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第三节 主要断裂构造

  黑龙江省断裂构造很发育,其展布方向有南北向、东西向、北东向、北西向四组,它们 彼此之间多有切割和错断。其中以北东向、北北东向的嫩江断裂带、依兰——伊通断裂带、 密山——敦化断裂带最为宏伟,而北西向断裂则多切割其它方向的断裂而显示了最新的活动 性。现将主要断裂构造分述如下。
    一、密山——敦化断裂带
    密山——敦化断裂带是东北大陆上规模巨大的断裂带,为一线状地堑式构造带,属东北 大陆裂谷系的组成部分,全长1 000多公里,由吉林省敦化进入黑龙江省。在省内南起宁安的 鹿道,经穆棱、鸡东、密山,沿完达山西侧与三江平原交界处经八五三农场越黑龙江进入俄 罗斯境内,省内穿越长度约550公里。断裂带由1~2条主干断裂构成,并控制了晚第三纪敦化 ——宁安拗陷盆地和早第三纪密山断陷煤盆地,其西支断裂规模大,活动性明显,形迹清楚。 断裂带南段走向北东40~50度,密山以北为北东20~30度,总体呈略向东南凸出的弧形。断 裂带具有明显的分段特征,自南而北划分为玄武岩覆盖段(鹿道——鸡东)、密山地堑段、第 四系覆盖段(云山农场——黑龙江边)三个地质构造特征不同的地段,断裂带生成时期为早古 生代,主要活动时期在中生代,是一条切割深度大,力学性质复杂的深断裂。断裂带在航磁、 卫星像片上显示为线条状影象。航磁特征为线性延伸的负磁异常带、在鸡西、牡丹江一带显 示为两种不同磁场的分界线。在重力场上北段显示为带状重力低,南段则表现为局部带状重 力高。挠力河及其以北在重力图上显示为大面积高值重力背景中的相对低值带,莫霍面图上 为三江凸起与挠力河变异带的分界线。据鹿道玄武岩中含尖晶石二辉橄榄岩深源包体测深, 其来源深度为67.5公里;据东北地震大队资料,该断裂错断莫霍面,其垂直断距1.5~4.4 公里,表明断裂带为切割深达上地幔的岩石圈断裂。
    新生代以来断裂继承性活动明显,除控制了密山晚第三纪断陷煤盆地和敦化——宁安早 第三纪拗陷盆地外,断裂活动还控制了玄武岩喷溢。晚第三纪至第四纪初断裂仍有活动。密 山煤盆地内发育有北东向和北西向新断裂;穆棱马桥河北岸见有走向北东45~50度斜冲断层, 东南盘为上新世玄武岩,北西盘为白垩系猴石沟组砂砾岩。沿断裂带各段的差异性活动明显 并有来自上地幔的多期玄武岩喷发。其中以晚第三纪玄武岩覆盖面积最广,形成海拔高度1 000 米左右的熔岩台地,海拔高度700米左右的熔岩脊岭和尖山,海拔高度400~450米的方山和熔 岩丘陵。这种玄武岩层状地貌的形成,表明第四纪的断块差异运动较为明显,断裂带在密山 地堑段控制了第四系松散沉积物厚度,密山一带最厚可达180米。沿断裂带有多期玄武岩喷溢。 从中新世的裂隙喷发到全新世的中心喷发,其中全新世玄武岩包括温春三家子、镜泊湖地下 森林火山群等。断裂带东南侧宁安、穆棱、东宁一带是我国唯一的深震区,本世纪以来曾发 生Mb≥6级地震8次,其中Mb7级以上地震3次。
    二、依兰——伊通断裂带
    依兰——伊通断裂带(依兰——伊通地堑)与密山敦化断裂带一样同为东北大陆巨型构造 带,由吉林省的伊通向北东方向延伸进人黑龙江省。省内断裂带南起五常县山河镇,经尚志、 延寿、方正、依兰、汤原、佳木斯、鹤岗,在萝北县肇兴、名山逾黑龙江进入俄罗斯境内, 省内穿越长度510公里。基本上为两条近于平行的主干断裂构成地堑陷落带,一般宽约20公里, 汤原——萝北段最宽可达30公里。其内主要沉积了白垩系和第三系沉积物,亦有第四纪沉积 物零散分布。断裂构造带位于古生代褶皱带内,其基底大部分为华力西期花岗岩或古生代变 质岩系。断裂构造带又被近东西向,北北西向断层切截,在尚志——方正、鹤岗——萝北断 裂带为北北西向断裂切错尤其显著,在依兰县被北西向勃利——神树断裂切错,在构成依兰 ——伊通地堑构造带的东西两支断裂中,西支断裂远较东支断裂强烈明显,西支断裂在北段 严格控制了上第三系的分布范围。断裂带在地球物理场上有明显反映。在重力场上表现为北 东向负异常带,布格重力值为4~36米/平方秒,梯度变化大,东支断裂重力异常等值线密集带 水平梯度为10米/平方秒/公里,西支断裂为6米/平方秒/公里。航磁图上,佳木斯、鹤岗一带表 现为强弱磁场区分界线,依兰、萝北等地磁力线平行于断裂延伸方向。断裂带附近地壳有显 著变薄现象,据卢造勋(1982年)研究,依兰——伊通断裂带为深部重力异常梯级带,该梯级 带为切穿莫霍界面的深断裂,其垂直断距在尚志市一面坡附近为1.5公里。此外,在尚志高 丽山,方正得莫利均发现了晚第三纪上新世含尖晶石二辉橄榄岩包体的玄武岩,它有别于通 常的玄武岩,是在更大深度上局部熔融产生的,而尖晶石二辉橄榄岩包体则是玄武岩浆在上 升运移途中捕获的地幔上部的岩块,因而断裂带是切割深达上地幔的岩石圈断裂。
    断裂带新构造时期活动明显。在新沉积物的构造变形方面,下第三系达连河含煤组和上 第三系道台桥组倾角平缓,最大厚度达2 000米,达连河组被新构造活动改造成单斜构造状态, 局部地段有宽缓小褶曲,并存在北北东——北东向正断层,规模较小,最大断距2米。鹤岗双 泉附近上新世双泉玄武岩被断层错开,泉水沿断层线出露呈北东向排列,并使道台桥组砂砾 岩有近4米的断距。在萝北——鹤岗一带西支断裂控制了第四系沉积物厚度,靠近断裂附近其 厚度150米。在火山和玄武岩喷溢方面:晚第三纪以来发生了强烈的玄武岩喷发并形成特有的 火山地貌景观。在尚志高丽山、方正得莫利、大罗密、鹤岗双泉都有晚第三纪上新世玄武岩 喷溢,并形成火山丘。断裂带在第四纪的活动,在南段延寿一带控制了蚂蚁河流向并形成宽 广平直的河谷,发育了两级河流阶地;在北段佳木斯一带控制了松花江流向;在鹤岗、萝北 一带由于断裂的新活动,导致都鲁河、鸭旦河、梧桐河的改道或反交主流流向;萝北水域(湖 泊)其西北侧平直的岩线也是断裂活动造成的。断裂带的现代构造活动微弱,在延寿县一个跨 西支断裂的短水准重复测量资料表明,1981~1984年其年平均垂直变化速度为0.20毫米/年。
    三、嫩江断裂带
    嫩江断裂带位于本省西部,北起黑龙江边的欧浦,经塔溪、嫩江、莫力达瓦旗、齐齐哈 尔、泰来进人吉林省境内,省内长约350公里,总体走向北东35~40度,在布西至嫩江一带断 裂形迹较为清楚。在卫星影像上可见由多条相互平行,断续延伸的断层组成。以莫力达瓦旗 为界,北段清楚,南段则隐伏于松辽盆地之下,并以宽约30~40公里的破碎带形式存在。断 裂带北段被北西向大杨树断裂组右旋错断,在嫩江县附近断裂被东西向断层右旋扭错近20公 里。在甘南、龙江、泰来又被近东西向断裂切截。断裂带切割了白垩纪以前的地质体,沿断 裂带分布有古生代、中生代侵入岩和新生代玄武岩。断裂带形成于华力西中期,燕山期为其 主要活动时期。沿断裂带是我国著名的北起大兴安岭、越燕山、经太行山、穿秦岭向武夷山 一线延伸的长达4 000公里的北北东向重力异常带的北段,其异常幅度为8.O×1014米/秒2, 梯度值为0.8~1.0×10(-5)米/秒2/公里。同时又是磁异常带,航磁资料反映为深部地 壳变异带,断裂带切穿莫霍面其垂直断距为4公里,属岩石圈断裂。
    新生代以来断裂带的断块差异活动明显,西侧大兴安岭山地隆起与东侧松嫩盆地下降即 沿断裂带进行。以新第三纪中新世布西期夷平面上升幅度计算,大兴安岭山地隆起幅度达700 米,而断裂带东侧松嫩盆地则下降了150~200米;沿断裂带发育的嫩江其两侧支流阶地的发 育程度也不同,西侧嫩江支流较多且切割较深,两级阶地面狭窄,向上逐渐过渡为山前夷平 面,而东侧两级阶地宽阔。断裂带现代构造活动不明显,龙江县地震办在黑岗、白山一带进 行断层气测量结果表明,断裂带局部地段有微弱的现代构造活动显示。
    断裂带附近历史上中强震较多,近年来断裂带两侧ML4级左右地震多有活动。
    四、孙吴——大安断裂带
    孙吴——大安断裂带位于松嫩盆地中部和小兴安岭西部,走向北北东,北起孙吴北经大 庆至吉林省大安,省内长度500公里。北段形成孙吴地堑,由平行的辰清河断裂和茅栏河断裂 控制了新第三系孙吴组厚达500米的砂砾岩沉积;中段和南段进入松嫩盆地而成隐伏断裂。断 裂带表现为重力低值带,航磁为北东向的正异常带,该断裂是深部构造分区中央上地幔凹陷 带与东部地幔隆起区的分界断裂,莫霍面等深线的延伸方向与断裂走向一致并形成明显的深 度陡变带。
    沿断裂带曾在1119年在吉林省发生6.3~6.4级地震。
    五、牡丹江断裂带
    牡丹江断裂带位于本省东部,南起镜泊湖,经牡丹江、依兰、汤原、嘉荫过黑龙江进入 俄罗斯境内,省内长度近500公里,在汤原附近被依兰——伊通断裂带断错。断裂带东侧为古 生代以来长期隆起区,其西侧为华力西期断陷区,石炭二迭系沉积厚度很大。大致以这条断 裂为界其南段东侧华力西期花岗岩活动非常微弱。断裂南段主要沿牡丹江河谷分布,局部可 见连续的断层崖和断层三角面,岩石强烈破碎,劈理、糜棱岩多处可见。由一系列次级相互 平行北东向、北西向断层组成,并被后期改造成追踪张裂断层。
    断裂带南段区域性重力场表现为南北向狭长负异常带。根据地面重力测量结果,以断裂 带为界东西两侧重力场有很大区别:西侧重力场降低,东侧重力场普遍升高。通河县以北则 表现为正负重力场的接合带。在航磁图上断裂表现为南北向分布的负异常带,该带东侧为平 缓的正磁异常带,该带西侧为强烈延伸的正磁异常带。
    晚第三纪以来新构造活动主要表现在沿断裂带的多期火山活动和玄武岩浆的喷溢。有上 新世晚期(βN2)、中更新世(βQ2)、晚更新世(βQ3)和全新世早期(βQ)四个喷溢时期,早期 为裂隙式喷发为主,后期以中心式喷发为主。其中晚更新世火山活动在牡丹江市南形成了座 落于牡丹江Ⅱ级阶地上的七座火山锥,黑山屯玄武岩的绝对年龄为1.17±0.035百万年,全 新世火山活动形成了镜泊晚期玄武岩,其湖底熔岩的K-Ai法年龄为0.068±0.029百万年。
    六、讷漠尔河断裂带
    讷漠尔河断裂带系分割北西向小兴安岭隆起带(年均抬升速率为0.7毫米)与北东向松嫩 沉降带(年均沉降速率约0.6毫米)两个不同构造、地貌单元的分界断裂。呈东西向延伸,全 长170公里,其东端与北西向勃利神树——南北河断裂相联接,西端交于嫩江断裂带。深部物 探解释成果表明为切断莫霍面的岩石圈断裂。 新生代以来断裂表现为北升南降的正断倾滑运动行为,并控制了讷谟尔河流向。更新世以 来小兴安岭即沿此断裂发生。断裂北侧相对抬升,支流发育且切割很深,有两级河流阶地和 一级洪积——冲积台地。南侧相对下降,支流切割较轻。在断裂附近的上新世——早更新世 河流相沉积物中发育有东西向的张性小断层。断裂两侧均有第四纪火山活动,北侧为五大连 池火山群,南侧稍远处为二克山火山群。断裂北侧小震活动时有发生。