郯庐断裂带是亚洲东部北北东向展布的巨型走滑断裂系(带)。该断裂带南起长江北岸的湖北广济，经安徽庐江、江苏宿迁等地进入山东境内，继续向北穿越渤海海域抵达沈阳后分为东西两支，分别为西支依兰-伊通断裂和东支敦化-密山断裂。依兰-伊通断裂可一直向北延入俄罗斯境内并进入鄂霍次克海，敦化-密山断裂则可追溯到萨哈林湾，郯庐断裂带在我国境内逾2400km(图 1)(龚再升等，2007; 万天丰等，1996; 王小凤等，2000; 徐嘉炜等，1984; 徐嘉炜和马国锋，1992; 朱光等，2004a)。

图 1

Fig. 1

图 1 莱州湾及邻区构造单元与断裂分布图(据中海油等资料综合编制) Fig. 1 The distribution of tectonic units and faults in Laizhou Bay area

郯庐断裂带的成因和演化与亚洲东部由古特提斯构造域向西太平洋构造域的构造体制转化等重大事件息息相关(万天丰等，1996; 王小凤等，2000; 徐嘉炜等，1984; 徐嘉炜和马国锋，1992; 朱光等，2004a)；对中国东部相邻中新生代盆地的形成和演化有重要影响(蔡东升等，2001; 龚再升和王国纯，2001; 侯贵廷等，2001; 胡望水等，2003; 刘池洋，1987; 米立军，2001; 漆家福和陈发景，1992; 张功成等，2001)。对郯庐断裂带长期、多学科的研究已取得了长足的进展，但对其成因及其演化历史等基础地质问题尚存在有不同认识。这些问题主要集中在其形成时间(Xu and Zhu， 1994; Yin and Nie， 1993; 陈宣华等，2000; 乔秀夫和张安棣，2002; 万天丰等，1996; 万天丰和朱鸿，1996; 王小凤等，2000; 吴根耀等， 2007，2008; 徐嘉炜等，1984; 张交东等，2003; 张鹏等，2010; 朱光等， 2004a，b)、成因模式(Chang，1996; Okay and Şengör，1992; Xu and Zhu， 1994; Yin and Nie， 1993; 乔秀夫和张安棣，2002; 万天丰等，1996; 肖文交等，2000; 徐嘉炜和朱光，1995; 张鹏等，2010; 张岳桥和董树文，2008; 朱光等，2003)、演化历史(Xu and Zhu， 1994; 陈宣华等，2000; 万天丰等，1996; 王小凤等，2000; 徐嘉炜等，1984; 张岳桥和董树文，2008; 朱光等， 2002，2004b; 宗国洪等，1999)等问题上。

郯庐断裂带新生代以来的活动特征及其改造作用，不仅为郯庐断裂带研究的重要内容，而且对认识和厘定前新生代地质构造特征及其演化历史意义重要。因反映前期郯庐断裂带运动属性的各类构造行迹和物质组成，在后期均可能遭受不同形式改造，使其发生变化或消失。由于研究者依据基础和出发点的不同，对新生代郯庐断裂带的构造变动主要有以下不同看法：古近纪伸展、晚新近纪以来挤压并伴随小幅度的右行平移运动(王小凤等，2000; 徐嘉炜，1980)；古近纪以来直到第四纪主要经历了伸展活动(李家灵等，1984; 许志琴，1984)；白垩纪-早始新世伸展兼右行走滑、中始新世-渐新世挤压、中新世-更新世伸展兼左行走滑、中更新世以来挤压兼右行走滑(万天丰等，1996)；古近纪伸展、新近纪以来挤压，第四纪开始反转成逆冲构造带(朱光等，2004a)；早古近纪伸展、晚古近纪-早新近纪挤压和右行走滑、晚新近纪至今为稳定发展阶段(吴时国等，2006)。以上认识不尽相同，惟对古新世、特别是早古新世为伸展环境看法一致。

本文主要通过对渤海海域莱州湾及邻区地震和钻井资料解释研究，分析莱州湾地区郯庐断裂带在新生代的活动特征及其演化和后期改造作用。

莱州湾位于渤海海域东南部，是新生代渤海湾盆地的一部分，郯庐断裂带从该区通过(图 1)。莱州湾及周邻地区现今的区域构造特征和构造单元，总体受该断裂带的影响和控制。

郯庐断裂带在莱州湾段主要由东、西两条北北东向延展的较大型支断裂带组成(图 1)，综合分析对比区内大量地震剖面显示，东、西两支断裂带的地质构造特征差别较大。

在郯庐断裂带内和附近地区，发育一系列颇具特色的次一级构造单元，各单元南北以近东西向断裂为界，东西一般被郯庐断裂带等分支断裂所限(图 1)。其中凹陷自北而南有：黄河口凹陷、庙西凹陷、莱州湾凹陷、莱南凹陷、潍北凹陷等，平面上多呈不规则的菱形或矩形；各凹陷之间被凸起所分隔，由北向南依次为渤南凸起、莱北低凸起、莱南凸起、潍北凸起以及潍县凸起。在郯庐断裂带之西邻区，还有青东凹陷、青坨子凸起和垦东凸起。在该断裂带之东，庙西凹陷的庙西南洼陷从莱州湾东北部延入，与莱州湾凹陷相通。

通过对区域地震剖面的分析及解释，莱州湾地区各不同构造单元的新生代结构特征存在着较大差异，凹陷内部近东西向断层发育。在南北向上，各负向构造单元总体显北断南超的半地堑(箕状断陷)结构。

据钻井资料揭示，渤海湾盆地发现的新生界各组段地层，在莱州湾地区各凹陷均有不同程度发育，自下而上依次为古近系孔店组、沙河街组、东营组和新近系馆陶组、明化镇组以及第四系平原组。古近纪地层在不同凹陷现今所存留的层组和厚度差别较大，总体具北厚南薄、北全南缺特征。

郯庐断裂带东支断裂带在莱州湾中南部将新生代沉降-沉积的负向单元与鲁东隆起相分隔，为区内莱南和莱州湾凹陷的东界，也是现今渤海湾盆地的东南边界断裂(图 1)。该断裂规模大、切割深，在莱州湾长约130km。

在莱南凹陷，东支断裂带具正花状特征，主断层断面近直立(图 2)。在花状构造浅部，似显正花状反转构造，在高部位新近纪以新地层减薄或缺失，表明反转构造形成于新近纪晚期或之后。大致在断裂带近直立主断层之东，残留地层较老，主要为古近系或其中下部地层。显示此花状构造是在地层沉积之后由断裂走滑活动所形成，而不是同沉积构造。在花状构造东界断层之东的鲁东隆起，总体缺失古近系。在被断裂带控制的西盘箕状断陷，新生代地层较厚，其基底与鲁东隆起相比落差(断层断距)达3000m以上。在箕状断陷的西斜坡，发育几组倾向断陷深部的同向正断层。

图 2

Fig. 2

图 2 莱南凹陷东部郯庐断裂带东支断裂结构构造剖面图 Fig. 2 The structure diagram of the eastern branch of Tan-Lu fault to the east of Lainan sag

郯庐断裂带东支延入莱州湾凹陷，其大型走滑断裂带的特征已不明显。

郯庐断裂带东支在莱州湾凹陷中南部总体显正花状构造结构(图 3a)。在浅部，明显可见原近水平状沉积的新近系上部及第四纪地层在断裂带上部和附近发生隆褶，并发育逆断层。

图 3

Fig. 3

图 3 莱州湾凹陷东部(a)及东北部(b，据彭文绪等，2010修改)郯庐断裂带东支断裂结构构造剖面图 Fig. 3 The structure diagrams of eastern branch of Tan-Lu fault with Laizhou Bay sag(b，after Peng et al., 2010)

莱州湾凹陷东北部与其北的庙西凹陷西南洼相连，二者之间并无凸起相隔。郯庐断裂带东支从该凹陷沉积区通过(图 1)，在该区断裂带两盘没有显著的垂直落差，并未构成凹陷或盆地的东界(图 3b)。但该区的三维地震勘探资料为有据揭示和精细刻画该断裂带的结构构造特征和细节提供了可能。

利用三维地震资料编制的莱州湾凹陷东北部新近系馆陶组底构造界面(地震反射T2界面(彭文绪等， 2009a，b，2010))的断层组合(图 4)明显看见，郯庐断裂带东支断裂带总体由两条北北东向主断层组成，二者的间距约4~5km。在图 4东支断裂带的西南和东北，分别可见东、西侧主断层均由两条次一级断层(图 4中F3和F4，F1和F2)左行侧向相接(overstep)而成。在这两条主断层之间和之外，发育多条与主断层呈较大角度相交的北东东-北东向更次级正断层。在西侧主断层西南边部出现的近东西向断层，其形成与区内同方向基底断裂带的存在有关。根据郯庐断裂带东支断裂带及附近次级断层类型和与主断层的交角关系分析，这些断层是在东支断裂带右行伸展走滑运动过程中所形成。莱州湾凹陷三维地震数据体660ms(反映馆陶组以上地层)、1200ms(在馆陶组底界面附近)等时水平方差切片(彭文绪等，2009a)所揭示的断裂组合关系，与新近系馆陶组底构造界面相似。在1200ms水平切片上，还可看到郯庐断裂带东支右行走滑在断裂带内形成的逆时针垂直旋转产生的旋卷构造。新近系馆陶组底构造界面的断层分布(图 4)，无疑形成于新近纪中晚期或之后。这表明，郯庐断裂带东支断裂在新近纪(早中期)以来具有右行走滑特征，且总体处于伸展环境。

图 4

Fig. 4

图 4 莱州湾凹陷东北部新近系馆陶组底界面断层组合图(图b据彭文绪等， 2009b，2010，改绘) 示郯庐断裂带东支断裂F1-F4及次生断层体系. 本图位置见图 1右上角虚线区；图中虚线为图 3b剖面位置 Fig. 4 The boundary fault image of Cenozoic Guan-Tao formation in northeast of Laizhou Bay sag(b，after Peng et al., 2009b，2010)

郯庐断裂带的东支断裂延入莱州湾凹陷东北部，已不再是该凹陷或渤海湾盆地现存古近纪地层分布范围的东界，这种特征一直向北延续到渤中坳陷及其以北地区。

在莱南凹陷与其西青东凹陷之间，有一近南北向延伸的狭窄凸起(图 1、图 5)。一般将该凸起西界西倾断裂，即青东凹陷东界断裂，看作郯庐断裂带的西支断裂带。笔者认为，将该狭长凸起和其东、西边界断裂统一作为郯庐断裂带西支对待更为合理。因三者的演化密切相关，两断裂的断距大小及其与之间凸起的起伏高低相互关联、消长响应。换言之，郯庐断裂带的西支断裂带呈两条断裂夹一断凸的结构，简称“两断夹一凸”。在图 5新近系底界面，断凸两侧断层的间距约5km；但其间距沿断裂带因地而变。

图 5

Fig. 5

图 5 莱南凹陷东西向演化剖面图 Fig. 5 Tectonic evolution of east to west section of Lainan sag

两条主断层的断距，青东凹陷的东界西倾断层规模较大，逾3000m；莱南凹陷西界东倾断层相对规模小，断距约2500m左右，断面较缓，临近断裂带古近纪地层较薄(图 5)。但在莱南凹陷，沙河街组四段地层明显厚于青东凹陷。这说明在沙河街期沉积早期，莱南凹陷西界东倾断层断距相对更大，活动较强。

自南而北，所显示两条主断层的断距、临近断裂带断陷的地层厚度以及两条断层活动强弱的相对关系，均变化较大。

西支断裂带虽在莱州湾凹陷南部仍具“两断夹一凸”的结构(图 1)，临近断层明显可见古新世地层后期不均匀抬升遭受剥蚀的削截现象(图 6)。但该断裂带进入凹陷后继续向北，断凸东侧的东倾断层的断距显著变小到几近无明显断距(图 7a)。相对应，断凸的宽度遂明显变窄，以致成屋脊状(图 7b)。在该断凸之西，也由南部的(青东)断陷转变为(垦东)低凸起-斜坡(图 7a)。在莱州湾凹陷中北部，西缘断凸上现今仍残存有厚度不等的古近纪早中期地层，其向东与凹陷内的同时代地层相连或过渡(图 7a)。向西若为斜坡，则地层相连过渡，再向西因西强东弱的差异剥蚀而使地层减薄甚或尖灭。

图 6

Fig. 6

图 6 青东凹陷结构构造剖面图 Fig. 6 The east to north seismic section of Qingdong sag

图 7

Fig. 7

图 7 郯庐断裂带西支结构关系图(莱州湾凹陷与垦东低凸起之间) Fig. 7 The structure diagram of western branch of Tan-Lu fault(between Laizhou Bay sag and Kendong bulge)

综合上述特征有理由认为，在莱州湾凹陷之西的郯庐断裂带西支断裂带(含其组成部分断凸)，是在古近纪早期接受沉积的区域伸展环境中发育、演变而来的；该断裂带对古近纪的沉积建造及分布并没有明显的控制作用。现今断裂带内断凸上古近纪地层的减薄或缺失，大多是由新近纪沉积覆盖之前断凸的抬升引起的剥蚀所致。而导致该断凸在古近纪晚期形成和进一步抬升，正是郯庐断裂带西支断裂带活动的表现和结果。在莱州湾凹陷南部，可明显看到青东凹陷与莱州湾凹陷之间的断凸上古近纪早中期地层的缺失是古近纪晚期剥蚀的结果(图 6)。

在莱州湾地区南部，莱南凹陷与青东凹陷之间的地垒式断凸，形成于沙三期沉积末或之后(图 5)。断凸上的古近纪早中期地层，随断凸的抬升已被剥蚀殆尽。所不同的是，该断凸东侧的正断层于沙四期已开始活动，显示具伸展裂陷属性(图 5)。

以上着重讨论了郯庐断裂带莱州湾段两条分支断裂带的构造特征及其活动效应等问题，本节进一步讨论与之相关的区域地质构造问题。

对通过莱南凹陷的东西向区域演化剖面的分析可知(图 5)，新生代在东西向上发生了明显的隆降反转变动：

在古近纪晚期，西部抬升，遭受比东部相对更为强烈的剥蚀改造。莱南凹陷内部分割性较明显，在东西向上，至少存在两个西翘东倾的翘倾断块(图 5)。这期西部抬升，应与郯庐断裂带西支断裂带活动和其间断凸快速隆升有关。有必要说明的是，在莱州湾地区，于沙三期末发生了更为强烈的南北向隆降反转，使古近纪早期沉降幅度大、沉积厚的南部各凹陷快速抬升，前期沉积的沙三段及其下伏地层遭受强烈剥蚀。在莱南凹陷，沙三段几乎已被剥蚀殆尽，沙四段并遭受不同程度地剥蚀。所以在图 5演化剖面中，缺失沙三段地层。古地质构造恢复和区域对比研究表明，该区的南隆北降反转和西隆东降增强发生在沙三期末。

在馆陶组沉积晚期或末期，西部沉降，东部抬升，沉积的上新世明化镇组和第四纪地层西厚东薄特征明显。此特征向西延伸到青东凹陷(图 5)。大致与此同时，在凹陷东界郯庐断裂带东支形成逆断层和正花状构造，局部缺失明化镇组和第四纪地层(图 5)。在此期东西向构造反转变动之初，在凹陷西缘郯庐断裂带西支没有出现明显的差异抬升，馆陶组也没有遭受西强东弱的剥蚀，仅在上新世末期或之后，西支断裂带间的断凸发生幅度不大的抬升(图 5)。

这次东西隆降反转事件的发生和郯庐断裂带分支断裂带东强西弱活动的表现说明，到新生代晚期，郯庐断裂带莱州湾段的构造活动已转移和集中到东支断裂带上。东支断裂带的幕式走滑兼挤压活动，沿断裂带形成反转正花状构造和逆冲构造，同时导致以该断裂带附近为代表的东部地区发生区域隆升；从而进一步形成和加强了郯庐断裂带东支断裂带成为盆地东南边界断裂的地位。

在现今郯庐断裂带东支断裂带之东、山东龙口之西莱州湾海域的隆起上，新近钻探揭示有古近纪沙河街组中下部地层，为郯庐断裂带并非盆地始新世沉积东界提供了新的直接证据。

在莱州湾及其之西较广阔地区，尽管受郯庐断裂带活动产生的北北东向断裂系统及其可能产生的相关作用的影响明显，但在该区近东西向断裂发育，规模大、形成早，主体控制着区内的构造单元展布、凹陷和凸起结构及地层厚度变化等(图 1、图 4)。近东西向构造作为优势或强势构造出现的地区，向西可延续到济阳坳陷。

这些近东西向断裂等构造的发育，与北北东向郯庐断裂带的活动没有直接关联，而是基底构造、早期格局的进一步活动发展，和其对盖层构造、晚期变形控制作用的表现。而郯庐断裂带各分支断裂带晚期的活动，明显切割和限制了近东西向构造的发育，并强烈改造了该区古近纪早中期的沉积-构造格局和沉积厚度及分布(图 5)。

郯庐断裂构造带在莱州湾之南露头区被称为沂沭断裂带，由4条主干断裂构成。在各主干断裂两侧，均有规模不等、近于平行延展的次级断裂分布(李洪奎等，2009)。这4条主干断裂其中在断裂带内侧的两条断裂之间间隔较宽，总体呈出露地层较老、抬升较高的地垒结构，称之为汞丹山地垒。带状展布的汞丹山地垒将4条主干断裂分隔为东、西两组，各组分别形成了以本组两条断层为边界、呈狭长带状展布的地堑，地堑宽度一般在4~10km间变化，总体构成了沂沭断裂带“两堑夹一垒”的结构构造格局。这4条断裂的间距和其间的堑垒结构在莒县之南明显收敛变窄。

综合分析有关沂沭断裂带不同地段的野外地质剖面(李洪奎等，2009; 王小凤等，2000)可知，在沂沭断裂带东、西两地堑中，主要为遭受不同程度变形的白垩纪地层和岩浆岩，地堑的两条边界断层沿走向产状不一、倾向有变、正逆断层同存、地质作用有别，时有近直立的伴生断裂或断裂破碎带在其两侧出现，从而使地堑的结构、地堑内地层的层序和边界断层的连接及延展等沿走向复杂多变。这种4条断层近平行断续延展和两堑夹一垒的结构以及其中白垩纪地层的分布，并不能完全反映白垩纪沉积时的原始地层展布、构造面貌和断裂特征，而是强烈地叠加了新生代构造和改造的综合结果。

沂沭断裂带向北延展到昌潍坳陷东部。该区接受较厚新生代地层沉积，地跨海陆过渡地带，北部潍北凹陷已进入莱州湾海域(图 1)。昌潍坳陷主体由多个近东西向延展的凹陷和凸起相间而成，东部地区东、西两侧分别被郯庐断裂带东、西分支断裂带所限(图 1)。此东、西分支断裂带的结构构造特征总体与之北莱州湾地区类似(图 2、图 6)，而与其南的沂沭断裂带明显不同。在昌潍坳陷东部和莱州湾地区，郯庐断裂带东、西两条分支断裂带不是以地堑结构出现，在分支断裂带之间也不是总体抬升的地垒，而是受东西向断层控制的断凹、断凸相间分布，在断凹中沉积和保存了巨厚-较厚的新生代地层。此结构差异的转换大致发生在近东西向断裂构造带发育的潍县一带。南北两地基底结构等区域构造背景的差异和新生代所处地球动力学环境及其不同属性的构造演化过程，是造成该区郯庐断裂带结构变化或转换的主要原因。

钻井和地震资料揭示，在呈北断南超箕状结构的潍北凹陷内部，残留的古近纪地层为孔店组和沙四段。其中孔店组在北部深洼区最厚逾4000m，其厚度远大于其北部莱州湾凹陷和渤中坳陷同时代地层；沙四段残留地层分布在凹陷中西部，厚度约为300~500m。始新世沙三期末，在渤中凹陷南部和之南的整个莱州湾及其更南的广阔地区，发生了强烈的南隆北降构造变动，使前期南厚北薄、南深北浅的构造格局发生反转。受其影响和改造，该地域沙三段及下伏地层遭受了南强北弱的剥蚀，沙二期以来的古近纪沉积也表现为南缺、中薄、北厚的特征。与之同时和期后，今郯庐断裂带东支断裂带之东沉积的始新世中期及更老地层遭受强烈剥蚀或被剥蚀殆尽。在沂沭断裂带内汞丹山地垒上，现今仍残留有古始新世五图群沉积(宋明春，2008)。表明始新世早中期，在渤海湾盆地南部和之南，沉积范围广阔，总体处于伸展沉降构造环境之中。

在渤海莱州湾地区，郯庐断裂带由东、西两条分支断裂带构成，二者又分别由两条主断层及多条次生断层和其间的断块组成。分支断裂带的两条主断层的间距因地而异，一般在5km左右；其结构构造和空间展布特征有别，西支表现为“两断夹一凸”的不对称地垒式，东支主要呈“花状”构造结构。

郯庐断裂带新生代主要阶段的构造属性及其演变具有以下特点：在古近纪早中期，该区处于区域伸展沉降环境，郯庐断裂带对该区的沉积展布无明显控制作用；断裂带活动的明显沉积控制效应始于古近纪晚期，总体具伸展兼右行走滑属性，主要表现为切割和改造了研究区原近东西向展布的优势构造-沉积格局，同时控制了前期沉积地层的剥蚀强度及其分布范围和同期沉积。新近纪以来，郯庐断裂带两条分支断裂带的活动表现出差异显著的东强西弱；于第四纪，在东支断裂带出现正花状反转构造和逆冲构造，其形成可能与幕式走滑兼挤压活动有关。