郯庐断裂带渤南段构造特征及其控盆作用

渤南地区郯庐断裂带具有很好的油气勘探前景,但由于其构造特征复杂,目前对渤南地区油气成藏条件、主控因素及富集规律的认识尚不明晰.通过对三维地震和地质资料的分析解释,结合前人研究成果,探讨了渤南地区郯庐断裂带构造特征的时空差异及其对盆地结构的控制作用.研究表明,渤南地区郯庐断裂带具有3组分支断裂,每组分支断裂由2~4条断裂构成,均表现出了明显的走滑特征,整体由东向西、由深至浅走滑程度逐渐减弱.新生代古新世-早始新世郯庐断裂带渤南段左旋走滑,东部分带活动明显、强度大,中带和西带不活动或活动较弱,渤南地区中生代发育的NWW向伸展断裂系统复活,形成北断南超的复式半地堑或南北双断式结构;中始新世以来,渤南地区郯庐断裂带转为右旋走滑,3组分支断裂均开始活动,表现为强烈的走滑兼伸展运动,强度由东向西逐渐减弱,中带分支断裂形成的中央构造脊将黄河口凹陷分割成东、西两个次洼,并开始逐渐发育一系列次级断层,与主断裂构成帚状断裂组合;新近纪-第四纪郯庐断裂渤南段表现为右旋走滑兼挤压,主走滑断裂不连续,代之以大量规模较小的次级断裂系统.太平洋区板块俯冲方向、俯冲速率的变化以及深部动力背景的变迁共同造成了渤南地区郯庐断裂不同分支构造发育演化及其控盆作用的差异性,由于右旋走滑位移量小于先期的左旋走滑,现今渤南地区构造单元分布仍具左旋特征.      

郯庐断裂带中段第四纪活动及其分段特征

郯庐断裂带是中国东部一条岩石圈尺度的构造不连续带。位于江苏和山东培内的郯庐断裂带中段，在新构造运动时期强烈右旋走滑复活，形成地貌形迹显著的走滑活动断裂带。笔者在断层活动形迹的野外调查和观测的基础上，结合TM遥感影像特征解译和地震震源机制解资料，分析了郯庐断裂中段第四纪活动的分段行为特征。位于嘉山－潍坊之间的郯庐断裂带中段可以进一步划分为3段，北段安丘－茅埠亚段，中段汪湖－宿迁亚段，南段宿迁－嘉山亚段，这三段可能分别是独立的地震破裂段。观测表明，新构造变形主要集中在宿迁以北的中、北段，是历史强震的发生段，而南段变形相对较弱，嘉山以南安徽境内郯庐断裂新构造变形更弱。郯庐断裂带新构造走滑变形的走向分段行为是华北地区不同块体新构造运动位移调节的结果。     

从地震信息看新生代郯庐断裂带的展布与活动

郯庐前新近纪断裂带为中国东部滨太平洋地区一条巨型张扭走滑构造带。利用地震信息分析地质结构,可将其分为南、中、北三大段和七亚段。按其影响范围的规模可划分为广义和狭义两类:广义郯庐前新近纪断裂带地质结构是“两凹夹一隆”,狭义郯庐前新近纪断裂带则指高垒带与两侧(邻)的断层组合。断裂带内外都发育有反转、花状构造。狭义郯庐前新近纪断裂带走向为NNE,仅在嘉山以南为NE向,其两侧的前新近纪断层大体上都为EW、NE和NEE走向,与狭义郯庐断裂呈锐角相切。古近纪构造层中,由南到北郯庐断层两侧箕状断陷边界都由生长断层所组成,说明郯庐断裂两侧的古近纪断陷应属拉张盆地,并非拉分盆地,郯庐古近纪断裂动力学是拉张而非拉分构造应力场。古近纪构造层在拉张翘倾运动中叠加了右旋走滑地质应力,这种右旋走滑应力是太平洋板块向西俯冲至欧亚板块之下的结果。中生代郯庐断裂的动力学表现为库拉板块向北俯冲至欧亚板块之下形成的左旋平移现象。郯庐断裂NE向平移走滑与北西向隐蔽断裂的相交处是发生破坏性地震的构造部位,因此,应特别重视对高丽营北东向生长断层与渤中-孙河-南口北西向隐蔽断层相交处地震动向的监控。     

渤海海域渤南地区新生代断裂体系与盆地演化

利用现今丰富的三维地震资料,将地震剖面解释与相干切片分析相结合,对渤海海域渤南地区断裂发育与盆地结构 进行研究,明确了断裂体系及构造演化特征。结果表明：新生代郯庐断裂渤南段可分为东、中、西三支,并与受郯庐走滑 断裂影响的近EW向、NW向和NE向主干断裂体系共同组成了渤南地区网格状的构造格局;而区域应力背景的改变导致渤 南地区走滑和伸展作用的强弱发生了变化,使得构造演化可划分为左旋走滑-强伸展、右旋走滑-强伸展和弱走滑-弱伸展 三个阶段,第一阶段孔店组~沙四段郯庐断裂东支强烈活动,中支和西支活动微弱,NW向和近EW向大断裂活动形成了黄 河口凹陷和莱州湾凹陷的盆地格局;第二阶段沙三段~东营组走滑断裂三支及其他方向主干断裂均活动,NE向和近EW向 次级断裂开始发育,各盆地持续性伸展断陷;第三阶段馆陶组-明化镇组右旋走滑减弱,郯庐断裂中支和西支发育呈一系 列NE向雁列断层,东支及其他方向主干断裂附近次级小断层继续增多,各盆地转为了整体的坳陷。     

郯庐断裂带渤东区段断裂特征及其对油气运移的控制作用

郯庐断裂带渤东区段处于郯庐断裂带渤海海域平面延伸方向的转换区域,无论平面规模还是垂向活动强度均有其特殊性,且该段不同构造带上主断裂带表现形式存在着明显的差异。利用多片三维地震资料精细解释成果,结合钻井资料,按照主断裂发育的位置和垂向活动强度,对渤东地区的走滑断裂进行了分类,主要分为凸起边界长期活动断裂、洼陷-斜坡区的"早断早衰"型走滑断裂及凸起区的"早断中衰"型走滑断裂。重点介绍了后两种隐伏走滑断裂的发育特征及解释方法。郯庐断裂活动强度、盖层泥岩厚度及新构造运动产生的晚期断裂活动强度不同是造成不同类型走滑断裂差异的主要原因。在此基础上探讨了郯庐断裂带渤东区段对油气垂向运移的控制作用,提出深浅断裂平面重叠区是渤东地区油气勘探的有利场所。     

渤海海域渤东地区新生代断裂特征及对油气的控制

由于郯庐断裂带控制着渤海盆地渤东地区断裂构造特征及油气聚集,在精选4条二维测线及PL2-2和LD32三维区块精细解释的基础上,系统研究了渤东地区新生代构造变形特征及郯庐断裂带对油气的控制作用.结果表明,渤东地区在平面上整体呈“入”字型排列,并由渤东1号断层及渤东2号断层组合发育成复合堑—垒结构,由此区域分为南、中、北3个区.郯庐断裂带在渤东地区的3个分支整体控制着渤东地区断裂的形成及演化.由三维地震资料精细解释渤东地区断裂系统为古近纪伸展断层系统和古近纪末期—新近纪走滑断层系统的叠加复合.渤东地区断裂演化影响烃源岩的分布与热演化,控制油气的运移及圈闭的形成,渤东低凸起及渤东凹陷中央走滑带形成的反转构造以及渤东凹陷东斜坡是有利的油气聚集带.     

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。     

郯庐断裂带北段构造特征及构造演化序列

根据大量野外地质调查和盆地地震资料分析,认为郯庐断裂北段在中-新生代发生多期不同性质的活动,形成各具特色的构造变形现象。密山县知一镇敦密断裂韧性剪切带具有左旋走滑特征,其中黑云母~(40)Ar/~(36)Ar-~(39)Ar/~(36)Ar等时线年龄为161±3Ma,是郯庐断裂带被利用发生第二期左旋走滑运动并向北扩展到中国东北-俄罗斯远东地区的产物。四平市叶赫乡佳伊断裂带中负花状断裂形成于早白垩世早中期,是郯庐断裂北段在早白垩世遭受左旋走滑-拉张作用的典型代表。四平市石岭镇佳伊断裂大型走滑-逆冲断褶带、桦甸县敦密断裂"逆地堑"、沈阳-哈尔滨逆冲断裂形成于晚白垩世嫩江运动-晚白垩世末期,这一时期脆性右旋走滑-逆冲事件规模大,影响范围广,导致整个郯庐断裂北段遭受到强烈改造。佳伊断裂带和敦密断裂带中古近纪盆地在横剖面上呈不对称地堑,并且不对称地堑沿断裂带走向发生断、超方向左右变位,是郯庐断裂带北段在古近纪时受右旋走滑、伸展双重机制控制的产物。根据郯庐断裂带北段中-新生代不同地质时期变形特征,建立了郯庐断裂北段构造演化序列。即郯庐断裂北段构造演化分为左旋韧性剪切(J_2末期)、左旋张扭(K_1早中期)、右旋压扭(K_2晚期-末期)、右旋走滑断陷(E)和构造反转(E_3末期)五个阶段。其演化历史主要受控于环太平洋构造域的构造作用。     

塔里木盆地顺北地区13号走滑断裂带发育特征

塔里木盆地顺北地区走滑断裂带属于典型的克拉通内走滑断裂,而且与油气成藏关系密切。本文基于三维地震资料解释成果,对顺北13号走滑断裂带的变形特征、活动期次、活动强度进行分析,并结合区域构造应力场探讨其形成机制。顺北13号走滑断裂带整体呈NNW走向,可识别长度超过100 km,具有“平面分段、纵向分层、多期发育”的特点。断裂带在深层主要发育压扭构造,北段以挤压为主,南段以平移为主;在浅层主要表现为右阶斜列边界断裂控制的双断或多断地堑。顺北13号走滑断裂带主要在加里东中期(晚奥陶世)和海西晚期(中-晚二叠世)发生较强烈的活动,在加里东晚期(志留纪)也发生弱活动,断裂带活动性整体由北向南减弱,运动学标志显示其为一条右旋走滑断层。顺北13号走滑断裂带的发育过程主要受控于塔里木盆地北缘天山洋的多期俯冲挤压而产生的自北向南的主压应力,断裂带自北向南发生扩展延伸,与顺北5号走滑断裂带北段具有一定相似性。     

郯庐断裂带南段韧性剪切带糜棱岩化过程中岩石组分变化特征研究

近年来地下热流体在变质作用中所扮演的角色特别是在剪切带变形变质过程中的重要影响已经受到国内外学者的广泛注意,各学者分别从不同角度研究区域性或局部范围内热流体在剪切变形—变质中的作用。研究发现剪切变形过程中存在着流体作用—体积亏损—元素迁移作用的相关关系。在糜棱岩化作用过程中元素的变化与流体作用有密切关系,流体的作用可导致岩石中新矿物相的生成。本文通过对郯庐断裂带南段构造岩特别是中深层次的韧性剪切带中的糜棱岩进行了深入细致的研究,自北向南在郯庐断裂带的主干断裂带沿线选取3条有代表性的韧性剪切带进行仔细的地质测量,共采集有     

敦密断裂带白垩纪两期重要的变形事件

本文报道了敦密断裂带糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar定年结果和大规模走滑-逆冲断裂的几何学、运动学特征及其形成时代,以便揭示断裂带两期变形事件的构造属性。黑龙江省密山市花岗质糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar加权平均年龄为132.2±1.2Ma,它是敦密断裂带经历伸展事件的冷却年龄,也是东北亚大陆边缘在早白垩世Hauterivian期-Albian期发生强烈区域伸展作用的产物。密山市至辽宁省清原县系列大型走滑-逆冲断层和断层相关褶皱揭示出在晚白垩世晚期-末期发生右旋走滑-逆冲事件,该事件规模大,影响范围广,导致整个断裂带遭受到强烈改造,形成对冲式断裂系统。将研究区走滑-逆冲断裂与山东省郯庐断裂带中段挤压构造对比,认为郯庐断裂带北段和中段在晚白垩世末期都发生了强烈的走滑-逆冲事件,它们具有相同的构造特征和构造属性。     

塔里木盆地顺北地区11号走滑断裂带变形及其活动特征

塔里木盆地顺北地区发育大量走滑断裂带,并对油气的运聚成藏有重要控制作用。以顺北西部地区地震资料为基础,对顺北11号走滑断裂带的几何变形特征、活动性、活动期次及其形成机制等进行了分析。顺北11号走滑断裂带整体呈NNW走向延伸,具有垂向分层性和平面分段性。断裂带北段主体为压扭和张扭交互段,中段为两条次级断层控制的拉分地堑,南段由数条分支断层构成马尾状构造。顺北11号断裂带整体活动性由北向南减弱,运动学标志显示是一条右旋走滑断层。顺北11号断裂带主要经历了晚奥陶世和晚志留世-中泥盆世两期活动,部分地区的活动持续到石炭纪。顺北11号走滑断裂带的活动性和运动学特征与塔北地区NNW走向的走滑断裂体系比较相似,而不同于塔中地区的NE向左行走滑断裂体系。顺北11号走滑断裂带的形成主要受控于塔里木盆地北部天山洋多期俯冲挤压而产生的自北向南的挤压应力,断裂自北向南扩展延伸,类似于顺北5号走滑断裂带的北段。     

基于地应力实测数据分析郯庐断裂带中段滑动趋势

郯庐断裂带潜在滑动趋势对于区域地壳稳定性评价具有重要的意义。对郯庐断裂带中段(新沂至渤海段)附近12个钻孔共65条实测地应力数据分析,得出该区段最大和最小水平主应力与垂直应力之比Kmax和Kmin的范围,结果表明郯庐断裂带中段主要表现为逆断层的应力状态,局部地区呈现出有利于走滑断层的特征。研究区内应力比K值由西向东逐渐增大,并在东北部达到最大。通过计算得出断层面上的剪应力与有效正应力比值小于Byerlee准则所定义的摩擦系数,说明目前郯庐断裂带中段处于相对稳定状态;同时发现北西向断裂面上的剪应力与有效正应力比值比北东向断裂的大。区内应力积累指标μm的计算结果和地震的分布特征表明,郯庐断裂带中段北西向断裂上地震活动频繁,应力积累程度低;而北东向断层上应力积累程度高,特别是处于郯庐断裂带中段东北部的北东向断层,在应力集中的区域出现地震空白区,推测为断层的锁固段。最终认为在现今应力场下郯庐断裂带中段更易沿北西向的断裂滑动。     

郯庐断裂带起源机制的探讨

为探讨郯庐断裂带的起源方式,对其印支期变形构造进行了详细的构造研究与综合分析。张八岭隆起带上张八岭群及肥东杂岩表现为上盘向南南西运动的平缓韧性滑脱变形带;庐江地区张八岭群表现为郯庐陡立的左行走滑剪切带;大别造山带东缘郯庐剪切带经历了两期变形事件,早期变形表现为北东走向左行走滑韧性剪切带,而晚期变形为叠加的北东-南西向紧闭褶皱;大别造山带内宿松杂岩及造山带南缘张八岭群表现为折返构造特征。结合前人白云母~(40)Ar/~(39)Ar定年结果及郯庐断裂带周缘前陆变形带特征,提出了郯庐断裂带起源的板片撕裂断层模式。     

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.     

潍北凹陷走滑断裂体系特征及其控藏作用

潍北凹陷是郯庐断裂走滑活动形成的走滑拉分盆地,走滑作用对断裂体系演化、圈闭形成及油气成藏起到了明显的控制作用。孔店组沉积时期,郯庐断裂经历了左旋走滑和右旋走滑两个阶段,不同构造演化阶段断层性质及发育程度等具有显著差异,多期走滑活动使其东部地区形成了三条南北走向的弱走滑断裂带。同时,多期次走滑活动形成了大量与走滑作用相关的圈闭,为油气聚集提供了圈闭条件。此外,郯庐断裂走滑活动直接影响了潍北凹陷油气的运聚。宏观上,油气沿走滑作用形成的北西向鼻状构造带向东南运移并聚集;微观上,油气沿右旋走滑形成的近东西向拉张断层,在"拧毛巾"作用下,自西向东运移,并被北北东向-近南北向走滑断层封堵成藏;平面上,与三个弱走滑断裂带相对应,油气藏呈现"近东西向延伸,南北带状展布"的特征。中部弱走滑断裂带北端及中段是下步重点勘探方向,西部弱走滑断裂带可作为致密砂岩油藏和页岩油气的攻关地区。     

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。     

Analysis of Structural Styles in Northern Segment of Tancheng-Lujiang Fault Zone

郯庐断裂带(郯城—庐江断裂带)北段在中—新生代发生多期不同性质活动,形成各具特色的构造样式.各种构造样式和地层间切割或覆盖关系的匹配研究,为限定断裂带活动期次及时代,建立郯庐断裂带北段变形序列提供了第一手资料.不同构造样式反映了断裂带由老至新经历了以下5个重要的变形事件:①密山县知—镇韧性剪切带黑云母40 Ar/39 Ar等时线年龄为161±3Ma,是郯庐断裂带再次发生大规模左旋走滑活动并扩展到东北地区的产物;②四平市叶赫镇负花状断层系以及早白垩世早期东北断陷盆地群的形成,是郯庐断裂带北段在早白垩世早期发生强烈的走滑—伸展作用的重要依据;③四平市石岭子镇佳木斯—伊通断裂大型逆冲断层系和断层相关褶皱、桦甸县敦化—密山断裂"逆地堑"、沈阳—哈尔滨逆冲断裂是郯庐断裂带北段特征最明显、分布最广泛的构造样式,它们形成于晚白垩世嫩江运动—晚白垩世末期,反映了这一时期郯庐断裂带北段遭受到广泛而又强烈的右旋走滑—逆冲作用;④佳伊、敦密古近纪地堑是右旋走滑、伸展双重机制控制的产物;⑤在渐新世末期古近纪地堑的构造反转结束了地堑的演化;中新世郯庐断裂带北段上地幔剪切控制了新生代含幔源包体火山口沿断裂有规律的分布.上述5个重要的变形事件由老至新组成了郯庐断裂带北段较为完整的构造演化序列,它们是不同地球动力学机制的产物.