1、2018黄金科学技术学术研讨会 1.郯庐断裂关键问题 2.成因机制及演化过程 3.关键问题的正确解答 60N 110E 120E 130E 140E 150E 160E 50N 40N 30N 20N 40N 30N 110E 120E 130E 140E 100E 90E 白垩系 中生代 花岗岩 第四系 古近系 250Km F1 F3 F2 断层 F1 简化图例 图1 完达山 郯庐断裂带是巨型断裂，在我国境内延伸2400多公里。郯庐断裂带，金矿、石油、金刚石等。东部最重要地震带.推测的走推测的走滑量滑量(Km)走滑走滑时间时间运运动方式动方式 断裂长断裂长度度(Km)主要依据主要依据 参考文

2、献参考文献 400-600 中生代 地层、矿床、岩浆岩 张用夏等,1984 550 中生代 左旋 地层、标志层、生物群 徐学思,1984 450-740 中生代左旋新生代右旋 2400-5000 地层、矿床、岩浆岩糜棱岩糜棱岩定年定年 徐嘉炜,1984,1992-1995；朱光，2004,2008 430 中生代左旋压涨变 1500-3500 地层、标志层、岩浆岩 万天丰等,1996 550 中生代 文献综述 张岳桥等,2008 550 中生代左旋 古地磁 Gilder等,1999 早白垩古近纪左旋 岩浆活动、盆地、变质核杂岩 徐佑德,2009 白垩末-古近纪左旋 断层泥测年 王先美等,200

3、7；王勇生等,2009 古新世-始新世左旋 磷灰石定年、露头、地震勘探断裂分析 季建清等,2005；汤良杰等,2008 主流认识：郯庐断裂左行走滑主要发生在中生代，主流认识：郯庐断裂左行走滑主要发生在中生代，平移平移数百公里数百公里，新生代是，新生代是右行挤压走滑右行挤压走滑，机制是太平洋俯冲，机制是太平洋俯冲 北有锡霍特，南有扬子封堵，怎么可能在内部走滑走滑数百公里？如果是太平洋俯冲引起，也不符合逻辑。（1）成因机制?动力来源？（2）发生在中生代还是新生代？（3）左行平移走滑的准确距离?（4）全长到底是多少？断裂走滑深度？（5）为什么偏偏沿郯城-庐江这个方向，而不是其他方向？1.郯庐断裂关键

4、问题 2.成因机制及演化过程 3.关键问题的正确解答 大陆漂移新模式 平底热锅上黄油会自己跑 垂向上涌转换为水平推力 前部前部 1 下地壳流下地壳流 2 逆冲断裂逆冲断裂 尾部尾部 1 巨厚沉积、涨性断裂巨厚沉积、涨性断裂 2 尾迹（火山、遗撒物）尾迹（火山、遗撒物）B 漂移后 洋壳 地壳流地壳流 沉积沉积 大陆板块大陆板块 残片残片 混合岩浆 南美为例:两大不同（1）海底扩张：动力源在洋中脊岩浆上涌。新大陆漂移：动力源在大陆板块后岩浆上涌。（2）新大陆漂移：前部地壳流上涌，地震、成矿带。地震、成矿带 全球大洋板块没有动，只有大陆在漂移 X 南美为例:两大不同（1）海底扩张：动力源在洋中脊岩浆

5、上涌。新大陆漂移：动力源在大陆板块后岩浆上涌。（2）新大陆漂移：前部地壳流上涌，地震、成矿带。地震、成矿带 大大陆陆漂漂移移世世界观界观 Torsvik等人（2015）的研究说明北大西洋大约65Ma开始裂解，欧亚向东漂移，其东缘开始发育伸展构造，格陵兰和欧亚板块55Ma才开始大规模分离。意味着欧亚板块55Ma开始大规模向东漂移。从而影响欧亚东部边缘。Torsvik,T.H.,H.E.F.Amundsen,R.G.Trnnes,et al.(2015),Continental crust beneath southeast Iceland,Proc.Nat.Acad.Sci.,Published

6、 online March 30,2015:E1818E1827 www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1423099112 澳大利亚从南极最终破裂并形成新海底在55-53Ma以前(Veever&Mcelhinny,1976)。Veevers JJ，Mcelhinny MW,The separation of Australia from other continents,Earth Science Reviews,1976,12(2-3):139-143.微陆块漂移速度差-地壳剪切 大大陆陆漂漂移移世世界观界观 Torsvik等人（2015）的研究说明北大西洋大

7、约65Ma开始裂解，欧亚向东漂移，其东缘开始发育伸展构造，格陵兰和欧亚板块55Ma才开始大规模分离。意味着欧亚板块55Ma开始大规模向东漂移。从而影响欧亚东部边缘。Torsvik,T.H.,H.E.F.Amundsen,R.G.Trnnes,et al.(2015),Continental crust beneath southeast Iceland,Proc.Nat.Acad.Sci.,Published online March 30,2015:E1818E1827 www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1423099112 澳大利亚从南极最终破裂并形成新海

8、底在55-53Ma以前(Veever&Mcelhinny,1976)。Veevers JJ，Mcelhinny MW,The separation of Australia from other continents,Earth Science Reviews,1976,12(2-3):139-143.微陆块漂移速度差-地壳剪切 http:/ 中国东部裂陷盆地 和断裂分布 11 断裂动力机制 拉伸剪切 走滑 大西洋裂解 北大西洋冰岛裂解大约55Ma欧亚东缘开始发育伸展构造，65Ma印度碰撞 宏观受力：1 欧亚东缘拉伸 2 地壳流上涌 据嵇少丞，2009修编 宏观动力机制 大西洋裂解 北大西洋冰

9、岛裂解大约55Ma欧亚东缘开始发育伸展构造，65Ma印度碰撞 宏观受力：1 欧亚东缘拉伸 2 地壳流上涌 据嵇少丞，2009修编 宏观动力机制 九州岛九州岛 四国岛四国岛 本州岛本州岛 A B B A 图12 欧亚漂移前缘发生地壳流上涌，造成前端微陆块裂解，之后漂移欧亚漂移前缘发生地壳流上涌，造成前端微陆块裂解，之后漂移 九州岛九州岛 四国岛四国岛 本州岛本州岛 A B B A 图12 欧亚漂移前缘发生地壳流上涌，造成前端微陆块裂解，之后漂移欧亚漂移前缘发生地壳流上涌，造成前端微陆块裂解，之后漂移 大规模走滑期间，锡霍特地体还没有漂移拼贴到位，南侧扬子大规模多层滑脱褶皱塑性形变，华北板块相对刚

10、性，发生脆性断裂产生郯庐断裂，总体受力前拉+后推 65Ma 45Ma 24Ma 0Ma 1.郯庐断裂关键问题 2.成因机制及演化过程 3.关键问题的正确解答 野外露头证据：郯庐断裂带切穿了从太古到晚白垩的地层。因此郯庐断裂带形成在白垩纪之后。据据季建清,2005 断裂时代:新生代 125 120 130 40 35 125 120 130 40 35 A B A B J-K(a)(b)中国海区及邻域地质图（据刘光鼎，1993修编）断裂时代走滑量:新生代760km特征参考点 晚中生代伸展构造图 为什么前人认为郯庐断裂带发生在中生代？1 断裂中糜棱岩127Ma X 2 合肥盆地侏罗纪 1 糜棱岩后

11、期卷入，不是同期形成 2 雏形断层 伸展构造130-126Ma 蒙山剖面磷灰石裂变径迹长度年龄谱图 蒙山剖面磷灰石裂变径迹长度年龄谱图 季建清等，2005 剥蚀，新生代走滑，卷入 如果没有变质核杂岩系统，糜棱岩形成高温高压400500（1020 km）（张岳桥等,2008)。胶东金矿是伸展核杂岩系统形成，郯庐断裂浅表糜棱岩是白垩纪变质核杂岩系统产物。用糜棱岩的形成时间来约束郯庐断裂带的走滑时间是不对的。用糜棱岩的形成时间来约束郯庐断裂带的走滑时间是不对的。B A Pre E Pre E Pre E 莱州湾及邻区南北向区域地震勘探解释大剖面莱州湾及邻区南北向区域地震勘探解释大剖面 淮北凹陷淮北凹

12、陷WB830测线地震勘探剖面及构造解释图测线地震勘探剖面及构造解释图(a)(b)(c)10Km 断裂时代：新生代（邓煜，2012;胡惟，2014）B A Pre E Pre E Pre E 当前剖面 12Ma 24Ma 40Ma 50Ma 65-50Ma 50-40Ma 12-0Ma 24-12Ma 35-24Ma 40-35Ma 10Km 郯庐断裂带发生在新生代，大规模伸展大约发生在40-24Ma 断裂时代：新生代 郑永飞,2008,超高压变质与大陆碰撞研究进展_以大别苏鲁造山带为例，科学通报，Vol.53,No.18:2129 2152 走滑中将原近东西向的构造改造成北东方向，与苏鲁高压变

13、质带一致，走滑600km a b a b 秦岭大别苏鲁造山带是中生代，说明断裂发生在中生代或之后 走滑量:760km 辽宁复县金刚石矿辽宁复县金刚石矿 山东蒙阴金刚石矿山东蒙阴金刚石矿 据1：500万中国地质图 断裂时代走滑量:新生代760km 辽宁复县辽宁复县金刚石矿金刚石矿 左旋左旋11度度 据1：500万中国地质图 断裂时代走滑量:新生代760km 山东蒙阴金刚石矿山东蒙阴金刚石矿 中生代花岗岩标志层 徐嘉炜等，1995 长江以南塑性形变为主 塑性形变 相对刚性 华南大陆岩石圈剖面简图(张国伟,2013)综合地表地质构造与深部探测成果汇编袁学诚、崔作舟、朱介寿、高锐、张中杰等 郯庐断裂走

14、滑深度约10-20公里。滑脱面:不整合面、膏岩泥岩、基底界面，煤层 断裂走滑深度：10-20km 断裂走滑深度：10-20km 深地震反射测深速度剖面（郑天宇等，2009，2012）最新完成钻探的松辽盆地“科松”二井结果可以看出，在7 018 m深部的温度达到241，依据这个地温梯度，在20 km深度地温将超过700，很多花岗岩在此温度下会发生熔融，至少是软塑性状态，其剪切摩擦系数极小，因此推断郯庐断裂带有可能在这个深度发生大规模走滑。a b 全长到底是多少：到长江3000km，塑性形变到北部湾4000km 20N 锡霍特拼贴后断裂最新走滑量：20km 55N 50N 45N 55N 50N

15、45N 135E 130E 140E 145E 135E 140E 145E 100Km(a)图10a 锡锡霍特地霍特地体体 锡霍特拼贴后断裂最新走滑量：20km http:/www.igeodata.org/handle/20.500.11758/86 TECTONIC MAP 1:8,000,000 asia 耿树方,2014.TECTONIC MAP OF NORTHERN-CENTRAL-EASTERN ASIA AND ADJACENT AREAS 出版者:Institute of Geology Chinese Academy of Geological Sciences F1 锡

16、霍特拼贴后断裂最新走滑量：20km 西伯利亚 蒙古造山带 华北 华南 印支 加里曼丹 秦岭-大别-苏鲁 20N 金伯利岩筒 为什么偏偏沿郯城-庐江这个方向，而不是其他方向？正断层和金伯利岩筒薄弱带连线 合肥盆地合肥盆地 陆地阶段陆地阶段 湖泊阶段湖泊阶段 海洋海洋阶段阶段 渤渤海海黄黄海海演演化化历史历史 早期 中期 当前 朝鲜半岛随郯庐断裂走滑裂解漂移 朝鲜半岛：朝鲜半岛：3个地块 狼林地块 京畿地块 岭南地块 2个结合带 临津江带 沃川带 成因模式多种 改自杨金玉，2009 华华北板块北板块 朝鲜半岛与华北相似的岩石组合、古生物及地质演化特征,因此推断朝推断朝鲜半岛和华北在晚古生鲜半岛和华

17、北在晚古生代之前属于同一陆块代之前属于同一陆块（翟明国2007）。何时何时分离？怎样分离？分离？怎样分离？A B 分割依据：地层构造岩浆岩、地形地貌 新成因模型 A B 分割依据：地层构造岩浆岩、地形地貌 新成因模型 A B A B 光州光州 光州光州 1 块体外形复原吻合良好 残留盆地 古盆地 古盆地 2 裂解漂移后的尾迹（火山、遗撒物），前方山脉 庙岛-长岛岛链 济州岛 据美国NOAA 灵山岛 A B 金铜矿富集区金铜矿富集区 金铜矿金铜矿富集区富集区 贫矿区贫矿区 贫矿区贫矿区 3 矿带一致性 辽东是从胶东拉出去的，金矿资源前景好 据任继舜，欧亚地质图 古盆地 被撕裂 朝鲜半岛和华北的矛

18、盾-华北黄海新生代持续沉降 朝鲜：花岗岩 华北：缺花岗岩 朝鲜：220Ma 110Ma 胶东：220Ma 120Ma 超高压变质岩 青藏高原火成岩年龄东西相差10Ma很正常.56-32Ma 32-23Ma Current 90 B B 65-56Ma 据张功成等，2012；陈洁，2005修编 山东-庙岛 朝鲜-半岛 山东-庙岛 朝鲜-半岛 山东-庙岛 朝鲜-半岛 朝鲜-半岛 山东-庙岛 N E2 E3 E2 E3 E2 JK JK 西部凹陷 中西部隆起 中部凹陷 中央隆起 东部凹陷 北黄海构造演化历史恢复 北黄海盆地 c Shandong Korea 拉开600Km还没有拉出洋壳，说明存在基底

19、滑脱 56-32Ma 32-23Ma Current 90 B B 65-56Ma 据张功成等，2012；陈洁，2005修编 山东-庙岛 朝鲜-半岛 山东-庙岛 朝鲜-半岛 山东-庙岛 朝鲜-半岛 朝鲜-半岛 山东-庙岛 N E2 E3 E2 E3 E2 JK JK 西部凹陷 中西部隆起 中部凹陷 中央隆起 东部凹陷 北黄海构造演化历史恢复 北黄海盆地 c Shandong Korea 拉开600Km还没有拉出洋壳，说明存在基底滑脱 杨金玉，2009 滑脱面 李楠.南黄海盆地北部坳陷构造演化及沉积相研究.中国海洋大学,2010,博士 拉脱 大别山 朝鲜半岛 苏鲁 NE 大别山、江苏、朝鲜构造演

20、化模型，拉伸滑脱 图例 新生代沉积岩 中古生代沉积岩 胶东大别 花岗岩 朝鲜 花岗岩 脉岩 老变质岩 灵山岛成因 大别山 朝鲜半岛 苏鲁 NE 大别山、江苏、朝鲜构造演化模型，拉伸滑脱 图例 新生代沉积岩 中古生代沉积岩 胶东大别 花岗岩 朝鲜 花岗岩 脉岩 老变质岩 灵山岛成因 野外观测到的 伸展滑动构造 灵山岛 吕洪波，吕洪波，2011 白垩纪 布丁构造成岩后 野外观测到的 伸展滑动构造 灵山岛 吕洪波，吕洪波，2011 白垩纪 布丁构造成岩后 塑性形变 相对刚性 后期拼贴（1）成因机制?动力来源？欧亚东缘裂解漂移，大陆漂移（2）发生在中生代还是新生代？新生代（3）左行平移走滑的准确距离?760Km（4）全长到底是多少？断裂走滑深度？全长3000Km，断裂走滑深度10-20Km（5）为什么偏偏沿郯城-庐江这个方向，而不是其他方向？断裂之前存在薄弱区（正断层和金伯利岩筒）