郯庐断裂带早白垩世走滑运动与合肥盆地

(1)张八岭隆起带

张八岭隆起位于合肥盆地东部,两者之间以郯庐断裂带为界。隆起呈北北东向延伸,南部主要出露太古宙-元古宙肥东群和新元古代张八岭群。北部仅出露新元古代张八岭群。

肥东群变质杂岩属于高角闪岩相,并有不同程度的混合岩化作用。其原岩为一套侵入-火山-沉积岩系,可与胶南造山带的胶南群/东海群和大别造山带的大别群对比。底部黑云母斜长片麻岩的同生锆石U-Pb年龄为Ma(葛,周道之,1993),反映源岩为古元古代。

张八岭群是一套绿片岩相的浅变质岩,属于扬子板块北缘的变质基底。印支期华北与扬子板块大陆碰撞过程中,卷入造山变形,产生高压变质蓝片岩。张八岭群锆石U-Pb年龄为1026Ma,细碧岩U-Pb年龄为1031Ma(根据安徽省区域地质,1987)。安徽明光三界张八岭群蓝色片岩中多硅白云母的40Ar/39Ar年龄为245.65438±0.5ma(李曙光等,1992),表明高压变质作用发生在同造山期。

(2)合肥盆地东缘郯庐断裂带的走滑构造特征。

郯庐断裂带出露于张八岭隆起带南段肥东群中,断层宽度约8km。其走滑构造以多条北北东向走向和由糜棱岩和超糜棱岩组成的左旋平移韧性剪切带为特征,一般由四条剪切带组成,分别位于隆起带的西部、中部和东部。隆起带西部和中部的韧性剪切带倾向西,倾角约60° ~ 80°。而隆起带东侧的韧性剪切带主要位于肥东群和张八岭群之间,倾向东部,倾角60° ~ 75°。剪切带之间近东西向的老变质面理被拉弯成NE-Nee向。

在张八岭隆起带北部的张八岭群中,郯庐断裂带主要以脆性到脆韧性左旋平移断层为特征,出现在隆起带的中部和两侧。中部较大的断层为NNE-SN向的关店-龙王尖左旋平移断层,主要倾向西,局部倾向东,倾角约70°。该断层主要以构造角砾岩和局部脆韧性剪切带为特征,断层附近的伴生构造表明该断层为左旋平移断层。

张八岭隆起带北段西缘自北向南出现三个北北东向延伸的燕山期花岗岩体,即关店岩体、瓦屋刘岩体和瓦屋前岩体,其中瓦屋刘岩体发育一条北东向左旋脆韧性剪切带。

合肥盆地东部肥东县龙山出露早白垩世毛坦厂组安山岩和黑石渡组安山岩熔岩。在黑石渡组火山岩中发现一系列产状为290°∠80°的左旋平移断层,断层面上有水平擦痕,火山岩中有一系列角砾岩。

(3)郯庐断裂带的平移时代

郯庐断裂带的平移时代关系到郯庐断裂带何时开始介入合肥盆地、张八岭隆起何时开始在盆地东部出现、盆地内的沉积何时与平移运动有关等重要问题。

为了准确确定郯庐断裂带的平移年龄,首次对盆地边缘的走滑糜棱岩、超糜棱岩和同走滑火成岩进行了40Ar/39Ar同位素定年,并对盆地东部龙山的同走滑火山岩进行了K-Ar同位素定年。

1.糜棱岩和超糜棱岩的40Ar/39Ar同位素定年

对合肥盆地东缘张八岭隆起带南段的13块糜棱岩、超糜棱岩和千枚岩全岩样品进行了40Ar/39Ar同位素测年(图4-29)(表4-3)。

图4-29郯庐断裂带安徽段同位素年龄平面分布及采样位置(根据陆,,2002)

1-盆地;2-变质基底;3-中生代火山岩;4-中生代岩体;5-故障;6-韧性剪切带;7—取样点;Ar表示40Ar/39Ar年龄;K-k-ar年龄;锆石U-u-Pb年龄

表4-3郯庐断裂带安徽段走滑糜棱岩样品40Ar/39Ar坪年龄统计

注:括号内为质量分数。

郯庐断裂带走滑糜棱岩全岩样品D-1的40Ar/39Ar坪年龄为120.48±0.75Ma;4-2号样品的40Ar/39Ar坪年龄为118.75±0.45Ma,两个坪年龄在误差范围内一致,指示为早白垩世(图4-31)。千枚岩全岩(编号13-2)的40Ar/39Ar坪年龄为120.96±0.66ma,也属于早白垩世。糜棱岩的40Ar/39Ar坪年龄分别为128.35±0.64ma(8-12号)、130.61.88ma(8-3-2号)和65438。特别值得指出的是,同一采样点的超糜棱岩(8-12号)和糜棱岩(8-3-2号)给出了误差范围内一致的年龄值(128.35±0.64Ma和130.438+0)。

全岩样品的40Ar/39Ar在70% ~ 80%的中间释放区给出了基本相同的坪年龄(表4-3)。较老的表观年龄出现在样品的高低温释放区(一般小于10%),这反映了可能有过量氩的影响。为了检查过量氩气对测试结果的影响,进行了40ar/36ar/36ar等时处理(表4-4),将7个样品的数据点全部拟合到相关性较好的等时时域内,相关系数为r,40ar/36ar的初始值在300.9±4.67 ~ 308.0±6.44之间,与大气值(295.5)相差不大。可见,过量氩对中部地区高原年龄的影响可以忽略,其值是可信的。这也反映了郯庐断裂带安徽段深部走滑韧性剪切带糜棱岩形成过程中,40Ar/39Ar同位素系统重新平衡,未受其他构造热事件的干扰,从而记录了断裂带走滑变形的冷却年龄。

表4-4糜棱岩样品的坪年龄、等时线年龄、相关系数(r)和40Ar/39Ar初始值。

测试结果表明,郯庐断裂带安徽段韧性走滑变形的冷却年龄为120 ~ 132 Ma,属于早白垩世早期,反映郯庐断裂带的大规模左旋走滑应发生在早白垩世早期。

2.走滑期侵入岩的40Ar/39Ar同位素定年。

官店岩体、瓦屋柳岩体和瓦屋穴岩体(图4-29)沿郯庐断裂带侵入,其长轴均沿郯庐断裂带延伸,是郯庐断裂带走滑过程中的同构造侵入花岗岩。

关店花岗岩的锆石U-Pb年龄为128±1Ma(李雪明等,1985)。为了进一步确定郯庐断裂带的走滑时间以及瓦屋刘岩体和瓦屋穴岩体的侵位年龄,对这两个岩体进行了黑云母40Ar/39Ar同位素测年。瓦屋刘和瓦屋穴岩体中黑云母的40Ar/39Ar坪年龄分别为127.87±0.46ma和120.00±0.50ma(表4-5,图4-31),均属早白垩世。两个样品都给出了理想的平台谱,平台年龄、等时线年龄、相关系数和40Ar/39Ar在80%中间释放区的初始值是一致的(图4-30,表4-5),这说明这两个样品的平台年龄是可靠的,不受过量氩的影响。因此,梁平的时代表明这两个岩体的侵位时间为早白垩世,从而验证了郯庐断裂带的走滑时代为早白垩世。同时也说明了关店岩体和瓦屋柳岩体(128Ma)的侵位时间略早于瓦屋穴岩体(120Ma),即岩体侵位具有由北向南迁移的规律。

图4-30郯庐断裂带安徽段走滑糜棱岩40Ar/39Ar年龄谱。

瓦屋刘岩体和瓦屋穴岩体黑云母40Ar/39Ar同位素测年结果。

图4-郯庐断裂带张八岭隆起带走滑花岗岩黑云母40Ar/39Ar年龄谱。

3.走滑期火山岩的K-Ar同位素定年

盆地东缘肥东县龙山仅出露毛坦厂组安山岩(图4-29),可与大别山北缘毛坦厂组对比。该火山岩的全岩K-Ar同位素年龄为119.2±23ma,因此确定该火山岩的喷发时间属于早白垩世,而非之前认为的晚侏罗世。该套火山岩的喷发年龄与郯庐断裂带走滑糜棱岩的变形年龄(120Ma)一致。很明显,郯庐断裂带的走滑运动诱发了火山活动,同时岩体被断裂带的左旋平移断层切割,所以是同一走滑期的火山喷发。

郯庐断裂带走滑糜棱岩、走滑期花岗岩全岩黑云母40Ar/39Ar同位素年龄和走滑期火山岩K-Ar年龄基本一致,指示为早白垩世早期。这无疑表明郯庐断裂带的大规模平移发生在早白垩世早期。因此,郯庐断裂带从早白垩世开始介入合肥盆地,成为盆地的东界,其大规模平移形成的张八岭隆起也于早白垩世开始在合肥盆地东部出现。晚侏罗世以前没有郯庐断裂带,因此侏罗纪的合肥盆地向东延伸,可能与郯庐断裂带向左错列的莱阳盆地相连。早白垩世以后,它成为两个独立的盆地,经历了不同的构造和沉积演化。

(4)合肥盆地早白垩世至晚白垩世早期的原型。

合肥盆地早白垩世-晚白垩世早期沉积区主要残留在盆地东部的大乔、肥东和舒城地区。大乔断陷朱巷组(K1z)和香道铺组(K2x)最厚处位于断陷东部,沿郯庐断裂呈北北东向展布。钻探揭示的最大视厚度超过1000m,地震资料解释的最大厚度可达4000m,总体呈现东厚西薄的特点。

郯庐断裂带在早白垩世成为合肥盆地的东界,仅在定远县张广一带向东穿过郯庐断裂带。大乔断陷东南部古城地区朱巷组(K1z)发现了深湖相沉积,其中含有暗色泥岩。何谦8井和何谦9井朱巷组(K1z)主要由暗色泥灰岩组成,无边缘相,反映沉积中心位于断裂带附近。地震剖面显示,朱巷组(K1z)在郯庐断裂带附近无明显增厚现象。

舒城断陷东部无钻孔揭露朱巷组(K1z)和香道铺组(K2x),地震解释剩余厚度约2000米。估计肥东地区朱巷组(K1z)和香道铺组(K2x)也有类似充填物,即受郯庐断裂控制,呈北北东向延伸。

综上所述,在朱巷组沉积时期(K1z),受郯庐断裂带平移的影响,合肥盆地东部是一个在断层一侧形成的走滑挠曲盆地(图4-32)。

图4-32合肥盆地东部早白垩世走滑挠曲盆地模型图

根据地震资料解释,霍邱断隆的朱巷组(K1z)相对较薄,但根据HF2000-384地震测线,朱巷组(K1z)有向西增厚的趋势,目前的下白垩统在大乔断陷西部有剥离和缺失的特征,因此推断早白垩世的合阜盆地具有广盆沉积的特点,其沉降中心可能是。

晚白垩世香岛铺组(K2x)沉积时期,郯庐断裂具有走滑正断层的特征。根据何谦9井和何谦10井的露头资料,郯庐断裂带西侧出现冲积扇沉积,沿郯庐断裂带西侧形成冲积扇群。因此,香道铺组(K2x)沉积时期的张八岭隆起成为合肥盆地的物源之一。此时的合肥盆地还是一个宽阔的盆地,由于郯庐断裂的走滑隆升形成了丈八龙陵。盆地东部的香岛铺组(K2x)沉积时,该区为断陷盆地。现今的保存条件是燕山晚期构造运动的结果。

郯庐断裂带的大规模平移运动诱发了以中酸性为主的岩浆活动。除了张八岭隆起上早白垩世花岗岩的侵位和火山喷发外,盆地内朱巷组(K1z)也有火山喷发,如肥东县龙山地区的安山岩和何谦9井下的玄武岩喷发,反映了当时活跃的构造背景。

总之,早白垩世合肥盆地仍以前陆盆地为主,盆地东部叠加挠曲盆地特征。盆地东部在晚白垩世早期为断陷盆地。