盆地分析平衡剖面复原挤压构造为例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 钉线是被设在剖面上用以平衡线条长钉线是被设在剖面上用以平衡线条长度或面积的理想化参考线图度或面积的理想化参考线图1212l l。真。真正的钉线应该代表一个逆冲席内部的，在变正的钉线应该代表一个逆冲席内部的，在变形前后均垂直于层理的物质线。形前后均垂直于层理的物质线。 钉线钉线 钉线通常沿褶皱的轴面或原层位区这些被推测为具最小层钉线通常沿褶皱的轴面或原层位区这些被推测为具最小层间剪切作用的地方设立。间剪切作用的地方设立。“原层位区出现于逆冲席的尾缘，那里原层位区出现于逆冲席的尾缘，那里的地层厚度并未发

2、生反复，地层仅平行于区域性基底滑脱面发生的地层厚度并未发生反复，地层仅平行于区域性基底滑脱面发生滑移。设立于褶皱之上的钉线会出现两个问题，滑移。设立于褶皱之上的钉线会出现两个问题，1 1这些钉线很这些钉线很少垂直于层理；少垂直于层理；2 2对于断展褶皱来说，可以有几个改动方位的对于断展褶皱来说，可以有几个改动方位的轴面，结果会出现轴面，结果会出现“弯曲的钉线。由于这些问题，在能够的情况弯曲的钉线。由于这些问题，在能够的情况下钉线普通设在原层位区下钉线普通设在原层位区, ,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。部分钉线部分钉线 在南阿巴拉契亚，上盘断

3、坡很少能保管下来图在南阿巴拉契亚，上盘断坡很少能保管下来图12122 2，因此无法用普通的方法将上、下盘断坡复位。，因此无法用普通的方法将上、下盘断坡复位。所以，最好的方法就是在每一个逆冲席的尾缘设置部分所以，最好的方法就是在每一个逆冲席的尾缘设置部分钉线假定其层间滑动最小，并将这些逆冲席作为一钉线假定其层间滑动最小，并将这些逆冲席作为一些分别的断块复位，沿着基底滑脱面排成一串。与被侵些分别的断块复位，沿着基底滑脱面排成一串。与被侵蚀掉的上盘断坡有关的缩短显然仅代表了最小估算值。蚀掉的上盘断坡有关的缩短显然仅代表了最小估算值。部分钉线部分钉线 对于断坡被侵蚀掉的情况，部分钉线是非常重要对于断坡

4、被侵蚀掉的情况，部分钉线是非常重要的，它们被设置于呈单斜的逆冲席的中部。层间滑动在的，它们被设置于呈单斜的逆冲席的中部。层间滑动在这个部位真是最小吗？很能够不是，但是只能如此去做这个部位真是最小吗？很能够不是，但是只能如此去做。 简单波状层的平衡仅受前陆的钉线和岩层长度所简单波状层的平衡仅受前陆的钉线和岩层长度所控制。控制。二、一个断坡的复原二、一个断坡的复原 图图1515l l表示了一个表示了一个理想的断弯背斜，我们理想的断弯背斜，我们如何将它复原呢？首先如何将它复原呢？首先可以看出，复原剖面将可以看出，复原剖面将比变形剖面长。如今覆比变形剖面长。如今覆盖在下部断坪之上的上盖在下部断坪之上的

5、上盘地层是从左面运移进盘地层是从左面运移进入剖面的，而原先覆于入剖面的，而原先覆于上部断坪之上的上盘地上部断坪之上的上盘地层曾经向右移出了剖面层曾经向右移出了剖面。一个断坡的复原一个断坡的复原 为了进展丈量，我们在为了进展丈量，我们在下盘未变形的岩层上选择一下盘未变形的岩层上选择一条钉线条钉线A A。由于上盘一。由于上盘一切地层均已发生位移，所以切地层均已发生位移，所以上盘内无需前陆方向的钉线上盘内无需前陆方向的钉线。利用下盘地层中的三条界。利用下盘地层中的三条界限长度，可以确定出复原后限长度，可以确定出复原后的下盘断坡的位置，它与变的下盘断坡的位置，它与变形后的下盘断坡位置是一致形后的下盘断

6、坡位置是一致的。的。一个断坡的复原一个断坡的复原 由切层部位向后，上由切层部位向后，上盘中一切的岩层界限长度都盘中一切的岩层界限长度都应予以测出，并拼接在下盘应予以测出，并拼接在下盘的相应层位上。在本剖面中的相应层位上。在本剖面中，由于上盘顶部两个层面未，由于上盘顶部两个层面未被切断，可在背斜轴面被切断，可在背斜轴面B B处建立部分钉线。那么其处建立部分钉线。那么其上部两个岩层亦将被固定在上部两个岩层亦将被固定在同一个轴面上。这样就可以同一个轴面上。这样就可以确定出上部两岩层的复原位确定出上部两岩层的复原位置。有了被限定在背斜轴面置。有了被限定在背斜轴面的部分钉线，上部岩层的长的部分钉线，上部

7、岩层的长度就可以测出。度就可以测出。一个断坡的复原一个断坡的复原 上盘复原是从测出并复上盘复原是从测出并复原两个下部岩层的长度开场原两个下部岩层的长度开场的。在这两个岩层复原过程的。在这两个岩层复原过程中，每一岩层的左端能够有中，每一岩层的左端能够有细微的位错。复原后的上盘细微的位错。复原后的上盘钉线位置是根据它在下部两钉线位置是根据它在下部两个岩层中的位置确定的。复个岩层中的位置确定的。复原后上部两个岩层的向前和原后上部两个岩层的向前和向后的延伸长度是按照它们向后的延伸长度是按照它们离部分钉线的间隔分别绘到离部分钉线的间隔分别绘到复原剖面上的。复原剖面上的。 三、一条剖面的复原三、一条剖面的

8、复原 在进展剖面复原时，首先要检查所画的变形在进展剖面复原时，首先要检查所画的变形剖面能否平衡，如何做到这一点呢？让我们从一剖面能否平衡，如何做到这一点呢？让我们从一条可分解开的剖面入手图条可分解开的剖面入手图1616l l。 首先，把每一个地层层位首先，把每一个地层层位A A，B B，C C，D D、每一条断层、每一条断层l l，2 2，3 3，4 4和每一个断块和每一个断块l l，2 2，3 3，4 4注上标志。然后将这个剖面分解为四个注上标志。然后将这个剖面分解为四个断块。断块。一条剖面的复原一条剖面的复原 以后，再检查每个断块中的地层延伸情况及断层切层情况。以后，再检查每个断块中的地层

9、延伸情况及断层切层情况。地层地层A A出如今每一个断块中，并均与断层接触，在复原剖面上，出如今每一个断块中，并均与断层接触，在复原剖面上，该层应越过断层相连仅有部分已被剥蚀掉。假设我们的剖面该层应越过断层相连仅有部分已被剥蚀掉。假设我们的剖面是平衡的，那么上盘的断坪和断坡必然能与下盘的相应部位拼合是平衡的，那么上盘的断坪和断坡必然能与下盘的相应部位拼合组装在一同模板假说。大致检查后可知，根本满足复原条件组装在一同模板假说。大致检查后可知，根本满足复原条件。一条剖面的复原一条剖面的复原 由于该剖面根本满足复原条件，下一步便由于该剖面根本满足复原条件，下一步便 开场进展剖面复开场进展剖面复原。一条

10、平衡的剖面，其地层界限的长度和地层的面积，在变形原。一条平衡的剖面，其地层界限的长度和地层的面积，在变形与复原的两种形状下都是相等的，而且复原后的断层应遵照一些与复原的两种形状下都是相等的，而且复原后的断层应遵照一些根本准那么。绘制变形剖面是剖面平衡任务中比较难的部分。机根本准那么。绘制变形剖面是剖面平衡任务中比较难的部分。机械地测定长度及绘制复原剖面虽然相对比较容易，但是它能证明械地测定长度及绘制复原剖面虽然相对比较容易，但是它能证明所绘制的变形剖面能否合理。所绘制的变形剖面能否合理。 一条剖面的复原一条剖面的复原 钉线是丈量线条长度的起始部位。对任一剖面来说，区钉线是丈量线条长度的起始部位

11、。对任一剖面来说，区域性的钉线都应选在造山带的前陆，由于那里没有变形和层间滑域性的钉线都应选在造山带的前陆，由于那里没有变形和层间滑动。在图动。在图16161 1所示剖面上，可将钉线设置于最接近前陆的逆冲席所示剖面上，可将钉线设置于最接近前陆的逆冲席尾缘。尾缘。 首先，绘制一条预备复原的地层剖面，将其中的地层画成层首先，绘制一条预备复原的地层剖面，将其中的地层画成层饼状地层厚度不变或楔状地层厚度呈楔形变化图饼状地层厚度不变或楔状地层厚度呈楔形变化图1616一一2 2。一条剖面的复原一条剖面的复原 复原操作图复原操作图16163 3中要从变形剖面上量取不同地层的线中要从变形剖面上量取不同地层的线

12、长，并作为复原形状下相应的地层长度。三角符号标定了钉线与长，并作为复原形状下相应的地层长度。三角符号标定了钉线与断层断层2 2间的层面间隔。间的层面间隔。LAB1LAB1是断块是断块1 1 中层及面中层及面 AB AB长度的缩写。正长度的缩写。正方形符号标出了钉线与断层方形符号标出了钉线与断层3 3之间各层界面的间隔。之间各层界面的间隔。一条剖面的复原一条剖面的复原 留意：断块留意：断块2 2中的中的B B、C C和和D D层的前缘已遭剥蚀，因此层的前缘已遭剥蚀，因此LBC2LBC2和和LCD2LCD2是不完好的。它们的长度只能取至地形线。为此，可在未曾是不完好的。它们的长度只能取至地形线。为

13、此，可在未曾逆冲于下伏断块之上的断块尾缘，或者真实无处可选时，在该逆逆冲于下伏断块之上的断块尾缘，或者真实无处可选时，在该逆冲席的层面倾角一样的尾缘，设置一个部分钉线图冲席的层面倾角一样的尾缘，设置一个部分钉线图16163b3b。经过测定该断块底部经过测定该断块底部A A层的钉线位置层的钉线位置LAB 2LAB 2前半部分，即前半部分，即LAB 2FLAB 2F，就可把它标定在复原剖面上。就可把它标定在复原剖面上。 LAB 2 LAB 2后半部分后半部分LAB 2RLAB 2R为部分为部分钉线至该逆冲席尾缘的地层长度。依次测得钉线至该逆冲席尾缘的地层长度。依次测得LBC 2FLBC 2F，LB

14、C 2RLBC 2R， LCD 2FLCD 2F和和LCD 2RLCD 2R的长度。的长度。 LBC 2F LBC 2F和和LCD 2FLCD 2F给出了部分钉线与往前给出了部分钉线与往前陆方向的地形线陆方向的地形线TSTS间的长度。间的长度。 LBC 2R LBC 2R和和LCD 2RLCD 2R那么给出了部分钉那么给出了部分钉线与后面的断层线与后面的断层3 3之间的间隔。之间的间隔。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 3的外形后，接着就将其它逆冲席内的外形后，接着就将其它逆冲席内的各个地层进展复原即以地层的长度数据重新确定一切断层的的各个地层进展复

15、原即以地层的长度数据重新确定一切断层的位置。当一切断块都能正确地拼合在一同时，剖面就真正平衡位置。当一切断块都能正确地拼合在一同时，剖面就真正平衡了平衡条件了平衡条件。变形剖面与复原剖面上的线条长度应该是相。变形剖面与复原剖面上的线条长度应该是相等的平衡条件等的平衡条件2 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向前上切地层，而不会反向弯逆冲断层通常以阶梯状的轨迹向前上切地层，而不会反向弯曲。当复原的断层轨迹定位时，它们应适当地倾向后陆图曲。当复原的断层轨迹定位时，它们应适当地倾向后陆图16164a)4a)。图。图16164b4b所示的轨迹显然是不可思议的，因此，相应的变形

16、所示的轨迹显然是不可思议的，因此，相应的变形剖面由于几何学上的不合理而无法被采用。剖面由于几何学上的不合理而无法被采用。 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 假设在变形剖面中岩层的长度标绘正确，那么假设在变形剖面中岩层的长度标绘正确，那么在去褶皱和断层作用的复原过程中，一切的断坡在去褶皱和断层作用的复原过程中，一切的断坡将会完全匹配模板假说图将会完全匹配模板假说图13131 1，而且复，而且复原的各地层将会纳入初始的未变形的地层楔中。原的各地层将会纳入初始的未变形的地层楔中。 波状层法波状层法 Dahlstrom Dahlstrom19691969最初将线长最初将线长

17、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各逆冲席内部要求各岩层长度坚持一致岩层长度坚持一致性图性图13132 2 。波状层法波状层法 实践上这种一致性并非一成不变，实践上这种一致性并非一成不变，反而确实需求合理的变化。通常有两种反而确实需求合理的变化。通常有两种情况能够会出现岩层长度不相等。情况能够会出现岩层长度不相等。 在逆冲断层发育地域，许多同造山堆在逆冲断层发育地域，许多同造山堆积物是在曾经缩短了的地层之上堆积的积物是在曾经缩短了的地层之上堆积的。只需前造山堆积物才是完全可复原的。只需前造山堆积物才是完全可复原的，同造山堆积层通常要比复原的前造山，同

18、造山堆积层通常要比复原的前造山堆积层的长度短。堆积层的长度短。 在伸展环境中，堆积作用普通随生长在伸展环境中，堆积作用普通随生长断层的活动同期进展，由于伸展量的添断层的活动同期进展，由于伸展量的添加，每一套较年青的堆积层都会比它早加，每一套较年青的堆积层都会比它早先的堆积层要长。先的堆积层要长。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，然后丈量一切岩层的长的规律绘制出变形剖面，然后丈量一切岩层的长度以重新确定未变外形状中断层的位置。假设一度以重新确定未变外形状中断层的位置。假设一条逆冲断层在复原时倾向错误的方向，我们就以

19、条逆冲断层在复原时倾向错误的方向，我们就以为该变形剖面是不平衡的它在几何学上是不合为该变形剖面是不平衡的它在几何学上是不合理的。当波状的地层可以在地震反射剖面上反理的。当波状的地层可以在地震反射剖面上反映出来时图映出来时图13133 3，这种方法比较奏效。但，这种方法比较奏效。但是当剖面只需地表资料并且察看不到下盘断坡时是当剖面只需地表资料并且察看不到下盘断坡时，情况就要困难的多。，情况就要困难的多。 波状层法波状层法 当一条断层的倾向反转当一条断层的倾向反转时图时图13134 4，就会存在两，就会存在两种可选择的修正方法：要么种可选择的修正方法：要么必需缩短上部地层，要么必必需缩短上部地层，

20、要么必需加长下部地层，但是要作需加长下部地层，但是要作出选择并非易事。出选择并非易事。 假设一些逆冲断层以违假设一些逆冲断层以违序方式出现，那么它们将切序方式出现，那么它们将切割已发生过褶皱或错断的地割已发生过褶皱或错断的地层，而它们复原后的倾角就层，而它们复原后的倾角就会是陡倾的，甚至是倒转的会是陡倾的，甚至是倒转的。波状层法波状层法 通常，在具有假设干叠瓦断层的剖面中，通常，在具有假设干叠瓦断层的剖面中，每当复原一条断层后，后继的更接近后陆的断层就每当复原一条断层后，后继的更接近后陆的断层就会变陡一些。这一点几乎总是意味着，在每一个逆会变陡一些。这一点几乎总是意味着，在每一个逆冲席上部岩层

21、都有点过长而下部岩层有点过短。由冲席上部岩层都有点过长而下部岩层有点过短。由于丈量是从前陆钉点向后到逆冲带，每一个复原了于丈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添加到它前面的逆冲席之上。在的逆冲席的长度都添加到它前面的逆冲席之上。在一开场复原时，由前陆下盘断坡或仅由一个逆冲席一开场复原时，由前陆下盘断坡或仅由一个逆冲席产生的误差都能够使上部地层出现多余的长度，从产生的误差都能够使上部地层出现多余的长度，从而使向后陆复原的一切其它的逆冲席呈现出奇异的而使向后陆复原的一切其它的逆冲席呈现出奇异的款式。当一条剖面由于出现逆冲断层倾向反转而被款式。当一条剖面由于出现逆冲断层倾向反转

22、而被证明为不合理时，就需求检查每一个逆冲席是如何证明为不合理时，就需求检查每一个逆冲席是如何复原的，并留意察看逆冲断层发生倾向反转的真正复原的，并留意察看逆冲断层发生倾向反转的真正部位。这通常是由于更接近前陆的逆冲席的复原过部位。这通常是由于更接近前陆的逆冲席的复原过程所引起的。程所引起的。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地表构造在复原过程中被面最好的方法就是看一下地表构造在复原过程中被错乱或歪曲到什么程度。假设错乱或歪曲到什么程度。假设“平衡剖面显示确实平衡剖面显示确实发生了这种情况，就需求重新绘制深部构造，

23、以比发生了这种情况，就需求重新绘制深部构造，以比较好地坚持地表构造形状。较好地坚持地表构造形状。 我们通常对深部岩层几何特征的细节所知甚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的解释来强行改动少，因此要按照我们对深部构造的解释来强行改动具有良好控制条件的地表构造几何形状是不合理的具有良好控制条件的地表构造几何形状是不合理的。即使利用钻井和地震资料，我们也该当尽能够地。即使利用钻井和地震资料，我们也该当尽能够地坚持地表的构造形状。坚持地表的构造形状。关键层法关键层法 关键层法是波状层法的一个变种，主要用于具有部关键层法是波状层法的一个变种，主要用于具有部分透入性变形岩层

24、的地域。分透入性变形岩层的地域。 波状层的复原主要用于具平行褶皱作用和最小的透波状层的复原主要用于具平行褶皱作用和最小的透入性应变的主要构造岩性单位图入性应变的主要构造岩性单位图13135 5。逆冲断层。逆冲断层的复位是以关键层的几何特征为根据的。在具有地震资的复位是以关键层的几何特征为根据的。在具有地震资料时，首先应进展平衡的是关键性反射层，而不是同时料时，首先应进展平衡的是关键性反射层，而不是同时处置一切的地层单位。一旦勾绘出构造轮廓，就可以根处置一切的地层单位。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。据钻井或地表资料填入整个地层序列。 关键层法：在将波状层法用于关键

25、层的过程中，为了减少误差，关键层法：在将波状层法用于关键层的过程中，为了减少误差，需求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需求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中。第一步就是要选出一个在该区一切逆冲席中均出露良好的地中。第一步就是要选出一个在该区一切逆冲席中均出露良好的地层单位。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运用。最理想的情况是其上盘及下盘断坡均保管良好。下一步的运用。最理想的情况是其上盘及下盘断坡均保管良好。下一步只是经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经过波状层

26、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。部分钉线必需被用来个褶皱的轴面上，并钉在最低的断层线上。部分钉线必需被用来将关键层同其他部分固定在一同。在平衡过程中，它们该当保管将关键层同其他部分固定在一同。在平衡过程中，它们该当保管知的地表形状。知的地表形状。五、等面积法五、等面积法 平衡操作中的等面积法要求：一个逆冲席，平衡操作中的等面积法要求：一个逆冲席，或者其中的某个岩层的剖面面积，在变形和复原或者其中的某个岩层的剖面面积，在变形和复原两种形状下均相等。两种形状下均相等。 等面积平衡的根本涵义有两点：等面积平衡的根本涵义有两点： 其一，一旦把一个波状岩层

27、展平，而其中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轨迹，那么面积平衡就能证又表示了合理的断层轨迹，那么面积平衡就能证明，在变形和复原的两种情况下岩层的长度明，在变形和复原的两种情况下岩层的长度L L和厚度和厚度T T是彼长此消的；是彼长此消的； 其二，在地震剖面或特别复杂的剖面深部其二，在地震剖面或特别复杂的剖面深部，要确定波状岩层的长度能够是困难的，或者是，要确定波状岩层的长度能够是困难的，或者是根本不能够的。根本不能够的。 假设我们知位于深部的地层单位厚度假设我们知位于深部的地层单位厚度T T以及剖面所占的面积以及剖面所占的面积A A，就可以计算出有关，就可以计算出有关的地

28、层长度的地层长度L LA AT T。等面积法等面积法 Gwinn Gwinn19641964，19701970经过比较岩层长度和剖面面经过比较岩层长度和剖面面积，绘制了中央阿巴拉契亚剖面图积，绘制了中央阿巴拉契亚剖面图1414l l。其中只出。其中只出如今上部刚性层中的波状岩层缩短量仅是用等面积法测如今上部刚性层中的波状岩层缩短量仅是用等面积法测得的下部地层缩短量的得的下部地层缩短量的1 13 3，这是由于他低估了复杂叠，这是由于他低估了复杂叠瓦构造中的地层长度。瓦构造中的地层长度。等面积法等面积法 Gwinn Gwinn是用剩余剖面法计算一个变形剖面的总缩短是用剩余剖面法计算一个变形剖面的总

29、缩短量的。这种方法虽然给出了一个总缩短量，但是不能指量的。这种方法虽然给出了一个总缩短量，但是不能指出波状层平衡的错误出如今哪里，因此，它对勘探或小出波状层平衡的错误出如今哪里，因此，它对勘探或小范围的研讨用途不大。这个例子通知我们，在这一地域范围的研讨用途不大。这个例子通知我们，在这一地域这两种方法的结果是不同的，因此在其中任一种方法获这两种方法的结果是不同的，因此在其中任一种方法获得令人称心的结论之前，该当进一步摸清情况。得令人称心的结论之前，该当进一步摸清情况。等面积法等面积法 在地层发生紧闭褶皱或剧烈变形地域，波状层法很能在地层发生紧闭褶皱或剧烈变形地域，波状层法很能够失效，因此等面积

30、法那么显得尤为重要。够失效，因此等面积法那么显得尤为重要。 在对标志层进展平衡时，要对以夹层产出的，通常在对标志层进展平衡时，要对以夹层产出的，通常是脆弱的或透入性变形的岩层进展面积丈量，以作面积是脆弱的或透入性变形的岩层进展面积丈量，以作面积比较；按照比较；按照“平衡原理，在变形和复原两种形状下它们平衡原理，在变形和复原两种形状下它们的面积必需相等。由于不能用波状层法平衡，当然就必的面积必需相等。由于不能用波状层法平衡，当然就必需用等面积法来平衡。需用等面积法来平衡。等面积法等面积法 当逆冲断层没有全部出露地表时，最常用的方法当逆冲断层没有全部出露地表时，最常用的方法是将深部推断为双重构造及

31、隐状叠瓦构造。这些构造使是将深部推断为双重构造及隐状叠瓦构造。这些构造使剖面在深部发生缩短和增厚作用，不过这种作用只与顶剖面在深部发生缩短和增厚作用，不过这种作用只与顶板和底板逆冲断层有成因联络图板和底板逆冲断层有成因联络图14142 2。通常，深部。通常，深部构造图都是概略的，所以，它们主要受倾角变化分析和构造图都是概略的，所以，它们主要受倾角变化分析和面积平衡所限制。面积平衡所限制。等面积法等面积法 当双重构造出露于邻区地表，并可以投影到所研当双重构造出露于邻区地表，并可以投影到所研讨的剖面的深处时，最能证明双重构造解释的选择是正讨的剖面的深处时，最能证明双重构造解释的选择是正确的。另一种

32、能够是，在高度不均一的地层单元中，双确的。另一种能够是，在高度不均一的地层单元中，双重构造也许是一种必需的重构造也许是一种必需的“典型构造。典型构造。“典型双重构典型双重构造的例子有苏格兰莫因逆冲断层之下的寒武一奥陶系盖造的例子有苏格兰莫因逆冲断层之下的寒武一奥陶系盖层和田纳西州东北部科纳索加的碳酸盐岩和页岩互层的层和田纳西州东北部科纳索加的碳酸盐岩和页岩互层的过渡相中所展现的构造景象。过渡相中所展现的构造景象。等面积法等面积法 最常见的等面积平衡方法是首先进展波状层平衡最常见的等面积平衡方法是首先进展波状层平衡，建立一个变形剖面和一个复原剖面，然后对每个逆冲，建立一个变形剖面和一个复原剖面，

33、然后对每个逆冲席及其中的每一个岩层进展面积平衡。这就是目前绝大席及其中的每一个岩层进展面积平衡。这就是目前绝大多数学者所认可的等面积平衡方法。多数学者所认可的等面积平衡方法。 所测定的面积愈小，丈量误差就愈大。假设要平衡所测定的面积愈小，丈量误差就愈大。假设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展每一逆冲席中的每一个岩层，最好首先对该逆冲席进展总面子积平衡，然后把三或四个岩层合在一同作面积平总面子积平衡，然后把三或四个岩层合在一同作面积平衡，最后再作单个岩层的面积平衡。衡，最后再作单个岩层的面积平衡。等面积法等面积法 要准确地追踪一条线是非常困难的。虽然经过反复要准确地追踪一条线

34、是非常困难的。虽然经过反复丈量所获得的平均值能使误差有所降低，但在测定许多丈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收效甚微。薄岩层时这种方法收效甚微。 因此，在剖面复原的第一阶段波状层平衡和面积因此，在剖面复原的第一阶段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，同时使丈量误差减到最小。第二阶段，是利用的地层，同时使丈量误差减到最小。第二阶段，是利用细分的地层进展复原，并且提供部分可复原的地质剖面细分的地层进展复原，并且提供部分可复原的地质剖面。 另一种方法，是在进展平衡之前把剖面放大，然后再另一种

35、方法，是在进展平衡之前把剖面放大，然后再将其减少。这也能减少丈量误差，不过在平衡大剖面时将其减少。这也能减少丈量误差，不过在平衡大剖面时需求极长的纸张。需求极长的纸张。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于具透入性横剖面平衡的概念也适用于具透入性变形岩石的地域。根本的任务原那么是必需变形岩石的地域。根本的任务原那么是必需将构造分解开。我们的目的是建立将构造分解开。我们的目的是建立“可复原可复原的剖面，而不是严厉的剖面，而不是严厉“平衡的剖面，由平衡的剖面，由于有关线条长度和剖面面积守恒的假设在劈于有关线条长度和剖面面积守恒的假设在劈理化地域和蜕变地域显然是不

36、适用的。理化地域和蜕变地域显然是不适用的。透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 几乎在一切的逆冲变形地域的强应变带中均会发几乎在一切的逆冲变形地域的强应变带中均会发育有劈理。在任一剖面中只需出现仅占岩石很小比例的育有劈理。在任一剖面中只需出现仅占岩石很小比例的5 51010强应变和透入性组构，至少在对剖面进展平强应变和透入性组构，至少在对剖面进展平衡的最初阶段可以将其忽略不计。对大多数剖面来说，衡的最初阶段可以将其忽略不计。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是所用的地层厚度和基底深度的允许误差也是5 51010。劈理化在紧邻逆冲断层面的变形带内，范围很小，故在劈理化在紧

37、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忽略。最初的平衡阶段可以将其忽略。透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 随着温度和压力的添加，褶皱机制发生改动，随着温度和压力的添加，褶皱机制发生改动，真正的平行褶皱也就消逝了。劈理通常首先出如今褶皱真正的平行褶皱也就消逝了。劈理通常首先出如今褶皱的枢纽部位。的枢纽部位。 通常，碳酸盐岩是显示透入性变形的主要岩性通常，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那么坚持了它们原始的长度和厚，但是其它的地层单元那么坚持了它们原始的长度和厚度。因此，对这些部分劈理化的逆冲席的复原，必需依度。因此，对这些部分劈理化的逆冲席的复

38、原，必需依托无劈理化地层或标志层的波状层平衡方法及剧烈变形托无劈理化地层或标志层的波状层平衡方法及剧烈变形地层的面积平衡方法。假设变形剖面中劈理化岩层的面地层的面积平衡方法。假设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较大的差别，那么积与复原剖面中相应岩层的面积存在较大的差别，那么该差别就很能够代表了在该层位中发育的透入性组构所该差别就很能够代表了在该层位中发育的透入性组构所引起的面积体积变化。引起的面积体积变化。透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 好像在前陆带一样图好像在前陆带一样图23232 2，断层向前上切，断层向前上切剖面并具有断坡断坪几何特征，普通也适用于低级和

39、剖面并具有断坡断坪几何特征，普通也适用于低级和中级蜕变的地域。透入性变形地域中的许多逆冲断层和中级蜕变的地域。透入性变形地域中的许多逆冲断层和褶皱能够构成于低级蜕变阶段，后来的蜕变作用和能够褶皱能够构成于低级蜕变阶段，后来的蜕变作用和能够的再变形作用在大多数情况下不能够彻底破坏对复原起的再变形作用在大多数情况下不能够彻底破坏对复原起关键作用的原始几何形状和组构。关键作用的原始几何形状和组构。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根本原那么在低级蜕变岩区逆冲断层分析的其它根本原那么在低级蜕变岩区也是适用的。虽然发生了蜕变作用，仍可用切层线图也是适用的。虽然发生了蜕变作用，仍

40、可用切层线图图图2323一一4 4来探求断坡和断坪的地理位置，它们也是蜕变来探求断坡和断坪的地理位置，它们也是蜕变逆冲构造制图的重要补充内容。逆冲构造制图的重要补充内容。 蜕变岩中的矿蜕变岩中的矿物线理对确定构造物线理对确定构造运动方向因此也运动方向因此也对确定强蜕变岩的对确定强蜕变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，为复原方向况下，为复原方向提供了比前陆地域提供了比前陆地域更好的证据。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

41、原 图图1717一一1 1表示了一个双重构造的复原。和普通表示了一个双重构造的复原。和普通剖面复原一样，双重构造复原也必需首先把曾经剖面复原一样，双重构造复原也必需首先把曾经变形的地层展平。变形的地层展平。 在这个例子中，地层厚度是变化的。因此在这个例子中，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堆，在展平的地层剖面中，我们必然要建立一个堆积楔。积楔。简单双重构造的复原简单双重构造的复原 复原的第一步是确定一个基准面，为此我们把复原的第一步是确定一个基准面，为此我们把GrinnellGrinnellG 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，Gr

42、innell(G)Grinnell(G)、AppekunnyAppekunnyApAp组以及中、上组以及中、上AltynAltynuAuA的地层厚度从东到西的地层厚度从东到西根本没有变化，因此这些地层可以按等厚的方式展平。下根本没有变化，因此这些地层可以按等厚的方式展平。下AltynAltyn组组黑点所示部分自西而东逐渐变薄，因此，下一步就要分别测黑点所示部分自西而东逐渐变薄，因此，下一步就要分别测定剖面两端的下定剖面两端的下AltynAltyn的厚度，确定剖面端点间该层的长度，同时的厚度，确定剖面端点间该层的长度，同时将这些丈量结果标绘在复原地层模板的相应位置上。将这些丈量结果标绘在复原地层

43、模板的相应位置上。简单双重构造的复原简单双重构造的复原 在建立了变形前的堆积楔轮廓之后，就可以开场在该图上在建立了变形前的堆积楔轮廓之后，就可以开场在该图上确定逆冲断层轨迹，首先，在确定逆冲断层轨迹，首先，在GrandallGrandall山以东的山以东的LewisLewis逆冲断层之逆冲断层之上的大逆冲席的中心部位设置一条钉线。在得出此钉线与剖面东上的大逆冲席的中心部位设置一条钉线。在得出此钉线与剖面东侧厚度测点间的地层长度后，就可以将钉线定位于未变形的地层侧厚度测点间的地层长度后，就可以将钉线定位于未变形的地层模板上。以钉线为起点，分别丈量钉线到断层迹线间的地层长度模板上。以钉线为起点，分

44、别丈量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、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的轨迹。断层的轨迹。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款式或者两个剖面的编制和平衡会由于多期不同变形款式或者两个或更多的构造区拼合在一同而复杂化。例如，南阿巴拉契或更多的构造区拼合在一同而复杂化。例如，南阿巴拉契亚阅历了晚元古代的伸展和两期或两期以上的古生代挤压亚阅历了晚元古代的伸展和两期或两期以上的古生代挤压事件。早期的伸展事件影响了后来构成的逆冲席的几何特事件。早期的伸展事件影响了后来构成的逆冲席的几何特征

45、。裂谷盆地的位置和外形能够控制了逆冲席的前缘和侧征。裂谷盆地的位置和外形能够控制了逆冲席的前缘和侧向断坡作用以及双重构造带的构成。一些晚元古代的伸展向断坡作用以及双重构造带的构成。一些晚元古代的伸展断层在早古生代又重新活动而变为剪切带和逆冲断层。断层在早古生代又重新活动而变为剪切带和逆冲断层。祖父山构造窗的复原祖父山构造窗的复原 为了建立和复原祖父山构造窗地域的剖面，必需思索早期伸展为了建立和复原祖父山构造窗地域的剖面，必需思索早期伸展构造作用的影响。经过编制一条横剖面，揭露并阐明多期的变形作构造作用的影响。经过编制一条横剖面，揭露并阐明多期的变形作用。复原结果阐明，祖父山堆积盆地东缘的几何形

46、状构成于晚元古用。复原结果阐明，祖父山堆积盆地东缘的几何形状构成于晚元古代，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以及堆积物朝西北方向的搬运以及堆积物朝西北方向的搬运Schwab，1977等等，支持了盆地形状的这种解释。，支持了盆地形状的这种解释。八、多种任务假说：错误是真是假？八、多种任务假说：错误是真是假？ 当两个块体被滑脱面分开时，线长平衡就会出现当两个块体被滑脱面分开时，线长平衡就会出现较多问题，岩层长度就很难对比。例如，在思索较多问题，岩层长度就很难对比。例如，在思索WatertonWate

47、rton地域的能够解释时，地域的能够解释时，DahlstramDahlstram19691969( (图图1818一一1 1指出，中生代地层的缩短量比古生代地层大。一指出，中生代地层的缩短量比古生代地层大。一种解释是，古生代地层中的叠瓦构造直接上延至上覆的种解释是，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，另一种能够是，这两个层次的叠中生代地层内；相反，另一种能够是，这两个层次的叠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。多种任务假说：错误是真是假？多种任务假说：错误是真是假？ 前一种解释是不可取的，由于它与滑脱面以上部分的位前一种解释是不

48、可取的，由于它与滑脱面以上部分的位移是向上增大的现实不相符。他所采用的是，在古生界和中生界移是向上增大的现实不相符。他所采用的是，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面分开，所以不能运用比较中生代和古生代地层的长度来到滑脱面分开，所以不能运用比较中生代和古生代地层的长度来到达平衡。多余的中生代地层长度原先是覆盖在该剖面以西地域的达平衡。多余的中生代地层长度原先是覆盖在该剖面以西地域的古生界之上的。在编制古生界之上的。在编制“部分剖面时就经常会碰到这种问题；部分剖面时就经常会碰到这种问题；而在编制而在

49、编制“区域剖面时，却比较少见。区域剖面时，却比较少见。多种任务假说：错误是真是假？多种任务假说：错误是真是假？ 在剖面平衡中出现的顺层滑脱构造的问题，通常可在剖面平衡中出现的顺层滑脱构造的问题，通常可以经过添加剖面长度加以排除。例如，将以经过添加剖面长度加以排除。例如，将WatertonWaterton剖面向西剖面向西延伸，将延伸，将LewisLewis逆冲席之下的古生界叠瓦垛也包括在内，这逆冲席之下的古生界叠瓦垛也包括在内，这个剖面就可以平衡了图个剖面就可以平衡了图1818一一2 2；可以把中生代地层和古；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，剖面应包含生代地层的缩短

50、量视为相等的。为了便于平衡，剖面应包含可以识别出的最高和最低的滑脱面；而且为了使上滑脱面下可以识别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，剖面该当向后陆尽量延伸。切剖面和最终并入底部滑脱面，剖面该当向后陆尽量延伸。多种任务假说：错误是真是假？多种任务假说：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准确性，不过它能确定一条剖面，因此平衡技术不能保证剖面的准确性，不过它能确定一条剖面能否是合理的和可行的

51、。能否是合理的和可行的。 “一条看来有严重错误的剖面能否有能够根本正确？一条看来有严重错误的剖面能否有能够根本正确？ 现实上，能得到的控制条件越多，剖面不易于平衡的能够现实上，能得到的控制条件越多，剖面不易于平衡的能够性就越大。在毫无地下资料和地表研讨程度低的情况下，人们能性就越大。在毫无地下资料和地表研讨程度低的情况下，人们能随便地随便地“拼凑出一条剖面以便平衡，由于此时没有任何限制条拼凑出一条剖面以便平衡，由于此时没有任何限制条件。件。 当剖面遭到高度限制而又不平衡时，这能够意味着我们当剖面遭到高度限制而又不平衡时，这能够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根对

52、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根底的假设条件。这些假设之一是在区域性范围内无普遍的层间剪底的假设条件。这些假设之一是在区域性范围内无普遍的层间剪切。另一个假设是地层长度守恒原那么，在所丈量的不同层位之切。另一个假设是地层长度守恒原那么，在所丈量的不同层位之间不存在顺层滑脱构造。间不存在顺层滑脱构造。 其它的错误能够由伴随层间剪切的压溶效应及违序逆冲作其它的错误能够由伴随层间剪切的压溶效应及违序逆冲作用所引起。用所引起。多种任务假说：错误是真是假？多种任务假说：错误是真是假？ 例如，图例如，图18183a3a中，上、下盘断坪匹配不当。不用丈量线条中，上、下盘断坪匹配不当。不

53、用丈量线条长度，就能立刻发如今钉线长度，就能立刻发如今钉线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。多种任务假说：错误是真是假？多种任务假说：错误是真是假？ 但是假设从区域尺度上来思索，那么该剖面很容易矫正。如但是假设从区域尺度上来思索，那么该剖面很容易矫正。如图图18183b3b所示，靠后陆一侧有一条逆冲断层上延到所示，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触面，阐明在接触面，阐明在ABAB接触面上存在一个区域性的滑脱构造。将剖面接触面上存在

54、一个区域性的滑脱构造。将剖面向左侧延伸，就把这个断坡背斜包括进来了。向左侧延伸，就把这个断坡背斜包括进来了。C C是这一条剖面的是这一条剖面的继续复原。从区域尺度上思索时，剖面现实上是平衡的。继续复原。从区域尺度上思索时，剖面现实上是平衡的。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 立体图解对于了解地质构造的几何学和运立体图解对于了解地质构造的几何学和运动学是非常有用的。动学是非常有用的。WilsonWilson等等19851985利用这种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方法解释了坎伯兰特高原逆掩断块地表构造的深部成因。部成因。HarrisHarris1