走滑拉分作用及其意義

1、走滑拉分作用及其意義 摘要走滑拉分作用廣泛存在于盆地的內(nèi)部，對(duì)盆地的形成和油氣成藏起到一定的控制作用。拉分盆地較其他盆地發(fā)育快、沉降快，沉積相迅速。本文從幾個(gè)典型的走滑盆地入手，分析其形成的背景及走滑拉分作用所起的作用，對(duì)于進(jìn)一步深化走滑拉分作用和盆地演化理論研究，石油天然氣和鹽類(lèi)礦產(chǎn)勘探開(kāi)發(fā)等具有重要的意義。關(guān)鍵詞：走滑拉分作用，郯-廬斷裂帶，阿爾金斷層帶引言走滑斷層一般是指大型平移斷層，兩盤(pán)順直立斷層面相對(duì)水平滑動(dòng)。人們對(duì)其認(rèn)識(shí)晚于對(duì)正、逆斷層的認(rèn)識(shí)和研究。拉分盆地是走滑斷層系中拉伸形成的斷陷盆地。1960年伯菲爾（a.c.Burchfiel）研究圣安德列斯山后提出，拉分盆地形似菱形，曾稱(chēng)

2、菱形斷陷（圖1）。盆地兩側(cè)長(zhǎng)邊為走滑斷層。兩短邊為正斷層。規(guī)模變化很大，大者長(zhǎng)逾百公里，小者長(zhǎng)達(dá)百米。拉分盆地與其它成因的盆地比較，發(fā)育快、沉降快，沉積相迅速。中國(guó)典型的走滑拉分盆地有與郯廬斷裂有關(guān)的走滑拉分盆地，與阿爾金斷層帶有關(guān)的走滑拉分盆地，與滇西斷裂帶有關(guān)的走滑斷裂拉分盆地還有南海北部灣一些拉分盆地。本文選取了幾個(gè)典型的斷裂帶進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，以實(shí)例來(lái)研究走滑拉分作用及其意義。 圖1 拉分盆地示意圖圖2 大型拉分盆地中包容的次級(jí)拉分盆地和斷塊隆起示意圖一 與郯-廬斷裂有關(guān)的走滑拉分盆地郯廬斷裂帶切割深，延伸長(zhǎng)，位移量大。其山東沂沐斷裂段由四條大斷層組成“兩塹一壘”組合。這四條斷裂向下延伸至

3、20 km左右變?yōu)閮蓷l。在下?lián)P子、膠南、沈陽(yáng)都有NE向斷裂與之斜交，構(gòu)成了以郯廬斷裂為主干的分支走滑斷裂系統(tǒng)。郯廬斷裂帶具有長(zhǎng)期復(fù)雜的活動(dòng)歷史。在中生代早期，可能是一條左行轉(zhuǎn)換斷層，其活動(dòng)可能與印支期中朝板塊和揚(yáng)子板塊的拼接、碰撞有關(guān)。隨后在中生代中晚期進(jìn)一步發(fā)生左行走滑，可能與izanagi板塊的斜向俯沖作用有關(guān)。晚白堊世至新生代表現(xiàn)為右行走滑活動(dòng)。沿著郯廬斷裂帶東側(cè)的分支走滑斷裂系統(tǒng)中發(fā)育了走滑盆地群，包括膠萊盆地和下?lián)P子區(qū)盆地等（圖3）。膠萊盆地是一個(gè)白堊紀(jì)走滑拉分盆地，其發(fā)展受郯廬斷裂帶左行走滑活動(dòng)和五蓮榮城斷裂帶右行走滑活動(dòng)的控制。在擠壓分力作用下，兩條走滑斷裂帶間的楔形斷塊向NE伸

4、展和逃逸，膠北地塊向NE方向移動(dòng)形成走滑盆地并伴有巖漿活動(dòng)。白堊紀(jì)末，隨著郯廬斷裂帶轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚凶呋顒?dòng)，地塊隆起，結(jié)束了走滑盆地演化歷史。下?lián)P子區(qū)晚侏羅世至白堊紀(jì)時(shí)，在碰撞的背景下，楔形塊體逃逸全區(qū)形成一系列小型火山巖盆地群，其中較大者如廬樅、寧蕪、懷寧、繁昌、溧水和溧陽(yáng)等盆地。這些小型拉分盆地形態(tài)多為菱形，面積小，厚度大，沉積速率決，以河湖碎屑巖為主。圖3 郯-廬斷裂帶東側(cè)白堊紀(jì)走滑拉分盆地的基本格局文獻(xiàn)調(diào)研主要是膠萊盆地。膠萊盆地牟平即墨斷裂帶(簡(jiǎn)稱(chēng)牟即斷裂帶)由多條NNE向、呈雁列展布的斷裂組成,約200 km長(zhǎng),2040 km寬。通常認(rèn)為,該斷裂帶構(gòu)成了蘇魯造山帶和華北地塊之間的走滑邊

5、界(周存亭等,2003)。張?jiān)罉虻?2007c)對(duì)該斷裂帶晚中生代運(yùn)動(dòng)學(xué)演化歷史做了詳細(xì)的研究。斷裂帶在航磁場(chǎng)特征上該表現(xiàn)為顯著的負(fù)異常條帶,指示為一條深部構(gòu)造不連續(xù)帶。6條呈斜列展布的斷裂非常顯著,它們是:桃村東陡山斷裂、郭城斷裂、朱吳斷裂、海陽(yáng)斷裂、即墨斷裂和青島斷裂(圖4)。這些斷裂以脆性變形為特征,破碎帶發(fā)育,斷層面陡立。區(qū)域上,牟即斷裂帶是中國(guó)東部巨型郯廬走滑斷裂系統(tǒng)的主要組成之一，北延伸越過(guò)北黃海,與鴨綠江斷裂相接,向南斜切蘇魯造山帶,與日照斷裂相連,構(gòu)成一條延伸長(zhǎng)達(dá)1600km的鴨綠江青島斷裂帶(Xu et al.,1987;Xu and Zhu,1994)。通過(guò)斷裂帶兩側(cè)晚燕山

6、期花崗巖體錯(cuò)移特征的觀察和研究,崔可銳等(1994)認(rèn)為,該斷裂帶晚中生代發(fā)生重要的左旋走滑運(yùn)動(dòng),估算橫跨斷裂帶累積走滑位移量達(dá)100km。該斷裂帶在白堊紀(jì)表現(xiàn)為伸展正斷層,控制了膠萊盆地的形成和發(fā)展。這個(gè)地區(qū)晚白堊世到古新世時(shí)期總體走滑伸展構(gòu)造型式起源于沿NNE向郯廬斷裂系右旋走滑活動(dòng)的拉分作用。南黃海伸展盆地展示了相似的沉積-構(gòu)造樣式。這期右旋走滑拉分作用被NESW向擠壓構(gòu)造事件所終止,并在渤海灣盆地產(chǎn)生始新世底部的地層不整合面,在南黃海和蘇北盆地產(chǎn)生中新世底部的區(qū)域角度不整合面。圖4 膠萊盆地和沂沭裂谷系構(gòu)造簡(jiǎn)圖與阿爾金斷層帶有關(guān)的走滑拉分盆地阿爾金斷層帶是我國(guó)西部大型左行走滑斷層帶，由

7、一系列左行斷層組成。斷層帶長(zhǎng)度不少于 1800 km，斷層平直，傾角約 700。斷層帶西部和東部?jī)A向東南，中部?jī)A向西北，總體呈絲帶狀。自新生代早期的印度次大陸和歐亞板塊碰撞以來(lái)，阿爾金斷裂發(fā)生明顯走滑活動(dòng)，其總位移量可達(dá) 400 km。沿阿爾金走滑斷層有一系列小型新生代拉分盆地形成（圖5）。阿爾金斷裂帶的走滑活動(dòng),最早的證據(jù)是塔中隆起東段的扭動(dòng)。塔中隆起總體為一EW向隆起,其東段在靠近阿爾金斷裂帶北界斷裂民豐北車(chē)爾臣河斷裂附近發(fā)育3排背斜，一、二排背斜軸向呈NW向,為左行扭動(dòng)條件下斷裂旁側(cè)的羽狀派生褶皺,第三排背斜軸呈NE向,與主斷裂平行,可能是斷裂牽引所致。背斜上一般缺失晚奧陶世沉積,中奧陶

8、世末到晚奧陶世初沉積表現(xiàn)為超覆沉積的特點(diǎn),說(shuō)明在中奧陶世晚期已開(kāi)始出現(xiàn)走滑活動(dòng)。圖5 沿阿爾金斷層帶的索爾庫(kù)里拉分盆地奧陶紀(jì)以后的走滑活動(dòng)是明顯的,主要標(biāo)志是北山與敦煌構(gòu)造楔的形成,證據(jù)如下:(1)祁連山西延被明顯錯(cuò)斷,使北祁連優(yōu)地槽帶與前寒武紀(jì)敦煌群接觸。祁連山西段被錯(cuò)向何處,大家都非常關(guān)注。很多人認(rèn)為祁連山應(yīng)與西昆侖關(guān)系密切，但西昆侖整體為一前寒武紀(jì)隆起，其上覆蓋的主要是奧陶紀(jì)淺海相碳酸鹽巖，這與北祁連完全不同?，F(xiàn)在唯一能對(duì)比的是阿爾金中段紅柳溝拉配泉巖相帶，這里有顯生宙早期高壓變質(zhì)巖石,圍巖主要是厚層硅質(zhì)巖凝灰質(zhì)砂巖拉斑玄武巖,其上被富含化石的上寒武統(tǒng)至上奧陶統(tǒng)地層不整合覆蓋，后者之上有

9、弧后裂谷型玄武巖產(chǎn)出。這一巖帶的特征與北祁連類(lèi)似,走向EW，向東在阿爾金主斷裂附近呈弧形彎轉(zhuǎn)，存在明顯的走滑牽引。所以紅柳溝拉配泉構(gòu)造巖相帶有可能是北祁連的西延部分，現(xiàn)在被向南錯(cuò)開(kāi)了約400 km的距離。(2)由敦煌群組成的三危山呈北東走向,其片理、片麻理近東西走向,在安西縣雙水塔水庫(kù)南，該巖帶呈弧形轉(zhuǎn)向SE方向,很可能與走廊北山的龍首山群組成的隆起帶為同一構(gòu)造巖帶。二者巖石組合類(lèi)似(四分性明顯,即由下而上:片麻巖，鹽巖，粒巖，中酸性火山巖，混合巖化強(qiáng)烈等)，而與以基性麻粒巖為主體的阿爾金基底巖層有較大差異。敦煌地塊是被左行走滑拖曳進(jìn)阿爾金中的原華北板塊南部邊緣,拖曳距離也在400 km左右。

10、(3)北山地區(qū)可分為3個(gè)近東西走向的構(gòu)造帶。北部活動(dòng)陸緣帶:由早古生代中基性火山巖、蛇綠巖和晚古生代中酸性火山巖組成；中部馬鬃山島弧帶:由中上元古界和寒武奧陶系穩(wěn)定型沉積組成;南部弧后裂谷帶:奧陶紀(jì)陸緣碎屑和碳酸鹽巖沉積厚達(dá)5 500 m以上,志留紀(jì)時(shí)期有基性中酸性火山噴發(fā)，石炭二疊紀(jì)時(shí)期的中酸性火山建造極其發(fā)育。這一構(gòu)造特征明顯不同于其西鄰的東天山，也不同于其東鄰的阿拉善地區(qū),而類(lèi)似于北面蒙古共和國(guó)境內(nèi)的戈壁阿爾泰島弧帶，很可能是后來(lái)沿NE向斷裂左旋滑移,呈楔形插入塔里木東緣的一個(gè)外來(lái)地體。北山構(gòu)造帶延伸方向?yàn)镹E向,而其內(nèi)部構(gòu)造線方向近東西,與一般裂谷帶構(gòu)造線方向平行于邊界斷裂的特征完全不

11、同,也說(shuō)明可能是后來(lái)改造所致。如以中蒙邊界為北山的原始北界,現(xiàn)在向SW方向滑移了約450 km的距離。陳炳蔚等觀察到北山地區(qū)的韌性剪切帶都是由北向南逆沖,滑距也是由北而南減小,可從60 km到20 km,時(shí)代約為228.7201 Ma。說(shuō)明上述推論有一定合理性。據(jù)B.N.烏斯特利茨基對(duì)甘肅北山地區(qū)二疊系地層及動(dòng)物群的研究,其中含有北極冷水動(dòng)物群,如Productus timanicus是北極地區(qū)阿丁斯克階上部的標(biāo)準(zhǔn)種。這也說(shuō)明所謂的“北山裂谷”可能來(lái)自北方。三 南沙微板塊和萬(wàn)納斷裂帶對(duì)于南沙微板塊，作者追蹤了多條穿過(guò)南沙微板塊西部邊界的地震剖面,發(fā)現(xiàn)該邊界帶為一典型的超殼伸-縮型右旋走滑雙重構(gòu)

12、造系統(tǒng),由其北段尾端的南海西南次海盆西南端走滑-伸展疊瓦扇、中段的萬(wàn)安盆地走滑-拉分雙重構(gòu)造和南段前鋒的拉奈沙撈越走滑-收縮疊瓦扇所組成,稱(chēng)為萬(wàn)安納土納超殼伸-縮型右旋走滑雙重構(gòu)造帶(萬(wàn)納帶) (圖6).該帶北起萬(wàn)安灘西北側(cè),南至納士納島東南側(cè),主體呈北北東近南北向延伸,沿帶多處見(jiàn)穿透T2(第四系地震反射底界面)甚至海底的火成巖體及明顯的花狀構(gòu)造,兩側(cè)地層厚度、磁異常特征、地震相特征均明顯不同,甚至在北半段出現(xiàn)明顯的莫霍面埋深梯度。北段尾端的走滑-伸展疊瓦扇向北與越東超殼走滑斷裂帶，向東北面的西南次海盆一側(cè)呈撒開(kāi)趨勢(shì),組成統(tǒng)一的走滑-伸展疊瓦扇構(gòu)造系統(tǒng).南段前鋒向南與南沙微板塊南部邊界超殼傾滑

13、推復(fù)斷裂帶的西段相連,即發(fā)育于曾母地塊西南部的拉奈塔陶壘塹區(qū)和具洋殼基底和晚中新世褶皺-沖斷的早中中新世蓋層的巴林堅(jiān)凹陷之中,其中組成壘塹區(qū)的斷裂呈弧形疊瓦扇,總體向西北收斂、向東南撒開(kāi),傾向多為西南西南,晚白堊至早中新世早期以壓扭性活動(dòng)為主,早中新世后期因李準(zhǔn)廷賈斷裂帶的右旋走滑運(yùn)動(dòng)、曾母地塊逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而開(kāi)始表現(xiàn)為明顯的張扭活動(dòng),形成壘塹區(qū).中段的萬(wàn)納右旋超殼走滑由其北部的萬(wàn)安灘西斷裂帶和南部的盧帕爾斷裂帶組成,此兩走滑帶疊置段的走滑拉分作用造成了萬(wàn)安盆地的形成.該盆地內(nèi)發(fā)育雁列狀的北北東北東向走滑-正斷層及與之配套的北西向斷裂、近北東東向斷裂和軸向北北西向背斜,雁列于控制盆地東界的萬(wàn)納帶之

14、西側(cè)，并與之以較小銳角相交，與控制盆地西界的西緣斷裂帶(盧帕爾斷裂的北延)則成較大銳角相交。斷裂主要形成于晚始新漸新世,于中新世達(dá)到張扭活動(dòng)的高峰。整個(gè)西部邊界帶大約形成于中生代晚期，在早第三紀(jì)至中新世末期整體以右旋運(yùn)動(dòng)為主，具超殼走滑拉張性質(zhì)，其北、中、南段組成一個(gè)在時(shí)間上同步、空間上相連、動(dòng)力上共源的統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)的伸-縮型右旋走滑系統(tǒng),對(duì)南沙微板塊西部邊界起著平移轉(zhuǎn)換作用。 圖6 南沙微板塊西部邊界萬(wàn)納超殼伸-縮型右旋走滑雙重構(gòu)造帶萬(wàn)納斷裂帶為一典型的右旋走滑系統(tǒng),由其南段前鋒的拉奈沙撈越走滑-收縮疊瓦扇、北段尾端的南海西南次海盆西南端走滑-伸展疊瓦扇和中段的萬(wàn)安盆地走滑-拉分雙重構(gòu)造所組成,

15、其動(dòng)力主要源自中生代末以來(lái)華南印支陸緣巖石圈的拆沉作用和南海海底擴(kuò)張,它的走滑拉分作用直接導(dǎo)致了萬(wàn)安盆地的產(chǎn)生,對(duì)該海域油氣等資源的形成與聚集起了重要的控制作用。作者認(rèn)為萬(wàn)納走滑系統(tǒng)不同于常規(guī)的走滑系統(tǒng)（圖6），其前鋒即發(fā)育在曾母盆地西南部的走滑-擠壓構(gòu)造系統(tǒng)及其在沙撈越陸上的延伸部分，為一走滑-收縮疊瓦扇，尾端即為西南次海盆西南端的走滑-伸展構(gòu)造系統(tǒng),為一走滑-伸展疊瓦扇，萬(wàn)安盆地則為其中部疊置段的走滑-拉分雙重構(gòu)造。它們組成一個(gè)在時(shí)間上同步、空間上相連的統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)的伸縮型右旋走滑系統(tǒng)。這一走滑系統(tǒng)的重要構(gòu)造意義在于：它的走滑作用與南沙超殼層塊之下的軟流圈頂面的層滑作用一起，使形成于南沙超殼層

16、塊北面的伸展應(yīng)力轉(zhuǎn)換成南沙超殼層塊南面的擠壓應(yīng)力。南沙超殼層塊因此而得以向南漂移，從而使其北面的現(xiàn)代南海的洋盆不斷擴(kuò)大，南部的古南海。洋殼則不斷往南俯沖消減，與其他克拉通東北緣擠壓碰撞。這一系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)恰好順應(yīng)了新生代東亞陸緣沿紅河越東等大型走滑系統(tǒng)向東或東南構(gòu)造逃逸的整體運(yùn)動(dòng),是后者的直接證據(jù)。結(jié)論：走滑拉分作用廣泛存在于盆地的內(nèi)部，通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，得出以下結(jié)論：（1）對(duì)于郯廬斷裂帶，晚白堊世到古新世構(gòu)造應(yīng)力體制轉(zhuǎn)變?yōu)镹NE向右旋走滑伸展，這個(gè)過(guò)程持續(xù)了近30Ma(從80Ma50Ma)。這一時(shí)期形成的斷陷盆地與NNE向郯廬走滑斷裂系的右旋拉分作用有關(guān)。引起右旋走滑伸展的動(dòng)力主要來(lái)自青藏地區(qū)地塊碰撞產(chǎn)生的遠(yuǎn)程效應(yīng)。對(duì)50 Ma左右發(fā)生的太平洋板塊運(yùn)動(dòng)學(xué)調(diào)整的響應(yīng)，右旋走滑伸展作用于古新世末期結(jié)束，斷陷盆地遭受NESW向擠壓。（2）阿爾金斷裂帶走滑活動(dòng)最明顯的標(biāo)志是:將北祁連構(gòu)造帶的西延部分拖曳改造為阿爾金構(gòu)造帶中的紅柳溝拉配泉下古生代構(gòu)造巖相帶；將天山興蒙地槽帶和阿拉善地塊的一部分拖曳改造為北山與敦煌構(gòu)造楔。阿爾金斷裂系中盆地的成因主要與走滑拉分作用有關(guān)，因此平面上表現(xiàn)為