伸展构造的表现形式.pdf

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1、伸展构造的表现形式伸展构造的表现形式 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式地堑与地垒地堑与地垒 伸展构造伸展构造是在岩石圈拉伸与减薄背景下形成的特殊构造是在岩石圈拉伸与减薄背景下形成的特殊构造 组合系统。组合系统。 主要有主要有5种表现形式。种表现形式。 地堑 地垒 地堑与地垒地堑与地垒 地垒地垒由两组走向平行且倾向由两组走向平行且倾向 相反（或相背）的正断层组相反（或相背）的正断层组 成，两个正断层拥有一个共成，两个正断层拥有一个共 同的下盘（上升盘）。同的下盘（上升盘）。 地堑地堑由两组走向近平行且倾由两组走向近平行且倾 向相向（或相对）的正断层向相向（或相对）的正断层 组成，两个正断

2、层拥有一个组成，两个正断层拥有一个 共同的上盘（下降盘）。共同的上盘（下降盘）。 地堑与地垒举例地堑与地垒举例 松辽盆地松辽盆地J-K期间的地堑与地垒期间的地堑与地垒 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式地堑与地垒地堑与地垒 海拔(km) S 0 -4 -8 泥 丘 莱州湾凹陷 Mz 垦东凸起黄河口凹陷 AnZ 渤南凸起渤中凹陷 AnZ 石臼坨 凸起 Mz PzPz-AnZ 秦南凹陷 秦南 凸起 海拔(km) N 0 -4 -8 渤中13 渤中28-1-6 Pz Pz-Mz E3s Qp E3dQp+N1g （沙河街组，东营组，馆陶组）E -E -N - 331 sdg E3s E3s E

3、3s E3d E3dE3d 渤海盆地古近纪的地堑与地垒渤海盆地古近纪的地堑与地垒 5 5 5 4 4 4 4 Pt J 44 Pz 4 J J 5 Pz 4 4 K1d K1q K1qs K2 y K2n K-K 22 ms Q+N K2n K1d K1q Q+N 西部斜坡区中央坳陷区东南隆起区 北2召深1阳深1 英6 镇4 海拔(km) 0 -2 -4 -6 海拔(km) 0 -2 -4 -6 K- K - K - K2y- K- K - K - 2 2 2 1 1 1 m s n qs q d 明水组 四方台组 嫩江组 姚家组 青山口组 泉头组 登娄库组 E 阴 山 贺 兰 山 六 盘 山

4、 吕 梁 山 秦 岭 鄂尔多斯盆地周边 被新生代地堑系环 绕 南部-东部：汾渭 地堑系 北部：河套地堑 西部：银川地堑 一、正断层的组合型一、正断层的组合型 式式地堑与地垒地堑与地垒 汾渭地堑系汾渭地堑系 渤海盆地老第三纪的地堑与地垒 111 E 080km 大同 怀来 定襄 忻州 太原 临汾 西安断陷盆地 隆起 111 E 38 N 38 N 34 N 34 N 渭河断陷盆地 临汾断陷盆地 太原断陷盆地 忻定断陷盆地 大同断陷盆地 延怀断陷盆地 峨眉断块隆起 灵石断块隆起 石岭关断块隆起 恒山断块隆起 南口干儿岭 断块隆起 渭河盆地断渭河盆地断 陷幅度达陷幅度达 8100m，盆，盆 地沉积厚

5、度地沉积厚度 6000m，盆，盆 地形成于始地形成于始 新世以来新世以来 华北地块中部地形地势图华北地块中部地形地势图 （吴奇，（吴奇，20122012） 汾渭地堑系汾渭地堑系 渤海盆地老第三纪的地堑与地垒 太原断陷盆地构造剖面图太原断陷盆地构造剖面图 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式地堑与地垒地堑与地垒 渭河断陷剖面图渭河断陷剖面图 秦岭 骊山 渭河 尧山北山 Q Q N2 N2N1 EN1 E E E E N1 N1 N2 Q Q N2 N2 Q Q N2 Pre-CzPre-Cz N 深度(m) 0 2 3 1 Pre-Cz Pre-Cz Pre-Cz 马西 04km Q N2

6、j N2b N2b Pre-Cz N2b Pre-Cz 梁家滩 平遥陷凸清徐陷凹 杜家庄 汾河 N N 22 j b 静乐组，保德组 NW SE 汾渭地堑系汾渭地堑系 汾渭裂谷系典型地震解释剖面汾渭裂谷系典型地震解释剖面 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式地堑与地垒地堑与地垒 桑干河断陷地震剖图 黄花梁 山 井1 马营庄 七峰山 恒山 h/km h/km NW -2 -4 高白 0 -2 -4 C-P Ar Q N2 N +N 13 怀仁 Q N +E 13 N2 N2 Q Ar1-2 N +E 13 N2 Q Ar1-2 SE 2 0 -2 -4 NW 0 N2 T Q N2 T N2

7、 T C-P O2 东观 Q T N2 晋中断陷地震剖图 T2 SE 0 -2 -4 S秦岭 4 0 -4 -8 C6 Q N2 N1 E 渭河 咸阳 Q N2 N1 N2 嵯峨山N 0 -4 -8 h/km h/km 渭河断陷地震剖面 （西安凹陷） 汾渭裂谷系典型地震剖面 据邢作云等(2005) h/km T-O h/km （据邢作云等，2005） 河套地堑河套地堑 河套盆地构造区划图与剖面图河套盆地构造区划图与剖面图 盆地从渐新世之后开始发育盆地从渐新世之后开始发育 一、伸展构造的表现形式一、伸展构造的表现形式 于嘴陶 吉参1 吉兰 泰坳 陷 磴口 隆起 磴口 太阳庙 狼 山 阴 山 临

8、河 坳 陷 临探1 临河 北 部 深 凹陷 中 央 凸 起区 南部浅 凹陷 乌 拉 山 长胜 隆 起 东 部 斜 坡 区 山 脉 乌 前坳 陷 乌拉山 固阳 包 头 隆起 西部 断 块区 呼 和 坳 陷 包头 呼参1 北 部 凹 陷 南 部 斜 坡 呼和浩特 托克托 040km 大 青 山 A B 盆地边界 一级构造 单元边界 二级构造 单元边界 B 01000m E3 K1 N1 Pre K1 Pre K1 E3K1 Q N2 N1 E3 K1 0 -4000 -8000 海拔（ ）m A Pre K1 银川地堑银川地堑 盆地从古近系开始发育盆地从古近系开始发育 银川盆地（银川地堑）银川盆地

9、（银川地堑） 一、伸展构造的表现形式一、伸展构造的表现形式 黄 河 灵 武 坳 陷 灵 武 浅 凹 陷 灵武 银参2 南部斜 坡带 吴忠 青铜峡 横山堡 永宁 永宁 隆 起 三关口 银川 通贵 银参3 苏峪口 姚伏 银 川 坳 陷 银 川 深 凹 陷 银川1 平罗东 部 斜 坡 石嘴山 石嘴山站 陶乐 贺 兰 山 西 缘 冲 断 构 造 带 A B 020km 一级构造单元界线 二级构造单元界线 06km Q N2 N1 E2 E1 E1 E1 Q+NCz K+Q 海拔(m) 0 -400 -200 A B 24 C C 银川盆地 构造区划图 银川盆地构造剖面图 K1 Q N E3 E E K

10、 K J2-3 J1y T3y T12 C3t上 上 P2s OC3t下 下 PtPt2 2 AnPt2 陶乐地区陶乐地区0169501695地震剖面地震剖面 黄河黄河 银川地区银川地区8464584645地震剖面地震剖面 010km 3 km3 km 贺贺 兰兰 山山 东东 麓麓 断断 裂裂 陶陶 乐乐 1 1 断断 层层 号号 3 3 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 陶陶 乐乐 号号 断断 层层 陶陶 乐乐 2 2 号号 断断 层层 银川盆地银川盆地 西缘逆冲带西缘逆冲带 天环坳陷天环坳陷 E2 银川盆地与鄂尔多斯盆地西缘逆冲构造带银川盆地与鄂尔多斯盆地西缘逆冲构造带 之间

11、的过渡关系之间的过渡关系 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式地堑与地垒地堑与地垒 银川地堑银川地堑 渤海盆地老第三纪的地堑与地垒 鄂尔多斯地块目前以鄂尔多斯地块目前以2-4 mm/a的速率向北东方向运动，同时的速率向北东方向运动，同时 逆时针旋转使其东部和西部边缘受力拉张分别形成山西地堑逆时针旋转使其东部和西部边缘受力拉张分别形成山西地堑 系（汾河地堑系）和银川地堑。系（汾河地堑系）和银川地堑。 鄂尔多斯地块的南北两侧分别是渭河地堑和河套地堑鄂尔多斯地块的南北两侧分别是渭河地堑和河套地堑 鄂尔多斯地鄂尔多斯地 块及其周边块及其周边 地区构造纲地区构造纲 要图要图 （据嵇少丞（据嵇少丞 ，

12、2008） 英国北海地堑系英国北海地堑系 北海北部南维京（北海北部南维京（Viking）地堑构造剖面）地堑构造剖面 (据据Karla E. Kane et al.，2010) 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式地堑与地垒地堑与地垒 02km 西 2 1 3 4 双程走时（秒） 地堑 边界断层 南维京地堑 东 Ling/Utsira 高地 Sleipner 盆地 Sleipner西 前基底Zechstein Zechstein 组 蒸发岩 T-J2 （同裂谷沉积） J2-3 （同裂谷沉积） J之后沉积 （后裂谷沉积） 突尼斯和阿及利亚东 部构造图 （图片来自（图片来自Taher Zouag

13、hi等，等，2013） 图中显示了大量的 新近纪地堑 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式 地堑与地垒地堑与地垒 阿尔及利亚阿尔及利亚 地中海地中海 加贝斯湾加贝斯湾 撒哈拉地块撒哈拉地块 突尼斯湾突尼斯湾 美国盆地山岭省的美国盆地山岭省的 成因模式（成因模式（1） 上图：大洋板块近上图：大洋板块近 水平的俯冲导致盆水平的俯冲导致盆 地山岭省的挤压应地山岭省的挤压应 力和地壳加厚；力和地壳加厚； 下图：大洋板片下下图：大洋板片下 沉，软流圈上涌，沉，软流圈上涌， 热物质的浮力导致热物质的浮力导致 地壳上部的挠曲和地壳上部的挠曲和 伸展破裂，伴随着伸展破裂，伴随着 火山作用和近火山作用和近1

14、50 km的东西向伸展量。的东西向伸展量。 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式地堑与地垒地堑与地垒 软流圈软流圈 软流圈软流圈 （据Reed Wicander & Jame S. Monroe，1998） 美国盆地山岭省美国盆地山岭省 的成因模式（的成因模式（2） 上图：美国西部上图：美国西部 盆地盆地山岭省地山岭省地 表照片，近平行表照片，近平行 的山脉与谷地相的山脉与谷地相 间排列间排列 下图：伸展模式，下图：伸展模式， 单面山单面山 一、正断层的组合型式一、正断层的组合型式地堑与地垒地堑与地垒 （据（据Tarbuck & Lutgens，2003） 二、断陷盆地二、断陷盆地 断陷盆

15、地是在伸展背景下受基底及边缘正断层控制发育的沉积 盆地。 如果断陷盆地一侧断层发育，形成一侧由主干弧形或铲形正断 层控制的不对称盆地，则称为箕状断陷或半地堑盆地。 隆起 断 阶 带 深凹带斜坡带 箕状断陷箕状断陷 华北油田束鹿华北油田束鹿 凹陷构造剖面凹陷构造剖面 断陷盆地举例断陷盆地举例 渤海湾盆地济阳坳陷的渤海湾盆地济阳坳陷的J-K-E箕状坳陷箕状坳陷 辽东湾海域绥中辽东湾海域绥中36-1油田地质解释横剖面油田地质解释横剖面 二、断陷盆地二、断陷盆地 陈家庄凸起东营凹陷广饶凸起 海拔(m) 0 -4 -8 坨8营10 河78通古1 AnZ变质岩 AnZ变质岩 C+O C+O C+O C+P

16、 J+K E +Esk 4 Q+N Es 2+3 E +Eds 1 Es 2+3 Es 2+3 AnZ变质岩 N 三、裂谷三、裂谷 裂谷裂谷是区域伸展隆起背景下形成的巨大狭长是区域伸展隆起背景下形成的巨大狭长 断陷，两侧由正断层限定，切割深，发育演断陷，两侧由正断层限定，切割深，发育演 化时间长，常具地堑型式。化时间长，常具地堑型式。 按照裂谷发育的区域构造部位及其地质构造按照裂谷发育的区域构造部位及其地质构造 特征，裂谷可分为特征，裂谷可分为大陆裂谷大陆裂谷、陆间裂谷陆间裂谷和和大大 洋裂谷洋裂谷，它们构成一个，它们构成一个威尔逊旋回威尔逊旋回。 裂谷在大陆裂解与大洋扩张方面具有重要意裂谷在

17、大陆裂解与大洋扩张方面具有重要意 义义 大陆裂谷大陆裂谷 大陆裂谷理想的演化模式大陆裂谷理想的演化模式 大陆裂谷导致大陆裂谷导致 大陆地壳裂解，大陆地壳裂解， 在一些情况下在一些情况下 会最终演化成会最终演化成 新的大洋新的大洋 三、裂谷三、裂谷 （据（据Tarbuck & Lutgens，2003） 大陆地壳大陆地壳 向上挠曲向上挠曲 大陆裂谷大陆裂谷 线性海洋线性海洋 洋脊洋脊 裂谷裂谷 东非大裂谷 三、裂谷三、裂谷 （图片来自（图片来自Tarbuck and Lutgens，1996） 大洋裂谷大洋裂谷 洋中脊中央裂谷处新生洋壳的形成模式洋中脊中央裂谷处新生洋壳的形成模式 蛇绿岩的三个组

18、分在洋中蛇绿岩的三个组分在洋中 脊裂谷中的形成过程脊裂谷中的形成过程 三、裂谷三、裂谷 洋壳的构造洋壳的构造 大洋岩石圈模型大洋岩石圈模型 辉长岩 席状岩墙 枕状熔岩 蛇绿岩 组合 软流圈软流圈 大洋岩石圈大洋岩石圈 （图片来自（图片来自Tarbuck and Lutgens，1996） 美国南达科他州（美国南达科他州（DakotaDakota） 黑山地区大规模穹隆构造，黑山地区大规模穹隆构造， 核部出露岩浆岩和变质岩核部出露岩浆岩和变质岩 变质核杂岩变质核杂岩是构造上被低是构造上被低 角度正断层拆离的、呈孤角度正断层拆离的、呈孤 立的平缓穹形或拱形强烈立的平缓穹形或拱形强烈 变形的变质岩和侵

19、入岩构变形的变质岩和侵入岩构 成的隆起，往往断续出现成的隆起，往往断续出现 在造山带的核部。在造山带的核部。 四、变质核杂岩四、变质核杂岩 变质岩区变质岩区 灰岩高原灰岩高原 哈尼峰哈尼峰 片麻岩片麻岩花岗岩花岗岩 达科他达科他 砂岩岭砂岩岭 （图片来自（图片来自Tarbuck and Lutgens，1996） 四、变质核杂岩四、变质核杂岩 变质核杂岩变质核杂岩是晚造山阶段的产物，经历过早期是晚造山阶段的产物，经历过早期 挤压造山和地壳增厚过程，其最重要的特征是挤压造山和地壳增厚过程，其最重要的特征是 普遍出露一套中地壳（高温普遍出露一套中地壳（高温低中压）变质低中压）变质 变形岩石、部分熔

20、融岩石和花岗岩体。变形岩石、部分熔融岩石和花岗岩体。 5km 5km 半地堑 年轻正断层 糜 棱岩 带 主拆离断层 岩墙群 脆性上拆离盘 韧性下拆离盘 岩株式变形花岗岩糜棱岩 绿泥石角砾岩 拆离断层和变质核杂岩结构示意图拆离断层和变质核杂岩结构示意图 两侧线理倾向相反，但运动指向相同，说明伸展剪切带原是一条，因变质核杂岩上拱而弯成穹隆状两侧线理倾向相反，但运动指向相同，说明伸展剪切带原是一条，因变质核杂岩上拱而弯成穹隆状 四、变质核杂岩四、变质核杂岩 土耳其中央安纳托利亚薄皮伸展构造和克尔土耳其中央安纳托利亚薄皮伸展构造和克尔 谢西尔（谢西尔（Kirsehir）变质核杂岩出露机制）变质核杂岩出

21、露机制 (据据Genc和和Yurur，2010) 混合岩混合岩 片岩和片麻岩片岩和片麻岩 大理岩大理岩 软流圈上涌导致区域抬升和变质核杂岩出露软流圈上涌导致区域抬升和变质核杂岩出露 图兹盆地图兹盆地 （ ）A （ ）B （ ）C 伸展作用 沉积岩或火山岩 脆性带 韧性带 1520km 糜棱岩带 伸展减薄期间均衡抬升 强烈旋转和伸展作用 片麻岩 花岗岩/ 持续均衡抬升 强烈旋转 被剥蚀的糜棱岩 变质核杂岩 （穹隆状片麻岩 花岗岩）/ 拆离断层 拆离断层 变质核杂岩形成与演化模式图（据Twiss和Moores，2007 修改） 五、岩墙群五、岩墙群 阿尔金拉配泉北侵入于阿尔金拉配泉北侵入于 元古界中的基性岩墙群元古界中的基性岩墙群 在空间上按照一定的规律成群分布 的、在时间上同时或近同时形成的、 厚度比较稳定、近直立的板状侵入 体。岩墙群的排列方式主要有环形、 放射状和平行线形等方式。