徐宿弧形構造外緣礦產資源賦存狀態(tài)及強變形區(qū)應力場分析

陳 俊，劉玉娟

（1.安徽省地質測繪技術院，安徽 合肥 230022；2.安徽工業(yè)經濟職業(yè)技術學院，安徽 合肥 230009）

徐宿弧形構造表現(xiàn)為向北西西凸出的弧形，因其特殊的平面展布，關于它的研究一直不斷。國內外學者們從構造解析，礦化情況測試，遙感解譯等方面都進行過研究，在徐宿弧的構造變形樣式，構造發(fā)展演化等方面取得諸多研究成果。然而，對徐宿弧形構造形成的應力場分析研究不足，制約下一步對其資源勘探與開發(fā)。文章以前人基礎地質資料為依托，運用構造解析的思路與方法，對徐宿弧形構造東部九頂山組地層的強變形進行詳細觀察，通過構造應力反演分析。以此揭示徐宿弧形構造形成的大地構造動力學背景，也為區(qū)域進一步找礦勘探提供參考。

1 地質概況

徐宿弧形構造屬于華北板塊東南緣，東緣以郯廬斷裂帶與揚子板塊相接，構造區(qū)發(fā)育的褶皺和逆沖斷層帶使得區(qū)域形成一個向北西西凸出的弧形構造帶。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 徐宿弧形構造外緣礦產資源賦存特征

徐宿弧形構造外緣礦產資源賦在蕭縣、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，包括閘河復向斜、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，構成徐宿弧形構造帶外緣下伏系統(tǒng)。

3 徐宿弧形構造東部強變形狀態(tài)

野外地質調查發(fā)現(xiàn)徐宿弧形構造東部元古界九頂山組地層產狀明顯變陡，產狀為122°～138°∠67°～79°，發(fā)育有斜歪、倒轉褶皺。褶皺兩翼傾向一致，傾向為南東向，南東翼傾角相對較緩（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力的作用。斷層密集，野外測得斷層產狀為：走向北東-南西，斷面產狀139°∠75°。斷層面上階步清晰。多組逆沖斷層構成逆沖斷層束，礦石破碎強烈（圖1）。同時在觀察中還發(fā)現(xiàn)九頂山組及其以下地層構造變形也較強烈。剖面圖中顯示上元古界岠山組（Zz j）石英砂巖也發(fā)生強烈變形。

4 徐宿弧形構造東部強變形區(qū)應力分析

構造應力分析是通過分析斷面產狀，傾向，傾角，包括斷面擦痕等數(shù)值來恢復斷層形成時的構造應力狀態(tài)。本次工作對徐宿弧形構造東部強變形區(qū)的斷層進行野外地質調查，查找斷層中的共軛剪節(jié)理、斷面中的擦痕、階步、地層錯斷等構造運動學現(xiàn)象，包括主斷面傾向和傾角、擦痕側伏向和側伏角。

文章中應力場反演方法是采用Jacques and Pierre所研制的反演軟件來反演應力場。本次工作實測了徐宿弧形構造東部強變形區(qū)中的50處斷層數(shù)據(jù)。最大主應力（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)勢方向為南東-北西。同時通過對最大主應力方向進行加權平均，得到徐宿弧形構造東部強變形區(qū)主應力優(yōu)勢方位約141°，為南東向主壓應力。根據(jù)構造地質學中安德森理論，逆斷層為σ1與σ2近水平，σ3近直立，徐宿弧形構造東部強變形區(qū)主干斷層應力場顯示，它們的σ1與σ2方向近水平，而σ3近直立，指示為逆沖斷層應力狀態(tài)，這與野外觀察斷層活動方式相一致。同時本區(qū)南東-北西向的擠壓應力還使得區(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造。

圖1 徐宿弧東部九頂山組強變形剖面圖

表1 徐宿弧東部九頂山組強變形正斷層擦痕反演應力場數(shù)據(jù)表

圖2 徐宿弧東部九頂山組強變形晚期正斷層擦痕反演應力場圖

此外在野外地質現(xiàn)象中還發(fā)現(xiàn)有順層滑動的正斷層發(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。于是文章對野外測得的五組正斷層數(shù)據(jù)也進行應力場反演與成圖（圖2、表1）。結果表明，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走向為北西-南東向，指示在北西-南東向拉張應力下發(fā)生斷層活動。

結合徐宿弧形成的大地構造背景，中三疊世至早白堊世早期（T2-K1期間），華北板塊與揚子板塊碰撞造山，郯廬斷裂帶發(fā)生了同造山左行轉換走滑，研究區(qū)內蓋層受到強烈的擠壓應力作用，主壓應力方向為南東-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，拉張應力方向亦為南東-北西向。

5 結論

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