構(gòu)造地質(zhì)學一八

伸展構(gòu)造

ExtensionalTectonics

伸展構(gòu)造是在巖石圈拉伸及薄化作用下形成的特殊構(gòu)造組合系統(tǒng)。伸展構(gòu)造與擠壓作用形成的構(gòu)造是全球構(gòu)造中最為醒目的兩種構(gòu)造類型，在時間和空間上有密切關(guān)系，而且尚有與剪切作用聯(lián)合形成的壓剪及張剪構(gòu)造型式伸展構(gòu)造作用與某些固體礦產(chǎn)、有機礦產(chǎn)、地震等有成因上的關(guān)系，與資源、地質(zhì)災害和國民經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展息息相關(guān)。2023/5/171第一節(jié)伸展構(gòu)造型式在大陸伸展地區(qū)，伸展構(gòu)造多表現(xiàn)為正向滑動為主的斷層、剪切帶和拆離帶(Detachmentbelt)組合型式，發(fā)育在不同的層次、尺度、區(qū)域構(gòu)造背最和構(gòu)造演化階段。主要構(gòu)造型式如下:一、地塹和地壘(graben&horst)1、地塹主要由兩組走向近平行且相向傾斜的正斷層構(gòu)成。小型地塹在露頭尺度上即可看到由兩條相向傾斜正斷層組成，兩條斷層之間的共同上盤下降，兩條斷層的下盤上升(圖7-1A)。2023/5/1722·地壘與地塹恰好相反，由兩組走向平行背向傾斜的正斷層構(gòu)成(圖7-1B)，在簡單情況下，由兩條正斷層組成的地壘，中間共同的下盤上升，兩側(cè)的斷層上盤下降。通常情況下，地塹和地壘相伴發(fā)育，正斷層多呈階梯狀，形成盆嶺型構(gòu)造-地貌單元。2023/5/173圖7-1地塹(A)與地壘(B)2023/5/174二、盆嶺構(gòu)造盆嶺構(gòu)造一詞源自美國西部科迪勒拉山系的盆嶺區(qū)，是指由不對稱的縱列單面山、掀斜構(gòu)造及其間的地塹、地壘組成的構(gòu)造－地貌單元。盆嶺構(gòu)造是在區(qū)域性伸展作用下形成的地塹、地壘、掀斜式階梯斷層控制下形成發(fā)育的，是伸展區(qū)具有典型性的構(gòu)造－地貌形式。2023/5/175三、斷陷盆地

(taphrogenicbasin)

在伸展背景條件下受基底及盆緣正斷層控制發(fā)育的沉積盆地，稱為斷陷盆地。這些盆地規(guī)模大小不一，如我國東部的華北盆地、松遼盆地和江漢盆地等大型盆地，秦嶺造山帶內(nèi)的徽成盆地、西峽盆地和南陽盆地等中、小型盆地等。如果斷陷盆地一側(cè)斷層發(fā)育，形成一側(cè)由主干弧形或鏟形正斷層控制的不對稱盆地，則稱為箕狀斷陷或半地塹盆地(圖7-2)?；顢嘞菖璧乜沙蕟蝹€產(chǎn)出，也可以由多個箕狀斷陷盆地構(gòu)成一個系列。一般說來，斷陷盆地規(guī)模越大，盆緣及盆內(nèi)構(gòu)造越復雜，控制其發(fā)育的因素也越多，往往是多次(正或負)構(gòu)造反轉(zhuǎn)甚至與大型走滑作用聯(lián)合形成的復合盆地。2023/5/176圖7－2箕狀構(gòu)造(據(jù)原石油工業(yè)部)A、箕狀斷陷構(gòu)造結(jié)構(gòu)，Ⅰ、斷階帶;Ⅱ、深凹帶；Ⅲ、斜坡帶B、山東濟陽坳陷中的箕狀斷陷構(gòu)造2023/5/177四、裂谷(Riftvalley)

裂谷是區(qū)城性伸展隆起背景上形成的巨大窄長斷陷，切割深，發(fā)育演化期長，常具有地塹型式。按照裂谷發(fā)育的區(qū)域構(gòu)造部位及其地質(zhì)構(gòu)造特征，可分為大洋裂谷、大陸裂谷和陸間裂谷。大西洋中央海嶺上的裂谷是大洋裂谷的典型，東非裂谷是大陸裂谷的典型，紅海裂谷是陸間裂谷的典型。人們認為大洋裂谷、陸間裂谷和大陸裂谷共同構(gòu)成全球裂谷系。大陸裂谷陸間裂谷大洋裂谷是一演化系列，就是大陸開裂、漂移、海底擴張的過程。不過，并非所有的大陸裂谷都演化成大洋裂谷。2023/5/178裂谷有一系列特征性的構(gòu)造型式、巖漿活動、沉積作用、地球物理、地球化學和成礦作用特征。在大的裂谷內(nèi)部通常有大量次級張性、張扭性或扭性斷裂發(fā)育，并形成次級或更次級的隆起和坳陷。除走向構(gòu)造外，還常發(fā)育橫向或斜向的調(diào)整構(gòu)造，局部可以出現(xiàn)擠壓性構(gòu)造。裂谷消亡后可以出現(xiàn)廣泛的擠壓，大量壓性構(gòu)造可以掩蓋原來的張性構(gòu)造。2023/5/1791、裂谷深部構(gòu)造的主要特征是:莫霍面隆起、地殼變薄、軟流圈埋藏較淺和下面有異常地幔。2、裂谷主要的構(gòu)造作用是:引張、伸展應變、巖石圈破裂和深部地幔熱柱上涌。3、裂谷火山巖中常有深源包體，表明其巖漿來自深部。大陸裂谷的火山噴發(fā)以基性為主并具雙峰式。巖漿巖通常富堿性，富輕稀土和不相容元素，銣和鍶的初始值高，銣、鍶和鉛的同位素比值變化范圍較寬。產(chǎn)生這類巖漿的地幔的分熔程度低，分熔深度大，屬原始地?；蚋患偷蒯?。2023/5/1710大洋裂谷的火山巖不具雙峰式特征，以拉斑玄武質(zhì)為主，侵入和噴出巖低硅、低鉀和低鈦，鍶的初始值、放射成因鉛和稀土含量都低，鉛同位素組成比較固定，輕稀土略虧損或呈球粒隕石型分布。產(chǎn)生大洋玄武巖漿的地幔屬分熔程度較高、分熔深度淺、長期貧化或耗損了的地幔。2023/5/17114、陸內(nèi)裂谷的沉積主要為陸相紅層，夾含碳地層、火山巖及火山碎屑巖，晚期可以有海相沉積。沉積相及厚度變化大，在生長斷層旁常發(fā)育濁積巖、滑塌堆積和角礫巖，常有厚的類磨拉石等發(fā)育。陸間裂谷的陸棚區(qū)發(fā)育巨厚的蒸發(fā)巖，形成紅層－熔巖－蒸發(fā)巖組合。2023/5/17125、現(xiàn)代裂谷帶大多數(shù)為負布格重力異常和負磁異常帶，局部有正的重磁異常，邊界為明顯重、磁梯度帶。地震頻繁，熱流值高。深部有P波低速異常帶，電磁高導層的界面較高，磁化層厚度相對較小，地幔上拱，殼幔界面模糊。通常認為下面有密度較小、溫度較高的異常地幔。2023/5/1713古代裂谷大多已不具現(xiàn)代裂谷的上述特征，但有時保留了某些特點。例如第聶伯洛夫－頓涅茨(中上泥盆紀)、華北(白堊紀－第三紀)、滇黔桂(泥盆紀－三疊紀)的古裂谷在今天其深部仍存在地幔上拱現(xiàn)象。裂谷進一步發(fā)展，可以出現(xiàn)不同結(jié)果。包括:張開成洋，遵循威爾遜旋回向前發(fā)展;張開形成弧后盆地、小洋或多島海;由引張應力場變?yōu)閿D壓應力場，發(fā)生褶皺、推覆逆沖、甚至造山;停止發(fā)育，被沉積物填滿而消失等。2023/5/1714裂谷是重要的成礦場所，許多超大型礦床與它密切相關(guān)，如:俄羅斯諾里爾斯克銅鎳鉑族元素礦床;南部非洲的原生金剛石礦床;贊比亞、扎伊爾、波蘭魯賓、俄羅斯烏多坎的層控銅礦床;北美(沙利文、紅狗)、北澳(芒特艾薩、麥克阿瑟河)、德國(麥根)等地的沉積巖容礦的(或叫頁巖型)塊狀硫化物鉛鋅礦床;澳大利亞布羅肯山鉛鋅銀礦床;朝鮮檢德的碳酸鹽巖容礦的鉛鋅礦床;南非金鈾礫巖礦床;美國西部與偏堿性流紋斑巖有關(guān)的克萊麥克斯斑巖鋁礦床;巴西、澳大利亞、加拿大的一部分前寒武紀硅鐵建造;西非、紅海等地的蒸發(fā)鹽類礦床等2023/5/1715在我國，內(nèi)蒙古白云鄂博稀土鐵礦床、內(nèi)蒙古東升廟鉛鋅硫礦床，四川攀枝花、紅格釩鈦磁鐵礦礦床、廣西大廠錫多金屬礦床、廣西下雷錳礦床、廣東長坑金銀礦床、云南蒙自白牛廠銀多金屬礦床、云南蘭坪金頂鉛鋅礦床、南秦嶺廠壩鉛鋅礦床等超大型礦床與裂谷構(gòu)造也有著密切的關(guān)系。2023/5/1716大陸裂谷的主要特征如下：(1)、裂谷是由一系列正斷層為主的地塹、半地塹組成的復雜地塹系，通常發(fā)育于區(qū)域性隆起的軸部，表現(xiàn)為斷陷谷和斷陷盆地等構(gòu)造-地貌景觀，反映巖石圈的伸展作用。(2)、裂谷中往往沉積一套巨厚的包括磨拉石之類的碎屑沉積，常伴有蒸發(fā)巖、火山熔巖和火山碎屑沉積。裂谷沉積中常包含重要的沉積礦產(chǎn)。(3)、裂谷往往是淺源地震帶和火山帶。裂谷帶內(nèi)的地球物理場一般表現(xiàn)為巨大的負布格重力異常和負磁異常，或者為負背景值上的正異常。裂谷的邊界一般表現(xiàn)為明顯的重力梯度帶和磁力梯度帶。大陸裂谷熱流值一般較高，但變化幅度較大。2023/5/1717(4)、大陸裂谷的巖漿巖有兩類共生組合，①大陸溢流玄武巖，主要為拉斑玄武巖，也包括堿性玄武巖及其深成侵入巖體；②雙峰系列，可以是拉斑玄武巖-流紋巖套，也可以是堿性玄武巖－響巖或粗面巖套。(5)、深部結(jié)構(gòu)上，裂谷下地幔升高，地殼變薄，玄武巖層下普遍存在著波速較低的殼-幔物質(zhì)混合組成的裂谷墊。自70年代以來，我國地質(zhì)學家對裂谷進行了廣泛的研究，提出了存在中、新生代時期以及更老時期的裂谷，如華北平原新生代裂谷、白堊紀沂沭裂谷及攀西裂谷等。2023/5/1718五、變質(zhì)核雜巖

(metamorphiccorecomplex)

變質(zhì)核雜巖是被構(gòu)造上拆離及伸展的未變質(zhì)沉積蓋層所覆蓋的、呈孤立的平緩穹形或拱形強烈變形的變質(zhì)巖和侵入巖構(gòu)成的隆起(P.J.Coney，1980)(圖7-3)。根據(jù)經(jīng)典地區(qū)變質(zhì)核雜巖和我國一些地區(qū)變質(zhì)核雜巖的發(fā)育狀況和結(jié)構(gòu)，朱志澄認為變質(zhì)核雜巖具備以下基本特征:2023/5/1719圖7-3拆離斷層和變質(zhì)核雜巖(體)結(jié)構(gòu)示意圖(據(jù)Lister,1984)2023/5/1720變質(zhì)炊核雜好巖構(gòu)燒造的刊基木敞特征(1)云在空間平上呈彎爭狀或長鎮(zhèn)垣狀大室型背斜的外富貌。里通常盈是不巴對稱采的，烤一翼值比另旨一翼親陡。坊地貌腔上常滋為區(qū)稀內(nèi)的還最高泊山。(2)核部由中地似殼或下靜地殼的睜古老的熔中、深軟變質(zhì)巖嗚組成，待其中常漫有晚期融的同構(gòu)易造的中孫酸性巖脹體侵人堵，偉晶候巖脈和辟混合巖較化也很碗普遍。(3肌)核部雜控巖的頂襲部為一僻個以夕糜棱棚巖類突巖石繳為特養(yǎng)征的痕剪切嚇帶。獅這是冒一種幻玉以緩糧傾的榮面理外和礦孕物拉旦伸線眼理為否特征摩的SL構(gòu)造碰巖，龍反映憤其在稍地殼蹦深處炭的韌揚性域斜曾經(jīng)悶受過穿殼內(nèi)遠非共腹軸流吐動的侍強烈女韌性話變形止。202棒3/5亞/321(4匹)上盤以不哪變質(zhì)慨的顯習生宙宅巖層盈為主型，發(fā)胸育多谷世代知的不司同類雨型的蠟正斷設(shè)層系劃，有贈犁式悅正斷蚊層、擔近平晴行的像平面祥狀高睜角度噴正斷房誠層以燭及平打面狀井低角占度正鐮斷層適，反割映了劈燕水平梁伸展鎖狀態(tài)持下的互脆性納變形濕。(5從)上允地殼文的脆以性伸此展方怠向、私剝離奸斷層嘉的滑紹動方諒向及覺下盤弊糜棱取巖帶枕的運鍛動方都向，龍通常預在運動學上具一靈致性，授反映了豪統(tǒng)一的涌運動方笨式。202造3/5研/32220渣23睬/5膀/323第二嗓節(jié)策伸展搬構(gòu)造腔模式已經(jīng)提毀出了各艇種幾何斷學的、望運動學揉的及動布力學的懲模式，自來解釋丹不同構(gòu)甲造層次考上伸展繭構(gòu)造的擾發(fā)育規(guī)這律及動死力學過陣程。沃尼克猶等(B.W侍ern照ick迷e和B.切C.絮Bu核rc阻hf殊ie喂l)吼，1靠98問2根據(jù)漲斷層哪面幾霞何形雅態(tài)及濱斷塊直沿斷演層面牧位移失特點仙，將種正斷媽層劃芝分為志兩種寨類型海，即嘩非旋腿轉(zhuǎn)(臥高角形度)膛的和和旋轉(zhuǎn)寒的，踢其中北旋轉(zhuǎn)斷一類榜中又賊分出篇僅巖絞層旋罵轉(zhuǎn)的打鏟狀騾斷層蛋及斷乎層和汁巖層輕均旋莫轉(zhuǎn)的綱平面努斷層盛或鏟螞狀斷制層(腎圖7同-6槳)，尚并分敲別討辟論了挑計算訪它們繡伸展夜量的能方法卵。沃尼醫(yī)克等姿的正購斷層珍分類搶，適拳合于加地殼靈淺層駱次及浮伸展獨盆地哀內(nèi)斷獸層的污觀察剃和解煌釋。就當然道，它沒們的腦組合差型式皂，也飄可能肥反映存了深絨部更濱大規(guī)秀模的沙伸展明構(gòu)造騰特征搏。202芬3/5土/324圖7登-6陣旋轉(zhuǎn)質(zhì)的正咬斷層(據(jù)B.固We百ni死ck腳e等，陪19翠82期)A、巖層筐旋磚濾而斷呈層不表旋轉(zhuǎn)夜的鏟伍狀正茂斷層B·巖層殖和斷圍層均武旋轉(zhuǎn)救的平訴面狀吉正斷程層C、巖層唉和斷托層均待旋轉(zhuǎn)指的疊家瓦狀話鏟形暖斷層20戒23殼/5嘴/325李斯速特等御(G.仍S.疏Li窄st哥er彎，1碧98彩6)對被動連大陸邊農(nóng)緣的演袖化及拆聚離斷層飯作用(det得ach宗men眠tf跳aul角tin清g)研究進我行了綜蓋述，依舍據(jù)形成衛(wèi)斷層組昌合應力直狀態(tài)，芒概括出樓大陸伸包展構(gòu)造紙的三種嫂模式(圖7估-7)，即純疏剪模佳式、至單剪本模式早及拆緞離模式。樹不同模董式造成辣的伸展雁構(gòu)造型址式也有得明顯區(qū)舞別。無疑篩，不鴉同構(gòu)謊造層抵次的棉伸展拖構(gòu)造湖所表巡壽現(xiàn)的尤幾何家型式例和應哀力狀概態(tài)是托不一船致的耍，除治此之綿外，臺不同掉構(gòu)造照層次獨的物棋質(zhì)組抗成、神相轉(zhuǎn)辜換、受流變摩狀態(tài)豈及物么理化懶學環(huán)模境也細不相刑同，絞因而卵，在輪分析晌伸展觀構(gòu)造惑建立總模塑縮慧，應遮當從載組成河及變匙形兩曉個方族面全善面考旨慮。20攏23擦/5屢/326圖7灣－7宰大滿陸伸甩展模檔式(據(jù)等冒,19萌86)純剪騰模式單剪模絲式式拆離模箏式脆性上陽地殼韌性傾地殼上地明幔軟流逢圈巖漿巖石圈202摘3/5竊/327伸展盞和擠悄壓兩創(chuàng)種作株用和洞兩類灶構(gòu)造棉對比伸展和塌擠壓兩答種作用稀及其鑄揚造的兩三類構(gòu)造紗雖然備蕩具特色飾，由于險兩種作降用在一燈定區(qū)域碰構(gòu)造演銷化中相詞互交替慶和重疊梢，往往滾引起構(gòu)慚造的疊反加和穿夢插。通倍過認真彩的研究深和分析黃，仍可反將兩類熱構(gòu)造鑒級別和篩喚分出來頑，現(xiàn)列肯表(表敏7-1農(nóng))將兩辨者加以蒜對比。以上對殼比在一殃定程度斧上是相粘對的，吹因時葉(構(gòu)造栽階段)屋和因地艱(區(qū)裁域穩(wěn)定應程度)黑而有變棚化和差晃異。20廢23超/5沒/328表7肌-1落伸塵展和荷擠壓臣兩種忍作用臂和兩口類構(gòu)敬造對吐比表引張作用和伸展構(gòu)造擠壓作用和擠壓構(gòu)造1.作用時期過長持久,脈沖較弱而不顯著；2.影響空間為區(qū)域性面式，作用空間的界線不明顯；3.淺層次以斷裂為主，巖層原始產(chǎn)狀改變輕微、較??；4.以高角度正斷層為主，也有低角度斷層(犁式或順層)5.形成大面積隆起和坳陷，如塊狀山、高原，巨大斷陷盆地、裂陷槽和斷坳槽;1.作用時期較為短暫急速，脈沖強烈顯著；2.影響空間為區(qū)域性帶狀，作用空間的界線比較清楚；3.以褶皺、斷裂為主，巖層原始產(chǎn)狀改變顯著,且變化急??；4.以低角度斷層為主，亦發(fā)育高角度斷層，5.形成帶狀坳陷帶(槽)和線狀山系·20窩23液/5忽/329引張作用和伸展構(gòu)造擠壓作用和擠壓構(gòu)造6.構(gòu)造活動性質(zhì)轉(zhuǎn)換過程緩幔而漸進;地層接觸多表現(xiàn)為平行不整合或微角度不整合;7.巖漿活動主要是區(qū)域性大面積火山活動，尤其是玄武巖沉，區(qū)域性放射狀或平行式巖墻群，中酸性侵入活動；8.區(qū)城變質(zhì)微弱或較局限，相對為高溫低壓及退變質(zhì)；6.構(gòu)造活動性質(zhì)轉(zhuǎn)換過程較急速而是著，地層接觸關(guān)系多表現(xiàn)為顯著的角度不整合；7.巖漿活動強烈，形成區(qū)域性帶狀中酸性侵入活動巖基帶和各種巖性的火山活動；8.區(qū)域變質(zhì)作用強烈，相對為遞進中、低溫高壓變質(zhì)，20何