韧性断层与区域性大断裂

1、韧性断层与区域性大断裂一、韧性断层韧性断层是和脆性断层相对应的一类断层，又称韧性剪切或韧性变形。在地壳表层或浅层，断 层常表现为脆性断层，其特点是断层面明显，两盘滑动相对集中于个别断裂面上，位移显著。而韧性断层 是在剪切带中沿着微细滑动面做微小滑动，导致韧性断层两侧岩块有剪切错位，但却像断而未破，错而似 连。一般说在地下深处1015km，普遍存在岩石塑性流变，许多脆性断层向地下延伸至一定深度，往往 为韧性断层所代替。韧性断层规模差别很大，小者宽不过数厘米，长不过数米；而巨型韧性断层长宽可达 数千或数万米。这种巨型韧性断层带，实际上是由成群小型韧性断层和夹于其中的相对刚性岩石条块组合 而成的。在

2、韧性断层带内常常形成新的片理。岩石和矿物的破碎程度和变形程度由边界向中心递增，中 心常形成糜棱岩带，而断层边界既无碎裂岩，也无破裂面。有时一些较坚硬的岩层、岩脉等卷入韧性断层 带内，产生强烈的变形，或者因受压缩而局部加厚，或者因受拉伸而形成一段段似断而连的香肠状构造。 发生在高级变质岩（如黑云母片麻岩）内的韧性断层，常形成一条退变质带。退变质作用是指岩石已经遭 受较高温度和压力的变质作用后，又受到较低温度和压力的变质作用，其特征是原来较高级的变质矿物被 较低级的变质矿物所代替。例如在黑云母片麻岩中出现一带绿泥石白云母片岩，这可能是一条韧性断层带。 在韧性断层带内还经常出现在剪切作用下塑性岩石形

3、成的拉伸线理构造。韧性断层主要产出于古老变质岩中，如古地台的基底或褶皱造山带的核部，它们是露出地表的、被 侵蚀的古老断裂的深部构造形迹。在野外根据新生片理带、退化变质带、磨棱岩带、及拉伸线理等构造可 以确定韧性断层。韧性断层的研究对于认识前寒武纪地壳结构和演化史、不同构造层次断裂构造形成机理 等都有重要意义。二、区域性大断裂在地壳中除了存在一般规模的断层外，还存在区域性的大型断裂构造。如深大断裂、裂谷、逆 冲推覆构造等。这类断裂规模很大，常常构成区域性断裂甚至全球性断裂。（一）深大断裂1946年，前苏联地质学家A.B,裴伟提出深大断裂的概念，1956年他又对此作了系统论述。深 大断裂又称深断裂

4、，指规模巨大的深切地下的发育时期很长的区域性断裂构造。其切割深度可切穿地壳深 入地幔，区域延伸可上数百千米以至上千千米。在元古宙即已发育了最早的深断裂，成为地壳发展历史的 一部分。深断裂把地壳分割成运动特点和构造特点各不相同的地块，成为各级区域构造单元的分界，并控 制着区域古地理、古构造的发展，控制着区域性地层、岩相及厚度的变化；控制着各类岩浆活动，成为岩 浆和热液的运动通道及停积场所，形成内生成矿带；深断裂也常常成为近代火山带和地震带，是新构造运 动最活跃的地方；它也常是大地貌单元的分界线，断裂带本身也往往出现引人注目的各种地貌景观（如串 珠式湖泊、洼地、火山锥、大峡谷等）；深断裂也常是一条

5、地球物理异常带，并成为区域性地球物理场的 分界线，如我国著名的雅鲁藏布江深断裂就是划分藏北和藏南的地球物理场分界线。深断裂可以分为不同的类型，最主要和最令人注意的为正断层型，也就是在拉张作用下形成的 深断裂，如贝加尔湖、莱茵河、东非大裂谷、大洋中脊，都属于这一类。另外也有逆断层型，即逆冲断层型，是在压缩作用下形成的；平移断层型，常形成区域性走向 滑动断裂带；更重要的还有顺层断层型，常形成各类顺层滑脱构造。中国重要的深断裂带计有雅鲁藏布江深断裂带、台湾大纵谷深断裂带、额尔齐斯深断裂、西拉 木伦深断裂、东昆仑深断裂、北祁连深断裂、阿尔金深断裂、龙门山深断裂、金沙江红河深断裂、班公错 -怒江深断裂、

6、郯城（鲁）-庐江（皖）深断裂、沧州深断裂、吴川（粤）-四会（粤）深断裂等。深大断裂，在本世纪50-60年代，对中国以及世界地质学界曾产生过重要的影响，但在70年 代以后，由于大量深部地质实践和有关资料的积累，对深大断裂的产状、成因、性质等有了新的认识，包 括深大断裂的提出者A.B,裴伟本人也对自己的看法不断进行修正。过去确认的许多深断裂，往往不是从地 表向下一直深切，而是向下倾角变缓，以至倾角变平，其总体形成上陡下缓的犁式。其所以如此，对构造 运动形式，特别是对逆冲推覆构造、层间滑动及滑脱构造等有了新的论证。有一些深断裂向地下延伸，常 由脆性断裂转变为韧性断裂，但更重要的是有许多深断裂向下延伸

7、，往往穿过不同岩层或构造层面，呈阶 梯式与各层间近水平或低角度的滑动面相连接，使深断裂成为上陡下缓的形式。现将近年国内外学者对岩 石圈的层圈性和滑脱构造等有关问题，概述如下：1、过去认为岩石圈的圈层构造只限于硅铝层、硅镁层、上地幔软流圈等，而今发现有大量事实证岩 石圈包含着一个近于平行的层圈系列，从深部到地表，这种圈层界面间距愈来愈小，界面密度愈来愈大。 各个界面侧向展布变化很大，延伸距离不等。形成这种圈层构造的原因，主要是由于顺层滑脱或者说滑脱构造所产生的结果。所谓滑脱构造，是 在岩石圈层中存在许多滑脱界面，包括断层、岩系界面、岩层不整合面、高塑性层、高孔隙层、盖层与基 底界面、地壳与上地幔

8、界面等，在一定应力作用下，在这些界面以上的岩石便可从下盘滑脱，这种构造总 称为滑脱构造。滑脱构造又可分为两类：一是伸展形滑脱构造，又称拆离构造，是在重力作用或伸展作用 下（如地壳隆起）引起岩石滑动，以近水平或低角度脱离原来位置，形成一系列由正断层构成的叠瓦式构 造，称上拆离盘；而滑脱面以下岩石未参与滑移运动，只形成摩擦作用产生的糜棱岩带，称下拆离盘。另 一是压缩型或挤压型滑脱构造，即在挤压作用下上盘沿滑脱面以近水平或低角度所形成的逆冲推覆构造， 与伸展型滑脱构造不同之点是上盘往往形成一系列由逆冲断层构成的叠瓦式构造。上述滑脱构造，无论是 伸展型或挤压推覆型，一般都是上盘拆离或推覆，并引起褶皱变

9、形，而下盘则未卷入滑移变形，这种构造 称薄皮构造。在地壳深部的滑脱带，表现为韧性滑脱剪切带及糜棱岩带。岩石圈内多层次的近水平滑脱造成的薄皮构造（大部分为远距离而来的岩片）构成岩石圈构造 的重要特征，而岩石圈中多级分层及滑脱构造的发现，被认为是构造地质认识上的重大突破。因此许多深 断裂依次连接地下众多滑脱面，角度逐渐变缓，以至到一定深度断裂截然终止。这种构造特点常反映在地 震源顺层分布以及地震波速度的突然变化等方面。（二）裂谷裂谷是大型区域性断裂构造之一，在一定程度上讲也是深断裂的一种表现形式。1894年J.W. 格雷戈里研究东非大裂谷时提出这一术语，一般认为裂谷是因隆起而断陷形成的大型复杂的地

10、堑构造体系， 或者认为是一种岩石圈的伸展构造，切割深而延伸长。有的裂谷两侧断裂不是均一发展，一侧为主干断裂， 而另一侧则规模较小。按照裂谷发育的区域部位及其地质构造特征，裂谷可分为大洋裂谷，如大西洋中脊； 大陆裂谷，如东非裂谷；和陆间裂谷，如红海裂谷。这些类型的裂谷构成全球性的裂谷系。大陆裂谷是由一系列以正断层为主构成的地堑或半地堑系；裂谷中常以断陷谷、断陷盆地的形 式沉积一套巨厚的碎屑岩，伴有蒸发盐、火山熔岩及火山碎屑岩；沿着断裂常溢出玄武熔岩，或形成一系 列火山，地震比较频繁。关于裂谷的成因，存在各种不同的看法，H.克鲁斯（1919）提出隆张说，认为裂 谷是区域性穹窿构造形成过程中沿着轴部

11、张裂断陷形成的。近年通过深部构造等研究，认为区域性隆起和 拉伸只是这种作用的表现形式，而其实质是由于裂谷下的地幔升高，地壳变薄的结果造成的。在玄武岩下 普遍存在着地震波波速较低、由壳幔物质混合组成的穹窿状构造，称为裂谷垫。中国的汾渭地堑带，也可以称之为裂谷带，以渭河地堑和汾河地堑为主体，裂谷内形成一系列 雁列式盆地，北段汾河地堑正好位于背斜区隆起的轴部。整个地带地壳厚度较薄，地震强度大、频度高， 震源浅，一般深1030km。任何裂谷都有其发生、发展和衰亡的阶段，自60年代初期板块构造学说问世后，裂谷作用与全球 构造有机联系起来，成为板块构造中区域构造研究的一项重要内容。（三）逆冲推覆构造前面在

12、讲逆冲断层时，曾谈到这种构造形式。在19世纪后期，许多地质学家先后研究了阿尔卑 斯山的主体构造，确定它是由很远距离之外因巨型逆冲推移过来的块体，称之为推覆体。A.海穆等人认为 这些推覆体是水平挤压引起褶皱进一步发展的结果，因此可以称之为褶皱推覆体。但是关于推覆体，近年 继续有了进一步研究，一是关于推覆体的成因问题。现发现它不仅仅是褶皱发展的结果，因为有许多推覆 构造与强烈的褶皱没有直接联系，而且不是出现在褶皱山脉的中央，而是出现在山脉两侧的山前拗陷中。 这类推覆体的形成与上面提到的滑脱构造有关。即当造山带隆起后，其两侧相对下降形成山前拗陷或前缘 拗陷，其中沉积了相当厚度的沉积层，由于山体隆起，

13、这些沉积岩层在重力作用下（或称伸展作用下）产 生滑动移开原来的位置，滑覆在较远的地方，故称拆离构造。当然在一定条件下也可以产生侧向逆冲滑脱， 形成挤压型推覆体。二是关于推覆体的规模和推覆距离问题。以阿尔卑斯山为例，有的推覆体长达30km， 上盘推移距离达40km。推覆体如此之大，推移距离如此之远，岩块又未因此而破碎，这种构造是怎样克 服推覆体的巨大重力和推覆体运移时的摩擦力，是一个极难解释的问题。M.K.哈伯特等（1959）提出孔隙 液压说，认为高孔隙含水岩石，产生液压，可以起着浮力作用，从而可以降低推覆岩块的重力和推覆体与 原地岩块之间的摩擦力。除此，还有其他一些说法。1975年，通过可控震源探测，发现美国南阿巴拉契亚山是一个巨大推覆体，自SEE向NWW 推覆，推移距离达260km，使前寒武系古老岩层推覆到下古生界之上。近年人们不断发现在岩石圈不同层 次存在许多大逆冲断层推覆体和滑脱构造形成的薄皮构造岩片。A.B.裴伟近年也潜心研究拆离推覆构造， 并将之分为深层次（幔层）推覆和浅层次（壳层）推覆，后者又分为基底推覆和盖层推覆。不