盆地分析7平衡剖面原挤压构造为例ppt课件

1、第七讲第七讲 平衡地质剖面的复原平衡地质剖面的复原以挤压构造为例以挤压构造为例一、钉线一、钉线 钉线钉线是被设在剖面上用以平衡是被设在剖面上用以平衡线条长度线条长度或或面积面积的的理想化参考线理想化参考线（图（图12l）。真正的）。真正的钉线钉线应该代表一个逆冲席内部的，在变形前应该代表一个逆冲席内部的，在变形前后均后均垂直于层理垂直于层理的物质线。的物质线。 钉线钉线 钉线钉线通常沿通常沿褶皱的轴面褶皱的轴面或或原层位区原层位区这些被推测为具最小这些被推测为具最小层间剪层间剪切切作用的地方设立作用的地方设立。“原层位区原层位区”出现于逆冲席的出现于逆冲席的尾缘尾缘，那里的，那里的地层厚度并未

2、发生重复，地层仅平行于地层厚度并未发生重复，地层仅平行于区域性基底滑脱面区域性基底滑脱面发生滑发生滑移。设立于褶皱之上的钉线会出现两个问题，（移。设立于褶皱之上的钉线会出现两个问题，（1）这些钉线）这些钉线很少很少垂直垂直于层理；（于层理；（2）对于）对于断展褶皱断展褶皱来说，可以有几个改变方位的轴来说，可以有几个改变方位的轴面，结果会出现面，结果会出现“弯曲的弯曲的”钉线。由于这些问题，在可能的情况钉线。由于这些问题，在可能的情况下钉线一般设在下钉线一般设在原层位区原层位区,特别是设立在前陆未变形区的边缘是最特别是设立在前陆未变形区的边缘是最理想的理想的。局部钉线局部钉线 在南阿巴拉契亚，在

3、南阿巴拉契亚，上盘断坡上盘断坡很少能保存下来（图很少能保存下来（图122），因），因此无法用一般的方法将上、下盘断坡复位。所以，最好的办法就此无法用一般的方法将上、下盘断坡复位。所以，最好的办法就是在每一个逆冲席的是在每一个逆冲席的尾缘尾缘设置设置局部钉线局部钉线（假定其层间滑动最小）（假定其层间滑动最小），并将这些逆冲席作为一些，并将这些逆冲席作为一些分离的断块分离的断块复位，沿着基底滑脱面复位，沿着基底滑脱面排排成一串成一串。与被侵蚀掉的上盘断坡有关的缩短显然仅代表了。与被侵蚀掉的上盘断坡有关的缩短显然仅代表了最小估最小估算值算值。局部钉线局部钉线 对于对于断坡断坡被侵蚀掉的情况，被侵蚀掉

4、的情况，局部钉线局部钉线是非常重要的，它们被设是非常重要的，它们被设置于呈单斜的逆冲席的置于呈单斜的逆冲席的中部中部。层间滑动在这个部位。层间滑动在这个部位真是最小吗真是最小吗？很可能不是，但是很可能不是，但是只能如此去做只能如此去做。 简单简单波状层的平衡波状层的平衡仅受仅受前陆的钉线前陆的钉线和和岩层长度岩层长度所控制。所控制。二、一个断坡的复原二、一个断坡的复原 图图15l表示了一个理想的表示了一个理想的断弯断弯背斜背斜，我们如何将它复原呢？首，我们如何将它复原呢？首先可以看出，复原剖面将比变形先可以看出，复原剖面将比变形剖面长。现在覆盖在下部断坪之剖面长。现在覆盖在下部断坪之上的上盘地

5、层是从上的上盘地层是从左面运移左面运移进入进入剖面的，而原先覆于上部断坪之剖面的，而原先覆于上部断坪之上的上盘地层已经向右上的上盘地层已经向右移出了剖移出了剖面面。一个断坡的复原一个断坡的复原 为了进行测量，我们在下盘未为了进行测量，我们在下盘未变形的岩层上选择变形的岩层上选择一条钉线一条钉线（a）。由于上盘所有地层均已发生）。由于上盘所有地层均已发生位移，所以上盘内无需前陆方向位移，所以上盘内无需前陆方向的钉线。利用的钉线。利用下盘地层中的三条下盘地层中的三条界线界线长度，可以确定出复原后的长度，可以确定出复原后的下盘断坡下盘断坡的位置，它与的位置，它与变形后变形后的的下盘断坡位置是一致的。

6、下盘断坡位置是一致的。一个断坡的复原一个断坡的复原 由切层部位向后，由切层部位向后，上盘上盘中所中所有的岩层界线长度都应予以测出有的岩层界线长度都应予以测出，并拼接在下盘的相应层位上。，并拼接在下盘的相应层位上。在本剖面中，由于上盘顶部在本剖面中，由于上盘顶部两个两个层面层面未被切断未被切断，可在，可在背斜轴面（背斜轴面（b b）处建立局部钉线。）处建立局部钉线。则其上部则其上部两个岩层亦将被固定在同一个轴两个岩层亦将被固定在同一个轴面上。这样就可以确定出面上。这样就可以确定出上部两上部两岩层的复原位置岩层的复原位置。有了被限定在。有了被限定在背斜轴面的局部钉线，上部岩层背斜轴面的局部钉线，上

7、部岩层的的长度就可以测出长度就可以测出。一个断坡的复原一个断坡的复原 上盘复原是从上盘复原是从测出并复原两测出并复原两个下部岩层个下部岩层的长度开始的。在这的长度开始的。在这两个岩层复原过程中，每一岩层两个岩层复原过程中，每一岩层的左端可能有的左端可能有轻微的位错轻微的位错。复原复原后后的的上盘钉线位置上盘钉线位置是根据它在是根据它在下下部两个岩层中的位置部两个岩层中的位置确定的。复确定的。复原后原后上部两个岩层的上部两个岩层的向前和向后向前和向后的延伸长度的延伸长度是按照它们是按照它们离局部钉离局部钉线的距离线的距离分别绘到复原剖面上的分别绘到复原剖面上的。 三、一条剖面的复原三、一条剖面的

8、复原 在进行剖面复原时，首先要在进行剖面复原时，首先要检查检查所画的变形剖面所画的变形剖面是否平衡是否平衡，如，如何做到这一点呢？让我们从一条何做到这一点呢？让我们从一条可分解开的剖面可分解开的剖面入手（图入手（图16l）。 首先，把每一个地层层位首先，把每一个地层层位（a，b，c，d）、）、每一条断层每一条断层（l，2，3，4）和每一个断块和每一个断块（l，2，3，4）注上标记。然后将这个剖注上标记。然后将这个剖面分解为面分解为四个断块四个断块。一条剖面的复原一条剖面的复原 此后，再检查每个断块中的此后，再检查每个断块中的地层延伸地层延伸情况及情况及断层切层断层切层情况。情况。地地层层a出现

9、在每一个断块中，并均与断层接触，在复原剖面上，该出现在每一个断块中，并均与断层接触，在复原剖面上，该层应层应越过断层相连越过断层相连（仅有部分已被剥蚀掉）。如果我们的剖面是（仅有部分已被剥蚀掉）。如果我们的剖面是平衡的，则平衡的，则上盘的断坪和断坡必然能与下盘的相应部位拼合上盘的断坪和断坡必然能与下盘的相应部位拼合组装组装在一起在一起（模板假说）。（模板假说）。大致检查后可知大致检查后可知，基本满足复原条件。，基本满足复原条件。一条剖面的复原一条剖面的复原 由于该剖面基本满足复原条件，下一步便由于该剖面基本满足复原条件，下一步便 开始进行剖面复原开始进行剖面复原。一条一条平衡的剖面平衡的剖面，

10、其地层界线的，其地层界线的长度长度和地层的和地层的面积面积，在变形与复，在变形与复原的两种状态下都是相等的，而且复原后的断层应遵循一些原的两种状态下都是相等的，而且复原后的断层应遵循一些基本基本准则准则。绘制变形剖面绘制变形剖面是剖面平衡工作中比较难的部分。机械地测是剖面平衡工作中比较难的部分。机械地测定长度及绘制复原剖面虽然相对比较容易，但是它定长度及绘制复原剖面虽然相对比较容易，但是它能证明能证明所绘制所绘制的变形剖面的变形剖面是否合理是否合理。 一条剖面的复原一条剖面的复原 钉线钉线是测量线条长度的起始部位。对任一剖面来说，区域性是测量线条长度的起始部位。对任一剖面来说，区域性的的钉线钉

11、线都应选在造山带的都应选在造山带的前陆前陆，因为那里没有变形和层间滑动。，因为那里没有变形和层间滑动。在图在图161所示剖面上，可将钉线设置于最靠近前陆的逆冲席尾缘所示剖面上，可将钉线设置于最靠近前陆的逆冲席尾缘。 首先，首先，绘制一条准备复原的绘制一条准备复原的地层剖面地层剖面，将其中的地层画成层，将其中的地层画成层饼饼状状（地层厚度不变）或（地层厚度不变）或楔状楔状（地层厚度呈楔形变化）（图（地层厚度呈楔形变化）（图16一一2）。一条剖面的复原一条剖面的复原 复原操作复原操作（图（图163）中要从）中要从变形剖面变形剖面上量取不同上量取不同地层的线长地层的线长，并作为复原状态下，并作为复原

12、状态下相应的相应的地层长度。地层长度。三角符号三角符号标定了标定了钉线钉线与断与断层层2间的层面距离。间的层面距离。lab1是断块是断块1 中层及面中层及面 ab长度的缩写。正方长度的缩写。正方形符号标出了形符号标出了钉线钉线与断层与断层3之间各层界面的距离。之间各层界面的距离。一条剖面的复原一条剖面的复原 注意：注意：断块断块2中的中的b、c和和d层的前缘已遭剥蚀，因此层的前缘已遭剥蚀，因此lbc2和和lcd2是不完整的。它们的长度是不完整的。它们的长度只能取至地形线只能取至地形线。为此，可在未曾。为此，可在未曾逆冲于下伏断块之上的逆冲于下伏断块之上的断块尾缘断块尾缘，或者实在无处可选时，在

13、该逆，或者实在无处可选时，在该逆冲席的层面倾角相同的冲席的层面倾角相同的尾缘尾缘，设置一个，设置一个局部钉线局部钉线（图（图163b）。）。通过测定该断块底部通过测定该断块底部a层的钉线位置层的钉线位置lab 2前半部分，即前半部分，即lab 2f，就可把它，就可把它标定在复原剖面标定在复原剖面上。上。 lab 2后半部分（后半部分（lab 2r）为）为局部钉线至该局部钉线至该逆冲席尾缘逆冲席尾缘的地层长度。依次测得的地层长度。依次测得lbc 2f，lbc 2r， lcd 2f和和lcd 2r的长度。的长度。 lbc 2f和和lcd 2f给出了局部钉给出了局部钉线与往前陆方向的地形线线与往前陆

14、方向的地形线ts间的长度间的长度。 lbc 2r和和lcd 2r则给出则给出了局部钉线与后面的断层了局部钉线与后面的断层3之间的距离。之间的距离。一条剖面的复原一条剖面的复原 在复原剖面上恢复出断层在复原剖面上恢复出断层3的形状后，接着就将其它逆冲席内的的形状后，接着就将其它逆冲席内的各个地层进行复原（即以地层的各个地层进行复原（即以地层的长度数据长度数据重新确定所有断层的位重新确定所有断层的位置）。当所有断块都能正确地置）。当所有断块都能正确地拼合在一起拼合在一起时，剖面就真正平衡了时，剖面就真正平衡了（平衡条件（平衡条件）。变形剖面与复原剖面上的线条）。变形剖面与复原剖面上的线条长度应该是

15、相等长度应该是相等的（平衡条件的（平衡条件2）。）。一条剖面的复原一条剖面的复原 逆冲断层通常以阶梯状的轨迹逆冲断层通常以阶梯状的轨迹向前上切向前上切地层，而不会反向弯曲地层，而不会反向弯曲。当复原的断层轨迹定位时，它们应适当地。当复原的断层轨迹定位时，它们应适当地倾向后陆倾向后陆（图（图164a)。图。图164b所示的轨迹显然是所示的轨迹显然是不可思议不可思议的，因此，相应的变形剖的，因此，相应的变形剖面由于几何学上的不合理而面由于几何学上的不合理而无法被采用无法被采用。 四、波状层法及关键层法四、波状层法及关键层法波状层法波状层法 如果在变形剖面中岩层的长度标绘正确，则在去褶皱和断层作如果

16、在变形剖面中岩层的长度标绘正确，则在去褶皱和断层作用的复原过程中，所有的用的复原过程中，所有的断坡断坡将会完全匹配（将会完全匹配（模板假说）（模板假说）（图图13131 1），而且复原的），而且复原的各地层各地层将会将会纳入纳入初始的未变形的地层楔中。初始的未变形的地层楔中。 波状层法波状层法 dahlstromdahlstrom（19691969）最初将线长最初将线长或波状层的平衡法或波状层的平衡法定义为一个复原的定义为一个复原的逆冲席内部要求逆冲席内部要求各各岩层长度保持一致岩层长度保持一致性性（图（图13132 2） 。波状层法波状层法 实际上这种一致性并非一成不变，实际上这种一致性并非

17、一成不变，反而确实需要合理的变化。通常有两种反而确实需要合理的变化。通常有两种情况可能会出现岩层长度不相等。情况可能会出现岩层长度不相等。 在逆冲断层发育地区，许多在逆冲断层发育地区，许多同造山沉同造山沉积物积物是在已经缩短了的地层之上沉积的是在已经缩短了的地层之上沉积的。只有。只有前造山沉积物前造山沉积物才是完全可复原的才是完全可复原的，同造山沉积层通常要比复原的前造山，同造山沉积层通常要比复原的前造山沉积层的长度短。沉积层的长度短。 在在伸展环境伸展环境中，沉积作用一般随生长中，沉积作用一般随生长断层的活动同期进行，由于伸展量的增断层的活动同期进行，由于伸展量的增加，每一套加，每一套较年青

18、的沉积层都会比它早较年青的沉积层都会比它早先的沉积层要长先的沉积层要长。波状层法波状层法 对逆冲带剖面的平衡都是首先按照逆冲断层的规律绘对逆冲带剖面的平衡都是首先按照逆冲断层的规律绘制出变形剖面，然后测量制出变形剖面，然后测量所有岩层的长度所有岩层的长度以重新确定未变以重新确定未变形状态中形状态中断层的位置断层的位置。如果一条逆冲断层在复原时。如果一条逆冲断层在复原时倾向错倾向错误误的方向，我们就认为该变形剖面是的方向，我们就认为该变形剖面是不平衡不平衡的（它在几何的（它在几何学上是不合理的）。当波状的地层能够在学上是不合理的）。当波状的地层能够在地震反射剖面上地震反射剖面上反映反映出来时（图

19、出来时（图13133 3），这种方法比较奏效。但是当剖），这种方法比较奏效。但是当剖面只有地表资料并且观察不到下盘断坡时，情况就要困难面只有地表资料并且观察不到下盘断坡时，情况就要困难的多。的多。 波状层法波状层法 当一条断层的倾向反转时（图当一条断层的倾向反转时（图134），），就会存在两种可选择的修就会存在两种可选择的修正方法：正方法：要么必须要么必须缩短上部地层缩短上部地层，要么必须要么必须加长下部地层加长下部地层，但是要作，但是要作出选择并非易事。出选择并非易事。 如果一些逆冲断层以违序形式如果一些逆冲断层以违序形式出现，那么它们将出现，那么它们将切割切割已发生过褶已发生过褶皱或错断的

20、地层，而它们复原后的皱或错断的地层，而它们复原后的倾角就会是倾角就会是陡倾的陡倾的，甚至是倒转的甚至是倒转的。波状层法波状层法 通常，在具有若干叠瓦断层的剖面中，每当复原一条断通常，在具有若干叠瓦断层的剖面中，每当复原一条断层后，后继的更靠近后陆的断层就会变陡一些。这一点几乎层后，后继的更靠近后陆的断层就会变陡一些。这一点几乎总是意味着，在每一个逆冲席总是意味着，在每一个逆冲席上部岩层都有点过长上部岩层都有点过长而而下部岩下部岩层有点过短层有点过短。由于测量是从前陆钉点向后到逆冲带，每一个。由于测量是从前陆钉点向后到逆冲带，每一个复原了的逆冲席的长度都增加到它前面的逆冲席之上。在一复原了的逆冲

21、席的长度都增加到它前面的逆冲席之上。在一开始复原时，由前陆下盘断坡或仅由开始复原时，由前陆下盘断坡或仅由一个逆冲席一个逆冲席产生的误差产生的误差都可能使上部地层出现多余的长度，从而使向后陆复原的都可能使上部地层出现多余的长度，从而使向后陆复原的所所有其它有其它的逆冲席呈现出的逆冲席呈现出奇怪的样式奇怪的样式。当一条剖面由于出现逆。当一条剖面由于出现逆冲断层倾向反转而冲断层倾向反转而被证实为不合理被证实为不合理时，就需要时，就需要检查检查每一个逆每一个逆冲席是如何复原的，并注意观察逆冲断层发生倾向反转的冲席是如何复原的，并注意观察逆冲断层发生倾向反转的真真正部位正部位。这通常是由于更靠近前陆的逆

22、冲席的复原过程所引。这通常是由于更靠近前陆的逆冲席的复原过程所引起的。起的。波状层法波状层法 当逆冲断层的倾向出现反转时，评价一条剖面最好的方法当逆冲断层的倾向出现反转时，评价一条剖面最好的方法就是看一下就是看一下地表构造地表构造在复原过程中被在复原过程中被错乱或歪曲错乱或歪曲到什么程度到什么程度。如果。如果“平衡平衡”剖面显示确实发生了这种情况，就需要重新剖面显示确实发生了这种情况，就需要重新绘制深部构造，以比较好地保持地表构造形态。绘制深部构造，以比较好地保持地表构造形态。 我们通常对深部岩层几何特征的细节所知甚少，因此要按我们通常对深部岩层几何特征的细节所知甚少，因此要按照我们对深部构造

23、的解释来强行改变具有良好控制条件的地照我们对深部构造的解释来强行改变具有良好控制条件的地表构造几何形态是表构造几何形态是不合理的不合理的。即使利用。即使利用钻井和地震资料钻井和地震资料，我我们也应当尽可能地保持地表的构造形态。们也应当尽可能地保持地表的构造形态。关键层法关键层法 关键层法是波状层法的一个变种，关键层法是波状层法的一个变种，主要用于具有主要用于具有部分透入性部分透入性变形岩层的地区。变形岩层的地区。 波状层的复原主要用于具波状层的复原主要用于具平行褶皱作用平行褶皱作用和和最小的透入性应最小的透入性应变变的主要构造岩性单位（图的主要构造岩性单位（图13135 5）。逆冲断层的复位是

24、以）。逆冲断层的复位是以关键关键层层的几何特征为依据的。在具有地震资料时，首先应进行平衡的是的几何特征为依据的。在具有地震资料时，首先应进行平衡的是关键性反射层关键性反射层，而，而不是不是同时处理所有的地层单位。一旦勾绘出构同时处理所有的地层单位。一旦勾绘出构造轮廓，就可以根据钻井或地表资料填入整个地层序列。造轮廓，就可以根据钻井或地表资料填入整个地层序列。 关键层法：关键层法：在将波状层法用于关键层的过程中，为了缩小误差，在将波状层法用于关键层的过程中，为了缩小误差，需要用反复逼近的方法将地表资料的需要用反复逼近的方法将地表资料的线长度及面积合理纳入剖面线长度及面积合理纳入剖面中中。第一步就

25、是要选出一个在该区所有逆冲席中。第一步就是要选出一个在该区所有逆冲席中均出露良好均出露良好的地的地层单位。它应表现出最小的透入性变形，以利于波状层平衡方法层单位。它应表现出最小的透入性变形，以利于波状层平衡方法的应用。最理想的情况是其的应用。最理想的情况是其上盘及下盘断坡上盘及下盘断坡均保存良好。下一步均保存良好。下一步只是通过波状层法将该单位复原，将钉线设置于前陆的一点或一只是通过波状层法将该单位复原，将钉线设置于前陆的一点或一个褶皱的轴面上，并钉在最低的断层线上。个褶皱的轴面上，并钉在最低的断层线上。局部钉线局部钉线必须被用来必须被用来将关键层将关键层同其余部分同其余部分固定在一起。在平衡

26、过程中，它们应当保留固定在一起。在平衡过程中，它们应当保留已知的地表形态。已知的地表形态。五、等面积法五、等面积法 平衡操作中的等面积法要求：平衡操作中的等面积法要求：一个逆冲席，或者其中的某个岩一个逆冲席，或者其中的某个岩层的剖面面积，在变形和复原两种状态下均相等层的剖面面积，在变形和复原两种状态下均相等。 等面积平衡的基本涵义有两点：等面积平衡的基本涵义有两点： 其一其一，一旦把一个波状岩层展平，而其中又表示了合理的断层，一旦把一个波状岩层展平，而其中又表示了合理的断层轨迹，则面积平衡就能证明，在变形和复原的两种情况下岩层的轨迹，则面积平衡就能证明，在变形和复原的两种情况下岩层的长度（长度

27、（l）和厚度（）和厚度（t）是彼长此消的；）是彼长此消的； 其二，其二，在地震剖面或特别复杂的在地震剖面或特别复杂的剖面深部剖面深部，要确定波状岩层的，要确定波状岩层的长度长度可能是困难的，或者是根本可能是困难的，或者是根本不可能的不可能的。 假如我们已知位于深部的地层单位厚度假如我们已知位于深部的地层单位厚度（t）以及剖面所占的以及剖面所占的面积面积（a），），就可以计算出有关的地层长度就可以计算出有关的地层长度（lat）。）。等面积法等面积法 gwinn（1964，1970）通过比较）通过比较岩层长度岩层长度和和剖面面积剖面面积，绘制了，绘制了中央阿巴拉契亚剖面（图中央阿巴拉契亚剖面（图1

28、4l）。其中只出现在）。其中只出现在上部刚性层中上部刚性层中的的波状岩层波状岩层缩短量仅是用缩短量仅是用等面积法等面积法测得的下部地层缩短量的测得的下部地层缩短量的13，这是因为他低估了复杂叠瓦构造中的这是因为他低估了复杂叠瓦构造中的地层长度地层长度。等面积法等面积法 gwinn是用剩余剖面法计算一个变形剖面的总缩短量的。这种是用剩余剖面法计算一个变形剖面的总缩短量的。这种方法虽然给出了一个方法虽然给出了一个总缩短量总缩短量，但是不能指出波状层平衡的错误，但是不能指出波状层平衡的错误出现在哪里，因此，它对勘探或小范围的研究用处不大。这个例出现在哪里，因此，它对勘探或小范围的研究用处不大。这个例

29、子告诉我们，在这一地区这两种方法的结果是不同的，因而在其子告诉我们，在这一地区这两种方法的结果是不同的，因而在其中任一种方法获得令人满意的结论之前，应当进一步摸清情况。中任一种方法获得令人满意的结论之前，应当进一步摸清情况。等面积法等面积法 在地层发生在地层发生紧闭褶皱紧闭褶皱或或强烈变形强烈变形地区，地区，波状层法波状层法很可能失效，很可能失效，因而因而等面积法等面积法则显得尤为重要。则显得尤为重要。 在对在对标志层标志层进行平衡时，要对以进行平衡时，要对以夹层夹层产出的，通常是产出的，通常是软弱的软弱的或或透入性变形透入性变形的岩层进行面积测量，以作面积比较；按照的岩层进行面积测量，以作面

30、积比较；按照“平衡平衡”原理，在变形和复原两种状态下它们的原理，在变形和复原两种状态下它们的面积必须相等面积必须相等。由于不能。由于不能用用波状层法波状层法平衡，当然就必须用平衡，当然就必须用等面积法等面积法来平衡。来平衡。等面积法等面积法 当逆冲断层没有全部出露地表时，最常用的办法是将当逆冲断层没有全部出露地表时，最常用的办法是将深部推断深部推断为双重构造为双重构造及及隐状叠瓦构造隐状叠瓦构造。这些构造使剖面在深部发生。这些构造使剖面在深部发生缩短和缩短和增厚作用增厚作用，不过这种作用只与，不过这种作用只与顶板和底板逆冲断层顶板和底板逆冲断层有成因联系（有成因联系（图图142）。通常，深部构

31、造图都是概略的，所以，它们主要）。通常，深部构造图都是概略的，所以，它们主要受倾受倾角变化分析角变化分析和和面积平衡面积平衡所限制。所限制。等面积法等面积法 当双重构造出露于邻区地表，并可以投影到所研究的剖面的深当双重构造出露于邻区地表，并可以投影到所研究的剖面的深处时，最能证明处时，最能证明双重构造解释双重构造解释的选择是正确的。另一种可能是，的选择是正确的。另一种可能是，在高度不均一的地层单元中，双重构造也许是一种必需的在高度不均一的地层单元中，双重构造也许是一种必需的“典型典型”构造构造。“典型典型”双重构造的例子有双重构造的例子有苏格兰莫因逆冲断层苏格兰莫因逆冲断层之下的之下的寒武一奥

32、陶系盖层和寒武一奥陶系盖层和田纳西州田纳西州东北部科纳索加的碳酸盐岩和页岩东北部科纳索加的碳酸盐岩和页岩互层的过渡相中所展示的构造现象。互层的过渡相中所展示的构造现象。等面积法等面积法 最常见的等面积平衡方法是首先进行波状层平衡，建立一个最常见的等面积平衡方法是首先进行波状层平衡，建立一个变变形剖面形剖面和一个和一个复原剖面复原剖面，然后对每个逆冲席及其中的每一个岩层，然后对每个逆冲席及其中的每一个岩层进行面积平衡。这就是目前绝大多数学者所认可的等面积平衡方进行面积平衡。这就是目前绝大多数学者所认可的等面积平衡方法。法。 所测定的面积愈小，测量误差就愈大。如果要平衡每一逆冲席所测定的面积愈小，

33、测量误差就愈大。如果要平衡每一逆冲席中的每一个岩层，最好首先对该逆冲席进行总体面积平衡，然后中的每一个岩层，最好首先对该逆冲席进行总体面积平衡，然后把三或四个岩层合在一起作面积平衡，最后再作单个岩层的面积把三或四个岩层合在一起作面积平衡，最后再作单个岩层的面积平衡。平衡。等面积法等面积法 要精确地追踪一条线是非常困难的。虽然通过反复测量所获要精确地追踪一条线是非常困难的。虽然通过反复测量所获得的平均值能使误差有所降低，但在测定许多薄岩层时这种方法得的平均值能使误差有所降低，但在测定许多薄岩层时这种方法收效甚微。收效甚微。 因此，在剖面复原的因此，在剖面复原的第一阶段第一阶段（波状层平衡和面积平

34、衡）就（波状层平衡和面积平衡）就是绘制出整条剖面或其中一段剖面的经过简化的地层，同时使测是绘制出整条剖面或其中一段剖面的经过简化的地层，同时使测量误差减到最小。量误差减到最小。第二阶段，第二阶段，是利用细分的地层进行复原，并且是利用细分的地层进行复原，并且提供局部可复原的地质剖面。提供局部可复原的地质剖面。 另一种方法，是在进行平衡之前另一种方法，是在进行平衡之前把剖面放大把剖面放大，然后，然后再将其缩小再将其缩小。这也能减少测量误。这也能减少测量误差，不过在平衡大剖面时需要极长的纸张差，不过在平衡大剖面时需要极长的纸张。六、透入性变形岩石的复原六、透入性变形岩石的复原 横剖面平衡的概念也适用

35、于具横剖面平衡的概念也适用于具透入性变形岩石透入性变形岩石的地区。基本的的地区。基本的工作原则是必须将工作原则是必须将构造分解开构造分解开。我们的目的是建立。我们的目的是建立“可复原的可复原的”剖面，而不是严格剖面，而不是严格“平衡的平衡的”剖面，因为有关线条长度和剖面面剖面，因为有关线条长度和剖面面积守恒的假设在积守恒的假设在劈理化地区劈理化地区和和变质地区变质地区显然是不适用的。显然是不适用的。透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 几乎在几乎在所有的逆冲变形地区的强应变带所有的逆冲变形地区的强应变带中均会发育有中均会发育有劈理劈理。在。在任一剖面中只要出现仅占岩石很小比例的任一剖面中只

36、要出现仅占岩石很小比例的（510）强应变和透强应变和透入性组构，至少在对剖面进行平衡的入性组构，至少在对剖面进行平衡的最初阶段最初阶段可以将其忽略不计可以将其忽略不计。对大多数剖面来说，所用的地层厚度和基底深度的允许误差也。对大多数剖面来说，所用的地层厚度和基底深度的允许误差也是是510。劈理化在紧邻逆冲断层面的变形带内，范围很小，。劈理化在紧邻逆冲断层面的变形带内，范围很小，故在最初的平衡阶段可以将其故在最初的平衡阶段可以将其忽略忽略。透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 随着温度和压力的增加，褶皱机制发生改变，真正的平行褶随着温度和压力的增加，褶皱机制发生改变，真正的平行褶皱也就消失了

37、。劈理通常首先出现在皱也就消失了。劈理通常首先出现在褶皱的枢纽褶皱的枢纽部位。部位。 通常，碳酸盐岩是显示透入性变形的主要岩性，但是其它的通常，碳酸盐岩是显示透入性变形的主要岩性，但是其它的地层单元则保持了它们原始的长度和厚度。因此，对这些局部劈地层单元则保持了它们原始的长度和厚度。因此，对这些局部劈理化的逆冲席的复原，必须理化的逆冲席的复原，必须依靠无劈理化地层依靠无劈理化地层或或标志层标志层的波状层的波状层平衡方法及强平衡方法及强烈变形地层烈变形地层的的面积平衡方法面积平衡方法。如果变形剖面中劈理。如果变形剖面中劈理化岩层的面积与复原剖面中相应岩层的面积存在化岩层的面积与复原剖面中相应岩层

38、的面积存在较大的差异较大的差异，则，则该差异就很可能代表了在该层位中发育的该差异就很可能代表了在该层位中发育的透入性组构所引起透入性组构所引起的的面面积积（体积）（体积）变化变化。透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 如同在前陆带一样（图如同在前陆带一样（图232），断层向前上切剖面并具有断），断层向前上切剖面并具有断坡断坪几何特征，一般也适用于坡断坪几何特征，一般也适用于低级和中级变质低级和中级变质的地区。透入的地区。透入性变形地区中的许多逆冲断层和褶皱可能性变形地区中的许多逆冲断层和褶皱可能形成于低级变质阶段形成于低级变质阶段，后来的后来的变质作用变质作用和可能的和可能的再变形作用再变

39、形作用在大多数情况下不在大多数情况下不可能彻底可能彻底破坏破坏对复原起关键作用的原始几何形态和组构。对复原起关键作用的原始几何形态和组构。透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 逆冲断层分析的其它基本原则在低级变质岩区也是适用的。尽逆冲断层分析的其它基本原则在低级变质岩区也是适用的。尽管发生了变质作用，仍可用切层线图（图管发生了变质作用，仍可用切层线图（图23一一4）来探索断坡和断）来探索断坡和断坪的地理位置，它们也是变质逆冲构造制图的重要补充内容。坪的地理位置，它们也是变质逆冲构造制图的重要补充内容。 变质岩中的变质岩中的矿矿物线理物线理对确定构造对确定构造运动方向（因而也运动方向（因而也

40、对确定强变质岩的对确定强变质岩的复原方向）具有重复原方向）具有重要意义。这种线理要意义。这种线理通常与褶皱和断层通常与褶皱和断层构造的平均运移方构造的平均运移方向平行，在许多情向平行，在许多情况下，为况下，为复原方向复原方向提供了比前陆地区提供了比前陆地区更好的证据更好的证据。 七、复原剖面实例七、复原剖面实例简单双重构造的复原简单双重构造的复原 图图17一一1表示了一个表示了一个双重构造双重构造的复原。和一般剖面复原一样，双的复原。和一般剖面复原一样，双重构造复原也必须首先重构造复原也必须首先把已经变形的地层展平把已经变形的地层展平。 在这个例子中，地层厚度是变化的。因此，在展平的地层剖面在

41、这个例子中，地层厚度是变化的。因此，在展平的地层剖面中，我们必然要建立一个中，我们必然要建立一个沉积楔沉积楔。简单双重构造的复原简单双重构造的复原 复原的第一步复原的第一步是确定一个是确定一个基准面基准面，为此我们把，为此我们把grinnell（g）组的顶界选作基准面。在本剖面内，组的顶界选作基准面。在本剖面内，grinnell(g)、appekunny（ap）组以及中、上）组以及中、上altyn（ua）的地层厚度从东到西基本没有变）的地层厚度从东到西基本没有变化，因此这些地层可以化，因此这些地层可以按等厚的方式展平按等厚的方式展平。下。下altyn组（黑点所示组（黑点所示部分）部分）自西而东

42、逐渐变薄自西而东逐渐变薄，因此，下一步就要，因此，下一步就要分别分别测定剖面两端测定剖面两端的下的下altyn的厚度，确定剖面端点间该层的长度，同时将这些测量的厚度，确定剖面端点间该层的长度，同时将这些测量结果标绘在复原结果标绘在复原地层模板地层模板的相应位置上。的相应位置上。简单双重构造的复原简单双重构造的复原 在建立了变形前的沉积楔轮廓之后，就可以开始在该图上确定在建立了变形前的沉积楔轮廓之后，就可以开始在该图上确定逆冲断层逆冲断层轨迹轨迹，首先，在，首先，在grandall山以东的山以东的lewis逆冲断层之上的逆冲断层之上的大逆冲席的中心部位大逆冲席的中心部位设置一条钉线设置一条钉线。

43、在得出此钉线与剖面东侧厚。在得出此钉线与剖面东侧厚度测点间的度测点间的地层长度地层长度后，就可以将钉线定位于未变形的后，就可以将钉线定位于未变形的地层模板地层模板上。以钉线为起点，分别上。以钉线为起点，分别测量测量钉线到断层迹线间的地层长度、各钉线到断层迹线间的地层长度、各断块内的地层长度，并在钉线的东西两侧分别绘出各条逆冲断层断块内的地层长度，并在钉线的东西两侧分别绘出各条逆冲断层的轨迹。的轨迹。祖父山构造窗的复原祖父山构造窗的复原 剖面的编制和平衡会由于多期不同变形样式或者两个或更多的剖面的编制和平衡会由于多期不同变形样式或者两个或更多的构造区拼合在一起而复杂化。例如，南阿巴拉契亚经历了构

44、造区拼合在一起而复杂化。例如，南阿巴拉契亚经历了晚元古代晚元古代的的伸展伸展和两期或两期以上的和两期或两期以上的古生代挤压事件古生代挤压事件。早期的。早期的伸展事件伸展事件影响影响了后来形成的逆冲席的几何特征。裂谷盆地的位置和形状可能控制了后来形成的逆冲席的几何特征。裂谷盆地的位置和形状可能控制了逆冲席的前缘和了逆冲席的前缘和侧向断坡侧向断坡作用以及双重构造带的形成。一些晚元作用以及双重构造带的形成。一些晚元古代的古代的伸展断层伸展断层在早古生代又重新活动而变为在早古生代又重新活动而变为剪切带剪切带和和逆冲断层逆冲断层。祖父山构造窗的复原祖父山构造窗的复原 为了建立和复原为了建立和复原祖父山构

45、造窗地区祖父山构造窗地区的剖面，必须考虑早期伸展的剖面，必须考虑早期伸展构造作用的影响。通过编制一条横剖面，揭露并阐明多期的变形作构造作用的影响。通过编制一条横剖面，揭露并阐明多期的变形作用。复原结果表明，祖父山沉积盆地东缘的几何形态形成于晚元古用。复原结果表明，祖父山沉积盆地东缘的几何形态形成于晚元古代，早于逆冲作用。在推断的伸展断层附近的冲积扇砾岩的存在（代，早于逆冲作用。在推断的伸展断层附近的冲积扇砾岩的存在（boyer等等,1970）以及沉积物朝西北方向的搬运（）以及沉积物朝西北方向的搬运（schwab，1977）等）等，支持了盆地形态的这种解释。，支持了盆地形态的这种解释。八、多种工

46、作假说：错误是真是假？八、多种工作假说：错误是真是假？ 当两个块体当两个块体被滑脱面分开被滑脱面分开时，线长平衡就会出现较多问题，时，线长平衡就会出现较多问题，岩层长度就很难对比。例如，在考虑岩层长度就很难对比。例如，在考虑waterton地区的可能解释时地区的可能解释时，dahlstram（1969）(图图18一一1）指出，中生代地层的缩短量比）指出，中生代地层的缩短量比古生代地层大。古生代地层大。一种解释是一种解释是，古生代地层中的叠瓦构造直接上延，古生代地层中的叠瓦构造直接上延至上覆的中生代地层内；相反，至上覆的中生代地层内；相反，另一种可能是另一种可能是，这两个层次的叠，这两个层次的叠

47、瓦构造被一个沿侏罗纪地层的滑脱面分割开。瓦构造被一个沿侏罗纪地层的滑脱面分割开。多种工作假说：错误是真是假？多种工作假说：错误是真是假？ 前一种解释是不可取的前一种解释是不可取的，因为它与滑脱面以上部分的位移是，因为它与滑脱面以上部分的位移是向上增大的现实不相符。他所采纳的是，在古生界和中生界地层向上增大的现实不相符。他所采纳的是，在古生界和中生界地层之间存在一条沿侏罗系的滑脱面的剖面。由于这两套地层被滑脱之间存在一条沿侏罗系的滑脱面的剖面。由于这两套地层被滑脱面分开，所以不能运用比较中生代和古生代地层的长度来达到平面分开，所以不能运用比较中生代和古生代地层的长度来达到平衡。多余的中生代地层长

48、度原先是覆盖在该剖面以西地区的古生衡。多余的中生代地层长度原先是覆盖在该剖面以西地区的古生界之上的。在编制界之上的。在编制“局部局部”剖面时就经常会碰到这种问题；而在剖面时就经常会碰到这种问题；而在编制编制“区域区域”剖面时，却比较少见。剖面时，却比较少见。多种工作假说多种工作假说：错误是真是假？错误是真是假？ 在剖面平衡中出现的在剖面平衡中出现的顺层滑脱构造顺层滑脱构造的问题，通常可以通的问题，通常可以通过增加过增加剖面长度剖面长度加以排除。例如，将加以排除。例如，将waterton剖面向西延伸剖面向西延伸，将，将lewis逆冲席之下的古生界叠瓦垛也包括在内，这个剖逆冲席之下的古生界叠瓦垛也

49、包括在内，这个剖面就可以平衡了（图面就可以平衡了（图18一一2）；可以把中生代地层和古生代）；可以把中生代地层和古生代地层的缩短量视为相等的。为了便于平衡，剖面应包含可以地层的缩短量视为相等的。为了便于平衡，剖面应包含可以辨认出的最高和最低的滑脱面；而且为了使上滑脱面下切剖辨认出的最高和最低的滑脱面；而且为了使上滑脱面下切剖面和最终并入底部滑脱面，剖面应当向后陆尽量延伸。面和最终并入底部滑脱面，剖面应当向后陆尽量延伸。多种工作假说多种工作假说：错误是真是假？错误是真是假？ “平衡剖面必定是正确的剖面吗？平衡剖面必定是正确的剖面吗？” 就平衡剖面本身而言，它们是根据所掌握的有限资料编制的就平衡剖

50、面本身而言，它们是根据所掌握的有限资料编制的，因此平衡技术不能保证剖面的精确性，因此平衡技术不能保证剖面的精确性，不过它能确定一条剖面不过它能确定一条剖面是否是合理的和可行的。是否是合理的和可行的。 “ “一条看来有严重错误的剖面是否有可能基本正确？一条看来有严重错误的剖面是否有可能基本正确？” 事实上，能得到的控制条件越多，剖面不易于平衡的可能性事实上，能得到的控制条件越多，剖面不易于平衡的可能性就越大。在毫无地下资料和地表研究程度低的情况下，人们能轻就越大。在毫无地下资料和地表研究程度低的情况下，人们能轻易地易地“拼凑出拼凑出”一条剖面以便平衡，因为此时没有任何限制条件一条剖面以便平衡，因

51、为此时没有任何限制条件。 当剖面受到高度限制而又不平衡时，这可能意味着我们对某当剖面受到高度限制而又不平衡时，这可能意味着我们对某些起作用的地质作用并不完全了解，或者违反了构成平衡基础的些起作用的地质作用并不完全了解，或者违反了构成平衡基础的假设条件。这些假设条件。这些假设之一假设之一是在区域性范围内无普遍的层间剪切。是在区域性范围内无普遍的层间剪切。另一个假设另一个假设是地层长度守恒原则，在所测量的不同层位之间是地层长度守恒原则，在所测量的不同层位之间不存不存在顺层滑脱构造在顺层滑脱构造。 其它的错误可能由伴随层间剪切的其它的错误可能由伴随层间剪切的压溶效应压溶效应及及违序逆冲违序逆冲作用作

52、用所引起所引起。多种工作假说多种工作假说：错误是真是假？错误是真是假？ 例如，图例如，图18183a3a中，上、下盘断坪匹配不当。不用测量线条中，上、下盘断坪匹配不当。不用测量线条长度，就能立即发现在钉线长度，就能立即发现在钉线1 1与钉线与钉线2 2之间之间b b层顶面的长度比层顶面的长度比a a层顶层顶面的长度要大的多，这个剖面因此是明显错误的。面的长度要大的多，这个剖面因此是明显错误的。多种工作假说多种工作假说：错误是真是假？错误是真是假？ 但是如果从区域尺度上来考虑，则该剖面很容易改正。如图但是如果从区域尺度上来考虑，则该剖面很容易改正。如图18183b3b所示，靠后陆一侧有一条逆冲断

53、层上延到所示，靠后陆一侧有一条逆冲断层上延到a a与与b b层之间的层之间的接接触触面，说明在面，说明在abab接触面上存在一个区域性的滑脱构造。将剖面向接触面上存在一个区域性的滑脱构造。将剖面向左侧延伸，就把这个左侧延伸，就把这个断坡背斜断坡背斜包括进来了。包括进来了。c c是这一条剖面的是这一条剖面的继继续复原。续复原。从区域尺度上考虑时，剖面事实上是平衡的。从区域尺度上考虑时，剖面事实上是平衡的。九、三维模型和走向九、三维模型和走向“平衡平衡“剖面剖面三维模型和走向三维模型和走向“平衡平衡“剖面剖面 立体图解对于理解地质构造的几何学和运动学是非常有用的立体图解对于理解地质构造的几何学和运动学是非常有用的。wilson等（等（1985）利用这种方法解释了坎伯兰特高原逆掩断块）利用这种方法解释了坎伯兰特高原逆掩断块地表构造的深部成因。地表构造的