我国最重要的断裂带-郯庐断裂带动力机制

The dynamic mechanism of the most important Tanlu fault in China

（本文为2014年第七届全国构造地质与地球动力学学术研讨会报告开场介绍部分）

梁光河

2014-9-23

   郯庐断裂带是一个巨型断裂带，在我国境内延伸2400多公里（图1左）。它在新生代存在大规模玄武岩喷发，至今仍然在活动之中，我国东北五大连池当前的火山活动就与此密切相关。

一、中国最重要的断裂带

为什么说郯庐断裂带是我国最重要的断裂带？原因有两个，一个是优点另一个是缺点。优点是受控于该断裂带的矿产资源极为丰富，多种矿藏储量和产量居我国第一位（图1右），它们包括（但不限于）：

（1）石油储量产量我国第一：包括大庆油田、吉林油田、辽河油田、渤海油田、胜利油田、江苏油田等。

（2）金矿储量产量我国第一：包括胶东金矿和大兴安岭金矿。

（3）盐、溴素产量我国第一：莱州湾海盐和溴素产量全国最高。

（4）金刚石产量我国第一：著名的山东蒙阴金刚石矿和辽宁复县金刚石矿产量中国最大。

（5）水晶产量我国第一：江苏东海县水晶产量中国最大。

此外还有辽宁鞍山铁矿、岫岩玉等矿产资源产量中国第一等等。可以说该断裂带为我国经济的发展提供了大量原材料。

图1 郯庐断裂及区域矿产资源分布图（据龚再升等，2007修编）

郯庐断裂带的另外一个缺点是：它是一个非常活跃的断裂带，由此造成的地震等地质灾害对我国经济发展威胁很大，因为该断裂带横穿我国经济最发达的东部地区，一旦发生较大地震将对我国的经济产生极大破坏。据统计研究，自公元1400年以来，以郯庐断裂为中心200公里范围内共发生M8.5级地震1次，M7.0-7.9级地震5次，M6-6.9级地震11次，著名的唐山大地震和350年前的郯城8.5级大地震都发生在该断裂带区域。该断裂带经历了多期构造。它不仅是一条“长寿”的以剪切运动为主的深断裂带，而且是一条近期仍继承着新构造运动方式，同时也是一条具有明显分段、活动程度不等的地震活动带。

二、郯庐断裂带动力机制

   对我国如此重要的断裂带，其成因及动力机制如何？

   大量研究表明郯庐断裂带是一个巨型剪切走滑断裂带，该断裂带南段平移量大约450-480公里。向北逐渐增大，鲁西-辽北隆起平移量最大达740公里（徐嘉炜，1992，1993，1995）。

   当前对该断裂带成因机制的解释是由太平洋板块俯冲所形成的，但这个解释不符合逻辑，因为郯庐断裂带大体与太平洋板块俯冲的方向垂直（图2）, 如果太平洋板块真的存在俯冲，那么在该区域应该出现巨型逆冲和推覆构造, 而不可能长距离NNE向走滑位移（张旗等，2009 ）。

图2 郯庐断裂带特征及成因机制当前认识（据Google-Earth修编）

   那么其成因机制到底是怎样的？根据新的大陆漂移模型，北美洲板块和欧亚板块软碰撞形成的巨大压力，结合印度板块向北的强力挤压，使得欧亚板块东缘裂解（被掰开），直接影响了中国的的大地构造发展格局（图3），并提供了动力使得朝鲜半岛发生裂解及日本列岛的裂解漂移。同时也由此引发了环太平洋西北部的各个陆块的列解和漂移，并形成了多个岛弧。特别是原来位于马里亚纳海沟西部的一个长条形陆块向北漂移到达当前的位置并与欧亚板块拼合，形成当前的锡霍特山脉。锡霍特陆块在与欧亚板块拼合过程中发生碰撞，对欧亚板块边缘产生了巨大的北向（剪切）推力，由此加速了我国东部的裂解，并使得郯庐断裂发生新一轮的走滑活动。

图3 欧亚板块东缘受力示意图及锡霍特陆块漂移图（据任纪舜等2013亚洲地质图修编）

三、郯庐断裂带活动的时间探讨

   根据前人的研究，郯庐断裂带在距今140Ma左右和11Ma 左右发生了两次重大的走滑剪切变动，140Ma左右的变动已经经历太多构造变化难以恢复。但由此我们可以推测比较新的构造活动，在大约11Ma时锡霍特陆块在与欧亚板块拼合发生碰撞，由此产生了这次大型的走滑剪切变动（图4）。从这个推断我们也可以约束日本3个主岛的裂解漂移到达它们交叉点的时间应该在11Ma之后，也就是它们晚于锡霍特陆块的漂移。

图4 欧亚板块东缘受力示意图及锡霍特陆块漂移放大图（据任纪舜等2013亚洲地质图修编）

总之，郯庐断裂当前活动受到多个块体运动的综合影响，事实上地球上每个构造运动的动力机制都是受相邻的多个相关系统的影响。

四、与郯庐断裂带有关的中国东部沉积盆地成因机制

Jonathan E. Wu et al（2009）通过四维模拟给出了在拉涨环境下受控于断裂带的沉积盆地成因机制，如图5，6所示，该图说明了郯庐断裂带在剪切拉涨环境下可沿断裂带附近生成一系列拉分沉积盆地，这些盆地也是我国重要的油气资源的基地。这些沉积盆地的显著特征是在其中发育一系列的花状断裂。

Fig.5 Synoptic compilation showing the 4D evolution of a pull-apart basin in transtension.(a) Vertical sections with fault interpretation for five locations in a seriesof transtensional pull-apart analogue models with progressively greaterstrike-slip displacement (2, 3, 4, 5, and 6cm). (b) Fault map from 6cm model showing section locations.

图6 拉分沉积盆地成因机制

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