海底与沉积盆地构造分析：第九章 走滑盆地与走滑构造样式

1、第九章 走滑拉分盆地与走滑构造样式第一节 走滑断层 走向滑移构造(简称走滑构造)是岩石圈或地壳水平运动的重要表现，它是指在扭应力或剪应力场作用下产生的各种样式或形式的构造变形。走滑构造是指地壳在水平剪切应力作用下产生变形的总和。最主要的表现形式是走滑断层及其有关的沉积盆地。 走向滑动断层（走滑断层），一般是指大型平移断层，两盘顺直立断层面相对水平滑动。人们对其认识晚于对正、逆断层的认识和研究。大陆楔入与挤出逃逸构造：是Tapponnier 等人为解释印度与欧亚大陆碰撞引起的欧亚大陆变形提出的一种假设模式。一、走滑断层及其分类 走滑构造中以走滑断层最为重要。走向滑移断层(Strikeslip f

2、ault)和扭动断层(Wrench fault)是同义词，是指断面近于直立，沿断面走向一盘相对于另一盘作水平运动。 转换断层是一种切过岩石圈的深层次的走向滑移断层，其走向滑移方向与一般平移断层的滑移方向相反，是两端位移突然终止和方向突然改变的走滑断层。 平移断层或横移断层一般是指壳内或基底卷入型的走滑断层。 撕裂断层或捩断层是指发育于浅层次沉积盖层中的走滑断层，它是一种薄皮构造，过去主要用于冲断推覆带中，现也用于伸展构造区中。 Miall(1984)和Sylvester(1988)曾对走滑断层分类，如表51、表52。 二、形成机制三、构造组合四、力学状态五、Moody和Hill的扭动构造体系简

3、介 Moody和Hill扭断裂构造理论认为，地壳形成初期水平挤压力使地壳沿扭断裂带发生共轭剪切。这种剪切型式控制着以后地层的形变。他们引用了Mckinstry(1953)提出的二级应变的论点，认为主干剪切断层运动过程中，由于惯性力和摩擦力的作用在共轭剪切面上发生挤压应力的局部转向，从而形成一对新的共轭剪切面，即所谓二级剪切。如果主压应力一直持续下去，则依次产生三级、四级等剪切。 六、扭动构造的基本特征(一)扭断裂在平面上应当具有说明发生过水平滑移的撕裂点 这一点并不总是很容易确定的。原因是： (1)倾向滑动构成的正断层或逆断层，其地质界线往往呈现水平位移的平面效应，只有褶皱轴线或岩体等在平面上

4、的错开，才有可能说明发生过走向滑动。 (2)大规模的走向滑动，有时很难找出两盘的相应部位，有时能通过对应的地质体来识别，并判断出错开的距离。 （二）雁列构造右阶式左阶式（三）花状构造是走滑断层典型的剖面特征花状构造：走滑断层系中一种特征性构造。剖面上一条走滑断层自下而上成花状撒开，故称为花状构造。根据结构和力学性质可分为正花状构造和负花状构造。1.正花状构造：是挤压性走滑断层派生的在压扭性应力状态中形成的构造。一条陡立走滑断层向上分叉撒开，以逆断层组成的背冲构造。断层下陡上缓凸面向上，被切断的地层多成背形。正花状构造象一个倒立的细管锥体。2.负花状构造：是拉张性走滑断层派生的在张扭性应力场中形

5、成的构造，由一套凹面向上的正断层构成的似地堑式构造。地堑内地层平缓，浅部形成被正断层破坏的向斜。形状类似于酒杯状。切过万安走滑断裂剖面的花状构造走滑断层与转换断层之间的区别1）走滑断层位于大陆板块内部，构成板内应变型式的一部分；而转换断层分隔不同的板块，构成板块的边界。2）走滑断层终止于分支断层或弯向一盘的断弯；而转换断层突然终止于特殊的伸展或缩短构造。3）走滑断层位移量的变化趋势是中段大，向两瑞递减至零；而转换断层位移沿断层全长相等。4）走滑断层位移量一般小于断层长度的20%；而转换断层的位移量无限制。5）走滑断层随着断层的水平错动，断裂的标志间的距离不断加大；而转换断层作为错断标志的大洋中

6、脊之间距离相对保持稳定不变。走滑断层与转换断层之间的区别6）走滑断层常由几条平行断层构成一组，各条位移方向均一致；而转换断层常单条出现。如果有另一条断层平行产出，其位移方向可以一致，也可以相反。7）走滑断层的运动方向与断层标志的错移方向一致；而转换断层的运动方向与断层标志的错移方向相反。8）走滑断层的整个带上均有剪切活动；而转换断层只在其两侧的大洋中脊之间一段有剪切滑动并有地震活动。9）走滑断层两侧均有断层岩或动力变质现象；而转换断层只有在其两侧的大洋中脊之间一段有断层岩或动力变质现象。第二节 走滑拉分盆地 拉分盆地(Pull-Apart basin)是走滑断裂带中发育的特殊的沉降构造，是在走

7、滑断裂带的弯曲部位或雁列式走滑断裂的重叠、错列部位，由走滑运动引起的横向拉张作用所产生的构造凹陷。 关于拉分盆地的成因，早在1966年Burchifel和Stewart在研究加利福尼亚死谷构造时就已提出，他们用走滑断裂弯曲处的拉张作用成功地解释了死谷构造带的成因(图5-37)。随后，拉分作用及相应的拉分盆地愈来愈受到人们的重视。帕拉明特岭布拉克山拉张区加利福尼亚死谷成因解释（据B.C.Burchifel和J.H. Stewart,引自刘庆，1986）死谷费尼斯里克里斯断裂带费尼斯里克里斯断裂带死谷断裂带N1拉分盆地的几何特征 拉分盆地大小不一，长度、宽度乃至深度均有相当大的差别。即使是同一走滑

8、断裂带发育起来的拉分盆地，其长度宽度也有显著变化。甚至同一大型拉分盆地亦能嵌套不同级次的小型拉分盆地(凹陷)，小型拉分盆地则可联结成统一的、较大的盆地，但各拉分盆地的几何形态却极为相似，具有菱形特点。Aydin和Nur(1982)综合分析了世界各地的62个拉分盆地，发现盆地的长度和宽度之间有明显的线性关系，长宽比值固定在34之间，并可用L(长)32W(宽)近似表达。 此外，只要拉分盆地不随走滑位移量的增加而发生联合和不产生与边界走滑断裂平行的新断层，则盆地的宽度在发育过程中保持不变，并等于两边界走滑断裂的间距。但其长度是随位移量的增加而变化的。 几何特征：松弛断弯部位呈S形或Z形，拉张桥区的呈

9、菱形，为一般意义上的拉分盆地，其长边为走滑断层，短边为正断层限制当菱形盆地两端的正断层原为同一断层时，盆地的长边等于走滑位移量。2拉分盆地发育的构造部位 在走滑断裂带中，拉分盆地主要发育在： (1)走滑断裂的释压弯曲(releasing bend)部位，与此相对应的增压弯曲(restraining bend)部位形成推隆构造(图5-40、图5-38)。 (2)雁列式走滑断裂的重叠、错列部分(图5-41)，这种部位产生拉分盆地有一定的条件，它取决于两断层的走滑方向和重叠方式。左行左阶，右行右阶方式产生拉分盆地(图541)。而左行右阶和右行左阶方式则形成推隆构造(陈社发，1986)。 拉分盆地的发

10、育受大地构造背景的控制，易于拉分盆地形成的大地构造背景有；转换型板块走滑边界；聚合型板块边界；大陆板块内部。 3、拉分盆地的构造组合 拉分盆地的构造由边界走滑断裂，边界正断层和盆地内张性、张扭性正断层组成。边界走滑断裂在拉分区多向盆地陡倾，具走滑正断性质，而与其相邻的、相伴生的推隆构造(push up)区则朝相反方向陡倾，呈走滑逆断性质。边界正断层发育在走滑断裂的末端，与边界走滑断裂斜交，构成拉分盆地的另一组边界。边界正断层有单侧式(只有一个末端发育正断层)和双侧式(两末端都发育正断层)之分(陈社发等，1985)。上述这两类断裂决定了盆地的形成与演化。内部张性或张扭性正断层是连接边界走滑断裂的

11、盆内断层，其走向与总体走滑方向近似，呈直线状或“S”型、 “z”型(反“S”型)的平面形态，它们可能控制盆地的二级构造单元的形成与分布。 边界正断层和盆内正断层都是边界走滑断裂派生的，它们在平面上往往构成走滑双重构造(Strike-slip duplex)。边界正断层由外向里迁移发展(Woodcock等，1986)。拉分盆地还发育其它性质的构造。例如盆缘出现不规则形态的褶皱、断层、滑脱构造和滑移岩体，其中的褶皱和断层均呈雁行排列。Crowell (1979)在研究加利福尼亚的拉分盆地的基础上建立了盆地内部构造的理想化模式(图5-39)。4. 形成过程5.地质特征1)快速沉积，沉积厚度大，沉积相

12、变迅速。2)地壳减薄，地热流值高，常有火山活动。3)快速沉积埋藏提供良好生油层，走滑形成的雁列褶皱形 成良好的储油构造4)常发生地震滑动5)大型拉分盆地基性火山岩和侵入岩发育，极度情况下在 走滑断层间形成短的洋中脊，如东南亚的安达曼海.第二节 走滑构造样式 一、花状构造：是走滑构造在剖面上的典型，是近几年来普遍受到人们重视的一种走滑构造的标志。花状构造不仅出现于拉分盆地中，而且可以形成于具有走滑分量的任何盆地之中。虽然花状构造的名词是最近20余年提出来的(sylvester，1976；Harding，1979，1985；Lowell，1985；woodcock等，1986)，但对其形态的描述在

13、50年代就开始了，以后又有不少学者通过物理实验模拟验证了走滑作用造成花状构造的力学机制。按照剪切破裂的原理，走滑断层的断面应当是直立的，一般总大于70，自地表伸入基底，呈贯通式。由于断层是从基底向上，向外扩展穿过沉积盖层的，所以，在剖面上呈倒锥形(花状)，这与一般的正断层、逆断层所显示的剖面形态不同，是走滑构造的重要鉴别标志。 正花状构造(positive flower structure)，又称为棕榈树构造(palm tree structure)，主干断层近直立插入盆地基底，并向上分叉，断层面向上变缓，呈现上凸的逆断层组，逆断层组夹持部分形成隆起断块和背斜，它是压扭性断层作用(聚合型扭动)

14、的产物。 花状构造中的断层组合形态上并不总是对称的，有时只朝构造的一侧撇开。因此，地层的掀斜也是不对称的，在走滑断层水平位移量小的部位，断层面的倾角从深部到浅部都很陡，从而使花状构造成为很窄的倒锥形断块。花状构造中的背斜由上到下是逐渐变缓的，到深部接近平缓的基底面时已不显示背斜形态，而只有一条近于直立的主干断层了。因此，在这种情况下正花状构造与基底的构造样式是不协调的。 花状构造的形成主要依靠三个因素：走滑断层的聚合分力；走向滑移量的增大；存在一个厚度大而又具有塑性的沉积盖层。所以，不是所有的走滑断层或一条走滑断层的所有部位都具有典型花状构造的(王燮培等，1990)。但是，只要有走向滑动，就会

15、有花状构造的踪迹可寻。 (2)负花状构造(Negative flower structure)，又称为郁金香构造(Tulip structure)，主干断层同样近直立插入盆地基底，向上撇开，呈现上凹的正断层组，正断层组夹持部分为向斜或地堑断块。一般认为它代表张扭性断层作用(离散型扭动)的产物，但是Naytor(1986)的沙箱实验表明，纯扭断层作用(平行扭动)所产生的也是负花状构造。 在负花状构造的浅层部位，由于拉张分量而引起的向着断层面的倾向滑动，形成地堑式构造特征，称之为向斜构造。离散型走滑作用形成的张扭性断层一般均具有正向分离的特点，但是，在断层带上因为受阻发生弯转或叠覆的部位，断层两侧

16、的断块沿走向滑动时将发生聚合，从而使地层受挤压，局部形成逆断层，这也是某些负花状构造的特征。 花状构造虽然是走滑构造的重要鉴别标志，但在实际资料中，往往与其它构造容易混淆。花状构造的关键标志是看它向基底的延伸部分是否陡立地插入基底，向上、向外撒开，呈现出典型的花状构造特征。组成花状构造的断层两盘地层的厚度急剧变化，同一断层可出现上正下逆，或上逆下正的现象，但是在地震剖面上，花状构造附近的地震反射品质相对较差，往往得不到清晰的记录，给研究工作带来困难。 上述主要鉴别特征并非对所有的走滑构造都存在，都那样典型，实际情况往往更加复杂，所以必须综合平面、剖面上的多种标志进行综合识别，单靠某一标志是不可

17、靠的。 正花状构造与挤压断块、核部发育逆冲断层的背斜、或者盐、泥刺穿构造很容易混淆(王燮培等，1990)。 离散型走滑构造与正断层组合很容易混淆，因为都表现为上盘下降的正断层性质，而且这两种构造常常在同一地区出现。区分这两种构造的明显构造标志就是在受阻弯转的部位出现逆断层。此外，沿着走滑断层的走向，断层的倾向常常发生变化也是典型特征。这种现象可以通过一系列间距很近的地震剖面加以验证。当然，剖面之间的断层必须肯定是相连的。如果深层基底反射不清楚，或者地层对比关系不明确，仅仅依靠地震剖面形态，很难区分负花状构造和滑脱正断层组合、确定断层的性质。 二、雁列式褶皱和断裂 在走滑剪切作用派生的次级压应力作用下形成的褶皱和断裂。 褶皱以背斜为主，褶皱轴与主走滑断层成小角