North China block,Jiao-Liao-Koreablock and Tanlu fault
喬秀夫 張安棣
原文刊於2002年中國地質，第29卷第4期。本文強調現今郯廬斷裂帶是從震旦紀開始的壹個構造—地震帶，而不是中生代平移的構造帶。本文是將地表地質記錄、地震記錄與深部地質聯系討論郯廬斷裂的平移問題。本文刊出後立即被廣泛引用。
華北塊體（NCB）與膠遼朝塊體（JLKB）是中朝板塊東部從震旦紀（630 Ma）開始裂解的兩個不同的構造單元。兩個塊體的界線稱古郯廬斷裂（PTLF）。古郯廬斷裂位置與現今郯廬斷裂（TLF）相吻合，即由合肥向北延伸，過渤海，經沈陽以東呈NE走向至吉林南部。古郯廬斷裂帶附近震旦紀碳酸鹽巖中的強地震記錄及相應的輝綠巖侵位，是中朝板塊內部裂解的基本地質證據，古郯廬斷裂帶（板內地震帶）與元古宙超大陸Rodinia的裂解時期是壹致的。
兩個塊體上，太古宙基底巖石不同；元古宙及古生代的發展歷史有別，兩個塊體於晚石炭世的莫斯科期重新閉合。朝鮮半島中部的臨津江帶曾被認為是大別—膠南造山帶的東延部分，但臨津江帶只是壹般性斷裂，膠南超高壓帶在朝鮮半島並未發現。朝鮮半島南部主體與遼東半島古生界相似，因此，將中朝板塊的南界，也是膠遼朝塊體的南界置於朝鮮半島之南，它與膠南造山帶以黃海轉換斷層（YSTF）聯結。
遼寧省瓦房店（舊稱復縣）與山東省蒙陰含金剛石的金伯利巖分布在郯廬斷裂帶的東、西兩側，南北方向距離約550km。兩地金伯利巖年齡值在500～450 Ma之間，即中奧陶世末侵位。鑒於兩地金伯利巖在巖相學、礦物學與侵位年齡等某些方面的相似性，又緊鄰郯廬斷裂兩側，有些地質學家認為二者在侵位時可能相距頗近，屬同壹巖省，因而將瓦房店與蒙陰兩個金伯利巖巖省之間的距離總是用郯廬斷裂的巨大平移來解釋。
郯廬斷裂為切過巖石圈的深斷裂，對比瓦房店與蒙陰兩地巖石圈剖面的異同，應是判斷郯廬斷裂有無巨大平移的重要依據。通過對金伯利巖中地幔樣品的研究，揭示出了兩地巖體侵位時所穿越的古巖石圈剖面是很不壹致的，表明二者當時並非連接壹起或相距甚近。筆者結合區域地質構造研究得到的新認識，發現它們實際是分別侵位於中朝板塊的兩個不同的構造單元上，兩地距離與平移無關，不支持郯廬斷裂左行走滑巨大平移的觀點。本文期望這種交叉學科研究所提供的材料能有助於討論中國東部這壹巨型斷裂系統的性質。
中朝板塊東部以郯廬斷裂為邊界分為兩個地史經歷不同的塊體，即華北塊體（NCB）與膠遼朝塊體（JLKB）。
1 塊體的基底巖石組成與邊界
中朝板塊東部兩個塊體基底的太古宙巖石分布見圖1。據伍家善等研究結果[1]，山東半島、遼東半島、吉林南部及朝鮮半島的大部分地區（JLKB）保存有從3800 Ma至2500 Ma，即從始太古代至新太古代的巖石，包括TTG巖系、超鎂鐵質、鎂鐵質層狀雜巖等（圖1中①）；在其以西地區（NCB）以新太古代巖石為主（圖1中②③④），包括大陸島弧火山巖及巖漿雜巖與表殼巖（圖1中④）。北起河北省東部青龍縣，南至山東濟寧縣，南北近300km為古元古代的前陸盆地，由變質礫巖，變粒巖、片巖互層（原巖為濁積巖）組成（圖1中⑤）。大體以郯廬斷裂為界，太古宙盆地向西俯沖，依次出現新太古代島弧與古元古代前陸盆地，郯廬斷裂大體即這壹俯沖帶位置。南起合肥，向北經魯中，過渤海由沈陽向北東方向（密山—敦化）的郯廬斷裂構成兩個塊體之間的邊界（圖1）。
對膠遼朝塊體的南界，也是中朝板塊的南界位置有著不同的意見。
圖1 中朝板塊太古宙基底及構造簡圖
（右側為含金剛石金伯利巖侵位的元古宇和下古生界剖面）
SKP—中朝板塊；TLF(PTLF）—郯廬斷裂K1（古郯廬斷裂Z—C1）；NCB—華北塊體；JLKB—膠遼朝塊體；YZP—揚子板塊；YSTF—黃海轉換斷層
1—太古宙地塊（始太古界，古太古界，中太古界，新太古界）；2—新太古界地塊，包有中太古界及始太古界巖塊；3—新太古代地塊；4—新太古代島弧；5—早元古代前陸盆地；6—塊體邊界；7—板塊大陸邊緣；8—含金剛石金伯利巖巖省位置；9—下寒武統薩布哈沈積；10—震旦系—下寒武統中地震災變記錄；11—青白口系礫巖（造山後沈積）；12—古元古界遼河群淺變質巖
朝鮮半島中部臨津江帶曾被認為（包括本文作者）是大別膠南造山帶的東延部分[2～5]，但臨津江帶只是壹般性斷裂，我國膠南超高壓帶在朝鮮半島並未被發現[6～8]；與膠東、遼東相同的太古宙基底巖石分布於半島北部及臨津江帶之南；華北型奧陶系分布於朝鮮半島的沃川帶（OGCHEON）及其以北地區，沃川帶是壹個早古生代坳陷帶。安太庠等[9]將沃川帶南界的河南剪切帶（Honam）作為中朝板塊的南界（圖1中HSZ）。考慮到朝鮮半島南部主體與遼東半島古生界的相似性，而沃川帶之南出露白堊系及同時期巖體，並無確切的揚子板塊標誌性地質記錄，本文采取韓國地質學家[7]及萬天豐的意見，將中朝板塊的南界，也是膠遼朝塊體的南界置於朝鮮半島之南的濟州島附近（圖1），它與膠南造山帶以推測的黃海轉換斷層（YSTF）聯接[7～8]。該轉換斷層解釋了膠南造山帶東段向北的推移。膠南造山帶的超高壓巖石向南西方向於第四系之下斷續與大別造山帶相連。
2 華北塊體與膠遼朝塊體的地質對比
華北塊體與膠遼朝塊體太古宙基底巖石的組成及時代不同（圖1）。元古宙與早古生代也有顯著區別（表1），簡要介紹如下：
（1）古元古界在兩個塊體上均有分布，但巖性及巖相方面有很大差別。膠遼朝塊體呈近EW 向分布的遼河群，其上部的巨厚白雲巖及菱鎂礦層在華北塊體上近SN方向分布的古元古界中從未發現。
（2）中元古界僅分布於華北塊體，在膠遼朝塊體完全缺失。
（3）青白口系（1000～800 Ma）在兩個塊體上均有分布，華北塊體南部有完整的青白口系，華北塊體北部燕山地區的青白口系為上統[10]。膠遼朝塊體上的青白口系與華北塊體北部類似，僅有上統，並且巖性壹致，均為穩定沈積類型的砂巖及泥晶灰巖。青白口系是Rodinia超大陸上的沈積或稱Rodinia上的蓋層。在兩個塊體上，青白口系僅在個別地點發現有地震災變事件記錄，但未構成區域性的帶狀分布。
（4）震旦系分布於華北塊體的南部邊緣，主體部分缺失。膠遼朝塊體是中朝板塊震旦系最發育的地區，廣布於山東、遼東、吉林南部及朝鮮半島北部。華北塊體南東邊緣、膠遼朝塊體西部及北部邊緣震旦系碳酸鹽巖中的強地震記錄是最重要的特征（圖2），這些地震記錄表明郯廬斷裂於震旦紀開始活動與形成[5,10]。與地震事件相伴生的是輝綠巖的侵位[10～13]。
（5）下奧陶統在兩個塊體上區別不大，但在膠遼朝塊體上尚未發現下奧陶統底部的巨型泥晶丘（mud mound)[14]。金伯利巖侵位於華北塊體東緣及膠遼朝塊體西緣，是奧陶紀最重要的地質事件。
（6）上奧陶統、誌留系、泥盆系在朝鮮半島均有發現[9,15]，陸相下石炭統分布於遼寧太子河流域，上述層位在華北塊體完全缺失。晚石炭世早期含Profusulinella的巴什基爾期海相沈積僅分布於膠遼朝塊體的西緣[16]及塊體東部朝鮮半島[15]。
晚石炭世後期海陸交互相含煤沈積遍布兩個塊體；二疊紀、三疊紀中朝板塊東部也未再顯示出沈積分異。
1000 Ma是元古宙超大陸Rodinia形成時期[11]（表1）。青白口紀典型的穩定類型沈積巖（石英砂巖、海綠石石英砂巖、頁巖、泥晶灰巖）覆蓋了整個中朝板塊東部地區。震旦紀沿現今郯廬斷裂位置發生的強地震記錄與輝綠巖侵位標誌著中朝板塊東部裂解為華北塊體與膠遼朝塊體，這種裂解可以看作是Rodinia裂解在中朝板塊內部的反映[11]。震旦紀至早石炭世兩個塊體沈積分異明顯，晚石炭世晚期兩個塊體上的沈積分異已不復存在。因此，膠遼朝塊體與華北塊體是中朝板塊東部震旦紀—晚石炭世早期的兩個不同的地史單兀。
表1 華北塊體與膠遼朝塊體地質對比
3 郯廬斷裂
郯廬斷裂是中國東部壹個重要的經向斷裂，對其研究的歷史很長，精度很高，但對壹些重要問題的認識尚有分歧。
3.1 郯廬斷裂發生的時間及性質
幾乎所有地質學家認為郯廬斷裂發生於中生代，但具體年代有分歧：三疊紀[17]，侏羅紀[18,19]，早白堊世[20～22]。筆者認為：郯廬斷裂是壹個發展歷史很長的斷裂，如表1所示，它始於震旦紀，晚石炭世暫時停止活動。在這壹階段，華北塊體為郯廬斷裂的上升盤，膠遼朝塊體為下降盤，導致在膠遼朝塊體上有著相對完整的古生界。作者將這壹時期（Z—C）的郯廬斷裂稱為古郯廬帶[5,10,11,12]。
古郯廬斷裂於中生代重新活動，其基本特征是由地壘及地塹組成的裂谷[18,24]（表1），裂谷活動壹直延伸至現代。
對郯廬斷裂在中生代期間的歷史演化，近年來萬天豐、王小鳳等均有詳細的研究，但很少註意到古生代及新元古代期間的郯廬斷裂。郯廬斷裂是壹條太古宙以來長期發展的地殼破裂帶，至今仍在活動的地震帶[24]。從震旦紀地震帶分布及古生代沈積史比較，郯廬斷裂始於震旦紀，更符合已有的客觀地質記錄。
3.2 郯廬斷裂發生過巨大平移嗎？
郯廬斷裂左行走滑巨大平移的概念由徐嘉煒提出，之後他與其研究集體對郯廬斷裂帶巨大走滑進行了系統研究，認為平移距離740～700km，最大錯移在魯西與遼北之間，走滑年代為早白堊世[20～22,25～26]。巨大平移的觀點得到相當多地質學家的認可，影響著壹代地質學家的思維，也有力地促進了對中國東部基礎地質的研究。
作者依據多年對郯廬斷裂帶兩側新元古界及下古生界精細地層研究，壹直對郯廬斷裂的巨大平移持懷疑態度[10,27～28]。
在過去討論郯廬斷裂有無大平移距離時，無論是支持平移或者質疑大平移觀點的地質學家，主要是根據斷層兩側晚侏羅世或早白堊世之前的地表出露的地質體或地質界線，如地層、巖相帶、早期構造線等的錯位而確定的。由於對同壹地表地質體的認識與對比不同，影響到對問題的***識。郯廬斷裂是切過巖石圈的深斷裂，對比斷裂兩側巖石圈剖面是否存在巨大錯位，應是解決郯廬斷裂有無巨大平移的有力依據。
3.2.1 地幔捕虜晶（粗晶）：金伯利巖與其他陸上幔源火山巖總含有多種地幔源巖的捕虜體，從而提供了直接研究大陸下巖石圈地幔的樣品。它們包括橄欖巖—輝石巖套，榴輝巖和榴輝藍晶巖、含鉀鎂堿閃石和金雲母的交代橄欖巖以及金雲母巖等，其中橄欖巖（虧損度不同的二輝橄欖巖和方輝橄欖巖）占最主導地位。然而，這種幔源巖石的捕虜體在金伯利巖中頗為稀少，而由幔源巖石離解、被金伯利巖捕獲並帶到地表的地幔捕虜晶（又稱為粗晶）卻要常見得多。最常見的是橄欖巖（主要是石榴子石和尖晶石二輝橄欖巖及少量的石榴子石方輝橄欖巖）離解後被金伯利巖捕獲並攜帶到地表的鎂鋁榴石和鉻尖晶石粗晶。有的金伯利巖含有較多的由榴輝巖源巖離解後被捕獲的鎂鋁—鐵鋁榴石等榴輝巖型粗晶。
圖2 古郯廬斷裂帶震旦系灰巖中的地震記錄
a—紋層灰巖中地震形成的泥晶脈，由某些紋層液化形成的盲脈與層內斷層（箭頭所示），興民村組，大連市金州區金石灘海岸；b—潮道中的液化碳酸鹽巖脈，黑色直立和斜列的脈與水平薄層碳酸鹽巖層連通，脈源自可液化薄層灰巖，趙圩組，江蘇省銅山縣趙圩鎮；c—液化泥晶脈（盲脈）在層面與垂直層面的表現，呈板狀體，張渠組，安徽省靈璧縣張渠村；d—紋層灰巖中地震液化泥晶脈（盲脈）及代表間震時的矽結殼層（鉛筆所示），望山組，安徽宿縣金山寨村；e—液化卷曲變形，九頂山組，江蘇省銅山縣馬村；f—地震津浪丘狀層，又被液化泥晶脈所切穿，興民村組，金石灘海岸
不同
鐘鳳竹，劉希光，張廣誠，等。我國金伯利巖巖石礦物特征及其與相似巖石的區別，1980。
莊德厚.遼寧復縣金剛石原生礦床地質研究報告，遼寧省地質礦產局，1982。
[29～33]。通過地幔捕虜晶的研究，可以獲得巖石圈組成的重要信息。遼寧省瓦房店（舊稱復縣）與山東省蒙陰含金剛石金伯利巖分布於郯廬斷裂帶的東、西兩側，南北方向距離550km（圖1）。采用金雲母Rb-Sr法與鈣鐵礦U-Pb法獲得蒙陰與瓦房店金伯利巖年齡分別為475 Ma與461.7±4.8 Ma，近20個年齡測定值在450～500 Ma之間，巖體應是在中奧陶世末期，中朝板塊總體隆升的構造背景下侵位的[29]。
不少研究者有鑒於蒙陰、瓦房店金伯利巖的巖相學、礦物學特征和侵位年齡等方面的相似性，地理位置又緊鄰郯廬斷裂帶兩側，對於這壹斷裂帶系中生代左行巨大平移走滑的觀點總是易予接受。雖然他們也發現兩地金伯利巖中粗晶組合有所不同，兩者的基底亦有著不同的發展史，但仍認為兩個金伯利巖巖省的產出與“左行平移走滑”有這樣或那樣的關系，認為它們在侵位時至少是相距頗近的[29,34]。
圖3 蒙陰、瓦房店奧陶紀古巖石圈剖面[37]
1—低鈣方輝橄欖巖；2—鈣方輝橄欖巖；3—二輝橄欖巖；4—低Cr;5—異剝橄欖巖
3.2.2 粗晶組合：蒙陰與瓦房店金伯利巖中的粗晶包括含鉻鎂鋁榴石、鉻尖晶石、鉻透輝石、鎂鈦鐵礦、金紅石、鋯石、碳矽石、金剛石等礦物。但蒙陰金伯利巖巖省中的紅旗27號巖墻、勝利1號巖管和紅旗1號巖墻中含有沂蒙礦（lindsleyite）和蒙山礦（mathia-site），稱為LIMA組礦物的端元礦物，在紅旗27號巖墻中高可達9000 g/m3(－2+0.5mm）（任喜榮，私人通信，1996）。Haggerty等[35]認為LIMA礦物是金伯利巖熔體上升至100km深處與那裏存在的含大陽離子親石元素（LIL)Ba-K-Ca-Sr-Na的輕稀土難熔鈦酸鹽的交代體發生交代作用形成的。因而把LIMA這種十分罕見的礦物當作是地幔交代作用的礦物標誌。Dobbs等[29]認為蒙陰金伯利巖所含LIMA礦物是它的下面存在交代橄欖巖幔源巖的證據。然而，這種LIMA礦物在瓦房店金伯利巖中從未被發現，表明瓦房店金伯利巖所穿切的巖石圈剖面與蒙陰的不同。
3.2.3 石榴子石粗晶形成溫度與巖石圈地層剖面：Griffin和Ryan采用痕量元素和主元素微區分析技術，建立和發展了單礦物地質溫度計[36]石榴子石地溫曲線、巖石圈地層等多種方法，用於“巖石圈填圖”[37]。
圖4 蒙陰、瓦房店金剛石包體和粗晶石榴子石與尖晶石包體的形成溫度分布[30]
張安棣曾與Griffin等[38]合作，獲得蒙陰與瓦房店兩地金伯利巖中石榴子石粗晶地溫曲線。依據石榴子石古地溫曲線為基礎，可建立起上地幔巖石圈柱狀圖。在圖3中給出了蒙陰和瓦房店的巖石圈剖面圖[37]，圖中兩地地幔源巖石類型相同，雖然都是以二輝橄欖巖居多，然而隨著深度加深，方輝橄欖巖的含量兩地卻很不相同，瓦房店較虧損的方輝橄欖巖明顯地變的多起來，蒙陰的方輝橄欖巖集中分布在130～190km深處，占剖面的50%，向更深處則反而減少了。而瓦房店金伯利巖以下的古巖石圈剖面，方輝橄欖巖在170km深處，數量僅20%，直到190～200km巖石圈底部的深處則激增到60%以上。另外，異剝橄欖巖在瓦房店剖面上占重要位置，蒙陰剖面則僅分布在淺處，且數量稀少。
3.2.4 金剛石及金剛石包體特征：金剛石也是金伯利巖中的壹種地幔粗晶，在金伯利巖中有兩種產狀，即粗晶和微晶，微晶有可能是在金伯利巖巖漿中晶出的，而粗晶則是捕虜晶。
金剛石含有同生礦物包體，主要的有橄欖石、石榴子石、輝石、尖晶石和硫化物。通過痕量元素與主元素分析途徑，首次獲得了蒙陰與瓦房店金伯利巖中金剛石包體石榴子石形成溫度分布（圖4)[38]。圖4所示兩地金剛石同生包體石榴子石形成溫度很不相同，蒙陰高於瓦房店，前者最高達1500℃，瓦房店不高於1200℃。圖4直方圖所示兩地包體石榴子石的形成溫度分布迥然不同，表明金伯利巖源區早在金伯利巖形成前，兩地太古宙的地質環境就不壹致，證明兩地金伯利巖是獨立的巖省，它們不曾相聚也非同源巖漿產物。
4 結論
山東蒙陰與遼寧瓦房店金伯利巖中地幔樣品研究，揭示了兩地巖石圈剖面地幔巖的組成比例不同（圖3）；包體與粗晶石榴子石形成的溫度不壹致，表明兩地金伯利巖在早古生代爆發侵位時，並不在相近位置。如圖1所示，郯廬斷裂兩側為兩個不同塊體：華北塊體（NCB）與膠遼朝塊體（JLKB），蒙陰與瓦房店金伯利巖分別侵位於上述不同塊體邊緣，穿過不同組分比例的地幔巖（圖3）及時代與厚度不同的蓋層（圖1右圖）。瓦房店與蒙陰金伯利巖巖筒兩地相距550km與平移無關。深部地幔地質學記錄與表層地質記錄[10,28]結論是壹致的，均不支持郯廬斷裂巨大平移740km的觀點。地幔地質學提供的資料，解釋了巖石圈古地幔、前白堊紀地質體在郯廬斷裂兩側的不相連接是兩個不同塊體（圖1中NCB及JLKB）基底巖石組成、構造性質及板塊蓋層發展差異造成的，而非平移的結果。
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