盆地分析-8課件

第八章

走滑盆地及其動(dòng)力學(xué)分析走滑斷層（strike-slipfault)、橫推斷層(transcurrentfault）和扭斷層（wrenchfault)常被作為同義詞使用扭斷層最早是

(Suess(1885)提出的Kennedy(1946)和Euson(1951)將其定義為：地殼內(nèi)相鄰地塊沿近于直立的滑動(dòng)面在水平方向作相對(duì)滑動(dòng)一、走滑盆地的沿革和現(xiàn)狀至20世紀(jì)80年代，對(duì)走滑盆地的認(rèn)識(shí)吏為深入。Reading(1980)建立了由走滑變形所形成的盆地類型(Mann等，1983)，將走滑盆地定義為盆地內(nèi)的沉積作用與重要的走向滑動(dòng)相伴隨的沉積盆地拉分盆地僅是走滑盆地中一種最簡(jiǎn)單的盆地類型。走滑盆地中以走滑拉分盆地的研究最為深入，已經(jīng)建立了拉分盆地演化的各種的經(jīng)典演化模式(Rod-gers,1980;Mann,等1983;Aydin等,1985)Pitman等(1985)采用巖石圈均勻伸展模型研究了小型拉分盆地的沉降和熱演化史，發(fā)現(xiàn)它們經(jīng)歷了非常少的熱驅(qū)動(dòng)裂陷后沉降，大部盆熱異常在裂陷階段已經(jīng)衰減Sylvester(1988)提出了把走滑盆地分為板間和板內(nèi)兩種類型。也有人根據(jù)力學(xué)和沉降史將走滑盆地分為兩種類型：與地幔有關(guān)的走滑盆地為“熱”盆地；相對(duì)薄皮的走滑盆地為“冷”盆地近年來(lái)的研究表明，有許久與大型走滑帶相關(guān)的盆地，其形成演化并不能很好地以走滑帶的“拉分”模型來(lái)解釋（李思田等，1995），而是受伸展與走滑或擠壓與走滑運(yùn)動(dòng)機(jī)制的雙重控制例如發(fā)育于紅河斷裂帶面端的鶯歌第三紀(jì)盆地，就顯示了伸展與右旋走滑雙重機(jī)制的聯(lián)合作用；中國(guó)西部許久大型盆地的分析則表明撓曲作用與走滑兩種作用的聯(lián)合影響普遍存在（李思田等，1995）一、走滑盆地形成的環(huán)境及機(jī)制StrikeSlipTectonics

ViewsoutheastalongtheSanAndreaszone.Alinearvalleyhasbeenerodedalongthemaintraceofthisright-lateralstrike-slipfault.Theblacklineattherightisnotafaultbutafenceline

Afence,nearPointReyes,California,offset8.5feetbydisplacementonthefaultduringthe1906earthquake(photobyG.K.Gilbert)

RowsinthecultivatedfieldwestofElProgresso,Guatemala,deformedbytheearthquakeofFebruary4,1976.Thethick,saturated,unconsolidateddepositshaveyieldedbyplasticdeformationratherthanrupturealongtheleft-lateralstrike-slipfault

形成環(huán)境走滑盆地可形成于廣泛的地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境中大陸內(nèi)與大洋轉(zhuǎn)換帶離散板塊邊界和拉張大陸環(huán)境匯聚板塊邊界和擠壓等各種構(gòu)造環(huán)境中Miall(1984)的走滑斷層分類走滑性質(zhì)的斷層轉(zhuǎn)換斷層(transformfault)--------重要的板塊邊界類型，是切穿巖石圈或地殼的走滑斷層。平移斷層(transcurrentfault)

限于板內(nèi)斷層，一般指殼內(nèi)或上地殼內(nèi)發(fā)育的斷層。變換斷層(transferfault)

是典型的變換帶走滑作用有三種方式：平行扭動(dòng)、聚斂扭動(dòng)(壓扭)

離散扭動(dòng)(張扭)它們的出現(xiàn)主要取決于：

①塊體間斷層線方向的變化；②塊體相對(duì)于斷層線活動(dòng)的變化不同方式的走滑活動(dòng)決定著扭動(dòng)組合各要素的出現(xiàn)和特點(diǎn)塊體活動(dòng)的改變和斷層方向的變化造成平行、聚斂和離散扭動(dòng)(據(jù)Lowell，1985)轉(zhuǎn)換斷層連接類型（Wilson,1965)六種類型：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—凸弧型純剪切

簡(jiǎn)單剪切形成機(jī)制：走滑斷裂派生構(gòu)造Purestrike-slipisrare

oneofthemaincontrolsistheverticalcomponentofmovementsalongfaults.

pull-apartbasinsdevelopedbyextensionwithinstrike-slipfaultzones(e.g.DeadSea).basinsdevelopedbycompression-somebasinsassociatedwithSanAndreassystemarethrust-dominated,andresembleforelandbasins.

Transpression

（壓剪）Transtension

（張剪）Movementof2faultblockspasteachotherisrarelyapurestrike-slipmotion,butusuallyinvolvesoverallcompressionorextension:combinationofmotionsresultsintranspressionortranstension.走滑斷層的位移示意圖拉分盆地(pull-apartbasin)推升盆地(push-upbasin)Purelyorthogonal（正交）extensionandcompressionarealsorareSo,strike-slipisimportantinallkindsofsedimentarybasins;e.g.riftbasinsfore-arcbasinsback-arcbasinsforelandbasinsStrike-Slipfaults=wrenchfaults

Anderson'sClassification

s

2isvertical,s

1and

3arehorizontal.

s

3bisectstheobtuseangleSinistral-leftlateral

Dextral-rightlateralReleasingBends-

transtensionalzones

occuratfaultbends PullApartBasins

RestrainingBends-

transpressionalzones

occurringatfaultbends

PushUpRidges推升盆地拉分盆地二、走滑構(gòu)造變形的特征及樣式走滑斷層

——稱平移斷層

走滑斷層在平面上，以直線或曲線型的重要位移帶為特征。橫剖面上的典型特征是“花狀構(gòu)造”。一些走滑斷層在深部終止于低角度的拆離構(gòu)造

另一個(gè)突出特征是，在主位移帶內(nèi)部和附近分布“雁行排列”的斷層和褶皺FlowerStructurePositive(PalmTree)-TranspressionNegative(Tulip)structure-

transtension

正花狀構(gòu)造—--壓扭作用下產(chǎn)生負(fù)花狀構(gòu)造—--扭張作用下產(chǎn)生走滑扭動(dòng)變形走滑扭動(dòng)變形代表剖面Complexfoldsandminorfaults(e.g.,atredarrow)inpressureridgedevelopedalongarestrainingbendinasplayoftheSanAndreasfault,California.Thefaultitselfdoesnotappearinthephotograph.RWSphoto.三、走滑盆地的類型、充填

及演化特征

走滑盆地類型走滑拉張盆地(transtensionalbasin)

----斜張走滑盆地，扭張盆地，橫張盆地走滑擠壓盆地(transpressionalbasin)

----斜壓走滑盆地，扭壓盆地，橫壓盆地拉分盆地(pull-apartbasin)----菱形裂陷(rhombocham),構(gòu)造沉陷(tectonicepression),扭性地塹(wrenchgraben),菱形地塹(rhombgraben)transtensionalbasinTranspressionalbasin1、走滑拉張盆地走滑拉張盆地的形成與演化受到拉張與走滑的雙重機(jī)制控制，它們即具有張性盆地的特征又具有走滑盆地的特征走滑拉張盆地可發(fā)育在多種板塊構(gòu)造背景中，包括轉(zhuǎn)換、離散和聚斂板塊邊界、拉張和收縮大陸環(huán)境，以及遠(yuǎn)離強(qiáng)烈區(qū)域變形區(qū)的板塊內(nèi)部各類走滑盆地特征走滑拉張盆地一般呈狹長(zhǎng)的帶狀，盆地的延長(zhǎng)方向平行于控盆邊界斷裂在平面上，它們呈地塹狀，常為單斷箕狀或雙斷半地塹狀盆地，可以呈單一的盆地或呈雁列狀盆地群分布于主走滑斷裂帶動(dòng)后側(cè)在橫剖面上，控盆邊界斷裂以正斷層為主，并顯示出強(qiáng)烈的走滑運(yùn)動(dòng)特征盆地的引張主要是沿與控盆邊界斷裂相垂直的方向進(jìn)行，它控制了盆地發(fā)育的寬度控盆邊界主斷裂是盆地形成演化和盆地內(nèi)地層格架的主控因素

陸相走滑拉張盆地以湖泊沉積為主，具有雙向充填和點(diǎn)物源供給的特征盆地呈一側(cè)受主干斷裂控制的半地塹型式，其沉積和沉降中心均偏向于主干斷裂一側(cè)，地貌上為一陡坡走滑作用主要沿控盆邊界主斷裂進(jìn)行走滑常表現(xiàn)為沉積區(qū)與物源區(qū)的錯(cuò)位，沿控盆邊界斷裂分布的沉積體系（如沖積扇）的側(cè)向遷移或側(cè)向疊置，平行于盆地延長(zhǎng)方向產(chǎn)生多個(gè)沉積中心，沉積中心在空間上側(cè)列，古流向發(fā)生有規(guī)律性的偏轉(zhuǎn)等特征走滑斷裂常具有負(fù)花狀構(gòu)造，在主位移帶兩側(cè)常伴生斷裂構(gòu)造，它們?cè)诳臻g上呈雁列狀排布，斷層的性質(zhì)多為走滑斷裂、正斷層或走滑正斷層。缺少明顯的擠壓作用（如雁列褶皺和逆斷層）2、走滑擠壓盆地走滑擠壓盆地是在走滑和擠壓聯(lián)合作用下形成的盆地Ingersoll(1998)認(rèn)為，位于SanAndreas斷裂帶上的盆地是世界上研究最詳細(xì)的一個(gè)走滑擠壓盆地，云南西部始新世景谷盆地屬走滑擠壓盆地這一類盆地如同前陸盆地一樣，盆地的沉降受巖石圈撓曲而產(chǎn)生負(fù)荷作用的影響(Christie-Blick等,1985)，它們?cè)诔练e特征上與前陸盆地有較多的相似之處走滑擠壓盆地的一側(cè)與造山帶或沖斷帶、推覆帶相毗鄰，盆緣斷裂常為逆沖斷裂，并伴有明顯的走滑；與之相對(duì)的另一側(cè)有發(fā)育斷裂的，也有不發(fā)育斷裂的。當(dāng)有斷裂發(fā)育時(shí)，常為走滑斷裂走滑擠壓盆地的控盆斷裂常為走滑擠壓斷裂。盆地的擠壓方向垂直于控盆斷裂走滑擠壓盆地的沉積常以河流控制的沖積扇和辮狀河流沉積為主，但有些盆地也有湖泊沉積。走滑擠壓盆地具有雙向充填特征，緊靠主斷裂一側(cè)為沖積扇沉積，扇的規(guī)模相對(duì)較大，碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)方向垂直于盆緣斷裂而指向盆地軸部與走滑拉張盆地和走滑拉分盆地相比，走滑擠壓盆地的走滑特征相對(duì)簡(jiǎn)單，其走滑表現(xiàn)為：沉積區(qū)與物源區(qū)的錯(cuò)位、沉積中心斜列展布、沉降中心平行于控盆邊界斷裂帶或造山帶或造山帶的側(cè)面向遷移。很少能同時(shí)在一個(gè)盆地中全部觀察到所有上述標(biāo)志走滑壓性盆地內(nèi)常發(fā)育有包括低角度沖斷層在內(nèi)的大量逆斷層、褶皺構(gòu)造甚至推覆構(gòu)造。盆地內(nèi)的褶皺常呈春行狀側(cè)列或平行于主位相類似。發(fā)育于走滑擠壓盆地內(nèi)的思裂大多呈雁列狀分布3、拉分盆地

拉分盆地(pull-apartbasin)是走滑構(gòu)造環(huán)境中一種重要盆地類型“拉分”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，最早由Burchifel

和Stwart在1966年研究加利福尼亞死谷構(gòu)造時(shí)提出的。拉分盆地，又稱菱形裂陷(rhombocham)、構(gòu)造沉陷(tectinicdepression)、扭性地塹(wtench

graben)、菱形地塹(rhombgra-ben)等。拉分盆地指的是在走滑斷裂的某些不連續(xù)部位或雁行式走滑斷裂之間相互重疊錯(cuò)列部分，由于走滑斷裂的滑移而引起橫向拉張作用所產(chǎn)生的構(gòu)造坳陷。在板塊邊緣和板塊內(nèi)部都有拉分盆地分布盆地規(guī)模不盡一致，沉積建造及火山活動(dòng)取決于所在構(gòu)造背景和構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度盆地的主要構(gòu)造有邊界走滑斷裂、邊界正斷層以及盆地內(nèi)部的剪性或張剪性斷裂，這三者共同控制著拉分盆地的發(fā)展在前滑張性盆地中存在的各種走滑標(biāo)志同樣在拉分盆地中存在拉分盆地的形成機(jī)制模式

(Mannetal.,1983)拉分盆地的構(gòu)造演化一、拉分盆地雛形：狹長(zhǎng)的紡綞形狀二、年輕拉分盆地：分“舒緩S”型(左旋)和

“舒緩Z”型(右旋)三、成熟期拉分盆地：埃拉特灣的拉分盆地構(gòu)造

成熟期拉分盆地：

菱型盆地也有人稱“菱型地塹,

拉分盆地的長(zhǎng)寬比約等于3，一般把它認(rèn)為常數(shù)

盆地邊緣形成明顯斷崖的側(cè)接主斷層。盆地末端深淵被一淺水下隆起分隔，多個(gè)深淵發(fā)育時(shí)往往在盆底呈對(duì)角線排列沉積模式：兩側(cè)接主斷層間形成湖相或深湖相，尤其是沿主斷層帶的陡坡區(qū)明顯。相反，限定菱型盆地終端的斷層對(duì)盆地沉積相分布幾乎沒(méi)什么影響走滑盆地特性1、盆地都發(fā)育在重要的大陸邊緣或陸內(nèi)走滑斷層附近2、盆地延長(zhǎng)方向與主控制制性走滑斷層平行3、盆地最初由擴(kuò)張作用形成，盆地變長(zhǎng)加寬，之后又遭受擠壓和褶皺4、總體上成一寬緩傾伏向斜5、盆地在走向和縱向上的不對(duì)稱性6、由于走滑活動(dòng)，邊緣附近的物源區(qū)隨時(shí)間發(fā)生遷移，沉積中心也向同一方向遷移走滑盆地特性7、主控制斷層邊界附近以碎屑流為主的沖積扇,外觀上小而陡，陸上碎屑流沉積可進(jìn)入水下碎屑流沉積8、在盆地相對(duì)不活動(dòng)邊緣一側(cè)的緩坡上發(fā)育以河流為主的沖積扇，橫向上過(guò)渡到湖相沖積平原

9、充填物以急劇的相變?yōu)樘卣鳌Ｅ璧乇M管小，卻發(fā)育種類繁多的沉積相走滑盆地特性10、極厚的沉積巖系，很高的沉積速率11、具有相似的發(fā)展史：

①主走滑斷層拉張作用時(shí)期的盆地快速發(fā)育階段；

②持續(xù)的走滑斷層活動(dòng)時(shí)期的盆地變長(zhǎng)加寬階段；

③轉(zhuǎn)換擠壓時(shí)期的盆地充填物快速封閉，褶皺及抬升走滑盆地特性四、同沉積走滑斷層的識(shí)別走滑斷層特有的花狀構(gòu)造和平面特征可以與其他斷裂相區(qū)分。下面這些標(biāo)志對(duì)于同沉積走滑斷層的確定是十分有用的

1.側(cè)向運(yùn)動(dòng)正如現(xiàn)今的走滑斷裂帶可以直接通過(guò)斷層帶兩側(cè)被錯(cuò)開的某些特殊巖性或沉積相的對(duì)比來(lái)確定走滑運(yùn)動(dòng)一樣，古地理重建也可指示走滑構(gòu)造的存在（1）沉積盆地中扇狀體沿?cái)嗔训膫?cè)向遷移是走滑運(yùn)動(dòng)的一種重要形式?jīng)_積扇的巖相學(xué)特征（如大的碎屑、砂巖或重礦物成分）常是沉積盆地某些特殊類型物源區(qū)的指示劑（2）物源區(qū)與沉積區(qū)的錯(cuò)離可以通過(guò)走滑作用得到很好的解釋。利用古地理來(lái)指示走滑斷層存在時(shí)，沖積扇或海底扇大小規(guī)模與物源區(qū)的大小規(guī)模相稱2.垂直運(yùn)動(dòng)沿著走滑斷裂帶，大規(guī)模及快速的垂向運(yùn)動(dòng)十分普遍。同沉積斷裂只能通過(guò)沉積厚度或沉積相在側(cè)向上的突變來(lái)識(shí)別在有充足碎屑物供給的地方，相變并不與斷層線相一致，而只有沉積厚度的變化由于差異運(yùn)動(dòng)，沉積是十分快速的，堆積一般可達(dá)數(shù)千米厚(Reading,1980)3.側(cè)向相變側(cè)向沉積環(huán)境變化是所有小型快速沉降盆地的一般特征除大面積的剝蝕區(qū)由盆地一端供給物源，而在盆地內(nèi)形成大面積分布的三角洲之外，大多數(shù)物源供給都是局部的盆地內(nèi)沉積作用受控于活動(dòng)斷裂，沉積相的遷移受斷裂控制，相單元厚而側(cè)向分布有限上面所述的這些特征，均由快速的垂向運(yùn)動(dòng)所致，僅是拉伸和正斷層作用的標(biāo)志4.壓縮特征所有的走滑斷裂帶（除了走滑拉張）均顯示有壓縮特征在一些地方沿?cái)嗔褞в捎诰植康膲嚎s可導(dǎo)致沖斷、抬升和推覆構(gòu)造的形成，抬升也會(huì)引起剝蝕，造成不整合（常常是角度不整合）。這些變形與相鄰地區(qū)沉積盆地內(nèi)的沉積常是同時(shí)發(fā)生的在同一個(gè)走滑斷裂帶，某一方向的壓縮縮短與另一方向的拉張是相伴隨的，或者拉張與縮短是可以相互交替出現(xiàn)的五、走滑盆地的沉積學(xué)標(biāo)識(shí)走滑盆地是走向滑動(dòng)斷裂作用的伴生產(chǎn)物，它們大多具有特定幾何形態(tài)、高沉積速率、巨厚沉積、快速側(cè)向相變等特征，這就導(dǎo)致了盆地在形態(tài)、分布、沉積充填序列、沉積體系域配置等方面有別于其他沉積盆地而獨(dú)具特色1、沉積環(huán)境和沉積相走滑盆地的沉積環(huán)境多樣，有海相和非海相環(huán)境，經(jīng)受的氣候條件也千差萬(wàn)別沉積體系可以從沖積扇、扇三角洲到海底扇、滑塌堆積、碎屑流和濁流沉積等每一種相在盆地內(nèi)側(cè)向延伸都不會(huì)太遠(yuǎn)，盆地的沉積受控于盆緣邊界斷裂和盆地的快速沉降作用。陸相走滑盆地發(fā)育初期為湖泊沉積環(huán)境。這樣的湖泊通常是長(zhǎng)而狹窄的，湖盆的拉長(zhǎng)方向與走滑斷裂帶平行，具有單向或雙向充填的特征，河流或三角洲的末端向盆地供給碎屑物，在盆地邊緣常形成沖積扇。盆地充填時(shí)，可以從深水漸變到淺水，也可以由深水突變?yōu)闇\水盡管走滑盆地內(nèi)巖漿活動(dòng)稀少，但當(dāng)拉伸作用突出時(shí)，盆地內(nèi)也可發(fā)育火山巖。如我國(guó)下?lián)P子地區(qū)寧蕪中生代走滑拉分盆地內(nèi)有面積達(dá)1400km2的噴出巖堆積于盆地內(nèi)（夏邦棟等，1994；林鶴鳴等，1997）；云南三江地區(qū)騰沖地塊上的上新世至第四紀(jì)走滑拉分盆地內(nèi)，發(fā)育了一套玄武巖