东非裂谷和北东向线性构造是大陆扩张-转换系统?

海底扩张和转换断层作用在大陆裂谷作用中也很可能起作用.与大陆裂谷作用方向呈高角度相交的古老大陆软弱带,可以通过转涣断层作用而再度复活.这些在大陆裂谷作用之前已经存在并随裂谷作用而调整的古老的大陆转换断层,将随裂谷发展成海、洋而继续扩展成年轻的海底转换断层.这个模式应用到被认为是大陆扩张中的东非裂谷,东非裂谷则由北北东向重新活动的顺古老的地壳缺陷的大陆转换线性构造进行调整.根据南大西洋转换断层的方向与非洲大陆各种北东向构造直观上的充分一致性,至少可以初步确定五条大陆转换线性构造:(1)开普敦-马普托(CT-LM);(2)奥兰冶河-贝拉(OR-B);(3)吕德里茨-林迪(L-Li);(4)沃尔维斯湾-蒙巴萨-摩加迪索(WB-M-Mo);(5)罗安达-阿法尔(Lu-Af)).因为这些推断性的线性构造带长期深深地扎根于地壳软弱带,因此它们也控制了金属矿床的发育.     

挪威西部Sunnfjord Staveneset地区加里东期挤压构造和造山晚期伸展构造

研究区位于挪威西部,是Kvamshesten伸展剥离断层带(KDZ)上盘的一部分。KDZ下盘为含榴辉岩的下地壳岩石,上盘是一套前寒武纪基底-盖层对组合。盖层由志留纪大陆边缘沉积物,一套志留纪仰冲混杂岩和一套晚奥陶世蛇绿岩以及泥盆纪Kvamshesten盆地沉积物组成。盆地沉积岩系与前泥盆纪岩石为不整合沉积接触关系。蛇绿岩仰冲和加里东期Scandian造山运动发育一套绿片岩相条件下的倒向SE的挤压构造。随着造山垮塌的开始,中上地壳形成了伸展剪切带,使挤压剪切带与组构重新活化,继承性组构的运动方向逆转,从上盘向SE运动转为向NW向运动,区域伸展构造叠加在挤压构造之上。Staveneset地区造山垮塌早期阶段的主要构造特征是,不对称向西倾倒褶皱使主期挤压叶理发生反向褶皱作用,和混杂岩带中沿软弱岩层的NW和W向剪切和半韧性断裂。挤压组构与最早伸展组构之间不存在变质间断,然而,伸展构造发育在脆性逐渐增强的条件下。泥盆系沉积在Kvamshesten剥离断层上盘的一套岩石之上,该剥离断层在晚志留世—早泥盆世时就已经历了显著的伸展变形和构造剥露。直到现在,在讨论泥盆系盆地形成的构造控制作用时,大多忽略了西挪威伸展剥离断层上盘伸展变形的作用。     

中地壳流动吗?

地球的外壳为脆性,地幔呈韧性,但其间情况如何呢?据Foulger等报导在冰岛Krafla火山附近,伴随着岩浆沿裂隙贯入表面运动测量说明,大致8～30km深的中下地壳的变形地幔一样呈出现韧性.有关断层在岩石圈中的延深所知其少,这一参数决定了100km厚的大陆岩石圈有多少参与了地表所见到的不均匀断裂和褶皱作用过程以及哪些部分更均匀些并以准连续韧性方式流动.这一问题取决于岩石圈的流变分层性,即取决于某一给定深度范围内岩石受负荷和外加应力作用而变形的方式.至少在地壳的上部10～15km由于环境温度相对低,地壳岩石主要由石英和长石组成,因而应变是与     

拆离断层系统和核杂岩的模拟模式

伸展的脆-韧性地壳内的拆离断层系统的模拟实验表明,韧性层内穹状核杂岩的抬升,要求剪切必须位于一个侧向不均匀的韧性层内的柔软内核之上。盖在韧性硅酮上的侧向均匀砂层模型的重力扩展,形成了掀斜断块的均匀变形。我们的模式系统再现了在自然界观察到的拆离断层的经典特征。伸展系统主要由一个凸面向上的主拆离断层和至少一个犁式调节断层组成,在核杂岩上升期间,该犁式断层促使下盘连续变陡。所有断层在初始都是高角度正断层,在伸展作用期间旋转而成为低角度断层。     

大陆裂谷盆地演化的流体驱动力动态研究

本项研究是应用连续压实作用、变密度地下水流动和热传导/对流交换等的二维有限元模型,定量反映大陆裂谷初始断陷和挠曲坳陷阶段的流体动力学。分析过程中为了确定地质上相关的盆地沉降和基底热流的边界条件,也结合了两个阶段裂谷下岩石圈热演化的伸展/冷却地球动力模型。在确定盆地演化期主要的流体驱动力(压实、密度和地形)方面,通过该模型获得的动态研究能反映渗透性和地下水位结构的控制作用。动态分析中考虑了许多代表性拉张地区的水文状态和岩石性质。假定裂谷盆地的沉降和基底热流能用地球动力模型表示,则在盆地演化期大陆裂谷内形成两个独立的地下水流动系统。裂陷初始(伸展)阶段,沉降受断块运动控制,在渗透性冲积扇沉积内形成地形驱动的地下水流动系统。位于盆地中心的低渗透性湖相沉积以压实驱动的地下水流动为主。在这里,由于两种环境间存在着相对较大的渗透性差,压实的湖相沉积使孔隙流体横向上从盆地中心集中流向冲积扇沉积。由传导热交换形成的热异常局限在盆地格架断层附近的冲积扇相带内。在盆地演化的热冷却(挠曲)阶段,横向上沉积了广泛的超覆相层系。在渗透性冲积扇沉积内以密度驱动的地下水流动为主,而在湖相和超覆相层系内继承了压实驱动的流体流动。超覆相层系内发育的渗透性含水层,引起流体远距离输导到盆地边缘。在盆地演化的两个阶段,湖相和冲积扇沉积之间地下水流速分别在10~(-5)～10~(-1)m/a之间变化。在某些大陆裂谷系,如安哥拉白垩纪裂谷盆地,冲积扇沉积内所观察到的矿化作用支持了本项研究的一些发现。     

威特沃特斯兰金矿床(南非共和国)和巴列伊成矿区(外贝加尔,俄罗斯)对比分析

主要是对威特沃特斯兰金矿床(南非共和国)和巴列伊成矿区(外贝加尔,俄罗斯),在区域构造位置、裂谷构造发育特征、裂谷基底特征、矿床成因矿化特征等11个方面进行了对比分析。由此揭示了两个矿床存在着一系列共同特征。首先矿床分布的区域规律性相似,它们都受大型裂谷带和裂谷带周围与构造岩浆活化有关的断裂带控制;同时构造岩浆活化两次发育的特点相似,早期形成了由双峰喷发岩岩层充填的火山洼地,及比较晚发育并叠加在火山洼地之上的陆源裂谷盆地本身。由此总结出寻找与不同时代裂谷构造有关的巨大型金矿床的三个找矿标志:①基底标志,绿岩带发育的前寒武纪深变质杂岩体;②两次形成的裂谷洼地,第一阶段形成了由双峰式喷发岩充填的洼地,第二阶段形成了以陆源杂岩体为主体的裂谷带本身;③由深大断裂和与深大断裂相交的使裂谷基底、裂谷边缘和裂谷中心具有块状结构的断裂构成的裂谷构架。本文特别强调指出,这两个金属矿床在矿床成因和年龄上存在很大差别的同时,也表现出了许多共同点。     

周缘前陆盆地中复理石向磨拉石的转换——被动大陆边缘对板块破裂的作用

大陆碰撞和周缘前陆盆地的形成分别由前陆板块被动大陆边缘的变形和弯曲产生。在板块逐渐聚合过程中,周缘前陆盆地从欠补偿的复理石阶段到补偿的或过补偿的磨拉石阶段。传统认为,这种复理石向磨拉石的转变记录了被动大陆边缘的构造界线处逆冲楔形体和前陆盆地的迁移。它证明了在北阿尔卑斯前陆盆地的发育过程中继承性古水深和俯冲的欧洲被动大陆边缘的岩石圈强度的变化在复理石至磨拉石的转换中都不起作用。从复理石至磨拉石的沉积期,阿尔卑斯山的沉积物供给至少增加了30%。在复理石向磨拉石转变的同时(中渐新世),造山带内部经历了快速的剥露作用、高压变质岩石的隆升、下部岩石圈的熔融和主背冲作用的开始,所有这些都与板片破裂模式有联系。该模式的进一步影响是均衡的表层隆起和侵蚀。由此提出了板片破裂可能由导致北阿尔卑斯前陆盆地的复理石向磨拉石转变的沉积物供给增加所致,并且提供了被动大陆边缘的另一种模式。     

南非科拉斯---辛克莱尔---杭济裂谷——一个中元古代晚期裂谷系的火山作用、沉积作用、年代关系及其地球物理学特征

沿卡拉哈里克拉通的西缘和北缘呈线状排列着许多中元古代晚期轻微变形的火山沉积盆地。尽管许多学者对这些盆地组合进行了比较,并在岩性上进行了对比,但部分放射性年龄与这些解释相矛盾。很少有人从区域构造上来解释这些盆地。Watters的火山弧假说与火山岩总的地球化学特征、粗碎屑大陆红色岩系以及构造样式相矛盾。沉积坳槽是一些狭窄的以断裂为边界的大陆裂谷地堑,其构造样式与沉积作用方式受强烈的垂直构造作用控制。本文提出,这些盆地是沿扩展着的大陆裂谷系,即科拉斯-辛克莱尔-杭济裂谷系(KSG裂谷)的两个分支发育的。放射性年龄数据表明,盆地年龄沿着裂谷从南支向北支明显变新。裂谷的地球物理特征以布格正重力异常为主,两侧重力值呈线形降低。盆地中含有特征的双峰式火山岩,在辛克莱尔盆地中含有中性火山岩。与火山喷发同时,有浅成花岗岩沿裂谷侵位。本文认为KSG裂谷可能存在一个北部沿岸分支,并讨论了三联点的位置。裂谷作用可能是连续发展的,并且导致西南非洲纳米比亚达马纳裂谷的发育。非洲板块(卡拉哈里与刚果克拉通)在1050Ma～950Ma前向南迁移,可能有一固定地幔柱导致KSG裂谷与达马纳裂谷的发育。并与肯尼亚的裂谷迁移作了对比。KSG裂谷的区域走向和构造经历了拉张与挤压几次反复活动。其中最突出的事件是达马纳造山带的形成,其延伸方向与中元古代晚期裂谷的区域走向一致,但是断裂构造却一再活动至今。     

逆冲断层扩展的新模式

关于逆冲断层几何形态的一种被广泛接受的解释是:初始破裂发生在深埋弱岩石的层面上,并沿阶梯状轨迹线向地表扩展.本文通过引进逆冲断层向上、下扩展的相应条件,提出了一个把格雷泰纳的横梁破裂机制应用到多层岩系中的新模式.笔者认为:断坡首先在浅层形成,然后被断坪相接.该模式还解释了许多与逆冲断层伴生的小构造的形成,如背冲断层、楔形构造、冲起构造和双重构造,并对此提出了一个统一的理性格架,以此来评价野外的观察结果.     

裂谷新观点

裂谷总是使地质学家着迷.裂谷是在大陆板块拉开时地壳产生的裂口.裂谷除了告诉我们有关地球的演变史以外,还充当了地形上的槽谷,在这槽谷内,常常完美地保存着纪录地球历史的部分沉积.可是关于裂谷什么形式,在哪里形成和为什么形成,只是最近从构造和沉积的新模式中得以理解.地球上的莱茵河裂谷、死海裂谷、东非裂谷、贝加尔裂谷、死谷裂谷都是众所周知的现象,从很早时候起就引起人们的注意.裂谷提供了良好的保护环境.在这里已发现了我们祖先的遗体,以及从人类演化树分出的猿人的遗体.这些边壁陡峭的深槽穿过不同的无特色的古景观,形成了嵌以湖泊和火山的"项链",为各种生物的栖息生存提供了富饶的被覆、食物和水.在地壳的演变中,裂谷代表一个重要的阶段.在正在漂移开的邻近板块之间,撕成一条裂口.裂谷常常蕴藏着重要的化石燃料,如油、气等.例如北海许多油田正位于埋藏的裂谷之中,这些裂谷是约250百万年前大西洋发展初始阶段时引起伸展的结果.     

地质学家探测加拿大西部克拉通

前寒武纪克拉通保存了陆地演化过程的重要线索。然而,目前对显生宙沉积物之下的广大克拉通地区尚未进行过科学探测。加拿大岩石圈探测工程艾伯塔基底断面项目(ABT)的地质学家们正在研究加拿大西部富含石油的沉积盆地(WCSB)的演化。他们通过多种技术手段来分析沉积盆地内的特征,并解释下部前寒武纪地壳和上地幔的成因。这项工作提供了北美克拉通重要的未知部分的新看法。地震波反射测量揭示了由古老侵蚀山带组成的年代为1.8Ga 以上的加拿大西部克拉通构造。同期进行的大地电磁研究得到了地幔电性结构图象,这种结构首次证实了地幔的结构与地壳变化相关,例如岩石圈地幔随俯冲作用发生的化学变化。穿越沉积盆地2000多公里的区域地震反射网络使我们可通过显生宙期间克拉通激活的古地震记录来研究加拿大500 Ma 的沉积历史。获得的结果可望对前寒武纪大陆构成、地幔岩石圈的发展以及大陆内部的演化有更好的了解。     

中国新生代地壳裂谷系的演化

新生代期间,太平洋板块的运动方向由北北西转为北西西,俯冲带更向东移,中国东部的构造环境发生了显著变化。弧后盆地开裂又被充填。在亚洲板块与向西运动的菲律宾海和与太平洋板块相互作用的广阔构造体制下,发生了中国东部的裂谷作用。裂谷作用可以分为早第三纪裂谷作用和晚第三纪—第四纪裂谷作用两期。在中国西部,尤其是在青藏高原,裂谷作用是在会聚板块运动占主导的造山环境下产生的,并与陆内大型走滑断层相关。于是,中国东部可以划分出11个裂谷,中国西部可以划分出四个裂谷。控制中国东部地壳裂谷系形成的关键因素是先存构造要素的相互力学作用,构造环境和应力场的     

张断层附近砂岩中显微变形构造和成岩作用对油气运移和聚集的意义

对苏格兰Orkney地区North Scapa断层上盘North Scapa砂岩进行显微构造和成岩作用分析,可帮助认识盆地发展过程中断裂作用与流体运移之间的关系.结果表明这一关系影响到断层的封闭作用和油气运移.在中泥盆世Orcadian盆地发展期间,断层呈张性.与碎裂变形相关的膨胀作用促使了局部的流体运移,并且在North Scapa砂岩中距断层1m的范围内导致了石英和伊利石胶结物的沉淀.这一成岩事件以及相伴生的碎裂岩大大地减小了紧靠断层的砂岩的孔隙度和渗透率.这些作用在砂岩中是有效的封闭机制.Orcadian盆地的湖相生油岩在泥盆纪晚期至中石炭世就已成熟.在此阶段后期,盆地被抬升,North Scapa断层重新活化,性质为正断层,但以斜滑为主.此种后发生的变形被直接调整到封闭带以外,从而形成了宽的(10～20cm)角砾岩带和窄的(<10cm)碎裂带.与碎裂变形相关的进一步膨胀为油气在高应变的角砾带和碎裂带中的运移开辟了途径.这些观察表明,与盆地中油气的成熟和排驱大致同时发生的断裂活动,可直接影响运移选径的位置.     

用右旋剪切和旋转解释西藏东部的走滑断裂运动

两个大陆的汇聚可以通过地壳加厚作用和地壳向大陆汇聚路径以外的侧向运移进行调整.侧向运移具有重要意义的主要特征是,大走滑断裂的走向近垂直于大陆的汇聚方向.沿这类断裂的位移可以使相对于汇聚大陆的物质向侧向运移,这可以解释两大陆间相互汇聚作用的巨大份量.这类走滑断裂运动的最典型实例在西藏高原东部.这里有三条巨大的滑动速率大于10mm/a的左旋断裂,另有数条较小的近平行断层控制着该地区的区域应变场.Cobbold和Davy认为这些断裂可能是以顺时针方向旋转的.本文提出了这种旋转的速率范围,并且总结出沿这些断裂侧向滑动构成的图象,这种图象曾称之为“大陆逃逸(continental escape)”、“挤出(extrusion)”、“驱出(expulsion)”.这种认识其实是一种错觉,实际上,西藏东部沿东西向断裂的左行滑动是南北向右行简单剪切的表象.如果这个结论正确,东西向的左行滑动断裂及其间的地壳块体将以1～2°/Ma的速度顺时针旋转,同时西藏东部的东西距离以10～20mm/a缩短,并且几乎没有物质通过左行简单剪切离开印度挤入欧亚大陆的路径向东运移.     

土尔其Niksar "Z"形拉分盆地的陆内年轻火山与走滑剪切变形有关

沿土尔其Anatolian断层带中段西部的Niksar盆地是一个年轻"Z"型拉分盆地,它是由两个不平行的主断层相互连接而成的,并在1939年和1942年分别发生过地震.尽管主断层之间相距124m,然而,可以认为是重叠的.由于剥蚀和地形坡度的原因,斜向盆地的边界非常不规则.第四纪平原地形比周围山峰低1km.盆地以充填活动网状平原、不活动网状平原、沼泽、山麓冲积扇、冲积扇的沉积为特征,估计沉积厚度超过600m.沿着不规则的ENE向盆地边缘的断层几何形态是非常复杂的,年轻晚第四纪火山岩浆切穿盆地沉积物,沿陡走滑断层达到地表.火山岩的主要类型为玄武岩、玄武质安山岩,而次要是安山岩、流纹质英安岩等.     

上白垩统至中新统碎屑楔状体在伦巴第南阿尔卑斯山脉变形史中的意义

发育在南阿尔卑斯山脉的上白垩统至中新统浊积岩系形成两大碎屑楔状体,代表阿尔卑斯山脉南界同造山期盆地的充填过程。上白垩统和渐新统—中新统碎屑楔状体记录了白垩纪和晚第三纪大多数重要的逆冲事件,依此可确定逆冲作用的发生时间。这些逆冲构造作用影响了基底和盖层,并控制了盆地边缘的同构造活动性。在这两期逆冲构造运动之间,始新世—渐新世时侵入体入侵,晚始新世逆冲前缘向南推进,形成Ternate组碎屑沉积。晚第三纪的多期构造运动实际上是对先期构造的改造作用,形成了自北部的基底推覆体至南端的滑脱盖层一整套构造体系。最近一期的构造运动形成了“Flessura Frontale”南部的褶皱逆冲带及其北面雁列的奥罗别叠瓦状背斜构造。从CROP 88实验所提供的地震图象资料可以看出,上述解释是正确的,目前的构造体系发育在一与南阿尔卑斯山脉隐伏前缘基底冲断层相连的滑脱层上,为异地产物。     

西班牙加利西亚华力西造山带中逆冲断层、伸展断层与花岗岩侵位之间的构造关系

Hombreiro深成岩体位于西班牙华力西构造带北部,是同构造期侵位的花岗岩.我们从岩体内获得了新的构造和岩组资料.该深成岩体表现出两期塑性变形特征:第一期变形与Mondonedo推覆体运动有关,其剪切方向为顶部向东;第二期变形与比韦罗断层(Vivero)有关,为顶部向西的伸展剪切.这两期变形均形成于高温条件下,接近于花岗岩的固相线温度,表现出石英[c]轴滑移组构特征.由此证明,伸展断层是在Mondonedo推覆体逆冲之后不久即开始活动的,因为Hombreiro花岗岩在逆冲作用期间侵位.我们认为比韦罗断层的形成位置是由一组花岗岩体侵位引起的地壳不稳定性控制的,并对这条断层的下盘地块进行了详细研究.     

毗邻中安第斯山的现代前陆盆地体系

沉积物厚度、内部结构、平均海拔及布格重力的区域变化,确定了一个邻近中安第斯山的4组分前陆盆地体系。这个盆地的起绐部分位于东 Subandean 带和 Chaco 平原的最西部,此处1～3km 的新生代沉积物覆盖在安第斯造山楔活动褶皱冲断层之上。楔顶沉积物向克拉通方向过渡为前渊沉积带,该沉积带包括一个向 Chaco 平原中—东部宽缓前隆变薄(局部尖灭)的3～4km 厚的沉积柱。前隆下伏于前寒武系—中生界岩石之下,为薄的第四系冲积物所覆盖。前隆以东,Pantanal 湿地之下薄的浅碟状堆积物代表后隆沉积带。在中安第斯山也可以识别这4个沉积带的古代对应物,说明现代的盆地构型是一个复合造山楔和前陆盆地体系自晚白垩世—古新世连续向东迁移的结果。     

石油系统的模式与应用

"石油系统"术语成为油气聚集形成的一种新的观点仅有20年的时间.该概念以地质现象形成的次序为基础,始于油气的生成,然后运移,最后到圈闭.它的事件序列主要取决于沉积盆地的地球动力学,并受控于全球板块构造.因此,主要的石油系统模式能够根据大型盆地类型确定.主要存在三种油气成矿系统,即大陆裂谷型、地台型和造山带型,其中每种类型之间存在一定的差异.裂谷型石油系统提供良好的多层次的油气形成、垂向运移和聚集条件.相反,地台型石油系统有利于形成良好的储集地层,而源岩及长距离的侧向运移通道条件欠佳,因此常形成沥青带;造山带型石油系统有利于在未受构造运动影响的带内形成圈闭,并伴随有较广泛的地表油气显示."石油系统"的概念描述了油气藏的动力学特征和流动层.它对于制定勘探战略具有一定的指导意义.     

北智利弧前构造与新生代板块运动学

智利北部大陆弧前区遭受了同时性的伸展和挤压作用。本文介绍了穿过弧前区建立的横剖面,这些剖面揭示,自最初的缩短作用以来,在两个构造性质不同的地区发生弧前的变形作用。这两个地区即内弧前和外弧前地区由应变不连续的阿塔卡马断层系和构造上处于中性的中央坳陷所分开。外弧前带,即海岸科迪勒拉山,表现为伸展构造,保存有大的(高达300m)正断层崖。这些断层切割了曾使海岸侏罗系岩石升至其区域高程之上的早期逆冲断层。在萨拉尔格兰德,这些正断层重新活动,使第四纪盐沉积变位。这种基底断层的重新活动,可能起因于具有异常厚度的大洋地壳的俯冲作用,导致外弧前带中产生重力均衡的不平衡。在内弧前带,从穿过Medio山和Domeyko科迪勒拉山的横剖面上可以看到,前科迪勒拉山的构造可以用厚皮逆冲断层系进行最好地说明,局部发育受蒸发岩滑脱层控制的薄皮构造。现今弧前区的变形特征说明俯冲带几何学与弧前区构造之间具有很强的相关关系。新生代构造作用的时间也与已建立的板块运动参量很好地配套,而且,整个新生代时期弧前区的应力状态在空间上和时间上的变化,显示出与俯冲的纳兹卡板块的运动学和形态有着紧密联系。