薄皮构造带的应变和构成史——穿过苏格兰西北部阿辛特区的莫因逆冲断层带上的几个实例

穿过阿辛特区的莫因逆冲断层带是个向前陆扩展的薄皮逆冲断层带的典型实例,对于研究与逆冲断层有关的褶皱、变形作用产生的结构和应变,以及研究复杂的增量应变的历史是理想的实例。离散的运动方向、斜向褶皱、双重构造(duplex)带和垂直于主要运动方向的拉伸应变等,全都可以用逆冲断层的扩展来解释,扩展结果引起了斜断坡至断坡的发育。大多数逆冲断层都沿运动方向从基底往上切断盖层,但是还有逆冲席体的局部的拉伸性塑流与变薄。在阿辛特北部,此逆冲断层带包括有一条宽阔的、直立的左旋剪切带,这个剪切带范围内前逆冲断层、后逆冲断层以及伴生的褶皱、劈理等都与总的运动方向斜交。本文提出,在该剪切带以北,那些逆冲断层都运动得更远,很可能是盖在较厚层的下面,而在此剪切带以南。则运动是更加断断续续的,很可能是盖在较薄盖层的下面。这种变化很可能归因于逆冲断层的几何特征。在莫因逆冲断层带以东的莫因系地层里的改变,导致了整个莫因逆冲断层线上重力位能的变化。     

冲断层前锋的分类

本文通过对冲断层前锋构造样式变化的研究,来确定它们代表的是典型逆冲岩席发展的不同阶段,还是代表造山应力的衰减的独特事件.冲断层前锋可分为"隐伏型"和"出露型".前者底板冲断层在地下即消失,后者则出露于同构造期地面.隐伏冲断层前锋又可再分为两类:第一类逆冲断层前锋终止于宽阔的低应变带;第二类终止于高应变带.出露型冲断层前锋可以显示较大的水平位移(强烈出露),也可以只有约1km的有限位移(轻微出露).断尖固着的冲断层前锋表现出高应变和无序逆冲作用.不同类型的冲断层前锋由缓和的断尖线背斜和走向滑动带相连.多数逆冲断层前锋类型均反映了典型逆冲岩席的不同发育阶段,但第一类为特殊的冲断层前锋,属非典型演化.     

逆冲系统中侧向褶皱的识别——以科比耶尔和贝蒂克科迪勒拉山脉为例

在褶皱逆冲带中常可到褶皱轴几乎与平均构造运移方向平行的褶皱,特别是在弧形带边缘。这样的构造通常用构造叠加来解释,但在某些情况下,用侧向褶皱解释这些构造更接近实际。侧向褶皱是从侧向下盘断坡继承发展起来的,开始形成时与构造运移方向大致平行。为了识别前缘褶皱和侧向褶皱,我们根据两个地区的野外实例建立了数个标志,这两个地区是:贝蒂克科迪勒拉山脉(西班牙西南部)和科比耶尔逆冲前缘(法国比利牛斯山脉东北部)。这些地区均发育有与区域构造运移方向平行的褶皱。前缘褶皱和侧向褶皱的差异涉及到几何形状、构造演化和包含叠瓦柱的顶板地层中应变调整方式。注意到在一个双重构造或一个断夹块上沿垂直于运移方向的顶板岩层被减薄。我们对伸展地区进行了详细观察,并用这两个地区的例子进行说明,这样我们就可以解释这些造山带的某些构造问题,如,逆冲序列和与逆冲有关的劈理的演化。     

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.     

隐伏逆冲断层系

隐伏断层已从全世界20个逆冲断层系中得到证实.隐伏断层从单条断层、断层组或整个逆冲断层系的形式产出.上覆盖层通过反冲作用、互冲作用(Coupling)、前冲作用和沉积作用与隐伏逆冲断层系统的形式相适应.其中,前三者与前构造盖层的有关重要性,表示在反冲作用-互冲作用-前冲作用的三元图中.隐伏系统的前构造盖层的变形,或者通过互冲作用与前冲作用的联合作用产生,或通过反冲作用与互冲作用的联合作用而形成.     

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。     

浅析沿河-坪坝地区地质构造特征——以岔溪口-张家湾剖面为例

沿河-坪坝地区位于重庆城口县与四川万源县的交界处。通过地质资料查阅及野外实地调查,在说明该地区区域构造位置、出露地层特征的基础上,对岔溪口-张家湾剖面的主干构造特征作详细说明。研究表明:沿河-坪坝地区构造上位于南大巴山弧形构造带上,该区形成了一系列北西-南东走向的线状紧闭褶皱和纵向逆断层,褶皱两翼倾角较陡且局部发生倒转;张家湾逆冲断层规模巨大,其上盘南华系代安河组板岩上升至地表与二叠纪地层接触,张家湾背斜和岔溪口向斜向南东方向延伸与其相交,夹角分别为6°和9°,岔溪口向斜核部被断层错断,断距约270米。     

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.     

加利福尼亚San Joaquin谷南东Lost Hills的生长断层-板曲褶皱

同沉积变形造成了加利福尼亚San Joaquin谷西侧复杂的构造和地层关系。对Lost Hills背斜这一实例的研究说明一个简单的构造作用,即断弯褶皱作用为何引起了复杂的生长地层。Lost Hills背斜是一个在Lost Hills逆冲断层上一个断阶引起的断-弯褶皱。该逆冲断层从第三纪底面的下滑脱面沿北东27°方向爬升到Reef Ridge组中上滑脱面。下和上沿脱面分别位于6km和4km处。下滑脱面的位移约6.5km,断弯褶皱作用缩减了2km,余下的4.5km向北东方向延伸到San Joaquin谷之下。褶皱前翼和后翼的倾角分别为42°和2°,与断-弯褶皱理论相符。     

变形对变质作用压力-温度轨迹的影响

受褶皱和逆冲断层控制的构造地体中,压力-温度轨迹在单个变质带内是复杂且多变的.压力-温度轨迹复杂性和变化性的原因有褶皱和断层引起的热对流、变形过程中及变形后的热传导及褶皱和断层体内的相对短时间的热衰减.褶铍地体中,从背斜和相邻的向斜之间能观察到明显不同的压力-温度轨迹.在背斜中观察到的是冷却轨迹,而在向斜中观察到的是加热轨迹.这些不同的压力-温度轨迹是变形过程中等温的褶皱作用、紧随着变形之后的等温应力松弛作用的结果.在多期变形的褶皱地体中,由于褶皱过程的反复作用和每个褶皱事件的等温应力松弛,非共轴褶皱造成了一个变质带中短距离范围内(小于15公里)具有复杂的压力-温度轨迹.在由逆冲断层控制的构造地体中,因为变形过程中热是从较热的仰冲地块向较冷的下伏地块运移,使主要推覆体之间有不同的压力-温度轨迹.这样,变形过程中热传导使上覆地块变冷而使下伏地块变热.在发育有多期推覆体的地体中,压力-温度轨迹是复杂的,并与逆冲断层发育的相对定时性及热从一个推覆体运移到下一个推覆体的速率有非常密切的关系.这里所讨论的在褶皱和逆冲断层地体中所观察到的压力-温度轨迹所持续的时间相对较短,其间隔为10~5或10~6年.因为矿物的平衡与小尺度的热扰动相对应,而变质带中在短距离内压力-温度有较宽的变化.所以,在把压力-温度轨迹用于重建构造历史之前,必须完成构造和岩石的调查工作.     

论哥伦比亚祖母绿的成因

一项新的哥伦比亚祖母绿矿床成矿作用的研究产生了新的地质和地球化学资料,这些资料支持哥伦比亚祖母绿矿床热液沉积的成因模式。一个综合性的模式提出把构造作用和化学作用统一起来,这使 Ottaway 等最近提出的模式形式无效。研究表明,哥伦比亚祖母绿矿床是由两阶段地质作用过程形成的,在整个成矿过程中,消减构造作用(shortening tectonics)不仅影响了哥伦比亚东科迪勒拉的两个边缘,而且还促使了早白垩世黑色页岩岩系中滑脱构造面、逆冲断层以及与逆冲断层有关的褶皱的形成。主要讨论了祖母绿矿床3个方面的问题:(1)非含矿脉系和伸展矿化脉系间的时间关系;(2)石墨与祖母绿矿化的伴生关系;(3)哥伦比亚祖母绿矿床中热化学硫酸盐的还原反应,这种反应通过热卤水与富含有机质地层的相互作用,把从热卤水中蒸发来源的硫酸盐还原成硫化氢。     

正构造反转的地震特征及其鉴别

正反转构造(positive inverted structures)是一种特殊的变形方式。过去很多地质工作者描述过这种构造,特别是对西北欧地区和几个东南亚盆地。这些地区,正构造反转造成了一些重要的油气圈闭。南苏门答腊Rambutan油田是一个典型的正反转构造,这种正向的构造反转,在浅部形成一个复背斜,并使下伏地堑一部分受到抬升。这些构成地堑的断层在深部保持正断层性质,但在浅部则变为逆断层。这种断层性质随深度而发生变化似乎是走向滑动造成的。但是对于那些剖面上呈铲形的断层组以及附近呈断块状走向延伸的断层来说,断层性质的变化是倾向滑动造成的。在反射层对比关系不明确的部位,或者在深部得不到反射的部位,这种正反转构造也可能与收缩断块、滑脱正断层组以及某些负反转构造(negative inverted structures)相混淆。最近,Eubank和Makki(1981)等根据地震反射剖面阐述了这种构造反转。可是这种构造可以由几种不同的变形方式形成,因此,还需要有一个准则来鉴别构造样式形成中的不同的构造作用。本文首先讨论正反转构造的构造背景,然后描述剖面上观察到的构造特征,并分析其形成机制,最后,总结该构造与其它构造样式的识别准则。     

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。     

浅析推覆构造带及对地震的影响

推覆构造带的形成是经过较长时间的板块和冲断层移动形成的,按岩层的褶皱可以分为褶皱推覆体和冲断推覆体,按作用力不同可分为推覆和滑覆。推覆结构的组成形式是通过冲断层的运动特点及成型形状区分的,分为单冲形式、背冲形式、对冲形式、楔冲形式。研究推覆构造的冲断层岩石褶皱可以了解到地震发生的机制,并进行地震预测,具有重大意义。     

神木北地区上古生界断裂构造分析及其影响

神木北地区位于鄂尔多斯盆地的东北部,富集油气资源,其在上古生界太原组、山西组和石盒子组上发育小型正断层、逆断层、个别切割能力较强的走滑断层及高角度裂缝,由构造作用产生的断层、裂缝及后期由烃源岩内部异常高压使泥岩破裂所形成的裂缝都影响油气运移和油气田分布。该文利用地震资料、钻井资料、测井资料和成像资料结合人工地震合成记录标定法、野外露头调查法等对地震资料处理、解释和结合野外露头调查法、岩心观察法,镜下薄片鉴定法和成像测井方法等识别裂缝构造、发育类型和发育基本规律,上述方法对神木北地区的油气资源勘探,具有重要的研究意义和具体的应用价值。     

石炭井焦煤公司2874工作面机巷过断层期间加固方案研究

石炭井焦煤公司在2874工作面机巷掘进时揭露DF5断层,该断层从上组煤一直发育到下组煤,断层落差18m,受DF5正断层及其派生构造影响,2874工作面机巷围岩极为破碎,围岩整体的抗拉、抗压强度极弱,而且由于受到DF5断层形成的构造高构造应力影响,巷道内围岩变形强烈,巷道底鼓两帮内缩变形严重,经常发生顶部锚索被剪应力剪短,如不采取新的有效支护技术措施,围岩塑性破裂区还会在构造应力的严重影响下,继续剪切扩容,严重影响工作面掘进及安全生产。     

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。     

犁式正断层的几何特征及其上盘变形

在发育有犁式伸展断层的横剖面中,用来计算滑脱面深度的面积平衡法通常假定地层长度和位移量不变.犁式断层几何形态可通过上盘逆牵引构造剖面使用"Chevron作图法"再造出来.如假定断层的平错不变,这种作图法表明断层位移随着断层倾角减小而减小.修改这种作图法,假定断层位移不变,这预示着犁式断层以较浅的深度滑脱.依赖于滑移线的一种新的作图法使用与断层垂直的位移区段来再造犁式断层形态.断层扩展应变可能对再造不规则的断层上盘几何形态是有用的,并且其几何形态可使脂经修改的Chevron作图法或滑移线作图法的正演模拟进行预测.     

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。     

台湾周围弧-陆碰撞的构造特征

大约自10Ma以来,南中国海板块沿马尼拉海沟的俯冲作用,已经在台湾和菲律宾海板块之间产生了一个弧-陆碰撞系。吕宋火山弧从东南向台湾方向的斜向碰撞作用使得该区碰撞前的沉积环境和构造特征发生了显著的改变,并使东南亚被动大陆边缘在中生代末以来进入相对稳定的旋回式沉积作用。碰撞作用的结果。不仅使得台湾中部地区快速隆起,而且台湾东部纵谷缝合带以西的碎屑楔状体组成的逆冲-褶皱带也产生弯曲。在过去的1.1Ma期间,中央山脉隆起的速率已从每年6mm增加到大约10mm。在西部山麓带到中央山脉西边,软弱的第三纪岩层中,褶皱作用和逆冲作用尤为强烈,它沿西北方向一直向前几乎影响到最前沿,那儿由固结的燕山造山带形成的台湾海峡地区为代表。这个薄皮构造的波前缘已经明显地自东向西逐渐移动。