沂沭断裂带的研究历史和主要观点

(一)对沂沭断裂带的早期认识

据记载，德国人李希霍芬(1898)是第一个考察沂沭断裂带的人。他最早描述了山东的重要断裂构造，指出“山东境内的山脉沿渭河断裂自北向南分为地质和山形不同的两部分”，并在其构造图中标注了断裂带的位置。1923年，我国学者谭希畴在山东省调查中新生代地层时，在莒县首次记录了沂沭断裂带的踪迹。“莒县山谷以西，有一条南北向的正断层，上侧为前古生代和太古宙地层，下侧为青山层王石系和二叠纪、石炭纪煤系，断距较小。”李杰(1929)描述了沂沭断裂带沿沂河、沭河河谷发育，北临渭河的北北东向地层系统形成的“两地堑一基底”的基本构造形态。翁(1930)在著作中将李希霍芬渭河断裂命名为山东渭河断裂带，并指出该断裂是一个地震中心。李四光教授在1948指出了这个断裂带的存在。他说:“南至沂水，北至潍县，有一条横贯山东的强烈断裂带，显示了新华夏系的挤压特征”。同时，他还首次指出断裂带向北延伸至辽东半岛，向南延伸至苏北。该断层与北西向和北东向两组扭性断裂盖层有生物联系，其形成时代为白垩纪。张文友(1957)认为有一条沿渭河、蜀河、沂河河谷延伸的北东向断裂带，大别山东端的倾角可能与其无关。徐嘉苇(1956)在考察江淮之间的区域构造时指出，张八岭地轴与淮河地台之间，鲁东地盾与鲁西隆起之间，有一条巨大的北东向断裂带，穿过皖、苏、鲁三省，命名为“安江山深大断裂”。1957年更名为“安徽-苏鲁深断裂”。

(B)中期谅解

1957年，地质部航测大队904队在进行大规模航磁调查时，发现山东郯城至安徽庐江一带存在一条非常显著的航磁正异常带，首次命名为郯庐深大断裂带。郯庐断裂带学术讨论会于1980在山东潍坊召开。学者们各抒己见，很多观点和分歧发表在1984《构造地质学》系列第3期。此后，对该断裂带的性质、演化和动力机制的研究引起了中外学者的极大兴趣和关注。后期研究主要涉及沂沭断裂带(邓乃功，1982)的系统归属、水平断距大小、断裂带内大陆裂谷特征、地体边界的定性、沂沭断裂带形成时间等一些重要问题。20世纪80年代以来，郯庐断裂带的研究不断深入。对这一断裂带的研究召开了多次学术研讨会，出版了许多关于其形成时间、运动方式和活动特征的专著和画册。200多篇论文从不同角度论证了该断裂带的形成、演化和活动特征。

桓等人提出郯庐断裂的三个重要演化阶段(桓、史、严家泉，1982)，均与太平洋板块运动有关。第一阶段，中侏罗世晚期至早白垩世(120Ma)，库拉板块消失，中国东部处于压扭应力场；第二阶段，晚白垩世至古近纪(约90Ma)，太平洋海脊缩小，出现伸展开放的构造环境；第三阶段，新近纪-第四纪(40Ma)，太平洋板块缩小，中国东部出现右旋剪应力场。总体而言，太平洋板块运动对中国东部大陆地质过程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、推覆和破裂。万天峰分为四个运动阶段，时间为135 ~ 52ma(万天峰，1994)，包括太平洋板块运动主期和郯庐断裂主活动期。

(3)深入研究和争鸣阶段

总结起来，对郯庐断裂带(沂沭断裂带)的研究有六种不同的观点和认识(图1-7-6)。

徐嘉苇最早研究郯庐断裂及其平移性质。他认为郯庐断裂带是在西北太平洋周边大陆边缘测得的一条大型平移断层，其动力学背景是太平洋板块向大陆板块的斜向运动。主要平移时代为晚侏罗世-早白垩世(140 ~ 1100 Ma)，最大平移距离达到740km Ma。1984，1985，1992，1993)，随后他又发表了多篇论文和专著，进一步阐述自己的独特观点。他认为郯庐断裂在三叠纪开始活动，晚侏罗世构造变化达到高潮，表现为挤压作用下巨大的左旋平移。白垩纪至古近纪转为伸展断陷，新近纪再次挤压，并伴有少量右旋平移。断层性质的这种变化与太平洋板块相对运动方向的变化有关。郯庐断裂带是太平洋海岸内缘的一条大型剪切滑动带。另一种观点是“地面缝合线-边界线转换断裂带作为华北板块与华南板块的缝合线”(周道之等，1980)。三是转换断层模式，认为郯庐断裂的形成与华北和扬子陆块沿秦岭-大别造山带的碰撞有关(李春雨，1975；好的。，1992)，这种转换断层活动的时限为晚古生代—中生代，一直持续到侏罗纪；张国威(1998，2002)认为郯庐断裂带是中国东部最大的大陆转换断层。张(1993)也认为郯庐断裂具有转换断层的特征。第四种是碰撞嵌入模式(Yinetal。,1993).根据朝鲜半岛郯庐断裂带左旋平移和卧川、河南剪切带右旋平移的运动学特征，认为郯庐剪切带和河南剪切带之间的苏北、胶南和朝鲜京畿道—卧川带是华南板块北侧向北凸出的一块不规则被动边缘，在碰撞前就已存在。第五种模式认为它是中国东部一个独立的巨型构造体系，称为更新世华夏系，形成于燕山运动晚期(马兴元，1961，1963；邓乃功，1984；李淑静等人，1985)。第六种模式认为郯庐断裂带是中国东部(许志琴，1980)最大的白垩纪-新近纪后地台型古裂谷带，分为北、中、南三段。各剖面的基本特征、构造组合类型、沉降幅度、水平扩张、火山活动、深部构造、地质发展历史都不尽相同，但有一点是*高卫明等人(1980)认为沂沭断裂带是典型的大陆裂谷带，中生代在左旋平移的基础上形成，白垩纪经历了强烈的侧向扩张，第三纪以来经历了消亡和挤压。

图1-7-6郯庐断裂带构造模型

(a)转换断层模型(根据张等，1984)；(b)缝合模式(Gilder等人，1999)；(c)嵌入式模式(尹等，1993)；(d)撕裂断层；(e)轮毂故障模型(根据常1996)；(f)陆内翻译模式(根据徐等，1994)

在《郯庐断裂带》一书中，王晓峰等人认为郯庐断裂的形成起源于南北地块组合带的南凸起部分，下地壳物质的ne向韧性剪切流是其启动机制，然后逐渐向浅部和北部扩展。这种平面上由南向北的递进生长和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，也解释了中南段缩短速率和位移明显大于北段的事实。同时，根据不同层次形变场的特征，提出了S(SS)E沿滑面从上层向下层滑动的多层滑动模式，反映了大陆内部大型走滑断裂带由深至浅的应力应变传递模式。从断层两侧地壳缩短数据判断，郯庐中南段累计最大位移为300km。同时将郯庐左旋剪切走滑断裂的发育历史划分为6个时期和4个变形阶段，全面再现了特提斯体系向太平洋体系的复杂历史转化过程，也在一定程度上反映了中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四个阶段:①诞生阶段(j 1)；②左平移阶段(J2-k 1)；③张扭裂陷阶段(k 1-K2)；④挤压块的运动阶段(E-Q)。

1.出生阶段

关于沂沭断裂带的早期活动，已经有过多次讨论。有人根据水银山上发育的大量韧性变形带认为沂沭断裂是继承性的长寿命断裂，始于前寒武纪，也有人根据土门群的分布特征认为沂沭断裂控制着土门群，至少从青白口期就开始活动。基于沂沭断裂对晚侏罗世以后地质构造的明显控制作用及其与印支期强烈活动的大别-苏鲁造山带的错位，多数人认为沂沭断裂作为一条浅部脆性断裂不会早于中生代。

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 ~ 164 Ma的东西向铜杂岩上，坊子组含煤线组是蒙阴盆地最早的沉积建造。所以在三台组形成之前，岩体肯定已经被抬升了上千米，遭受了风化剥蚀，这无疑是坊子组形成的原因。坊子组的时代为早侏罗世末至中侏罗世，因此鲁西地区经历了约60Ma的从无建造到开始沉积的过渡不是偶然的。因此，可以认为沂沭带诞生于早侏罗世末。

2.左平移阶段

沂沭带在诞生或活化时就已经开始了左旋剪切运动。莱阳群形成于中侏罗世至早白垩世，剪切平移持续并逐渐增强。在此期间，沂沭带的活动和演化表现出连续性和不平衡性。

淄博期形成坊子组时，沂沭带平移继续发展，主要形成一套含煤碎屑沉积；三台组为一套红色砂砾岩、粘土岩和灰绿色长石石英砂岩，主要表现为浅水、近源或干燥环境下以物理风化为主的沉积。这种变化无疑是构造活动的反映，可以用沂沭带的平移来解释。由于坊子组的构造限制和三台组的广泛分布，盆地规模的扩大是沂沭带加速平移的表现。

莱阳期是沂沭带左旋平移的高潮，在此期间，沂沭带形成了许多巨型构造特征。如带内土门群至古生代的碎块和牵引褶皱；汞丹山上的压扭盆地；沂沭带东部重楼、莒南、临沭乃至胶莱盆地的形成；沂沭带西侧盆地延伸最大，以湖泊相为主。

从沂沭带两侧盆地构造特征对比分析，沂沭带的活动性和演化不断加强。沂沭带无莱阳群沉积，反映当时处于压扭隆升状态；沂沭带东侧附近的重楼盆地莱阳群厚6000米，主要由湖相沉积组成，一般含火山岩和火山碎屑岩，以酸性岩石为主，有海相碳酸盐夹层，在深水中快速堆积。胶莱盆地是一个粗-细-粗的构造序列，上部出现火山物质，从少到多，无火山熔岩，从山麓洪积相、河流相到湖泊相再到河流相(冲洪积相)；沂沭带西侧盆地下部无火山物质，上部火山物质多为火山物质，自西向东靠近沂沭带，同层火山物质增多。这说明莱阳时期的建造特点反映了沂沭带的演变特点，即沂沭带在平移过程中逐渐削减。

莱阳期演化后，沂沭带四条剪切断层同时形成，断层切割逐渐到达下地壳。由于压扭机制，“地堑”构造在后期开始形成。

3.拉扭裂谷阶段

青山群八亩地组形成时期为裂谷型火山作用阶段，大盛群和王石群形成时期为沉积阶段(裂谷阶段)。

由于莱阳期平移过程中断层不断下切，青山期断层切割深达下地壳，导致地幔隆起，带动沂沭带侧向扩张和大规模火山喷发，形成了青山期最广泛的中基性火山岩和火山碎屑岩地层。根据同位素地质年龄，火山岩从100 ~ 129Ma不等，大部分集中在110 ~ 120 Ma之间，属于早白垩世中晚期。

在八木组形成过程中，沂沭带的左旋走滑机制受到地幔隆起和火山作用的影响，但并没有改变左旋走滑的趋势，而是转变为差异波动。整个沂沭带没有明显变宽，所以有人将其归为火山穹窿-狭缝火山作用。

火山作用后，沂沭带下地壳因火山喷发而断裂，在火山台地基础上形成地堑内的拉分盆地，进入盛达-王石期。从拉芬盆地的构造分析，由于火山作用后物源丰富，其构造特征为浅水、近物源、快速成藏。地堑盆地也在快速沉降，沂沭带的活动是同沉积断裂。马站盆地盛群中部出现了补偿性沉积，而安丘-莒县盆地没有，表明沂沭带东部地堑盆地具有丰富的物源。大盛群建造期间，局部包含安山岩玄武岩和粗面岩玄武岩，表明此时沿断层仍有火山活动，断层深达上地幔。

盛达-王石期，区域应力场以拉扭为主，左旋平移幅度进一步减小。马站盆地两侧的位移不超过其长度的一半，而安丘-莒县盆地可能有较大的位移。

4.挤压块的运动阶段

新生代以来，沂沭断裂带进入挤压隆升阶段。在这一时期，沂沭带的活动伴随着微弱的左旋平移，导致了沂沭断裂带活动的多次激发期。这在盆地建设中最为明显。

早期管庄期大致相当于古新世末或始新世初，沂沭断裂带经历了一段强烈的挤压活动。该带西部主要形成一套以河流相为主的粗碎屑岩建造；由于近东西向挤压造成的伸展作用，早期乌图群矿床形成于沂沭断裂带的水星山障壁上。在沂沭断裂带及其以东，王组构造结束，龙口盆地古近系沉积发育，盆地构造也进入稳定的细碎屑湖相沉积。形成含石膏、岩盐、天然硫和其他矿物质的盐化湖泊沉积；济阳盆地开阔水域有油页岩、油气、煤炭等矿产；北部乌图地区含矿建造特征与济阳盆地相似，中部沂源盆地由于隆起较大，仅保留了官庄群早期粗碎屑沉积。反映了沂沭断裂带活动对水系的控制。官庄晚期，沂沭断裂带在激发期再次出现挤压活动，形成官庄群上部的粗碎屑岩建造。中新世玄武岩喷发后，差异明显，受济阳盆地沉降影响，整体抬升。沂沭断裂带及其两侧的盆地建设已经完成。而北部的济阳盆地沉降较大。在这一时期，沂沭带活动的构造特征主要是带内层的挤压褶皱，特别是群和王群，构造岩石为群和王群岩石形成的弱固结构造透镜体和断层泥。

新近纪临朐期沂沭断裂带的活动有两个激发期。山旺组硅藻土矿是在持续发展期沉积的，但大部分地区以玄武岩间堆积薄而松散的砾石层为特征。与古近纪相比，沂沭带在新近纪的活动性明显减弱。如临朐期玄武岩主要分布在沂沭断裂带附近的北段，而古近纪大部分盆地不发育，基本局限在沂沭断裂带东边界断裂以西。玄武岩喷发主要集中在中部，表明沂沭断裂带整体上的活动影响范围逐渐缩小，并表现出垂向差异。从沂源、临朐、昌乐等新生代活动明显的盆地构造特征分析，这种变化趋势更加明显。

中新世至上新世，沂沭断裂带仍保持断块运动状态，整个沂沭断裂带及其两侧呈现隆升，直至第四纪。沂沭带各组成断裂带上的断层泥是各期挤压作用的综合产物。其间，部分地段可能有相应的沉积建造，但也在持续隆升的过程中被风化剥蚀所抹去。如胶南隆起区，第四纪沉积物中可出现中新世孢粉组合。

第四纪以来，沂沭断裂带的活动主要表现在晚更新世的激发期，表现为多个全新世盆地在地堑盆地中叠加，大盛群因挤压隆升被推覆于晚更新世以前的松散沉积物之上，中新世玄武岩错列和局部逆冲，导致第四纪沉积物中出现断层，地震活动频繁，小地震频繁，大地震和温泉频繁。

综上所述，沂沭断裂带从开始到现在经历了燕山运动和喜马拉雅运动两个阶段的演化。燕山期，沂沭断裂带早期以剪切平移为主，后期以张扭为主，并伴有火山和沉积物。其实燕山运动也是以断层运动为特征的。喜马拉雅期以挤压作用为主，左旋平移作用较弱。沂沭断裂带主要为挤压隆起，但局部有沉积建造。沂沭断裂带及其两侧的特征不同，总体活动性由强到弱，影响范围逐渐减小。它还显示了活动强度和方式的垂直差异。南段以隆起为主，北段形成断陷盆地。