張玄杰， 張 婉， 佟 晶， 范子梁， 李 筱

(中國國土資源航空物探遙感中心，北京 100083)

日照—連云港地區(qū)主要斷裂重磁異常特征

張玄杰， 張 婉， 佟 晶， 范子梁， 李 筱

(中國國土資源航空物探遙感中心，北京 100083)

為滿足1∶25萬海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查需求，解決海陸過渡區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)問題，在統(tǒng)一編制1∶25萬重力異常圖和磁力異常圖的基礎(chǔ)上，分析日照—連云港地區(qū)主要斷裂的重磁異常特征。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，探討郯廬斷裂沂水段、桑墟—連云港斷裂、東海—贛榆斷裂的重磁異常特征及其地質(zhì)意義。結(jié)果表明： 昌邑—大店斷裂是郯廬斷裂沂水段的主斷裂； 作為蘇魯造山帶的南部邊界，桑墟—連云港斷裂控制了基底、地層和巖漿巖的分布； 東?！M榆斷裂將蘇魯造山帶分割為南、北2部分。這些新認識為日照—連云港地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供了重要參考。

重磁異常； 郯廬斷裂； 桑墟—連云港斷裂； 東海—贛榆斷裂； 日照； 連云港

0 引言

日照—連云港地區(qū)處于海州灣西部海陸過渡區(qū)，大地構(gòu)造位于華北板塊與揚子板塊結(jié)合部位。區(qū)內(nèi)發(fā)育郯廬斷裂、連云港—千里巖斷裂和嘉山—響水斷裂等，眾多學者對該區(qū)斷裂進行研究[1-7]，對陸地與海域之間的構(gòu)造銜接問題存在較多爭議。郝天珧等[1]認為南黃海周邊五蓮—青島—榮城和南黃海北部、朝鮮半島西緣及濟州島南緣共同組成的斷裂帶是中朝板塊與揚子板塊之間的結(jié)合帶； 王鑫等[2]認為郯廬斷裂帶江蘇段形成的NNE向重力高異常帶及重力梯度帶分隔了華北板塊和蘇膠塊體、下?lián)P子板塊，是重要的地球物理分界線； 王嵐[3]認為連黃大斷裂是下?lián)P子板塊的西部邊界斷裂，對下?lián)P子地區(qū)古生界海相碳酸鹽巖的構(gòu)造形成與演化、油氣聚散具有重要影響； 楊文采[4]認為嘉山—響水斷裂帶具有不對稱斷陷裂谷的性質(zhì)，可能是白堊紀郯廬古裂谷系的一個裂谷支，不等同于中朝板塊與揚子板塊的邊界； 趙永忠等[5]認為嘉山—響水斷裂是下?lián)P子區(qū)內(nèi)次級地層分界線，而非中朝板塊與揚子板塊的分界線； 張成基等[6]認為膠南造山帶南界為響水河—泗陽—滁州—廬江—潛山斷裂； 岳保靜等[7]認為華北揚子板塊碰撞結(jié)合帶應(yīng)為蘇魯超高壓變質(zhì)帶—千里巖隆起，五蓮—青島—牟平斷裂為該結(jié)合帶在陸地的北邊界，南邊界為連云港—黃梅斷裂。

因受地理條件限制，海陸過渡區(qū)缺少連續(xù)性的地球物理資料，制約了海岸帶地區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究。近年來，隨著我國海域航空磁力、航空重力調(diào)查工作的開展，在海陸過渡區(qū)積累了豐富的航空地球物理資料[8-11]。應(yīng)用1∶25萬重磁異常圖在海陸過渡區(qū)進行斷裂劃分與識別，對解決海陸過渡區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)問題具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北板塊與揚子板塊交匯部位，主體構(gòu)造單元為蘇魯造山帶，另涉及魯西隆起、萊陽盆地和蘇北南黃海南部坳陷等多個構(gòu)造單元(圖1)。蘇魯造山帶是大別—蘇魯造山帶的組成部分，大別—蘇魯造山帶西起湖北信陽，過紅安、岳西、潛山后被郯廬斷裂切斷，北移至江蘇新沂縣、東海縣，后經(jīng)日照、膠南延至山東半島最東端的榮成、威海，延長達數(shù)千米。該帶廣泛分布含柯石英的榴輝巖、片麻巖、大理巖等，是世界規(guī)模最大的超高壓變質(zhì)巖帶[1]。區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育，主要為NE向和NNE向斷裂，次為NW向斷裂。斷裂規(guī)模大小不一，性質(zhì)不同。已知大型斷裂主要包括郯廬斷裂、連云港—千里巖斷裂和嘉山—響水斷裂。

1.以中生代為主的沉積盆地； 2.中新生代沉積盆地； 3.主要斷裂帶； 4.推斷斷裂帶； 5.蘇魯超高壓變質(zhì)帶； 6.毛北榴輝巖； 7.研究區(qū)范圍

圖1黃海及鄰區(qū)構(gòu)造簡圖[12]
Fig.1TectonicsketchofYellowSeaanditsadjacentarea[12]

區(qū)內(nèi)太古宇、元古宇、古生界、中生界及新生界均有出露，但分布不均。山東半島地區(qū)發(fā)育前寒武系變質(zhì)巖和中、新生界沉積巖，缺失古生界沉積巖； 蘇北地區(qū)多為覆蓋區(qū)，零星出露元古宇、中生界及新生界。

研究區(qū)巖漿巖分布廣泛，巖漿巖在蘇魯造山帶尤為發(fā)育，以燕山期巖漿巖為主，還發(fā)育太古宙—古元古代、新生代巖漿活動的產(chǎn)物。

2 巖石物性特征

2.1 密度特征

本次野外實際測量發(fā)現(xiàn)，山東半島前寒武系基本出露于地表，中、新生界僅分布于萊陽盆地等沉積凹陷中。前寒武系密度大多為2.65 g/cm3以上，中生界密度為2.51～2.59 g/cm3，新生界古近系密度約為2.18 g/cm3，山東半島廣泛出露的海西期花崗巖體密度為2.56～2.68 g/cm3。

江蘇地區(qū)前震旦紀云臺組—錦屏山組及下部朐山組片巖、片麻巖及混合巖平均密度為2.62～2.76 g/cm3。中下三疊統(tǒng)及整套古生界平均密度約為2.68 g/cm3，而上三疊統(tǒng)至中下侏羅統(tǒng)密度稍小，為2.56 g/cm3。下白堊統(tǒng)葛村組—上侏羅統(tǒng)西橫山組密度為2.50 g/cm3，上白堊統(tǒng)浦口組—泰州組平均密度為2.30 g/cm3，阜寧組及三垛組地層密度約為2.23 g/cm3。此外，毛北地區(qū)榴輝巖密度為3.37～4.27 g/cm3。

由上可知，研究區(qū)山東半島前寒武系以及下?lián)P子地區(qū)元古宇、古生界密度較高，且分布較廣泛，其與上覆中生界存在較大的密度差； 新生界密度較小，與下伏中生界也存在較大的密度差?；◢弾r體與中生界密度相近，但明顯小于古生界及前寒武系密度，因此，當花崗巖體侵入至上述地層時，往往引起低值重力負異常。

2.2 磁化率特征

膠東地區(qū)磁性地層主要為太古宇—古元古界膠南群變質(zhì)巖及中生界火山巖； 江蘇地區(qū)磁性地層主要為震旦系下部朐山組。此外，出露于海州地區(qū)的中元古界云臺組、錦屏組及中、新生代火山巖也能引起局部高異常。膠東半島地區(qū)廣泛分布的燕山期侵入巖體也具有一定磁性，但磁性變化較大，在磁異常圖上表現(xiàn)為強度及規(guī)模均較大的正磁異常。

3 主要斷裂重磁異常特征

3.1 斷裂識別與圈定

利用重磁資料確定基底斷裂，特別是深大斷裂是一種行之有效的方法，其原因在于地質(zhì)體經(jīng)受斷裂作用后，斷裂兩側(cè)的地質(zhì)體常發(fā)生空間位置變動，斷裂帶附近的物質(zhì)結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，這些地質(zhì)體結(jié)構(gòu)、物質(zhì)和空間位置上的變化可表現(xiàn)在重磁圖上，形成明顯的重磁異常特征。

日照—連云港地區(qū)斷裂極為發(fā)育，其在重磁異常圖上的特征十分明顯。日照—連云港地區(qū)整體構(gòu)造格架由NE向和NNE向斷裂組成，西北部主要為NNE向延伸的郯廬斷裂帶，山東半島南部及海洲灣地區(qū)主要發(fā)育NE向斷裂。此外，NW向斷裂在區(qū)內(nèi)也較發(fā)育，往往切割早期形成的NE向、NEE向或NNE向斷裂。

3.2 典型斷裂地質(zhì)意義

3.2.1 郯廬斷裂帶沂水段(F1)

郯廬斷裂帶(郯城—廬江斷裂帶)最早由中國國土資源航空物探遙感中心(原地質(zhì)部地球物理探礦局航測大隊)發(fā)現(xiàn)。1957年，中國國土資源航空物探遙感中心在華北及周圍山區(qū)進行大面積石油構(gòu)造航磁測量時，在獲得的航磁圖上發(fā)現(xiàn)從安徽廬江，經(jīng)巢縣西、嘉山、江蘇泗洪、宿遷、山東郯城、莒南有1條呈NNE向、規(guī)模巨大并將淮河與蘇北平原截然分開的線性磁異常帶，命名為郯城—廬江異常帶，寬為5～20 km，長達470～480 km。該發(fā)現(xiàn)將以往在該帶上識別的零散或局部斷裂作為1條整體斷裂帶或斷裂系進行研究。

郯廬斷裂帶在研究區(qū)由西北部穿過，在布格重力異常圖及布格重力垂向一階導數(shù)圖上，重力場整體由西向東逐漸升高，斷裂帶顯示為梯級帶特征，梯級帶相對較平直，梯度較陡(圖2(a)，(b))，表明斷裂兩側(cè)基底存在顯著差異。為準確判斷線性構(gòu)造的位置，應(yīng)用刻痕分析法對航空布格重力數(shù)據(jù)進行處理。在刻痕處理邊界系數(shù)圖上，斷裂線性特征更加明顯。在航磁化極等值線圖上，郯廬斷裂帶整體顯示為不同磁場區(qū)的分界線(圖2(c))，斷裂帶內(nèi)幾條主要斷裂的磁異常特征各不相同。

(a) 布格重力異常影像圖 (b) 布格重力異常垂向一次導數(shù)影像圖(c) 航磁ΔT化極異常影像圖圖2 郯廬斷裂帶重磁異常特征綜合對比圖Fig.2 Comprehensive comparison of magnetic and gravity anomalies characteristics of Tanlu fault belt

郯廬斷裂帶在濰坊以南(沂沭段)由4條平行展布的斷裂組成，自東向西分別為昌邑—大店、安丘—莒縣、沂水—湯頭及鄌郚—葛溝斷裂，這4條斷裂以高角度切穿深部下地殼，并向下繼續(xù)延伸。在郯廬斷裂帶淺部沿主干斷裂發(fā)育一系列近于平行的次級斷裂，形成復雜的壘塹構(gòu)造格局。依據(jù)重磁資料，該斷裂帶內(nèi)規(guī)模較大的斷裂有3條，且斷裂位置清晰、連續(xù)性好。重磁資料確定的斷裂位置、延伸與地表已知斷裂接近，但細節(jié)有所差別。幾條斷裂的不同重磁特征是其構(gòu)造作用差異性的反映。昌邑—大店斷裂 (F1-1)對于東西兩側(cè)重磁場控制作用明顯，斷裂兩側(cè)地表出露的地質(zhì)體差異大，表明該斷裂應(yīng)為郯廬斷裂帶的東界主斷裂。沂水—湯頭(F1-3)及鄌郚—葛溝斷裂(F1-2)在重磁場上雖有反映，但與昌邑—大店斷裂 (F1-1)相比，其對構(gòu)造的控制作用稍弱。

3.2.2 桑墟—連云港斷裂(F3)

在研究區(qū)布格重力異常圖上，沿桑墟鎮(zhèn)—連云港一線分布1條窄而陡的梯級帶，北側(cè)為高值異常區(qū)，南側(cè)為低值異常區(qū)； 在研究區(qū)布格重力垂向一階導數(shù)圖上，該梯級帶南側(cè)伴生1條由局部低值異常構(gòu)成的線性異常帶； 在研究區(qū)磁場圖上，該位置對應(yīng)1條明顯的磁場分界線，界線北側(cè)為高頻異常的負磁場區(qū)，界線南側(cè)為平靜磁場區(qū)。上述重磁場之間的分界線和梯度帶即是桑墟—連云港斷裂(F3)的反映(圖3)。與區(qū)域地質(zhì)資料對比，發(fā)現(xiàn)該斷裂為連云港—黃梅斷裂(連黃斷裂)的一部分。連云港—黃梅斷裂西接郯廬斷裂，呈NE-NNE向，經(jīng)泗陽、海州入黃海，延伸至千里巖以東海域。該斷裂在江蘇響水—內(nèi)蒙古滿都拉地學大斷面上有明顯反映，斷裂兩側(cè)地層厚度差異明顯，北西側(cè)地殼厚度達30 km以上，東南側(cè)地殼厚度僅為20 km，研究表明該斷裂切割了莫霍面，是1條深大斷裂。

(a) 布格重力異常影像圖 (b) 航磁ΔT化極異常影像圖圖3 桑墟—連云港斷裂帶重磁異常特征綜合對比圖Fig.3 Comprehensive comparison of magnetic and gravity anomalies of Sangxu-Lianyungang fault

從重磁場特征推斷，斷裂兩側(cè)的基底具有明顯差異。斷裂北西側(cè)重力高的特點反映了深部存在高密度地質(zhì)體，且其埋藏相對較淺。根據(jù)區(qū)域物性資料，連云港、海州等地區(qū)地表出露的地質(zhì)體應(yīng)為華北地層區(qū)的太古宇—古元古界，該套地層在膠東半島南部廣泛出露，具有高密度的特點。由于原巖多含有基性火山巖物質(zhì)，往往具有強弱不均的磁性特征，在磁場圖上引起規(guī)模不等的局部磁異常。斷裂南西側(cè)靠近斷裂位置表現(xiàn)為低值重力異常，表明基底埋藏深，其上部可能發(fā)育中新生界，而海州灣南部的團塊狀高值重力異?？赡芘c相鄰陸區(qū)出露的元古宇海州群地層相當。斷裂南西側(cè)以發(fā)育團塊狀磁異常為特點，深度計算結(jié)果表明該套基底埋藏較深，為4～5 km，平靜的磁場特征說明區(qū)內(nèi)巖漿活動不發(fā)育，構(gòu)造變形較弱，推斷該套基底為南黃海中部剛性基底的一部分。

一直以來，蘇魯造山帶南部邊界存在連云港—黃梅斷裂(連黃斷裂)和嘉山—響水斷裂之爭。嘉山響水斷裂在研究區(qū)也有分布，即響水—陳家港斷裂(F9)，但其在重磁異常圖上，僅顯示為異常錯動線，斷裂南北兩側(cè)重磁場面貌差別較小，反映斷裂兩側(cè)應(yīng)為同一基底，將其作為蘇魯造山帶與下?lián)P子陸塊的界線依據(jù)并不充分。而桑墟—連云港斷裂與其相比，重磁資料反映出的斷裂兩側(cè)基底構(gòu)成、地層分布、構(gòu)造活動等方面的差異性更加顯著。因此，將桑墟—連云港斷裂作為蘇魯造山帶南部界線更合理。

3.2.3 東?！M榆斷裂(F5)

東?！M榆斷裂沿東?！丈小M榆一線延伸，在海頭鎮(zhèn)附近入海。該斷裂在布格重力異常圖上顯示為寬緩的梯度帶和區(qū)域重力場分界線，斷裂兩側(cè)重力場差別明顯，北側(cè)為低值重力異常區(qū)，南側(cè)為高值重力異常區(qū)。在航磁化極等值線平面圖上，斷裂表現(xiàn)為區(qū)域磁場分界線，斷裂北側(cè)為日照—膠南菱形強磁異常區(qū)，斷裂南側(cè)整體為負背景場。斷裂南北兩側(cè)的重磁場特征具有較強的相關(guān)性，北側(cè)高磁低重，南側(cè)低磁高重，反映斷裂南北兩側(cè)基底性質(zhì)、巖漿活動等存在明顯差異。

東海—贛榆斷裂位于蘇魯造山帶內(nèi)，其北側(cè)強磁異常及低值重力異常特征是新太古界—古元古界基底被后期巖漿強烈改造引起的。斷裂南側(cè)重力高、磁力低的特點是中—新元古界的反映。因此，以東海—贛榆斷裂為界，蘇魯造山帶可分為南北2部分，造山帶北部發(fā)育新太古界—古元古界基底，基底被后期巖漿活動強烈改造，形成大面積分布的中性及酸性巖體，這些巖漿活動可能與板塊碰撞造山作用有關(guān)。造山帶南部基底主要由中—新元古界組成，與造山帶北部相比，巖漿活動及構(gòu)造變形均相對較弱。

4 結(jié)論

(1)重磁場特征反映昌邑—大店斷裂是郯廬斷裂帶的東界主斷裂。

(2)桑墟—連云港斷裂兩側(cè)在基底構(gòu)成、地層分布、構(gòu)造活動等方面具有明顯的差異，與嘉山—響水斷裂相比，將桑墟—連云港斷裂作為蘇魯造山帶南部邊界更為合理。

(3)東?！M榆斷裂是蘇魯造山帶內(nèi)1條重要斷裂，以該斷裂為界，蘇魯造山帶可分為南北2部分，北部為受巖漿強烈改造的新太古界—古元古界基底，南部為變形較弱的中—新元古界基底。

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MagneticandgravityanomalycharacteristicsofmainfaultsinRizhao-Lianyungangarea

ZHANG Xuanjie, ZHANG Wan, TONG Jing, FAN Ziliang, LI Xiao

(ChinaAeroGeophysicalSurveyandRemoteSensingCenterforLandandResources,Beijing100083,China)

In order to meet the requirements of 1∶250 000 regional marine geological survey and solve essential geological problems of the onshore-offshore transition zone, based on the compilation of 1∶250 000 magnetic and gravity anomaly map, the authors analyzed the magnetic and gravity anomaly characteristics of the main faults in Rizhao-Lianyungang area. According to regional geological materials, the authors discussed the magnetic and gravity anomaly characteristics and geological significances of the main faults, such as Yishui segment of Tanlu fault, Sangxu-Lianyungang fault and Donghai-Ganyu fault. The results show that Changyi-Dadian fault is the main fault of Yishui segment of Tanlu fault. And as the southern boundary of Sulu orogenic belt, Sangxu-Lianyungang fault controls the distribution of basement, strata and magmatic rocks. In addition, Donghai-Ganyu fault cuts Sulu orogenic belt into southern and northern segments. These new geological recognitions have provided important references for the geological research in Rizhao-Lianyungang area.

magnetic and gravity anomalies; Tanlu fault; Sangxu-Lianyungang fault; Donghai-Ganyu fault; Rizhao; Lianyungang

劉永權(quán))

10.19388/j.zgdzdc.2017.06.09

張玄杰，張婉，佟晶，等.日照—連云港地區(qū)主要斷裂重磁異常特征[J].中國地質(zhì)調(diào)查，2017，4(6)： 66-70

P631.125； P631.222; P542

A

2095-8706(2017)06-0066-05

2017-07-05；

2017-09-07。

國家專項“海洋航空地球物理探測及應(yīng)用(編號： GZH200900502)”和中國地質(zhì)調(diào)查局“海南島及周邊航空物探調(diào)查(編號： DD20160141)”項目聯(lián)合資助。

張玄杰(1979—)，男，高級工程師，主要從事航空物探調(diào)查綜合研究。Email： zhangxuanjie@163.com。