郯庐断裂带晚第三纪以来的浅部挤压活动与深部过程
〔收稿日期〕 2001-02-09收稿,2001-12-31改回。
〔基金项目〕 国家自然科学基金(49872074)资助。
朱 光 刘国生 牛漫兰 宋传中 王道轩
(合肥工业大学资源与环境科学系,合肥 230009)
摘 要 郯庐断裂带晚第三纪以来持续遭受着挤压,使前期大规模的断陷盆地抬升、消亡,近代还是中国东部最大的地震活动带。断裂带所遭受的近WE 向的挤压,是西太平洋弧后扩张和印度板块向北碰撞中的构造挤出作用产生的区域动力。断裂带在新生代挤压活动中切入上地幔,出现了地幔剪切、地幔交代、部分熔融等深部过程,最终形成了挤压背景下的陆内断裂带大规模的玄武岩喷发。关键词 郯庐断裂带 挤压活动 深部过程 玄武岩喷发
中图分类号:P315.2 文献标示码:A 文章编号:0253-4967(2002)02-0265-13
1 引言
经过中生代大规模左行平移和随后的伸展断陷演化后(徐嘉炜等,1992;Xu et al.,1994;朱光等,1998;2000),郯庐断裂带最后一期构造演化表现为受压逆冲。该断裂带这一期活动,不仅记录了中国东部的动力学特征,也密切关系到新构造运动、地震活动及其控制盆地内的油气勘探。徐嘉炜(1978)曾总结郯庐断裂带最后一期演化为晚第三纪以来的受压逆冲,兼有小幅度的右行平移。许多从事新构造研究的学者也多持相同的观点(强祖基等,1984;高维明等,1984;陈希祥,1985;方仲景等,1986;国家地震局地质研究所,1987;汤有标等,1990)。而万天丰(1992)根据构造应力场恢复,认为郯庐断裂带始新世—渐新世受压逆冲,中新世—早更新世受拉张,而中更新世以来呈右行走滑-逆断层。王小凤等(2000)则认为郯庐断裂带自晚白垩世末以来一直遭受近EW 向的挤压。因而,关于郯庐断裂带新生代演化规律的认识还存在着一些分歧。作为切割深、延伸长的巨型郯庐断裂带,其新生代挤压活动中必然有相应的深部地质过程发生,而这方面至今还缺乏深入的探讨。文中根据笔者对郯庐断裂带的综合研究,并结合近年来在该断裂带上的油气勘探成果、玄武岩及其中幔源包体的研究和地学断面工作,探讨了该断裂带晚第三纪以来的挤压活动规律、动力学特征及其深部过程。
2 断裂带的浅部挤压活动
郯庐断裂带在晚白垩世—早第三纪的伸展活动中(朱光等,2000),控制发育了一系列断陷第24卷 第2期
2002年6月地 震 地 质SEISMOLO GY AND GEOLO GY Vol.24,No.2J une ,2002
662地 震 地 质24卷
盆地。自南向北依次出现大别造山带东侧的潜山盆地(形成时代为K2—E),张八岭隆起西侧的合肥盆地(K2—E),皖北至鲁南的古沛、郯城盆地(K2),沂沭断裂带(即山东段)上的马站-苏村和安丘-莒县盆地(K2),渤海湾地区的莱州湾-潍坊盆地(E)、渤中盆地(E)和下辽河-辽东湾盆地(E),北段的依兰-伊通盆地(E)及密山-抚顺断裂带上的一系列小型断陷盆地(E)。近年来对这些盆地的油气勘探表明(商玉强等,1992;刘茂强等,1993;陆克政等,1997;周进高等, 1999),它们普遍于早第三纪末结束了断陷活动,仅山东至皖北段在晚白垩世末以后就缺失沉积。郯庐断裂带上的这些断陷盆地一部分在结束断陷活动后就抬升、消亡(如潜山盆地、合肥盆地),一部分在晚第三纪以来转变为残留的拗陷型盆地(如渤海湾地区盆地和依兰-伊通盆地局部)。可见,早第三纪末,在长达2400km长的郯庐断裂带上发生了重大的构造变革,使断裂带上这些大规模断陷盆地齐步抬升、消亡的事件就是区域性挤压的出现。这一挤压活动使郯庐断裂带出现正反转,即由前期的断陷转变为逆冲,在断裂带反转中盆地相应地抬升、消亡。由4个钻孔和地震剖面所揭示的下辽河盆地西部凹陷中的冷家堡逆断层(产状为105°∠30°～40°,图1a),就是出现在渐新统东营组沉积后和上第三系馆陶组沉积之前,并造成了上升盘东营组的显著剥蚀。因此认为,郯庐断裂带上的挤压活动起始于早第三纪末或晚第三纪初。
主张郯庐断裂带挤压活动起始于晚白垩世末(王小凤等,2000)的主要依据是沂沭断裂带上白垩统王氏组沉积后缺失沉积,并且这套地层明显受到断裂带的逆冲影响。然而,早第三纪时沂沭断裂带北部的渤海湾地区盆地和南部的合肥盆地、苏北盆地以及西部的平邑盆地、蒙阴盆地等都处于断陷盆地发育期,即区域上都处于伸展的环境,此时不应有区域性挤压活动的出现。因此,沂沭断裂带内大规模的挤压活动也应与区域上一致,起始于早第三纪末。而认为中新世—早更新世郯庐断裂带受拉张者(万天丰,1992),主要是依据这期间断裂带上局部有拗陷型盆地发育(如渤海湾地区)。近年来的油气勘探成果已表明,断裂带上残留的拗陷型盆地发育期没有伸展断层活动,但逆冲断层却明显影响了早第三纪以来的沉积。因而,这些局部的拗陷型盆地也是出现在断裂带总体受挤压的背景下。
起始于早第三纪末的挤压活动普遍出现在郯庐断裂带上。依兰-伊通盆地的西侧地表出现了大量的NN E—N E向的逆冲构造(刘茂强等,1993)。钻探已证实该盆地搜登站地区的西缘边界断裂因反转逆冲活动而使第三系发生了较强烈的褶皱(图1b)。渤海湾地区盆地的勘探资料也证实了存在着影响第三系的逆冲断层(如图1a、图1c)。在合肥盆地东缘的郯庐断裂带上,更是广泛出现了逆冲活动。其北部大桥凹陷东侧因断裂带逆冲使盆缘地层受到显著剥蚀,现今主要出露被掀斜的下白垩统朱巷组。盆地南部边缘出现了宽达100～200m的挤压破碎带(图1f)。庐江至桐城一带,断裂带在古生代地层及早白垩世火山岩中也表现为几百米宽的松散挤压破碎带。潜山盆地西缘的郯庐断裂带,因逆冲使盆缘下白垩统宣南组和下第三系痘姆组揉皱、破碎(图1g、图1h)。
由地震、钻探所确定的郯庐断裂带主断面逆冲幅度一般几百米(如图1a-c)。下辽河盆地西部凹陷中的冷家堡逆断层(图1a),由钻探确定其垂直断距为800m(陈义贤,1985)。根据地表盆缘被剥蚀地层的厚度估计,主断面逆冲幅度一般是几百米至3000m以内,而一系列次级断面的逆冲幅度一般只有几米至几十米。根据野外地表测量,郯庐断裂带西倾断面上逆冲的擦痕侧伏角变化在90°～60°S,显示常兼有小幅度的右行平移,也表明挤压应力方向在一些部位与断面走向不完全垂直。在与挤压应力斜交的N E走向断裂处,右行分量会更大。例如,经钻探证
图1 郯庐断裂带晚第三纪以来逆冲断层剖面
Fig.Cross sections of post 2E ogene thrusts on the Tan 2Lu Fault zone.
a 下辽河盆地西部凹陷冷家堡逆断层(据陈义贤,1985);
b 依兰-伊通盆地搜登站地区的西缘边界断裂(据刘茂强等,1993);
c 下辽河盆地东部凹陷中的逆断层(据陈全茂等,1998);
d 郯庐断裂带皖北赤山段剖面(据汤有标等,1990);
e 郯庐断裂带郯城马陵山剖面(据强祖基等,1985);
f 皖肥东山王十八拱水库合肥盆地东缘郯庐断裂带剖面;
g 皖桐城柏庄潜山
盆地西缘郯庐断裂带剖面;h 皖太湖小池郯庐断裂带剖面
实下辽河盆地黄金带-于楼-热河台地区沙一段下部玄武岩沿N E 向主边界驾掌寺断层右行错移了415km (陈全茂等,1998)。在郯庐断裂带的逆冲活动中,有时伴随NW 向左行平移断层出现,它们将NN E —N E 走向的郯庐断裂带左行错开几米至上千米。这些NW 向断层在地表多表现为未固结的新断层岩特点,是郯庐断裂带晚第三纪以来挤压活动中同一区域应力场作用下的产物。
郯庐断裂带上起始于早第三纪末或晚第三纪初的挤压作用,并非只有一次挤压事件,而是发生了多次挤压活动,近代还是中国东部最大的地震活动带。依兰-伊通断裂带既切过了早更新世玄武岩(如NN E 向的小河屯-亮甲山断裂),也切割了下更新统砂砾层(如NN E 向的清真
7
622期朱光等:郯庐断裂带晚第三纪以来的浅部挤压活动与深部过程
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地 震 地 质24卷寺断裂)。该断裂带上先后发生过1954年开原5级地震、1960年榆树5?/级地震、1963年萝北
5.8级地震、1966年怀德5.2级地震等(张宝政等,1982)。渤海湾地区不仅地震剖面和钻探已证实了许多影响第三系或第四系的郯庐断裂活动(严俊尹等,1992;刘茂强等,1993;陈全茂等,
1998),近代也是强震活动带(如海城1978年6级和1975年7.3级地震、渤海1969年7.4级、1922年6??级、1888年7??级、1568年6级地震等)。沂沭断裂带是整个郯庐断裂带上新构造活动最强的地段。除了4条主干断裂都强烈逆冲而形成大规模的断层泥带外,郯城马陵山地区
可见F2断层切割了全新世沉积层(图1e),由其活动产生了中国东部最强的地震记录———郯城1668年8??级地震。皖北泗县赤山段可见郯庐断裂带切割晚更新世沉积(图1d)(汤有标等, 1990)。在潜山盆地西缘的太湖小池,可见郯庐断裂切过中更新世沉积(图1h)。安徽段的郯庐断裂带近代也发生过中强地震,如1838年黄梅、1336年宿松和1497年潜山4?/级地震,1868
年定远和1829年五河5??级地震等。由此可见,郯庐断裂带晚第三纪以来持续遭受着挤压,多
次发生逆冲活动。
3 区域应力状态与动力学背景
刘茂强等(1993)根据依兰-伊通断裂带切割第三系的共轭节理测得σ1走向310°左右,
倾伏角0～31°(NW或SE倾)。许浚远(1997)依据该断裂带上擦痕的微构造应力张量反演,
得出晚第三纪σ1走向也为310°。陈义贤(1985)根据下辽河盆地最后一期共轭走滑断层恢复晚
第三纪σ1走向为298°。卢华复等(1984)用共轭节理恢复沂沭断裂带新生代的σ1走向为232°,
倾伏角不超过10°。万天丰(1992)据应力场恢复,认为中更新世以来郯庐断裂带中(苏、鲁)、南(皖)段的σ1走向为EW或NWW。任有保等(1996)依据沂沭断裂带活断层中挤压透镜体及切割其的共轭节理,恢复挤压应力σ1走向为280°～290°,这与笔者近年来的野外测量结果基
本一致。笔者在安徽段利用切割中、新界的共轭节理、擦痕恢复晚第三纪以来的区域挤压应力σ
,其走向多变化在280°～260°之间,总体上与郯庐断裂带垂直或近于垂直。在此应力场作用1
下,郯庐断裂带呈逆冲活动或逆冲兼有小幅度右行平移是必然之结果。
根据现代震源机制解和地应力测量,可以得到郯庐断裂带所遭受的现代应力场。由图2可
见①(国家地震局中国地震区划图编委会,1991),郯庐断裂带及附近现代挤压应力σ1主要呈
EW或SWW走向,仅局部测有NW向的挤压应力,总体上与郯庐断裂带走向垂直或近于垂直,具体测量值显示这些挤压应力是水平或近水平的。在此挤压应力场作用下,郯庐断裂带显然应呈逆冲活动,并且多兼有小幅度右行平移。
由上可见,郯庐断裂带晚第三纪以来处于近EW向的区域挤压应力作用下。这一区域应力
场是区域性岩石圈动力作用的结果。晚第三纪以来,太平洋板块和菲律宾板块向西俯冲中产生
了宏大的、NN E向延伸的西太平洋沟-弧-盆体系,其弧后扩张过程中向西推挤着中国东部大
陆。而印度板块与欧亚板块的SN向陆-陆碰撞,使中国西部出现了向东的构造挤出作用,又
向东推挤着中国东部大陆。笔者认为,正是在此区域动力学背景下,中国东部大陆晚第三纪以
来出现了近EW向的区域挤压应力场,从而使郯庐断裂带发生了大规模的逆冲活动。
①李开善,1987,郯庐断裂带构造应力场初步探讨,中国地质科学院562综合大队集刊第6号。
图2 郯庐断裂带附近现代主压应力方位及新生代玄武岩分布图Fig.2 Orientation of the modern principal compressive stress and distribution of Cenozoic basalts around the Tan 2Lu Fault zone.
1玄武岩露头;2隐伏玄武岩;3玄武岩时代;
4断裂;5震源机制解;6现代应力测量4 断裂带挤压活动中的深部过程
郯庐断裂带晚第三纪以来的挤压活动
中,一个独特的地质现象是出现了大规模的
幔源玄武岩喷发(图2),这是中国东部最大
规模的玄武岩喷发带。其独特之处在于出
现在挤压环境中,而不是国际上常见的陆内
伸展环境下的玄武岩喷发。这些幔源玄武
岩喷发是郯庐断裂带晚第三纪以来深部过
程的重要响应,也为探索其深部过程提供了
线索。
郯庐断裂带上的幔源玄武岩喷发起始
于强烈伸展期的早第三纪,主要出现在大型
的渤海湾断陷盆地区(陆克政等,1997),依
兰-伊通盆地、合肥盆地东部等地也有局部
出现(图2),这表明断裂带在早第三纪就切
入了上地幔。断裂带上早第三纪喷发的玄
武岩以拉斑玄武岩为主(鄂莫岚等,1987;刘
若新,1992;牛漫兰等,2000)。晚第三纪是
断裂带上幔源玄武岩喷发最强烈的时期,以
形成碱性玄武岩为主,而第四纪的玄武岩主
要为强碱性玄武岩。它们由拉斑玄武岩→
碱性玄武岩→强碱性玄武岩的演变,也反映
了部分熔融程度逐渐降低、源区逐渐加深、断裂切割深度逐渐增大的演化规律(牛漫兰等,2000)。郯庐断裂带上晚第三纪至第四纪玄武岩中有许多幔源包体,这除了可证明其寄主玄武岩是幔源的以外,也反映玄武岩主要利用了该断裂带作为快速上升的通道,否则这些包体将会很快熔融而难以保留下
来。因而,郯庐断裂带在新生代直接切入了上地幔。近年来一系列横穿郯庐断裂带的地学断面成果(图3)(马杏垣等,1991;卢造勋等,1992;孙武城等,1992;陈沪生等,1999),显示该断裂带明显影响到了软流圈,造成了显著的软流圈上涌(幅度可达20km 以上),反映断裂带现代已切穿岩石圈地幔而进入了软流圈,是一条名符其实的岩石圈断裂。
切入岩石圈地幔的郯庐断裂带,在晚第三纪以来的浅部挤压活动中,深部应该相应地出现地幔剪切,造成所影响地幔岩的断裂变形。北段的依兰-伊通、密山-抚顺断裂带上晚第三纪玄武岩中已发现了世界上罕见的糜棱岩型幔源包体(林传勇等,1990),证明其下存在着强烈变形的地幔韧性剪切带。根据矿物对平衡温压计算(张小鸥,1995),测出这些糜棱岩型包体来源
9622期朱光等:郯庐断裂带晚第三纪以来的浅部挤压活动与深部过程
图3 横穿郯庐断裂带的地学断面图Fig.3 G eoscience transects across the Tan 2Lu Fault zone.a 下辽河断面(据卢造勋等,1992);b 沂沭断裂带南部断面(据马
杏垣等,1991);c 皖北段断面(据孙武城等,1992);d 张八岭隆起南段断面(HQ -10线,据陈沪生等,1999);e 大别山东缘断面(HQ -5线,据陈沪生等,1999)
深度为40～45km ,显示强韧性剪切变形发
生在地幔浅部。除了北段的糜棱岩型包体
外,郯庐断裂带上晚第三纪至第四纪玄武岩
中还广泛出现了代表地幔变形的碎斑结构、
变晶结构幔源包体(鄂莫岚等,1987;林传勇
等,1990;张小鸥,1995)。笔者在皖北段第
四纪女山玄武岩和沂沭断裂带晚第三纪豹
山、尧山玄武岩中都发现了碎斑结构和变晶
结构幔源包体。由此可见,晚第三纪以来的
挤压活动中,郯庐断裂带在深部出现了地幔
剪切这一深部过程,其地幔剪切的形式应该
也是受压下的逆冲活动。
本次工作中对郯庐断裂带中(苏、鲁)、
南(皖)段新生代玄武岩的稀土元素、Sr ,Nd
初始比进行了测试。由图4可见,断裂带上
新生代玄武岩皆显示轻稀土富集,且晚第三
纪比早第三纪玄武岩∑REE 较高。其稀土
配分型式不同于洋中脊拉斑玄武岩的强亏
损轻稀土类型,而与洋岛碱性玄武岩和大陆
碱性玄武岩的强富集轻稀土类型一致,这表
明郯庐断裂带内新生代玄武岩具有较深的
来源。图4除了表明断裂带上新生代玄武
岩为幔源的外,也显示晚第三纪至第四纪玄
武岩中Sr ,Nd 同位素呈亏损地幔的特征(陈
道公等,1986;1990;陈道公,1992)。这种轻
稀土富集而Sr ,Nd 同位素又亏损的解耦现
象,显示了断裂带下源区地幔存在着隐交代
作用。无论是断裂带北段(渤海湾以北)、中
段(苏、鲁)晚第三纪玄武岩中还是女山地区
第四纪玄武岩中的幔源包体内,都发现了角
闪石、金云母等地幔含水交代矿物(鄂莫岚
等,1987;夏林圻等,1996;牛漫兰,2000),显
示了断裂带下地幔显交代作用的存在。因而,晚第三纪以来郯庐断裂带下出现了明显的地幔交代作用这一深部过程,它是地幔流体活动的结果。由图5也可见,断裂带上早第三纪→晚第三纪至第四纪源区地幔具有
轻度富集型→亏损型的演化规律,反映在地幔交代作用下断裂带下地幔成分发生了有规律的演
072地 震 地 质24卷
化,总体趋势是向洋中脊型亏损地幔演化
。
图4 玄武岩稀土元素配分型式
Fig.4 REE distribution pattern for basalts.
a 郯庐断裂带新生代玄武岩:SCL -1山东昌乐方山晚第三纪玄武岩,SCL -2山东昌乐乔官晚第三纪玄武岩,SYS -2山东沂水圈里晚第三纪玄武岩,SAQ -1山东安丘晚第三纪玄武岩,AH J S -1安徽嘉山明光早第三纪玄武岩,AH J S -2安徽嘉山清明山晚第三纪玄武岩,AH J S -3安徽嘉山女山第四纪玄武岩,J SDH -1安徽嘉山大横山早第三纪玄武岩,SWF -1山东潍坊符山晚第三纪玄武岩;
b 各种大洋玄武岩(据Frey ,1971):1岛弧拉斑玄武岩,2正常洋中脊拉斑玄武岩,3洋岛(夏
威夷)拉斑玄武岩,4洋岛(夏威夷)碱性玄武岩,5洋岛碱性玄武岩
图5 郯庐断裂带新生代玄武岩143Nd/144Nd -87Sr/86Sr 关系图Fig.5 143Nd/144Nd -87Sr/86Sr relation diagram for Cenozoic basalts from the Tan 2Lu Fault zone.■表示早第三纪玄武岩;▲表示晚第三纪玄武岩;●表示第四纪玄武岩(除早第三纪大横山和晚第三纪符山玄武岩为本文测试外,其余数据据陈道公等,1986;1990;陈道公,1992)近年来的研究表明(张小鸥,1995;夏林圻
等,1996;林传勇等,1996;徐义刚等,1997),角
闪石、金云母等含水交代矿物在郯庐断裂带上
主要出现在碎斑结构、变晶结构、糜棱结构等变
形的幔源包体中。在第四纪女山玄武岩内碎斑
或变晶结构发育、变形强的包体中,相对富含流
体包裹体或玻璃相,更为富集不相容元素,且稀
土总量(∑REE )也相对偏高(夏林圻,1996)。
张小鸥(1995)的分析显示,伊通的碎斑结构→
糜棱结构包体,随着变形的增强,轻稀土
(L REE )富集程度也明显增高。林传勇等
(1996)的研究发现,伊通包体由代表原始地幔
的粗粒结构→碎斑结构→变晶结构→糜棱结
构,斜方辉石中的SiO 2和MgO 的含量有增高
的趋势,而Cr 2O 3,Al 2O 3和CaO 的含量则有下
降的趋势。在糜棱结构包体中,斜方辉石残斑
从变形影响弱的核部向影响强的边缘,Ca ,Cr ,
Al 含量下降,而Sr 和Mg 含量上升,并且残斑边缘的成分与新变晶的成分基本一致。这些现象表明,随着郯庐断裂带地幔剪切变形的增加,
1722期朱光等:郯庐断裂带晚第三纪以来的浅部挤压活动与深部过程
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地幔流体交代作用也增强,从而造成了化学成分有规律的变化(包括L REE更加富集、∑REE 增高)。可见,郯庐断裂带内上地幔剪切与地幔交代密切相伴。一方面,上地幔的剪切变形为流体在地幔内的迁移提供了通道,有利于地幔流体活动和地幔交代;另一方面,地幔流体的存在通过应变软化可以加强变形和重结晶作用。这种关系与世界上典型的上地幔剪切带相似(Downes,1990)。
显然,晚第三纪以来沿郯庐断裂带强烈喷发的幔源玄武岩,其源区地幔必然发生了大规模的部分熔融,同时经历了强烈的地幔剪切和地幔交代。夏林圻等(1996)对女山玄武岩中的幔源包体研究发现,流体包裹体与岩浆包裹体紧密相随。这些岩浆包裹体代表了上地幔部分熔融的初始成分,其均一后的化学成分与寄主玄武岩相同。这暗示地幔流体活动可能是促使上地幔部分熔融的主要因素之一。而这些强烈活动的流体可能来自较浅的软流圈(图3)。同时,断裂带地幔剪切中的减压与剪切加热作用,可能也是促使上地幔部分熔融的因素之一。郯庐断裂带晚第三纪以来的挤压活动中,在前期强烈伸展阶段出现的较浅软流圈背景下,在地幔剪切和交代作用的参与下,经过强烈的地幔流体活动、断裂减压及剪切加热,从而在上地幔内诱发了部分熔融,最终沿断裂带喷发至地表,形成了独特的、挤压环境下的陆内断裂带玄武岩喷发。因而,在郯庐断裂带晚第三纪以来的挤压活动中,其深部过程表现为地幔剪切、地幔交代及上地幔的部分熔融。它们与浅部逆冲活动、盆地反转、玄武岩喷发一起构成了晚第三纪以来这一巨型岩石圈断裂活动的完整过程。
5 结论
郯庐断裂带早第三纪末或晚第三纪初开始出现了普遍的挤压活动,使前期大规模的断陷盆地抬升、消亡。晚第三纪以来该断裂带持续遭受着挤压,出现了多次的逆冲活动,近代还是中国东部最大的地震活动带。断裂带上的挤压活动以逆冲为主,常兼有小幅度的右行平移,并伴有NW向左行平移断裂的出现。古应力场和现代应力场测量都显示晚第三纪以来该断裂带遭受的是近EW向的挤压,这是西太平洋的弧后扩张和印度板块向北碰撞中的构造挤出作用产生的区域动力。断裂带在新生代挤压活动中切入上地幔,出现了地幔剪切和地幔交代等深部过程。在此背景下,断裂带所影响的上地幔出现了大规模的部分熔融,最终形成了挤压背景下陆内断裂带大规模的玄武岩喷发。郯庐断裂带浅部的逆冲活动、盆地反转和玄武岩喷发与深部的地幔剪切、地幔交代、部分熔融等一起构成了晚第三纪以来这一岩石圈断裂完整的活动过程。
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POST2EOGENE COMPRESSIVE ACTIVITIES
ON THE TAN2L U FAU L T ZONE AN D THEIR DEEP PROCESSES
ZHU Guang L IU Guo2sheng N IU Man2lan
SON G Chuan2zhong WAN G Dao2xuan
(Depart ment of Resources and Environment Sciences,Hef ei U niversity of Technology,Hef ei 230009,China)
Abstract
Thrusting time of the Tan2Lu fault zone has been a controversial issue for long.Recently, many lines of evidence has proved that wide2spread compression initiated on the fault zone between Eogene and Neogene,which has given rise to the uplift and consumption of many previous large faulted basins.Since Neogene period the fault zone has continued to suffer from compression, which resulted in many times of thrusting on the fault.The fault zone is currently the largest seis2 mically active belt in eastern China.The compressive activities on the fault zone were dominated by thrusting with small amount of right2lateral displacement sometimes and were often associated with the development of NW2striking left2lateral wrench faults.Margins of basins on the fault zone were intensely involved in the thrusting which caused the formation of shuttered zone and folds.
Measurements of paleostress and present stress fields show that the fault zone has suffered nearly E2W2compression since Neogene due to the back2arc spreading of the west Pacific Ocean and tectonic extrusion produced by the northward collision of the Indian Plate.
Basalt eruption extensively occurred along the fault zone in Cenozoic,indicating that the fault zone cuts deeply into the upper mantle.Lithological character of the Cenozoic basalts demonstrates that the cutting depth of the fault increased from Paleogene to Quaternary gradually.G eoscience transects reveal obvious intensification of asthenoshperic upwelling beneath the Tan2Lu fault zone,
which demonstrates that the fault zone cut through the entire lithosphere.Deformed mantle 2de 2rived xenoliths ,such as mylonitic peridotite xenolith ,in the basalts reflect that mantle shearing ap 2peared in mantle involved by the fault.Metasomatic minerals in the xenoliths as well as geochemi 2cal features of the basalts and xenoliths all suggest that the involved mantle experienced extensive metasomatism.The mantle shearing and metasomatism are related closely and help each other.They also help partial melting in the involved mantle.Under these backgrounds ,large 2scale partial melting appeared in the upper mantle involved by the fault zone.At last ,large 2scale basalt eruption took place along the intracontinental fault zone under the compressive setting.Therefore ,integrate active processes of the fault zone since Neogene consist of the thrusting ,basin inversion and basalt eruption near the surface as well as the upper mantle shearing ,metasomatism and partial melting at deeps.
K ey w ords Tan 2Lu fault zone ,Compressive activities ,Deep processes ,Basalt eruption 〔作者简介〕 朱光,男,1959年生,1992年毕业于英国威尔士大学,获构造地质专业博士学位,教授、博士生导
师,主要从事中国东部区域构造研究,电话:0551********,E 2mail :zhuguang @https://www.doczj.com/doc/cd9734949.html, 。
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7722期朱光等:郯庐断裂带晚第三纪以来的浅部挤压活动与深部过程