苏鲁-大别造山带岩石圈应力场、构造运动特征以及超高压变质带折返机制的研究

1、 岩 石 学报 , 结果均证 实 了 郑庐断裂 带 历 史 上 曾发 生 过 的 大规 模 左 行走 滑 剪切 构造 运 动 高精度 三 维 显示 在 上地 壳 , , 。 波 速 度结 构 研 究 结 果 清楚 , 深处 沿 大别带 呈 近 东 西 向 的 高速 异 常 , 体被左 旋走 滑 的 郑庐 断 裂 带错 断 其 东 盘 向北 平 移 之遥 徐 纪 人 等 。 然而 近 , 余年 以 来 的 历 , 史地 震 宏 观 资料 和现 代地 震 的震 源 机 制结 果 表 明 苏鲁 地 伏 特别是 郑庐 断裂带周 围地 区 发 生 的 大 地 震 基 本 上为右 旋 走 滑 型 地震 沿

2、 断裂 带 的 现 代构 造 运 动 特 征 为 明 显 右 旋 走 滑 运动 。 以 年渤海 湾 , 地 震震 源 机 制结 果 为例 断 层 “ , , 而 走向为 立 。 倾 向为 倾角 一 。 , 震 源 断层 面 基 本 汽 一 地震 为右旋走 滑 型 地 震 错 距 估算 约 为 , 米 即震 源 , 断层 东 盘 上 盘 向南相对 错 动 了 , 米 。 震 源 机 制解析结 果 集 中表 现 出 右旋 走滑运 动是 郊庐 断 裂 带 的现 代构 造 运 动 的 主要 特 征 图 。 秦岭 苏鲁 大 别 地 区 及 其 周 围地 域 的 震 源 机 制解 主 一 一 根据 上述

3、资料 可 以 推论 邦庐断 裂 带 在 晚 侏 罗 世末 期 开 , 压 应力 轴 水平投影 分布 , 始的大规 模左 行走 滑 剪切 运 动持续 发 生 了 约 , 后 停止 。 随着 板 块应 力场及 构造运 动特征 的 时 间变化 特别 是 在大范 匕 北 西 向引张应力 场 的作 用下 炎 围 卜 庐 断 裂 带有 可 能 经 过较 短 时期的停 顿 之 后 开 始 了 与前 期 相 反 的右 旋 走 滑 构 造 运 , , 动 直至 现 代 , 。 分析其构造 动力 学 原 因 有 可 能是 大 规 模 激 。 , 、 体以 图 边界 。 与图 中的黑 色 长 折线 为分 界 、 。

4、 也 就是 说 图 , 烈 发 生的左 行走 滑 剪 切 运 动 的 一 种 反 弹矫 正 。 更 大 可能 是 中的黑 折线 是 华 北 华南 两 地 块 地 壳 现 代 区 域 应 力场 的 控制 根 据大地 构 造 及 岩 石 圈 板块 构 造 分 区 苏鲁 大 别 造 山 , 一 由于 在周 围板 块 现 代 相对 运 动制 约 下 的 越 来 越 强 的大 范 匕匕 西 向引张应力 场 的作 用下 而 发 生 的 带是 华 北 华 南 两 大地 块 之 间的构 造边界 马 丽 芳 等 , 、 、 , 。 与其相 比 本 文得 到 的 华 北 华南 地 块 地 壳 区 域 应 力 场

5、的 界 线有较 大 差 别 特别在大 别 东 苏鲁 地 区 , , 苏鲁 大 别超 高压 变质带折 返 机制探 讨 到 目前为止 围 绕 苏鲁 大 别 超 高 压 变 质带 折 返 机 制 问 题 已 经 进行 了大 量 的 岩 石 学 年 代 学 及 岩 石 物 理 学 等项 研 , 、 一 一 。 图 一 、 图 中的 岩 , , 一 石 圈 地 壳应力 场 的 分 界 线 其 西 部 与 秦 岭 大 别 带 走 向 大致 相符 。 然 而 在大别 东 地 区 开 始 该 界 线 继 续 向 东 延 伸 完 全 , , 究 张泽 明 等 , 王 勤等 , , 。 根 据 岩 石 圈 构造

6、应 力 , 偏离 了苏鲁带 的走 向 到黄 山 附近 向东 南 偏转 在 温 州 附 近 又 转 为 向东延 伸 最 终 穿 过 东 海直 至 琉 球 海 沟 , , , 场 的研 究结 果 苏鲁 东大别地 区 能够 发 生 激 烈 的折 返 运 动 , 一 。 因此 华 北 , 致 使 大 量超 高压 变 质 岩折 返 到 上 地 壳 或 地 表 的 重 要 构 造应 力场背景 是 中生 代 以 来大 华北地 区 存 在 着较 强 的 北 西 向 区 域扩张应 力 场 的主控 作用 。 地 块 地 壳 现 代应 力场 不 仅 控 制 了 郑庐 断 裂 带 还 控制 、 、 、 , 在 大 地

7、 构造 上 隶 属 于 华 南块 体 的 苏 鲁造 山 带 以 东 的地 区 以 及 长 江 以 南的 仁海 杭 州 宁 波 温 州 等 沿 海 地 区 和 部 分 东 海 、 地 质 资料 表 明 北 西 向 的 现 代 扩 , , 张应 力场 可 以 追 朔到 中生 代 后 期 即 扬 子 块 体 北 与华 北 块 海域 。 体强 烈 碰 撞 挤压 之 后 郑庐 断 裂带 的现代构 造 运 动特征 谷 和深裂 隙 , 。 大范 围 的北 西 向扩 张 应 力场 及 其作 , 用 下的 正 断 层 型 构造 运 动 生 成 大 量 的近 北 东 向岩 石 圈 深 裂 。 俯 冲到 地 慢 内

8、 密度较 小 的 地 壳 物 质 在 浮力 作 , , 郑庐 断裂 带 是我 国东部一 条最重 要 的 巨 型 深 大 断 裂 带 、 用下 几 升 通 过 这 些 张性 裂谷 和 裂 隙 比 较容 易快速 返 回 到 。 , 其形 成 演化 历 史 以 及 构 造运 动特征研究 是 华 北 乃 至 我 国 东 部 地 区 大 地 构造 与大 陆 动力 学研 究 的重 要 部分 。 地 壳 乃 至 地 表 完成 其 折 返 构造 运 动 过 程 并 在 特 定 的 温 压 根 据 高精 条件下 变质为榴 辉 岩 等 超 高 压 变 质岩 超 高压 变 质岩 聚 集 构成超 高压 变 质带 大

9、量 折 返 回 地 面的 根 据 扩 张 应 力场 的 , 度三 维 卜 波速度 结构研 究结果 炎 庐 断裂带 深 达 到岩 石 圈 底 , , , 。 部 徐纪人 其 现 代 构造 运 动 特 征 研究 不 仅 促 进 , 地 空 间 展 布 及 其构造 应 力作 用 的方 向 解析 大别造 山 带 东 部 的 球 基 础 科 学 的 发 展 同 时 对 资 源 环 境 防灾 特 别 是地 震 预 、 、 , 超 高压 变 质 带 有与苏鲁 地 区 有相似 的 构 造 应 力 场 背景 有 利 于 原地 壳物 质 快 速返 回 上 地 壳或 地 表 完成 超 高压 变 质岩 的 , , 报

10、等领 域 的研 究有 重大 现 实 意 义 大 量研 究 成 果 表 明 大 约 , , 。 一 年前 郊庐 断 裂 带 、 、 折返 运 动 , 。 因此 可 以 说 控制大华 北 地 区 的 近 北 西 向 扩 张 应 一 。 , 开 始 剪切 破 裂 并持 续 发 生 过 大 规 模 左 行走 滑 剪 切 运 动 滕 力 场 及 扩 张构造 运 动是 苏鲁 东大别 地 区 能 够 发 生 激 烈 的 折 返 运 动 形 成大 规 模 超 高 压 变 质 带 的 重 要 构造 应 力 场 背 景 吉文 等 , 。 三维 波 速 度结 构 地 质 地 球 化 学 等 研 究 徐 纪 人 等

11、苏鲁 大 别 造 山 带岩 石 圈应 力 场 构造 运 动 特 征 以 及 超 高压 变质 带折返机 制 的研 究 一 、 至 于 华北 地 区 大范 围 的北 西 向扩 张应 力场 的 生 成 机 制 一 般 , 位为 。 引 张应力 场 的 共 同控制 , 。 地震 发 生 类 型 多 为 而 华南 地 区 构 造应 认 为 比较复杂 尚 须 进 行 详 细探 索 研 究 、 , 。 作 者认 为 从 贝 加 , , 右旋走 滑 型 或右旋 走 滑 正 断 层 型 地震 碰 撞 挤压 运 动所 产 生 的方位为 一 。 尔湖 的扩张到 琉 球海沟 的大范 围的 扩张 运 动 有 可 能 直

12、 接控 制 影 响并 强 化 了 我 国华北 地 区 的 扩 张 应 力场 最 近 有 地 球物 理 学 家 袁学 诚 , 力 场 主要 表 现为 受 北 西 西 向运 动 的菲律 宾板块 向欧 亚 板块 。 。 挤 压 应 力 的控制 , 。 , 提 出 中生 代 以 来 , , , 华 北 华南 地 块 之 间现 代地 壳应 力 场 的分 界 线 西 部 与秦岭带 走 向大致相符 在 大别东 开 始则 逐 渐 偏 离大 地 构造 , 、 中 国东部 发 生 的 岩石 圈 巨 变 不 是太平 洋 板 块 向 中 国 大 陆 的 俯 冲所 造成 而 是 由 于 软 流 圈物质 上 涌 形 成

13、的 蘑菇 云 构 造 对岩石 圈地 慢 改 造 而 引发 的 , 、 、 带 到 黄 山 附近 向东 南偏转 在 温 州 附 近 转 为 向东 延 伸 最 终 穿 过 东海 直 至 琉 球海 沟 、 、 、 , , 。 软 流 圈 物 质 的 上 涌激 活 了 华 、 、 。 华北 地 区 现 代 地 壳 应 力 场 控制 了 、 , 北地 区 岩石 圈 使稳 定 的克 拉通 地 壳褶 皱变 形 地 壳 减 薄 地 震 频发 岩浆 活 动 活跃 地 面 发 生 沉 降等 图 , 郑庐断裂 带 和 苏 鲁 造 山 带 以 东 的 地 区 以 及 长 江 以 南 的 上 海 杭州 宁波 温州 沿

14、海地 区 和 部分东海海 域 。 。 同时 来 自 , 软 流 圈 的蘑 菇 云 构造 运 动 是 华 北 地 区 岩 石 圈 地 壳 扩 张应 力 场 及 扩张 构造 运 动 的 动力源之一 它导 致华 北 岩 石 圈 形 成 大 量 深 裂 谷 和 深 裂 隙 深部 地 慢物质 上 涌 , 地 震 的震 源机 制解 析结 果 集 中表 现 出 右 旋 走 滑 运 , 动是 苏鲁 地 区 和 郑 庐 断 裂 带 的 现 代 构造 运 动 的 主 要 特 征 , 。 。 华 北 地 区 特别 是 , 其原 因有 可 能是 历 史 上 曾发 生 过 的 大 规 模 左 行 走 滑 剪 切 运 动

15、的一 种 反 弹矫 正 更 大可 能是 周 围板 块 现 代 相对 运 动 制 约 下 大 范 围北 北 西 向引张 应 力场 的作 用 的结 果 一 苏鲁带及 东 大 别 地 带 有 可 能处 于 或接 近 蘑 菇 云 构 造 运 动 发 生 的 中心 地 带 。 蘑 菇 云 构造 即 软流 圈 物 质 的 上 涌 无 疑 会 导 , 、 。 致该 地 区 形 成大规 模 的深裂谷 和 深裂 隙 使 原 本俯 冲到该 地 带地 慢 内密度较 小 的地 壳物质能 够 沿 着深裂 谷 裂 隙快 速 返 回 到 上地 壳 和地 表 形成 了 由超 高压 变质岩 组 成 的世 界 著 名 , , 苏

16、鲁 大别东地 区 能够 发 生 激 烈 的 折 返 运 动 致使大 量超 高压 变质 岩折 返 到 上 地 壳 或 地 表 的岩 石 圈应 力 场背景 原 因 为 中生 代 以 来大华北 地 区 存在着较 强 北 西 向扩 张应力 , 的苏鲁 大 别超 高压 变质带 地 一 。 场 的主 控 作用 。 此 外 岩 石 圈地 慢 的蘑 菇 云 构 造 运 动增强 了 , , 黔千浑墩秘滩 华 北 地 区 扩 张应力 场及 扩张 构造运 动 形成 了 大量深裂 谷 和 详非护 下部 攀 深裂 隙 导致 深 部 物质 上 涌 , 。 苏鲁 东 大 别 地 带 有 可 能 处 于 。 一 或接 近 蘑

17、 菇 云 构 造 运 动发 生 的 中心 地 带 名 的 苏鲁 大 别 超 高压 变质带 致谢 。 一 软流 圈 物质 的 上 , 涌 有利 于 超 高压 变质岩 折返到 上 地 壳 或地 表 形 成 了 世 界 著 。 岩石 圈地慢 作者衷 心 感 谢 姜枚 研 究 员 的 建设 性 指 导 意 见 一 、 。 资 料 的解析处 理 采 用 了 日 本气 象 厅 石 川 有 三 的 软件 软流 圈 、 程序 。 中 国地 震局 江 苏省 地 震局 的 王 睁睁 浙 江 省 地 震 局 姚 立 询 广东省 地震 局 杨 马 陵研究 员 等提 供 了 部分 宝 贵资料 , 图 , 岩 石 圈地

18、慢 的 蘑 菇 云 构 造 示 意 图 根 据 袁学 诚 有修 改 卜 , , , , , , , 一 一 罗 一 , 卿 , 结 论 与讨论 本 文得 到的 苏鲁 大别 造 山 带 及 其 周 围 地 区 的 岩 石 圈 应 力 场 构 造运 动特 征 以 及 苏 鲁 大别 超 高 压 变 质 带 折 返 机 制 、 邵 一 一 , , 结 果 总结 如 下 。 , 价 一 苏鲁 地 区 特别 是 郑庐断 裂带 的地震 活 动性水 平 明 显 高 于 大 别地 区 、 , 一 , 。 表 明 苏鲁 以 及 华 北 地 区 的 岩 石 圈 应 力 场 活 。 , , 卿 , 动 程 度 高 于

19、 大别 以 及 华 南 地 区 , 华 北 块体 的 岩 石 圈 结 构 比 一 、 较破碎 复 杂 而 华南 块 体则相对 比较完 整 均 匀 一 , 苏鲁带 以 及 华 北 地 区 地 壳 构 造 应 力场 特 征 为 受 到 , 太平 洋板 块 向欧 亚 板 块 俯 冲形 成 的 方 位 为 , 。 挤压应 叮 , , 力 以 及 从 贝加 尔 经 过 大华 北 直 到琉 球 海 沟 的大 范 围 里 的 方 岩 石 学报 , , , 一 一 王 勤 稿 少 承 许志 琴 一 , , , , , 夏斌 潘 明 宝 , , , 一 榴辉岩 的地 震波性 质 对 苏鲁 超 高压 变 质带 地

20、 壳 成分 和 折 返 机 制 的探讨 岩石学报 , , , 一 一 , 之 滕 吉文 间雅 芬 王 光杰 等 “ ” 大别造 山带与郑庐断裂带 壳 慢 结 , 、 构 和 陆内 俯 冲 的 祸 合效应 地 球 物理 学报 邵 一 , , , 一 徐纪 人 赵志新 , , , 中国岩 石 圈应力场 与 构 造 运 动 区 域特征 一 中 。 国地 质 , , 徐纪人 杨 文采 赵 志新 程振炎 波速度 结构特征 地 质学报 徐 纪人 赵志新 , , , , , 苏鲁大别造 山 带岩 石 圈 三 维 一 卿 , 一 , 一 以 一 苏鲁造 山带 区 域地 壳 山 根 结构 特征 岩 石 学 科

21、南北地 震 带南段 应 力 场特 征 及 其与板块 运 , 叮 , 孚 一 报 , 徐 纪 人 尾 池和 夫 四 , , 。 一 动 的关 系 地 震 学 报 徐 佩芬 刘福 田 王 清晨 等 , , 一 大别 苏鲁碰 撞 造 山 带 的地 震 层 析 , 一 , 一 一 一 甲 , 成像研究 岩石 圈 三 维 构造 地 球物 理 学 报 许 志 琴 张 泽 明 刘福 来 等 , , 一 一 一 一 , 邵 一 苏鲁高 压 超 高 压 变 质 带演 化 的 折 , 返 构 造 及 折返 机 制 地 质学报 肠 一 许忠 淮 一 东 亚 地 区 现 今 构 造应 力 图 的 编 制 地 震 学 报 , 盯 , 叭 邵 , , 一 薛棋福 , 中国震 例