郯庐断裂带白垩纪伸展活动对合肥盆地的制约

黄 蒙

（安徽省地质调查院（安徽省地质科学研究所），安徽 合肥 230000）

郯庐断裂带中段是区域上重要的控盆构造，合肥盆地是郯庐断裂带所控制的中新生代断陷盆地之一，位于该断裂带西侧。其沉积格局受郯庐断裂带中新生代伸展活动的制约。本文通过断层擦痕应力场反演方法，获得了郯庐断裂带晚中生代时期的拉伸方向及其演变规律。在此基础上，结合前人研究成果，总结了晚中生代时期，郯庐断裂带伸展活动与合肥盆地沉积格局之间的制约关系，结合盆地地层的沉积格局、沉降中心分布等特征综合分析，深入了解郯庐断裂带晚中生代伸展活动对合肥盆地的控制。

1 区域地质背景

郯庐断裂带是东亚大陆上的一系列北东向巨型断裂系中的一条主干断裂带,该断裂带经历了多期构造。郯庐断裂起源于中三叠世末（印支期）华北陆块与杨子陆块造山作用产物（赵田等,2016），中侏罗世末，郯庐断裂带首次复活，构造变形以左行走滑韧性剪切带形式保存于大别造山带东缘的张八岭岩群中。晚中生代期间，郯庐断裂带走滑与伸展活动交替发生（Zhu et al.,2010,2012）。沿断裂带发育了潜山盆地、合肥盆地、嘉山盆地、苏北盆地等。

合肥盆地是受郯庐断裂带所控制的典型断陷盆地之一，位于华北克拉通东部南缘。东西长约200km、南北约150km，盆地东以郯庐断裂与张八岭隆起相邻，南抵大别造山带，北以颍上-定远与蚌埠隆起相接，西以吴集正断层为界与长山隆起紧邻。盆地起源于早-中侏罗世大别造山带北部的后陆绕曲盆地（刘国生等，2006），晚侏罗世期间，盆地普遍隆起，缺失沉积记录。早白垩世-古近纪，合肥盆地转变为受基底断裂控制的断陷盆地（李双应等，2002）。印支期形成的基底断裂在盆地伸展活动中对沉积格局具有重要的影响（朱光等，2013）。古近纪末，盆地反转，整体抬升，从而结束了断陷盆地发育阶段（刘国生等，2006）。

2 白垩纪断裂与盆地伸展方向

郯庐断裂带是中国东部规模最大的边界断裂带，其断裂带及其两侧广泛发育断陷盆地，表面断裂带经历过强烈的伸展活动。

通过对五河地区野外调查结果发现，郯庐断裂带晚中生代时期至少经历了三期不同方向的伸展。第一期以正断层为主。该期断层是在北西西-南东东向区域拉伸背景下形成的，活动时间为早白垩世早-中期第二期为正右行平移断层。在WH04-2测量点上，该期断层错断了早期正断层，被切割的断层面因牵引作用而变得陡立。第三期为右行平移断层。该期断层形成于新庄组沉积之后，古近纪玄武玢岩侵位之前，是晚白垩世近南北向拉伸的产物。

合肥盆地受郯庐断裂带控制，通过对合肥盆地内姚李地区地层特征及断层擦痕数据反演，得出合肥盆地晚中生代时期同样经历了三期不同方向的伸展，早白垩世早-中期为北西西-南东东向拉伸，早白垩世晚期为北西-南东向拉伸，晚白垩世转变为近南北向拉伸。与五河地区郯庐断裂带上各期张断层反演出的应力场方位基本一致，皆具顺时针旋转特征。（邓佳良，2020）。

3 伸展活动对合肥盆地的制约

3.1 早白垩世早-中期

大量研究表明（赵宗举等，2000；刘国生等，2006；朱光等，2013），合肥盆地形成之前同样存在一系列基底断裂，这些基底断裂形成于印支期，包括北北东向和近东西向两组。北北东向断裂主要有郯庐断裂（盆地东界）和吴集断裂（盆地西界）；近东西向断裂主要有（自南向北）信阳-舒城断裂、六安断裂、蜀山断裂、肥中断裂和颍上-定远断裂，其中信阳-舒城断裂和颍上-定远断裂分别为盆地的南界和北界。据前文研究显示，早白垩世早-中期的区域拉伸方向为北西西-南东东向，垂直于北北东向基底断裂，说明当时盆地东、西边界断裂（郯庐断裂和吴集断裂）处于正向拉伸状态，垂直落差最大，控制着盆地的北北东向沉积格局。朱光等（2011）利用盆地内钻井及胜利油田所做的地震剖面等资料重新编绘了合肥盆地晚中生代各时期不同地层的残留等厚图。早白垩世早期朱巷组的沉积格局主要受控于复活的郯庐断裂和吴集断裂，沉降带呈北北东向展布，沉积厚度随着接近控盆断裂而变厚，为典型的半地堑式盆地沉积。从朱巷组残留的沉积厚度来看，郯庐断裂复活时的伸展活动明显强于吴集断裂，所控制的沉积厚度更大。最大沉降中心位于肥东东部的郯庐断裂西侧，残留厚度大于3000m。

3.2 早白垩世晚期

继北西西-南东东向区域拉伸之后，在早白垩世晚期区域拉伸方位顺时针转变为北西-南东向。盆内北北东向及近东西向基底断裂与区域拉伸方向斜交，复活时处于斜向拉伸状态，垂直落差不大，具显著的平移分量。从理论上讲，当时的盆地沉积格局主要受北北东向和近东西向基底断裂共同控制，且最大沉降带应在伸展活动活跃的郯庐断裂与近东西向断裂交汇处。但从早白垩世晚期响洪甸组的残留等值线图上来看，最大沉降带仅有一处，位于北北东向郯庐断裂与近东西向颍上-定远断裂交汇处。据钻井及地震剖面资料显示，这套沉积地层在盆地中广泛缺失（朱光等，2011），说明当时伸展活动开始减弱，控制发育的盆地沉积范围明显萎缩，最大沉降中心位于定远南，沉积厚度大于2000m，相对于早白垩世早期最大沉降中心向北北东迁移。

3.3 晚白垩世

晚白垩世期间的区域拉伸方向再次发生改变，由早白垩世晚期的北西-南东向转变为近南北向。盆地南、北边界上的信阳-舒城断裂和颍上-定远断裂及盆内大型断层（包括六安、蜀山和肥中断裂）在复活时处于正向拉伸状态，垂直落差较大，控制着当时合肥盆地的总体沉积格局。而盆地东、西边界上的郯庐断裂和吴集断裂为斜向拉伸，具明显的右行平移分量，垂直落差较小，控制的盆地沉积也较薄。因此，晚白垩世期间，合肥盆地内上白垩统沉积格局应发生显著变化，最大沉降带由北北东向转变为近东西向延伸。朱光等（2011）重新编绘的上白垩统张桥组的残留等值线图为此提供了有力证据。从其沉积格局来看，上白垩统张桥组的空间展布主要受控于复活的近东西向基底断裂，沉积厚度随着接近东西向断裂而明显增厚，为典型的半地堑式沉积。盆地东、西边界断裂虽然也控制了盆地沉积，但厚度明显小于盆内近东西向断裂。另外，张桥组具多个沉降中心，在东西向上呈串珠状展布，最大沉降中心位于曹庙附近，沉积厚度大于2000m。相对于早白垩世晚期最大沉降中心向南西迁移。

综上可知，伸展活动是以盆内基底断裂为媒介控制盆地沉积格局的。最大沉降带往往平行于复活时处于正向拉伸状态的基底断裂。沉积厚度随着接近基底断裂而变厚，具典型的半地堑式沉积特征。早白垩世早期，合肥盆地东、西边界上的郯庐断裂和吴集断裂处于正向拉伸状态，控制发育了北北东向延伸的半地堑盆地。当时郯庐断裂伸展活动比吴集断裂更强，控制的沉积厚度更大，最大沉降中心位于肥东东部的郯庐断裂西侧；早白垩世晚期，盆地沉积格局受北北东向和近东西向基底断裂共同控制，且伸展活动开始减弱，盆地的沉积范围明显萎缩，沉降中心向北北东迁移至定远南部；晚白垩世期间，近东西向基底断裂处于正向拉伸状态。

4 结论

（1）郯庐断裂带白垩纪伸展活动主要经历了三次演变。第一期拉伸方向由北西西-南东东向、第二期北西-南东向拉伸，第三期转变为近南北向拉伸，总体具顺时针旋转特征。

（2）合肥盆地晚中生代时期同样经历了三期不同方向的伸展，早白垩世早-中期为北西西-南东东向拉伸，早白垩世晚期为北西-南东向拉伸，晚白垩世转变为近南北向拉伸。

（3）早白垩世早期，合肥盆地主体为由郯庐断裂带控制发育的北北东向半地堑盆地，最大沉降中心位于肥东；早白垩世晚期，伸展活动开始减弱，盆地沉积范围明显萎缩，最大沉降中心向北北东迁移至定远南；晚白垩世期间，盆地沉积格局发生显著变化，沉降带由北北东向转变为近东西向，最大沉降中心向南西迁移至曹庙附近。