走滑断裂系中的重要构造——拉分盆地

拉分盆地是走滑断裂系中的一种特殊的拉张构造.地貌上呈现为菱形凹陷,其长度与宽度之间有一定的比率.盆地的主要构造组成有边界走滑断裂、边界正断层以及盆地内部的张性或张剪性断裂;它可以在板块边缘和板内不同的走滑构造环境中发育,一般形成于走滑断裂水平运动的晚期.拉分盆地是沉积作用的有利场所,沉积物十分丰富,由多种源区供给,而且大多属于近源沉积,横向变化很大.沿盆地边缘断裂及盆地内部有火山活动,火山岩的成分组合受所在构造背景的控制,大陆走滑断裂边界主要是碱性玄武岩和拉斑玄武岩,在板块聚敛带的走滑断裂环境则为钙碱性火山岩.此外,拉分盆地还是走滑断裂系中地震多发地带.拉分盆地具有双重力学性质,利于生、储油层和储油构造的形成,是油气藏的远景区,而且还含有丰富的地热资源及金属矿产.     

用物理模拟实验研究走滑断裂和拉分盆地

本文按照下地壳和岩石圈地幔塑性流动控制上地壳构造变形的思想,采用脆延性双层模型,在考虑模型相似性的条件下,通过延性层流动驱动脆性层进行走滑断裂和拉分盆地模拟实验。实验结果表明,在左行走滑阶段发育两条"S"型左行右阶断裂带;在右行走滑改造阶段,早期左行右阶断裂带被改造为"Z"型右行右阶断裂带。走滑断裂发育过程中共有三种类型的拉张伸展:(1)"S"型破裂逐渐伸展,形成多个菱形盆地;(2)几个相邻的斜列"S"型断裂在剪切作用下端部被错断连通,形成"地堑-地垒"构造;(3)在右行走滑阶段,沿右行右阶断裂拉张形成拉分盆地。先存的上隆拱张断裂限制了走滑断裂的位置和方向。脆性层强度对走滑断裂的形成和发展具有约束作用,脆性层结构对脆延性的层间耦合作用和走滑断裂特征具有显著影响。      

福建云山火山喷发盆地形成的构造背景

云山火山喷发盆地是福建省早白垩世最典型的火山构造,通过对云山火山喷发盆地形成的构造背景与成矿作用关系的研究,认为云山火山喷发盆地的演化与闽江口—永定断裂带的右行走滑有关,早白垩世初由于走滑断裂带在云山一带拐弯,在进一步走滑过程中逐渐发展演化成具有拉分盆地（Pull-apart basin）性质的火山构造洼地。随着主断裂的生长,北东东向的拉张区不断扩大,在拉分盆地发育末期,这种拉张作用遍及整个盆地。拉分盆地还控制了外围金、银、铅锌等矿床点的形成。     

基于离散元方法对走滑拉分盆地演化及次级断裂扩展过程研究

拉分盆地是一种与走滑断裂带密切相关的特殊拉张构造,因其重要的构造意义,及其与火山活动、中小地震群集、特殊的成矿作用间的伴生关系而受到研究者的高度重视。关于拉分盆地的形成演化过程,已有较多的研究成果,但是由于研究手段的限制,缺少对盆地演化中次级断裂扩展过程的研究。基于离散元的数值计算方法是研究断裂扩展方式的理想方法。本文采用基于离散元的颗粒流方法,揭示纯走滑拉分盆地发育过程中的断裂扩展和连接过程,为拉分盆地演化机理和断裂扩展提供新的研究方法。同时,根据主走滑断层与块体运动方向的夹角不同,建立不同的张扭性拉分盆地模型,系统研究张扭性盆地的断裂扩展和演化机理。将上述理论研究结果与死海盆地等经典拉分盆地实例相结合,探讨了死海盆地、土耳其Cinarcik盆地、哥伦比亚El Paraiso盆地等的形成演化机理和断裂扩展方式。      

里德尔剪切的组合型式与走滑盆地组合型式的相似性

走滑断裂体系中经常发育里德尔剪切的断裂组合,世界上不同构造背景下与走滑断裂相关的盆地(走滑盆地)也很多见。因此里德尔剪切是地质构造研究中的重要方面。我们从三个方面对里德尔剪切的节理构造组合及盆地组合进行了对比:(1)里德尔剪切构造组合与比例尺无关。里德尔剪切带的(转换)拉张区与沉积盆地的分布区是相似的;(2)断裂的最大位移区与断陷盆地的沉积中心是一致的,断陷盆地长轴平行于断裂走向;(3)物理模拟试验及数学模拟试验都证实了走滑盆地的演化。基于上述认识,我们通过厘米级岩芯标本的观察,结合已发表的盆地资料,提出了6类与里德尔剪切有关的构造组合及断陷盆地组合。(1)雁列状构造及盆地组合:许多盆地发育雁列状构造。同时,与里德尔剪切相关的雁列状盆地的宽度与主剪切断裂的剪切位移呈正相关。(2)帚状或马尾状构造及盆地组合:二者在形态上相似,所以归为一类。成因上,马尾状构造及盆地主要发育在走滑断裂的拉张端部,而帚状构造或盆地反映走滑断裂的旋扭作用,可以在走滑断裂影响区域的任何部位。(3)串珠状构造及盆地组合:该类型的盆地主要是指释压盆地的组合,拉分盆地也可以形成串珠状盆地。(4)S状或Z状构造或盆地组合:左行走滑形成Z状构造或盆地,而右行走划形成S状构造或盆地。(5)多字型构造及盆地组合:是拉分盆地的典型组合,可以过渡到串珠状盆地。(6)复杂的网状构造及盆地组合:通常是由于分布型简单剪切的作用结果。以上盆地组合类型包括大型盆地内次级单元(次级盆地或更次级盆地)的组合,但不包括多成因、多期活动的构造及盆地。     

黄海盆地构造特征及形成机制

黄海盆地研究程度极低,其形成机制一直存在争议。本文通过收集、整理前人的构造资料,对黄海盆地的断裂系统进行重新划分,认为北黄海盆地和南黄海盆地主体断裂均为北北东向右行走滑断裂,控制盆地发育,而这些走滑断层的分支断裂控制着盆地内部的隆坳格局,走滑断层派生出的次一级正断层则以雁列状出现,主体为北东东-近东西向,控制盆地内的凹陷和凸起。黄海盆地及其周边断裂的平面组合及盆地内部凹陷和凸起的展布特征指示该盆地在新生代是在右行右阶走滑断裂体系下形成的拉分盆地。渤海湾盆地和东海陆架盆地等在新生代也具有相同的成因机制,因此,中国东部可能在新生代整体统一的右行张扭性体制下形成了这一系列拉分盆地。     

云南羊街盆地的走滑成因及构造反转

根据羊街盆地充填特征和构造演化,认为该盆地是在走滑构造活动中,局部伸展拉陷条件下形成的。南北走向的小江断裂左行走滑活动,控制了拉分盆地构造的形成和发展,成盆期末又发生了构造反转变形,同时提出了盆地形成和构造反转的地球动力模式。      

渤海海域渤东地区断裂体系与盆地结构

以渤东地区为研究对象,运用丰富的三维地震资料,文中将剖面特征分析与水平相干切片特征分析相结合,在对断 裂体系精细刻画的基础上,建立了不同类型断裂的结构模式,分析了断裂的展布特征,并就断裂体系对盆地结构的控制作 用进行了研究,结果表明：渤东地区新生代断裂体系发育特征吻合于郯庐断裂新生代右旋应力场,表现为以NNE 向走滑断 裂为主枝、以NE向拉张断裂为侧枝、近EW 向断裂为细脉的特点,可以划分为走滑断裂、拉张- 走滑断裂、走滑- 拉张断 裂和拉张断裂四种基本类型,受断裂性质和活动强度的影响,不同类型断裂的空间结构存在明显差异;受郯庐断裂左旋到 右旋的转变、拉张作用与走滑作用强弱的转变、地幔上涌水平拉张到热沉降的转变等因素的影响,不同时期的断裂体系存 在明显差异,依据断裂对盆地结构的控制作用,可将新生代盆地发育划分为左旋- 右旋转换、走滑- 拉张断陷、拉张- 走滑 断陷和走滑- 拗陷4 个不同的演化阶段。明确断裂的时空差异性对于渤东地区油气勘探具有重要指导意义。     

中国典型大型走滑断裂及相关盆地成因研究

扭动走滑构造是最常见的构造样式之一,走滑拉分盆地也是重要的含油气盆地类型。大地构造运动本质是岩石圈在区域应力场作用下的变形过程,然而真正将走滑断裂和走滑拉分盆地的成因以及它们的特征和岩石圈性质联系起来研究的文献却很少。显然,区域应力场是形成构造运动的前提条件,是外因,决定了运动的基本方式,如走滑、拉张或挤压等(构造类型);而岩石圈是构造运动的主体,是内因,其性质决定了形成构造的规模和具体形态(样式)。中国境内发育的大量走滑断裂体系和走滑盆地展示:古老克拉通上发育大面积分布的多条小位移走滑断裂体系,如塔里木盆地古生代走滑断裂体系;被后期热活动破坏了的克拉通发育多条扭动断裂系,例如华北克拉通东部的郯庐断裂系、兰聊—盐山断裂系、太行山东麓断裂系,并和区域拉张应力场耦合形成雁列式断陷群(如渤海湾盆地);相对较弱的古生代基底岩石圈发育大型单一走滑断层,如郯庐断裂东北段,并沿断裂发育一些相互独立的走滑拉分盆地;而在固结较差的中新生代造山带往往形成一条平直的大型走滑断层,例如阿尔金走滑断裂、海原断裂等。本文内因外因相结合,从扭动应力场和岩石圈强度以及流变学特征,建立了不同岩石圈性质下下部韧性层和顶部(上地壳或上地壳上部)刚性层之间的耦合作用机制以及扭动构造形成和演化模式,较好地解释了中国陆内发育的典型走滑断裂和走滑拉分盆地的成因机制。     

缅甸Sagaing走滑断裂及对睡宝盆地构造演化的控制和影响

在研究Sagaing走滑断裂的形成和发展的基础上将其分为2个阶段:第一阶段古新世—早始新世洋陆俯冲造成了缅甸板块与欧亚板块的分离,使缅甸板块加速向北漂移,Sagaing断裂开始形成;第二阶段始新世以来发生陆陆俯冲,印度板块的北东部首次开始碰撞缅甸板块。这次A型俯冲使得缅甸板块沿Sagaing走滑断裂向北继续漂移,最大的右行走滑位移达450 km。在Sagaing走滑断裂的控制下,睡宝盆地亦呈现2期构造特征:中新世,缅甸盆地内经历拉张和断裂,安德曼海(Andaman)打开,并且弧后扩张中心向南迁移,睡宝盆地即呈现拉张的构造环境;上新世—更新世,由于缅甸板块向北运动碰撞到亚洲板块的喜马拉雅断裂,受到阻挡,构造反转。睡宝盆地受挤压和扭压导致一系列的逆断层、花状构造,最终形成以南北向右行走滑为主、叠加东西向扭压的应力背景。     

郯庐断裂中段管帅拉分盆地的确定及其构造意义

管帅盆地是郯庐断裂中段产出受左阶式走滑断裂控制的白垩纪盆地。该盆地长约30km,宽15km,具长宽比近于2:1的菱形构造格架。盆地内白垩纪王氏群的沉积时代为距今116～73Ma,总沉积厚度>3470m,沉积速率>80cm/10³a;主体以冲积扇相—河流湖泊相沉积为主;同沉积构造发育,沉积相变剧烈,沉积中心侧向迁移特征明显,并与边界断裂的走滑效应具有一致性,具有拉分盆地典型的构造背景、构造格架及沉积特征。确定管帅盆地为郯庐断裂白垩纪走滑过程中形成的拉分盆地,并在此基础上分析了郯庐断裂左阶式走滑活动的构造特征及其对管帅拉分盆地的控制作用。     

雪峰造山带南段靖州盆地成因性质及形成背景

靖州盆地是位于雪峰构造带南段的一个NE向晚三叠世一中侏罗世小型陆相盆地,前人研究提出其为NNE向溆浦-靖州大断裂左行走滑形成的拉分伸展盆地.本文对靖州盆地构造特征、T3-J2沉积和原型盆地特征等进行了系统研究,在此基础上提出该盆地实为挤压类前陆盆地,主要依据有:①沉积物高成熟度以及残留盆地边界与盆地周缘先期地质界线总体协调一致,说明盆地沉积时为挤压挠曲作用下形成的低缓洼地;②沉积物高成熟度和远源特征,指示盆地形成于相对稳定构造环境;③盆地北端T3-J1沉积空间由岩层弯曲下凹提供;沉积物产状变化指示J2盆地受到NW向挤压并产生持续褶皱变形;沉积物特征指示沉积环境西浅东深,进一步暗示J2盆地发展受控于NW向挤压与东缘逆冲块体的重力载荷;④盆缘伸展断裂少见,因挤压形成的小型走滑断裂、逆断裂、共轭剪节理等则多见;⑤从溆浦-靖州断裂走向偏转情况来看,该断裂左行走滑时靖州盆地所处部位应为挤压区而非拉张区.据盆地沉积和构造特征及区域大地构造演化背景,盆地的形成主要与晚三叠世-早侏罗世区域SN向挤压、中侏罗世区域NWW向挤压和NNE向左行走滑有关.     

青海玉树地区第三纪盆地原型及其演化

青藏高原东北部玉树地区第三纪发育一系列陆内红色盆地,它们是在古特提斯多岛洋构造格局基础上,受青藏高原的隆起和大规模的逆冲-推覆和走滑-拉分作用的影响而形成。其演化明显呈阶段性发展,即早期受南西向挤压作用,研究区形成逆冲断裂,致使断裂下盘压陷形成前陆盆地,沉积一套河流相的粗碎屑岩系,局部伴有岩浆活动;中期控盆地断裂发生西北向的走滑-拉分,形成拉分盆地,沉积一套湖泊三角洲相细碎屑岩系,并伴有广泛岩浆活动;晚期走滑挤压作用,沉积一套河流湖泊相粗碎屑岩系。区域构造演化控制了盆地沉降作用、沉积作用、火成活动和盆地的构造格架。     

M盆地构造背景及其演化特征

M盆地位于塔拉斯—费尔干纳(卡拉套)大型走滑断裂最北端,构造特征表明其具有复杂的形成演化过程。笔者从控盆断裂的发育历史出发,分析了盆地发育的构造背景,厘定了盆地类型,进一步研究了盆地演化特征。研究结果表明,控盆断裂受板块构造运动影响,存在早期左行走滑和后期右行走滑;M盆地为早中侏罗世的走滑-拉分盆地,属于走滑-伸展叠瓦扇构造系统。盆地中新生代地质演化大体经历了初始张裂(晚三叠世)、断陷发育(早中侏罗世)、断坳转换(晚侏罗世)、坳陷发育(白垩纪)和萎缩隆起(古近纪)等5个阶段,其中早中侏罗世为盆地断陷伸展、沉积与沉降的主要时期,白垩纪主要为坳陷期。     

辽东湾坳陷东部地区走滑双重构造的发育特征 及其石油地质意义

在将构造发育特征与走滑双重构造理论模型进行类比分析的基础上,对辽东湾坳陷东部地区的走滑双重构造的发育特征进行了研究,并结合油气勘探实践成果,就其石油地质意义进行了探讨,研究结果表明:在受控于走滑与拉伸并存的多动力源区域地质背景下,辽东湾坳陷新生代构造演化体现了断陷与拗陷、拉张与走滑的叠加效应,NNE走向的辽中1号断裂、辽中2号断裂及辽东断裂的发育不仅控制了辽东湾坳陷东部地区的凸凹格局,其走滑侧接关系也导致了研究区走滑双重构造的发育;辽东凸起是由于辽中2号断裂、辽东断裂走滑弯曲、右行左阶侧接而形成的挤压走滑双重构造,而辽中凹陷在早期拉张断陷基础上,经历了后期走滑作用的改造,其断裂体系的发育体现了辽中1号断裂与辽中2号断裂的右旋右行侧列所产生的拉张走滑双重构造效应;在走滑双重构造的增压带,断裂侧向封堵性强,有利于形成有效的断层圈闭,是油气藏发育的有利区带。     

郯庐断裂走滑活动与辽河盆地构造古地理格局

渐新世晚期 ,郯庐断裂的右行走滑活动控制了辽河盆地的构造古地理格局。研究认为 ,岩石圈断块沿郯庐断裂的走滑活动与大型板块构造的活动方式有一定的相似之处 ,即伴随着郯庐断裂的右行走滑 ,从断裂的增压弯曲部位到断裂的释压拉张部位将发生岩石圈断块的汇聚与离散现象 ,由此造成了走滑断裂带上增压弯曲部位与释压拉张部位局部应力场性质的不同 :增压弯曲部位应力相对集中 ,岩石圈断块发生汇聚、挤压、隆升 ;而释压拉张部位由于应力释放 ,岩石圈断块发生离散、伸展、沉降。岩石圈断块的隆升与沉降造成了渐新世晚期辽河盆地构造古地理格局的巨大差异。     

西秦岭地区东昆仑-秦岭断裂系晚新生代左旋走滑历史及其向东扩展

要通过在TM遥感图像解译和野外观测的基础上,描述了东昆仑断裂带东段活动形迹的组成和活动断层地貌特征,阐述了甘南高原西秦岭地区新近纪拉分盆地的沉积-构造特征,提出了该区东昆仑-秦岭断裂系晚新生代左旋走滑伸展-走滑挤压-走滑伸展的3个阶段的构造变形模式。指出,中新世晚期至上新世早期,东昆仑-秦岭断裂系以左旋走滑伸展活动为主,伴随着西秦岭地区拉分盆地的形成和超基性火山岩群的发育。这期左旋走滑伸展活动向东扩展导致了渭河盆地新近纪引张应力方向由早期的NE-SW向转变为晚期的NW—SE向。上新世晚期以来(约3．4Ma以前),东昆仑-秦岭断裂系以左旋走滑挤压活动为主,导致早期拉分盆地的轻微褶皱变形,走滑挤压活动主要集中在东昆仑东段玛沁-玛曲主断裂带上。该期构造变动持续到早更新世,它的向东扩展产生了广泛的地壳形变效应,包括青藏东缘岷山隆起带的快速崛起、华北地区汾-渭地堑系的形成和发展以及郯庐断裂带右旋走滑活动等。中、晚更新世时期,断裂系以走滑伸展变形为主,主要集中在东昆仑断裂带东段3个分支上,地块向东挤出伴随着顺时针旋转。     

从地震信息看新生代郯庐断裂带的展布与活动

郯庐前新近纪断裂带为中国东部滨太平洋地区一条巨型张扭走滑构造带。利用地震信息分析地质结构,可将其分为南、中、北三大段和七亚段。按其影响范围的规模可划分为广义和狭义两类:广义郯庐前新近纪断裂带地质结构是“两凹夹一隆”,狭义郯庐前新近纪断裂带则指高垒带与两侧(邻)的断层组合。断裂带内外都发育有反转、花状构造。狭义郯庐前新近纪断裂带走向为NNE,仅在嘉山以南为NE向,其两侧的前新近纪断层大体上都为EW、NE和NEE走向,与狭义郯庐断裂呈锐角相切。古近纪构造层中,由南到北郯庐断层两侧箕状断陷边界都由生长断层所组成,说明郯庐断裂两侧的古近纪断陷应属拉张盆地,并非拉分盆地,郯庐古近纪断裂动力学是拉张而非拉分构造应力场。古近纪构造层在拉张翘倾运动中叠加了右旋走滑地质应力,这种右旋走滑应力是太平洋板块向西俯冲至欧亚板块之下的结果。中生代郯庐断裂的动力学表现为库拉板块向北俯冲至欧亚板块之下形成的左旋平移现象。郯庐断裂NE向平移走滑与北西向隐蔽断裂的相交处是发生破坏性地震的构造部位,因此,应特别重视对高丽营北东向生长断层与渤中-孙河-南口北西向隐蔽断层相交处地震动向的监控。     

华南北部湾盆地的形成机制

从北部湾盆地的区域地质构造背景、几何形态、边界断裂及内部断裂特征解析,综合沉积中心迁移规律及盆内构造研究,提出北部湾盆地为右行右阶走滑拉分成因。盆地的形成和发展受控于合浦-北流、信宜-廉江、吴川-四会和阳江-河源4条深大断裂带,这4条主干断裂带构成右阶断裂格架。古近系出现的花状构造等表现出典型的张扭特征,新近系受到压扭作用改造发生挤压反转,该盆地构造演化过程与华南大陆中、新生代拉分盆地具有同期性和相似性。中生代基底中先存的深大走滑断裂带是新生代北部湾盆地形成的先决地质条件。而印度-澳大利亚板块对欧亚板块碰撞挤压作用的逐渐增强和太平洋板块俯冲方向的改变及俯冲作用的衰减是控制北部湾盆地形成演化的区域大地构造因素。     

华南泥盆纪沉积盆地类型和主要特征

泥盆纪时期,随着古特提斯洋的开启,于华南板块南、西、北缘形成被动陆缘构造背景.根据地壳性质,同沉积断裂活动,沉积作用和火山作用等特点,将区内沉积盆地分为八种类型,即陆内走滑盆地、陆内凹陷盆地、陆内断陷盆地、陆缘断拗盆地、陆缘断陷盆地、陆缘裂谷盆地、陆缘走滑盆地和陆河洋盆、盆地的演化受到构造活动、海水进退规程和沉积作用控制。开始阶段的构造活动不强烈,以滨岸陆源碎屑沉积为主。海盆扩大分异阶段的构造活动明显,有海底火山活动,海侵范围扩大,深水盆地开始发育,但以陆棚碎屑岩和碳酸盐缓坡沉积为主。强烈裂陷-走滑阶段是构造活动高潮期,火山活动强烈,海侵范围最大,深水盆地最发育,沉积相分异十分显著。右江地区和南岭地区同样位于扬子古陆的被动陆缘,但岩相构造格局显著不同,右江地区以北西向断裂拉张裂陷作用为主,而南岭地区则多表现为北东向基底断裂的走滑活动。笔者认为这种特点是古特提斯洋扩张作用和基底构造性质影响所致。