徐宿弧形構(gòu)造外緣礦產(chǎn)資源賦存狀態(tài)及強(qiáng)變形區(qū)應(yīng)力場(chǎng)分析

陳 俊，劉玉娟

（1.安徽省地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)院，安徽 合肥 230022；2.安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230009）

徐宿弧形構(gòu)造表現(xiàn)為向北西西凸出的弧形，因其特殊的平面展布，關(guān)于它的研究一直不斷。國內(nèi)外學(xué)者們從構(gòu)造解析，礦化情況測(cè)試，遙感解譯等方面都進(jìn)行過研究，在徐宿弧的構(gòu)造變形樣式，構(gòu)造發(fā)展演化等方面取得諸多研究成果。然而，對(duì)徐宿弧形構(gòu)造形成的應(yīng)力場(chǎng)分析研究不足，制約下一步對(duì)其資源勘探與開發(fā)。文章以前人基礎(chǔ)地質(zhì)資料為依托，運(yùn)用構(gòu)造解析的思路與方法，對(duì)徐宿弧形構(gòu)造東部九頂山組地層的強(qiáng)變形進(jìn)行詳細(xì)觀察，通過構(gòu)造應(yīng)力反演分析。以此揭示徐宿弧形構(gòu)造形成的大地構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景，也為區(qū)域進(jìn)一步找礦勘探提供參考。

1 地質(zhì)概況

徐宿弧形構(gòu)造屬于華北板塊東南緣，東緣以郯廬斷裂帶與揚(yáng)子板塊相接，構(gòu)造區(qū)發(fā)育的褶皺和逆沖斷層帶使得區(qū)域形成一個(gè)向北西西凸出的弧形構(gòu)造帶。研究區(qū)主要出露地層以海相碎屑巖系沉積為主，第四紀(jì)廣泛分布。礦體侵位于元古界和古生界的地層中。鋯石U-Pb年齡顯示礦體形成于中生代區(qū)域伸展背景下。

2 徐宿弧形構(gòu)造外緣礦產(chǎn)資源賦存特征

徐宿弧形構(gòu)造外緣礦產(chǎn)資源賦在蕭縣、宿州、淮北、利國一線的半隱蔽式含礦段及其以西的全隱伏含礦段內(nèi)，包括閘河復(fù)向斜、大吳集向斜、百善向斜、宿南向斜、拾屯向斜、南坪向斜、任樓向斜等等，構(gòu)成徐宿弧形構(gòu)造帶外緣下伏系統(tǒng)。

3 徐宿弧形構(gòu)造東部強(qiáng)變形狀態(tài)

野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)徐宿弧形構(gòu)造東部元古界九頂山組地層產(chǎn)狀明顯變陡，產(chǎn)狀為122°～138°∠67°～79°，發(fā)育有斜歪、倒轉(zhuǎn)褶皺。褶皺兩翼傾向一致，傾向?yàn)槟蠔|向，南東翼傾角相對(duì)較緩（33°～42°）、北西翼傾角較陡（62°～79°）；褶皺樞紐走向北東-南西，軸面亦傾向南東。綜合分析得出，褶皺指示來自南東向擠壓應(yīng)力的作用。斷層密集，野外測(cè)得斷層產(chǎn)狀為：走向北東-南西，斷面產(chǎn)狀139°∠75°。斷層面上階步清晰。多組逆沖斷層構(gòu)成逆沖斷層束，礦石破碎強(qiáng)烈（圖1）。同時(shí)在觀察中還發(fā)現(xiàn)九頂山組及其以下地層構(gòu)造變形也較強(qiáng)烈。剖面圖中顯示上元古界岠山組（Zz j）石英砂巖也發(fā)生強(qiáng)烈變形。

4 徐宿弧形構(gòu)造東部強(qiáng)變形區(qū)應(yīng)力分析

構(gòu)造應(yīng)力分析是通過分析斷面產(chǎn)狀，傾向，傾角，包括斷面擦痕等數(shù)值來恢復(fù)斷層形成時(shí)的構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)。本次工作對(duì)徐宿弧形構(gòu)造東部強(qiáng)變形區(qū)的斷層進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查，查找斷層中的共軛剪節(jié)理、斷面中的擦痕、階步、地層錯(cuò)斷等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)現(xiàn)象，包括主斷面傾向和傾角、擦痕側(cè)伏向和側(cè)伏角。

文章中應(yīng)力場(chǎng)反演方法是采用Jacques and Pierre所研制的反演軟件來反演應(yīng)力場(chǎng)。本次工作實(shí)測(cè)了徐宿弧形構(gòu)造東部強(qiáng)變形區(qū)中的50處斷層數(shù)據(jù)。最大主應(yīng)力（擠壓）方向σ1變化于南東-北西至南南東-北北西向，但主要優(yōu)勢(shì)方向?yàn)槟蠔|-北西。同時(shí)通過對(duì)最大主應(yīng)力方向進(jìn)行加權(quán)平均，得到徐宿弧形構(gòu)造東部強(qiáng)變形區(qū)主應(yīng)力優(yōu)勢(shì)方位約141°，為南東向主壓應(yīng)力。根據(jù)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中安德森理論，逆斷層為σ1與σ2近水平，σ3近直立，徐宿弧形構(gòu)造東部強(qiáng)變形區(qū)主干斷層應(yīng)力場(chǎng)顯示，它們的σ1與σ2方向近水平，而σ3近直立，指示為逆沖斷層應(yīng)力狀態(tài)，這與野外觀察斷層活動(dòng)方式相一致。同時(shí)本區(qū)南東-北西向的擠壓應(yīng)力還使得區(qū)域出現(xiàn)了北東-南西走向的褶皺，最終形成了現(xiàn)今斷裂與褶皺呈弧形展布的徐宿弧形構(gòu)造。

圖1 徐宿弧東部九頂山組強(qiáng)變形剖面圖

表1 徐宿弧東部九頂山組強(qiáng)變形正斷層擦痕反演應(yīng)力場(chǎng)數(shù)據(jù)表

圖2 徐宿弧東部九頂山組強(qiáng)變形晚期正斷層擦痕反演應(yīng)力場(chǎng)圖

此外在野外地質(zhì)現(xiàn)象中還發(fā)現(xiàn)有順層滑動(dòng)的正斷層發(fā)育，或者是逆沖斷層面有兩期擦痕發(fā)育，綜合斷層信息判斷早期是逆沖斷層，晚期正斷層。于是文章對(duì)野外測(cè)得的五組正斷層數(shù)據(jù)也進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)反演與成圖（圖2、表1）。結(jié)果表明，其σ3與σ2近水平，而σ1近直立。根據(jù)安德森理論，該斷層為張性正斷層，其中σ3走向?yàn)楸蔽?南東向，指示在北西-南東向拉張應(yīng)力下發(fā)生斷層活動(dòng)。

結(jié)合徐宿弧形成的大地構(gòu)造背景，中三疊世至早白堊世早期（T2-K1期間），華北板塊與揚(yáng)子板塊碰撞造山，郯廬斷裂帶發(fā)生了同造山左行轉(zhuǎn)換走滑，研究區(qū)內(nèi)蓋層受到強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力作用，主壓應(yīng)力方向?yàn)槟蠔|-北西向。早白堊世晚期至古新世末期（K1-E1期間），太平洋板塊朝北西方向高角度俯沖于東亞大陸之下，中國東部大陸下的軟流圈上涌及巖石圈拆沉，中國東部處于區(qū)域伸展背景下，拉張應(yīng)力方向亦為南東-北西向。

5 結(jié)論

徐宿弧形構(gòu)造在東部九頂山組地層中發(fā)育構(gòu)造強(qiáng)變形，通過應(yīng)力場(chǎng)反演得出弧形構(gòu)造變形主壓應(yīng)力方向?yàn)槟蠔|-北西向，此后在區(qū)域構(gòu)造伸展背景下形成正斷層，拉張應(yīng)力方向也是南東-北西向。徐宿弧形構(gòu)造外緣礦產(chǎn)資源賦存情況與變形研究對(duì)中國東部中三疊世至古新世末期區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有指示意義。