正斷層與伸展構(gòu)造ok

1、第十二章 正斷層與伸展構(gòu)造1內(nèi)容提要伸展構(gòu)造的基本概念伸展構(gòu)造的組合型式伸展構(gòu)造形成的模式構(gòu)造反轉(zhuǎn)2第一節(jié) 基本概念1.定義：正斷層：上盤相對(duì)于下盤向下滑動(dòng)的傾向滑動(dòng)斷層。伸展構(gòu)造：是在巖石圈拉伸與減薄背景下形成的特殊構(gòu)造組合系統(tǒng)。311332. 應(yīng)力狀態(tài)及形成機(jī)制4利于正斷層形成的應(yīng)力條件為： 最大主應(yīng)力(1)在豎直方向上增大，或最小主應(yīng)力(3)在水平方向上減小，或上述兩種過(guò)程同時(shí)作用。3131315利于正斷層作用發(fā)生的地質(zhì)背景是：經(jīng)歷水平拉伸（伸展）或垂向穹隆和抬升的地區(qū) 由于大多數(shù)正斷層形成于水平伸展，而且經(jīng)歷正斷層作用的地殼巖石單元發(fā)生了水平方向上的拉伸（伸展），所以正斷層也被稱為伸展

2、斷層，但伸展斷層一般特指由區(qū)域性伸展形成的大規(guī)模低角度正斷層。6第二節(jié) 正斷層的一般特征a. 斷層上盤相對(duì)于下盤向下運(yùn)動(dòng)b. 被錯(cuò)斷巖石單元產(chǎn)生水平伸長(zhǎng)（伸展）效應(yīng)78c. 在同一高程剝蝕面上，上下盤的對(duì)比性12349第三節(jié)、 正斷層的幾何形態(tài) 根據(jù)斷層面的幾何特征以及斷層面和被斷巖石的旋轉(zhuǎn)性質(zhì)，正斷層可被劃分為三種類型：非旋轉(zhuǎn)平面正斷層、旋轉(zhuǎn)平面正斷層和鏟式斷層a. 非旋轉(zhuǎn)平面正斷層： 平面狀斷層面，斷層面和被斷巖層均不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，說(shuō)明所有的運(yùn)動(dòng)為平移運(yùn)動(dòng)。 一般形成地塹和地壘構(gòu)造 是共軸變形的產(chǎn)物 10b. 旋轉(zhuǎn)平面正斷層（掀斜斷層）： 平面狀斷層面，斷層面和被斷巖層均發(fā)生旋轉(zhuǎn) 掀斜斷塊：由

3、正斷層圍限的旋轉(zhuǎn)了的巖石塊體 掀斜盆地（半地塹）：在掀斜斷塊上發(fā)育的不對(duì)稱盆地，其 一側(cè)由正斷層控制 多米諾或書斜式構(gòu)造：由一系列旋轉(zhuǎn)平面正斷層和掀斜斷塊 組成的構(gòu)造。11i水平伸長(zhǎng)度 S S= l / l0 = sini/ sin= sin (+) / sin伸長(zhǎng)度： S = l / l0 =1+ e正弦定理： l /sin( 180-i) = 10 / sin l / l0 = sin( 180-i)/ sin= sin (+) / sin12c. 鏟式（犁狀）斷層： 具有下凸斷層面，且斷層面產(chǎn)狀向地表變陡而向下隨深度變緩的斷層。13第四節(jié) 正斷層的構(gòu)造樣式a. 地塹與地壘 地塹：由兩組走

4、向近平行且相向傾斜的正斷層及其所夾 持的下降斷塊形成的構(gòu)造 . 地壘：由兩組走向近平行且相背傾斜的正斷層及其所夾 持的抬升斷塊形成的構(gòu)造.14半地塹：?jiǎn)蝹?cè)由正斷層控制的下降斷塊；或由一 組傾向相同的正斷層控制的一系列下降斷塊形 成的構(gòu)造樣式半地壘：?jiǎn)蝹?cè)由正斷層控制的上升斷塊；或由一 組傾向相同的正斷層控制的一系列上升斷塊形 成的構(gòu)造樣式15 盆嶺構(gòu)造：由一系列走向近平行的地塹（半地塹）和地壘（半地壘）相間排列形成的構(gòu)造。因?yàn)榈貕q一般形成盆地而地壘形成山嶺，故稱為盆嶺構(gòu)造。16b. 斷陷盆地: 是在地殼伸展作用下形成的以正斷層為邊界的盆地，如地塹、半地塹等。如果盆地只在一側(cè)發(fā)育正斷層，則形成不對(duì)

5、稱箕狀盆地，多見(jiàn)于鏟式斷層和掀斜斷層。 17c. 生長(zhǎng)斷層（同沉積斷層） 斷層活動(dòng)與沉積作用同時(shí)發(fā)生而形成的斷層稱為生長(zhǎng)斷層 逆沖斷層和正斷層均可形成生長(zhǎng)斷層，但正斷層最為常見(jiàn)特征1) 上盤與斷層活動(dòng)同時(shí)形成的地層厚度明顯比下盤同一地層的厚度大，有時(shí)斷層會(huì)切入某一地層的下部而不切穿整個(gè)地層，這時(shí)該地層在斷層兩側(cè)的厚度會(huì)有截然的不同但。 2) 地層斷距隨深度增大而增大。183) 絕大多數(shù)生長(zhǎng)斷層為鏟式斷層4) 鏟式斷層上盤同斷層活動(dòng)沉積地層厚度向斷層方 向增厚 195) 斷層的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)由于沉積的加載而加速，從而沉積中心 的地層厚度會(huì)向上增大6) 在鏟式斷層中上盤因?yàn)橹亓ψ饔?而產(chǎn)生反牽引現(xiàn)象2

6、0d 裂谷裂谷： 伸展作用形成的，由地塹、半地塹及其他與正斷層相關(guān)構(gòu)造組成的區(qū)域性狹長(zhǎng)構(gòu)造帶 ，一般表現(xiàn)為以斷層為邊界的狹長(zhǎng)谷地。裂谷一般由地幔上涌（地幔柱）或區(qū)域性伸展形成，其進(jìn)一步發(fā)展可演化成大洋盆地。東非裂谷21東非裂谷2223裂谷系統(tǒng):根據(jù)裂谷發(fā)育的位置可劃分為：大陸裂谷： 大陸裂解的開始，如東非裂谷帶 陸間裂谷： 新洋盆的初始階段，如紅海洋中脊裂谷： 海底擴(kuò)張的中心，如大西洋洋中脊裂谷板塊構(gòu)造與裂谷的對(duì)應(yīng)關(guān)系 大陸裂谷 陸間裂谷 洋中脊裂谷 大陸裂解 大陸漂移 海底擴(kuò)展24大陸裂谷的特征1）地貌表現(xiàn)為狹長(zhǎng)線狀盆地2）構(gòu)造形式為由地塹、半地塹及其他與正斷層相關(guān)構(gòu)造3）發(fā)育含有蒸發(fā)巖類的

7、厚層陸源碎屑沉積4）發(fā)育大量的巖漿巖：高原或溢流玄武巖，特別是雙峰式 火山巖及其相關(guān)的侵入巖系。5）活躍的地震與火山活動(dòng)所以是一種板塊邊界6）線性負(fù)重力異常，高地?zé)崽荻龋吔缟蠟槎噶⒌闹亓Α?磁 性梯度帶。7）軟流圈上涌、地殼減薄、具有低速的殼幔過(guò)渡帶。25e 拗拉谷拗拉谷： 與大陸邊緣高角度相交，向洋盆方向張開而向大陸方向消亡的裂谷。其特征與大陸裂谷相同。拗拉谷起源于地幔柱之上洋中脊洋中脊洋中脊三聯(lián)點(diǎn)。其中三聯(lián)點(diǎn)的兩支發(fā)展成新洋盆，但第三支停止發(fā)展而停留于初始的裂谷階段。所以，拗拉谷又稱為盲支。 26f 巖墻群巖墻：一種截切圍巖層理、面理等，呈板狀或似板狀的侵人 巖體。巖墻群： 呈近平行、放

8、射狀或同心狀排列的一組巖墻。巖墻群是伸展構(gòu)造形成的一種重要的構(gòu)造形式。27巖墻群一般特指近平行排列的巖墻群，它們一般發(fā)育于裂谷和拗拉谷。放射狀巖墻群一般為火山或巖漿穹隆為中心向四周發(fā)散。同心狀巖墻群可能與火山的垮塌相關(guān)。巖墻群可作為前寒武紀(jì)大陸固結(jié)、大陸伸展及其伸展量的標(biāo)志。還可以作為古大洋擴(kuò)張方向的判別標(biāo)志。28g 拆離斷層和變質(zhì)核雜巖拆離斷層：區(qū)域性伸展形成的大規(guī)模低角度正斷層。拆離斷層將年輕或淺構(gòu)造層次的巖石直接疊覆于古老和深構(gòu)造層次的巖石之上。通常是，拆離斷層上盤為不變質(zhì)或極低級(jí)變質(zhì)巖，下盤為具有糜棱巖結(jié)構(gòu)的高級(jí)變質(zhì)巖。29拆離斷層的特征：1) 區(qū)域或亞區(qū)域規(guī)模，至少可達(dá)數(shù)十公里。2)

9、超過(guò)10公里的巨大位移量。3)上盤因伸展而發(fā)育一組或多組正斷層，它們向下合并于 拆離斷層，而下盤則很少發(fā)育類似的斷層。304）具有特有的斷層構(gòu)造巖組合序列，具有早期韌性變形后期脆性變形的變形歷史，其先后形成不同性質(zhì)的構(gòu)造巖并在一個(gè)窄帶上依次疊加。典型的構(gòu)造巖組合由老到新依次為： (a)糜棱狀巖石； (b) 綠泥石化角礫巖； (c) 微角礫巖（常含有假熔巖）； (d) 斷層角礫和斷層泥。3132 拆離斷層的構(gòu)造巖組合系列是拆離斷層正斷抬升作用的結(jié)果。 拆離斷層作用過(guò)程中，在不同的構(gòu)造層次上形成不同的構(gòu)造巖。隨著拆離斷層作用的抬升，形成于深部的糜棱狀巖石逐漸向上運(yùn)移，依次經(jīng)歷退化變質(zhì)剪切作用（角礫

10、巖綠泥石化角礫巖）、脆性碎裂作用（微角礫巖）。這些巖石依次疊加，最終形成特定的斷層構(gòu)造巖序列。33變質(zhì)核雜巖 (MCC): 由拆離斷層限定的孤立穹隆狀地質(zhì)體，由經(jīng)歷了韌性變形的中高級(jí)變質(zhì)巖和巖漿侵入體組成，其上被低級(jí)變質(zhì)或不變質(zhì)、淺構(gòu)造層次（拆離斷層）上盤以構(gòu)造關(guān)系覆蓋，并且上盤經(jīng)歷了長(zhǎng)距離的位移。34實(shí)際上，變質(zhì)核雜巖 (MCC)就是拆離斷層的下盤，它經(jīng)歷了拆離斷層的正斷抬升作用，并由于均衡調(diào)節(jié)作用和巖漿上窿作用而形成穹隆狀態(tài)。35變質(zhì)核雜巖的特征 1）空間上為孤立穹隆狀地質(zhì)體，平面呈近圓形或長(zhǎng)圓形，其中經(jīng)常具有一翼陡一翼緩的幾何特征。.2）由從深部（中下地殼）出露到地表的中高級(jí)古老變質(zhì)巖組

11、成，通常具有較晚期的巖漿巖侵入體。3）頂部發(fā)育含糜棱狀巖石的大型剪切帶，剪切帶頂部被拆離斷層切割，并引起脆性變形和蝕變作用，形成綠泥石化角礫巖、微角礫巖甚至假熔巖。364）上盤由低級(jí)變質(zhì)或不變質(zhì)的上地殼巖石組成。5） 變質(zhì)核雜巖（MCC）的變形行為與上盤完全不同，MCC韌性變形；上盤脆性正斷層。 6）變質(zhì)核雜巖頂部剪切帶的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征與上盤相同，說(shuō)明它們是在同一遞進(jìn)變形過(guò)程中形成的。37拆離斷層的形成機(jī)制根據(jù)安德森（Anderson)模式，正斷層應(yīng)高角度，逆斷層才是低角度。但自然界大多數(shù)大規(guī)模正斷層是低角度的。這是目前國(guó)際地質(zhì)學(xué)界沒(méi)有解決的問(wèn)題。為此鄭亞?wèn)|教授（1999）提出了最大有效力矩準(zhǔn)則：

12、 在伸展環(huán)境下，脆韌性層狀巖石將形成伸展褶劈理 (ecc)，該劈理的傾角受最大有效力矩控制，一般為35度左右，這些伸展褶劈理進(jìn)一步擴(kuò)展形成低角度正斷層。Anderson模式最大有效力矩準(zhǔn)則38純剪切模式：形成由兩條相背傾斜拆離斷層限定的對(duì)稱型變質(zhì)核雜巖。簡(jiǎn)單剪切模式：形成由一條拆離斷層在一側(cè)限定的不對(duì)稱型變質(zhì)核雜巖。一、區(qū)域性巖石圈伸展模式 第五節(jié) 伸展作用的動(dòng)力學(xué)模式（拆離斷層和變質(zhì)核雜巖的形成機(jī)制）39巖漿作用地殼增厚導(dǎo)致失穩(wěn)作用熱及流體作用引起拆離斷層作用伸展 巖漿作用 熱窿 滑覆二、巖漿作用引起的伸展作用40 拆 沉軟流圈的上涌巖石圈的反彈伸 展俯沖增厚三、拆沉作用拆沉作用：大陸巖石圈地幔由于軟流圈溫度低、密度較大，從而產(chǎn)生重力不穩(wěn)，如有合適斷裂，巖石圈地幔將沉陷入軟流圈中，并使巖石圈減薄，人們將巖石圈地幔沉入軟流