梁光河
中國科學院礦產資源研究重點實驗室
導讀：
郯廬斷裂帶控制了中國最大儲量的石油、金礦、金剛石等礦產資源分佈，也是中國東部最重要的地震帶。但郯廬斷裂是怎麼形成的？什麼時間形成的？長度和深度是多少？等等幾個關鍵問題仍存在較大爭議。可以說，不瞭解郯廬斷裂的演化過程就搞不懂中國東部構造演化史。為撰寫本論文，作者構思、收集資料研究了約4年，動筆寫了約3個月，審稿過程中反覆修改約5個月才形成本文。原論文：梁光河. 郯廬斷裂帶的幾個關鍵問題探討［J］. 黃金科學技術，2018，26（5）：1-16.
前言：郯廬斷裂位於歐亞板塊東部大陸上，是多條NNE向斷裂系列中的一條巨型主幹斷裂，它切穿了多個大地構造單元（圖1），總體表現為南窄北寬，向北變成3條斷裂。從晚中生代到早新生代期間沿郯廬斷裂帶發育了多個陸相斷陷盆地（朱光等，2004），在中國境內從南往北主要包括合肥盆地、渤海灣盆地、撫順盆地和三江盆地等。這些盆地中沉積物南北分帶明顯，例如，渤海灣盆地以南存在晚白堊沉積，以北主要是新生代沉積。20世紀中期以來，很多學者分別在不同區段對郯廬斷裂帶進行了研究，並分別對這些區段的斷裂帶進行了命名，從南往北依次為郯城-廬江深斷裂、皖蘇魯斷裂、開源—營口—濰坊深斷裂和依蘭—伊通深斷裂等。通常所指的郯廬斷裂是以上各段斷裂帶的總稱，其南端可到長江北岸的武穴，向北穿越東北三省達俄羅斯。該斷裂在中國境內長達2 400km，寬數十至200 km，總體為NNE走向。
圖1 郯廬斷裂帶區域地質圖（改自任紀舜等，2013；徐嘉煒，1984；萬天豐，1996）
郯廬斷裂是1957年由原地質礦產部航空物探大隊通過航空磁測異常發現並命名的。從20世紀60年代起，徐嘉煒（1984，1992-1995）對該斷裂帶做了大量地質工作，並確認它是一個巨型的平移走滑體系，從我國南海的北部灣西岸到俄羅斯的薩哈林灣，估算郯廬斷裂帶長度可達5000餘km，推測郯廬斷裂帶南段的中朝和揚子準地臺分界區域平移量為450～480km，位移量向北逐漸增大，魯西—遼北隆起區域最大位移可達740 km，水平位移量包括韌性扭距和脆性錯距，並推測大規模左行平移發生過2期，分別發生在140 Ma和110 Ma左右。張用夏等（1984）的研究表明，如果從揚子準地臺的北界及其內部古老結晶地塊的錯位、大別隆起與魯蘇隆起的錯位、元古界磷礦層及變質火山岩系的錯位來看，郯廬深斷裂兩盤最大位移在400～600km之間。徐學思(1984) 將淮北震旦系與遼南地區震旦系進行對比分析，認為兩地剖面的層序、巖性、巖相、沉積特徵、標誌層、生物群和含礦性等均極為相似，並指出震旦紀時淮河坳陷與復州凹陷曾是一個完整的沉積坳陷，經平移錯動形成現今局面，平移錯距達550km。萬天豐等（1996）根據華北板塊南緣的2條斷裂在郯廬斷裂上端點的錯開距離，推測郯廬斷裂左行走滑距離為430km，並對走滑活動期次及斷裂受力性質提出了不同觀點。朱光等（2001，2003，2007）對郯廬斷裂進行了更深入的研究，根據郯廬斷裂南段糜稜巖的形成時間認為郯廬斷裂活動發生在126 Ma左右。張嶽橋等（2008）過對比斷裂帶兩側2條近EW向斷裂的錯開距離和牽引彎曲距離，判斷郯廬斷裂左行走滑距離為550 km左右，同時根據郯廬斷裂帶南段的韌性剪切帶中的糜稜巖測年，推斷左行走滑發生在132～119 Ma。Gilder等（1999）根據郯廬斷裂帶東西兩側岩石的古地磁測量對比結果，推測其左行走滑距離不小於500 km。總體來看，目前學術界的共識是，郯廬斷裂帶把大別—蘇魯造山帶大幅度左行錯開（張嶽橋等，2008），特別明顯的是錯開了該造山帶中的超高壓變質帶（朱光等，2004）。漆家福等（2010）綜合深層地殼結構和新生代盆地構造特徵認為，新生代郯廬斷裂帶並非只發生左旋走滑運動，還在中地殼層中發生了拆離滑脫和伸展位移。從表1可以看出，學界對郯廬斷裂帶的共識是，郯廬斷裂是一個巨大的左行走滑斷裂，走滑量達數百公里。對其形成和活動時代以及斷裂長度等還有很大爭議。
表1 郯廬斷裂主要研究結論及依據統計
對郯廬斷裂帶的成因機制和構造演化史，儘管研究人員已經提出了多個模式（Xu and Zhu, 1994; 朱光等，2004）, 但仍存在很多爭議。根源在於對郯廬斷裂帶還有很多基本問題沒有釐定清楚，主要包括：
（1）郯廬斷裂帶是一個古老斷裂帶還是一個新生代斷裂帶？
（2）郯廬斷裂帶左行平移走滑的準確距離是多少?
（3）郯廬斷裂的全長是多少？
（4）郯廬斷裂的走滑深度是多少？
（5）郯廬斷裂與膠東金礦的關係是什麼？
（6）郯廬斷裂形成的動力機制是什麼?為什麼它發生在郯城—廬江這個方向，而不是其他方向？
對郯廬斷裂帶的研究和認識不僅涉及斷裂帶本身，也涉及到中生代以來歐亞東緣板塊大地構造演化的動力學問題。其中的關鍵問題是郯廬斷裂帶的早期形成機制和演化動力來源。傳統的認識是通過太平洋板塊俯衝來解釋郯廬斷裂的成因。但難以解釋的是，這種俯衝如何能夠形成左行平移量巨大的走滑斷裂帶（朱光等，2004）。張旗等（2009）的研究說明了傳統的板塊構造難以合理解釋中國東部中生代岩漿岩和大地構造演化等基本問題，因為郯廬斷裂帶走向大體上垂直於太平洋板塊的俯衝方向，如果郯廬斷裂形成的動力機制是太平洋板塊的俯衝，那麼應當在郯廬斷裂帶區域出現逆沖和推覆構造，而不可能導致郯廬斷裂帶大幅度的NNE向走滑位移。
基於對最新地質資料和地球物理及地球化學資料的綜合分析，結合郯廬斷裂形成的典型拉分斷陷盆地的構造演化史恢復，從大陸漂移造成的歐亞東緣的大陸裂解漂移構造演化過程給出了郯廬斷裂帶的形成機制、形成時間和走滑距離，並對其準確長度進行了測量。
郯廬斷裂的活動時間
徐嘉煒(1984) 在早期的研究中推測郯廬斷裂帶的演化包括印支期平移、晚白堊世-早第三紀伸展以及晚第三紀至今的擠壓，在其後期的研究中又將大規模平移走滑的時間修改為晚侏羅-早白堊世（Xu and Zhu,1994）。李家靈等(1984) 則認為該斷裂帶從中生代末到第四紀一直處於伸展過程中。萬天豐等(1996) 認為郯廬斷裂帶三疊紀發生左行平移，白堊紀和晚第三紀發生2次伸展，侏羅紀、早第三紀和第四紀還發生過3次擠壓。許志琴(1984) 認為該斷裂帶分別在晚侏羅—晚白堊世和早第三紀以來2個演化階段都發生了伸展。王小鳳等(2001) 推測該斷裂帶中三疊世—侏羅紀是左行平移，白堊紀—早第三紀是伸展，晚第三紀之後為右行平移或擠壓。朱光等（2004）首次從郯廬斷裂帶南段的糜稜巖測得白雲母年齡為127 Ma。侯明金等（2006）的研究認為，郯廬斷裂帶的發展經歷了2個階段：第一階段是晚三疊世—早侏羅世揚子地塊與華北地塊的碰撞；第二階段是早白堊世以來平移斷裂帶的形成。徐佑德（2009）綜合華北克拉通東部岩漿活動、斷陷盆地發育、變質核雜巖和糜稜巖形成時間等多方面證據，認為郯廬斷裂伸展活動發生在早白堊世至古近紀。
前人對該斷裂帶活動時間的約束證據主要體現在2個方面：一個是利用郯廬斷裂帶南段發現的糜稜巖形成時間來約束斷裂帶走滑時間；另外一個約束是郯廬斷裂帶南段西側合肥盆地形成於侏羅紀，合肥盆地侏羅紀沉積中心沿斷裂帶呈NNE向展布。
本文質疑郯廬斷裂帶淺表部發現的糜稜巖是在其平移走滑過程中形成的，原因有2個方面：
（1）糜稜巖並不是僅僅在郯廬斷裂帶內部偶爾發現，而是在區域上廣泛分佈。張嶽橋等（2008）的研究表明，郯廬斷裂帶內發現韌性剪切帶，該剪切帶由初糜稜巖、糜稜巖和超糜稜巖組成。剪切帶不僅沿郯廬主斷裂發育，在郯廬主斷裂東部的較完整地塊中也有發育。林偉等（2013）的研究表明，歐亞大陸東部很大區域都發育了大量以變質核雜巖為主的晚中生代伸展構造，其範圍北到俄羅斯中東部，南到中國華南地區，變質核雜巖的發育時間大多集中在130～126 Ma之間。變質核雜巖和沉積盆地之間的糜稜巖帶厚度最大可超過100m，糜稜巖帶常沿低角度拆離斷層發育。後期高角度脆性變形會捲入糜稜巖，推斷較晚的脆性斷裂和早期的變質核雜巖都是伸展成因機制。這說明糜稜巖並不是郯廬斷裂帶走滑活動的標誌性岩石，也與後續研究中所得出的“膠東金礦是伸展環境下成因”的結論相吻合。
（2）糜稜巖的形成需要高溫高壓環境，這與膠東金礦形成後的剝蝕深度相矛盾。張嶽橋等（2008）的研究表明，根據郯廬斷裂糜稜巖中綠片岩相的變質特徵，推測韌性剪切帶的變形溫度範圍為400～500 ℃。該深度大約位於上下地殼的過渡帶（10～20 km）。糜稜巖的形成溫壓條件意味著其需要10～20 km的形成深度。在郯廬斷裂淺表部所發現的糜稜巖暗示其產出深度不大，因為膠東金礦在白堊紀形成後其剝蝕深度至今只有2～3 km（郭春影等，2011），如果沒有伸展構造環境下的變質核雜巖系統，這個深度不太可能產生傳統上需要高溫高壓環境下才能形成的糜稜巖。而白堊紀形成的膠東金礦至今的剝蝕深度才2～3 km，按照正常地溫梯度，在2～3 km的深度溫度只有60～90 ℃，這個溫度條件下是難以形成糜稜巖的。這說明用糜稜巖的形成時間來約束郯廬斷裂帶的走滑時間是不對的。對郯廬斷裂斷層泥內伊利石形成的溫度和壓力進行的研究結果說明斷層泥的形成深度主要在2～3 km(Zhao et al.,1996)，意味著郯廬斷裂帶地表出露的斷層巖都是脆性變形，真正的韌性變形斷層巖則仍深埋於地下，目前尚未出露。進一步推測新生代走滑產生的糜稜巖也位於深部，尚未出露地表。
由此推測地表發現的這些糜稜巖應該是膠東金礦形成過程中同步生成的，膠東金礦是白堊紀伸展環境下形成的（宋明春等，2014；呂古賢等，1998）。糜稜巖主要形成於伸展環境下變質核雜巖與半地塹盆地之間的拆離斷層帶上（Listerand Davis, 1989）。在新生代郯廬斷裂大規模走滑運動下，那些已經存在的糜稜巖部分被捲入郯廬斷裂帶中。因此糜稜巖的生成年齡不能代表郯廬斷裂帶的走滑年齡。
朱光等（2011）的研究說明，合肥盆地的形成是區域性拉伸的結果，中生代時期合肥盆地東側的郯廬斷裂是正斷層。由此推測郯廬斷裂的雛形出現在中生代的合肥盆地東側，依據是合肥盆地和膠萊盆地的地質記錄，合肥盆地最老沉積了侏羅紀地層，膠萊盆地最老沉積了早白堊地層。合肥盆地的東邊界就是郯廬斷裂帶，而且盆地內中生代地層厚度變化明顯受郯廬斷裂控制，說明郯廬斷裂在中生代時期是一個控制合肥盆地發育的控盆斷裂，郯廬斷裂東側為隆起區，西側為接受沉積的沉降區，因此推測中生代郯廬斷裂僅侷限在合肥盆地東側，為一正斷層。目前沒有發現確切的證據說明郯廬斷裂在中生代發生了大規模走滑活動，但是卻有新生代發生大規模走滑的確切證據，主要包括以下5個方面：
（1）在中國海區及鄰域地質圖上也可以清楚地看到，在濰坊以北的渤海灣南部區域，郯廬斷裂明顯左行走滑切割了侏羅紀-白堊紀地層（圖2），圖中以A點左側的J-K地層為參照系，它們未被切斷之前的原始狀態應該是近東西方向分佈，斷裂之後斷點B向北東方向大幅度滑移了約760Km，斷層兩側J-K地層形狀存在差異，推測是斷層在走滑過程中造成的差異升降和差異剝蝕所致。鄧乃恭（1984）的研究說明，郯廬斷裂在華南沿斷裂帶延伸方向出現中生代變質岩，無例外地切斷另一組中生代構造，但從未發現有被這些中生代構造（或中生代岩漿岩）切穿的現象。從中國1：500萬地質圖上也能清楚地看到，在長江以南的郯廬斷裂帶延伸方向上，很多北東向的斷裂切穿了晚白堊地層，這說明郯廬斷裂的大規模走滑發生在中生代之後的新生代。
圖2 (a)是郯廬斷裂中段區域地質圖和斷裂長度（據劉光鼎，1993修編），(b)是J-K標誌層經郯廬斷裂改造示意圖
（2）在朱光等（2004）的文章中有關野外露頭的剖面顯示郯廬斷裂在合肥段也切穿了晚白堊世地層。萬天豐等（1996）的研究說明，按構造地質教科書上所規定的斷層形成時代判定方法，可判定郯廬斷裂大規模走滑形成於早第三紀之後。這些研究進一步說明郯廬斷裂雛形形成於中生代，受多期次構造運動影響，前期以張性正斷層為主，後期以伸展走滑斷層為主。
（3）切割深度巨大的走滑斷層在快速大規模活動過程中應該會伴隨岩漿活動。牛漫蘭（2001）的研究說明，沿郯廬斷裂帶存在大量玄武岩噴發。噴發開始於早第三紀，這個時期也是沿郯廬斷裂帶的斷陷盆地活動最強的時期，從早第三紀到第四紀，噴發出的玄武岩逐漸由拉斑玄武岩過渡到鹼性玄武岩，再進一步過渡到強鹼性玄武岩，說明岩漿源區不斷加深，也說明該斷裂切割深度逐漸加大。郯廬斷裂帶內並沒有明顯的中生代岩漿岩活動。
（4）渤海灣以北新生代拉分盆地的大地構造演化歷史恢復進一步說明，郯廬斷裂帶大規模走滑發生在新生代。郯廬斷裂的走滑拉伸形成了一系列伸展盆地（拉分斷陷盆地）。從伸展構造產生的伸展盆地和引起的地殼伸展量模型示意圖（圖3），說明該圖中控盆主要斷裂全部切斷了PreE（早第三紀之前）地層，斷裂構造發生在Pre E之後，在伸展成盆後那些控盆斷裂會進一步發育，也會形成新的斷裂分支系統。對比渤海灣地區實測的郯廬斷裂高精度地震勘探剖面（圖4），無論EW向橫切郯廬斷裂東支和西支的剖面，還是SN向斷裂帶內的剖面，都可以得出結論，在該區域郯廬斷裂帶主要發生在新生代。從圖4a的位於郯廬斷裂內部的南北向地震勘探剖面可以得出一個定性結論，南側的斷裂發育早於北側，說明斷裂過程是從南向北伸展。事實上從渤海灣盆地的構造演化史恢復也得出結論，渤海灣盆地的形成是從南西向北東方向擴展，新生代沉積中心遷移也是從南西向北東方向（索豔慧等，2012；白瑩，2014）。從郯廬斷裂帶內部的南北向高精度地震勘探剖面的構造演化史恢復（圖5）也可以得出結論，郯廬斷裂帶發生在新生代，最顯著的伸展階段大約發生在40-24Ma。
圖3 伸展構造產生的伸展盆地和引起的地殼伸展量示意圖（改自翟慎德，2003）
圖4 郯廬斷裂渤海灣地區的高精度地震勘探剖面，(a)是地震測線平面位置圖，(b)是南北向剖面（據鄧煜，2012），(c)是東西向剖面（據胡惟，2014）
圖5 郯廬斷裂帶內渤海灣地區南北地震勘探大剖面構造演化史恢復，地震勘探剖面原圖據鄧煜（2012）
這說明郯廬斷裂在新生代之前並沒有切穿渤海灣地區，只侷限於渤海灣以南區域，也沒有新生代之前大規模左行平移走滑的確切證據和動力環境。
（5）綜述前人的研究成果可知，郯廬斷裂在新生代發生過大規模走滑活動。萬天豐等（1996）（5）綜述前人的研究成果可知，郯廬斷裂在新生代發生過大規模走滑活動。王先美等（2007）在郯廬斷裂帶的沂沭段晚白堊世地層中，取4條主斷層的不同部位斷層泥及斷層碎裂巖的磷灰石裂變徑跡年齡進行對比分析，結果顯示斷裂主要發生在70～60 Ma及10 Ma左右。王勇生等（2009）根據郯廬斷裂沂沭段斷層泥K-Ar定年給出郯廬斷裂東界斷裂（F1）的走滑時間為70～60 Ma。季建清等（2005）根據郯廬斷裂帶蒙山段斷層中的磷灰石裂變徑跡年齡，確定斷層冷卻發生在65 Ma之後，且主要發生在42～29 Ma，進一步通過對魯西隆起和東營凹陷地區的多個地震地質剖面組合進行研究，很好地界定出該區箕狀斷陷的形成時代為42～24 Ma。徐佑德（2009）根據石油地震勘探剖面，推斷郯廬斷裂渤海灣盆地的構造伸展主要發生在新生代。信延芳等（2015）對渤海新生代盆地各凹陷各時期伸展率速率的定量研究結果表明，伸展活動主要發生在45～24 Ma。胡望水等（2003）的研究表明，隨著郯廬斷裂活動方式的演變，其周緣中、新生代盆地的發育逐漸向北遷移，南段主要為中生代盆地，中段主要為中—新生代疊加盆地，中北段主要為早第三紀盆地。朱光等（2001）根據郯廬斷裂兩側斷陷盆地內沉積岩的時限，推斷郯廬斷裂濰坊以南斷陷盆地發生在晚白堊世，而濰坊以北斷陷盆地發生在早第三紀，空間上總體顯現南早北晚的規律。徐嘉煒（1984）的研究表明，伴隨著郯廬斷裂帶的存在，有一系列方向近平行、活動方式相似、活動時間相近且力學性質相同的斷裂，它們組成了一個系統，稱之為郯城—廬江平移斷裂系統。郯廬斷裂系統不僅包括郯廬斷裂本身，也包括其延伸線、其分支及與之近平行的斷裂。郯廬斷裂系統在青島附近截然錯開嶗山岩體（101.2 Ma和128.6 Ma），在海陽附近錯開玉皇山岩體（85 Ma 82.6 Ma）及龍王山岩體（63.5 Ma）。由這些數據可以得出，郯廬斷裂平移應該主要發生在晚白堊世以後。葛肖虹和馬文璞（2007）的研究表明東北亞在早白堊世晚期—古近紀發生了地殼和岩石圈減薄，出現了大規模伸展型盆—山結構，郯廬斷裂北延出現左行走滑錯移。甚至朝鮮半島的臨津江構造帶和沃川構造帶的韌性變形帶都受到NE走向逆衝—走滑斷裂和伸展斷裂的控制，無一例外地切割了侏羅—白堊系。進一步說明白堊紀之後發生過一次區域性的大規模走滑構造。
徐嘉煒等（1995）的研究認為，郯廬斷裂帶兩側侏羅紀及以前的地層相帶均被錯移。因此推斷斷裂發生在侏羅世之後。事實上，郯廬斷裂不但切穿了侏羅紀及以前的地層，在濰坊以北的渤海灣南部，郯廬斷裂也同時切割了近EW向的侏羅紀—白堊紀地層。季建清等（2005）根據魯東隆起以西的多條地震勘探剖面的斷層解釋成果，說明郯廬斷裂帶是挾持在2個邊界斷裂F1和F4之間具有等時活動的一個體系，它們是古新世—早始新世活動的左旋走滑斷裂帶。將這些地震勘探剖面的構造形跡投影到平面上，構成了一個很好的斷裂系統分佈圖（圖6），清楚地顯示郯廬斷裂帶的活動性質為左旋走滑的特點。從該圖可以看出，除了NNE向的郯廬斷裂之外，還識別出了一組NE-NW向的斷裂系統，應該是走滑斷層系統的組成部分，它們切割了郯廬斷裂，因此是在郯廬斷裂之後活動的，濟陽坳陷就挾持在邊界斷裂之間。湯良傑等（2008）在渤海灣盆地8個主要凹陷各選取一口井，對每口井構造沉降史特徵進行分析，結果表明自42 Ma開始整個渤海灣盆地快速沉降併發生強烈斷陷，26 Ma後處於坳陷期。
圖6 魯東隆起區域地震勘探測線分佈及郯廬斷裂解釋（季建清等，2005）
綜合上述證據可以推測：郯廬斷裂的雛形出現在侏羅紀的合肥盆地東側，是一個西傾的正斷層，因為當時合肥盆地處於低位，位於斷裂下降盤，而當時東側是膠東隆起區，推測當時的斷裂長度為250～300 km，和中央造山帶的寬度相當。也就是說當時的中央造山帶中，並沒有發生大規模走滑，也沒有貫通南北的郯廬斷裂帶，郯廬斷裂貫通南北發生在新生代，從65 Ma開始發生走滑活動，大規模走滑發生在45～24 Ma，並持續走滑直到現在。這個過程伴隨著新生代斷陷拉分盆地的形成和沿著斷裂帶的玄武岩持續噴發。
郯廬斷裂的走滑量
在大別-蘇魯超高壓變質帶的展布特徵圖中（圖7），以大別山和蘇魯超高壓中溫/超高壓榴輝巖相帶北邊界的標誌點為準，即從圖7中b點到b’的距離推斷，其滑移量大於600Km。推測郯廬斷裂走滑過程中，由於走滑過程的流變和粘滯牽引拖拽作用，將膠東西北部原本近東西向的構造斷裂帶（a線）改造成北東方向（a’線），該方向與蘇魯超高壓變質帶方向大體一致。
圖7 大別-蘇魯超高壓變質帶的展布特徵及標誌點和構造線變形（改自鄭永飛,2008）
這個大於600Km的位移量也得到地質證據支持，從圖2中的切割侏羅紀-白堊紀的兩個斷點，即圖中的兩個黑色圓點A和B的距離約為760Km。說明郯廬斷裂帶東側相對於西側的確發生了大規模左行走滑。這個推斷是也得到地塊復原的支持，圖8a是郯廬斷裂帶區域地質圖，圖8b是將郯廬斷裂帶東側部分塊體向西南位移760Km並左旋11度的結果。在這個復原圖上，我們可以看出，秦嶺-大別山-蘇魯連接成一條近東西向的巨型造山帶，即傳統上的中央造山帶。也就是說秦嶺-大別山-膠東本是沿著中央造山帶發展起來的巨型金礦成礦帶，新生代由於郯廬斷裂帶巨大水平滑移，使膠東相對大別山向北滑移，改變了位置，形成如今我們看到的金礦分佈特徵。這個復原圖也能得到地球化學的印證，圖9中兩個紅色方框內分佈代表我國著名的兩個金剛石礦床，它們分別是山東蒙陰金剛石礦和遼寧瓦房店（原名復縣）金剛石礦，這兩個金剛石礦位於郯廬斷裂帶兩側，從金伯利岩中的橄欖岩年代分佈圖（圖9a）和地幔橄欖岩鎂元素分佈特徵（圖9b），可以看出，它們的成礦年齡和元素分佈特徵幾乎相同，它們和周圍都顯著不同。但如果將右側的遼寧瓦房店金剛石礦向南西方向移動大約760Km，那麼這兩個金剛石礦就大致位於一北西方向的構造斷裂帶上。說明它們很可能原來位於一個區域構造帶上，由於後期郯廬斷裂的走滑平移才將它們分開。也就是說以秦嶺-大別山-膠東造山帶北面的中生代花崗岩標誌層，也能說明郯廬斷裂帶的左行走滑距離約為760Km。由於在地質圖上很難直接丈量走滑距離，為了精準測量走滑距離，從谷歌電子地圖上，北端點以遼寧營口市海邊為標誌參考點，對應的郯廬斷裂東側地塊在地質圖上滑移到山東省郯城縣高峰頭鎮（南端點參考點），這個距離是760 km。
圖8 (a)是郯廬斷裂帶區域地質圖，(b)是將郯廬斷裂帶東側部分塊體向西南位移760Km並左旋11度的結果，底圖改自程裕淇（2002）
圖9 (a)郯廬斷裂帶附近區域橄欖岩年代分佈 (b)地幔橄欖岩鎂元素分佈特徵（據鄭建平，2009）
4 郯廬斷裂的長度
徐嘉煒（1984）認為郯廬斷裂帶的長度可達5 000餘km，這個長度是從中國北部灣西岸到俄羅斯的薩哈林灣。郯廬斷裂在長江以南繼續延伸，深部以塑性形變為特徵，淺部以脆性形變為特徵，斷裂特徵明顯不同於中北段。這說明郯廬斷裂在長江以南以塑性形變為主，地表脆性斷裂不能與北部斷裂相連。萬天豐等（1996）通過斷裂帶構造形變組合特徵研究，認為郯廬斷裂帶在三疊紀僅限於中朝地塊內部，斷裂帶長度約為1 500 km。在白堊紀—早始新世向北擴展，斷裂帶的長度增加到3 500 km左右，形成了南起湖北廣濟，經廬江、郯城，橫穿山東中部與渤海，向北穿過東北地區進入俄羅斯遠東地區的大斷裂帶。從最新的歐亞地質圖（圖1）上可以連續追蹤的郯廬斷裂南端點位於長江北岸的武穴。向北主要分成郯廬斷裂的東支F1和西支F3，西支F3北端點位於松遼盆地南邊界。再向北東支F1又分裂出一個F2斷裂，這個斷裂北端點頂在完達山地塊，F1斷裂向北頂在錫霍特地體。F1是最長的主斷裂，從Google衛星地圖上對能夠連續追蹤的長度進行了準確測量，從南端點長江北岸的武穴向北到錫霍特地體邊界總長度約為3 000 km。如果把長江以南的華南塑性形變的走滑量也計算上，也就是從南端點北部灣西岸向北到錫霍特地體邊界的總長度約為4 000 km。
北邊界之所以只能到達完達山地體和錫霍特地體的原因在於，這2個地體是完整的地體，並沒有被郯廬斷裂顯著錯斷，無論是古地磁還是古生物方面的證據都說明它們是在郯廬斷裂大規模左行走滑之後才漂移過來的地體。那丹哈達嶺（完達山北段），是我國北方唯一出露海相中生代地層的地區。王成源等(1986) 根據完達山北段三疊紀—侏羅紀古生物牙形刺判定其所含的生物屬於低緯度（小於北緯30°）水域的特提斯生物群，並推斷當時的古地理位置和現在相差2 000 km。邵濟安等（1991）的研究說明，那丹哈達地體及其西側的佳木斯地塊有著截然不同的古地理環境和古構造背景，是2個沒有直接聯繫、也沒有任何過渡關係的地質體。白堊紀之前那丹哈達地體和日本美濃地體曾同為一超級地體，而據日本的測定美濃地體組中三疊世還處於0.7°±3.4°。
這些都說明錫霍特和那丹哈達地體是從遙遠的赤道附近漂移過來的。根據郯廬斷裂帶的活動期限可以約束，這個地體拼貼到歐亞東緣的時間應該很晚，至少在24 Ma之後。否則很難想象郯廬斷裂帶東側地塊如何在北側端點有地塊限制的情況下走滑760km的。
那丹哈達和錫霍特地體拼貼到歐亞板塊之後，郯廬斷裂又把它們錯斷了多少呢？也能從當前地形地貌圖和地質圖上大致估算，圖10(a)是該區域的地形地貌圖，可以看出，郯廬斷裂將錫霍特地體明顯錯斷了約20Km，從圖10(b)的地質圖上，也能看出存在這種錯斷。說明錫霍特地體拼貼到歐亞板塊的時間很短，應該在第四紀。
圖10 (a)是郯廬斷裂北段地形地貌圖，(b)是郯廬斷裂北段地質圖
郯廬斷裂的走滑深度
深反射地震勘探是探測地下深部結構的最好方法，但郯廬斷裂帶的走滑深度難以通過該方法直接限定，因為很難確定哪些反射界面是郯廬斷裂的走滑界面，但可以結合大地構造運動通過地球物理探測對這個走滑深度範圍進行大致推斷。判定的依據主要有2個：
（1）隨著北大西洋的裂解，歐亞板塊的向東緩慢漂移，華南板塊在10～40 km深度發生多層次滑脫，從西往東莫霍界面深度逐漸變淺（張國偉等，2013），也就是說華南板塊漂移的深度在10～40 km，東部沿海地區最淺，在10～20 km。
（2）沿著郯廬斷裂帶的地震震中深度範圍大都集中在10～20 km，也進一步說明郯廬斷裂帶的走滑深度為10～20 km。從我國最新完成鑽探的松遼盆地“科松”二井結果可以看出，在7 018 m深部的溫度達到241 ℃，依據這個地溫梯度，在20 km深度地溫將超過700 ℃，很多花崗岩在此溫度下會發生熔融，至少是軟塑性狀態，其剪切摩擦係數極小，因此推斷郯廬斷裂帶有可能在這個深度發生大規模走滑。
由此推斷，郯廬斷裂帶的走滑深度在10～20 km。
郯廬斷裂與膠東金礦
宋明春等（2014）的研究表明，膠東金礦形成於早白堊紀，其年齡範圍為110.60～128.17 Ma，集中在115.0～122.5 Ma，而上文的論述說明郯廬斷裂的雛形正斷層出現在中生代的中央造山帶，因此郯廬斷裂可能是和膠東金礦同步由伸展構造所形成。其大規模走滑發生在新生代，因此可以推斷郯廬斷裂主體是一個後期改造膠東金礦的斷裂，只有南段局部和膠東金礦同期形成，斷裂大規模左行走滑發生在膠東金礦成礦之後，因此郯廬斷裂不是膠東金礦形成的主控構造。膠東金礦的一級控礦構造是中央造山帶，也就是說在華北板塊和華南板塊碰撞造山後，發生了一期沿中央造山帶的伸展過程，這個過程形成了中國近EW向的秦嶺—大別—膠東巨型金礦帶，在新生代喜山運動的強烈改造下，東段的膠東金礦地區在郯廬斷裂帶的巨大走滑平移過程中改變了位置，形成了如今的構造和地理格局。
郯廬斷裂成因機制探討
從郯廬斷裂南北兩端來看，都有大陸地塊連接，很難想象在這個封閉環境下，大陸板塊內會發生平移距離達760 km的走滑斷層。但眾多的證據說明這個大距離平移斷裂的確發生了。那麼郯廬斷裂產生的動力機制是什麼?為什麼這個深斷裂會發生在郯城—廬江這個方向，而不是其他方向？如果這個大規模平移斷裂能夠發生，在大規模走滑期間斷裂帶北端應該沒有地塊，而是直接通向大洋板塊。徐嘉煒等[5]的研究表明，郯廬斷裂向南西方向延伸到長江以南的區域顯示為塑性形變特徵。郯廬斷裂南端脆性斷裂只到達長江北岸的武穴，並在新生代發生了大規模的左行平移走滑，其動力機制與華南板塊在新生代的擠出密切相關。
郯廬斷裂產生的動力機制需要從更宏觀的層面理解。Torsvik等（2015）的研究說明北大西洋於大約65 Ma開始裂解，歐亞向東漂移，其東緣開始發育伸展構造，格陵蘭和歐亞板塊在55 Ma才開始大規模分離。意味著歐亞板塊在55 Ma開始大規模向東漂移，從而影響歐亞東部邊緣。印度板塊在65 Ma開始與歐亞大陸軟碰撞，45 Ma開始硬碰撞（王二七, 2017），澳大利亞從南極最終破裂並形成新海底是發生在55～53 Ma，也就是說澳大利亞大陸在55～53Ma開始從南極洲大規模裂解北漂（Veever & Mcelhinny, 1976）。印度與歐亞大陸碰撞後產生向東南擠出的逃逸構造，加上北美板塊向北西漂移對歐亞板塊產生的軟碰撞力，在這些力的綜合作用下，在歐亞板塊東部和中國東部都表現為伸展—拉張環境，同時在歐亞板塊向東漂移過程中，位於板塊前部的地殼流上湧（地殼流是高溫高壓地殼中產生的軟塑物質狀態），使得歐亞板塊東緣發生裂解，產生一系列微陸塊並隨之發生漂移（梁光河，2018）。海南島、日本和朝鮮半島原位於中國東部大陸邊緣（圖11-12），在這些運動過程中發生了裂解漂移（梁光河，2013，2014），這個詳細過程將另文專門論述。由於歐亞東緣裂解後的陸塊向北北東方向漂移，對歐亞大陸東部產生了巨大的拖拽拉伸力，造成了郯廬斷裂的大規模走滑運動。至於郯廬深斷裂恰恰發生在郯城—廬江方向的原因有如下推測。在新生代之前，在郯城—廬江方向存在2個陸殼薄弱區域，一是位於中央造山帶的合肥盆地東側區域的正斷層，推測當時的斷裂走向為NNE向，二是位於山東蒙陰的金剛石礦區域，當時和遼寧瓦房店金剛石礦分佈在一個區域。這些金剛石礦是一系列的深達地幔的金伯利岩筒。它們好像蜂窩煤空洞一樣分佈在相對完整的大陸板塊中。新生代受到宏觀拉伸作用，郯廬深大斷裂沿著拉伸方向發展延伸並貫通南北，後期逐漸加深加寬，並活動至今。這合理地解釋了郯廬斷裂的成因機制和郯城—廬江斷裂方向。
印度板塊和歐亞板塊的碰撞匯聚經歷了3個階段，即早期的水平走滑匯聚（72～65Ma）、初始碰撞［（45±5）Ma］和晚期的陸內匯聚［（30±5）Ma］（王二七，2017），這個過程中碰撞擠壓產生的地殼流同步擠出，華南板塊平俯衝，發生塑性形變和褶皺，在上下地殼之間發生滑脫，上覆蓋層產生薄皮構造併發生褶皺變形。被擠出的深部地殼流遇到相對剛性的華北板塊的阻擋，在早期已有正斷裂的合肥盆地東側，也就是當前郯廬斷裂的南端點區域繼續向北東方向流動，帶動上覆蓋層向北東方向滑移。另一個方面，受到北東方向多個微板塊向北東漂移產生的拉力的影響，郯廬斷裂東側地塊發生走滑，這個受力機制簡單地說就是南西推+北東拉。郯廬斷裂活動主要是由南往北發展，由於存在北東方向的拉伸力，拉出一系列盆地，因此郯廬斷裂南北位移量不一樣，向北位移量加大。
圖11歐亞板塊東緣宏觀受力示意圖及新大陸漂移模型，據（嵇少丞等，2008；梁光河，2013）修編
圖12 歐亞板塊東緣微板塊裂解復原圖及新大陸漂移動力機制
郯廬斷裂帶的演化與新生代歐亞板塊東緣大陸板塊漂移過程密切相關，圖13給出了新生代歐亞板塊東緣大陸板塊的裂解和漂移過程以及郯廬斷裂的形成過程。南海的演化受控於印度—歐亞碰撞及周邊地塊的運動，結合新的大陸漂移模型，歐亞—印度板塊65 Ma發生軟碰撞，地殼流被同步擠出。驅動印支地塊及前面的婆羅洲、菲律賓等地塊向東南漂移，菲律賓地塊在24～16 Ma受到南來的澳大利亞地塊的碰撞而發生轉向。之前南海受到這些周邊地塊的作用力表現為拉張走滑（即“開”），之後菲律賓向NNW運動和婆羅洲地塊的轉向，南海表現為擠壓（即“合”）。在這個過程中，北漂的日本和錫霍特以及堪察加等都對歐亞大陸東緣產生向北的拉伸力，使得郯廬斷裂的左行走滑過程有了進一步的動力。從赤道附近向北漂移的錫霍特板塊最終拼合到已經大規模拉開的郯廬斷裂帶北端，之後郯廬斷裂走滑速度減緩。
圖13 新生代歐亞板塊東緣大陸板塊漂移過程和郯廬斷裂形成過程
結論
（1）郯廬斷裂雛形形成於侏羅紀的合肥盆地東側，是一個伸展環境下的正斷層，合肥盆地當時處於斷裂下降盤。郯廬斷裂的平移走滑發生在65 Ma之後的新生代，並伴隨著沿斷裂帶的玄武岩噴發，大規模左行走滑發生在45～24 Ma，後期持續活動至今。
（2）郯廬斷裂帶的主體水平滑移量大約為760 km，主體發生SN向走滑伸展的同時也伴隨著EW向的伸展，EW向伸展幅度從南向北逐漸加大，即郯廬斷裂東側斷塊在向北走滑過程中還存在一個向東運動的分量，相對於西側斷塊存在一個11°的夾角。
（3）郯廬斷裂帶的走滑深度在10～20 km。可連續追蹤的斷裂帶長度約為3 000 km，如果把長江以南的塑性形變帶計算進去，郯廬斷裂帶的長度可達4 000 km以上。
（4）郯廬斷裂主體走滑活動形成在北側的錫霍特地塊拼合之前。動力機制是由於印度板塊對楊子板塊的擠壓，在南部形成擠壓力，在東側和北側由於微陸塊的裂解漂移形成拉力，從而造成郯廬斷裂東側塊體大規模走滑。走滑過程中郯廬斷裂東側的地塊從南到北切穿整個歐亞東緣板塊，直通洋殼。新生代晚期錫霍特地塊才從南往北漂移拼合到歐亞東緣，之後郯廬斷裂又切斷了錫霍特地塊並走滑大約20 km。
（5）郯廬斷裂帶不是膠東金礦形成的主控構造，膠東金礦的一級控礦構造是中央造山帶，郯廬斷裂主要是一個改造斷裂。膠東金礦形成於華北板塊和華南板塊碰撞造山後，所發生的沿中央造山帶的伸展過程，這個過程形成了中國近東西方向的秦嶺—大別—膠東巨型金礦帶，東段的膠東金礦地區在新生代郯廬斷裂帶的巨大走滑平移過程中改變了位置。
參考文獻略
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