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沂沭断裂带的研究历史及主要观点
国内对沂沭断裂构造带的研究者甚多,研究程度较高,但尚存在长期争论的问题。
(一)早前期对沂沭断裂带的认识
有资料记录最早对沂沭断裂带进行调查的是德国人李希霍芬(1898),当时他对山东进行地质调查,第一个描述了山东的重要断裂构造,指出“山东的山地由自北向南沿着潍河断层分为两个地质和山岳形态不同的部分”,并在其编制的构造图上标出了断裂带的位置。1923年,中国学者谭锡畴在调查山东中、新生代地层时于莒县境内首次记述了沂沭断裂带的踪迹,“莒县溪谷之西,有一南北向之正断层,仰侧为古生代前期及太古宙地层,俯侧为青山层王氏系及二叠、石炭纪煤系,断距不大”。李捷(1929)在编制1∶100万南京、开封幅地质图说明书时描绘出沂沭断裂带沿沂河、沭河谷地发育,北接潍河的北北东向地层系所构成的“两堑夹一垒”基本结构形态。翁文灏(1930)在其著作中将李希霍芬的潍河断层称为山东潍河断裂带,并指出该断裂为一地震中心。李四光教授在1948年已提出此断裂带的存在,他说:“横过山东从南边沂水到北边的潍县有一强烈的破碎带,这个破碎带显示出新华夏系挤压的特点”。同时他还第一次指出,该断裂带向北延入辽东半岛,向南延入江苏北部。该断裂与北北西向和北东东向二组扭裂面具有成生联系,其形成时代为白垩纪。张文佑(1957)认为有一北北东向断裂带沿潍河、沭河、沂河谷地伸展,大别山东端的倾没可能与它有关。徐嘉炜(1956)在调查江淮之间的区域构造时,指出介于张八岭地轴与淮河地台及鲁东地盾与鲁西隆起之间存在一条北北东向的巨大断裂带,穿过安徽、江苏、山东三省,命名为“安江山深断裂”,1957年将其改称“皖苏鲁深断裂”。
(二)中期认识
1957年,地质部航测大队904队进行大规模航空磁测时发现,山东郯城至安徽庐江一带,有一条十分醒目的航磁正异常带,第一次将之命名为郯城-庐江深大断裂带。1980年在山东潍坊举行了郯庐断裂带的专题学术讨论会,学者们各抒己见,他们的许多观点、分歧均刊登在1984年的《构造地质论丛》第3号中。此后对该断裂带的性质、演化及动力学机制的研究,引起中外学者的极大兴趣和关注。后来的研究主要涉及沂沭断裂带的体系归属(邓乃恭,1982)、水平断距的大小、断裂带所表现出的大陆裂谷特点及地体边界的表征和沂沭断裂带形成的时代等一些重要的问题。20世纪80年代以来,对于郯庐断裂带的研究不断深入,针对该断裂带的研究已举行过多次学术讨论会,对其形成时代、运动方式、活动特点等的研究已 很多的专著和专辑,有200余篇论文从各种角度论证了此断裂带的形成、演化和活动特征。
环文林等对郯-庐断裂提出了3个重要演化阶段(环文林、时振梁、鄢家全,1982),并与太平洋板块运动相联系。第一阶段,中侏罗世晚期—早白垩世(120Ma),库拉板块消亡,中国东部处于压扭应力场;第二阶段,晚白垩世—古近纪(约90Ma),太平洋脊消减,出现伸展开张的构造环境;第三阶段,新近纪-第四纪(40Ma),太平洋板块消减,中国东部出现右旋剪切应力场,总的来看,太平洋板块运动对中国东部大陆地质作用影响的主要时期基本一致,郯-庐断裂在上述主导应力作用下发生平移、推覆、张裂。万天丰划分出四个运动阶段,时间为135～52Ma(万天丰,1994),包括了太平洋板块运动主要时期和郯-庐断裂的主要活动期。
(三)深入研究及争鸣阶段
概括起来,对郯庐断裂带(沂沭断裂带)的研究存在6种不同的观点与认识(图1-7-6)。
徐嘉炜最早研究郯-庐断裂及其平移性质,他认为郯庐断裂带是西北环太平洋边缘大陆内测的大型平移断层,其动力背景是太平洋板块向大陆板块的斜向运动,主平移时代为晚侏罗—早白垩世(140～110Ma),最大平移距达740km(徐嘉炜等,1984、1985、1992、1993),随后他又发表多篇论文及专著,进一步阐述他的这一独到见解。他认为郯-庐断裂三叠纪开始活动,晚侏罗纪晚期构造变动达到 ,以挤压条件下的巨大左行平移为主要特征,白垩纪至古近纪转为张裂断陷,新近纪又受到新的挤压,伴以小幅度的右行平移,这种断裂性质上的转变与太平洋板块相对运动方向的改变有关,郯-庐断裂带是滨西北太平洋区大陆内缘的大型剪切滑动带。另一种观点为“地缝合线—边界线转换断层带作为华北与华南板块的缝合线”(周导之等 ,1980)。第三种是转换断层模式,认为郯庐断裂的形成与华北和扬子陆块沿秦岭-大别造山带碰撞有关(李春昱,1975;OKayetal.,1992),这一转换断层活动时限为晚古生代—中生代,延续到侏罗纪;张国伟(1998、2002)认为郯庐断裂带是中国东部最大的陆内转换断层;张宝政(1993)亦认为郯庐断裂具转换断层之特征。第四种为碰撞嵌入模式(Yinetal.,1993),基于郯庐断裂带的左行平移和朝鲜半岛沃川带、Honam剪切带右行平移运动学特征,认为郯庐和Honam剪切带之间的苏北、胶南及朝鲜的京畿—沃川带是华南板块北侧不规则被动边缘向北突出的一块,存在于碰撞前,嵌入碰撞时代为早二叠世晚期至晚三叠世与早侏罗世。第五种模式认为它是我国东部一个独立的巨型构造体系,称更新华夏系,形成于燕山运动晚期(马杏垣,1961、1963;邓乃恭,1984;李树靖等,1985)。第六种模式认为郯庐断裂带是我国东部规模最大的一条白垩—新近纪的后地台型古裂谷带(许志琴,1980),并划分出北、中、南三段,各段的基本特征、构造组合类型、沉降幅度、水平扩张量、火山活动、深部构造及地质发展史有所不同,但有一点是共同的,均十分明显地表现为先张后压的双重构造特征,后期的挤压应力作用取代于拉伸作用。高维明等(1980)认为沂沭断裂带是典型的大陆裂谷带,是在中生代左旋平移基础上,经历了白垩纪强烈横向扩张阶段和第三纪以来的消亡挤压阶段而形成的。
图1-7-6 郯庐断裂带构造模式图
(a)转换断层模式(据Zhang等,1984);(b)缝合线模式(据Gilder等,1999);(c)嵌入模式(据Yin等,1993);(d)撕裂断层;(e)枢纽断层模式(据Chang,1996);(f)陆内平移模式(据Xu等,1994)
王小凤等在《郯庐断裂带》一书中认为:郯庐断裂的形成发轫于南北地块拼合带的向南突出部位,而下地壳物质的北北东向左行韧性剪切流动则是其启动机制,然后逐步向浅部和向北扩展。这一平面上自南向北分段递进的生长迁移机制,得到了相应沉积盆地和岩浆活动年代学资料的支持,也解释了中南段的缩短率和位移量明显大于北段的事实。同时根据不同层次变形域的特征,提出了沿滑脱面上层对下层做S(SS)E向滑动的多层滑移模式,反映了陆内大型走滑断裂带由深到浅的应力应变传递方式。通过断裂两侧地壳缩短资料的判断,得出了郯庐中南段累积最大位移量为300km的结论。同时将郯庐左行剪切走滑断裂发育历史划分为6个时期、4个变形阶段,较全面地重现了从特提斯体制向太平洋体制的复杂历史转化过程,也在相当程度上反映了我国东部大陆边缘的动力学特征。
李洪奎(2009)将沂沭断裂带的演化划分为4个阶段:①诞生阶段(J1);②左行平移阶段(J2-K1);③张扭性裂谷阶段(K1-K2);④挤压断块运动阶段(E-Q)。
1.诞生阶段
关于沂沭断裂的早期活动,前人论述颇多,有人依据汞丹山地垒上发育的大量韧性变形带,认为沂沭断裂是始于前寒武纪的继承性长寿断裂,有人依据土门群的分布特征认为沂沭断裂控制土门群,至少从青白口纪即开始活动。多数人基于沂沭断裂对晚侏罗世以后的地质建造控制明显及沂沭断裂切错了印支期强烈活动的大别-苏鲁造山带等特征认为,沂沭断裂作为浅表层次脆性断裂的初始活动时间不会早于中生代。
在鲁西平邑盆地,晚侏罗世三台组不整合沉积在同位素地质年龄为189～164Ma的东西向铜石杂岩体之上,在蒙阴盆地则有坊子组含煤线建造,是该盆地最早的沉积建造。因此,三台组形成前,岩体肯定抬升了几千米并遭受风化剥蚀,这种差异运动无疑是坊子组建造形成过程中引起的。坊子组的时代为早侏罗世末至中侏罗世,这样鲁西地区在经历了60Ma左右没有建造到开始沉积的转变,不会是偶然的。因此,可以认为沂沭带诞生于早侏罗世末。
2.左行平移阶段
沂沭带在诞生或活化之时即已开始了左行剪切运动。从中侏罗世到早白垩世的莱阳群形成,其剪切平移是持续的并逐渐增强的。在此期间,沂沭带活动和演化的连续性和不均衡性都表现了出来。
淄博期的坊子组形成时,沂沭带的平移是持续发展的,主要形成一套含煤碎屑沉积;三台组则为一套红色砂砾岩、黏土岩、灰绿色长石石英砂岩建造,主要显示浅水、近源或干旱环境下物理风化为主的沉积。这种变化无疑是构造活动的反映,可以解释为沂沭带平移所致。从坊子组的建造局限、三台组分布较广泛,盆地规模的扩展则是沂沭带平移加快的表现。
莱阳期是沂沭带左行平移的 期,该期在沂沭带内形成了许多巨型的构造形迹。如带内的土门群至古生界的断片、牵引褶皱;汞丹山地垒上的压扭性盆地;沂沭带东部中楼、莒南、临沭、甚至胶莱盆地的形成;沂沭带西侧的盆地最大限度地扩展,并以湖泊相为主。
从沂沭带两侧盆地建造特征对比分析,沂沭带的活动和演化是持续加强的。沂沭带内没有莱阳群的沉积,反映当时处于压扭隆起状态;沂沭带东侧近带处的中楼盆地莱阳群厚达6000m,以湖泊相沉积为主,普遍含火山岩、火山碎屑岩,并以酸性岩为主,见有海相碳酸盐夹层,为深水快速堆积;胶莱盆地则为粗—细—粗的建造层序,上部出现火山物质,并由少到多,不含火山熔岩,由山麓洪积相、河流相→湖泊相→河流相(冲洪积相);沂沭带西侧的盆地下部不含火山物质上部火山物质由少到多,顶部以火山物质为主,由西向东靠近沂沭带,相同层位火山物质增多。由此表明,莱阳期的建造特征反映了沂沭带的演化特征,即沂沭带是在平移的过程中逐渐下切的。
经过莱阳期的演化,沂沭带的四条剪切断裂同时形成,断裂切割逐渐深达下地壳,由于压扭机制,晚期初具“堑垒”结构。
3.张扭性裂谷阶段
青山群八亩地组形成期为类裂谷的火山作用阶段,大盛群和王氏群形成期为沉积阶段(裂谷阶段)。
由于莱阳期平移过程中断裂持续下切,青山期断裂切割已深达下地壳,导致地幔隆起,驱动沂沭带横向扩张,大规模火山喷发,形成了青山期一次最广泛的中基性火山岩及火山碎屑岩建造。根据同位素地质年龄,这套火山岩变化在100～129Ma之间,多集中在110～120Ma间,为早白垩中晚期。
在八亩地组形成期,由于地幔隆起,火山作用使沂沭带左行走滑机制受到影响,但并没有改变其左行走滑的趋势,只是变为以差异升降为主。整个沂沭带没有明显变宽,因此,有人将其划归火山穹隆形—细缝形火山作用。
火山作用之后,沂沭带下部地壳由于火山喷发,产生断陷,在火山岩台地基础上形成了地堑内的拉分盆地,进入大盛—王氏期。从拉分盆地的建造分析,由于火山作用后物源丰富,建造特征表现为浅水、近源、快速堆积的特点。地堑盆地也快速沉降,沂沭带的活动则表现为同沉积断裂。在马站盆地大盛群中部出现了补偿性沉积,安丘-莒县盆地则不明显,表明沂沭带东地堑盆地物源丰富。在大盛群的建造中,局部夹有安山质玄武岩、粗面玄武岩等,表明此时沿断裂仍有火山活动,断裂深切达上地幔。
在大盛—王氏期,区域应力场以张扭为主,左行平移幅度进一步减小,马站盆地两侧的位移量不会大于其长度的一半,安丘-莒县盆地则可能有较大的位移。
4.挤压断块运动阶段
新生代以来,沂沭断裂带进入挤压隆起阶段。该期沂沭带的活动时伴随微弱的左行平移,导致沂沭断裂带活动的几个激发期。这在盆地建造上表现最为明显。
官庄期早期大致相当于古新世末或始新世初,沂沭断裂带经历一次强烈的挤压活动激发期。在该带以西,主要形成一套河流相为主的冲洪积粗碎屑建造;沂沭断裂带内汞丹山地垒上,由于近东西向挤压导致的引张形成了早期的五图群沉积;沂沭断裂带内及其以东则表现为结束了王氏群的建造,龙口盆地发育了相应古近纪沉积,盆地建造也进入稳定的细碎屑湖泊相沉积。形成含有石膏,岩盐、自然硫等矿产的咸化湖相沉积;开阔水域的济阳盆地则有油页岩,油气、煤等矿产生成;北部五图一带含矿建造特征与济阳盆地相似,而中部沂源盆地则由于隆起的幅度大,仅保留下来官庄群的早期粗碎屑沉积。反映沂沭断裂带活动对水系的控制。官庄期晚期沂沭断裂带挤压活动再次出现激发期,形成官庄群上部粗碎屑岩建造。中新世玄武岩喷发后差异升降明显,受济阳盆地沉降影响又有整体抬升。结束了沂沭断裂带内及其两侧地块上的盆地建造。而北部的济阳盆地则有较大幅度的沉降。该期沂沭带活动的构造形迹主要为带内地层的挤压褶皱,尤以大盛群、王氏群表现最强,构造岩则为由大盛群、王氏群岩石形成的弱固结构造透镜体及断层泥。
新近纪的临朐期沂沭断裂带活动有两个激发期,在持续发展期沉积了山旺组硅藻土矿,而大部分地区则表现为玄武岩间夹有较薄的松散砂砾石层堆积。新近纪与古近纪时相比,沂沭带的活动有明显衰弱的趋势,如临朐期玄武岩主要分布在沂沭断裂带附近的北部区段,而古近纪的大部分盆地没有发育,并且基本限制在沂沭断裂带东界断裂以西,玄武岩喷发主要为中心式,都表明在沂沭断裂带作为一个整体,其活动影响范围逐渐减小,并表现为纵向差异。从沂源、临朐、昌乐三个新生代活动明显的盆地建造特征分析,这种变化趋势更加明显。
中新世至上新世,沂沭断裂带仍维持断块运动状态,整个沂沭断裂带及其两侧表现为隆起,直至第四纪。沂沭带内各组成断裂带上的断层泥,为各期挤压的综合产物。其间某些区段可能有相应的沉积建造,但也为这持续隆起过程中的风化剥蚀作用所抹去。如在胶南隆起区,第四纪的沉积物中可出现中新世的孢粉组合。
第四纪以来,沂沭断裂带的活动主要表现为晚更新世晚期的激发期,表现为地堑盆地内叠加了全新世的几个盆地,大盛群由于挤压隆起,推覆在晚更新世以前的松散堆积物之上,中新世玄武岩被错断,局部逆冲,第四纪沉积物内产生断面,地震活动频繁,小震不断,大震时现,温泉分布等。
概括起来,沂沭断裂带从启动到现在,经历了燕山运动和喜马拉雅运动两个阶段的演化,在燕山阶段,沂沭带早期以剪切平移为主,后期以张扭为主,伴以火山及沉积。实际上,燕山运动的特征也是断层运动过程。喜马拉雅阶段则以挤压为主,兼有微弱左行平移,沂沭断裂带主体区段为挤压隆起,只是局部有沉积建造。沂沭断裂带内及两侧地区表现特征不一,总体表现为活动性由强到弱,影响范围逐渐减小。并表现出活动强度和方式的纵向差异,南部区段以隆升为主,北部则形成断陷—凹陷盆地。
临沂如果地震，听说地震中心应该是郯城，那兰山区这边会受到多大的影响？
1668年7月25日晚（康熙七年六月十七日戌时）在山东南部发生了一次旷古未有特大的地震，震级为8.5级，极震区位于山东省郯城、临沭、临沂交界，震中位置为北纬34.8°、东经118.5°，极震区烈度达Ⅻ度。由于极震区大部分位于郯城县境内，故称为郯城地震。这次地震是我国大陆东部板块内部一次最强烈的地震，造成了重大的人口伤亡和经济损失。这次强烈地震波及到中国东部绝大部分地区以及东部海域，遍及黄河上下，长江南北。强烈有感的Ⅴ度区北起辽宁南部，西至山西太原、湖北襄樊，南至江西吉安，东至隔海遥望的朝鲜半岛等，连日本等地都有感，有感区面积近100万平方千米；有震害记载的地区达19万平方千米，其中郯城、临沂、临沭、莒南、莒县、沂水、新沂、宿迁、赣榆、邳州等遭受极其严重破坏，山东大部、江苏和安徽北部150余县均遭受不同程度损失。是有史以来我国东部破坏最为强烈的地震，也是世界上为数不多的造成严重破坏的特大地震之一如果您觉得本文对您有所帮助，请在文章结尾处点击“顶一下”以表示您的支持。如果您对本文有任何意见或建议，请点击“踩一下”，以便我们改进该篇文章。如果您想了解更多相关内容，请查看文章下方的相关链接。