郯庐断裂带中段新生代火山岩的岩石学和地球化学特征

郯庐断裂带中段的新生代火山岩以碱性系列的碱性橄榄玄武岩、碧玄岩和霞石岩为主,其中又以钠质亚系的岩石为主。不同时代和不同地区各类岩石的过渡元素和不相容元素的分配型式大致相同,但是其丰度值变化较大。稀土元素标准化曲线均呈向右陡倾斜,其斜率相似,彼此近于平行,属典型的富轻稀土,而亏损重稀土的型式。δ_(Eu)为0.94—1.10。     

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。     

山东沂水郯庐断裂带中段中生代火山岩特征及演化

山东沂水地区位于郯庐断裂带中段,中生代火山活动强烈。早期主要为一套高钾钙碱性系列的中型火山岩,年龄为110--125Ma,按安山岩K60估算的地壳厚度为58--62km,说明当时具造山岩石圈根,其代表的构造环境为活动大陆边缘。晚期为一套钾玄岩系列的中酸性火山岩及少量基性火山岩,年龄为69--101Ma,该期火山岩铕异常不明显,δEu=0.92（平均）,反映该期火山作用是在可能存在山根的条件下,在地幔岩石圈减薄、拉伸下形成的。郯庐断裂带内一套厚度达3200m的晚白垩世大盛群河湖相沉积岩,是造山带去根后地壳进一步拉张、伸展,在断陷盆地重兴冲冲的产物。     

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。     

郯庐断裂带中段新生代玄武质岩石中的深源包体

郯庐断裂带中段系指山东省境内的沂沭断裂带,南起郯城,北入渤海,长达300余公里,NE10—25°方向延伸。 其新生代的岩浆活动主要表现为碱性基性和超基性岩浆的喷发和侵入。主要分布于临朐——昌乐、沂水北部、蓬莱、栖霞、无棣大山以及莒南等地(图1)。除莒南所见为     

郯庐断裂带及其邻近地区新生代火山岩岩石特征及成因探讨

沿郯庐断裂带及其两侧地区,是我国新生代火山岩广泛出露的地区之一,也是环太平洋带西岸中、新生代火山岩带的重要组成部分。区内新生代火山岩,较集中出露于胶辽断块南段的蓬莱—栖霞一带(称蓬莱火山群)、鲁西河淮块隆北部的临朐—潍坊和沂水—安丘(称昌乐—沂水火山群)以及苏北盆地西部的加山—仪征一带(称加山—六合火山群)。     

郯庐断裂带早新生代的活动性质研究

郯庐断裂带是新生代以来中国东部大陆大地构造演化中最重要的构造带之一,对郯庐断裂的认识制约了大型盆地的形成演化的认识及油气资源的评价。本文在野外实地调查的基础上,从郯庐断裂带与地层的穿切关系入手,借助最新的地震反射剖面以及第一手野外资料,判定郯庐断裂带在新生代早期经历了强烈的活动,表现为左旋兼具逆冲的性质。通过分析覆盖在郯庐断裂带之上火山岩中的断裂发育样式和地震反射剖面上的地层覆盖关系,认为中新世以来,相当于渤海湾盆地的东营运动之后,构造应力场发生了变化,郯庐断裂带不再有显著的活动,发育了新的断裂体系。郯庐断裂新生代兼有垂向位移的走滑活动奠定了中国东部古近纪盆地形成、沉积演化和油气资源成藏的基本格局。     

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.位于江苏和山东境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遥感影象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.     

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。     

郯庐断裂带的基本特征

山左口−泗洪断裂经历了郯庐断裂带整个演化阶段,该断裂的最新活动时代具有分段性。确定该断裂的活动性分段位置及原因对研究郯庐断裂带内各分支断裂的活动性变化具有重要的参考价值。因此,利用野外地质调查、浅层地震勘探以及钻孔联合地质剖面等深浅部相结合的立体式研究方法,对山左口−泗洪断裂的活动性进行了研究。结果表明：山左口−泗洪断裂在北马陵山东侧为晚更新世活动断裂,在新沂市为中更新世断裂。新沂市嶂仓村小学新发现一条晚更新世−全新世早期活动断裂,该断裂可将山左口−泗洪断裂分为南北两段,北段为晚更新世活动断裂,南段为早中更新世断裂,北段晚更新世以来活动量向南调整至嶂仓村小学断裂带。北马陵山为郯庐断裂带内部沿断裂走向展布的基岩山体,其第四纪以来的持续抬升与山左口−泗洪断裂的活动性变化有一定的耦合关系。该研究对认识郯庐断裂带其他分支断裂的活动性变化和丘陵山脉的形成机制具有重要的参考价值。

     

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。     

郯庐断裂带新生代的上地幔剪切作用与火山活动

沿郯庐断裂带新生代大规模的幔源玄武岩喷发是伴随着上地幔剪切作用而出现的。古近纪(老第三纪)伸展活动期，断裂带在上地幔的伸展剪切及同时的软流圈上涌、岩石圈拆沉是该阶段玄武岩浆活动的主要原因。断裂带内新近纪(新第三纪)至第四纪玄武岩中的幔源包体，不但指示了土地幔韧性剪切带的存在，也反映了断裂切割深度与详细的流变学特征。在新近纪以来的区域挤压背景下，郯庐断裂带压性或压扭性的上地幔剪切一地幔交代．_‘部分熔融是该期玄武岩喷发的主要机制。     

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。     

郯庐断裂带的南延问题

我国东部的郯庐断裂带中外闻名,但它在到达长江后向南延伸至华南何处?当前众说不一。笔者综合分析了有关资料,认为它在长江附近已向西偏转,沿江南隆起(地轴)北西缘向南西延伸,即自庐江经广济、监利、慈利、大庸、铜仁、都匀、平塘、兴义、直至开远附近与楚雄一蒙自大断裂相交。这条巨大的断裂带控制着汞、多金属及金刚石等多种重要矿产。     

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。      

郯庐断裂带中部基性岩墙成因:K-Ar年代学、地球化学和Sr-Nd同位素证据

为查明郯庐断裂带中部基性岩墙的形成机制,对其开展了岩石学、K-Ar年代学、元素地球化学和Sr-Nd同位素研究。研究表明,研究区基性岩墙属于碱性粗玄岩系列,且为晚中生代白垩纪(122.2±2.8~128.3±2.4Ma)岩浆活动的产物。基性岩墙主量素组成范围较窄,富集Rb、Ba、U、Pb和Eu、亏损Nb、Ta和Ti,具有较高的(~(87)Sr/~(86)Sr)i初始比值(0.7068~0.7104)和负的εNd(t)值(-15.2~-16.2)。矿物学和地球化学研究显示,基性岩墙为石榴石二辉橄榄岩地幔低程度(5.0%)部分熔融作用的产物,形成过程经历了橄榄石、单斜辉石和角闪石的分离结晶作用,同时受到一定程度太古-元古代物质混染作用的影响。富集源区形成机制与榴辉岩化下地壳拆沉作用及强烈的交代作用有密切的联系。     

青藏高原东部贡觉盆地新生代火山岩的K-Ar稀释法年龄

通过新生代高钾钙碱性中、酸性火山岩的年代学研究来了解青藏高原的隆升特征,首次报道了藏东贡觉盆地新生代7个火山岩样品的K-Ar定年结果．全岩和黑云母的表面年龄均在40．8～46．2Ma间(平均值为44．2Ma)．样品中放射成因Ar与K构成了一条相关性良好的、几乎通过原点的线性等时线,表明它们有相同的成因和相近的形成时代。而且样品中可能既无过剩Ar,也无放射成因Ar的丢失,代表着真实的成岩年龄(始新世中期)．火山活动发生在印度—欧亚板块碰撞(50 Ma左右)后形成的构造环境中。受陆内水平剪切—走滑断裂带控制．结合前人对藏东地区岩浆活动的年代学研究成果．表明青藏高原东缘新生代岩浆活动具多期性．这种多期性可能反映着青藏高原阶段性隆升的壳—幔相互作用。