定遠(yuǎn)凹陷形成的區(qū)域構(gòu)造背景及其演化過程

詹 潤，丁 海*，張文永，孫 貴，隨峰堂，辛永超

1. 安徽省煤田地質(zhì)局勘查研究院，合肥 230088；2. 安徽省非常規(guī)天然氣工程技術(shù)研究中心，合肥 230088；3. 安徽省煤田地質(zhì)局物探測量隊，宿州 234000

1 引言

定遠(yuǎn)凹陷位于淮南煤田東側(cè)，是郯廬斷裂帶控制形成的一個中、新生代斷陷盆地。目前，淮南煤田的勘探開發(fā)主要集中在窯河、高塘湖一線以西、石炭系—二疊系埋藏較淺的復(fù)式向斜構(gòu)造帶內(nèi)。隨著煤炭開采技術(shù)的進步與非常規(guī)天然氣資源需求的增大，近些年逐漸向淮南煤田東部定遠(yuǎn)凹陷深部進行勘探，以期拓展找礦靶區(qū)范圍。

在大地構(gòu)造位置上，定遠(yuǎn)凹陷位于華北克拉通東南緣、秦嶺—大別造山帶北部前鋒帶、郯廬斷裂帶西側(cè)，是周邊多種大型區(qū)域動力學(xué)系統(tǒng)交匯、過渡部位，對認(rèn)識區(qū)域構(gòu)造演化具有重要的地質(zhì)意義。但是，受以往地質(zhì)資料與勘探程度的制約，人們對定遠(yuǎn)凹陷基本構(gòu)造面貌、演化過程及其構(gòu)造單元歸屬并不十分清楚。關(guān)于定遠(yuǎn)凹陷中、新生界之下是否賦存有大面積的石炭系—二疊系，其與淮南煤田、合肥盆地、蚌埠隆起、郯廬斷裂帶等周邊重要區(qū)域構(gòu)造單元之間的關(guān)系如何等，這些基礎(chǔ)性地質(zhì)問題一直困擾著人們，這不僅關(guān)系到淮南煤田東部邊界范圍的界定，同時也給下一步煤炭資源評價及非常規(guī)天然氣勘探選區(qū)帶來極大的困難?；诖?，本文將利用該地區(qū)最新的煤炭地質(zhì)調(diào)查成果，結(jié)合淮南煤田已有資料與前人相關(guān)認(rèn)識，應(yīng)用構(gòu)造解析、地球物理及區(qū)域?qū)Ρ鹊确治龇椒?，在對調(diào)查區(qū)構(gòu)造特征分析基礎(chǔ)上，理清其上古生界構(gòu)造歸屬，揭示該凹陷形成的區(qū)域構(gòu)造背景及其演化過程，為今后該地區(qū)能源勘探開發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)和方向。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

定遠(yuǎn)凹陷煤炭資源調(diào)查區(qū)塊位于華北克拉通東南緣，西部以武店斷裂、長豐斷裂與淮南煤田潘謝礦區(qū)相隔，東邊界為郯廬分支斷裂五河斷裂及張八嶺隆起，北側(cè)為定遠(yuǎn)山區(qū)及蚌埠隆起，南部與合肥盆地相接（圖1），是一個疊加在古生界之上的中、新生代斷陷—坳陷型盆地。

與定遠(yuǎn)凹陷相鄰的淮南煤田，總體表現(xiàn)為一近東西向展布的、“西窄東寬”的斷褶構(gòu)造帶，以潁上—定遠(yuǎn)斷裂、阜鳳斷裂、明龍山斷裂、劉府?dāng)嗔褳榻?，其?nèi)部次級構(gòu)造單元可以劃分為南部的阜鳳逆沖推覆構(gòu)造帶、北部的明龍山伸展滑覆構(gòu)造帶和位于中間的復(fù)式向斜構(gòu)造帶（李東平, 1993; 宋傳中等, 2005）（圖1）。其中阜鳳逆沖推覆構(gòu)造帶由一組向南傾的逆沖斷面組成，自北向南發(fā)育有阜鳳斷裂、舜耕山斷裂、阜李斷裂等大型逆沖斷層，平面上它們近似平行，剖面上組合為后展式疊瓦扇（姜波, 1993）。逆沖推覆前鋒斷層面傾角一般較陡，向后緣變緩、歸并到一水平的滑脫面上，并被潁上—定遠(yuǎn)斷層切割而斷入合肥盆地的深部。明龍山伸展滑覆構(gòu)造帶由后緣的劉府?dāng)嗔选⑶熬壝鼾埳侥鏇_斷層及中部低緩變形較弱的元古代—早古生代地層組成，其主要分布在上窯—明龍山一線，在唐集鎮(zhèn)以西不見蹤跡。剖面上，該帶呈現(xiàn)為順上古生界煤系地層及中、新元古界內(nèi)泥質(zhì)頁巖層向南滑動的寬緩背斜狀。

煤田兩翼受逆沖推覆作用，部分地層直立、倒轉(zhuǎn)、抬升，在八公山、舜耕山、上窯及明龍山地區(qū)有低山出露的太古界—下古生界。值得注意是，南部逆沖推覆面與北部重力滑覆面之下常保存有大面積的石炭系—二疊系原地系統(tǒng)煤層，其與上覆較老地層在剖面上構(gòu)成“二元結(jié)構(gòu)”，一直以來都是煤田重點勘探地區(qū)。煤田中部呈現(xiàn)為北西西向展布的扇形復(fù)式向斜構(gòu)造帶，主要以石炭—二疊紀(jì)煤系地層為主，除靠近南北兩翼推覆體處地層陡立外，一般傾角在5°～20°，并由一系列次一級的形態(tài)寬緩的褶皺組成，構(gòu)造發(fā)育較為簡單（圖1）。

圖1 定遠(yuǎn)凹陷及周邊地區(qū)構(gòu)造綱要（a）及典型地質(zhì)剖面圖（b）Fig. 1 Structural framework (a) and typical geological sections (b) in the Dingyuan sag and its adjacent area

淮南煤田內(nèi)地層自下而上發(fā)育有太古代五河群/霍邱群、中新元古代青白口系、震旦系，下古生代寒武系、奧陶系，上古生代石炭系、二疊系、三疊系下統(tǒng)、中生代侏羅系、白堊系及新生代古近系和大面積覆蓋的新近系、第四系。目前，定遠(yuǎn)凹陷內(nèi)僅有“合深4井”一口井鉆遇上古生界煤系地層。據(jù)該井及地震反射波揭示在3000 m以淺，該凹陷內(nèi)主要發(fā)育寒武系、奧陶系、二疊系山西組、石盒子組、石千峰組，白堊系、古近系、新近系與第四系等地層，自下而上可劃分出寒武系—二疊系、白堊系—古近系、新近系—第四系三個構(gòu)造層，深層地震反射波共解釋出上石盒子組1煤、6煤、8煤、13-1煤等多個標(biāo)志煤層段。

3 研究區(qū)構(gòu)造特征

受東側(cè)郯廬斷裂帶影響，定遠(yuǎn)凹陷自西向東總體呈現(xiàn)為NW—EW向弧形展布（圖2），其內(nèi)部構(gòu)造格局表現(xiàn)為伸展與走滑疊加的特征。根據(jù)本次二維地震解釋成果，凹陷內(nèi)主要發(fā)育NW向、EW向與NNE向三組斷層，其中EW向斷層規(guī)模最大，為區(qū)內(nèi)主要優(yōu)勢方位斷層，傾向多向南（圖2），主要以張性或張扭型活動為主，自北向南發(fā)育靠山集斷層、永康斷層、橋頭楊斷層、朱灣斷層等較大型斷層。這些EW向斷層自北向南呈階梯狀逐級下降，最后可能斷入合肥盆地。其中，永康斷層延伸最遠(yuǎn)、規(guī)模最大，該斷裂沿研究區(qū)中部橫穿而過，將研究區(qū)分為北部低凸起帶與南部洼陷帶（圖3），其斷距自西向東有逐漸變大的趨勢，靠近郯廬斷裂帶一側(cè)斷距可達1500 m以上（圖2和圖3b）。NNE向斷層規(guī)模次之，以西傾為主，斷距相對較小，該組斷層多右行切割東西向斷層，呈現(xiàn)明顯的走滑性質(zhì)。該組斷層數(shù)量自西向東有逐漸增多的趨勢，主要有武店斷裂、五里戴斷層、石刀山斷層、黃家壩斷層、南陽集斷層等，全區(qū)受NNE向斷層切割可被分為30余個小斷塊（圖2）。NW向斷層數(shù)量較少，兼具伸展與走滑性質(zhì)，且僅在局部發(fā)育，主要有西周家斷層、石塘汪斷層、永康斷層和朱灣斷層等（圖2）。受EW向與NNE向斷層系統(tǒng)控制，凹陷整體呈現(xiàn)為“南北分帶、東西分塊、南深北淺、東深西淺”的空間格局（圖3），且不同地區(qū)地層起伏與厚度變化明顯（圖3），顯示出不同斷層系統(tǒng)差異性活動的特點。

圖2 定遠(yuǎn)凹陷基巖構(gòu)造圖Fig. 2 Geoloqical map showing the bedrock structures in the Dingyuan sag

圖3 定遠(yuǎn)凹陷南北向地震解釋剖面圖（剖面位置見圖2）Fig. 3 Interpretation of N-S seismic sections in the Dingyuan Sag (see Fig. 2 for location of the sections)

定遠(yuǎn)凹陷古生界中發(fā)育兩個較大型的、平行分布的寬緩次級褶曲構(gòu)造，分別是北部的定遠(yuǎn)—永康向斜與南部的東興—青洛背斜（圖2和圖3）。定遠(yuǎn)—永康向斜呈NW—近EW向延伸約36 km，其軸部與永康斷層基本平行，西端被武店斷裂切割可能沒入窯河深部，東端在定33孔附近被NW向斷層切割而消失。該向斜兩翼地層總體較為平緩，南翼地層傾角2°～10°，煤系一般埋藏較深，構(gòu)造相對簡單，北翼斷裂較為發(fā)育，煤系地層遭受破壞且連續(xù)性較差，在靠山集斷層以南地區(qū)，煤系反射波組已很難識別。東興—青洛背斜長約45 km，軸部基本與朱灣斷層重合，該背斜內(nèi)煤系地層傾角一般4°-20°，西部陡、東部緩，南翼地層向南有逐漸變深的趨勢，煤層底板標(biāo)高一般在-1500 m以深（圖3）。另外，在調(diào)查區(qū)東側(cè)NW向斷層附近還發(fā)育一系列短軸斷背斜構(gòu)造，其上石炭系—二疊系埋藏較淺（圖2和圖3b），其形成可能與NW向斷層早期壓扭性活動有關(guān)（見后文）。

從定遠(yuǎn)凹陷基巖構(gòu)造圖（圖2）上可以看出，EW向斷層組主要以平行式或斜交式等間距排列，局部與北西向斷層連接呈弧形。剖面上該組斷層多切穿煤系基底，向上止于古近系頂部（圖3）。其中大型EW向斷層控制了較厚的中、新生界，表現(xiàn)為生長斷層的性質(zhì)，剖面上主要以階梯狀、y狀、地壘或地塹形式出現(xiàn)（圖3）。NNE向斷層組平面上多以平行式、入字型或羽狀組合排列，剖面上局部可見走滑花狀構(gòu)造樣式。如在過石刀山斷層北段的地震剖面上（圖4），主干斷裂近于直立，其兩側(cè)地層產(chǎn)狀、地震反射差異明顯。主干斷裂西側(cè)地震振幅強、頻率高、反射平穩(wěn)，地層較厚，連續(xù)性好。斷裂東側(cè)地震振幅弱，反射較為雜亂，地層相對較陡、連續(xù)性相對較差（圖4）。其古近系頂部具有明顯的擠壓褶皺現(xiàn)象，褶皺地層與新近系底面呈角度不整合接觸，但其下部地層錯動關(guān)系顯示主斷裂與分支斷裂均為正斷層性質(zhì)，整體上該處呈現(xiàn)為下部“負(fù)花”、上部“正花”的似花狀構(gòu)造（圖4）。受資料限制，目前對區(qū)內(nèi)發(fā)育的NW向斷層剖面構(gòu)造特征并不十分清楚，但從平面組合關(guān)系看，該組斷層主要伴生于NNE向斷層附近，兩者多呈“X”型共軛狀分布（圖2）。

圖4 石刀山斷層剖面構(gòu)造樣式圖Fig. 4 Structural pattern of the Shidaoshan fault profile

4 古生界構(gòu)造單元歸屬探討

受以往工作程度較低的限制，關(guān)于定遠(yuǎn)凹陷古生界尤其是上古生界煤系地層構(gòu)造歸屬，一直不太清楚。雖然前人（姜波和王桂梁，1995；趙宗舉等，2000；）認(rèn)為定遠(yuǎn)凹陷合深4井發(fā)現(xiàn)的煤系與淮南煤田同屬于一個大地構(gòu)造單元，但對于該凹陷煤系構(gòu)造層在次級構(gòu)造單元歸屬問題上，一直缺少有效證據(jù)和更深入的討論，其在周邊區(qū)域構(gòu)造單元中的位置如何，對周邊構(gòu)造單元劃分及成因演化過程有何指示意義等，均不十分清楚。然而，這些基礎(chǔ)性地質(zhì)問題對于認(rèn)識該地區(qū)煤系天然氣成藏規(guī)律及淮南煤田東部邊界的厘定，具有關(guān)鍵性的意義。因此，本次通過對比分析周邊地區(qū)地質(zhì)與地球物理等資料，對定遠(yuǎn)凹陷上古生界構(gòu)造單元歸屬進行了約束。

由上分析可知，定遠(yuǎn)凹陷內(nèi)上古生界煤系地層分布總體較為穩(wěn)定，向南有繼續(xù)延伸并加深的趨勢，且區(qū)內(nèi)并未見到地層強烈傾斜、直立及倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，構(gòu)造較為簡單。平面上，該區(qū)整體呈NW—近EW向弧形展布，弧形構(gòu)造的西段與淮南煤田潘謝礦區(qū)構(gòu)造線基本可以銜接對應(yīng)。其垂向結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為復(fù)式向斜形態(tài)，其內(nèi)發(fā)育的次級褶曲均被近EW向斷層所控制，且NNE向斷層切割近EW向構(gòu)造線，兩者共同組成菱形斷塊狀。因此，無論從構(gòu)造組成、幾何學(xué)形態(tài)，還是煤系地層展布格局上看，定遠(yuǎn)凹陷與淮南煤田中部復(fù)式向斜構(gòu)造帶都具有高度的一致性。

眾所周知，淮南煤田“南推北滑”的構(gòu)造邊界是其最為顯著的構(gòu)造特征（王文杰等, 1992） （圖1），印支期華南與華北兩大板塊的強烈碰撞在前陸地區(qū)的淮南煤田南側(cè)，形成了橫貫東西的阜鳳逆沖推覆構(gòu)造帶，該推覆構(gòu)造帶與豫西煤田南緣的逆沖斷裂帶，共同組成豫淮煤田南緣的大型逆沖推覆斷裂帶，總體上近東西向延長達數(shù)百公里，是華北板塊南緣規(guī)模最大的斷裂帶之一。但令人疑惑的是，該斷裂構(gòu)造帶在定遠(yuǎn)凹陷最近一次煤炭地質(zhì)勘查中并未被揭示。以往研究（姜波等, 1995）認(rèn)為，受武店斷裂左行平移活動影響，阜鳳逆沖推覆構(gòu)造帶向東不再延伸，并截止于武店斷裂。武店斷裂東盤的定遠(yuǎn)地區(qū)由于與武店斷裂走滑運動矢量近于一致，其內(nèi)古生界地層未遭受擠壓破壞，也未形成明顯的逆沖推覆變形。但該觀點無法解釋煤田內(nèi)大量發(fā)育的NNE向斷層及其與近EW向構(gòu)造之間的關(guān)系，也未考慮到郯廬斷裂帶的走滑控制作用。本次筆者通過調(diào)閱合肥盆地航磁資料發(fā)現(xiàn)，定遠(yuǎn)凹陷在航磁△T等值線圖上顯示為低異常區(qū)（圖5），研究區(qū)南側(cè)（淮南市以東耿集巷、朱灣鎮(zhèn)南一帶）發(fā)育一條明顯的、北西向升高的正異常梯級帶，該帶向西與壽縣、淮南地區(qū)高磁異常梯度帶連成一片，向東與郯廬斷裂帶正梯級帶相接，其南側(cè)又變?yōu)槠届o負(fù)背景的磁異常分布區(qū)（圖5），指示該構(gòu)造帶與其南北兩側(cè)基底性質(zhì)差異較大，可能發(fā)育太古代或早元古代強磁異常地層，進而表現(xiàn)為一個相對隆起構(gòu)造高帶。因此本次工作推斷，定遠(yuǎn)凹陷南側(cè)發(fā)育的北西向隆起高帶應(yīng)是淮南煤田南緣逆沖推覆構(gòu)造的東延部分，其構(gòu)造位置相對西部煤田段發(fā)生了向東南的偏轉(zhuǎn)，并未被武店斷裂截斷而消失。

圖5 淮南、定遠(yuǎn)地區(qū)航磁△T等值線平面圖（據(jù)中石化勝利油田資料，2003修改）Fig. 5 The plan map of △T aeromagnetic contour in the Huainan and Dingyuan area

前文所述，淮南煤田北緣沿著上窯—明龍山一線發(fā)育一個伸展滑覆構(gòu)造帶，該帶由西向東規(guī)模有變大的趨勢，其是否繼續(xù)延伸至定遠(yuǎn)地區(qū)，一直鮮有報道。本次工作通過查閱調(diào)查區(qū)北側(cè)定遠(yuǎn)山區(qū)以往區(qū)調(diào)資料發(fā)現(xiàn)①安徽地質(zhì)調(diào)查院. 2000. 武店、總鋪、永康鎮(zhèn)、定遠(yuǎn)縣區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].，在定遠(yuǎn)山區(qū)北坡山腳下丁家戶—陳家、洼子王—大郭巷一線發(fā)育有山前坳陷盆地，其走向與劉府?dāng)嗔岩恢?，?yīng)受控于北側(cè)的劉府?dāng)嗔?。在老黎山、大鄔山、宋集、白云山、石牛山一線發(fā)育一條低緩傾角的伸展正斷層（白云山斷裂），該斷層總體北西西（285°）走向，南傾，斷層與其上地層傾角10°～25°，斷層面上階步、反階步、擦痕十分發(fā)育，擦痕線理 110°～140°，傾角 10°，指示上盤向南東滑動。白云山斷裂的下盤發(fā)育可塑性較強的中元古界宋集組泥灰質(zhì)大理巖、砂泥質(zhì)千枚巖，斷層面之上則為能干型極強的中、新元古界曹店組、伍山組中厚層或塊狀的石英砂巖、凸鏡狀的鐵質(zhì)礫巖或鐵礦層，即該伸展斷層面為一滑動構(gòu)造面。另外，在定遠(yuǎn)山區(qū)南側(cè)發(fā)現(xiàn)大量外來滑塊，這些滑塊大者不足2 km2，小者還不到100 m2，現(xiàn)已查明這些滑塊巖石主要由新元古代曹店組、伍山組、劉老碑組及寒武系饅頭組等地層組成。在定遠(yuǎn)山區(qū)南坡前緣露頭尺度，發(fā)育一系列倒向南西的等厚斜歪褶皺及向北傾的逆沖斷層，其產(chǎn)狀特征指示由北向南的擠壓推覆作用。定遠(yuǎn)山區(qū)以上構(gòu)造特征符合伸展滑覆構(gòu)造的特點，且與上窯、明龍山等地滑覆構(gòu)造在空間、結(jié)構(gòu)上保持一致，可見該處山體應(yīng)為淮南煤田北緣伸展滑覆構(gòu)造系統(tǒng)的東部延伸，且其規(guī)模較上窯、明龍山滑體更大（圖1）。

通過與鄰區(qū)構(gòu)造、地層及地球物理的對比分析，本次工作認(rèn)為定遠(yuǎn)凹陷內(nèi)上古生界應(yīng)屬于淮南煤田中部復(fù)式向斜構(gòu)造帶的東延部分，并應(yīng)經(jīng)歷了與淮南煤田相似的構(gòu)造變形過程。其南側(cè)的耿集隆起構(gòu)造高帶對應(yīng)于淮南煤田南緣逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)，北側(cè)的定遠(yuǎn)山區(qū)對應(yīng)于淮南煤田北緣伸展滑覆構(gòu)造系統(tǒng)，南北兩側(cè)構(gòu)造邊界對定遠(yuǎn)凹陷上古生界構(gòu)造單元歸屬具有約束作用，淮南煤田東部邊界可能一直延伸至郯廬斷裂帶附近。

5 區(qū)域構(gòu)造背景及其演化過程

通過以上對定遠(yuǎn)凹陷構(gòu)造特征、構(gòu)造單元歸屬及區(qū)域?qū)Ρ确治隹芍ㄟh(yuǎn)凹陷屬于多期復(fù)合的疊加型盆地，其構(gòu)造演化與淮南煤田基本同步。但由于其緊鄰郯廬斷裂帶，在構(gòu)造演化上又呈現(xiàn)出一定的獨特性。根據(jù)區(qū)域動力學(xué)背景及煤田沉降、抬升歷史，自聚煤期后研究區(qū)構(gòu)造演化可以總結(jié)為以下六個階段。

5.1 中晚三疊世（T2+3）：印支期前陸變形階段

中三疊世期間，在周緣板塊的匯聚、調(diào)整背景之下，揚子板塊以低角度形式俯沖于華北板塊之下，大別造山帶在此過程中快速隆起，隨后揚子板塊于晚三疊世發(fā)生了折返（Hacker et al., 2006; 許志琴等,2015），并造成了自造山帶向華北克拉通腹地的強大推擠力，在華北克拉通南部地區(qū)產(chǎn)生了強烈的前陸變形，區(qū)域上則形成大量的北西西向逆沖推覆構(gòu)造（圖6a）。

定遠(yuǎn)凹陷處于大別造山帶北部前陸變形的前鋒帶與外緣帶，內(nèi)部大量發(fā)育的近EW向斷層與擠壓褶皺，其方位與南側(cè)的大別造山帶近于平行展布，且這些EW傾向與褶皺多向南傾，具有前陸褶斷帶縱斷層與縱彎褶皺的特點，其成因顯然是區(qū)域擠壓應(yīng)力呈波浪式向北傳遞到該地區(qū)并發(fā)生脆性縮短變形的結(jié)果。在此期間，淮南煤田南緣形成了阜鳳斷裂、潁上—定遠(yuǎn)斷裂等組成的逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)，在航磁異常圖上則表現(xiàn)為一個相對隆起的構(gòu)造高帶。值得注意的是，研究區(qū)東側(cè)的郯廬斷裂帶在此造山運動中以轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)斷層的形式出現(xiàn)（朱光等，2006），其左行平移運動一方面抵消了來自南部的推擠力，造成了推覆塊體之間變形程度與運動速率的差異。由于這種左行平移運動的影響自東向西有逐漸減弱的趨勢，因此造成了研究區(qū)東部受強烈牽引而發(fā)生了向東南的偏轉(zhuǎn)，但西部受牽引影響較小，推擠向北擴展較遠(yuǎn)，從而其整體構(gòu)造格局呈現(xiàn)為NW—EW向的弧形展布特征。另一方面，在近EW向斷層與褶皺之間會出現(xiàn)大量伴生的NNE向右行走滑調(diào)節(jié)斷層，它們對南北向擠壓產(chǎn)生的位移量吸收、調(diào)整，目前區(qū)內(nèi)所發(fā)育的武店斷層、黃家壩斷層、石刀山斷層、五里戴斷層等可能源于此類斷層。

總之，印支期前陸擠壓變形奠定了區(qū)內(nèi)以發(fā)育線型褶皺、逆沖斷層為主的NWW向主體構(gòu)造格局（圖6a），并使得上古生界煤系顯著抬升并遭受剝蝕。同時，該期構(gòu)造活動還會導(dǎo)致本區(qū)煤系地層生烴作用減弱或停止，煤系天然氣生成量明顯降低。

5.2 早、中侏羅世（J1+2）：相對隆起階段

早、中侏羅世期間，繼揚子板塊折返運動之后，在大別造山帶周緣前陸地區(qū)形成了應(yīng)力松弛環(huán)境（Liu et al., 2004; Wallis et al., 2005）。定遠(yuǎn)凹陷南部的合肥盆地內(nèi)形成了巨厚的中、下侏羅統(tǒng)原始前陸坳陷沉積，并且前陸沉積的厚度自合肥盆地南側(cè)向華北腹地呈逐漸減薄的趨勢（徐啟東等, 2005）。定遠(yuǎn)及淮南地區(qū)由于遠(yuǎn)離碰撞造山帶邊緣，此時可能未接受沉積或僅沉積了較薄的地層，總體上處于相對隆起的狀態(tài)，從而區(qū)內(nèi)普遍缺失早、中侏羅世地層。

5.3 晚侏羅世（J3）末期至早白堊世初期（K1初期）：南北向擠壓背景下郯廬斷裂帶第二次左行走滑改造階段

晚侏羅世至早白堊世初期，區(qū)域板塊再次發(fā)生調(diào)整。中國東部動力學(xué)體制已完全由古特提斯域轉(zhuǎn)變?yōu)闉I太平洋域，華北東部構(gòu)造應(yīng)力場再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，區(qū)域上整體表現(xiàn)為近NS向的擠壓作用，即為燕山運動B幕（張岳橋等, 2007; 朱光等, 2018）。這一應(yīng)力場狀態(tài)有利于NNE向斷層發(fā)生左行平移活動，郯廬斷裂帶在此階段發(fā)生了第二次左行平移活動，并在區(qū)域上形成了以郯廬斷裂帶為代表的左行壓扭性斷層系統(tǒng)，同時大部分地區(qū)受擠壓抬升（圖6b）。

圖6 定遠(yuǎn)凹陷及周邊地區(qū)構(gòu)造演化模式圖Fig 6. The maps of tectonic evolution model in the Dingyuan sag and its adjacent area

定遠(yuǎn)凹陷在近NS區(qū)域擠壓與郯廬斷裂帶左行壓扭性活動共同影響下，再次發(fā)生剝蝕作用，區(qū)內(nèi)三疊系可能已經(jīng)剝蝕殆盡。先期形成的近EW向斷層很容易被利用而復(fù)活，繼續(xù)表現(xiàn)為逆沖活動，同時也會新生一些EW向逆斷層。印支期形成的NNE向右行走滑調(diào)節(jié)斷層則會轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮凶呋顒?。凹陷東側(cè)的郯廬斷裂帶在左行走滑活動過程中，在其旁側(cè)還會派生NW向壓扭性斷層及褶皺（圖6b）。定遠(yuǎn)凹陷東部定33井與67-6井附近，上古生界煤系發(fā)生了強烈抬升與剝蝕作用，其內(nèi)發(fā)育的西周家、石塘汪等NW向斷層及伴生褶皺可能是郯廬斷裂帶該階段左行壓扭性活動所致。

燕山運動期間，凹陷內(nèi)上古生界煤系地層再次抬升并遭受剝蝕，這對煤系天然氣的生成與保存十分不利。但從淮南煤田內(nèi)部構(gòu)造變形規(guī)律看（詹潤等, 2017），該時期構(gòu)造運動強度弱于印支期，其構(gòu)造應(yīng)力并未將印支期形成的格局完全改變。

5.4 早白堊世期間（K1）至古近紀(jì)（E）：伸展改造階段

早白堊世至古近紀(jì)期間，由于太平洋板塊俯沖方式的改變，華北板塊東部出現(xiàn)了弧后伸展環(huán)境，區(qū)域上主要承受NNE—SSW或近NS向拉張作用（朱光等，2016），并伴隨有大量的斷陷盆地、巖漿活動和伸展性正斷層發(fā)育。在此應(yīng)力條件下，定遠(yuǎn)凹陷周圍一些大型區(qū)域性斷裂，如郯廬斷裂帶、劉府?dāng)嗔选⑽涞陻嗔?、潁上—定遠(yuǎn)斷裂等，由先期的壓扭性斷層轉(zhuǎn)為伸展性斷層，并發(fā)生了強烈的斷陷活動（圖6c）。定遠(yuǎn)凹陷也在該時期形成、發(fā)展，由于早期形成的近EW向斷層與區(qū)域拉張方向近于垂直，對其復(fù)活十分有利，因此在其下盤控制形成了較厚的中、新生代沉積。需要注意的是，受東側(cè)郯廬斷裂帶強烈伸展活動影響，區(qū)內(nèi)斷裂尤其是近東西向斷裂活動強度具有自西向東逐漸增大趨勢，其控制中、新生代沉積的厚度也由西北至東南逐漸加大（圖6c）。該時期NNE向斷層與NW向斷層均發(fā)生了負(fù)反轉(zhuǎn)活動，并分別表現(xiàn)為右行與左行張扭性活動，石刀山斷層出現(xiàn)的負(fù)花狀構(gòu)造主要由該期活動所致。

早白堊世至古近紀(jì)期間發(fā)生的伸展構(gòu)造活動，是華北南緣盆地發(fā)展的主要時期。受潁上—定遠(yuǎn)斷裂活動影響，研究區(qū)及其南部的合肥盆地持續(xù)加深。與此同時，研究區(qū)北側(cè)的劉府?dāng)嗔岩舶l(fā)生了強烈的伸展活動，并導(dǎo)致了煤田北側(cè)的蚌埠隆起顯著抬升（王文杰等, 1992）。在巨大高差與重力勢能作用下，蚌埠隆起古元古代—早古生代地層失穩(wěn)并順煤系或中元古界泥頁巖層向南滑動推覆，并最終形成了定遠(yuǎn)山區(qū)伸展滑覆構(gòu)造（圖6c）。因此，在定遠(yuǎn)山區(qū)滑覆構(gòu)造前緣之下仍可能保留有一定面積的煤系地層。

中、新生代的區(qū)域伸展構(gòu)造活動對上古生界煤系地層再次進行了改造，由于其經(jīng)歷時間長、且臨近郯廬斷裂帶，該時期構(gòu)造活動可能已將前期擠壓或壓扭性構(gòu)造樣式完全改造，因此在凹陷內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)明顯的擠壓逆沖現(xiàn)象。該時期伸展斷陷活動使得煤系地層再次埋藏，根據(jù)現(xiàn)今深度推測，其沉降幅度最大可能達2500 m以上。另外，在郯廬斷裂帶附近及淮南煤田內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了大量侵入煤系的早白堊世巖體和古近紀(jì)幔源玄武巖（牛漫蘭等, 2005; 黃暉等, 2014; 任自強等, 2016），這與區(qū)域上此階段巖漿活動較為頻繁相吻合（楊青亮等, 2012; 李三忠等,2018），深部熱物質(zhì)的大規(guī)模侵入與深埋藏作用將十分有利于該地區(qū)煤系烴源巖的二次生烴作用。

5.5 古近紀(jì)末期：擠壓反轉(zhuǎn)階段

古近紀(jì)末期，中國大陸東部最大的構(gòu)造事件是喜馬拉雅造山運動下青藏高原的大規(guī)模隆升作用（Harrison et al., 1992），在此造山過程中形成了自印度板塊向中國大陸的構(gòu)造擠出作用（葉卓等,2018）。華北東部前期發(fā)育的盆地在此期間遭受擠壓，并廣泛抬升、剝蝕，區(qū)域上普遍發(fā)育了古近系與新近系之間的角度不整合面。與此同時，凹陷東側(cè)的郯廬斷裂帶主要表現(xiàn)為右行走滑活動，其內(nèi)發(fā)現(xiàn)的古近系頂部壓扭性現(xiàn)象應(yīng)是在此構(gòu)造背景之下形成的。由圖4地震剖面還能看出，該期構(gòu)造活動并沒有將前期伸展構(gòu)造完全改變，只是影響了古近系頂部地層，因此形成了下部“負(fù)花”、上部“正花”的構(gòu)造樣式，其對煤系地層改造影響也十分有限。

5.6 新近紀(jì)（Q）—第四紀(jì)（N）：坳陷式均勻沉降階段

新近紀(jì)以來，區(qū)域上主要呈現(xiàn)為均勻的坳陷式沉積特征（解東寧等, 2007; 林玉祥等, 2015）。定遠(yuǎn)凹陷此階段斷裂活動較弱，主要接受披覆式沉積（圖6d）。近年來一些研究（安美健等, 2011; 許立青,2013）發(fā)現(xiàn)，這一時期華北地區(qū)實際上處于坳陷背景下的近東西向弱擠壓作用中，新構(gòu)造運動仍然較明顯。近代以來地震記錄中（劉澤明等, 2008），定遠(yuǎn)地區(qū)東部時常有感地震發(fā)生，中西部地區(qū)卻鮮有報道，這無疑受其東側(cè)郯廬斷裂帶新構(gòu)造活動的影響。

6 結(jié)論

（1） 定遠(yuǎn)凹陷是郯廬斷裂帶控制下形成的一個中、新生代斷陷盆地，內(nèi)部具有伸展與走滑疊加的特點，上古生界呈現(xiàn)為斷褶構(gòu)造特征。該凹陷呈NW—EW向弧形展布，主要發(fā)育 EW向、NNE向與NW向三組構(gòu)造系統(tǒng)，其中NNE向構(gòu)造多右行切割EW向構(gòu)造，兩者共同控制了盆地內(nèi)斷塊狀格局，不同斷層系統(tǒng)在平面和剖面上呈現(xiàn)出差異化的構(gòu)造發(fā)育特征。

（2）通過與鄰區(qū)構(gòu)造、地層與地球物理特征對比研究，對定遠(yuǎn)凹陷上古生界構(gòu)造單元歸屬進行約束，其應(yīng)是淮南煤田中部復(fù)式向斜構(gòu)造帶的東延部分，并且經(jīng)歷與淮南煤田相似的構(gòu)造變形過程，淮南煤田的東部邊界可能一直延伸至郯廬斷裂帶附近。

（3）受大別造山帶隆起及郯廬斷裂帶中、新生代走滑活動影響，定遠(yuǎn)凹陷自聚煤期之后分別經(jīng)歷了印支期（T3）前陸變形、早中侏羅世（J1+2）相對隆起、晚侏羅世（J3）末期至早白堊世初期（K1初期）郯廬斷裂帶左行走滑改造、早白堊世期間（K1）至古近紀(jì)（E）伸展改造、古近紀(jì)末期擠壓反轉(zhuǎn)以及新近紀(jì)（Q）—第四紀(jì)（N）坳陷式均勻沉降六個主要演化階段。