郯庐断裂带安徽段活断层特征与成因

详细的野外地质调查表明, 郯庐断裂带安徽段活断层广泛存在, 自北向南分别沿着嘉山盆地的东、西边界、合肥盆地东界与大别造山带东界分布。走向上自北向南由北北东向转为北东向, 倾向上与早期盆缘正断层一致。这些活断层以逆右行平移活动为主, 显示了逆冲分量随着断层倾角变小而增大的现象。依据一系列活断层擦痕实测数据的反演, 指示它们活动时的应力状态为北东东—南西西向挤压, 与现代应力状态一致。从多种现象综合分析, 本文认为郯庐断裂带安徽段活断层的最新活动时代应为中更新世, 从而该段没有强震记录或小震群集现象。本次工作表明, 区内活断层主体上是早期盆缘正断层直接复活成因。由于其第四纪期间有限的累计垂直位移分量, 并没有改变白垩—古近纪盆地发育阶段的地貌格局。     

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。     

郯庐断裂带安徽段现代地震活动及应力场特征

分析了郯庐断裂带安徽段地震活动特征,利用近震直达波最大振幅比方法反演了99次中-小地震震源机制,并作了统计和聚类分析。现代地震活动整体上继承了历史地震分布格局,未显示增强趋势;断裂带及邻区应力场P轴和T轴优势方位大致呈近东西向和近南北向分布,现今承受的作用力以近水平或斜向为主,但也存在部分其它方向的应力场和近垂直方向的作用力。震源断层的破裂类型,带内以逆冲(或正断),或近逆冲(或正断)型为主。带附近较明显地呈现出走滑型或近走滑型破裂的优势;北、南亚段应力场有明显差异,即北压南张,其分界大约在北纬32°附近,北西西走向的桥头集—东关断裂是两者间的构造变换带。     

郯庐断裂带（安徽部分）动力学演化及其构造意义

依据区域构造层划分,从最新地层内的断裂动力学分析开始,层层深入,层层筛选,采用计算机程序对所获的断层面上的擦痕统计分析计算,求得每个点上的古应力场状态,继而求得区域古构造应力场状态。确定发生于各个不同时代断裂活动的古应力场特征。最后确定了一个连续的、完整的古应力场演化序列表,结合区域构造变形特征分析,阐述断裂带的构造事件演化序列及其构造意义。     

郯庐断裂带渤海段与沂沭断裂带衔接关系

以郯庐断裂带渤海段和沂沭断裂带的衔接点潍北凹陷为切入点,依据高精度大地电磁和地震剖面,解析了潍北凹陷的多条断裂,并结合地层发育等特征,研究渤海段中生代断裂活动及其与沂沭断裂带的构造关系。研究认为这些断裂可能属于不同的断裂体系。在潍北凹陷解析出的郯西(Fa)和郯东(Fb)两条断裂为古近纪正断裂系,呈现上陡下缓的勺状形态,消失在中地壳,切割部位较浅,主要控制新生界沉积。新生代正断裂系下部发育有6条显著的中生代断裂(F1—F6),为中生代伸展断裂系,其中东(F6)、西(F1)两条断裂的断裂面整体近直立,切穿深部的下地壳,并向下继续延伸,与中间4条断裂共同控制中生界沉积。结合区域地质背景和重磁延拓等资料,推断其向南分别与沂沭断裂带西支鄌郚—葛沟断裂和东支昌邑—大店断裂相衔接,向北伸入渤海湾盆地深部,并对浅部古近纪正断裂系的形成演化具有明显的约束作用。      

郯庐断裂带（安徽段）对地表水系空间分布形态的影响研究

为了研究郯庐断裂带（安徽段）构造活动对其周边地表水系形态及其发育特征的影响,本文基于DEM数据,利用GIS空间分析功能并结合郯庐断裂带构造运动特征,对郯庐断裂带（安徽段）周边水系的几何分布特征进行研究。研究表明：郯庐断裂带（安徽段）在不同地质历史时期对区内地表水系产生错动影响。受郯庐断裂三叠纪到白垩纪期间左旋走滑运动影响,两条二级水系在大别山区自西北向东南流经郯庐主干断裂及次级断裂时与断裂呈近似直角相交并发生左旋错动。大别山地区的皖河流域与华阳河流域水系受郯庐断裂第四纪以来逆右行平移运动影响流向由东南向同步大幅度拐向南西,表现为右旋扭错;巢湖流域水系受五河—合肥断裂和石门山断裂影响也出现了右旋位错。此外,受郯庐断裂带构造运动形成的合肥盆地和地堑式嘉山盆地的影响,池河的主河道沿合肥盆地东侧的沉降带和石门山断裂与嘉庐断裂之间的嘉山盆地发育。     

郯庐断裂带中南段重磁特征与深部构造

郯庐断裂带是中国东部地球物理场的分界线。它在磁场上呈现出一条NNE向线性正磁异常带,它的重力场特征表现为规模较大的布格重力异常梯度带。在断裂带的两侧,其区域磁场、区域重力场无论是场值大小,还是异常规模以及各异常的展布形态等诸方面都具有明显的区别。地球物理特征揭示郯庐断裂带深部构造,为研究重点矿产分布规律及地震灾害预报具有重要的实际意义。     

郯庐断裂带地温场研究

笔者根据郯庐断裂带两侧(东经115°-121°、北纬30°-40°)117个热流数据,绘制了该区热流值平面图,并从断裂带两侧热流值的分布及高、中、低热流值频度分布特点,得出该断裂带中、南段(鲁西、皖北地区)热流值在50-80mW/m2范围内的频度最高,总平均值为67.67mW/m2,明显高于全球平均值(63mW/m2),也比中国大陆平均值(66mW/m2)略为偏高。沿断裂带存在一条明显的热流梯度递变带,东侧平均热流值(67.78mW/m2)明显高于西侧平均值(55.35mW/m2)。3条热流值剖面图显示由西向东穿过断裂带热流值有台阶、折线及跳跃型上升特点。笔者认为,这种东高西低的形貌反映了郯庐断裂带东、西侧地壳结构存在明显差异,这种差异与地震测深、大地电磁测深等地球物理量反映的东侧下地壳存在低速低阻层及莫霍面位置偏高相一致。      

郯庐断裂带庐江-桐城段的左行平移事件

通过对庐江－桐城地区的野外调查,结合前人工作及岩浆岩和同位素年龄等资料,认为郯庐断裂带在庐江－桐城段至少存在两次左行平移事件,即韧性走滑剪活动和脆性平移断裂活动阶段,前者大约发生在１３０Ｍａ前,后者大致在１１０Ｍａ左右。     

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。     

郯庐断裂安徽段桴槎山韧性剪切带的形成时限初探

测算全新世之前地质事件过程时间(需要精度万年级),没有现行可以采用的定年方法(误差精度百万年级),因此有必要探索构造地质自组织的时限定年方法(万年级)。本文以滨西太平洋构造系郯庐断裂带为实例,通过石英位错密度法测得差异应力σ分别为:糜棱岩化岩石为141.17MPa,糜棱岩为191.88MPa,超糜棱岩为223.31MPa;相应的应变速率分别为3.760×10-13s-1、7.705×10-13s-1和1.087×10-12s-1;体积因子fv相应依次为0.7923、0.6340和0.5886;所得构造形成时限t依次为2.08×104a、1.83×104a和1.44×104a。为检查精度,对同一剪切带不同应变强度样品进行系统内的比较分析,剪切带边缘样品的t值明显大于剪切带中心部位,在目前尚无地球化学方法可供借用检验的条件下,本文首次提出的自检验方法是一种提高精度的有效尝试。文中有关时限定年的系统讨论,是对以往时限定年的校正和总结,这有助于构造地质学定量化的发展,也是对构造年代学的一项补充。     

郯庐断裂皖中段的韧性活动特征

揭示了皖中浮槎山地区郯庐断裂的韧性活动以产生大规模的韧性剪切带为特征,构造岩为各类糜棱岩,并造成浮槎山的变质变形地质休呈由剪切带围限的透镜状夹块格局,为带逆冲性质的左行平移剪切,形成时代为Ｊ１－２     

皖浙赣断裂带(安徽段)的控岩控矿作用

前人所指的"皖浙赣断裂带"是由数条不同时代形成的、不同方向的断层组成的规模巨大的区域性断裂带。最早的断裂带形成于新元古代,北延方向为北东东向;加里东期为近东西向;最晚的形成于晚中生代,安徽段以歙县-绩溪-宁国断裂带为代表,属于通常意义上所指的具有区域控岩控矿作用的皖浙赣断裂带的组成部分,断裂白云母40Ar-39Ar测年值为230～254 Ma,既对早期构造进行了不同程度地改造,又控制了其后侏罗—白垩纪红色盆地、燕山期岩浆岩及一系列不同规模矿床的形成和分布,燕山晚期沿北北东向进一步活动,是一条具有控矿作用的重要的构造岩浆岩带。     

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。     

郯庐断裂与皖东南印支运动

本文拟就三年来的地质观察讨论郯庐断裂与印支运动的历史联系。参考前人的工作,对本区三叠系地层划分如下。     

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.     

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。