂带的演化及其对西太平洋板块运动的响应

首次从郯庐断裂带走滑糜棱岩中获得了白云母127.62±0.19Ma的40Ar-39Ar年龄,其与糜棱岩的全岩40Ar-39Ar年龄相吻合。这些年代学研究成果以及同走滑期岩浆活动,表明郯庐断裂带于早白垩世发生了大规模的左行平移。这一早白垩世构造—岩浆事件是伊泽纳崎板块突然发生高速、斜向俯冲的结果。晚白垩世早第三纪郯庐断裂带转变成巨型的伸展构造,普遍控制发育了断陷盆地。太平洋板块的高角度正向俯冲使中国东部出现软流圈上涌、岩石圈拆沉,从而造成了郯庐断裂带与整个中国东部卷入了强烈的伸展活动。晚第三纪初期起动的挤压活动,使郯庐断裂带上的断陷盆地同步抬升和闭合;断裂带的逆冲活动则断续延至今日,成为中国东部最大的近代地震活动带。郯庐断裂带晚第三纪以来的挤压活动是西太平洋弧后扩张的响应,而印度板块碰撞的构造挤出起着辅助作用。     

合肥盆地东缘郯庐断裂带的电性特征与成因解释

横过合肥盆地东缘张八岭隆起带的三条EMAP电法剖面,揭示了丰富的郯庐断裂带深部信息。张八岭隆起带上的郯庐断裂带,主体为一陡立的走滑构造带,其西侧边界向东陡倾,东侧浅部转换成向东逆冲。这一走滑构造带西侧浅部为西倾的正断层所切割。而正断层后期又叠加向西逆;中的逆断层。这些信息表明盆地东缘的郯庐断裂带经历过走滑、伸展、逆冲的演化历史,相应在合肥盆地东部经历了走滑挠曲盆地、断陷盆地及逆冲消亡的演化阶段。     

郯庐断裂带(安徽段)及邻区的动力学分析与区域构造演化

依据区域构造层次划分,采用构造筛分法,层层深入,层层筛分,确定发生于各个不同时代地层/岩层内的断裂活动的同期及叠加的应力场特征。综合所有的同期应力场特征及辅以叠加的应力场特征来验证,从而确定了一个连续的、完整的断裂活动的应力场演化序列;结合区域构造变形特征分析,阐明郯庐断裂带(安徽段)的构造演化。应力场分析显示:晚三叠-早侏罗世应力场为北北西—南南东或近南北向挤压,属古特提斯构造域,断裂发生同造山走滑;早白垩世早期,应力场为北西—南东向挤压,断裂发生左行走滑运动,中国东部处于西环太平洋构造域;早白垩世晚期—古新世(始新世),区域发生北西—南东向伸展作用,断裂处于伸展断陷作用阶段;新生代,受区域上近东西向的挤压作用影响,断裂发生挤压逆冲兼右行走滑作用。     

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。     

郯庐断裂带新近纪以来的挤压构造与合肥盆地的反转

郯庐断裂带于新近纪以来呈现强烈的逆冲活动,使得先存的伸展性断层产生了一系列逆冲反转构造.该逆冲活动使合肥盆地东部边缘地层被明显掀斜并产生断弯褶皱.与此同时,合肥盆地也相应遭受了挤压而反转,在合肥盆地内形成了一系列NW向左行平移断层和NNE向的宽缓褶皱构造.这些构造对油气二次运移和圈闭有利.在太平洋板块向西俯冲产生的弧后扩张使中国东部大陆受到挤压的区域动力学背景下,郯庐断裂的逆冲活动和合肥盆地反转构造在近EW向挤压应力下形成.     

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。     

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。     

郯庐断裂带早白垩世火山岩的K-Ar年龄及其构造意义

安徽肥东龙山和山东沂水道托火山岩的K-Ar全岩年龄分别为119.2±2.3Ma和114.8±1.0Ma,明显晚于郯庐断裂带左行平移时间(143.3±1.3Ma),与断裂带内张八岭隆起北段侵入岩中黑云母的40Ar-39Ar坪年龄(120~128Ma),以及南段肥东—巢湖地区的花岗岩中锆石定年结果(106.9~121.4Ma)一致,可能是断裂带伸展活动的产物。     

郯庐断裂带的伸展活动及其动力学背景

郯庐断裂带的伸展活动发生于晚白垩世至早第三纪,控制形成了-系列断陷盆地.安徽段的断陷出现在晚白垩世至早第三纪,苏鲁段仅发生于晚白垩世,而山东潍坊以北的断陷皆出现在早第三纪,显示了伸展活动南早北晚的迁移规律.这一伸展活动叠加在前期走滑构造之上,呈现为幕式的正断层运动.现可鉴别出断裂带的伸展活动经历过5次显著的断陷事件.郯庐断裂带的伸展构造多不同于典型的裂谷.它与中国东部同期一系列伸展盆地形成的动力学背景一致,是太平洋板块向西正面高角度俯冲下、中国东部岩石圈上拱中出现的巨型伸展构造.     

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。     

郯庐断裂带北段形成的年代学及其意义

对郯庐断裂带北段内的依兰－伊通断裂带测定断民支岩的黑云母单矿物＾４０Ａｒ／＾３９Ａｒ坪年龄为１００±２．３－９５．７±２．７４Ｍａ，同时测定了带内的辉绿岩全岩Ｒｂ－Ｓｒ等时线年龄为１００±５．９Ｍａ，而辉绿岩中辉石单矿物的＾４０Ａｒ／＾３９Ａｒ坪年龄为１０５Ｍａ。结合断裂切过下白垩统泉头组，表明左行走滑断裂形成于１００Ｍａ左右，即早白垩世末期。