沂蒙山部分地區(qū)地質(zhì)條件及構(gòu)造研究

周付彬

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì))，山東濟(jì)寧 272100)

1 概況

1.1 位置與交通

研究區(qū)位于山東省魯中南山區(qū)的南部，處于棗莊市和臨沂市的部分區(qū)、縣。區(qū)內(nèi)交通便利，附近有京滬鐵路、京臺(tái)高速、棗木高速，244、245省道縱貫全區(qū)，縣、鎮(zhèn)級(jí)公路縱橫交織，交通條件良好。

1.2 地形地貌

研究區(qū)中部凸起，四周地勢(shì)較低，有海拔800 m以上的中山，有向四周逐漸過(guò)渡的低山丘陵，有斷陷盆地及山間平原相間展布。中山地形陡峻，低山丘陵單斜構(gòu)造發(fā)育、侵蝕與巖溶地貌顯著。

2 地質(zhì)條件

2.1 區(qū)域地層分布

本區(qū)位于華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)的南部，分布地層有：新太古界泰山巖群，新元古界南華系，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界侏羅系和新生界古近系、新近系、第四系?；鶐r主要出露在中部及北部低山丘陵地區(qū)，面積約占工作區(qū)總面積的70%。西北部、北部及東北部分布面積較廣的新太古代、中元古代和中生代時(shí)期的花崗巖、閃長(zhǎng)巖，與新太古界泰山巖群的黑云斜長(zhǎng)變粒巖共同構(gòu)成本區(qū)的結(jié)晶基底。

2.1.1 新太古界

2.1.2 新元古界

新元古界僅發(fā)育南華系土門群,自下而上分為二青山組和佟家莊組，呈條帶狀出露。

二青山組(Nh1e)僅殘存砂巖段和灰?guī)r段，主要巖性為含海綠石中粒石英巖狀砂巖夾硅質(zhì)頁(yè)巖和蛋青色、紫紅色粉晶灰?guī)r，由東南向西北變薄并尖滅。

佟家莊組(Nh2-3t)主要發(fā)育砂巖段，巖性為含海綠石長(zhǎng)石石英砂巖、含礫鈣質(zhì)砂巖和砂質(zhì)礫巖等，由東南向西北變薄并尖滅。

2.1.3 古生界

主要發(fā)育寒武系、奧陶系和石炭二疊系。

寒武系、奧陶系連續(xù)分布于除桑村穹窿、陶棗盆地腹地及棗莊市中部以外的大部分區(qū)域，為一套海相沉積地層。其中寒武系主要分布在低山丘陵地區(qū)，露頭較好，分布范圍及巖性變化受構(gòu)造控制作用顯著。奧陶系主要分布于羊莊盆地腹地、陶棗盆地周邊、艾湖向斜核部，官橋斷塊北部和荊泉斷塊北部有小面積分布。

石炭二疊系主要分布于陶棗盆地中部、官橋斷塊東南部地區(qū)，羊莊盆地趙莊向斜核部有零星分布，巖性為一套以砂巖、泥巖、頁(yè)巖為主的海陸交互相含煤沉積建造。絕大部分隱伏于較薄的第四系之下，陶棗盆地中部區(qū)域殘丘地帶可見(jiàn)零星露頭。

2.1.4 中生界

僅發(fā)育侏羅系淄博群三臺(tái)組，零星分布于陶棗盆地中北部地區(qū)，面積較小，幾乎全部被第四系覆蓋。以紫紅色砂礫巖夾粉砂巖為主，具有二元結(jié)構(gòu)。

2.1.5 新生界

新生界可分為古近系、新近系和第四系。

古近系主要分布在陶莊盆地北部和羊莊盆地出口西部的山前地帶，范圍受斷裂構(gòu)造控制，大多被第四系覆蓋，陶莊盆地北部可見(jiàn)零星露頭。巖性為雜色礫巖、淺紫紅色含礫砂巖和砂礫巖。

新近系白彥組(N2Qpby)貼附于下伏基巖表面，為殘余剝蝕體，呈透鏡體或巢窩狀零星分布于碳酸鹽巖低山丘陵頂部及肩坡地帶，面積較小。巖性為灰黃色至黃褐色礫石層、砂礫層，產(chǎn)金剛石，厚度0.5～1.0 m。

第四系沉積物類型可分為沖積、洪積、坡積、殘積等，廣泛分布于山間盆地、山間谷地及山前地區(qū)。巖性主要為粉質(zhì)黏土、黏土、粉土。新薛河古河道及現(xiàn)代河谷地帶分布中粗砂、砂礫石層，厚度一般小于15 m。由老到新依次劃分為山前組、臨沂組、沂河組，如圖1所示。

圖1 第四系分布位置圖

臨沂組(Qhl)分布于河流谷地兩側(cè)，形成河流Ⅰ級(jí)階地。巖性主要為土黃色粉土、含黏土粉砂、粉細(xì)砂等，厚度0～11 m。

沂河組(Qhy)分布于現(xiàn)代河床及其兩側(cè)、河漫灘等地，厚度一般小于5 m。巖性主要為灰黃色砂礫層、混粒砂、細(xì)砂、粉砂和含礫粉質(zhì)黏土。

3 地質(zhì)構(gòu)造

3.1 研究區(qū)所處大地構(gòu)造分區(qū)位置

本區(qū)在大地構(gòu)造單元上處于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起區(qū)(Ⅱ)魯中隆起(Ⅱa)的南部?？v跨尼山—平邑?cái)嗦?Ⅱa9)和棗莊斷隆(Ⅱa10)兩個(gè)Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元。以棗莊斷裂為界，南北分屬棗莊斷隆(Ⅱa10)的嶧城凸起(Ⅱa101)和尼山—平邑?cái)嗦?Ⅱa9)的尼山凸起(Ⅱa93)兩個(gè)Ⅴ級(jí)構(gòu)造單元。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造單元

區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造單元主要發(fā)育羊莊盆地、陶棗盆地和桑村穹窿，其中羊莊盆地和桑村穹窿屬于尼山凸起(Ⅱa93)的一部分，陶棗盆地屬于嶧城凸起(Ⅱa101)的一部分。

羊莊盆地為北東—南西向展布，四周高、中間低的向斜構(gòu)造盆地。西以化石溝斷裂為界，南至棗莊斷裂，東部和北部至地表分水嶺。

陶棗盆地西起薛城區(qū)陶莊鎮(zhèn)西部，東至棗莊市市中區(qū)稅郭鎮(zhèn)以東，由西部的陶莊向斜盆地、中部的杏峪—遺棠褶皺帶及東部的棗莊向斜盆地共同組成。近東西向展布，范圍較為開(kāi)闊，長(zhǎng)約45 km，寬約16 km。

桑村穹窿位于工作區(qū)西北部，呈近南北向的橢圓形分布在以桑村為中心，中心地帶為新太古代至中元古代的花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖。該構(gòu)造區(qū)地勢(shì)低平，第四系覆蓋嚴(yán)重，周圍和內(nèi)部穿插出露中生代蒼山序列花崗閃長(zhǎng)玢巖、角閃閃長(zhǎng)玢巖等不規(guī)則侵入巖體。

3.3 主要地質(zhì)構(gòu)造

中生代以來(lái)該區(qū)發(fā)生過(guò)多次地殼運(yùn)動(dòng)，形成了一系列的斷裂和褶皺，大的褶皺構(gòu)造主要有艾湖向斜、趙莊向斜、陶莊向斜和棗莊向斜，斷裂構(gòu)造主要發(fā)育北西—南東向的長(zhǎng)龍斷裂、曹王墓斷裂、棗莊斷裂和近南北向的化石溝斷裂。

3.3.1 褶皺構(gòu)造

艾湖向斜為北西—南東向延伸、往北東方向凸起的弧形短軸向斜，軸部由三山子組白云巖組成；翼部由中上寒武系巖層組成，產(chǎn)狀平緩。

趙莊向斜中心在羊莊鎮(zhèn)小趙莊附近，軸向近東西，略向北凸，呈橢圓形。巖層由四周向軸部?jī)A斜，由軸部向兩翼依次出現(xiàn)石炭系、奧陶系和寒武系地層。

陶莊向斜位于陶莊—張范一帶，北部邊緣為棗莊斷裂。該向斜大部被第四系覆蓋，核部分布古近系，北翼被棗莊斷裂錯(cuò)失，南翼由北往南依次分布二疊系、石炭系、奧陶系及寒武系，向斜內(nèi)地層走向近東西，傾向北。

棗莊向斜軸向與棗莊斷裂東段走向基本一致，由牽引和擠壓機(jī)制形成，近東西向展布，為一朝北西傾伏、南東翹起的復(fù)式向斜。范圍西起齊村，東到稅郭，整個(gè)向斜大部分被第四系覆蓋，基巖出露較少，核部為石炭二疊系含煤地層。

3.3.2 斷裂構(gòu)造

長(zhǎng)龍斷裂位于工作區(qū)北部，全長(zhǎng)約55 km。東北盤分布新太古代巖漿巖和寒武系長(zhǎng)清群，西南盤為寒武系九龍群。斷裂帶寬約20 m，帶內(nèi)發(fā)育不同性質(zhì)的角礫巖、片理帶和斷層泥巖等。該斷裂具多期活動(dòng)特點(diǎn)，早期(燕山期)表現(xiàn)為左行壓扭，中期為左行張扭，后期(燕山期)出現(xiàn)垂直升降，呈現(xiàn)高角度正斷層跡象。

曹王墓斷裂西起桑村穹窿，向東南穿越工作區(qū)三個(gè)圖幅，為正斷層。兩盤落差200～300 m，全長(zhǎng)約40 km，斷裂破碎帶寬十余米至數(shù)百米不等，帶內(nèi)見(jiàn)有角礫巖和擠壓碎裂巖、糜棱巖。兩盤巖層在平面上具有明顯的牽引彎曲。

棗莊斷裂，也稱北山斷裂或陶棗弧形斷裂。是羊莊盆地和陶棗盆地的分界線，全長(zhǎng)約45 km，斷距1500～2000 m，斷裂帶寬4～7 m。

東鳧山斷裂西起桑村穹窿東部邊緣，往東南延伸至鳧城鎮(zhèn)東部尖滅，總體走向北西，兩端傾向北東，中間傾向南西，全長(zhǎng)約25 km。

化石溝斷裂位于羊莊盆地西部邊緣，分布寒武、奧陶系碳酸鹽巖，侏羅系、石炭系碎屑巖。

抱犢崮斷裂位于棗莊市幅中北部，西南與曹王墓斷裂相連，東部延伸至長(zhǎng)龍斷裂，全長(zhǎng)約20 km。主要由兩段組成，西段走向北北東，長(zhǎng)約4 km，發(fā)育斷層破碎帶和張性結(jié)構(gòu)面，斷裂帶寬2～10 m，東段走向東西，長(zhǎng)約16 km。分布寒武系九龍群和長(zhǎng)清群，新太古代侵入巖。

4 巖漿巖

主要分布在桑村穹窿、長(zhǎng)龍斷裂北部、抱犢崮斷裂西北部及陶莊盆地的西南部。此外，在馬頭官莊村一帶，沿曹王墓斷裂帶有零星的侵入巖體分布，總面積約270 km2。主要出露新太古代、中元古代和中生代時(shí)期侵入的閃長(zhǎng)巖、花崗巖。

4.1 新太古代巖漿巖

黃前序列(Ar3H)零星分布于棗莊市中北部，脈狀順層侵入泰山巖群或呈包體狀產(chǎn)于嶧山序列侵入體中。巖性以中粒角閃石巖、角閃輝石巖和透閃石巖為主，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀或片麻狀構(gòu)造。

南澇坡序列(Ar3N)在書(shū)房水庫(kù)上游有局部出露，呈包體狀產(chǎn)于嶧山序列侵入體中，巖性主要為粗粒角閃閃長(zhǎng)巖。

嶧山序列(Ar3Y)主要分布在棗莊市幅和桑村穹窿，是區(qū)內(nèi)侵入巖的主體之一。一般呈巖基或巖株產(chǎn)出，也有呈巖脈狀侵入于泰山巖群變質(zhì)巖中的。巖性由老至新分為細(xì)—粗粒黑云母石英閃長(zhǎng)巖、中?；蚓薨郀钪辛：谠颇甘⒍L(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、斑狀或片麻狀細(xì)—粗?；◢忛W長(zhǎng)巖，巖石具半自形粒狀、鱗片粒狀變晶和花崗結(jié)構(gòu)，塊狀、片麻狀構(gòu)造。

傲徠山序列(Ar3A)主要分布在長(zhǎng)龍斷裂以北，構(gòu)成該區(qū)主要的基底巖系。呈巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出或呈巖脈侵入于嶧山序列巖漿巖體中。巖性主要為中粗?；虬郀詈谠贫L(zhǎng)花崗巖和細(xì)—中粒二長(zhǎng)花崗巖，前者具花崗結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造，后者具花崗結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

紅門序列(Ar3Hm)在長(zhǎng)龍斷裂以北呈脈狀侵入于傲徠山序列中，分布零星。巖性主要為細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖，具花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

4.2 中元古代巖漿巖

零星分布于桑村穹窿南部，僅有牛嵐單元，是中元古代地殼固化后的一次基性脈巖活動(dòng)形成。呈脈狀沿?cái)嗔旬a(chǎn)出，巖性以輝綠巖為主，中粗粒輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

4.3 中生代巖漿巖

主要分布于桑村穹窿及梁邱東南部，形成于中生代燕山期，分為銅石序列、沂南序列和蒼山序列。

銅石序列(J2T)主要呈脈狀侵入，大部分分布在梁邱，陶莊南部有少量分布。巖性主要為中細(xì)粒石英正長(zhǎng)斑巖、粗粒正長(zhǎng)斑巖和中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

沂南序列(K1Y)僅在桑村穹窿南部邊緣及陶棗盆地西南部有零星分布，呈脈狀侵入。巖性主要為細(xì)粒角閃閃長(zhǎng)玢巖和角閃閃長(zhǎng)玢巖，具細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

蒼山序列(K1C)主要分布在桑村穹窿，呈巖株或巖床狀侵入，巖性主要為中粒石英閃長(zhǎng)玢巖和粗粒花崗閃長(zhǎng)玢巖，具斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

5 總結(jié)

研究區(qū)屬于華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)，發(fā)育從太古界至新生界地層，其中寒武系、奧陶系碳酸鹽巖大面積分布于低山丘陵及山間盆地，面積占到工作區(qū)面積的70%以上，為巖溶地下水分布與賦存提供了的豐富物質(zhì)基礎(chǔ)。主要構(gòu)造單元有羊莊盆地、陶棗盆地和桑村穹窿。主要褶皺構(gòu)造有艾湖向斜、趙莊向斜、陶莊向斜、棗莊向斜。斷裂主要發(fā)育長(zhǎng)龍斷裂、曹王墓斷裂、棗莊斷裂、化石溝斷裂和東鳧山斷裂。