裂陷盆地的构造变换带 构造分段作用:是指造成区域或局部构造发生分段的一种构造作用形式,是由多方面因素引起的,它具有动力学或运动学的含义;
变换构造:指分段作用形成的结果或表现形式即变换构造,具有几何学的含义。
伸展构造背景下的“变换构造”:是指为保持区域伸展应变守恒,在伸展变形构造的分区、分段、叠覆或交接等部位形成的一类起应变调节或传递、构造连接或转换作用的构造体系。它在裂谷盆地发展过程中对伸展构造的分段(或分块)活动起着
重要的控制作用。
变换构造带:是指由一个或多个变换构造及类型所组成的、在空间上具有一定的规模和延伸方向的变换构造组合。
裂陷盆地构造变换带类型:
1.同向倾斜伸展构造变换带
同向倾斜的半地堑群,半地堑与半地堑多呈错列状,二者之间通过斜坡来调节。 2.背向倾斜伸展构造变换带
背向倾斜伸展构造组合的调节带,半地堑群相背倾斜,中间为一凸起相隔,即一组半地堑西断东超,另一组半地堑东断西超,中间凸起的隆升调节带两侧半地堑的伸展应
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变。
3相向倾斜伸展构造变换带.
相向倾斜伸展构造组合调节带位于两相向倾斜的半地堑之间。这类调节带位于两个半地堑的斜坡端,常常保留有裂陷期沉积物。 4.S型伸展构造变换带
两个半地堑倾斜相反,伸展正断层呈“S”状相联,两者之间高隆或横断层为伸展应变调节带。
5.同向倾斜串联式伸展构造变换带
半地堑一端与同向倾斜的另一半地堑端相联,在相互联结端形成了高垒带或鼻状构造,称为两个半地堑伸展应变调节带。 影响裂陷盆地演化的因素:
构造变换带对沉积作用的影响:
裂陷盆地整的正断层往往彼此连接构成连锁断层系统,而且这些断层通常都是同生断层或生长断层
克拉通内部的裂陷盆地可以是大陆内部相对封闭、独立的断陷湖盆,也可以是彼此相连直至与海洋联系在一起的开放式湖盆。大陆边缘的连线盆地怎可能直接与海洋相连或成为洋盆的一部分无论哪种类型的裂陷盆地,注入裂陷盆地的水系都会包含有横向(短轴)河流和纵向(长轴)河流。前者是指从盆地肩部注入盆地的河流,后者是指从盆地两端注入(流出)盆地的河流。这些河流的流向和进入裂谷盆地的入口无疑会受到裂陷盆地中的伸展断层系统影响,其中变换带往往是河流进出盆地的位臵,对沉积扇、三角洲的发育有明显的控制作用。
裂陷盆地的沉降作用受主干正断层位移诱导的断块升降运动影响,而构造变换带对盆地的沉积作用有一定的控制,在流域水系的河流需要穿越断层带进入盆地的情况下,河流会自然地选择在地形相对平缓的构造变换带位臵注入湖盆;在主要河流平行于主要构造浅方向发育的情况下,河流会自然选择主干断层尖灭端部位进入断层上盘断陷湖盆中。 构造变换带是油气聚集的重要区带:
裂陷盆地一般经历了前裂陷、裂陷及后裂陷等三个不同特征的构造演化阶段,每一阶段都可能发育良好的烃源岩和储集层,因此其油气资源十分丰富。裂陷盆地在裂陷阶段的构造和沉积演化主要受伸展断层系统控制,而构造变换带在伸展断裂系统活动过程中起着特殊作用,通常是油气聚集的有利区带。
从裂陷盆地构造演化角度看,其一,构造变换带在裂陷盆地演化过程中处于相对高的构造部位,有利于油气运移聚集;其二,构造变换带往往是物源注入断陷湖盆的通道,有利于优质储集层的发育;其三,构造变形是裂陷盆地构造变形的相对复杂的区带,有利于构造圈闭的形成。因此,构造变换带是裂陷盆地最有利的油气聚集区带。
裂陷盆地演化的影响因素
对裂陷盆地演化主要影响因素有区域性的甚至于全球性的岩石圈动力学背景、岩石圈的结构、地壳裂陷伸展机制以及岩石圈伸展速率等。
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①Morley(1989)认为,大陆岩石圈发生裂陷作用后朝着什么途径演化与大陆岩石圈内部是否发育大规模拆离断层有关。
②Kusznir等(1987)认为:在大陆地壳或岩石圈持续伸展的情况下,裂陷盆地向何方向演化与其伸展应变速率及地壳组成有密切关系。
ⅰ高应变速率伸展可能导致裂陷作用发生在较窄的地壳范围内,并使大陆裂陷盆地向陆间裂谷—大洋裂谷方向发展演化.
ⅱ低应变速率伸展则可能导致裂陷作用发生在更宽阔的地壳范围内,并出现底角度或近水平的拆离断层,形成一系列的拆离断层上盘的裂陷盆地或演化成为伸展造山带
③Buck(1991)根据已知的不同大陆裂陷盆地的地壳结构和热流等特征,提出了三种大
陆裂陷仲展模式并进行了数值模拟分析。模拟分析的结果表明,对裂陷模式起控制作用的是裂陷作用开始时期的地壳厚度和岩石圈热状态。
ⅰ核杂岩模型:厚度较大,具较高热流值,伸展速率较快; ⅱ宽裂陷模型:厚度较薄,具较低热流值,伸展速率非常快; ⅲ窄裂陷模型:厚度最薄,具有更低的热流值,伸展速率小。
裂陷盆地的形成和演化的五种途径:(详见P74)【看看书吧,孩子】
1)大陆裂谷—陆间裂谷—新生大洋盆地 2)大陆裂谷—衰退裂谷—坳拉槽 3)大陆裂谷—被动大陆边缘
4)大陆裂谷或裂陷盆地—大陆内坳陷盆地 5)大陆裂陷盆地—伸展造山带
弧后盆地的四种类型:(详见P91)【仅作参考】
1)在陆缘岛弧或洋内岛弧的内部或弧后由裂陷和海底扩张形成的弧后裂陷盆地; 2)在板块重建期间俯冲带突然改变方向并捕获“老洋壳”形成的弧后盆地; 3)在大陆地壳上发育的弧后盆地,并进一步演化成为弧后前陆盆地;
4)由板块斜向俯冲产生的横向伸展分量使板块边缘裂陷形成的边缘海盆。
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第四章:压陷(挠曲)盆地的构造学分析
压陷盆地定义:马杏垣等(1987)最早将其提出:指那些受逆冲断层控制的盆地,将它视“裂陷盆地”的对应物。
压陷盆地形成的动力学机制 “压陷盆地”的形成与板块俯冲和碰撞作用有关,表现为地壳或岩石圈的缩短变形,也称之为“压缩盆地”、“收缩型盆地”。从形成机制看,该类盆地是在挤压作用下断层上盘上升并引起下盘发生挠曲变形而形成的,也称为“挤压型盆地”或“挠曲盆地”。 其主要的动力学机制有:①压陷-挠曲作用;②岩石圈挠曲作用的弹性理论模型; ③造山楔动力学 ㈠、压陷-挠曲作用 压陷作用:将在挤压力作用下地壳或岩石圈发生破裂并致使一部分地壳断块体(或板块)相对上升,而另一些地壳断块体(或板块)相对陷落成为盆地的构造作用。
“压陷作用”仅限于指尺度较大的地壳断块之间的逆冲作用和挤压引起的地壳中浅部构造层大尺度的褶皱变形。
大洋岩石圈俯冲到大陆岩石圈之下(B型俯冲)、一个大陆地壳断块体(或板块)上冲到另一个地壳断块体(或板块)之上(A型俯冲)以及挤压造成的大尺度的褶皱变形等等。 挠曲构造作用:压陷作用使一个(一些)地壳断块体(或岩石圈板块)上冲到另一个(一些)地壳断块体(或岩石圈板块)之上,下伏的地壳断块体在受到上覆地壳断块体的垂直载荷作用时还会发生挠曲变形,这种构造作用称为挠曲构造作用。
在板块运动过程中,由于板块俯冲、大陆碰撞或板块的构造作用、火山作用等都会造成岩石圈的某些部位受到垂直载荷作用,从而使岩石圈发生向下弯曲的挠曲变形。
⒈当大洋岩石圈俯冲到大陆岩石圈之下,即所谓的B型俯冲,这时大陆岩石圈作为负荷压在大洋岩石圈之上并使大洋岩石圈发生挠曲作用。
⒉当两个大陆岩石圈发生碰撞时,其中一个大陆岩石圈俯冲到另一个大陆岩石圈之下,即所谓的A型俯冲,这时压在下面的大陆岩石圈发生挠曲作用。
压陷-挠曲作用特征/联系:
①“压陷”和“挠曲”通常是挤压动力学过程中有密切联系的两种构造作用方式,也是压陷(挠曲)盆地形成的主要动力学机制;
②挠曲作用造成的地壳变形实际上是一种“横弯褶皱”变形,只引起地壳表面的垂直升降位移,不引起地壳的大规模收缩应变;
③压陷作用单造成地壳的收缩应变,还为挠曲作用提供了构造负荷;
④“压陷”是挤压体制下盆地形成的最根本的动力学机制,“挠曲”是盆地形成过程的具体体现;
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⑤挠曲作用也可以发生在非挤压的环境中。 ㈡、岩石圈挠曲作用的弹性理论模型【见P99页】
岩石圈板块内部受垂直载荷作用力使岩石圈发生挠曲,理论上相当于无限长的“板”受垂直载荷力作用的挠曲。而板块(或地壳断块体)边界所受垂直载荷作用力相当于半无限延伸的“板”(或“悬臂梁”)在端部受垂直载荷力的挠曲。 ㈢、造山楔动力学 造山楔:是指俯冲带(通常是A型俯冲)之上的楔状增生体,主要由沉积岩层组成。
在来自后方的水平推挤力作用下(这种力源可能与板块的聚敛运动有关),造山楔内部会发生逆冲—褶皱变形和重力滑动。 造山楔对前陆挠曲变形的影响:
(1)对于前陆板块来说,造山楔是一种壳上负载,它的形态和构造影响前陆板块的挠曲作用,影响着前陆盆地的形态和构造。
(2)造山楔的缩短、增厚或伸展前移,都会导致挠曲板块的负载状态发生变化,从而影响前陆板块的挠曲变形。因此造山楔的发展演化影响着前陆盆地的发展演化。
(3)造山楔的构造抬升与侵蚀能够为沉积盆地提供碎屑来源,因此造山楔的剥蚀史与前陆盆地的沉降史有联系,造山楔的岩矿物质与盆地地层中的碎屑成分有联系。
增生楔上沉积物很少;构造变形很强。 造山楔演化模型:
(1)在造山楔形成之初,造山楔以前缘加积为主,在楔状体前缘产生逆断层,以叠瓦状你冲构造为主,也发育反冲断层,使楔状体前缘的坡度降低,并引起楔状体内部缩短、增厚,楔状体下部也可能在剪切作用下形成双重构造;
(2)随着造山楔底部的剪切作用的加强,底部的加积变得更加明显,楔状体下部形成双重构造、盲冲构造和褶皱变形,并导致楔状体后缘出现伸展断裂,造山楔下部还可能发生高压变质作用;
(3)底部加积持续进行,伸展作用使造山楔下部的高压岩层抬升,造山楔后缘的伸展作用促使前缘发生某种程度的逆冲收缩变形;
(4)底部加积和伸展作用使高压变质岩层抬升,造山楔顶部岩层遭受侵蚀,造山楔演化到成熟阶段。
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压陷(挠曲)盆地类型及其特征 板块运动体制中的压陷(挠曲)盆地类型 压陷(挠曲)盆地的形成与板块之间的相互聚敛运动和板内挤压的构造环境有关。依照盆地在板块构造中的位置或板块构造运动的关系可分为:
⒈与板块B型俯冲作用有关的压陷(挠曲)盆地 ①海沟(增生盆地) ②(弧前)斜坡盆地 ③弧前盆地 ④弧后前陆盆地
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