沂沭斷裂帶研究進展綜述

羅文強，張尚坤，于學峰，田京祥，楊斌，張巖，陳軍，馬祥縣，唐璐璐，孫秀珠

(山東省地質科學研究院，國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南 250013)

0 引言

沂沭斷裂帶是中國大陸東部巖石圈尺度的構造邊界帶[1]和巨型活動斷裂帶[2-4]——郯廬斷裂帶的山東段，呈NEE 10°～25°方向，沿著沂河、沭河及濰河展布*山東省地質科學研究所, 山東沂沭斷裂帶的結構力學性質及形成歷史的研究報告, 1985年。[1]，長約330km，寬20～60km。其縱貫山東中部，是魯東和魯西的分劃性斷裂(圖1)，沂沭斷裂帶的形成演化影響了該區的構造格架、地層建造、巖漿活動、成盆成礦作用等[2,5]。

1—以古近系為底的斷陷火山—沉積盆地；2—以中生界為底的斷陷沉積盆地；3—古生代構造層；4—核部巖漿—變質雜巖；5—造山帶巖漿—變質雜巖；6—反向鏟狀斷層；7—次級拆離滑脫帶；8—斷層及推斷斷層圖1 沂沭斷裂帶地質構造簡圖(據李洪奎等，2009)

諸多學者[2,5-17]在沂沭斷裂帶的深部結構特征、構造形成演化、成盆成礦作用等方面做了大量的研究工作，論述了該斷裂帶的形態、結構、形成、演化及其成礦作用等[14-16]。

該文在分析總結前人研究成果的基礎上，對沂沭斷裂帶深部結構特征、構造形成演化、成盆成礦作用等進行了闡述，旨在為下一步研究工作開拓思路。

1 沂沭斷裂帶地質概況

沂沭斷裂帶東西兩側的地層建造、巖漿活動、構造演化、成礦作用等均有較大的差異性(圖1)[5,15,16]。魯西古生代地層發育較全；魯東以古元古代變質巖系和中生代地層為其特點，缺失古生代地層。魯西僅發育有規模較小且呈零星分布的閃長巖體；魯東巖漿巖出露廣泛，發育一系列規模較大的花崗巖體，從中新太古代—中生代均有侵入活動。沂沭斷裂帶在平面上構成了“兩塹夾一壘”的構造格局(圖2)[5,10,15]，自東向西依次由NWW傾的昌邑-大店、近直立的安丘-莒縣、NWW傾的沂水-湯頭和SEE傾的鄌郚-葛溝4條主干斷裂組成，目前認為昌邑-大店斷裂是主要斷裂。

1—中新生代坳陷；2—中生代地塹及坳陷；3—隆起-凸起地塊；4—被新生代覆蓋的隱狀地塊；5—主干斷裂；6—一般斷裂；Fl—鄌郚-葛溝斷裂；F2—沂水-湯頭斷裂；F3—安丘-莒縣斷裂；F4—昌邑-大店斷裂圖2 沂沭斷裂帶平面結構圖(據李洪奎等，2009,2017)

在沂沭斷裂帶內及兩側成礦作用也具有明顯的差異性[16]，魯東地區是金礦集中區；魯西鐵礦床較為發育。目前在沂沭斷裂帶內及兩側發現的金礦類型也不同，這種成礦的差異性是否與沂沭斷裂帶有關有待進一步研究[14]。

2 沂沭斷裂帶研究成果綜述

沂沭斷裂帶命名近60年來，國內外地質專家從各種角度論述了斷裂的結構特征、形成、演化、斷裂帶與成盆和內生金屬成礦作用的關系，取得了豐碩的成果。

2.1 深部構造和地球物理場特征

在沂沭斷裂帶研究中，重、磁、電、地震等地球物理場技術方法得到了廣泛應用，揭示了其深部構造特征，增強了地球動力學、大震成因背景等方面的認識[18-36]。

2.1.1 航磁異常特征

沂沭斷裂帶航磁異常以劇烈變化的串珠狀高值異常為特點，呈現為一系列NNE—NE向線狀和串珠狀異常帶，異常形態呈正磁場為主的局部夾持負磁異常、中間高兩邊略低的塹壘式構造格局[5,19,21]。

2.1.2 重力場特征

沂沭斷裂帶布格重力異常呈現為以沂沭斷裂帶為界，兩側重力低，中部重力高，表現為NNE走向的重力梯度帶，分隔了魯西、魯東地塊，成為區域內重要的地球物理分界線[22]，區域重力場帶內部呈現兩塹一壘的重力異常格局。區域莫霍面形態呈東高西低的分異格局，沂沭斷裂帶形成了莫霍面陡變帶[5,18,20,22]。

2.1.3 深部地殼結構特征

連云港—臨沂—泗水GGT地學斷面研究結果表明[24-28]，沂沭斷裂帶及兩側中下地殼內低速度層及其厚度有明顯變化；斷裂切割了M面；在斷裂帶范圍內，中地殼下部和下地殼加厚，下地殼包括莫霍界面有撓曲隆起，但隆起高點偏向沂沭斷裂帶的西側；地震剖面顯示西邊2條斷裂東傾，東邊2條斷裂近于直立，形成下窄上寬的超殼斷裂帶。大地電磁測深解釋結果顯示，殼內未發現高導層，而在上地幔有2個高導層，在60～80km深度的上地幔內有低阻層分布，隆起范圍大致亦偏向斷裂帶西側[26,29,30]。通過多條大地電磁探測反演的電阻率剖面分析[28,31-34]，該構造帶所處兩側電性存在明顯差異，推斷沂沭斷裂帶深切上地幔。近年來，隨著海域斷層探測的發展，根據地震剖面解譯，發現萊州灣內沂沭斷裂帶內活動斷層的一些特征與濰北凹陷中的斷層特征較為一致[23,35-36]。

2.2 沂沭斷裂帶形成時代和演化歷史

國內外地質學家[1，8,37-44]對沂沭斷裂帶(郯廬斷裂帶)的形成、演化進行過大量的研究工作，提出不同觀點，分歧十分明顯，始終沒有形成統一意見。

2.2.1 沂沭斷裂帶形成時代

關于沂沭斷裂帶的形成爭議較大，總結了4種觀點。

(1)沂沭斷裂帶具有長期復雜的活動歷史，在太古宙或元古宙就已經存在，具有長期復雜的活動歷史[45-50]。薛金聲等[45]認為，沂沭斷裂帶形成于古元古代末期，在地臺發展階段相對穩定。張家聲[46]認為，沂沭斷裂帶在元古宙時期開始活動，泰山群結晶基底中的左行韌性剪切帶是元古宙時期斷裂活動時在地殼較深層次上形成的構造表象。張用夏等[47]認為，郯廬斷裂帶是劃分兩側太古界至中下元古界不同基底的明顯界線。周建波等[48]認為，魯中基底NNE向韌性變形帶形成于晉寧期(941Ma)之前的晉寧構造期。喬秀夫等[49]指出，滄浪鋪階的地震災變事件與層序地層的客觀地質記錄尚不支持郯廬斷裂巨大平移，也不支持遼東半島滄浪鋪階是晚侏羅世或早白堊世期間從蘇皖北部巨大平移至現今位置的觀點；認為新元古代震旦紀地震帶即古郯廬地震帶(650～600Ma)構成震旦紀盆地的邊界，兩側地質體的不連續是兩個不同塊體上不同地質作用演化的結果，不是郯廬斷裂巨大平移的結果[50]。

(2)沂沭斷裂帶起源于華北與華南板塊的碰撞造山中，在古生代—中生代早期，伴隨秦嶺板塊俯沖帶而形成[1,8,37,51-52]，斷裂帶內造山期構造及旁側的前陸沉積與變形構造特征,指示斷裂帶同造山運動為轉換斷層型式，屬于同造山走滑構造[40,52]。

(3)徐嘉煒[6,7,53]最早研究郯廬斷裂帶(沂沭斷裂帶)及其平移性質，認為開始平移時間為T3-K1，平移運動高潮在J3晚期；他后期研究重新認為斷裂平移從晚侏羅世末期開始活動，主平移時期為晚侏羅-早白堊世(140～110Ma)，最大平移距達740km[54]。

(4)羅志立等[17]提出郯廬斷裂是由晚古生代華力西期切過南秦嶺洋的一條轉換斷層發展起來的追蹤繼存性斷裂，渤海灣盆地形成與郯廬斷裂扭動關系不大，而與地幔柱有關。

關于郯廬斷裂的形成時代和運動力學性質，目前較為一致的認識是受控于特提斯、古亞洲洋和太平洋三大構造域的相互作用，形成的動力學背景是中生代構造體制轉折和巖石圈減薄，起因是與太平洋板塊對歐亞板塊的俯沖機制有關[5,15]。

2.2.2 沂沭斷裂帶演化歷史

萬天豐等[8,51]認為，此斷裂帶開始形成于250～208Ma(中-晚三疊世)左行走滑，最大斷距為430km；208～135Ma(侏羅紀)與52～23.3Ma(中始新世-漸新世)為逆斷層活動；135～52Ma(白堊紀-早始新世)為略帶右行走滑的正斷層；23.3～0.73Ma(中新世-更新世)為帶有左行走滑的正斷層；0.73Ma(中更新世)以來斷裂帶又變成略帶右行走滑的逆斷層。張岳橋等[55]概括斷裂的演化歷史為“兩大運動、五個階段”，“印支運動”(三疊紀-早侏羅世早期)經歷了轉換走滑階段(240～220Ma)和左旋平移走滑階段(220～190Ma)；“燕山運動”(中-晚侏羅世至古新世時期)經歷了擠壓走滑活動(中-晚侏羅世至早白堊世早期)、伸展和陸內裂谷斷陷作用(早白堊世)和右旋走滑(晚白堊世-古新世)；認為斷裂帶中生代發育過程與地質特征在東亞大陸演化歷史中具有獨特的作用[56]。陳宣華等[57]認為，斷裂帶的形成和演化經歷了左行平移(三疊紀244～209Ma)、東側下揚子地塊逆時針轉動(侏羅紀189～164Ma)、正斷活動(白堊紀103～94Ma)、右旋平移(晚白堊-第三紀)4個過程。朱光等[42]推測，在早白堊世末期110～130Ma以前，郯廬斷裂帶發生大規模左行平移，與太平洋的高速俯沖有關[40]；晚白堊世-古近紀伸展活動中，晚白堊世和古近紀各發生過2次和3次顯著的斷陷事件[58]。李洪奎等[15]認為，郯廬斷裂帶構造系統是中亞-特提斯構造域向濱太洋構造域轉換過程中的重要組成部分，是華北板塊與揚子板塊、太平洋板塊與歐亞板塊相互作用的結果，沂沭斷裂帶的塹壘、盆嶺和羽狀構造系統及大陸邊緣花崗巖系是典型陸內伸展構造特征，是左行平移—伸展—拉張—擠壓作用的表現形式。

2.2.3 沂沭斷裂帶形成模式

(1)大量的研究表明，斷裂帶起源于印支期華北與華南板塊的碰撞造山過程中，有許多不同的解釋模式：大陸轉換斷層模式[40,51]；陸內平移斷層模式[7]；縫合線模式[1,39]；樞紐斷層模式[38]；撕裂斷層模式[37]。

(2)徐嘉煒等[7]認為，斷裂是西北環太平洋邊緣內側的平移斷層，受太平洋板塊俯沖作用，應為西太平洋與歐亞大陸的相對單剪運動產生。

(3)萬天豐等[8]和朱光等[41]認為，該斷裂帶早期起源于華北與華南板塊的碰撞造山中，隨后在早白堊世濱太平洋構造活動中又再次發生平移運動,近年來愈來愈多的研究成果都支持兩階段平移觀點[43,55]。

(4)喬秀夫[49-50]認為，郯廬斷裂帶南段有一定幅度的移動，但作為郯廬斷裂主體部分于中生代期間基本無平移。湯加富等[59-60]認為，郯廬斷裂帶并無巨大的平移運動發生，而是多期構造變動形成的負向構造帶綜合造就的一種假錯位效應。

2.3 沂沭斷裂帶的成盆成礦作用

2.3.1 成礦作用

徐嘉煒等[6]認為，郯廬斷裂帶的成礦作用主要為早期的成礦帶被錯移、剪切斷裂，韌性剪切帶中形成的新礦床，白堊紀至古近紀(甚至新近紀)形成的含油盆地。萬天豐等[8,51]提出，沿此斷裂帶形成了一系列大中型金、銀、銅、鐵、鉛鋅等內生金屬礦床，在早白堊世已構成了中國東部重要的內生金屬成礦帶。王小鳳等[2]認為，郯廬斷裂帶控制金礦的分布、多樣性、礦化類型、成因，郯廬斷裂帶成生發展與成礦具同步性。李洪奎等[15]認為，廣泛發育的裂陷盆地和伸展盆山耦合系統是受侏羅紀以來沂沭斷裂帶強烈的左行平移作用的結果；大陸弧花崗巖系統的形成與盆嶺構造相伴的巖漿事件相關；山東的金及多金屬礦的形成與大陸弧花崗巖有著十分密切的關系；沂沭斷裂帶的強烈活動不僅為金礦定位提供了空間，也為成礦流體提供了通道和賦存部位[14]；沂沭斷裂帶對區內金及多金屬礦的形成起控制作用，并具有控礦、容礦構造的特征[61]。石文杰等[62]提出，在沂沭斷裂帶不斷引張及減壓環境下，誘發的強烈殼幔作用為金成礦提供了物質和流體來源，因此華北克拉通東南緣亦存在晚白堊世金成礦作用。吳齊等[63]認為，斷裂帶的伸展活動不僅控制著火山巖的分布，而且為巖漿的形成和運移提供了有利的場所，斷裂帶的演化在華北克拉通破壞中可能起到了重要的作用。劉昊等[64]提出，沂沭斷裂帶金礦的生成具有韌性剪切帶的雙階段控金性，礦床主要分布于應力集中構造活動強烈的區域；韌性剪切帶控制金礦的規律在于垂向上控制金礦的梯度性。近幾年，在沂沭斷裂帶上發現了龍泉站、牛家小河、南小堯等金礦，使金礦找礦取得了突破，郭瑞朋等[65]認為，沂沭斷裂帶不但導礦，而且儲礦，提出了新的找礦方向。

2.3.2 成盆作用

沂沭斷裂帶(郯廬斷裂帶)控制了渤海東部凸起、凹陷的形成演化，也控制了成油盆地烴源巖、儲蓋層及圈閉的展布[66]。胡望水等[67]認為，郯廬斷裂帶控制周緣中-新生代盆地的發育，對盆地的演化起著重要的影響作用，經歷了伸展到擠壓的演化過程。萬桂梅等[68]提出，郯廬斷裂帶控制了渤海海域油氣藏分布，古近紀伸展活動控制了生烴凹陷的形成，并促進烴源巖的快速演化，新近紀的強烈走滑作用形成了大量的構造圈閉，并促進了油氣的運移及晚期成藏。

吳根耀等[69]認為，“郯廬斷裂帶”前白堊紀兩側的盆地不是左行平移錯斷的同一個盆地，各有其獨立的發育史。張鵬等[10]提出，斷裂帶內部及兩側盆地的伸展與斷裂帶平移無關，而是受控于深部巖石圈減薄，由地幔底辟導致的裂陷作用形成。

3 討論

綜上所述，沂沭斷裂帶的研究成果豐富，爭議也較大。對于沂沭斷裂帶的深部特征、構造樣式、形成時代、構造演化、成盆成礦作用等方面的研究甚多，且都存在爭議。

(1)對沂沭斷裂帶及附近地區深部結構的研究很多，但缺少多物理場的綜合研究；沂沭斷裂帶與膠東金礦礦集區的控礦斷裂的關系及構造深部聯通關系還不清楚。進一步研究沂沭斷裂帶深部構造應利用多地球物理場深部探測技術，結合天然地震層析成像技術，進行地震波三維速度結構層析成像，獲取地殼及上地幔高精度三維速度模型，同時綜合利用多地球物理場深部結構信息，研究巖石圈流變結構、構造斷裂體系分布，實現沂沭斷裂帶地質結構“透明化”。

(2)沂沭斷裂帶的形成演化一直是爭論的焦點。應先從宏觀的大地構造特征及其中國構造格局上確定其主要或優勢構造期，然后在微觀上進行詳細的期次及運動學、動力學的研究，并研究沂沭斷裂帶的形成、演化、疊加、復合、改造、保存的全過程。斷裂的形成時代是一個關鍵點，如何確定基底韌性剪切帶的變形時代是構造地質學的一個難點，今后仍要加強研究沂沭斷裂帶內及兩側韌性剪切帶和糜棱巖帶的時代、斷裂帶的同位素地質、以及沿斷裂帶中生代變動與古老基底變動的關系；同時把斷裂帶的形成、演化與周鄰地區的構造形變史、構造應力場的變化結合起來進行研究，才可能系統地弄清斷裂帶演化各階段的形態學、運動學以及動力學機制。

(3)沂沭斷裂帶的成礦作用研究不夠，特別是斷裂帶與膠東金礦礦集區的成礦關系不明；缺乏高精度的成礦年代學制約，在一定程度上制約了礦床成因研究以及與兩側金礦的對比研究工作。可以通過開展中生代火山-侵入-構造事件不同幕次間形成、演化機制與過程的研究，進一步探討中生代巖漿事件與金礦、多金屬礦形成與定位的耦合關系，研究金礦等成礦物質的來源以及賦礦部位，解釋沂沭斷裂帶地區金礦和多金屬礦的形成機理與成礦規律，對比與膠東金礦集中區成礦流體的差異性，探討斷裂帶對我省礦產資源的控制作用。

沂沭斷裂周邊分布大量的含油氣盆地，每個盆地的油氣富集程度不同，斷裂各段的差異控油機理還有待進一步研究。該斷裂帶與兩側金剛石礦帶的關系也值得進一步研究。

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