郯廬斷裂帶穩(wěn)定性特征與區(qū)域金礦化化的關系研究

任 杰

（合肥工業(yè)大學，安徽 合肥 230000）

郯廬斷裂帶是中國東部規(guī)模最大的斷裂帶，也是一條巨大的強震活動帶，沿郯廬斷裂帶城市與重大工程分布較多、人口密集，隨著城市的發(fā)展以及工程建設的不斷增多和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對郯廬斷裂帶的穩(wěn)定性研究具有重要的理論意義和實用價值[1]。

1 郯廬斷裂帶基本概況

郯廬斷裂帶是中國東部大陸邊緣上發(fā)育的一系列北東-北北東走向左行平移斷層中規(guī)模最大、構造位置最特殊、演化最為復雜的一條巨型斷裂帶。它南起湖北武穴，經(jīng)安徽太湖、桐城、廬江、嘉山，江蘇泗洪、宿遷、新沂，山東郯城、沂水、濰坊，跨過渤海，自遼寧營口向北貫穿東北三省，并且繼續(xù)向北延伸進入俄羅斯境內(nèi)[2-5]。

在中國境內(nèi)習慣上將郯廬斷裂帶分為南段（安徽段和江蘇段）、中段（山東段和渤海段）和北段（東北段）三個部分。其中，山東段又稱為沂沭斷裂帶，渤海段又稱為營濰斷裂帶。東北段自沈陽以北包括了兩條斷裂，分別稱為依蘭-伊通斷裂帶和敦化-密山斷裂帶。郯廬斷裂帶走向變化范圍大致在10°～45°之間（江蘇段和山東段走向北北東，安徽段和東北段走向近北東），平面展布形態(tài)呈緩“S”型（圖1），中國境內(nèi)延伸總長約2400km。

2 郯廬斷裂帶的活動規(guī)律

目前，郯廬斷裂帶的活動規(guī)律研究主要集中在蘇皖段和山東段。

其中在蘇皖段，郯廬斷裂帶活斷層廣泛出現(xiàn)，多呈現(xiàn)為斷層泥帶、斷層角礫帶和碎裂帶的分帶現(xiàn)象。安徽段活斷層除北端嘉山盆地段與南端由兩條主干活斷層構成外，區(qū)內(nèi)郯廬活斷層主體上為一條主干活斷層帶。這些活斷層在結(jié)構上呈現(xiàn)出破碎型與斷層泥型沿走向上相間出現(xiàn)，但以前者為主。在斷層類別方面，江蘇段活斷層主要以逆沖活動和右行平移活動為主，安徽段活斷層主要呈現(xiàn)為逆右行平移活動，但逆沖分量隨著斷層傾角變小而増大。應力狀態(tài)方面，依據(jù)區(qū)內(nèi)活斷層擦痕所反演的應力場，顯示它們活動時的區(qū)域上應力狀態(tài)為北東東－南西西向擠壓，與現(xiàn)今的應為狀態(tài)一致?；顒訒r代方面，綜合各類現(xiàn)象及研究工作，認為郯廬斷裂帶蘇皖段的最新活動時代主要集中在中更新世至全新世。詳細的野外工作發(fā)現(xiàn)，郯廬斷裂帶江蘇段內(nèi)活斷層多為早期正斷層直接復活成因，復活的早期正斷層包括地塹邊界正斷層及旁側(cè)伴生正斷層。山東段東地塹內(nèi)部存在的活斷層也延入了江蘇段，具有較強的活動性，在成因上也是早期斷層的復活。安徽段活斷層主體上是早期盆緣正斷層直接復活成因，局部出現(xiàn)在旁側(cè)反向斷層上。這些安徽段活斷層的活動并沒有改變早期盆地發(fā)育階段的地貌格局，顯示其累計垂直位移量有限，并與其右行平移為主相吻合。而以逆沖活動為主的江蘇段活斷層則多處顯示對現(xiàn)今地貌的明顯影響[6]。

山東段內(nèi)，野外工作發(fā)現(xiàn)，沂沭斷裂帶內(nèi)活斷層廣泛出現(xiàn)，主要是利用早期地塹邊界上的四條主干斷裂而復活，部分出現(xiàn)在旁側(cè)反向斷層上。四條主干斷裂上皆出現(xiàn)了破碎型與斷層泥型活斷層，也仍保留有局部不活動段。斷層類型方面，通過系統(tǒng)野外觀察，顯示沂沭斷裂帶內(nèi)的活斷層普遍呈現(xiàn)為逆右行平移，但逆沖分量在不同部位有所變化?；顒訌姸确矫?，活斷層結(jié)構與近代地震活動等信息指示，沂沭斷裂帶在新構造活動期的活動強度呈現(xiàn)為自北向南及自西向東增加的變化規(guī)律。應力狀態(tài)方面，通過應用一系列活斷層擦痕反演應力場，表明沂沭斷裂帶活斷層在新構造期是在北東東-南西西向擠壓應力作用下活動的，與現(xiàn)今的應力場狀態(tài)一致?；顒訒r代方面，綜合各類現(xiàn)象可得出結(jié)論，郯廬斷裂帶山東段的最新活動時代主要為晚更新世至全新世。

3 郯廬斷裂帶的活動性與地震危險性分析

郯廬斷裂帶同樣也是一條重要的地震活動帶（圖2）。其中山東段與渤海段曾發(fā)生過強烈地震，包括郯城1668年8.5級地震、公元前70年諸城7.0級地震及渤海1969年7.4級地震。

關于郯廬斷裂帶晚更新世以來的活動構造與地震活動性方面，地震部門在上世紀70～80年代進行過較為系統(tǒng)的研究，其成果主要被總結(jié)在《郯廬帶地震活動性研究》（魏光興等，1993，地震出版社）專著中。研究認為，郯廬斷裂帶的活動構造與地震活動具有明顯的分段性，總體上表現(xiàn)為中段活動性最強，歷史上有多次強震發(fā)生，屬于強震活動段；而南、北段活動性相對較弱，為中等地震活動段。

在郯廬斷裂帶的地震活動性方面，上世紀70～80年代地震部門開展過研究與分析。已有的成果認為，郯廬斷裂帶上6級以上強震沿斷裂帶具有2°（緯度）的等間距性，震源深度沿斷裂帶走向也具有一定的變化規(guī)律，以渤海段震源深度最深（15km～35km）。斷裂帶內(nèi)已發(fā)生過的中、強震周期分別約為300、90、50、30年。斷裂帶內(nèi)的弱震時間分布屬隨機態(tài)。斷裂帶內(nèi)誘發(fā)地震的斷層除北東、北北東走向者外，旁則北西向斷層也會誘發(fā)地震，特別是兩者相交處往往是大地震發(fā)生之處。

關于郯廬斷裂帶的活動與地震趨勢方面，其地震活動具有周期性，當前處于地震活動期。并依據(jù)地震空白區(qū)的分析，發(fā)現(xiàn)渤海大震后小震具有向東北方向遷移的趨勢，推斷遼東地區(qū)是未來可能發(fā)生強震的地區(qū)之一。高維民和李家靈（1988）通過對郯城特大地震的分析，指出沂沭帶8級大震原地重復周期為3000年左右，而不是原先人們認為的300年左右[7]。

圖2 郯廬斷裂帶安徽段周邊近代（黃色）及歷史（桔紅色）地震分布圖

郯廬地震帶是中東部規(guī)模最大的地震帶，沿郯廬深大斷裂展布，包括郯廬斷裂帶兩側(cè)及其鄰近地區(qū)與之平行或斜交的次級斷裂。該帶呈北北東走向，貫穿整個中朝斷塊區(qū)和華北地臺區(qū)的東部。該地震帶上曾發(fā)生多次強震，據(jù)統(tǒng)計研究，自公元1400年以來，以郯廬斷裂為中心200km范圍內(nèi)共發(fā)生M8.5級地震1次，M7.0～7.9級地震5次，M6～6.9級地震11次。該地震帶上的地震活動具有分段性：中段強度較大，頻度較低；南段強度較小，頻度較高。

郯廬地震帶中段為呈北北東向穿切由太古代結(jié)晶基底組成的華北斷塊區(qū)，主要由四條大致平行的主斷裂組成，這四條主斷裂在魯中沂、沭河谷地構成了20km～40km的“兩塹夾一壘”的構造，稱為沂沐深斷裂帶。該段是結(jié)構復雜、新活動強、基底介質(zhì)剛度較高。據(jù)史料記載，6級以上強震主要集中在郯廬斷裂帶中段，如1668年7月25日8.5級郯城地震。已有研究表明，郯廬斷裂帶處在強烈擠壓并兼有右旋扭動的斷裂段。由于它遭受的正應力大，剪切應力也大，易于積累大地震的能量，而難于以中、小地震的形式來釋放，故該段地震強度大，頻度低。

郯廬地震帶南段發(fā)育在揚子斷塊與華北淮陽斷褶的交界處，其介質(zhì)相對較軟，結(jié)構比較簡單，構造應力量級不高，地震活動強度不大，其地震活動水平較北段略高。

4 郯廬斷裂帶控礦的一般規(guī)律

礦體的形成與斷裂活動有著密不可分的關系，郯廬斷裂帶的分支斷裂及其次級斷裂控制著范圍內(nèi)的礦體分布、礦體規(guī)模、礦體類型以及礦化的富集程度。

4.1 不同級別構造對應控制不同級別成礦單元

不同規(guī)模的礦床對應不同級別的斷裂構造，多級構造控礦是研究區(qū)內(nèi)構造控礦的一個突出特點。礦田主要受NNE向主斷裂帶控制；礦床不僅受主斷裂帶控制，還受裂隙帶的影響；而礦體則受局部分支斷裂構造的控制。

4.2 構造對礦化的多級控制

研究區(qū)內(nèi)的招平斷裂、三山島斷裂、焦家斷裂均屬一級斷裂，他們既是成礦的導礦構造，又是容礦構造，在此斷裂帶上產(chǎn)出的礦床一般規(guī)模較大。玲瓏斷裂、大尹各莊斷裂屬于二級斷裂，只是容礦斷裂。其他的三級構造斷裂則控制著中小型礦點的分布和形成。

4.3 斷裂破碎帶控制礦化類型

不同的構造變形、巖石孔隙度，控制不同的礦化類型。通常情況下，規(guī)模較大的斷裂構造，巖石的孔隙度較大，強度高。反之，由于較小的斷裂一般多為脆性破裂，孔隙度小，構造巖強度低。

4.4 局部富集程度由構造斷裂控制

斷裂帶上的構造引張部位、主次斷裂帶的交匯部位、斷裂帶彎曲走向的部位等，由于這些部位的應力集中釋放，巖石破碎，所以更有利于成礦，礦液的聚集和流動。所以說，斷裂構造控制著礦體的富集[8-10]。

4.5 礦體常呈等距分布

由于構造變形的不均一和交叉復合，礦體僅在局部發(fā)育，使得構造控礦常常呈現(xiàn)等距離分布的特點。

5 成礦預測

（1）在斷裂帶的下盤部位，破碎巖帶種類越多，巖石破碎越強烈，成礦越有利。

（2）斷裂規(guī)模越大，切割越深，延伸越遠，越有利于導礦；力學特性呈張扭性，張性的斷裂越有利于容礦；在同一斷裂上，力學性質(zhì)發(fā)生變化的地方越有利于成礦。

（3）找金礦時，可以找與其共生的礦物，比如：黃鐵礦、黃銅礦、鋅礦、以及硫化物礦。所以硫化物礦成分越復雜，共生礦越多，越有利于找金礦。