山东金岭地区古生代地层节理特征分析

季玮，张超

(1.成都理工大学地球科学学院， 四川成都 610059; 2.山东理工大学资源与环境工程学院， 山东淄博255049)

1 鲁西地块构造演化特征

鲁西地块大地构造演化过程可划分为早前寒武纪阶段、中新元古代阶段、古生代阶段和中新生代阶段等阶段［1］。

古生代山东省可大致划分为三大地区：华北板块陆表区、鲁东被动型大陆边缘区一级别山-苏鲁裂谷盆地区。早古生代时期山东省全域呈现同步缓慢沉降的特点，鲁西地区形成了巨厚的奥陶纪马家沟群灰岩（O2m）。中、晚奥陶世之后，由于板块汇聚俯冲运动的影响，鲁西地区承受南北向的挤压，研究区被迫整体东西向抬升，接受剥蚀，最终导致鲁西地块缺失晚奥陶世-泥盆纪地层沉积。晚古生代时期区内结束了的单一海相沉积史,完成了海陆交互相向纯陆相沉积的重大古地理转变［1］。晚石炭世至早二叠世，内陆地地区沉积出了一套准碳酸盐台地和三角洲潮坪泻湖相的暗色砂岩，并且从中二叠世开始，鲁西地区出现了典型的河流湖泊相沉积地层［2］。

中生代时期山东境内由于太平洋板块俯冲运动，直接影响到区域内构造的排布，并对新生代形成的构造具有明显的围限作用［3］。印支期早期（早三叠世）鲁西地区继承了海西期南北向挤压，地壳以整体抬升为主，鲁西地区北缘产生河流湖泊相沉积地层。但是渐至晚印支期，库拉-太平洋板块开始向欧亚板块俯冲，这一俯冲运动直接导致中国大陆南部整体向北移动，区域应力场由南北向挤压变为北西西向挤压，鲁西和鲁东构造分界线的“沂沭断裂”受其影响开始活动，至此山东域内已由古亚洲构造体系完全转化为滨太平洋构造体系［1,4］。进入燕山期后，区域内构造演化可谓“百家争鸣”，这一时期地壳活动强烈，奠定了山东省以东西向、南北向、北北东向以及北北西向构造为主的格局［5-6］。燕山期太平洋板块对欧亚板块的俯冲作用持续加剧，导致鲁东地区与鲁西地区边界的左行沂沭平移断裂活动更为频繁，鲁西鲁东分别形成北西向和北东向的张扭性断裂，同时产生大量断陷盆地。

喜马拉雅期构造格局体现出继承性和新生性两种特点［1,7］。继承性指喜马拉雅早期（古近纪）华北克拉通东部依旧受到太平洋板块北北西向俯冲，因而继承了燕山期北西西向主应力方向。新生性来源于两个方面，其一、喜马拉雅后期库拉板块逐渐消亡于日本海下，使得太平洋板块有燕山期的北北西斜向俯冲变为北西西正向俯冲，其二、印度板块在喜马拉雅山期开始与欧亚板块强烈碰撞形成喜马拉雅山脉，不但影响到了中国西部地区更对东部地区这一时期的构造演化发生了作用，综上，喜山后期鲁西地块主要受到东西向挤压［2］。

2 技术方法

当原始的水平地层受到某个方向构造应力的作用时，沿最大主应力方向会产生一组共轭剪节理，此共轭剪节理的锐角平分线方向则代表最大主应力δ1方向。实际上当应力持续作用，地层中会发生褶皱，这导致先前形成的理想状态共轭剪节理会随着地层的褶皱发生偏转，成为非共轭剪节理，这时共轭剪节理锐角平分线往往不表示最大主应力轴δ1方向［8］。为了保证共轭剪节理分析最大主应力δ1方向时的准确性，我们有必要进行地层水平校正，经过水平校正后获得一套共轭剪节理，可由此演算出最大主应力方向。

3 数据分析

数据分析工作主要包含两部分内容。①对野外采集的数据进行层位校正。②利用层位校正之后的节理数据，制作节理倾向玫瑰图。

3.1 层位校正

本次采用西北大学设计团队研发的“Stereographic Projection（Strgraph prj 1.0）”对野外采集的构造节理数据进行层面校正。利用StereographicProjection可以将非共轭节理校正成共轭节理，为制作节理倾向玫瑰图、分析主应力方向打下基础。

3.2 节理倾向玫瑰图

图1 层位校正后张节理及共轭剪节理倾向玫瑰图

通过分析层位校正后张节理倾向玫瑰图（如图1-a），可将马家沟群灰岩（O2m）中张节理分为三组。第一组优势张节理：倾向为近西向，最大主应力δ1方向为南北向，最小主应力δ3方向为东西向。第二组张节理：倾向为北东东向，最大主应力δ1方向为北北西向，最小主应力δ3方向为北东东向。第三组张节理：倾向近南北，最大主应力δ1方向为东西，最小主应力δ3方向为南北向。

根据层位校正后共轭剪节理倾向玫瑰图（如图1-b），可将马家沟群灰岩（O2m）中共轭剪节理分为三组。第一组优势共轭剪节理：两条剪节理倾向分别为北北西向和北东向，最大主应力δ1方向为近东西向，最小主应力δ3方向为近南北向。第二组共轭剪节理：两条剪节理倾向分别为南南西向-南西向和北东东向，最大主应力轴δ1方向为北北西向-北西向，最小主应力δ3方向为北东东向。第三组共轭剪节理：两条剪节理的倾向分别为北西西向和北东向，最大主应力轴δ1方向为北北西向-北西向，最小主应力δ3方向为北东东向。第二组和第三组共轭剪节理虽然为两套节理，但是却指示出相同的古应力场。

3.3 构造节理综合分析

如表1所示，淄博金岭铁矿矿区的原始构造节理数据主要采集自古生代马家沟群灰岩（O2m），经过实测数据的节理倾向玫瑰图投影，指示出矿区内自中奥陶统共受到四个方向的挤压力：①北北西-南南东向；②北北东-南南西向；③北西-南东向；④北东-南西向，经过层面校正后可获得南-北向、北北西-南南东向、东-西向三组挤压应力方向。

表1 节理应力综合分析

4 结论

在前人对于鲁西地区古构造演化的研究基础上，结合金岭地区节理所显示的构造应力特征，可获得如下结论：

（1）第一套优势张节理所反映的南北向挤压应力，正好与海西和印支期的古应力场相同。由此可知第一套优势张节理南北向挤压应力，应为海西期、和印支期构造活动的产物。

（2）第二套张节理、第二套共轭剪节理以及第三套共轭剪节理共同反映出的北北西向挤压应力，与燕山期古应力场匹配。由此可知第二套张节理、第二套共轭剪节理以及第三套共轭剪节理北北西向挤压应力，应为燕山期构造活动的产物。

（3）第三组张节理和第一套优势剪节理所反映的东西向挤压应力方向，恰好与喜山期古应力场方向相匹配。所以这两套节理东西向挤压应力，应为喜山期构造运动产物。