盆地分析-走滑盆地特征.

沉积盆地分析主讲人：伊海生教授学院：沉积地质研究院走滑盆地构造分析如果板块或断块在剪切作用下发生沿板块或断块边界走向的滑移，这时在垂直于板块或断块边界的剖面上所表现出来的变形并不造成地壳的伸长或缩短。这种变形称为走滑变形。在走滑变形过程中形成的盆地统称为走滑盆地。第一节走滑盆地形成的构造环境一、走滑作用与走滑断层由剪应力引起地壳或岩石圈沿着某些构造边界或特定的构造带发生走滑变形的构造作用，可以称为走滑作用。其中主要的构造作用型式，包括沿稳定板块边界的走滑活动和板块内部一些大型走滑断层的走滑活动。1．走滑断层及其分类走滑作用产生的各种构造变形组合称为走滑构造。走滑断层是走滑构造中最重要的构造要素。走滑断层的应力状态是最大主应力轴（σ1）和最小主应力轴（σ3）都是水平的，中间应力轴（σ2）是直立的（图5－1），断层面通常是近直立的。走滑断层有不同尺度，产生于板块构造的不同构造部位。1．走滑断层及其分类Miall和Sylvester曾对走滑断层作过分类，如表5－l和表5－2。1．走滑断层及其分类转换断层（transformfault）一词由Wilson（1965）提出，为重要的板块边界类型，切穿岩石圈或地壳。它不是一般的平移断层，其活动段位移方向与平移断层错动位移方向相反。平移断层限于板内，一般指壳内或上地壳内发育的断层。变换断层（transferfault）是典型的变换带，Dahlstrom（1970）将其概念应用于逆冲推覆构造，现已引伸用于伸展构造中。变换断层可深切至变质基底，它是联接基底主断层的一些横向断层。它也连接平行走滑断层和有叠复的雁列断层。撕裂断层（tearfault）也曾译为捩断层，指发育于浅层次沉积或变质沉积盖层的横推断层，始用于低角度逆掩断层、辗掩推覆体上盘，现也用于伸展区。它调节外来体内和边界的差异位移。2．走滑断层的位移根据走滑断层两盘相对位移的方向可分为左行（左旋，反时针旋转）和右行（右旋，顺时针旋转）。一条走滑断层的位移可以沿走向逐渐减小直至在断层两端处消失，也可能将位移传递到其他方向的断层上。考察单条走滑断层，如果断层长度的中点处位移最大、向两端逐渐减小为零，不难发现断层两侧的断决沿断层走向将发生伸展和收缩变形，而且一盘的伸展区域对应于另一盘的收缩区域。断块的伸展变形可能导致地面沉降，收缩变形则引起地面隆升，于是断层的走滑位移就转换成为断层两盘上的升降位移（图5－2）。这也是走滑作用形成走滑盆地的重要机制之一。2．走滑断层的排列走滑断层常常呈有规律的斜列。如图5－3所示，当沿着断层走向观测，一条断层尖灭后另一条断层出现在其左侧（即各断层顺走向观察向左错列）的排列型式称为左阶（步），相反的排列型式称为右阶（步）。3．走滑断层的排列因为走滑位移方向可以是左行或右行，因而其几何排列型式和运动学特征就可能出现左阶左行、左阶右行、右阶右行和右阶左行四种情况（图5－3）。斜列的两走滑断层可以部分叠置，其叠置部分的断块称为岩桥或断层桥。显然，在左阶左行和右阶右行组合的岩桥区会产生局部的沿断层走向的伸展变形，而在左阶右行和右阶左行组合的岩桥区会产生局部的沿断层走向的收缩变形。4．纯剪切和简单剪切走滑断层可以在纯剪切变形中产生，也可以在简单剪切变形中产生。挤压作用使地壳在平面上发生纯剪切变形，产生一对共轭的走滑断层，一条为左行，另一条为右行。两条共轭走滑断层通常是相交的锐角的平分线方向代表区域挤压应力方向，相应的一对断块向断层交错中心挤入，并相互切错。而钝角对应的一对断块在变形中向外逃逸。在区域剪切作用或扭动过程中形成的与剪切作用方向一致的单一方向的走滑变形带，即是简单剪切形成的走滑构造带。犹如一叠“纸牌”的剪切滑动。一条走滑断层带可以是简单剪切变形，同时又可以是更大尺度上的纯剪切应变产生的共轭剪切带中的一个分支。5．走滑作用方式走滑作用有三种方式，即平行扭动、聚敛扭动（压扭）和离散扭动（张扭）。它们的出现主要取决于：①快体间断层线方向的变化；②块体相对于断层线活动的变化（图5－4）。不同方式的走滑活动决定着扭动组合各要素的出现和特点。平行扭动形成“真正的”简单剪切走滑构造，而在聚敛扭动（压扭）和离散扭动（张扭）形成的走滑构造变形中，在垂直于走滑构造带方向分别有收缩和伸展位移分量。二、板块构造运动产生的走滑作用1．走滑断层的板块构造环境转换断层是一种重要的板块边界类型，它不仅连接着离散边界，也连接着聚敛边界。Wilson（1965）按其连接情况将其分为六种类型：洋脊－洋脊型、洋脊－凹弧型、洋脊－凸弧型、凹弧－凹弧型、凹弧－凸弧型、凸弧－凸弧型。如若考虑到左行和右行的区别，就共有12种类型（图5－5）。1．走滑断层的板块构造环境Reading（1980）和Woodcock（1986）曾分别讨论走滑断层、走滑盆地的板块构造环境（图5－6）。走滑断层分布广泛，在转换边缘、离散边缘、聚敛边缘和缝合带处都有发育。不仅在板缘，在板内也有发育。按照走滑断裂走向与板块边缘、区域构造城的关系，通常将走滑断裂分为三种，即纵向走滑断裂系、横向走滑断裂系和斜交走滑断裂系。2．走向滑移线场和逃逸构造（挤出构造）Tapponnier和Molnar（1976，1982）分析了亚洲断裂分布和性质，认为其型式类似于刚性体平面挤入塑性体的剪切滑移线场的几何图形(图5－7)。纯剪切发生在滑移线上，两种类型剪切线，即α和β剪切线，在地质上分别代表右行和左行走滑断层。它们彼此呈直角相交(图5－8)。2．走向滑移线场和逃逸构造（挤出构造）由挤入造成的刚－塑性体的变形取决于挤入体的形状。平直刚性体能解释东喜马拉雅的东北部断层，楔形刚性体能解释喜马拉雅西部和巴基斯坦处断裂。而挤入体为平直三角形时，适合于解释喜马拉雅东端和缅甸接合处。右行的红河断裂平行于α线，而左行的阿尔金断裂大致平行于β线。2．走向滑移线场和逃逸构造（挤出构造）Tapponnier等还模拟了东南亚和华南构造演化（图5－10）。当印度和亚洲大陆碰撞并挤入时，第一期（距今50～20Ma）东南亚块体被挤出800～1000km，南海也随红河断裂左旋活动而张开。第二期时（距今20～10Ma）使华南地块包括西藏沿着阿尔金－甘肃－渭河断层向东移动达几百公里。Burke等（1985）将这种由于弧－陆碰撞或大陆碰撞而产生的走滑作用和由此而产生的地块被挤出的现象称作构造逃逸。如阿拉伯板块和欧亚板块的碰撞（距今10Ma前）导致阿纳托利亚地块向西部的爱琴海方向滑移。第二节走滑构造变形的一般特征一、走滑构造组合1．走滑应变椭圆走滑构造变形带的应变椭圆中，剪切方向与走滑构造的主要位移带方向一致。如图5－11所示，一对右行力偶，产生旋转剪切，有一个挤压分量和一个拉张分量。变形前平面上的圆在变形过程中变为椭圆，而且椭圆的长轴和短轴在递进变形过程中相对于剪切方向发生旋转。在走滑变形中可以发生多个方向的次级破裂和变形。1．走滑应变椭圆①里德尔（R）剪切破裂——同向走滑断层。与主位移带呈小角度（一般小于150）相交，剪切方向与主位移带一致．②共轭里德尔（R’）剪切破裂——反向走滑断层。与主位移带呈大角度相交并且剪切位移方向相反的次级走滑断层。R’剪切面与R破裂面共轭，共轭角通常为60～70o。③同向（P）剪切破裂——次级同向断层。与主位移带小角度（一般小于10o）相交，剪切方向与主位移带一致。④局部张性（T）破裂——与主位移带呈大角度相交的、延伸不长的正断层组。⑤Y剪切。与主位移带平行的断层。⑥局部收缩变形——雁行式褶皱和逆断层组，延伸不长。2．走滑构造组合走滑构造组合是指走滑作用形成的各种构造要素的组合，包括走滑主位移带及各种由于断层走滑位移引起的伴生构造。（l）主位移带。指与走滑构造带走向一致的、连续的走滑断层位移带，简称PDZ。在深部，走滑主位移带往往是一条走向稳定、线性延伸的走滑主干断层，向上发散可能与浅层的上述走滑变形中的各种破裂面连接在一起构成网状交织的破裂带。（2）伴生构造。指走滑构造带内部或主位移带附近区域，由于走滑位移引起的各种伴生构造变形。走滑构造应变椭圆中的上述六种构造要素都可以视为走滑伴生构造。此外还包括位于构造带中的一些断块体差异升降形成的地垒－地堑构造、局部拉分盆地和推挤隆起构造等（图5－12）。走滑伴生构造常常沿走滑构造带有规律地排列，如在右行走滑构造带中出现右阶的R剪切破裂、右阶的张节理或正断层、左阶的短轴招皱或逆断层等。渐进的走滑变形还会使走滑构造带中的伴生构造及断块体发生旋转变形，而旋转的方向也与主干走滑断层的位移方向一致。二、走滑构造的识别标志1．线性延伸或带状展布大型的走滑构造带中的主位移带往往在平面上是线性延伸的，所形成的走滑构造组合都只分布在主位移带附近有限的区域内，使整个走滑构造在平面上呈带状展市(而伸展构造和收缩构造有时是面状展布的)。单条走滑断层多近直立，且产状稳定。2．花状构造走滑构造带的剖面上常见主干走滑断层向上近对称的分支，构成下窄上宽的貌似“花朵”的破裂带，称为花状构造(图5－13）。向上撒开的分支断层可造成“正断层”或“逆断层”位移。2．花状构造花状构造，也称棕榈树构造。由于走滑构造常是一种基底卷入的构造变形，陡倾的、切入基底的走滑断层可以使基底面平移，而使不同类型的基底拼接在一起，并产生剖面的错位。构造物理模拟证实这种构造变形与基底走滑位移有关(图5－14)。2．花状构造花状构造可分为正花状构造和负花状构造两种。正花状构造是在压剪作用下产生的，其分支断层的大多数具逆断距，个别为正断距，组成地层总体表现为背形特征，断层间为地垒断片。而负花状构造是在张剪作用下产生的，其大多数断层具正断距，个别具逆断距，组成地层总体表现为向形特征，断层间为地堑断片。2．花状构造单凭地震剖面上花状外形来确定地下主走滑位移带是不充分的，类似的花状构造可在其他情况下产生，如挤压、伸展、抬斜、盐拱、泥拱和岩体拱起等（图5－17）。3．走滑带两侧地质界线的水平错开走滑断层两侧的各种地质界线和地质体被错开是重要的依据。这些特征包括地层界线、不整合、尖灭线、等厚线、相带、超覆线、特征层位、礁带、古河道、侵入体、岩脉（群）、火山岩体、变质带、构造带、构造单元、断层线、褶皱轴、地震特征、矿带（体）和地貌标志等（图5－18、5－19、5－20）。4．海豚效应和丝带效应海豚效应系指在走滑断层面倾斜方向相同的情况下，在一个横切剖面上显示为正断层，而在另一剖面上显示为逆断层，即相邻剖面的相对升降盘、滑距类型和方向不同。丝带效应指走滑断层总的看来是近于直立的，但沿其走向，其倾向有变化，造成有正断层和逆断层的表现。5．走滑带内部构造和夹块地震测线上所见的空白区的存在，可能是由于剧烈变化的断裂带内复杂构造或构造岩带存在所致。夹于走滑带中的各种凸镜状或杏仁状夹块，在剖面上呈垂直分布，在平面上呈带状延伸。其中可包括从深层而来的块体（图5－22）。6.走滑断层的基底和盖层活动有些走滑断层是显露的；而有些是隐蔽的。后者只能靠地球物理资料综合解释和基底与盖层关系来判断。当深部的基底发生走滑活动时，较浅的不能干岩层常形成褶皱群并伴生断裂。受基底走滑活动控制的强制褶皱可有两种：披覆褶皱和牵引褶皱。披覆褶皱与伴随的断块升降有关，而牵引褶皱与扭动和旋转作用有关（图5－23）。随着走滑活动的进行，这两种构造都会被断层所切割破坏。6.走滑断层的基底和盖层活动张文佑（1984）总结了基底扭动控制盖层构造的不同情况。l）基底断裂基本呈平直状态①基底断裂在平行扭动下，盖层为雁列褶皱，它们首尾相叠。基底错移越大，盖层叠加距离越近，并呈“S”形。在后期常伴生断裂（图5－24a）。②基底断裂在压扭作用下，盖层雁列褶皱呈紧闭状态，构造轴与基底断裂呈很小的交角。在后期单个褶皱常被断裂切割，并呈反“S”形（图5－24b）。③基底断裂在张扭作用下，盖层雁列褶皱呈松弛状态，构造轴与基底断裂方向呈大角度。在后期常被伴生断裂切割（图5－24C）。2）基底断裂呈不平直状态①基底断裂呈锯齿状，扭动时转折部可呈张性或压性。前者盖层构造为张性凹陷区，后者盖层构造为