断层性状、盆地类型及其形成机制.PDF

断层性状、盆地类型及其形成机制 邓 起 东 国家地震局地质研究所 第四部分 逆断层的几何学和运动学特征与盆地 逆断层是造山带的主要构造型相之一，它是代表挤压环境的一种典型的收缩断层。近年 来 由于对大陆板内造山带及其动力学研究的深入并在逆冲构造带内发现了石油和其他矿产资 源，关于逆断层的研究高潮正在掀起。在现代挤压区，逆断层亦是控制现代构造活动和地震 活动的重要构造，因此，值得我们加以注意。 一、逆断层的几何学特征 逆断层(Reversefault)是使任何一个基准面收缩的断层，这个基准面通常就是沉积层理。 在我国，一般把高角度逆断层称为逆冲断层 (Thrust)，把低角度逆断层称为逆掩断层 (Over- thrust)。无论对逆冲断层和逆掩断层来说，断层面的几何特征都是复杂的。综合近来对阿尔 卑斯、阿巴拉契亚、落基山和喜马拉雅等造山带的新的研究结果，使人们认识到，虽然也有 平面状逆断层存在，但更多地是阶梯状逆断层 (Stepreversefault)和铲形逆断层 (Listric reversefault)。 阶梯状逆断层的断层面由两部分组成。一部分十分平缓，一般顺层发育，即与基准面近 于平行，称断坪 (Faultflat)}另一部分则有一定倾角，切割层理或其他基准面，称为断坡 (Faultramp)。一般而言，一条阶梯状逆断层常常是由多个断坡和断坪组成的。图 la表示 了通过阿巴拉契亚南部 Pine山区西南端的一条剖面 ¨，。图的东南和北西两端各有一断坡， 其间为断坪，A，A7在变形前是相连的。值得注意的是，一般在断坡的上盘常伴随有背斜构 造的形成，且随着逆断层位移的发展，褶曲规模也逐渐加大。图la中PowellValley背斜 就是这类构造，显然，它们是无根的。 铲形逆断层，在断面形态上类似于铲形正断层，都是凹面向上、断层倾角上陡下缓的一 种断层，但二者的性质完全不同。对铲形逆断层来说，上部陡倾角的部分为逆冲断层，因此 有地层重复现象，至铲形逆断层底部则渐变为顺层滑动逆掩断层，此处可能很少或没有地层 重复。图 lb为阿巴拉契亚谷岭区的一段横剖面，清楚地表现了铲形逆断层的特征。 在一个叠瓦状逆断层系列中，断层的形成次序有两种形式：一种为背驮式，另一种为上 叠式。前者是指后期的逆断层依次发育于前期逆断层的下盘，后者则与此相反，后期的逆断 层依次发生于前期逆断层的上盘。青藏高原及其周围叠瓦状逆断层及推覆体的形成过程均属 背驮式。常承法指出，喜马拉雅的造山运动由北向南迁移，即从山脉内带向外带迁移。他还 指出，印度和亚洲顺印度河一雅鲁藏布江于始新世发生碰撞，以后即停止活动；渐新世至中 新吐时期，主要是其南的主中央冲断层(F．)活动，使高喜马拉雅结晶岩系及其沉积盖层逆掩 到晚前寒武一古生代地层之上；主边界断层 (F。)主要活动于中新世早期，而近代活动则已 图 l a．Pine山西南端剖面 (据D.V．Wiltschko，1981):PVA- PowellValley背斜，MS- Mid- dJesboro向斜，sl- 海平面，pm- Pine山断层，Wv- WallenValley断层，cl- Clinch- port断层；b．阿巴拉契亚谷岭带横剖面 (据D.Roederetal.,1978) 位于西瓦里克带的南缘 （图2a）c胡。在青藏高原的北缘，如西 昆仑山北缘及天山南北麓也有 类似的断层活动过程。由于山前逆冲和逆掩断层不断由山脉向外发展，依次控制了晚中生代、 第三纪和第四纪边缘坳陷的形成，盆地分布和逆冲、逆掩断层切割的最新地层均由山体向外 依次变新 (图2b_d)C3]。 除喜马拉雅 山脉的构造属于碰撞型构造以外，前述青藏高原周边的逆断层显然是在青藏 高原受挤压和上升隆起过程 中产生的板 内逆断层。板内逆断层已在许多地方发现，如美国怀 俄明州的 Wind河地区，根据 COCORP测深资料，该区的逆断层使前寒武 纪地 层逆冲到 中新生代地层上，断层向下延伸可深达35公里 (图3)eu，我国华南地区一些新生代红色盆 地边缘也发育有逆冲和逆掩断层带。 如上所述，沿逆冲和逆掩断层的运动可以在其上盘形成不同程度的褶皱和次级逆断层。 同样