变质核杂岩中大规模低角度正断层作用的古地磁证据

对于沿低角度主剥离断层(正断层)是否出现大规模伸展变形还普遍存在争论.西部盆岭区出现的大量的新生代伸展变形以及与其有关的主剥离断层被普遍描述为沿地壳穹窿(即变质核杂岩)分布的近水平构造(MCCs).一类模式认为,MCCs代表由倾斜到近水平产状的原始高角度正断层圈定的地壳尺度的断块.较多的动力学模式指出,初始近水平断层由于均衡补偿而导致弯曲,到活动期的高角度正断层,最后转为近水平构造;这些模式均要求,MCCs主剥离层及其下盘具30°～60°的倾斜.我们认为,变质核杂岩剥离断层初始为近水平或低角度构造.我们利用南山未变形部分和南部盆岭区的标准新生代变质核杂岩(MCC)的古地磁资料对这些模式进行检验.对比均分时间间隔内古地磁场方向未能获得下盘倾斜的证据.因此,我们推断南山主剥离断层是以10°倾角的低角度伸展构造活动的.     

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。     

阿拉斯加东南部朱诺金矿带流体循环、成脉作用、区域变形和深成侵入作用间的成因联系

朱诺金矿带中的含金石英脉系分布于阿拉斯加海岸山脉西部边缘一个长约160km、宽约5～8km的地带内。矿脉赋存于邻近岩带边界中白垩纪逆冲式剪切带内。据大量矿脉方位和剪切方向资料分析确定的应力特征为:最大主应力轴为NE—SW走向,近于水平,最小主应力轴近于垂直。这种局部应力特征与始新世远场板块的应力特征是一致的。矿脉形成的同位素年龄指示,流体发生循环的时代介于56.5～52.8Ma之间,说明矿脉形成与早始新世板块运动的变化有成因联系的结论一致。同时,成脉作用与较晚期的快速剥露作用和紧邻金矿带侧面的深成侵入活动是同步发生的。作者提出以下模式:相互作用的构造事件促进了断层阀的活动,并导致矿脉沿着现已剥露的剪切带发育。     

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。     

造山期后盆岭伸展作用的运动学模式

拉夫特里弗(Raft River)伸展剪切带出露于阿尔比恩(Albion)-拉夫特里弗-克劳斯克里克(Grouse Greek)变质核杂岩中.韧性变形的研究表明,这个伸展剪切带与第三纪加厚的科迪勒拉地壳晚造山期塌陷作用造成的地壳伸展作用相对应.纯剪和简单剪切混合产生的递进变形形成沿剪切带的复合应变型式.我们提出了一个数字运动学模型,它能反映脆性伸展的上盘岩石与未变形的下盘岩石之间由伸展量不同而引起的沿剪切带的应变变化情况.关于造山后期地壳伸展作用假说必须包括韧性下地壳中弥漫的均匀伸展和流动以及中、上地壳中局部的伸展剪切带.     

法国东南部锡斯特龙地区阿尔布期沉积岩墙的几何特征及构造意义

锡斯特龙地区的沉积岩墙沿上阿普第阶和下阿尔布阶地层中的先存破裂发育.砂岩墙的分叉和分枝现象显示了这些破裂的动力学特征.两组共轭直立岩墙初始方位的三维统计分析,揭示了它们的形成机制以及该区岩床-岩墙体系发育期间的主应力方位。产在该区的另一组砂岩墙表明,在经受挤压构造作用之前本区曾发生过同沉积的构造活动和伸展断裂作用。几种显著的砂岩墙形态很清楚地显示出砂粒充填的破裂的剪切方向,并使该区砂岩墙形成时的应力型式得以辨认。     

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。     

基于节理统计的芨芨槽单元岩体构造应力场特征初步分析

构造应力场是花岗岩节理发育的重要影响因素。通过野外岩体节理实地测量,并应用构造形迹筛分和赤平投影对北山芨芨槽岩体构造应力特征进行了初步分析,认为研究区内NW与NE向构造体系分属不同的时代构造作用的产物。芨芨槽岩体在侵位以后较长时间内,持续受到正断型应力作用,因此形成了最大主应力近于垂直、最小主应力呈NE向水平挤压作用下的NW向陡倾节理体系。其后,板内作用发生消长调整,最小主应力由NE向偏转向NW向,形成了最大主应力近于垂直、最小主应力呈NW向水平挤压作用下的NE向陡倾节理体系。     

根据岩浆弧内各种作用速率推断深成岩体侵位和围岩变形的时限和性质

岩浆弧建造和大多数深成岩体侵位主要发生在构造活动区.因此,要想了解岩浆弧及相伴的深成岩体-围岩系统的发展演化历史,关键是估算构造和岩浆作用速率.对地壳浅部到中等深度岩浆弧的各种作用持续时间和平均速率的最佳估算结果如下:(1)岩浆晶体生长速率为10~(-4)cm/a;(2)变质变斑晶的生长速率在10~(-5)～10~(-2)cm/a之间;(3)岩浆长期补给率10~(-1)km~3/a,短期补给率350km~3/a;(4)铁镁质深成岩体底辟上升速率1～3m/a;(5)深成岩体冷却到围岩的温度需10~5～10~6a;(6)深成岩体在短期内最终结晶需要完全冷却;(7)断层位移速率3cm/a;(8)在断裂带内产生劈理需小于10~6a的时间、10~(-13)s~(-1)或更高的应变速率;(9)产生区域劈理需要10~6a、10~(-14)s~(-1)的应变速率.从这些速率看出,出现在岩浆弧内的各种作用进行的相对较快:深成岩体侵位、劈理发育等仅用了几万年到几百万年的时间.然而,地壳浅部深成岩体的上升和结晶速率一般小于断裂大位移或普遍发育劈理所需的速率.在地壳深部或在经历了快速应变的带内,各种作用的时间间隔相接近.因此,侵位于经历过快速应变的地区或较深地壳层次的深成岩体与侵位于地壳浅层次或经历过缓慢应变地区的深成岩体相比,虽然在其它方面具有类似的特征,但构造型式则完全不同.对比这些资料发现,如果不考虑快速应变率或复杂变形机制,围岩交形速率是深成岩体侵位期间其它构造作用速率的控制因素.我们赞同岩浆在10~5～10~6a内缓慢迁移的侵位机制,但需要进一步考虑.最后,我们证明了深成岩体-围岩系的构造和其它特征与包含的各种作用速率有关,而这些速率对我们和他人共同提出的定时性准则影响很小或不影响.     

花岗岩侵位及其相关构造的述评

花岗质岩浆是在重力和水平构造活动的综合作用下侵位于上部地壳的。自然界侵入体具有与其上升和侵位的动力学历史密切相联的各种构造型式。为了系统解释所包含的侵位机制,就必须将自然界的构造型式与实验和数值模型进行对比。根据对自然界的、实验的、数值模型和理论方面的研究,我们得到了有关地壳内花岗质岩浆上升和最终定位问题的重要结论。本文将评述有关文献曾提到过的主要侵位机制,即穹窿作用、底辟作用、气球膨胀作用、岩浆顶蚀作用、破火山口陷落和岩脉扩展作用。岩脉扩展是岩浆从地壳深部和上地幔向上迁移的最有效的作用。根据现代岩脉扩展理论,在地壳深部也能发育使岩脉扩展和岩浆上升的张性断裂。在造山区,如果在岩浆侵位期间有区域变形作用同时活动,岩浆将通过狭窄的通道或容脉裂隙到达上部地壳,并呈不整合的上地壳深成岩体或气球膨胀深成体的形式聚积于最终的储存库内。     

新西兰菲奥德兰大陆伸展期间麻粒岩的形成

麻粒岩作为一种高压、高温岩石,传统上认为其形成源于在大陆碰撞带和岩浆弧深处的变质作用。而近来,许多注意力都集中在大陆裂谷期间形成麻粒岩的可能性,特别是目前麻粒岩是否正在北美贝森和兰奇省之下形成。报道的新西兰菲奥德兰与上述情形相似,但它具有更深的剥蚀伸展区中的温压资料和单锆石U-Pb年龄。在新西兰菲奥德兰,早白垩的麻粒岩在岩浆增厚的大陆伸展滑塌之后已位于地壳浅层次中,它们再一次经历了麻粒岩相的变质作用。资料表明,麻粒岩相的变质作用可以出现在大陆伸展期间,并指出在新西兰西部,在高构造层次中,麻粒岩相的变质作用常伴随有一个或多个变质核杂岩的就位,这与在贝森和兰奇省提出的模式一致。     

美国科迪勒拉西部新第三纪抬升及拉张是地幔羽引起的吗?

美国科迪勒拉西部许多地区尽管拉张强烈且地壳很薄,但其地表仍抬升到海平面1km以上。因此该区不能认为是均衡地浮在均一地幔上的厚地壳,何况穿过该区岩石圈地幔和/或上部软流层的厚度和密度一定是变化的。我们借助对地壳厚度及密度的制约对科迪勒拉西部地幔岩石圈及软流层中肯定产生的剩余质量亏损进行了模拟。该区在新生代一系列复杂构造事件如岩石圈的增厚、弧后拉张以及从俯冲到板块转换边界的过渡的过程中,突发了一个巨大热点。我们认为,科迪勒拉西部拉张区中许多独特的特征起因于黄石(Yellowstone)热点的地幔羽(mantle plume)。     

西班牙中央山系中的剥离断层作用和晚古生代低温热液银—贱金属矿化

在西班牙中央山系东部,晚海西期热液活动导致了低温热液银-贱金属(Pb-Zn-Cu)矿脉的形成。在海西期造山运动期间,中伊比利亚地壳被压缩变厚,由晚海西期块状花岗岩侵入体加热、弱化,然后变成超厚。接着,由于岩石圈规模的低角度剥离断层作用,使中伊比利亚地壳隆起带发生伸展性断裂。剥离系统经历了构造剥蚀、均衡回弹和上隆作用,演变成与美国盆岭区十分类似的伸展区。在伸展期间,产生了安山岩火山作用和热液活动,包括低温热液型热液对流系统,这些系统沿横切Hiendelaencina变质核杂岩的断裂淋滤、搬运并沉淀银和贱金属.     

古构造在东非裂谷形成和演化中的作用

通过对比东非裂谷与古构造的发育位置发现,各裂谷区段通常位于与岩石圈缝合线相关的前寒武纪地壳韧性前缘陡冲断层之上.地壳深部糜棱带的韧性伸展活化形成拆离断层,产生初始盆地.最初的断裂发生在岩石圈地幔的缝合带之上,地壳和地幔变形之间没有联系.转换断层带是由代表古横向陡冲断层的NW-SE向大型横推剪切带演化而成.而其它一些NE-SW向深部古老构造的活化形成了相当于大型张裂隙的盆地.自渐新世以来,因阿法尔热点引起的岩石圈大陆破裂(组成东非裂谷)自其起点逐渐向南扩展.从几个原始盆地开始的大陆破裂的扩展在时间和空间上是不连续的.这些原始盆地随后相互连接,形成横穿古前缘或横向陡冲断层及表层走滑断层的裂谷主干分支,当被切割的古大断裂与近NW-SE向的区域运动方向平行时,交会带就发育转换断层.     

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.     

北海盆地北部的构造

最近获得的深部区域地震资料使得人们能够进一步认识北海北部的构造及构造演化。资料质量的提高使得人们能更好地认识地堑内断层的几何形态和盐构造。并且首次得以揭示周边台地的前第三系地质特征,提供了以下5个构造特征各异地区的地震资料。 (1)南维京(South Viking)地堑该地堑相对狭窄,是中生代的主要盆地,并且发育有巨厚的三叠—白垩纪沉积序列。低角度的东倾断层发育在盆地西缘,并控制了一个相对简单的半地堑形态。贝里尔(Beryl)湾因发育有与下伏基底三叠系反射层无关的三叠—侏罗纪地层的局部旋转而引人注目,说明该区发生过局部的中生界盐层运动。地堑轴线以东地区发育的断裂或背斜高地也可能是局部盐构造的反映。 (2)霍达(Horda)台地该区由一系列东倾的中生代旋转断块构成。在一个大型西倾的深滑脱面的上盘内,中生代的伸展断层呈扇形展布。 (3)东设特兰(East Shefland)台地该区在整个中生代表现为一构造高地,区域地震资料提供了一个古生代盆地的清晰影象,据信该盆地代表了在苏格兰、奥克尼和设特兰内陆识别出的奥尔卡迪安(Orcadian)盆地的向北延伸部分。沉积序列大概是泥盆纪的(或石炭纪),包含几个大的不整合面,这使得可以据此将该序列进一步划分为几个构造-地层单元。该序列下伏基底的接触面以地震特征明显的变化为特征,并且在全区可以追索。东设兰特台地的深部构造以该基底断层西倾或北面倾低角度基底断层为主。该基底断层被解释为冲断面,这种构造方向与局部发育的向东倾的褶皱有关,这些褶皱被解释为发育在上古生界盖层内的上盘背斜。这些构造证实了晚古生代变形幕。 (4)安斯特(Unst)盆地位于东设兰特盆地的西部,东侧为一断垒所限,盆地底部发育一条显著的低角度、西倾脱滑面。该断层的逆牵引现象被解释为是更古老的冲断面伸展后而波状起伏的结果。断层的几何形态可能表明,该区与设特兰省西部的构造类似。 (5)东设特兰盆地该区的构造以广泛发育的、西倾断块为特征,在这些断块之下存在可追踪到相当深度的低角度、东倾伸展断层。地震资料展示了这些断层下降盘内沉积序列的加厚现象,这和一个先存的三叠纪盆地在侏罗纪的断裂作用是一致的。     

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     

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     

板片脱落——阿尔卑斯山脉同碰撞岩浆作用和构造模式

板片脱落就是在大陆碰撞期间俯冲的大洋岩石圈在浮力趋动下同一起俯冲的较轻大陆岩石圈拆离。Davies和von Blanckenburg(1994)在他们近期的文章中通过热力学模拟估算了引起脱落的物理条件,并预言了造山带演化过程中的各种结果。脱落在涌升软流圈的作用下使得掩复岩石圈地幔加热,富集层熔融,形成了双峰态岩浆作用。脱落也导致俯冲地壳岩石圈的受热弱化,使得在地幔深部裂散的地壳碎片因浮力而上升。我们将板片脱落模式用于研究欧洲阿尔卑斯山脉在第三纪的演化。阿尔卑斯山脉玄武质和花岗质岩浆作用出现在42 Ma和45 Ma之间,是在俯冲和大陆碰撞引起洋盆封闭之后发生的。现在认为,花岗岩类是由玄武岩与同化的大陆壳混合而形成的。为了确定部分地幔熔体形成的构造决定因素,我们收集并分析了已发表的整个阿尔卑斯弧的大量镁铁质岩墙的地球化学和同位素数据。痕量元素和同位素成分表明,它们是通过力学上稳定的岩石圈地幔的低度熔融形成的。我们没有见到软流圈地幔熔融的证据。在不到50 km的深处,没有发生减压。板片脱落一旦开始,便迅速地侧向迁移,并在受热弱化的地壳处形成线式岩浆活动带。这解释了为什么所有的阿尔卑斯岩浆几乎同时沿环亚得里亚线性断裂带的走滑断层侵位。通过对俯冲到100 km深处的Penninic高压岩石年龄的分析,发现俯冲作用发生在约55～40 Ma间,隆升作用发生在40～35 Ma间。从隆升和岩浆作用开始的短暂时间间隔来看,我们推断这两个过程都是由脱落作用引起的。板片脱落模式在阿尔卑斯地区得到了验证,因此,也支持了建立在地质基础上设想的理论模式。我们认为,岩浆活动与高压岩石回升地表的特征性组合将可在地表造山带鉴别板片脱落作用。     

深成作用与变质核杂岩的成因

变质核杂岩的形成可能是由大陆伸展期间的深成活动引起的。韧性变形脉冲在由侵入的深成岩体、岩床或岩墙的热导入所引起的短期热事件期间已经发生。这种侵入作用可能是变质核杂岩构造剥蚀期间下盘差异抬升的根本原因。据~(40)Ar/~(39)Ar视年龄推断的快速冷却在岩浆到达期后可能已经发生,而并非快速侵蚀或者构造剥蚀的结果。~(40)Ar/~(39)Ar视年龄的不均匀性可以由形成于岩床(或岩墙群)的热晕内地壳浅层次的变形糜棱岩的快速冷却解释。在这种情况下,很清楚等温减压轨迹实际上可以连接在岩浆活动期以及期后的瞬变矿物生长记录的p-T点。