德尔布干断裂分布在大兴安岭西坡的呼伦贝尔市西部地区，呈北东向延伸，在我国境内长达900km(图 1)，向南延入蒙古人民共和国后与中蒙古断裂相连^[1].在呼伦贝尔市北部，德尔布干断裂构成了根河-拉不大林火山沉积断陷盆地的西缘边界断裂，向南进入海拉尔火山沉积断陷盆地，成为嵯岗隆起与贝尔湖坳陷的分界线并控制了海拉尔盆地最重要的含油坳陷-贝尔湖坳陷的形成与演化.德尔布干断裂还控制了断裂带及其以西地区晚中生代贵金属、有色金属、稀土和铀矿带的形成和分布，在德尔布干断裂与蒙古- 鄂霍次克断裂之间的成矿带内，目前已经发现超大型矿床10处，大型13处，中小型数十处，其中有5个大中型矿床直接分布在德尔布干断裂内^[2~4].因此，德尔布干断裂的地质地球物理特征、形成时代和构造属性的研究，对于了解断裂与火山机构的分布规律和火山岩油气储层的关系，探索中生代火山岩中铀、稀土和金属矿产的成矿作用规律等都具有重要的理论和实际意义.

德尔布干断裂地处呼伦贝尔大草原覆盖区，岩石露头稀少，地表极少见到断裂踪迹，因此，迄今为止，关于德尔布干断裂的构造特征和构造属性存在很大分歧，但各种观点都缺乏有力的证据作支撑，严重制约了对该区晚中生代火山作用规律、成矿作用规律以及内蒙古东部大地构造格架的研究.本文主要采用重磁、MT、GGT 和地震剖面等地球物理方法并结合地质特征对德尔布干断裂的产状、深部结构进行综合研究，目的是确定断裂的构造属性，为研究断裂的控矿作用以及认识大兴安岭西坡构造格局提供基础依据.

为了获得德尔布干断裂区域分布规律，对1:250万重力异常分别向上延拓1 km、2 km、5km、10km、20km 和50km 并对不同方向水平求导的资料进行构造解译，结果显示，在重力向上延拓1~20km 不同深度水平135°方向导数图上，德尔布干断裂表现为一条明显的走向北东45°左右的重力场分界线(图 1)，断裂西部主要表现为重力高异常，东部主要表现为重力低异常.向上延拓不同高度的重力场东西差异显著，说明断裂两侧的岩性、基底和地壳结构不同.向上延拓至50km 仍然有异常分带性显示，反映断裂切割深度至下地壳.

图 1

Fig. 1

图 1 大兴安岭西坡重力向上延拓5km水平135°方向导数图(单位:mGal) 1 重力0值线；2 重力负异常；3 重力正异常；4 德尔布干断裂，A-A´、B-B´和C-C´为重磁异常解释剖面(依据刘财等[5]). Fig. 1 The derivative map of gravity upward continuation 5km，in horizontal 135° direction(unit:mGal) 1 Null-line of gravity；2 Gravity negative anomaly；3 Gravity positive anomaly；4 Derbugan fault； A-A´，B-B´ and C-C´；are explanation profiles of gravity anomalies and aeromagnetic anomalies (after Liu C et al. [5]).

在区域航磁异常上，德尔布干断裂表现为两种不同磁场的分界线，分界线走向北东45°左右，断裂北西侧为强烈升高的线性磁异常带，南东侧磁场强度明显降低.

刘财等^[5]在呼伦贝尔市垂直于德尔布干断裂方向测制了3条1:10 万高精度重磁剖面，采用基于DCT 法的欧拉反褶积对剖面重磁数据向上延拓0~20km追踪断裂轨迹，在莫尔道嘎镇-得耳布尔镇之间(图 1 A-A′)、上护林-三河乡之间(图 1B-B′)和八大关牧场东南地区(图 1C-C′)识别出德尔布干断裂，两个剖面显示了断裂向南东方向倾斜，一个剖面向北西陡倾，切割深度可达25km.

对研究区的3条1:100万MT 剖面资料进行了处理和解释，根据视电阻率等值线的分布形态对德尔布干断裂进行了识别并划分了构造分区^[5].在莫尔道嘎镇-得耳布尔镇之间(图 2A-A″)，断裂在电法剖面上是两个构造单元分界线，西侧为额尔古纳地槽褶皱带，东南侧为根河盆地；在上护林-三河乡之间(图 2B-B″)，断裂西侧为额尔古纳地槽褶皱带，东南侧为拉不大林盆地；在八大关牧场东南地区(图 2C-C″)，西侧为嵯岗隆起，东南侧为贝尔湖坳陷，三个剖面中断裂两侧电性存在明显差异，西侧隆起区的电阻率远高于东侧盆地区的电阻率.电阻率的曲线形态反映了断裂向南东倾斜.MT 对断裂反演结果与重力获得的结果基本相同，印证了断裂的存在和分布.

图 2

Fig. 2

图 2 德尔布干断裂电法解释剖面(据刘财等[5]) 1德尔布干断裂；大地电磁测深测点；剖面A-A´、B-B´和C-C´在图 1中的位置分别同A-A' B-B' C-C'. Fig. 2 The explanation profiles of electrical method (after Liu C et al. [5]) 1 Derbugan fault；2 The measure point of MT；The profiles position of A-A´，B-B´and C-C´ are same with the profiles position of A-A'，B-B' and C-Cf in Fig. 1.

满洲里-绥芬河地学断面给出满洲里-海拉尔区段的广角反射地震二维速度结构^[6]，在海拉尔盆地浅于8km 的速度等值线较细且平直，连续性好，波速随深度递增，以6.2km/s的等值线作为其下限.表明海拉尔盆地地壳上部物质组成稳定，成层性好^[7]，主要是由密度相近的浅变质沉积岩、火山岩、火山沉积岩所组成.8km 以下的地壳波速在横向与纵向上均变化较大，根据速度结构特征，可以解释出从嵯岗东部-博克图存在一条大型向东南倾斜的构造带，即德尔布干断裂.断裂两侧的速度等值线不连续且变化剧烈，反映了两侧是具有不同密度的地质体.

海拉尔盆地地震剖面解释结果显示，在嵯岗隆起东侧与红旗、乌尔逊和贝尔凹陷之间存在一系列北东向延伸并向南东倾斜的盆缘大型控盆正断层或断层组合(图 3)^{[8, 9]}，断层活动时期为晚侏罗世-早白垩世早期，控制了塔木兰沟组、铜钵庙组、南屯组沉积期箕状断陷和其中火山岩地层的形成与分布.从南向北将这些控盆正断层连接起来，组成明显北东向伸展断裂带，再向北断裂带可与嵯岗大型伸展变形带相连.该断裂带与重力解释出的德尔布干断裂的分布位置具有很高的吻合度.

图 3

Fig. 3

图 3 海拉尔盆地德尔布干断裂地震剖面解释图 (a)红旗凹陷424线地震剖面解释(剖面图位置见图 1E-E'；(b)乌尔逊凹陷1182线地震剖面解释(剖面图位置见图 1F-F'.K2q-Ce，上白垩统青元岗组-新生界；K1y，下白垩统伊敏组；K1d，下白垩统大磨拐河组；K1n，下白垩统南屯组；J3-K1U上侏罗统-下白垩统塔木兰沟组-铜钵庙组；PeJ，前侏罗纪基底. Fig. 3 Geological interpretation of seismic profiles of the Derbugan fault in Hailar basin (a) Geological interpretation of seismic profiles of Hongqi depression line No. 424 (The position of seismic profiles see Fig. 1 E-E')；(b) Geological interpretation of seismic profiles of Urxun depression line No. 1182 (The position of seismic profiles see Fig. 1 F-F') K2q-Ce，Qingyuangang formation of Upper Cretaceous-Cenozoic erathem； K1y，Yimin formation of Lower Cretaceous； K1 d，Damoguaihe formation of Lower Cretaceous； K1n，Nantun formation of Lower Cretaceous； J3-K1t，Tamulangou-Tongbomiao formation of UpperJurassic-Lower Cretaceous；PreJ，Basement of PreJurassic.

上述特征反映出德尔布干断裂东西两侧地质体的地球物理属性具有明显的差异，西侧地质体具有较高的密度、磁性和电阻率特征，主要反映了由花岗岩和变质岩所组成的隆升的额尔古纳地块基底；东侧地质体的密度、磁性和电阻率都相对较低，主要反映了晚中生代火山沉积断陷盆地.根据地球物理属性的差异还识别出断裂呈北东向延伸，向南东倾斜，是一条切割至下地壳的深大断裂.

在海拉尔市嵯岗镇东部301 国道公路路堑两侧，出露一条宽度在3000 m 以上的大型伸展变形带，呈NE 向展布.由于伸展变形带分布在前人所确定的德尔布干断裂通过地区，走向与德尔布干断裂完全吻合(图 4)，地质特征明显，因此，这条伸展变形带是地表研究德尔布干断裂的关键地区和重要窗口，也是断裂地球物理特征的一个重要佐证.

图 4

Fig. 4

图 4 嵯岗德尔布干断裂实测地质剖面图(剖面图位置位于图 1D-D') 1 黑云母花岗岩；2 黑云角闪片岩；3 白云母石英片岩；4 第四系；5 花岗质条纹状构造片麻岩；6 花岗闪长质条带状构造片麻岩；7 片麻状花岗岩；8 糜棱岩；9 样品号. Fig. 4 The measured geological section drawing of Derbugan fault in Qagan (The position is in Fig. 1D-D') 1 Granitite；2 Biotite hornblende schist； 3 Mca-quartz schist； 4 Quaternary； 5 Granitic streaked tectonic ；6 Granodioritic banded tectonic gneiss；7 Gneissic granite；8 Mylonite；9 Mamplenumber

大型伸展变形带主要由构造片麻岩所组成，叶理倾向主要为SE 或NE，部分向NW 倾斜，倾角变化较大，在30°~60°之间；线理主要向SE 或NE 方向倾伏，总体显示向东伸展滑移特征.构造片麻岩中条带状、条纹状构造十分发育(图 5a).条带状构造片麻岩中发育一系列特征性旋转应变组构，如不对称塑性流动褶皱、S-C 组构和a型线理等，它们在显微尺度上没有显示，但在露头尺度上却十分明显.岩石中细密的长英质矿物条带(宽度在0.1~0.5cm)经剪切、塑变拉断和旋转应变后形成均匀散布在暗色条带中定向排列的浅色眼球状构造(图 5b)，长英质眼球与剪切叶理有小角度交角，组成S-C 组构.条纹状构造片麻岩中条纹细密平直且定向排列，由竹节状复晶石英条纹与细小的粒状长英质矿物条纹交互排列而成(图 5c)，石英条纹中晶体呈长方形、矩形或拉长的多边形，单个晶体首尾相接构成竹节状，一些条纹是由两列、三列或多列具有明显的三边平衡结构的石英定向排列而成(图 5d).这些构造现象是鉴别构造片麻岩的重要标志，其中不对称塑性流动褶皱、塑变拉断旋转组构和S-C 组构是判别运动方向的重要标志^{[10, 11]}.构造片麻岩形成于地壳深部构造层次中，以岩石发生部分熔融、颗粒流动和扩散蠕变变形机制为主^[10~12].

图 5

Fig. 5

图 5 嵯岗伸展变形带野外及显微照片(照片在实测剖面中的位置见图 4) (a)花岗闪长质条带状构造片麻岩野外露头，条带状构造由浅色长英质矿物相对集中的条带和暗色角闪石、黑云母相对集中的条带相间 排列而成；(b)箭头指示眼球状构造，它们是细密的长英质矿物条带经剪切、塑变拉断和旋转应变而成；(c)花岗质条纹状构造片麻岩显微 照片，箭头指示条纹状构造，由竹节状石英条带与细小的粒状长英质矿物所组成的条带相间排列而成，正交偏光；(d)箭头指示竹节状石英条带中的三边平衡结构，正交偏光. Fig. 5 Field and micro-photos of large extensional deformation zone in Qagan (The position of photos in the measured geological section，see Fig. 4) (a) Outcrop of the granodioritic banded tectonic gneiss，banded structure s made up of relatively centralized banding of light-colored felsicmrneral and relatively centralized banding of dark-colored hornblende and biotite，which is interphasely arranged； (b) The arrow points ataugen structures ，which form the thin and dense felsic mrneral bands after shear，plastic deformation，tension fracture and rotational strain； (c) Photomcrographs of the granitic streaked tectonic gneiss，the arrow points at streaky structure，which s made up of the banding of bamboo-shaped quartz and the fine particle felsic mineral，which s rnterphasely arranged，crossed polars；(d) Photomicrographs，amongwhich the arrow points at the three edges equilibrium texture of the bamboo-shaped quartz ribbons，crossed polars.

迄今为止，关于德尔布干断裂的构造属性存在很大分歧，主要有两大类不同的观点:第一类观点认为，德尔布干断裂属于前中生代不同地块之间^[13]、不同时期造山带之间^[14]、地块与造山带之间^[15]以及造山带中不同构造单元之间^[16]的分界断裂或地块拼接带，这一类观点反映了前中生代德尔布干断裂的构造属性存在极大的不确定性；第二类观点根据嵯岗隆起构造片麻岩⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为130.9±1.4Ma认为，德尔布干断裂是早白垩世伸展构造变形的产物^[17].我国陆地和海域地学断面研究结果揭示，在地块之间和不同时期造山带之间的拼接带具有两侧速度结构差异性明显、速度等值线发生明显的错位、Moho面往往被断开、有时在岩石圈下部和软流圈出现向俯冲方向的地震反射图像、还可以出现代表古缝合带残块的高速楔形体楔入上地幔等特征；拼接带两侧电性结构也明显不同，往往有切入岩石圈下部的电性分界面^[18~21].但是在德尔布干断裂附近，满洲里-绥芬河地学断面中不具有断裂深切到Moho面、岩石圈下部和软流圈的地球物理特征，作者野外地质考察以及前人的工作，沿断裂至今也未见到蛇绿岩、洋盆硅质岩、混杂岩、蓝片岩和岛弧火山岩等代表板块或地块拼接带的标志性岩性出现，因此，地球物理和地质特征都不支持德尔布干断裂是拼接带的观点，相反，本文中多种地球物理方法解析、实测地质剖面与显微构造研究、断裂测年资料、断裂对晚中生代火山岩^{[9, 22]}、金属矿床^[2~4]以及盆地的控制作用^{[9, 23]}等，一致证实了德尔布干断裂构造属性属于分布在额尔古纳造山带之上切割至下地壳的深大断裂，是一条晚侏罗世-早白垩世大型伸展变形带，也是西部晚中生代隆起区与东部根河-拉不大林-海拉尔盆地贝尔坳陷之间的分界断裂.

在与研究区接壤的俄罗斯贝加尔湖以东的西伯利亚南部和蒙古北部，数十个晚中生代变质核杂岩体呈集群分布，其长轴呈北东向展布^{[24, 25]}，我国大兴安岭及其邻区也陆续发现一些呈北北东-北东向展布的晚中生代变质核杂岩体，这些变质核杂岩体的形成时代分布在158.0~110 Ma^[24~27]，即晚侏罗世-早白垩世，它们是先期增厚的地壳在晚中生代伸展减薄的结果.紧邻德尔布干伸展变形带并与其并列的北东向额尔古纳大型伸展变形带也形成于晚中生代.与变质核杂岩体和大型伸展变形带相伴的是，在贝加尔湖-大兴安岭地区晚中生代发育一个广阔的伸展断陷盆地体系，包括了根河-拉不大林-海拉尔-塔木察格盆地、银根盆地和东戈壁盆地等，它们形成于晚侏罗世-早白垩世，早白垩世是这些盆地的强烈伸展断陷期^{[23, 28~31]}.在大兴安岭地区及其邻区，一个最醒目的特征是晚侏罗世-早白垩世火山岩呈面状分布.大量岩石化学和地球化学研究显示，该时期火山岩是岩石圈伸展减薄作用的产物^{[24, 25, 28]}.综上所述，晚侏罗世-早白垩世伸展变形带、变质核杂岩、火山岩和伸展断陷盆地群等无一例外的都形成于伸展环境之中，它们共同组成盆-岭相间的构造格局^{[28, 31]}，说明该时期大兴安岭及其邻区遭受到强烈的岩石圈伸展减薄作用，德尔布干中生代大型伸展变形带就是这种区域构造背景下的产物.

(1) 对重力异常向上延拓1km、2km、5km、10km、20km 和50km 并做135°方向水平导数，应用高精度重磁资料DCT 法的欧拉反褶积向上延拓0~20km 追踪断裂轨迹，再结合大地电磁测深反演和海拉尔盆地地震剖面解释，识别出德尔布干断裂具有北东向延伸，向南东倾斜，切割深度至下地壳等特征.结合实测地质剖面和显微构造研究，认为德尔布干断裂构造属性属于分布在额尔古纳造山带之上切割至下地壳的深大断裂，是一条晚侏罗世-早白垩世北东向大型伸展变形带，也是晚中生代隆起区与根河-拉不大林-海拉尔盆地之间的控盆边界断裂带.

(2) 德尔布干断裂形成于晚侏罗世-早白垩世西伯利亚南部-蒙古北部-大兴安岭地区岩石圈伸展减薄的构造背景之中，它控制了大兴安岭西坡晚中生代火山岩、金属矿床以及含油气盆地形成和分布.

大庆油田有限责任公司勘探开发研究院朱德丰和贾庆军研究员提供了海拉尔盆地地震剖面资料，吉林大学地球探测科学与技术学院吴燕冈教授提供了重磁资料.在论文撰写过程中与刘正宏教授、王璞君教授进行了有益的讨论，这些为本文撰写提供很大帮助，在此表示诚挚的感谢.