下扬子区伸展拆离构造

丁道桂，罗开平，刘光祥，吕俊祥

(中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡　214151)



下扬子区伸展拆离构造

丁道桂，罗开平，刘光祥，吕俊祥

(中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡214151)

摘要：在郯庐断裂带以东，包括苏北—南黄海地区在内的下扬子区，晚白垩世—古近纪时期，在太平洋板块由南向北俯冲消减的运动过程中，东亚大陆被牵引，发生了由南向北的大型左行平移走滑运动和岩石圈上地壳递进减薄拉张的伸展拆离构造运动。从苏、皖南的南陵—广德、句容—常州断陷盆地开始，经苏北东台、盐阜坳陷—南黄海南部的青岛坳陷，再向北至南黄海北部的烟台坳陷，形成了3条呈NE—近EW走向的断陷盆地构造带。盆地为具有南断北超的箕状半地堑结构，呈多米诺骨牌式自南向北排列；并与其间近E-W走向的南京—南通—勿南沙和滨海—南黄海中部的崂山古生界地层的核部杂岩褶隆带，共同构成较大区域范围的盆—岭构造。这一期构造运动一方面再次改造了下扬子区海相古生代盆地，为海相古生界烃源岩系在经历了抬升剥蚀后的再次深埋，以及晚期二次生烃提供了可能性；另一方面也控制了中新生代油气的生成与聚集分布。

关键词：盆—岭构造；多米诺式半地堑；陡崖断层；核部杂岩褶隆带；伸展拆离；下扬子区

1研究现状

在中国东部，郯城—庐江断裂带以东的下扬子区域，从晚白垩世开始，主要是在古近纪发育了一系列呈NE—近EW向的具半地堑结构的拉张断陷盆地。在坳陷带之间，又被石台—宁国﹑南京—南通—勿南沙和滨海—南黄海中部崂山褶隆带，分隔成3个主要的拉张断陷沉降带。它们是皖南的南陵—广德凹陷﹑苏南的句容—常州凹陷；苏北东台坳陷的海安﹑溱潼﹑高邮﹑金湖凹陷；盐阜坳陷的盐城﹑阜宁﹑涟水凹陷；南黄海南部青岛坳陷的胶南﹑胶州凹陷；北部烟台坳陷的青州﹑诸城﹑平度﹑栖霞凹陷等一系列南—南东侧断陷沉降，北—北西侧超覆抬升的半地堑盆地[1-6]。它们与凹陷之间的断阶带﹑斜坡﹑凸起由南向北依次发展，呈多米诺式排列分布。并且与上述3个褶隆带共同组成了在大区域范围﹑岩石圈上地壳尺度近EW走向的“盆—岭构造”(图1)。

对于这一宏大的由南向北多重递进伸展拉张，晚白垩世—古近纪“盆—岭构造”成因，历年来均有不同的认识和解释模式。曾有郯—庐断裂走滑拉分或热地幔上拱纯剪切拉张沉降说，但是从盆地普遍具有南断北超半地堑结构和多米诺式排列方式看，应该是简单剪切拉张的结果。

对于伸展拆离构造，宋鸿林等[4]根据对板内不同时期、不同地区的地壳结构的伸展构造研究，指出3层结构模式可能更符合普遍的情况。即是在下部的韧性伸展域中，可进一步细分出2部分：(1)在层状浅变质岩系(一般为中、上元古界—古生界的中—浅沉积变质岩系)中，发育褶叠层构造为特征；(2)其下以发育不同类型的深层动力变质岩(变余糜棱岩、构造片岩、构造片麻岩)为特征的在角闪岩相条件下形成的韧性变形带。相当于中、下地壳(一般为下元古界—太古界的岩层)的变形层，常伴生有混合岩化。

图1　下扬子地区构造区划

对于下扬子区中—新生代以来的伸展拆离构造，一些学者如罗庆坤[5-6]、朱光[7]、李德威[8]、曾萍[9]都注意到并描述了在下扬子区存在的“盆—岭构造”现象，并从不同角度分别描述了上拆离盘脆性构造域半地堑盆地的沉积与构造的基本特征。重点对处于下拆离盘的洪镇变质核杂岩体进行了韧性剪切拆离带的显微构造、石英C轴组构运动学特征、侵位时间(121.7 Ma)、形成深度(约20 km)的研究[7]。认识到了“在下扬子区中—新生代以来是以地壳伸展为背景，以多层次剥离断层为特征，经历了多期次伸展构造与收缩构造的叠加与改造”[8]。

但是上述各家的研究尚未能完整地勾绘出包括苏北—南黄海区域在内的下扬子区中—新生代以来，岩石圈上地壳伸展拆离构造的图像。特别是对间隔盆地沉降带之间的，诸如南京—南通—勿南沙、滨海—崂山隆起带的构造属性仍有岐见。

笔者则试图用Davis G A和Lister G S[10-11]、Wernike B P等[12]、郑亚东等[10]以及宋鸿林等[4,14]在研究北美科迪勒拉地区和北京西山盆—岭构造时提出的伸展拆离构造模型，来解释下扬子区中新生代时期的伸展拆离构造和断陷盆地的成因。

大陆地壳伸展构造的基本组成可以概括为：(1)上部脆性伸展域。由高角度正断层系(陡崖断层)所控制未变质的沉积基岩块体，在简单剪切作用下，旋转下滑，形成多米诺式排列的若干半地堑盆地；(2)下部韧性伸展域。以糜棱岩化变质的中、下地壳岩石为特征的核部杂岩体；(3)在(1)与(2)之间以大规模的低角度拆离正断层(Low angle detachment fault)，又称之为“剥离断层”(Denudational fault)为界。这3个构造单元的共生组合，构成了上地壳尺度的伸展拆离构造模型(图2)。

2下扬子区中—新生代伸展拆离构造

在东亚和太平洋地区，据Engebretson D C等[15]研究，继伊泽奈崎(Izanagi)板块在晚侏罗世—早白垩世向NW方向斜向俯冲消减之后，太平洋板块又在晚白垩世—古近纪持续向北俯冲消减。不仅牵动了郯庐断裂带以东的从苏皖南直到南黄海的岩石圈地壳，处于区域性向北伸展与减薄拉张的构造环境与应力状态[16-18]，也使所形成的一系列半地堑凹陷盆地的走向，从邻近郯庐断裂的NE向，向东转为近EW向，具有明显的被走滑平移拖曳牵引，左行扭动变形特征。前白垩纪基岩块体在简单剪切作用下，沿伸展拆离正断层逆时针旋转下滑，是形成半地堑拉张盆地的力学机制。

2.1　第一次伸展拆离构造

第一次伸展拆离构造发生在皖南石台—宁国褶隆带北侧的青阳县木镇—烟墩﹑泾县北贡里—周王﹑广德县卢村一线，南陵—广德拉张断陷盆地南缘的木镇—烟墩伸展拆离断裂带[19](图3)。断裂作用是产生在上奥陶统黄泥岗组—下志留统新岭组灰—深灰色泥岩﹑钙质泥岩夹薄层状泥灰岩地层中(S,355°∠49°﹚，断裂带的宽度约100 m。主断面产状355°∠68°，发育了一组27°∠65°的糜棱面理。断裂带中的泥灰岩剪切透镜体上的30°∠54°擦痕a线理指示了由南向北伸展拆离正断层的运动方向。木镇—烟墩断裂带是控制南陵—广德半地堑盆地沉降和上白垩统宣南组(K2xn)地层沉积的“陡崖大断层”，延伸到深部则成为伸展拆离韧性剪切带 。在南陵盆地西北侧丫山露头上，宣南组地层向北不整合地超覆在下二叠统栖霞组(P1q)地层之上[19]。因此，南陵—广德晚白垩世盆地是一个南侧断陷沉降，北侧超覆不整合的拉张半地堑盆地。丫山古生界基岩块体沿木镇—烟墩陡崖正断层左行旋转下滑，是断陷盆地的形成机制。南陵—广德盆地与同样是南断北超的苏南句容—常州直溪桥晚白垩世—古近纪半地堑盆地构成了多米诺式排列。二者之间的铜陵—溧阳—宜兴凸起则是古生界基岩左行旋转下滑后翘起的脊。

图2　大陆地壳伸展拆离构造模式

图3　泾县北贡里—铜陵县新桥构造地质剖面

间隔了苏皖南晚白垩世半地堑盆地与苏北东台、盐阜坳陷、南黄海南部青岛坳陷盆地之间，是近EW向的南京—南通—勿南沙核部杂岩褶隆带。它与皖南石台—宁国褶隆带一样，均是印支运动期在江南推覆体由南向北挤压作用下，海相中—古生界地层形成的逆冲—褶皱带。又在晚白垩世—古近纪伸展拆离作用下，被剥离断层抬升的核部杂岩褶隆带。从褶隆带上仍残留有小河口、金牛山等南断北超的小半地堑盆地(K2-E)分析，属于仍残留有高度断裂未变质上盘断陷，剥离程度与隆升幅度不高的核部杂岩褶隆带(图2)。科迪勒拉式的韧性变形的下盘变质核杂岩尚未出露于地表。但它确实是具备了间隔苏皖南与苏北2个半地堑盆地带之间的核部杂岩褶隆带的构造属性。

2.2　第二次伸展拆离构造

第二次伸展拆离构造主要发生在南京—南通—勿南沙褶隆带北侧滁州—扬州—如臬一线。受郯庐断裂带与绩溪—塥湖左行平移走滑、拖曳牵引的影响，之间的苏北东台、盐阜坳陷内的凹陷、凸起大多被左行剪切牵引呈NE走向，而绩溪—塥湖、天目山—白际山平移断裂带以东的南黄海的青岛坳陷、烟台坳陷仍保持了近EW走向。整个下扬子区的伸展拆离构造线，仍然是在近南北向的伸展作用下形成的近东西走向的格局(图1)。

从过苏北地区的G44线上可以读出(图4)：控制溱潼凹陷、高邮凹陷、盐城凹陷和涟水—阜宁凹陷等箕状半地堑盆地拉张沉降的均是断陷南侧—东南侧的溱潼正断层、吴堡—博镇正断层、建湖正断层、盐城正断层等。由于这些断层紧邻郯庐断裂带，受其左行平移牵引而呈NE走向，倾向北西，倾角45°～65°，均发育了同倾向的分支正断层并组成“断阶带”。其控制了箕状凹陷的上白垩统浦口组(K2p)和古近系、古新统泰州组(E1t)、始新统阜宁组(E2f)的沉降与沉积，以及渐新统戴南组(E3d)—三垛组(E3s)地层从凹陷向斜坡的抬升、超覆减薄。因此这些大型的正断层系均属于呈多米诺式排列的“陡崖正断层”。箕状断陷盆地的沉降与沉积中心均处于紧邻“陡崖正断层”的一侧。

图4　苏北盆地G44测线地震地质解释剖面

这些陡崖正断层向深部延伸，在6~8 km深度，断层倾角开始变缓为15°~20°，至10~12 km深度呈倾角小于15°—近水平的低角度“拆离断层”(Low angle detachment fault)，或者称之为剥离断层(Denudational fault)。主断层与分支断层延伸至前震旦纪的元古界中浅变质的地层中，逐渐归并为一条韧性剪切断裂带，断层继续向北延伸，分别在建湖隆起南侧和苏鲁造山带南侧抬升出露，成为兜底的“勺状剥离断层”。半地堑断陷盆地中上白垩统浦口组角度不整合地覆盖在前白垩纪的海相中古生界基岩之上(图5)。基岩块体沿伸展拆离正断层，呈逆时针方向向北简单剪切旋转下滑，是下扬子区多米诺式排列的半地堑断陷盆地形成的动力学机制。

图5　伸展拆离断层地震反射特征

2.3　第三次伸展拆离构造

第三次伸展拆离构造主要发生在南黄海区域。在南黄海南部区域，伸展拆离是从勿南沙核部褶隆带北侧莒南断阶带开始的(图1，6，7)。高角度的莒南正断层和蒙山凸起北侧的胶州正断层倾向北，均属于控制胶南凹陷和胶州凹陷沉降和上白垩统—古近系地层沉积的陡崖正断层。向深部延伸产状变缓，并与五莲斜坡上若干向北倾的正断层在10~12 km深度的元古界地层中，归并为一条低角度十分平缓的韧性剪切剥离断层。该断层继续向北逐渐抬升，出露于滨海—崂山核部褶皱带南侧斜坡上。

在南黄海北部区域滨海—崂山核部杂岩褶隆带的北侧，在延续了南部的青岛坳陷的伸展拆离之后，又新生了一条脆韧性伸展拆离正断层——青州断层(图7)。新生的青州伸展拆离正断层倾向北，同样具有上陡下缓的特征。它与上盘若干向北倾的分支正断层共同向深部延伸，在莱西凸起和诸城凹陷的深部约10~12 km处，归并为一条低角度平缓的韧性剪切剥离断层。这条勺状的兜底断层继续向北延伸并逐步抬升，断层上盘的古生界基岩块体沿断裂面左行不均衡地旋转下滑，在沉降幅度大的南侧分别形成并控制了近E-W向的青州、诸城、平度等南断北超半地堑凹陷及其沉降速率、上白垩统沉积厚度；基岩旋转翘起的脊则形成了莱西、乳山等凸起，并与半地堑凹陷相间排列，构成烟台坳陷的多米诺式盆地结构。最终整个苏北—南黄海伸展拆离盆地超覆在胶南造山带南侧的千里岩—响水口—嘉山一线的斜坡上。

下扬子区晚白垩世—古近纪的伸展拆离构造，对于海相中、古生代盆地来说，是另一种形式的改造方式。它使得海相中—古生代盆地在经过印支运动逆冲—褶皱改造变形和剥蚀、早燕山期左行平移变位后再次被深埋。海相烃源岩在喜马拉雅期的热演化和二次生烃，将重建曾遭受破坏的海相油气系统。

图6　南黄海南部青岛坳陷构造剖面示意

图7　 南黄海地区伸展拆离构造剖面示意

3问题讨论

作为岩石圈上地壳尺度的伸展拆离构造，在大区域构造上的表现，最突出的首先应该是由于上地壳的减薄伸展而形成的具多米诺式排列的半地堑盆地，以及与变质核杂岩褶隆带共同构成的“盆—岭构造”现象。下扬子区油气勘查丰富的地震勘探剖面资料，为在大区域范围更加直观地研究上地壳尺度的伸展拆离构造提供了可能性。而变质核杂岩和剥离断层这2个构造单元是否能出现，则取决于该区域的大陆地壳纵向上的地层厚度与基底岩系结构的不同，以及伸展拆离构造发展程度，即褶隆带的隆升幅度和剥蚀程度的差异性。因此，伸展构造在不同区域(例如北美地台、华北地台、扬子地台)的地质表征形式，亦是各具特色，不尽相同。3层或多重递进发展的大陆伸展构造模型[4,14]能够更符合普遍的原则。而北美地台科迪勒拉地区的伸展构造或许只是其中的个例。

脆性剪切变形域主要发育在地壳上部脆性简单剪切变形域。在下扬子区主要是表现为由一系列高角度正断层(陡崖断层)的脆性破裂面所控制的中古生界基岩块体，简单剪切旋转下滑形成了一系列呈多米诺骨牌式排列的中新生代拉张半地堑盆地。像溱潼断层、吴堡断层这样的陡倾深切的正断层，延伸深度可达12~16 km的中地壳韧性层顶面。断面倾角变缓呈铲形，若干正断层最后归并联合成为一条大规模的低角度韧性剪切断裂带，即为“剥离断层”。而旋转掀斜断块则被限制在韧性剪切带以上的深度范围内。换言之，由基岩块体旋转下滑形成的拉张半地堑盆地(溱潼凹陷、高邮凹陷等)属于脆性变形域，只发育在伸展拆离的韧性剪切带的上盘。为了调节韧性伸展的中、下地壳与脆性拉张的上地壳之间的应变不相容性，剪切带必须是缓倾近水平的。

剥离断层(Denudational fault)是指地壳上部浅层次的脆性变形的新岩层，直接盖在地壳中、下部较深层次韧性变形的老岩层之上的低角度伸展拆离断裂带。Davis G H在论述盆岭区的低角度正断层时称作“Low angle detachment fault”。傅昭仁等[20]在解释这一术语时认为：Detachment或法文Decolement是泛指沿底部断层的滑脱，过去常用于挤压推覆构造中的底部滑脱面。在中文译文中称之为“滑脱断层”或称之为“拆离断层”，现在也可用于伸展构造中。而“拆离”一词，中文已经被用来代表Decouple，是指阿帕拉契亚式的地壳大型层圈式的滑移。因此，傅昭仁等[20]建议用“剥离断层”一词(Denudational fault)来代表这种大型低角度正断层以示区别。它使新岩层直接盖在较深层次的老岩层之上。即意味着由于构造的剥蚀，而使剖面地层柱变薄，老岩层接近地表。但是由于其发育的层次不同或位移距离不同，它出露于地表可显示不同的型式。一些剥离断层可能仰起完全变为高角度旋转的正断层。也就是说一条低角度的韧性剪切剥离断层，首先是从上盘未变质沉积盖层中，能够导致岩块旋转形成半地堑，并具有足够断裂规模的脆性高角度“陡崖正断层”开始的。皖南地区的木镇—烟墩正断层就是这样的一条“陡崖断层”。

变质核杂岩(metamorphic core complexes)是指由构造剥离作用从地壳深部抽拉到浅表层次的变位体，由前寒武系或下古生界中、深变质的沉积岩、片岩、片麻岩、中酸性岩浆岩侵入体等组成。在核杂岩顶部往往有一变质滑脱带，使下盘岩石形成席状糜棱岩化，糜棱面理与其上的滑脱面近于平行。变质核杂岩在空间形态上形成宽缓的穹状或长垣状背斜(形)构造。糜棱岩带的线理和叶理组构、显微构造指示了区域伸展的方向。但是在被牵引隆升的下板片中，由于隆升幅度、被剥离岩层厚度的不同，变质核杂岩就可以具有不同的型式。“变质”是指上、下盘板片相比较而言的，对此目前主要有2种不同的理解和认识：

(1)二层结构模型的变质核杂岩体：以美国亚利桑那州东南科迪勒拉第三纪变质核杂岩和北京云蒙山变质核杂岩构造为典型。主要表现为未变质的“冷岩层”直接与变形变质的“热岩层”呈剥离断层接触。

(2)三层结构模型的变质核杂岩体：以北京的房山[21]、安徽怀宁的洪镇[7]、科迪勒拉山脉的拉夫特里变质核杂岩为例。其基本特点是：在古老深变质核杂岩体之上，叠置有2套不同构造样式的盖层。上部盖层是板内伸展构造期发育的中—新生代断陷盆地的沉积层，包括旋转的基岩块体，多为未变质的无劈理岩系；下部盖层则是由一系列顺层韧性剪切带所分割的，由古生代大陆边缘沉积的浅变质岩层组成的褶叠层。这套有序的以大规模正向水平韧性剪切流变为特征的构造层，其上由顶板剥离断层(浅层次剥离)，把它与上部盖层分开；其下由底板剥离断层(深层次剥离)，把它与古老的变质基底核杂岩体分开。

下扬子区伸展拆离的“核部杂岩褶隆带”构造更符合“三层结构模型的变质核杂岩”概念。需要指出的是下扬子区前白垩纪的中、古生代海相盆地的沉积岩层，经过了印支运动的逆冲—褶皱的改造变形[22-23]，在晚白垩世—古近纪伸展构造运动期，一部分是处于“顶板剥离层”上盘，作为旋转下滑的基岩块体，是属于脆性构造域的上部盖层的一部分；而另一部分则处于“顶板剥离断层”之下和“底板剥离断层”之上的中间性的“褶叠构造层”。在韧性变形的褶叠层之下，才可能是中—下元古界，达到深变质程度的真正的“变质核杂岩体”。例如洪镇变质核杂岩体[7]，南京—南通—勿南沙褶隆带上的丹徒县埤城浅钻所发现的中元古界斜长变粒岩、阳起石片岩、黑云母片岩、斜长角闪岩夹条带状大理岩、磷灰石黑云母角闪岩等深变质岩系(Sm-Nd等时线年龄(1 488±4) Ma，江苏省地矿局，1994年；斜长角闪岩K-Ar法表面年龄(1 717±5 )Ma，闵庆魁，1986年)[23]，可能代表了被剥离断层拉至浅表真正的变质核杂岩。向东在南通、上海2个近卵丘形的高电阻变质基岩异常体上，也发现了同埤城相类似的深变质岩系。因此可以将地处苏皖南南陵—广德、常州—句容半地堑断陷带与苏北、东台坳陷区半地堑断陷带之间的南京—南通—勿南沙隆起带，称之为核部杂岩褶隆带。

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(编辑 徐文明)

Extensional detachment structures in the Lower Yangtze region

Ding Daogui, Luo Kaiping, Liu Guangxiang, Lü Junxiang

(WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China)

Abstract:From the Late Cretaceous to Paleogene, the Pacific Plate subducted from south to north. As a result, the East Asia Continent was sheared. Large-scale left-lateral strike-slip movements from south to north and extensional detachment movements which caused the thinning of the crust took place in the Lower Yangtze region (the area to the east of Tanlu Fault, including the northern Jiangsu and South Yellow Sea regions). Three NE-EW oriented rift basin zones developed, including: (1) the Nanling-Guangde and Jurong-Changzhou rift basins in Jiangsu and the southern Anhui; (2) the Dongtai and Funing depressions in the northern Jiangsu and the Qingdao Depression in the southern South Yellow Sea Basin; (3) the Yantai Depression in the northern South Yellow Sea Basin. These basin zones had half-graben structures which were faulted in the south and onlapping in the north. They arranged like dominos from south to north, and formed basin and range structures together with the EW oriented Nanjing-Nantong-Wunansha and Binhai-South Yellow Sea uplifts. These tectonic activities reformed the marine Paleogene basins in the Lower Yangtze region. Marine source rocks in the Paleogene might be deeply buried after uplifting and erosion, which made secondary hydrocarbon generation possible and controlled hydrocarbon generation and distribution in the Miocene.

Key words:basin and range structure; half-graben structure like dominos; escarpment fault; core complex uplift and fold; extensional detachment; Lower Yangtze region

基金项目：中国石化导向项目(2014-ZS-YTB010)资助。

作者简介：丁道桂(1946—)，男，教授级高级工程师，从事含油气盆地构造研究。E-mail: ddgwx@aliyun.com。

收稿日期：2015-08-10；

修订日期：2015-11-24。

中图分类号：TE121.2

文献标识码：A

文章编号：1001-6112(2016)01-0001-08

doi：10.11781/sysydz201601001