Science China Earth Sciences ：郯庐断裂带新生代晚期右旋走滑运动的厘定及构造意义-基于拉分盆地的沉积约束

后克拉通破坏时期华北平原频发的走滑型大地震（如1679年三河平谷M8大地震、1976年唐山M7.8地震、1966年邢台M7.2地震…）究竟开始于何时？华北平原的现今构造变形具有怎样的特征和动力机制？为探索上述与华夏文明和人类命运休戚相关的重大科学问题，安徽省地震局疏鹏工程师对华北平原有史以来的最大地震，1668年郯城M8½地震的宏观震中-板泉盆地开展了一系列研究，通过盆地的沉积历史重建了华北平原最大的右旋走滑断裂系-郯庐断裂新生代晚期右旋走滑运动的过程，并基于此典型案例深入探讨了后克拉通破坏时期华北平原的最新构造变形样式和动力背景，相关研究成果发表在国际知名期刊《Science China Earth Sciences》上。

走滑断裂带内拉分盆地的形成和发育是对断裂走滑运动的直接响应，拉分盆地的沉积历史忠实地记录着控制拉分盆地发育的断裂走滑运动过程。该研究以郯庐断裂带现今活动性最强的1668年郯城M8½地震地表破裂带沿线规模最大、结构最典型的拉分盆地——板泉盆地为研究对象(图1)，通过浅层地震反射剖面获得盆地的沉积构造特征，通过钻孔获得盆地完整的沉积充填序列，利用宇宙成因核素埋藏年代方法获得盆地形成年代，在此基础上分析了郯庐断裂走滑运动与拉分盆地的耦合关系。

图1 1668年郯城地震地表破裂展布及板泉盆地构造位置图

研究表明，板泉盆地表现出幕式拉分的生长过程，大致经历了前拉分弱裂陷-同拉分伸展-后拉分沉降三个演化阶段。 前拉分时期控制盆地发育的郯庐断裂带活动微弱，随后断裂活动增强，使得盆地经历了两期拉分伸展，第一期拉分作用影响范围广泛，第二期拉分作用导致了湖盆东缘及中心的扩张沉降，断裂活动向盆地中心迁移，湖盆扩展达到鼎盛时期。随后盆地进入整体沉降阶段，盆地中央孕育新的走滑断层，有效分解了盆缘断裂的正断活动，使得拉分盆地逐渐萎缩消亡（图2）。

图2 板泉盆地构造演化模式图

板泉盆地地层结构及沉积旋回对盆地经历的幕式拉分伸展有着明显的响应。强烈拉分发生前，受局部裂陷作用，盆地内缓慢堆积了一套薄层中新世泥岩。拉分伸展早期和晚期阶段盆地内先后充填了粗颗粒冲积扇相(沉积体系Ⅰ)和相变频繁的辫状河-曲流河相(沉积体系Ⅱ)地层，后拉分阶段沉降期盆地内充填了一套泛滥平原相地层(沉积体系Ⅲ)。

图3 板泉盆地沉积充填过程及沉积体系划分

特殊的构造位置决定了板泉盆地的沉积历史理论上应当完整地记录了南北两端主控走滑断层右旋走滑运动的全过程。沉积记录及盆地底部埋藏年龄表明板泉盆地所在的郯庐断裂带右旋走滑运动开始于距今~4.01Ma。板泉拉分盆地的发育代表着郯庐断裂带原有“两堑夹一垒”构造格局的解体和东地堑内新生的安丘-莒县断裂右旋走滑运动的开始。地堑内新生走滑断裂的发育是郯庐断裂带原有构造体系的重要改造，这种改造作用始于~4.01Ma并一直持续至今，使得最新的郯城地震破裂近乎斜接贯穿了整个莒县-郯城段的东地堑（图1）。

晚新生代以来，太平洋板块和菲律宾海板块向西俯冲推挤着中国东部大陆；而印度板块和欧亚板块的碰撞则使得青藏高原向东扩展和挤出，向东强烈推挤着中国东部大陆，两者的共同作用使得华北地区现今处在NEE向主压应力场作用下，NE-NNE向断裂发生右旋走滑，NW-NWW向断裂发生左旋走滑。综合分析西太平洋板块、菲律宾海板块俯冲的动力学行为和我国东部大陆的深浅部构造响应及其特征，文章认为板块俯冲可能并不是郯庐断裂带最新右旋走滑的主要驱动力量(详见文章讨论)。

晚新生代，青藏高原的向东扩展和挤出对中国大陆影响广泛而深刻。青藏高原中东部岷山、祁连山、六盘山等山脉快速隆升以及大型走滑断裂东昆仑断裂带东段、海原断裂带东段和西秦岭断裂带的左旋走滑运动开始时间普遍发生在距今8Ma左右。与此同时，华北地块内的“盆-岭”地貌体系也记录了相应的造山-成盆事件(图4)。前人曾构建了华北地块区的次级地块在青藏高原东缘挤出作用下发生逆时针转动、南北两端NWW向断裂带发生左旋走滑以及块体间包括郯庐断裂带在内NNE向断裂右旋走滑的运动学模型，在一定程度上较为科学合理地回答了华北平原现今构造变形机制(图4)。

图4 晚中新世以来华北块体运动模式图

但华北地区多个次级地块逆时针转动何时扩展至太行山以东地区，即华北平原和鲁东-黄海两个地块何时开始发生逆时针转动，并引起华北平原内现今NNE向和NW向断裂的右旋和左旋走滑的？亦即代表华北平原活动构造和现今变形特征的板内弥散的走滑型大地震可能在何时开始？对这一重要的科学问题至今仍无可靠的地质记录报道。

该研究认为，华北平原内规模最大的右旋走滑断裂——郯庐断裂带新生代晚期最新右旋走滑运动始于距今(4.01±1.27)Ma，是由华北平原和鲁东-黄海地块逆时针旋转引起，是对新近纪中晚期以来青藏高原向东扩展和挤出的远程响应和传递效应。六盘山构造带向东推挤和秦岭断裂带左旋剪切作用使得华北地块区内的次级地块发生“书斜式”推挤旋转变形，这种构造变形样式在约4.01Ma扩展至华北平原并持续至今。这种“书斜式”转动伴随着华北地块区南北两侧近EW向边界断裂带的区域性左旋运动和各次级地块间NNE边界断裂的右旋走滑应该是青藏高原东缘物质强烈挤出的远程效应(图4)。

【文献引用】

SHU P, XU X, FENG S, et al. Sedimentary and tectonic evolution of the Banquan pull-apart basin and implications for late Cenozoic dextral strike-slip movement of the Tanlu Fault Zone [J]. Science China Earth Sciences, 2023, 66(4): 797-820.

本文链接：

https://doi.org/10.1360/SSTe-2022-0050