• / 79
  • 下载费用:5 下载币  

第十一章正断层与伸展构造

关 键 词:
地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
第十一章正断层与伸展构造第一节 断层: 上盘相对于下盘向下滑动的倾向滑动断层。伸展构造: 由于正断层造成岩石单元的水平伸展,故正断层又可称为伸展构造(断层)。σσσσ1133σ 3 σ 12 应力状态及形成机制利于正断层形成的 应力条件 为:最大主应力 (σ 1)在竖直方向上增大,或最小主应力 (σ 3)在水平方向上减小,或上述两种过程同时作用。σ 3 σ 1σ 3 σ 1σ 3 σ 1利于正断层作用发生的 地质背景 是:经历水平拉伸(伸展)或垂向穹隆和抬升的地区由于经历正断层作用的地壳岩石单元发生了水平方向上的伸展,所以正断层也被称为 伸展断层 ,但伸展断层一般特指由 区域性伸展形成的大规模低角度正断层,特别是指拆离断层。第二节、 正断层的一般特征a. 断层上盘相对于下盘向下运动b. 被断岩石单元产生水平伸长(伸展)效应1234上盘 下盘地层时代 较新 较老变质程度 较低 较高构造层次 较浅 较深第三节、 正断层的几何形态根据断层面的几何特征以及断层面和被断岩石的旋转性质,正断层可被划分为三种类型:非旋转平面正断层、旋转平面正断层和 铲式断层a. 非旋转平面正断层:平面状断层面,断层面和被断岩层均不发生旋转,说明所有的运动为平移运动。一般形成地堑和地垒构造是共轴变形的产物 Tt  c o sb. 旋转平面正断层(掀斜断层):平面状断层面,断层面和被断岩层均发生旋转掀斜断块:由正断层围限的旋转了的岩石块体掀斜盆地(半地堑):在掀斜断块上发育的不对称盆地,其一侧由正断层控制(箕状盆地)多米诺或书斜式构造:由一系列旋转平面正断层和掀斜断块组成的构造。φ θφ S= l / = i/ φ +θ ) / S = l / 1+ l /180° -φ i) = 10 / = 180° -φ i)/ φ +θ ) / 铲式(犁状)断层: 具有下凸断层面,且断层面产状向地表变陡而向下随深度变缓的断层。正断层的构造样式a. 地堑与地垒地堑: 由两组走向近平行且相向倾斜的正断层及其所夹持的下降断块形成的构造地垒: 由两组走向近平行且相背倾斜的正断层及其所夹持的抬升断块形成的构造半地堑: 单侧由正断层控制的下降断块;或由一组倾向相同的正断层控制的一系列下降断块形成的构造样式半地垒: 单侧由正断层控制的上升断块;或由一组倾向相同的正断层控制的一系列上升断块形成的构造样式盆岭构造: 由一系列走向近平行的地堑(半地堑)和地垒(半地垒)相间排列形成的构造。因为地堑一般形成盆地而地垒形成山岭,故称为盆岭构造b. 断陷盆地 :是在地壳伸展作用下形成的以正断层为边界的盆地,如地堑、半地堑等。如果盆地只在一侧发育正断层,则形成不对称箕状盆地,多见于铲式断层和掀斜断层。断陷盆地-正断层前陆盆地-逆断层走滑拉分盆地-走滑平移断层c. 生长断层(同沉积断层)断层活动与沉积作用同时发生而形成的断层称为 生长断层逆冲断层和正断层均可形成生长断层,但正断层最为常见特征1) 上盘与断层活动同时形成的地层厚度明显比下盘同一地层的厚度大,有时断层会切入某一地层的下部而不切穿整个地层,这时该地层在断层两侧的厚度会有截然的不同但。2) 地层断距随深度增大而增大。3) 绝大多数生长断层为铲式断层4) 铲式断层上盘同断层活动沉积地层厚度向断层方向增厚5) 断层的运动速度会由于沉积的加载而加速,从而沉积中心的地层厚度会向上增大6) 在铲式断层中上盘因为重力作用而产生反牵引现象随着美国盆岭区第三纪伸展构造的研究,提出了许多伸展拆离模式,如 图 1)。随着研究的深入纯剪模式逐渐被单剪模式所取代,而且单剪模式也趋于复杂化,形成三维的多层次的多种构造要素的组合模式。(一 ) 纯剪切伸展模式( 共轭高角度正断层系、对称地堑、裂谷盆地– 岩石物理状态与岩石圈变形– 水平拉伸纯剪变形与非旋转应变– 上部地壳至下部地幔的均匀变形岩石圈纯剪切模式(二)简单剪切伸展模式( 基本要点:– 低角度( ~12° )大位移正断层的发现;– 伸展变形 — 大型低角度正断层 — 旋转变形 — 上盘旋转正断层 —下盘微弱变形 — 单剪变形;– 地壳至地幔的伸展减薄具有不均匀性;– 下盘隆升与变质核杂岩;d 裂谷裂谷: 伸展作用形成的,由地堑、半地堑及其他与正断层相关构造组成的区域性狭长构造带 ,一般表现为以断层为边界的狭长谷地。裂谷一般由地幔上涌(地幔柱)或区域性伸展形成,其进一步发展可演化成大洋盆地。裂谷系统 :根据裂谷发育的位置可划分为:大陆裂谷: 大陆裂解的开始,如东非裂谷带陆间裂谷: 新洋盆的初始阶段,如红海洋中脊裂谷: 海底扩张的中心,如大西洋洋中脊裂谷板块构造与裂谷的对应关系大陆裂谷 陆间裂谷 洋中脊裂谷大陆裂解 大陆漂移 海底扩展大陆裂谷的特征1)地貌表现为狭长线状盆地2)构造形式为由地堑、半地堑及其他与正断层相关构造3)发育含有蒸发岩类的厚层陆源碎屑沉积4)发育大量的岩浆岩:高原或溢流玄武岩,特别是双峰式火山岩及其相关的侵入岩系。5)活跃的地震与火山活动-所以是一种板块边界6)线性负重力异常,高地热梯度,边界上为陡立的重力、磁 性梯度带。7)软流圈上涌、地壳减薄、具有低速的壳幔过渡带。e 拗拉谷拗拉谷: 与大陆边缘高角度相交,向洋盆方向张开而向大陆方向消亡的裂谷。其特征与大陆裂谷相同。拗拉谷起源于地幔柱之上洋中脊-洋中脊-洋中脊三联点。其中三联点的两支发展成新洋盆,但第三支停止发展而停留于初始的裂谷阶段。所以,拗拉谷又称为盲支。f 岩墙群岩墙:一种截切围岩层理、面理等,呈板状或似板状的侵人岩体。岩墙群: 呈近平行、放射状或同心状排列的一组岩墙。岩墙群是伸展构造形成的一种重要的构造形式。岩墙群一般特指近平行排列的岩墙群,它们一般发育于裂谷和拗拉谷。放射状岩墙群一般一火山或岩浆穹隆为中心向四周发散。同心状岩墙群可能与火山的垮塌相关。岩墙群可作为前寒武纪大陆固结、大陆伸展及其伸展量的标志。还可以作为古大洋扩张方向的判别标志。g 拆离断层和变质核杂岩拆离断层:区域性伸展形成的大规模低角度正断层。拆离断层将年轻或浅构造层次的岩石直接叠覆于古老和深构造层次的岩石之上。通常是,拆离断层上盘为不变质或极低级变质岩,下盘为具有糜棱岩结构的高级变质岩。拆离断层的特征:1) 区域或亚区域规模,至少可达数十公里。2)超过 10公里的巨大位移量。3)上盘因伸展而发育一组或多组正断层,它们向下合并于拆离断层,而下盘则很少发育类似的断层。4)具有特有的断层构造岩组合序列,具有早期韧性变形后期脆性变形的变形历史,其先后形成不同性质的构造岩并在一个窄带上依次叠加。典型的构造岩组合由老到新依次为: (a)糜棱状岩石; (b) 绿泥石化角砾岩; (c) 微角砾岩(常含有假熔岩); (d) 断层角砾和断层泥。拆离断层的构造岩组合系列是拆离断层正断抬升作用的结果。拆离断层作用过程中,在不同的构造层次上形成不同的构造岩。随着拆离断层作用的抬升,形成于深部的糜棱状岩石逐渐向上运移,依次经历退化变质剪切作用(角砾岩-绿泥石化角砾岩)、脆性碎裂作用(微角砾岩)。这些岩石依次叠加,最终形成特定的断层构造岩序列。变质核杂岩 ( 由拆离断层限定的孤立穹隆状地质体,由经历了韧性变形的中-高级变质岩和岩浆侵入体组成,其上被低级变质或不变质、浅构造层次(拆离断层)上盘以构造关系覆盖,并且上盘经历了长距离的位移。实际上,变质核杂岩 (是拆离断层的下盘,它经历了拆离断层的正断抬升作用,并由于均衡调节作用和岩浆上窿作用而形成穹隆状态。变质核杂岩的特征1)空间上为孤立穹隆状地质体,平面呈近圆形或长圆形,其中经常具有一翼陡一翼缓的几何特征。 从深部(中下地壳)出露到地表的中-高级古老变质岩组成,通常具有较晚期的岩浆岩侵入体。3)顶部发育含糜棱状岩石的大型剪切带,剪切带顶部被拆离断层切割,并引起脆性变形和蚀变作用,形成绿泥石化角砾岩、微角砾岩甚至假熔岩。4)上盘由低级变质或不变质的上地壳岩石组成。5) 变质核杂岩( 变形行为与上盘完全不同,性变形;上盘-脆性正断层。6)变质核杂岩顶部剪切带的运动学特征与上盘相同,说明它们是在同一递进变形过程中形成的。变质核杂岩的四要素:1) 拆离断层(低角度及其岩石组合)2)下盘糜棱岩化中-深变质岩3)上盘发生正断层作用的浅层次岩石4)在剖面上必须有明显的岩层缺失拆离断层的形成机制根据安德森( 式,正断层应高角度,逆断层才是低角度。但自然界大多数大规模正断层是低角度的。这是目前国际地质学界没有解决的问题。为此郑亚东教授( 1999)提出了最大有效力矩准则: 在伸展环境下,脆韧性层状岩石将形成伸展褶劈理 (该劈理的倾角受最大有效力矩控制,一般为 35度左右,这些伸展褶劈理进一步扩展形成低角度正断层。用于解释地表或近地表断层• 假设条件:–地质体为均质,无先存软弱面–受力均匀,沿着地表剪应力为零;主应力水平或直立–断层面均为剪切面用于解释地表或近地表断层• 假设条件:–地质体为均质,无先存软弱面–受力均匀,沿着地表剪应力为零;主应力水平或直立–断层面均为剪切面断层作用的应力状态莫尔圆逆断层作用的应力状态莫尔圆受力条件复杂• 三种附加应力状态– 标准状态与 垂向力• 水平剪切力• 一对高级角度正断层• 意义侧向水平挤压• 要点 :– 侧向挤压 —— 根部推动力– 强烈缩短 —— 巨大位移逆冲推覆构造的形成模 式• 侧向水平挤压– 板块活动(陆 — 陆)• 侧向水平挤压– 板块活动(洋 —陆)逆冲推覆构造的形成模 式• 重力滑动说• 要点:– 重力存在 —— 高度差异 —— 位能出现– 软弱层存在– 低角度正断层– 平卧翻卷褶皱形成•实例:嵩山• 重力扩展说• 要点:– 重力作用导致垂向压扁 —— 降低高度– 岩石或岩体向静岩压力小的方向流动扩展逆冲推覆构造的形成模 式逆冲推覆构造的形成模式• 孔隙液压的效应• 要点:– 高孔隙液压对岩石起浮力作用– 降低上覆推覆岩块的有效重力– 减小推覆体与下伏岩块之间的摩擦力a. 纯剪切模式:形成由两条相背倾斜拆离断层限定的对称型变质核杂岩。 b. 简单剪切模式:形成由一条拆离断层在一侧限定的不对称型变质核杂岩。一、区域性岩石圈伸展模式第五节、伸展作用的动力学模式(拆离断层和变质核杂岩的形成机制)岩浆作用 地壳增厚导致失稳作用热及流体作用引起拆离断层作用 伸展岩浆作用 → 热窿 → 滑覆(热隆模式)二、岩浆作用引起的伸展作用构造位置:洋中脊 (7) 和板内伸展区 (8)。拆 沉软流圈的上涌岩石圈的反弹伸 展俯冲-增厚三、拆沉作用陆 — 陆碰撞带后造山垮塌 (5)造山带挤压缩短重力扩散(垮塌) 伸 展增厚的不稳定造山带楔体不稳定根部四、造山带垮塌碰撞带后造山垮塌(5)五、变形分解碰撞带,同造山期侧向逃逸构造 (4)六、“挤瓜子”构造陆 — 陆碰撞带,平行汇聚方向的同造山伸展( 3)向斜由侏岁系红色砂泥岩组成。是喜马拉雅晚期才形成的构造区。它们的形成是和受青藏高原隆升支配的深断裂活动有成因联系。基底控制盖层、深层支配浅层、断层支配褶皱。断层在平面呈近于平行的雁列展布,或呈“ x’,或“ Y’,字型展布 ;在剖面上以逆冲断层组成“ X”或“ Y”型地垒或地堑结构。深层断垒带浅层形成背斜带、深层断堑带浅层形成向斜带 〔 6〕 (图 3),因此在高陡窄背斜与向斜的转折部位或向斜内,发育众多的隐伏断裂控制的低缓的隐伏构造,前者如天东、开江等大气田,后者如卧龙河、福成寨等气田。伸展构造与逆冲推覆构造的对比 类型 标志 伸展构造 逆冲推覆构造 基本结构 由拆离断层面、上拆离盘(伸展外来系统、滑覆体)和下拆离盘(基底、原地系统)三部分组成。 由逆冲断层面(滑脱面)、上盘(上覆系统、外来系统、推覆体、逆冲席)和下盘(下伏系统、原地系统)三部分组成。 成因 在拉张作用下形成的以正断层为主体组合成的构造系 挤压作用下形成的以逆断层为主体组合成的构造系 地层层序 地层缺失,使地层柱变薄 地层重复,使地层柱增厚 运动方向 上盘相对向下滑,水平伸展 上盘相对上冲,水平收 缩 糜棱岩发育 主要在下盘 主要在上盘 变质相带 变化迅速,从上盘不变质或浅变质相可突变到下盘的较深变质相 造成变质相带的重复与倒置 伴生断层组合型式 抬升断块、掀斜断块 叠瓦状冲断层 1)正向反转构造先期构造以正断层为主,在张性引力作用下形成,后期以挤压应力作用为主,上盘沿原断层面逆冲作用形成反转构造。其特点是上盘的逆冲往往仍保留了较厚的沉积层,形成不谐和的构造沉积关系。当然,局部也会因剥蚀而不再保留正断层发育时的较厚的沉积厚度。但新的层序有向上变粗的沉积序列。2)负向反转构造指原来的逆断层系列,在张性应力系统下,沿原断层面形成系列逆断层。其鉴别特征是,原来逆断层上盘的剥蚀层面上部形成了比二盘较厚的沉积层,而且有向上变细的正向序列特点。3)正负反转构造的组合典型的张性一压性 ),由于经历了张性、压性、张性的三期构造作用,其同沉积作用产物,上盘以二个厚层夹一个薄层,而下盘以二个薄层夹一个厚层。典型的压性一张性一压性环境三组合,由于构造环境从压性、张性、压性的变化,上盘岩性以二簿夹一厚层,而下盘以二厚层夹一薄层为特征。但对于一个沉积盆地而言,以简单的正向反转转化为负向反构造为主,因为沉积盆地往往以裂陷下凹开始,以盆地的萎缩为结束。但也有复合型盆地,如胜利油田古生界往往由挤压构造为主,而中生代经历了裂陷发育与萎缩的阶段,是复合性反转构造盆地。七、走滑作用板内走滑断层( 6)transpressiontranstension
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:第十一章正断层与伸展构造
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-20346.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开