亚洲扩展式挤出构造——从简单粘土实验得到的新启示

在单向限制的粘土(塑造模型用的代用粘土)块上进行平面压入实验,有助于我们对东亚大陆块内部有限变形和走向滑动断层演化的认识。几条大型左行走向滑动断层的活动是相继的,一个时期以一条断层活动为主。实验表明在碰撞期之初20~30百万年间,印度插进亚洲并旋转约25°,与此同时印度支那沿着左行红河断层东南挤出约800公里。这次活动可能是中国南海在晚中新世前张开的原因。然后,挤出构造向北迁移,阿尔金山断层成为第二条大型左行断层,同时中国南部则向东运动达数百公里。在此过程中,印度支那继续顺时针旋转达40°,但是红河和南部其它走向滑动断层的运动方向则相反。墨吉盆地和安达曼海的张开(直到现在)看来也是这种挤出运动的简单结果。中国东北和云南的近期裂谷可以认为是中国南海和安达曼海的早期状况。另外一些第三纪构造,诸如泰国湾的沉积盆地,根据我们实验取得的论点也可解释为碰撞的效应。这些实验还说明:另一个大型左行走向滑动断层和裂谷系将越过天山、蒙古和贝加尔扩展至鄂霍次克海。     

红河断裂两侧早第三纪古地磁研究及其地质意义

通过在红河两侧（大姚、景谷、江城、勐腊剖面）的早第三纪古地磁样品的研究，进一步证实了红河两侧由白垩纪古地磁研究所揭示的印支地块相对于华南地块存在的左旋相对运动。这一结果说明了印度支那地块在印度板块的挤压下，于早第三纪至中新世沿红河大断裂发生向南侧向滑移达1000km左右，它不仅使青藏高原的巨大构造缩短得到调整，而且在北部湾地区形成伸展构造，并引起南中国海的张开。印度支那地块北部各地区的差异性旋转和红河断裂共轭的剪切断裂系的发育，以及红河大断裂早第三纪至中新世左旋剪切作用密切相关。     

南中国海成因:右行拉分作用与左行转换挤压作用交替

总结分析了南中国海各次级盆地及其周缘有关盆地的裂谷作用序列 ,认为它们的裂谷作用序列是相似的 ,虽然存在局部差异。古近纪 (—早中新世 )和新近纪分别为一级裂谷阶段和后裂谷阶段 ,并可进一步划分次一级裂谷和后裂谷阶段。南中国海总体几何学特征及其次级盆地和周缘盆地的几何学特征表明 ,它们的裂谷作用是以近南北向主断裂为主剪切的右行拉分作用。在右行拉分过程中 ,东越南断裂的南延 (翼他陆架部分 )可能没有发生巨大脆性平移而表现为巨大的右行韧性牵引 ;印支—苏门答腊地块是被东越南断裂、东安达曼海断裂、红河断裂和苏门答腊断裂等四条断裂围限的呈菱形的右行走滑双重构造。深海盆的洋壳在许多方面与概念化大洋洋壳不同 ,相互矛盾的各种磁异常条带年龄并不可信。它的洋壳是右行拉分作用形成的洋壳。它们的后裂谷作用是以近南北向主断裂为主剪切的左行转换挤压反转变形为特征。联系到裂谷作用序列 ,南中国海成因具有右行拉分作用、裂谷作用和左行转换挤压作用交替出现的特征 ,表现了具有转换性质的“开”与“合”的更迭     

莺歌海盆地成因及其大地构造意义

莺歌海盆地位于南海西北部 ,属 NW走向红河断裂带向南海海域的延伸。本文通过对盆地结构、沉降特征和构造 -沉积迁移过程的研究 ,提出莺歌海盆地在始新世—早渐新世期间属左旋扭张性断陷盆地 ,晚渐新世—早中新世的盆地演化阶段受到红河断裂带的左行剪切运动影响。莺歌海盆地的形成和演化历史反映了印藏板块碰撞过程对南海形成演化的影响历史     

苏州西南部的推覆和伸展构造

根据大量的地质、钻孔资料,结合地球物理资料和岩组分析研究,发现苏州西南部中生代以来至少经历了两期重要的构造变动:先期的推覆、后期的伸展。推覆时代确定在早、中三叠世之后,晚侏罗世之前。其后该区便转入伸展构造发育期。推覆构造具有台阶状逆断层及其相关褶皱组合的几何学特征。推覆动向大体从北西(340°±)向南东,并有左旋逆冲性质。根据平衡剖面恢复,确定最小推覆缩短量为18—20公里,缩短率为45.6—47.6％。伸展拉张为表层的重力滑动,浅层形成NNE走向为主的“堑—垒”式对称正断层体系。区域盆地构造走向,野外地质和岩组的研究表明拉张主方向大体为NW305°—SE115°,并具右旋运动性质。挤压和拉张、推覆和伸展的叠加改造,使得苏州西南部的地层,包括大部分岩体在内,均成为无根构造岩片的叠置。这对研究该区高岭土和多金属矿床的成矿机理和指导找矿有重要意义。     

基底收缩对斜向挤压盆地构造格局影响的实验研究

实验设计了不同基底条件的两个斜向挤压砂箱模型,实验结果表明:基底收缩可以促使斜向挤压盆地形成复杂的构造面貌,说明复杂构造格局并非总是意味着盆地经历了复杂的构造变形过程、或变形历史。基底收缩的斜向挤压实验模型说明盆地内部不同走向的断层也可以形成于同一挤压变形过程,不同走向的断层非总是意味着盆地经历了多期构造作用。基底收缩可以促使斜向挤压盆地形成雁列式断层带,雁列式断层带并非是走滑活动、或拉分作用的确凿证据。基底收缩可以促使斜向挤压盆地形成背冲式构造组合格局。基底收缩的斜向挤压实验模型为研究复杂构造格局盆地的成因机制提供了新思路。     

正向和斜向裂谷作用实验模型

砂箱实验模拟了正向和外向裂谷的三维演化过程，裂谷作用的方位角α（α为裂谷轴和伸展方向之间的夹角）分别取90°（正向裂谷）、75°、60和45°（斜向裂谷）。实验模型分别在水平和垂向上做切面。正向裂谷模型以长、直的边界断层和内断层与拉伸方向正交为特征。外向裂谷模型以短、分段的边界断层和内部断层为特征。在科向裂谷模型中，边界断层呈雁行排列，并与基底伸展带平行；裂谷内断层与伸展方向大角度相交。在中度外向和斜向裂谷（α＝60°和45°）中，随着拉伸量的增加，裂谷内断层朝着平行于边界断层方向发生旋转。在所有实验中都没有发现走滑或斜滑断层。所有模型中，裂谷边界断层和内部断层沿走向分段，在断层重叠部位形成中继断坡构造。共轭正断层组成的调节带能够实现裂谷系统走向方向上半地堑不对称性的转变和沉降中心的错开。实验产生的断层样式可与现代年轻裂谷中断层样式进行很好的对比，在这些现代裂谷中，也没有发现由基底控制的走滑或科滑转换断层。实验模型得出断层的几何形态可以作为识别正向和斜向裂谷中断层样式的样板。     

滇西北新构造应力场与现代构造应力场的初步探讨

本文通过对滇西北地区地震构造、水系格局以及震源机制、原地应力测量、三角网测量,跨断层位移测量资料进行对比分析认为:以金沙江—红河断裂为界分为东西两区,新生代始新世晚期—中新世之间,欧亚与印度两大板块碰撞后主压应力方向由NE60°转为SE100°,大约向右旋转约40°。上新世—第四纪本区经历了四次重要的地质事件,新构造应力场曾发生几次变化。大理冰后期维西事件使本区新构造应力场发生变化。全新世以来的现代构造应力场,在东区主压应力方向向右偏转约10°,西区向左旋转约10°。因而,全新世—现代构造应力场在西区显示了反扭的特点,而东区仍继承了新构造应力场总体向右旋转的趋势。     

红河断裂带地震地质特征

本文根据地质、地貌、新构造运动的资料,讨论了红河断裂带的地质构造特征,着重于新生代的活动性。认为红河断裂是一条新生代作右旋水平运动为主的走向滑动断层。其两侧断块在新生代以不同方式和方向经受了强大的剪切应力作用。哀牢山断块向北东方向的逆冲上隆形成狭长状第三纪挤陷盆地。红河断裂的水平右旋运动,形成雁行状排列的新断裂,与红河断裂构成“入”字型构造。红河断裂在新生代最大错距达6公里,由北西向东南错距逐渐减小。本文认为,红河断裂结构单一。第三纪至现今活动中心由南东向北西迁移。现今危险地段是大理、下关一带。弥渡盆地以南,断裂活动以蠕滑形式释放能量。(编者按:该结论与本刊本期所载“中美地震工作者对红河断裂的最新研究”报导的结论不同,供读者鉴别。这类予测,有待受大自然的检验。) 红河断裂带在地质构造上的重要位置,早为广大地学工作者所重视,但其地质研究程度仍比较低。1981年,笔者对红河断裂带进行了地震地质调查,本文从构造活动和发展的角度,就红河断裂带的地质构造特征、新生代的活动型式、地震活动的构造条件进行初步探讨。本文涉及范围北起弥渡苴力(E 100°35′,N 25°13′),南至河口新街(E 103°36′,N22°49′)。曾有文献称之为“元江断裂南段”,本文称之为“红河断裂带”。     

柴达木盆地东北部新近纪构造旋转及其意义

青藏高原东北缘构造变形的研究是认识高原隆起过程、机制和印度—欧亚板块碰撞远程效应的重要途径。柴达木盆地是印度－欧亚板块碰撞后南北向挤压应力为动力背景的高原东北部内陆盆地,沉积物主要来自于周边山地,完整的保存了新生代以来高原隆升的详细记录。通过柴达木盆地东北部瑙格剖面精细古地磁及构造旋转研究发现,20.1～15.1Ma以及15.1～8.2Ma柴达木盆地分别发生了9.7°±7.4°和6.4°±4.4°的顺时针旋转,约8.2Ma后,柴达木盆地东北部瑙格地区发生了16°±7.5°的逆时针快速旋转。通过分析认为,前两次的顺时针构造旋转事件可能与阿尔金断裂的左旋走滑有关。而约82Ma以来的逆时针旋转事件属于柴达木盆地东北部瑙格地区的局部旋转,可能与温泉断裂的右旋走滑有关,说明青藏高原东北部在昆仑山、阿尔金山和祁连山三条巨型断裂系左旋相对运动的宏观控制下形成的NNW向温泉右旋走滑断裂开始走滑的年代为约8Ma。     

多边断层研究现状

多边断层在世界50多个沉积盆地中均有发现,它是指平面上走向多方位且相互交叉组合成多边形形态、具有层控特征的伸展断裂系统,主要发育在被动大陆边缘盆地和内克拉通盆地内的细粒沉积物中。这类断层为非构造成因断层,目前占主流地位的成因机制有密度反转、脱水收缩和重力载荷机制;与构造正断层相比,多边断层明显具有层控性、多边性和体积应变等方性等特点。共同的几何学特征有:延伸长度短,多为平直或铲式断层,倾角变化范围为30°～70°(平均为45°),走向随机,断层平面交叉组合呈多边形形态。多边断层对储层砂体形态以及流体、天然气水合物的运移和聚集具有重要的意义。文中综合了自多边断层提出以来的国内外研究资料,概括了多边断层发育的几何学特征和成因机制以及多边断层对流体运移的影响,希望能对中国以后的多边断层研究提供参考。     

鄂尔多斯盆地东缘中—新生代构造特征及构造应力场分析

对鄂尔多斯盆地东缘黄河沿岸一带中—新生代构造特征的研究表明:盆地东缘中—新生代构造变形与印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动密切相关。印支运动对东缘构造影响相对微弱,受扬子板块和华北板块碰撞的影响,区内形成了一套挤压应力近NS向的共轭节理。燕山运动对东缘的形成演化意义重大,其基本构造形态就是在这一时期形成的。受古太平洋板块与亚洲大陆俯冲产生的远程构造效应的影响,区内发育NE—NNE走向的褶皱带;离石断裂受到SE—SEE方向的挤压,以脆性变形为主;节理解析获得的燕山期构造应力场以NW—SE向挤压为特征。喜马拉雅运动期间,盆地东缘的挤压方向转变为NE—SW向,其动力主要来自印度板块向欧亚板块的碰撞及碰撞期后陆内俯冲所产生的远程效应。     

南海西部晚渐新世主要断裂活动特征及与红河断裂之关系

南海的形成演化是众多被动型边缘海中最复杂的,而南海西部的断裂带构造活动特征又是南海中最复杂的构造之一。本文针对前人提出的红河断裂带出莺歌海盆地后的东延、南延以及东南延问题,通过晚渐新世-早中新世琼东南盆地受到南北向挤压的区域应力场分析,认为这期的应力主要来自南海西部近南北向断裂带的右旋剪切活动,结合红河断裂带的构造运动特征,提出晚渐新世末南海西部发生断裂构造置换,红河断裂带17°30′N以南近SN走向部分被南海西缘断裂带所置换,并且构造活动特征与北部红河断裂带明显不同,南海西部晚渐新世前后两个时期不同的断裂构造活动特征反映了印度板块与欧亚板块碰撞造成的两种不同影响效应。     

转换—正断拉张作用和不对称盆地:另一种拉分盆地模式

大陆转换断层常常伴生—些较小型的拉分盆地。但是,常常发育于转换断层附近的大型盆地,并不符合拉分模式,沿死海裂谷和El Pilar断层伴生的几个盆地的构造证明了这种观点,这些盆地极不对称,其一侧边界基本上沿着线状转换断层,另—侧则是—条近平行的正断层,表明走滑运动和转换—正断层拉张作用是同时发生的。这种现象不符合经典的断层理论,其原因可能是沿离散板块边缘转换断层比附近地壳软弱得多。分析发育于相对较硬的地壳内一条软弱转换断层附近的水平主应力方向表明,聚敛和离散板块运动分别造成了与断裂近垂直的挤压和拉张为特征的应力场。沿圣安德烈斯、死海以及El Pilar转换系统的构造样式表明,沿转换断层走向这两种应力状态可随时间发生预期的变化。     

印度支那地块第三纪构造滑移与青藏高原岩石圈构造演化

印度支那地块于早第三纪至中新世发生大规模地向东南方向走滑,同时伴随着15°顺时针旋转。青藏高原及邻区晚自垩世以来的古地磁古构造及地质年代学研究新成果,说明青藏高原岩石圈的构造演化过程,即古新世初印度板块与欧亚大陆的南缘拉萨地块碰撞,至49 Ma左右印度与拉萨地块发生全面拼合,随着印度板块进一步向北挤压,从碰撞期至16 Ma,印度支那地块沿红河大型走滑断裂发生侧向滑移;印度与“欧亚大陆”之间的构造缩短通过岩右圈板块沿着大型走滑断裂系的挤出以及板块间的消减得到调整。青藏高原大规模的岩石圈构造缩短很可能始于中新世27 Ma左右沿着早期陆块间的接合带发生。一些事实还说明青藏高原的总体隆起很可能是通过10 Ma前后和3 Ma以后多期非均匀隆升形成的。     

Termit盆地构造变形的力学机制

Termit盆地是中西非裂谷系中典型的中-新生代裂谷盆地,形成于早白垩世大西洋张裂的构造背景下。在白垩纪至古近纪经历了"裂谷-坳陷-裂谷"的构造演化过程,且两期裂陷作用形成的断裂走向不同。依据Termit盆地的基础构造特征,运用弹性有限元数值模拟方法,从动力学角度讨论盆地构造演化模式,为盆地的构造演化研究提供动力学依据。模拟结果表明,在早白垩世,盆地受区域NE-SW向拉张作用,在盆地西部边界发育一系列NW-SE向早白垩世早期断层。在古近纪,盆地受近EW向拉张作用,在盆地西部受早期断层影响较大的Dinga断阶带和Yogou西斜坡地区,局部应力场使断层发育走向为NW-SE;受其影响较小的Araga地堑发育张扭性断层,沿早白垩世断层呈雁行排列;不受其影响的Fana低凸起和Moul凹陷发育NNW-SSE向断层。     

青海鄂拉山断裂带晚第四纪构造活动及其所反映的青藏高原东北缘的变形机制

鄂拉山断裂带是分隔青海乌兰盆地 (柴达木盆地的一部分 )与茶卡—共和盆地的一条重要边界断裂 ,长约 2 0 7km ,由 6条规模较大的主要以右阶或左阶次级断裂段羽列而成 ,阶距约 1～ 3.5km。该断裂右旋走滑的起始时代为第四纪初期 ,约在 1.8～ 3.8MaB .P .期间 ,大的地质体累积断错约 9～12km。断裂新活动形成了一系列山脊、冲沟和阶地等的右旋断错及断层崖、断层陡坎等。晚更新世晚期以来 ,鄂拉山断裂带的平均水平滑动速率为 (4 .1± 0 .9)mm/a ,垂直滑动速率为 (0 .15± 0 .1)mm/a。鄂拉山地区的构造变形受区域NE向构造应力作用下的剪切压扁与鄂拉山断裂的右旋剪切和挤压的共同影响 ,共和—茶卡盆地和乌兰盆地均属于走滑挤压型盆地。青藏高原东北缘地区在区域性北东向挤压的作用之下 ,应变被分解为沿北西西向断裂的左旋走滑和沿北北西向断裂的右旋走滑运动 ,形成一对共轭的剪切断裂。鄂拉山断裂及其他北北西走向断裂的发展演化和变形机制表明青藏高原东北缘向东的挤出和逃逸是非常有限的。     

准噶尔盆地的类型和构造演化

准噶尔盆地的早二叠世属于裂谷还是前陆盆地 ,存在意见分歧 ;晚二叠世—老第三纪盆地的性质也不确定。文中通过对盆地构造几何学、沉降史、热史及火山岩的综合分析研究 ,对盆地类型和构造演化获得了一些新的认识 :( 1)准噶尔盆地在早二叠世为裂谷 ,晚二叠世为热冷却伸展坳陷 ,三叠纪—老第三纪为克拉通内盆地 ,新第三纪至今 ,由于印度板块与亚洲大陆碰撞才形成陆内前陆盆地。 ( 2 )对石炭纪—早二叠世的岩浆活动结合区域构造资料的研究表明 ,准噶尔地区古生代的板块运动和造山作用具软碰撞特点 ,早二叠世的裂谷盆地是在软碰撞背景下造山带伸展塌陷的产物。 ( 3)地幔热对流作用可能是软碰撞造山后伸展塌陷的主要深部动力学机制。     

南京幕府山地区地质构造特征及断层量化

研究区位于南京幕府山地区的劳山向斜,此向斜以三叠系青龙组为核部,两翼依次出露古生界地层,走向北东。根据向斜两翼地层产状,利用极射赤平投影方法得出该向斜的枢纽产状为30°∠11°,轴面产状为294°∠81°,主应力σ1、σ2、σ3的产状分别为115°∠9°、30°∠11°、247°∠75°,显示该向斜是在晚三叠世时受到北西—南东方向近水平挤压应力作用而形成,是向斜成山的构造负地形。劳山最高峰是向斜核部转折端,两翼依次出露的不同地层之间均为断层接触;劳山向斜两侧发育的断层倾向均与向斜核部向背,运动方向均向向斜核部逆冲,而且断层倾向与地层倾向相反。推测断层倾角上陡下缓,造成地层缺失和出露不完整。根据对其中1条断层的定量研究,得出该断层的运动量为62.94 m。研究成果对进一步研究宁镇山脉地区的褶皱构造形态、断裂构造的运动方式和运动量有重要意义。     

大陆裂谷中断层的演化：北贝加尔盆地西南端构造地貌证据

北贝加尔盆地西南端位于贝加尔盆地中部,包括Olkhon岛及其邻区,文中研究了这个区域的构造地貌格架。北贝加尔盆地西南端的构造地貌类型是由走滑构造末端的一系列雁列构造、裂谷断层及次级断层的末端复合构造控制。朝着海的方向Olkhon地区次级断层包括4个连续的末端复合构造Primorsky断层带,Buguldeika-Chernorud地堑—MaloyeMore裂谷盆地—Ushkaniy断层带,Tazheran高原—Olkhon岛鞍部和淹没的Akademichesky山脊,Olkhon断层带。这个末端构造被横向断层切为几段,其活动时间在南西最年轻,向北东逐渐加大,同时断层垂直断距从数十米增至2000余米,且断层带变得更为宽阔,也更为复杂。Pri-morsky断层带向北东从西南端简单的线性断层崖,变为断层围限的断块系统,再变为上升和沉降(盆地)块体系统,并最终汇入一个盆地之中;沿着这个方向裂谷边界断层则突然地复合于盆地构造中。这种构造地貌类型记录了断层演化的时间和空间关系,即从属于递进的沉降和加宽直至最终发育为盆地。因此其趋势是发育完好的湖盆、陆地构造直至被水淹没。陆地构造淹没趋势及没有断层围限块体的盆内构造组合可能是与犁式断层旋转相关的陆内裂谷的共同特点,并具一般裂谷的打开机制。