郯庐断裂带对胶莱盆地原型的控制
1.结构单元的划分
根据重磁异常、地震和区域地质资料分析，重新划分了胶莱盆地的构造单元，划分出8个二级构造单元，即高密凹陷、诸城凹陷、莱阳凹陷、海阳凹陷、重楼-石场凹陷、牟集构造带、柴沟凸起和大业头凸起。每个结构单元又可分为若干个二级结构单元(图3-23)。
图3-23胶莱盆地构造单元划分
2.基本构造特征和断裂系统
胶莱盆地是一个拉分断陷盆地，盆地的形成和发展受断裂活动控制。北北东向郯庐断裂带和北东向吴荣断裂带是构成盆地边界的主控断裂。盆地内牟集断裂造成了东西分裂的构造格局，两个地区的构造演化明显不同于现在的形态。近东西向的五龙村断裂、平度断裂、交县断裂和百尺河断裂的活动将盆地分为南北两部分，盆地内各组断裂的相互切割导致构造叠加。
(1)盆地的基本构造特征
在垂向上，胶莱盆地具有两种不同的构造特征:盆地基底和盖层。前者褶皱变形强烈，后者以断块为主。断裂活动导致基底大幅升降，白垩纪块状沉积物作为盖层充填于盆地内部的半地堑和地堑中，这在盆地发展后期更为明显。
胶莱盆地的特点是构造复杂，基底起伏大。以牟集断裂为界，盆地东部基底浅，西部基底深。盆地西部柴沟、大冶头地区基底较浅，其中大冶头地区基底岩系已大面积出露地表，莱阳、高密、诸城地区基底较深，基底起伏高差达8000米。
断块构造是胶莱盆地的主要构造类型。盆地发展阶段和后盆地阶段不同层次、不同方向的断层使盆地盖层形成许多形状和规模不同的断块。白垩纪节理构造也相当发育。
根据莱阳组、青山组和王石组的地层分布特征，胶莱盆地在莱阳期、青山期和王石期的基本构造格架是不同的。莱阳盆地主要控制断裂为郯庐断裂、吴荣断裂和牟集断裂，有两个沉降中心，分别位于诸城地区和莱阳地区。青山盆地主要受牟集断裂控制。王时期控制的盆地发育近东西向的五龙村断裂、平度断裂、交县断裂、百尺河断裂等，盆地表现为地堑、半地堑和地垒的组合(图3-24)。
(2)断裂系统及其与郯庐断裂带的关系。
1)断层走向和序列。胶莱盆地及其周边地区的断裂构造非常发育(图3-25)。根据断层的地球物理特征、规模及其对构造单元的控制作用，断层可分为四级:
图3-24胶莱盆地区域构造剖面图
图3-25胶莱盆地及周边地区断裂构造分布图
一级骨折。包括郯庐断裂(沂沭断裂)、吴荣断裂和牟集断裂，规模巨大，构成了盆地的边界，控制了盆地的形成和演化。
郯庐断裂带:位于胶莱盆地西侧，又称沂沭断裂带，由四条主要断裂组成，东部的昌邑-大店断裂构成胶莱盆地的西边界。昌邑-大店断裂带附近的景芝地区，莱阳组底部出露地面，砾石巨大，呈棱角状，成分为元古界变质岩，以边缘相为特征，受沂沭断裂带控制。诸城是胶莱盆地的沉降中心，紧邻沂沭断裂，该断裂是胶莱盆地发育的主控断裂。
吴荣断裂:是胶北地块和胶南地块的边界断裂，走向为NEE-SWW，在航磁异常图上表现为密集的梯度带，分段明显。控制盆地的吴荣断层是向北的陡倾断层，倾角>:60°正倾滑断层，东西延伸140km。断层上盘垂向断距为1~2km，控制了盆地早白垩世莱阳组的沉积。
牟集断层:走向NE，主要由四条近平行等间距排列的正平移断层组成。该断层穿过胶莱盆地，将其分为东、西两部分。断裂在早白垩世以伸展作用为主，在晚白垩世及以后以左旋平移和挤压作用为主。早白垩世莱阳期具有明显的伸展性，控制了莱阳北部地区莱阳组的沉积。青山期拉伸活动增强，切割深度增加，导致岩浆上涌，火山喷发。牟邑断裂有大规模的左旋平移活动，错动了早期形成的岩浆岩和断裂，水平滑动距离约60km。在左旋平移的同时，断裂带被挤压抬升，不接受沉积，发育挤压变形构造，以压扭断裂为特征。
继发性骨折。次级断层是盆地内的一条大型断层，明显控制着盆地内次级构造单元的发育和演化，是次级构造单元的边界断层。次级断层走向为近东西向的正断层，受主断层控制，多期活动，主要为王组沉积期。
平度断裂:发育于平度地区，呈东西向延伸，长约30公里。断面向南倾斜，上部陡峭，下部呈铲形。平度断裂构成胶莱盆地的北界，北临胶东群，南接白垩系和古近系黄县组，在一定程度上主要控制了平度凹陷晚白垩世王石组和莱阳组的沉积。
五龙村断层:位于莱阳凹陷南缘，呈东西向延伸，剖面向北倾斜，倾角60° ~ 70°。为高角度正断层，呈上陡下缓的犁形。北部莱阳凹陷和南部大冶头隆起。该断裂的主要活动期为王石期，控制了莱阳凹陷王石组的发育。
交县断裂:位于柴沟地垒北部，近东西向延伸，长80km，主断面向北倾斜，为正断层。交县断裂在莱阳组沉积晚期开始活动，导致柴沟地垒与高密凹陷分离，王期活动强烈。
百尺河断层:发育于诸城凹陷北缘，近东西向延伸，长76公里，剖面向南倾斜，呈犁状，最大垂直断距8000多米。该断裂在莱阳组晚期开始活动，控制了莱阳期，王石期是其强烈活动期。
三级和四级故障。盆地内三、四号断层规模较小，受一、二号断层控制，明显控制凹陷内的构造带和凹陷。地表出露的此类断层不多，已发现近百条，主要集中在高密凹陷和牟集断裂带，主要走向为NW、ne、NNE和近EW向。
断层走向的统计特征。通过对四类断层走向的统计，基本规律如下:
第一类区域性大断裂以北北东向(20° ~ 30°)为主，应属郯庐断裂系，反映了郯庐断裂系在该区的主导地位。
第二类断层数量最多，其中优势方向为NNE ~ NE(20 ~ 45°)，也属于郯庐断裂系，次优势方向为NW ~ SE(300 ~ 330°)，与郯庐断裂系方向基本垂直。
第三类断层由重磁资料解释确定，有三个优势方向，分别为NW-SE向、NE-SW向和EW向。NW-SE和NE-SW向断层几乎正交，这两组断层与第二类次级断层一致。
地震剖面建立的第四类断层也有三个优势方向，即NW-SE、WE和NE-SW，其中以NW-SE和WE方向为主，NE-SE断层不太发育。
断裂活动规律及其与郯庐断裂的关系。断层走向统计分析表明，胶莱盆地受三组断裂构造控制，且这三组断裂明显受区域性大断裂控制。
A.郯庐断裂带与胶莱盆地断裂的相交关系。
胶莱盆地西边界为郯庐断裂带(沂沭断裂带)，即昌邑-大店断裂和安丘-莒县断裂。这两条断裂一般被认为是鲁东地块和鲁西地块的分界线，同时也控制着沂沭裂谷。从图3-25中，我们可以清楚地看到胶莱盆地西边界断层之间的相互切割关系。在五莲-莒县地区，西倾的昌邑-大店断裂切断了重楼-石场凹陷和诸城凹陷西南缘的青山组火山岩，同时控制了断裂上盘安丘-莒县裂谷带盛达组的沉积。而在诸城西部的和孟疃地区，断裂被晚白垩世王组红土崖段所覆盖，并被断裂东西向切割。佳悦断裂是一条向南倾斜的正断层，横穿安丘-莒县裂谷带，控制着红土崖段的箕状断陷盆地。据野外调查，佳悦断裂向西延伸，未越过安丘-莒县断裂，止于该断裂带东侧。
上述断层交汇关系及其控制的地层时代为胶莱盆地与郯庐断裂带的演化序列提供了重要依据。通过分析，安丘-莒县断裂可能是最重要的边界断裂，活动期长，在早白垩世莱阳组沉积时期成为诸城凹陷和重楼-世昌凹陷的西边界。晚白垩世，断裂的多次右旋走滑活动将东西向断裂的活动范围限制在佳悦。昌邑-大店断裂的活动期主要在早白垩世晚期盛达组沉积时期，以正断层为主，成为安丘-莒县裂谷带的西边界断裂。诸城北缘的百尺河断裂活动较晚，主要在晚白垩世。
B.牟集断裂带与胶莱盆地断裂的相交关系。
牟集断裂带由多条北北东向平行断裂组成，其中最重要的断裂有桃村-东斗山断裂、郭城断裂、即墨断裂、朱武断裂和青岛断裂。桃村-东斗山断裂是一条典型的左旋走滑断裂。走滑运动导致燕山晚期雅山岩体和袁各庄岩体左旋错动约25km，早白垩世东倾滑运动控制了郭城凹陷的西边界。现有的测年资料表明，雅山岩体的锆石U-Pb年龄为138 ~ 158 Ma，Rb-Sr年龄为164Ma，与胶北玲珑花岗岩体的侵入年龄一致。根据岩体的年龄，桃村-东斗山断裂的左旋走滑活动晚于岩体的侵入年龄，但早于郭城凹陷的形成年龄，可能在150 ~ 140Ma之间。桃村-东陡山断裂向西南延伸，与控制莱阳坳陷南边界的东西向五龙村断裂相连，形成走滑-伸展断裂组合。该断裂组合的活动期主要发生在晚白垩世王组沉积时期，桃村-东斗山断裂具有右旋走滑运动的特征。
郭城断裂构成郭城凹陷的东边界，向北延伸与桃村-东斗山断裂汇合，向南延伸可能与即墨断裂相连。竹坞断裂和青岛断裂是一条主要的边界断裂，它们共同构成了北东向胶南-威海造山带的东边界。从控盆角度看，珠乌断裂和青岛断裂是重要的控盆断裂，控制着海阳凹陷的形成和发展。
上述北北东向断裂虽然继承了基底造山带的断裂形态，但都属于成盆阶段的郯庐断裂系，其向南延伸可能与斜切胶南隆起带的北北东向日照断裂带有关。从图3-25可以看出，日照断裂带切断了诸城凹陷南边界的五莲断层，指示左旋错动，但止于东西向走滑断层，指示断层的左旋走滑运动发生在早白垩世和晚白垩世之间。结合桃村-东斗山断裂带的左旋走滑运动，我们推断牟邑断裂带至少发生过两次重要的左旋走滑运动:第一次发生在胶莱盆地形成之前，第二次发生在早白垩世和晚白垩世之间。
3.胶莱盆地的构造演化
基于胶莱盆地的沉积充填史、构造应力场演化和岩浆活动，胶莱盆地经历了早白垩世莱阳断陷盆地、早白垩世青山火山盆地和晚白垩世-古新世断陷盆地的时空叠加，各时期形成的盆地原型特征不同。郯庐断裂带对各期盆地原型的形成及其后期的改造有着重要的控制或影响。
通过系统对比沂沭裂谷系、胶莱盆地和北黄海盆地的沉积特征、成盆阶段、主要构造事件和岩浆活动序列，将沂沭裂谷系和胶莱盆地的演化历史划分为三个成盆阶段。
(1)早白垩世莱阳伸展断陷阶段
在莱阳组沉积时期，胶莱原型盆地的分布和沉积特征存在争议。本次研究是在对胶莱盆地的地层沉积特征、岩相古地理特征、盆地构造特征和深部地球物理场特征进行综合分析研究的基础上进行的。认为莱阳期原型盆地由两个北北东向断陷盆地组成，分别称为莒县-诸城断陷盆地和诸武-即墨断陷盆地。所谓断陷槽，是指这些断层以延伸长、断陷深窄为特征，剖面形态极不对称，受基底边界断层控制。莒县—诸城断陷槽由重楼—世昌断陷、莒县断陷和诸城断陷组成，其西边界位于安丘—莒县断裂带中部，沿胶南隆起带北缘发育。朱吴-即墨断陷由多条独立或半独立的断层组成，如朱吴断陷、法城断陷、黄崖底-仲景断陷、即墨断陷等。主要沿牟一断裂带发育。这两个断陷盆地的主体受苏鲁造山带北缘断裂控制，目前隐伏在这两个断陷盆地的深部。如诸城凹陷北边界的百尺河断裂就是这条边界断裂的地表延伸。这一时期断陷阶段的一个显著特点是沿莒县-诸城断陷槽和诸武-即墨断陷槽火山喷发十分活跃，构成莱阳火山旋回的中心地带。沿断陷槽带的部分地区发生了强烈的中基性和中酸性火山喷发。海阳凹陷龙王庄组发育多层火山喷发岩，重楼-石场凹陷和莱阳组上部(成山后组)发育一套巨厚的中酸性火山喷发岩。根据断陷盆地的沉积-火山活动特征，该期断陷属于被动伸展，主要伸展方向为NW-SE向。伸展作用主要与苏鲁造山带碰撞后的应力松弛和构造塌陷有关。
(2)早白垩世青山期大陆裂陷阶段。
早白垩世中晚期起，古太平洋板块深入东亚大陆，中国东部岩石圈动力学过程发生重大变化，岩石圈减薄加强，东亚大陆边缘进入陆内裂谷演化阶段。郯庐断裂带山东段形成沂沭裂谷系，早期形成的胶莱盆地演化为火山盆地，火山喷发中心位于莒县-诸城断陷和朱吴-即墨断陷。这一裂陷过程可分为两期:早期以大规模中酸性火山喷发为标志，火山盆地发育；晚期幕，大规模火山活动停止，以伸展断陷为主。沂沭断陷盆地开始形成和发展，在断陷盆地内沉积了一套分选性差、磨圆的砂砾岩，其中含有大量火山喷发岩。胶南-威海造山带内，大型复杂花岗岩类(同位素年龄123~113Ma的崂山花岗岩类)相继侵入。胶北隆起区不仅有花岗岩侵入体，还有一组平行于郯庐断裂带的断裂和破裂面，沿断裂和破裂面发育不同类型的岩脉，形成密集的岩脉带(同位素年龄为126~120Ma)，成为胶东地区金矿的富集区。
(3)晚白垩世—古新世斜拉断陷发展阶段。
晚白垩世，区域构造应力场变化较大，以南北向伸展为主。在早白垩世断陷盆地和火山盆地的基础上叠加了箕状断陷盆地，控制了晚白垩世王石组和古新统金刚口组的沉积。这一时期形成的断陷盆地主要集中在沂沭断裂带和牟集断裂带之间，即现在胶莱盆地的轮廓基本形成。沿沂沭断裂带本身，部分地区发育拉分断陷盆地，如潍北凹陷和莱州湾凹陷。沿牟一断裂带还发育小型拉分盆地，如郭城凹陷和北黄海中部断陷带。值得指出的是，断陷盆地的这一发展阶段没有大规模的花岗质岩浆侵入，但有中基性火山活动。火山岩以玄武岩和橄榄玄武岩为主(同位素年龄为73Ma)，鲁西有金伯利岩，表明该时期走滑伸展作用影响了上地幔。
白垩纪伸展期，碱性花岗岩浆侵入和火山作用相伴。花岗岩侵入主要集中在早白垩世，主要有两期岩浆侵入期:郭家岭花岗岩侵入期，侵入时代为130~126Ma，与早白垩世莱阳期的伸展期相同；崂山期花岗岩侵入岩，侵入时代123~113Ma。这些花岗岩具有碱性、无水和非造山的特征，是在早白垩世青山期大陆裂谷阶段与地壳物质重熔而成的。火山活动贯穿整个白垩纪伸展史，其中双峰式火山作用在早白垩世中晚期最为强烈，时代集中在123~108Ma，是大陆裂谷作用的高峰期。但晚白垩世以基性和超基性岩为主，火山活动强度较小，年龄为73Ma。