第章 走向滑动断层

第六章（四）走向滑动断层

走向滑动断层简称走滑断层，一般是指大型平移断层，是两盘顺直立断层面相对水平剪切滑动的构造。人们对走滑断层的认识和研究晚于对正断层和逆冲断层的认识和研究，大型走滑断层直到20世纪初才被确认。主要原因有:①作为研究断层位移的参考面（线）在走滑断层中相对较少;②走滑断层产状陡立，不易与正断层区分;③结构复杂，断裂带内常包含不同力学性质的构造，所以较难查明断层的性质。现在发现，走滑断层和兼具倾向滑动的大型走滑断层是相当普遍的，并在区域构造活动中具有重要的意义。3/22/20231第一节走向滑动断层的基木结构

一、走向滑动断层的基本特点走滑断层常具以下特点:①走滑断裂带包括一系列与主断裂带相平行或以微小角度相交的次级断层，单条断层延伸一般不远，各级断层分叉交织，常构成发辫式;②常伴生有雁列式褶皱、断裂及断块隆起和断陷盆地等构造;③断层两侧地层－岩相带呈递进式依次错移，时代愈老，移距愈大;

④断层带常呈直线延伸，甚至穿过起伏很大的地形仍保持直线性，在航空照片、卫星照片上显示良好的直线性。3/22/202323/22/202333/22/20234二、左阶式和右阶式

在雁列式走滑断层系中，除根据两盘相对错动分为左行和右行外，还根据雁列断层的相互排列和部分叠置的关系，分为左阶式和右阶式。左阶式是指各次级断层顺走向依次向左错列;右阶式则指各次级断层依次向右错列(图14-1)。两条雁列断层之间的叠复部位称为重叠，相互垂距称为间隔(图14-2)。3/22/20235图14-1左阶式和右阶式走滑断层系及其控制的拉伸带和挤压带图示A左行左阶;B左行右阶;C右行左阶;D右行右阶;细点区为拉伸带;交叉线区为挤压带3/22/20236第二节走向滑动断层的应力状态

走向滑动断裂带是在单剪应力状态下形成和发育的，在剪切带内部的不同方位和区间则具有特定的次级应力-应变特点和相关构造。一、剪切断裂带的应力状态

在剪切作用下于断裂中可形成两组里德尔剪裂(R和R’)及张裂(T)，继之可形成压剪性断裂(P)。里德尔剪裂(R)与主走滑断层约成15°(内摩擦角的一半)相交，两者滑向一致(图14-3)。压剪性断裂(P)与主走滑断层的交角小于17°，与里德尔剪裂R倾向相反，但滑向一致。由于压剪性断裂(P)与两组里德尔断裂(R、R’)的连接和贯通，常常将断裂带切割成一系列菱形或近菱形块体;断层的弯曲也易切割成菱形块体。因此，由菱形结块与环绕结块的剪切面带往往构成发辫式构造或隆、拗断块间列交织的海啄式构造。3/22/202373/22/20238二·走滑断裂带的弯曲部和端部的应力状态

在平直剪切带的终端，主断裂往往分叉为一套马尾丝状次级断裂，在一般滑动指向的终端，形成压性断裂扇;在滑动指向的另一端形成张性断裂扇(图14-4)。从而使整个剪切带分成四个应力状态象限(图14-5)。

图14-4理想的右行走滑系平面图(据Woodcock&Fischer,1986)前导张性叠瓦扇前导压性叠瓦扇拖尾张性叠瓦扇拖尾压性叠瓦扇张性双重构造压性双重构造3/22/202393/22/202310走滑断层在走向向上并非总是平平直延伸的，往往往发生弯曲。。这种弯曲主要要是在各初始平平直段雁列式断断裂控制下形成成的，弯曲部位位的应力状态也也受走滑的左、、右行与平直段段的左、右阶的的组合关系所控控制。因此可形形成四种弯曲和和相应的四种应应力应变场:左左行剪切带的左左向弯曲部和右右行剪切带的右右向弯曲部，引引起拉伸和断陷陷;右行剪切带带的左向弯曲部部和左行剪切带带的右向弯曲部部，引起挤压和和断隆。如图14-6A，在在右行走滑和直直线段的右阶状状态下，弯曲部部位处于拉伸状状态;如图14-6B，弯曲曲部位处于挤压压状态。3/17/2023113/17/202312三、两条交切走滑滑断层引起的应力力状态如果两条走滑断层层以小角度交切且且滑向相反，会出出现两种情况:①①当两条走滑断层层一致滑向楔尖而而引起挤压隆升;②当两条走走滑断层一致背离离楔尖滑动，则引引起拉伸断陷(图图14-7)。图14-7两条条滑向相反的交切切走滑断层引起的的挤压和拉伸(据Moody,1956)ADUDUBDUU挤压上升D拉伸下降3/17/202313如果两条交切走滑断层滑向相同，聚敛引起挤压，离散引起拉伸(图14-8)。3/17/202314四、离散性走向滑滑动和聚敛性走向向滑动受剪切作用控制下下的走滑断层，往往往叠加有拉张作作用和挤压作用，，其产出应力场则则具双重力学性质质。甚至同一走滑滑断层带的不同部部位在以剪切为主主中，又具有拉张张或挤压，表现为为张剪性或压剪性性，即剪切拉张和和剪切挤压。张剪剪性走滑为离散性性走向滑动断层，，压剪性走滑为收收敛性走向滑动断断层。相应形成张张剪性和压剪性两两类构造。3/17/202315第三节走走向滑动断断层控制下下形成的构构造在走滑断层层作用中，，往往形成成一些特征征性构造。。这些构造造，如拉分分盆地和花花状构造，，不仅具有有典型性，，而且具有有重要的理理论意义和和实际意义义。一、拉分盆盆地(Pull-apartbasin)是走滑断层层系中拉伸伸形成的断断陷盆地。。它是伯希希菲尔(B.C.Burchfiel)1966)研研究圣安德德列斯走滑滑断层控制制的死谷盆盆地时首次次提出的。。此后在研研究圣安德德列斯断层层和亚喀巴巴湾-死海海裂谷系中中，对拉分分盆地有了了更深人的的了解。初初步建立了了相应模式式(图14-9)。80年年代以来邓邓起东等对对我国西部部地区的拉拉分盆地进进行了较广广泛深入的的研究，取取得丰硕成成果。3/17/202316活动构造活动构造是是指晚更新新世（10－12万万年）以来来一直在活活动，现在在还在活动动，未来一一定时期内内仍可能发发生活动的的各种构造造，包括活活动断裂、、活动盆地地、活动褶褶皱、活动动火山及被被它们所围围限的地壳壳和岩石圈圈块体。3/17/202317活动构造研究的的意义1、活动构造反反映现代构造活活动，人们通过过最新构造变形形和最新地貌变变化来研究它，，活动构造对研研究现代地球动动力学十分重要要；2、活动构造与与地震及其他地地质灾害的发生生密切相关，其其研究为城市和和工程安全评价价提供最重要的的基础资料。3/17/2023182001年11月14日昆仑仑山8.1级地地震地表破裂带带破裂带长度350km，最大大左旋同震位移移7.6m3/17/2023192001年11月14日日昆仑山8.1级地震地地表破裂带破裂带长度350km，，最大左旋同同震位移7.6m3/17/202320海原活动断裂裂使年轻冲沟沟发生左旋错错动，水平位位移10－11m3/17/2023213/17/202322利用断裂滑动速率率等定量参数可以以对活动断裂的地地震危险性作出评评价，也可以对活活动断裂未来一定定时期内可能发生生的错动量进行评评估滑动速率同震位移古地震离逝时间断裂长度与分段复发周期最大震级地震复发模型地震危险性评价未来断裂错动量评评价活动构造定量研究究及应用3/17/2023233/17/202324东亚新生代逃逸逸构造（据P.Tapponnier,1982）3/17/2023253/17/202326海原活动断裂带带干盐池拉分盆盆地3/17/202327海原活动动断裂带带地质图图3/17/2023283/17/202329(一)拉拉分盆地地的几何何特点拉分盆地地形似菱菱形，曾曾称为菱菱形断陷陷。盆地地两侧长长边为走走滑断层层，两短短边为正正断层。。菱形断断陷盆地地从形态态上分为为“S””型和““Z”型型，左行行左阶雁雁列式走走滑断层层控制下下形成的的拉分盆盆地为““S”型型，右行行右阶雁雁列式走走滑断层层控制下下形成的的拉分盆盆地为““Z”型型(图14-10)。拉分盆地地的规模模变化很很大，大大者长逾逾百余公公里，宽宽数十公公里，小小者长数数百米宽宽仅数十十米。根根据世界界上已查查明的拉拉分盆地地的长宽宽比统计计，比值值约为3。3/17/202330(二)拉分盆盆地的演化拉分盆地是在在两条雁列走走滑断层或是是在一组雁列列走滑断层控控制下发育形形成的(图14H1)。。一组雁列走走滑断层控制制下发育的拉拉分盆地，各各盆地先单独独发育再相互互连接组成复复合盆地。一一个大型拉分分盆地内部可可能存在次级级拉分盆地，，形成盆中盆盆或堑中堑构构造(图14-12)。次级地堑堑中又会发生生断块隆起，，从而构成堑堑中垒构造。。拉分盆地一般般窄而长，在在形成演化过过程中，宽度度相对稳定，，决定于两条条边界走滑断断层的间隔。。初始长度决决定于两条边边界走滑断层层的重叠距，，但是随着走走滑断层的持持续滑动而不不断增长。一一般长宽比达达3即停止发发育。所以，，决定拉分盆地地发育的因素素是雁列走滑滑断层的间隔隔和重叠、断断层的长度、、活动持续时时间和切割深深度。3/17/2023313/17/202332(三)拉分盆盆地的地质特特点拉分盆地与其其它成因的盆盆地比较起来来，发育快，，沉降快，沉沉积厚度大，，沉积相变化化迅速。沉积积物和沉积相相因形成的自自然地理环境境而异。如果果拉分盆地位位于大陆边缘缘，早期为陆陆相沉积，后后期因强烈下下降海水侵入入而转为海相相。也有一些些拉分盆地早早期为海相，，后期与海隔隔绝变成湖相相沉积，最后后以河流相沉沉积告终。如如一直处于大大陆环境，则则全由各陆相相沉积充填。。3/17/202333在长期拉伸生生长的大型拉拉分盆地中，，地壳相对减减薄，热流值值一般较高，，常发生火山山活动。大厚度的富含含有机物的海海相和湖相沉沉积，在快速速沉降和埋藏藏及高热流作作用下可形成成良好的生油油层，走滑断断层伴生的雁雁列褶皱油层层。各种碎屑屑沉积为良好好的储提供了了充分的储油油构造圈闭。。因此,拉分分盆地是具有有重要意义的的油气远景区区。拉分盆地地也是盐类等等沉积矿产的的聚积产出源源地。3/17/202334拉分盆地也是地地震多发场所。。土耳其安纳托托利亚断层系中中的拉分盆地地地展频率很高。。据邓起东等(1987)的的专门研究，认认为甘肃海原南南、西华山区走走滑断层控制的的拉分盆地与1920年海原原地震的关系密密切。吴大宁(1985)根根据对滇西北裂裂陷的基本特征征及其形成机制制的研究，强调调指出红河北段段第四纪断陷盆盆地的拉分性质质其与地震的关关系(图14-13)。我国南方一些红盆地，如江西西于都-南丰断断裂带上的某些些红盆亦具有拉拉分性质。3/17/2023353/17/202336二、花状构造花状构造是走滑滑断层系中又一一种特征性构造造。剖面上一条条走滑断层自下下而上成花状撒撒开，故称为花花状构造。根据据花状构造的结结构和力学性质质可分为正花状状构造和负花状状构造。正花状构造是聚敛性走滑断断层派生的在压压扭性应力状态态中形成的构造造(图14-14)。一条陡陡立走滑断层向向上分叉撤开，，以逆断层组成成的背冲构造。。断层下陡上缓缓凸面向上，被被切断的地层多多成背形，但不不具弯滑褶皱性性质。正花状构构造象一个细管管的倒立锥体。。自然界也有一一些非走滑断层层引起的类似花花状的构造。鉴别花状构造的的准则是构造的的平面和剖面的的结构及区域应应力场等特征。。如果是花状构造造，则剖面上背背冲式断层向下下汇总为一条陡陡立的走滑断层层，区域上显示示走滑断层特点点。3/17/202337负花状构造是离散性走滑断断层派生的在张张扭性应力场中中形成的构造(图14-15)。一套凹面面向上的正断层层构成了似地堑堑式构造。堑内内地层平缓，浅浅部稍成被正断断层破坏的向斜斜，向斜也不具具弯滑褶皱性质质。花状构造原被认认为多发生于构构造变形不强烈烈地区，但近年年来国内外学者者研究发现，在在变形强烈区和和造山带亦有花花状构造产出。。索书田等(1995)通过过1:5万地质质填图，在雪峰峰山马底驿地区区识别出一个大大型的正花状构构造(图14-16)，其轴轴部主干走滑断断裂带走向为25°~30°°，断裂面产状状陡倾或近直立立，并向深处插插入中元古界冷冷家溪群浅变质质岩系基底之中中。由主干走滑滑断裂向上和向向外，分别形成成向北西逆冲的的喜眉山大型逆逆冲-推覆构造造及向南东逆冲冲的宜家湾叠瓦瓦状逆冲断裂组组合，均具薄皮皮构造性质。3/17/202338我国一些学者认为为，我国中、新生生代含油气盆地中中也产出了花状构构造(图14-16)。王燮培培(1989)认为，我国中、、西部中、新生代代盆地中多发育正正花状构造，而东东部盆地中，则以以负花状构造为主主，分别代表压扭扭和张扭两种不同同的构造背景。在在油气勘探中认识识花状构造，对正正确分析盆地构造造、岩相带发育和和圈闭特征，具有有实质性意义。3/17/202339三、雁列式褶皱和和牵引式弯曲(一)雁列式褶皱皱雁列式褶皱是走滑滑断层派生的特征征性构造。褶皱以以背斜为主，褶皱皱轴与主走滑断层层成小角度相交，，所交锐角指示对对盘滑动方向。褶褶皱是在走滑剪切切作用派生的次级级压应力作用下形形成的。褶皱一般般产出于断层一侧侧，并且随着远离离主断层而逐渐减减弱或倾伏而消失失。著名的圣安德德列斯走滑断层具具有这类典型的雁雁列褶皱，其褶皱皱轴与主走滑断层层所交锐角指示圣圣安德列斯断层为为右行式(图14-17)。3/17/202340图14-17圣圣安德列斯断层一一侧的雁列式褶皱皱示意图(据M00dy等,1956)3/17/202341(二)牵引式弯曲曲在走滑断层两侧的的地层常发生牵引引式弯曲。著名的的新西兰阿尔卑斯斯走滑断层的东南南段发育了巨大的的弧形弯曲，弯曲曲中包含了陡倾褶褶皱(图14-18)。我国郯(城)-庐(江)断裂南端大别山山构造的弧形弯曲曲可能也是这种牵牵引式弯曲。3/17/202342四、双重构造走滑断裂带中有时时亦有双重构造产产出，表现为两条条走滑断层围限的的断块中产出的一一套与主断层斜交交的次级雁列式走走滑断层。圣安德德列斯走滑断裂带带有这类构造产出出(图14-19)。需要指出，，逆冲断裂带的双双冲构造展现于剖剖面上，而走滑断断裂带中的双重构构造则展现于平面面上。3/17/2023433/17/202344第四节区区域剪切切应力场场引发的的雁列构构造和陆陆块旋转转雁列式构构造和陆陆块旋转转是剪切切扭动引引起的特特征性构构造。可可是这类类构造发发育区的的地表并并未发现现走滑断断层，是是因该区区深部存存在大型型走滑断断层或走走滑性韧韧性剪切切带，或或是因该该区整体体处于区区域性剪剪切作用用。一、区域域性雁列列构造(一)区区域性雁雁列褶皱皱群柴达木盆盆地冷湖湖区反““S”型型雁列褶褶皱群是是这类构构造的一一个典型型实例，，褶皱系系规模大大，以背背斜为主主并伴有有压剪性性断层，，充分显显示区域域性剪切切扭动作作用(图图14-20)。3/17/2023453/17/202346(二)区区域性雁雁列地堑堑系汾渭地堑堑系位于于华北地地台内部部，由一一系列地地堑组成成，规模模宏大，，成“S”型展展布，显显示出区区域剪切切扭动的的特征(图14-21)。。至于其其形成机机制还涉涉及更深深层次的的原因。。二、菱格格式构造造两组走滑滑断层常常共钝交交叉构成成棋盘格格式或菱菱格式构构造。这这种棋盘盘格式构构造在产产状平缓缓或水平平岩层发发育区及及新构造造区产出出明显，，如我国国地震活活动与现现代棋盘盘格式破破裂网络络具有相相关性。。我国西西部各大大盆地，，如塔里里木、柴柴达木等等盆地的的轮廓显显示的菱菱形格架架也预示示边界断断层的走走滑属性性。塔里里木盆地地的东南南缘的阿阿尔金断断层以左左行走滑滑断层闻闻名中外外。3/17/2023473/17/202348三、旋转陆陆块构造大陆壳尤其其是其脆性性表壳，是是一种由不不同级别的的块体拼贴贴镶嵌的地地质体;各各块体之间间总是处于于相互运动动和相互作作用的活动动状态。在在区域剪切切扭动及相相应的压剪剪或张剪作作用下常发发生转动。。马杏垣(1983)曾指出出“青藏亚亚板块在其其东北角沿沿六盘山断断裂带向华华北亚板块块运动，并并整体具有有顺时针旋旋转的趋势势。关于块块体旋转可可通过现代代应力场的的测定和古古地磁测量量确定。关关于旋转机机制，国内内外学者均均曾作过论论述(图图14-22)。3/17/2023493/17/202350走滑断层是一种种重要的构造。。在区域构造上上，走滑断层系系既作为