逆冲推覆构造

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逆冲推覆构造

第三节逆冲推覆构造

自19世纪中期发现第一条逆冲断层以来的一百年间,逆冲推覆构造一直是构造地质学家的重要研究对象,人们对这类构造的几何特征、形成机制、发育演化及形成背景诸方面有了深入、全面的认识。尤其在20世纪70年代中期,大陆反射剖面协调组织在南阿巴拉契亚山区发现了巨型逆冲推覆构造以来,扩大了找油气远景,使逆冲推覆构造研究取得了重大突破。

我国早在20世纪初,翁文灏(1928)和王竹泉(1928)等就在燕山和内蒙中西部发现了逆冲推覆断层,之后,在北京西山和四川龙门山等地也发现了巨大推覆构造。20世纪70年代以来,马杏垣等对嵩山重力滑动构造及其伴生的逆冲断层的研究,推动了我国地质界对重力滑动、滑覆构造的深入研究。80-90年代,我国在逆冲推覆构造研究方面又取得了巨大成就,尤其在克拉通沉积盖层中发现了许多大型逆冲推覆构造(郑亚东,1990;1998;朱志澄,1991),并对这些逆冲推覆构造类型和特征进行了深入研究。

中国地处欧亚板块东南部,夹持于太平洋板块、印度洋板块和西伯利亚板块之间,处于一个特殊的、强烈活动的大地构造位置,无论是在造山带,还是在克拉通内,均发育了规模不等的逆冲推覆构造,为逆冲推覆构造的深入研究提供了有利场所。

一、逆冲推覆构造的基本概念和组合型式

(一)逆冲推覆构造的基本概念

逆冲推覆构造是由逆冲断层及其上盘推覆体或逆冲岩席组合而成的构造。逆冲推覆构造不仅广泛发育在造山带及其前陆,在地台盖层中也广泛发育。

1.逆冲断层:是指岩石沿可观察到的或可推断出的低角(<30 °)位移面产生大于5km水平位移的断层。覆盖在逆冲断层面上被推移距离在5km以上的外来体称之为推覆体或逆冲岩席。逆冲岩席与推覆体常常同义使用,不过推覆体更多地用于规模大、运移远的外来岩体,而逆冲岩席的规模可大可小,而且多成平板状产出。

2.褶皱推覆体和冲断推覆体:挤压引起的岩层褶皱,由直立→斜歪发展成为倒转→平卧。在倒转平卧褶皱的倒转翼因挤压而拉伸撕开,顺断开面运移。这类推覆体称为褶皱推覆体。但是另有一些推覆体,并未发生强烈褶皱作用,只是顺剪裂面产生显著位移,这类推覆体称为冲断推覆体。3.推覆和滑覆:在伸展作用和重力滑动中,也可引起板状岩席的大规模位移,所以推覆体可分为两类:挤压体制下引起的推覆或简称推覆;而重力作用和伸展作用下引起的岩席滑移,可称为滑覆

(二)逆冲断层的组合型式

逆冲断层虽然可以单条产出,更常见的是产状相近的若干条逆冲断层呈束产出。根据一个构造单元逆冲断层的排列组合及其逆冲方位,可以分为单冲型、背冲型、对称型和楔冲型。1.单冲型:一套产状相近并向一个方向逆冲的若干条逆冲断层,构成单冲型的逆冲断层。一般表现为迭瓦式(图4-3-1)。迭瓦式逆冲断层系中最大滑动量的主干断层位于该断层系峰缘,可称为峰缘逆冲断层系。如最大滑动量的主干断层位于主干断层后缘,可称为后缘逆冲断层系。2.背冲型:自一个构造单元的两侧分别向外缘逆冲的两套迭瓦式逆冲断层,称为背冲型逆冲构造。背冲型逆冲断层中两套向相反方向逆冲的断层是在同一构造应力场中形成的,并且与所在构造系统同时形成。大型背冲式逆冲断层常与造山带复背斜共生(图4-3-2)。

图4-3-1 单冲型迭瓦状逆冲断层系(扇)(据 Boyer等,1982)

Fig. 4-3-1 Simple overlap-thrusting system (fan)(from Boyer, 1982)

A.峰缘逆冲断层系(扇);B.后缘逆冲断层系(扇)

3.对冲型:两套迭瓦式逆冲断层,对着一个中心相对逆冲。对冲型断层常与盆地伴生,自盆地两缘向盆地中心逆冲。

4.楔冲型:产状相近的一套逆冲断层和一套正断层共同构成上宽下窄的楔状冲断体。这种形式的逆冲断层一般产于盆地之间。楔状冲断体本身由盆地内较老的地层组成,楔状冲断体的逆冲断层下盘和正断层上盘由盆地内较新地层组成。这类构造往往与盆地基底断块上冲有关,随着上冲围限压力降低,上冲断块于逆冲作用同时向两侧扩展,形成一逆冲断层和一正断层夹持围限的楔状体(图4-3-3)。

二、逆冲推覆构造的几何结构

逆冲推覆构造的几何结构是逆冲推覆构造研究的基本方面。近年来,对逆冲推覆构造的单体形式到排列组合,从内部变形到各种构造之间的内在关系,提出了各种模式。

图4-3-2 背冲型逆冲断层

Fig. 4-3-2 Back-thrusting

上图褶皱造山带背冲逆冲断层;下图天山扇状背冲型逆冲断层示意图

图4-3-3湖南衡阳楔冲式构造(据湖南地质局417队,并修改,1980)

Fig. 4-3-3 Edge-style thrusting from Hengyang, Hunan (revised from The Geological Survey of Hunan, 1980)

1、逆冲推覆构造的台阶式

台阶式是逆冲推覆构造的基本格架,由长而平的断坪与连接其间短而陡的断坡交替构成(图

4-3-4)。断坪顺层发育,产出于岩性软弱的岩层之中或岩性差异明显的界面上,为一低强度高应变带。断坡切层发育,产出于较强硬岩层之中,总体上构成下缓上陡凹面向上的铲状。

图4-3-4逆冲断层的台阶式结构

Fig. 4-3-4 Step structure in the thrust system

f.为断坪;r.为断坡;顺断层面上盘揭去N

台阶式是逆冲断层发育之初,岩层处于水平产状表现的型式。在进一步变形中,初始台阶式会发生变化。所以确定断坡、断坪主要是根据上、下盘岩层产状与逆冲断层产状一致的区段称为断坪;上、下盘岩层产状与逆冲断层交切,即断层切层部位,为断坡。根据断坡走向与逆冲运移方向的关系,断坡可分为前断坡、侧断坡和斜断坡(图4-3-5)。前断坡位于逆冲岩席前侧,走向与逆冲方向直交,表现为逆倾向滑动。侧断坡是断坡走向与逆冲方向一致的断坡,表现为走向滑动。斜断坡是断坡走向与逆冲方向斜交的断坡,兼具走向滑动和逆倾向滑动。

图4-3-5逆冲断层下盘的形态结构(据朱志澄,1991)

Fig. 4-3-5 The Fotwall of thrust system (from Zhu, 1991)

2.双重逆冲构造

双重逆冲构造又称双重构造,1970年由Dalstrom提出,是逆冲推覆构造中有普遍性的重要结构型式。双重逆冲构造是由顶板逆冲断层与底板逆冲断层及夹于其中的一套叠瓦式逆冲断层和断夹块组合而成(图4-3-6)。双重逆冲构造中的次级叠瓦式逆冲断层向上相互趋近并且相互连结,共同构成顶板逆冲断层,各次级逆冲断层向下相互连结,构成底板逆冲断层。各次级逆冲断层围限的断块叫断夹块(Horse)。双重构造中的顶板逆冲断层和底板逆冲断层在前峰和后缘汇合,而构成一个封闭块体。双重构造的横剖面形态决定于组成它的断夹块形态、间距、分支断层与底板逆断层的夹角。双重逆冲构造中断夹块内岩层可以呈膝折式弯曲,更常常形成拉长的背斜一向斜对(图4-3-6)。

如果一套迭瓦式逆冲断层向上没有连结成顶板逆冲断层,这套迭瓦式逆冲断层可称之为叠瓦扇。Boyer(1982)等将叠瓦扇和双重构造并列为逆冲体系和两大类构造。要确定一条双重构造,必须确定出顶板逆冲断层和底板逆冲断层。

图4-3-6双重逆冲构造

Fig. 4-3-6 Duplex structures

A. 断夹块中岩双重逆冲构造和叠瓦扇的次级逆冲断层自主干逆冲断层或底板逆冲断层分叉产出。主干逆冲断层与分支逆冲断层的交线称断叉线或分叉线(图4-3-7)。分支逆冲断层的前缘称断端线或断尖线(Tip line)。断叉线是自主干逆冲断层分出分支断层的起始线,断端线是分支断层向上逆冲伸展的锋缘。

3.反冲断层

在一定方向逆冲断层系中,常常出现与总体逆冲方向相反的逆冲断层,这种反向逆冲断层称为反冲断层(图4-3-8)。反冲断层主要发生于逆冲断层的前锋部位和断坡后侧,在应变较弱的断坪上也可发育反冲断层。有些反冲断层向下产状变陡,甚至再转为与逆冲方向一致。由于反冲作用,会形成冲起构造和构造三角带(图4-3-8)。

图4-3-7 叠瓦扇横剖面图(据朱志澄,1991)

Fig. 4-3-7 Cross-section of overlapping fan (from Zhu, 1991)

示断叉线和断端线

图4-3-8 反冲断层与冲起构造(据朱志澄,1991)

Fig. 4-3-8 Back-thrusting and pop-up structure (from Zhu, 1991)

层成膝折弯曲;B. 断夹块中岩层成拉长的背向斜对

A.反冲断层和冲起构造形成示意图;B.冲起构造和构造三角带结构示意图

冲起构造是逆冲断层与反冲断层构成背冲式构造的会合部位,被两条断层限定的岩层因强烈挤压而上冲,即形成冲起(图4-3-8)。冲起构造在一定程度上与底辟构造相似,常常表现为断层切割岩层扭曲的背形。构造三角带(Triangle zone)是逆冲断层、反冲断层和底板逆冲断层三向围限的部位,即构成变形强烈的构造三角带。

4.逆冲推覆构造的分带性

逆冲推覆构造在结构、构造、变形强度等方面均显示分带性,并且与变形作用密切相关。逆冲推覆构造在逆冲方向上可分为根带、中带和锋带三个主带,以及相关的后缘带和外缘带。后缘带位于根带后侧,外缘带位于锋带前侧,这两个带虽不属于逆冲推覆构造主体,但也受逆冲推覆作用的影响,留下逆冲作用的变形形迹。

根带是逆冲作用起始部位。根带的研究对确定逆冲推覆构造在区域构造中的地位,在分析断层活动和运移规模、变形性状和形成作用上均具有重要意义,应尽可能准确地确定其位置,研究其结构和构造。根带一般表现为强烈挤压、叶理、小褶皱轴面和小断层等构造产状陡峻以至直立;变形性状上塑性较高,有时出现韧性剪切带;劈理,尤其是流劈理和滑劈理相对发育;结构上常出现陡峻菱形块体与挤压面构成的网结式构造。自根带向中带断层则开始分叉并且产状变缓。

自根带进入中带,断层常常分叉构成叠瓦扇和双重逆冲构造。应力状态以单剪为主,次级断层和褶皱产状相对稳定,倾向根带。在整个中带内近根带变形强,中部变形减弱,趋向峰带时又再度增强。其中中带的断坡处变形又较断坪处变形复杂。

峰带挤压作用再度增强,岩层倾角增大,包括邻近断层面的下伏岩系常形成两翼紧闭轴面陡立的小褶皱;岩石破碎强烈,有时形成碎裂岩带;构造定向性较根带明显,次级断层发育。莫尔莱(Moorley,1986)对造山带前陆逆冲断层系前锋的变形样式作概括分类,将其分为显露型和隐伏型。逆冲推覆构造后缘常显示强烈拉伸,形成伸展性地堑构造。自锋带向外,挤压强度降低,变形渐弱,产状变缓。逆冲推覆构造自根带至锋带的变形特点,概括于下表(表4-3-1)。

表4-3-1 逆冲推覆构造各带变形特点简表

Table 4-3-1 Deformation in different zones of thrust system

图4-3-9 西赫尔维特推覆体应变量变化图

Fig. 4-3-9 Strain variation across the western Helvetic nappe

A.原地岩体;M.莫尔克列推覆体;D.迪亚布勒莱推覆体; W.维尔德霍恩推覆体

兰姆赛(1981)对瑞士阿尔卑斯赫尔维特推覆体的研究,为推覆体中构造的垂向变化及其差异研究提供了有意义的信息(图4-3-9)。西赫尔维特推覆体包括三个推覆体,自下而上是:莫尔克列推覆体、迪亚布勒莱推覆体和维尔德霍恩推覆体。莫尔克列褶皱推覆体的下部倒转翼各类岩石变形十分强烈。在远离根带的正常翼中,应变减弱,常见的X与Z的比值只大于4:1。

不论是单个推覆体自底部向顶部,还是几个叠置的推覆体,各种伴生或派生构造,如劈理、节理、褶皱、正断层和线理等,均显示明显变化。这反映出推覆体内部各部分和各推覆体之间变形强度、变形性状、应力状态、温压状态的变化等。从西赫尔维特推覆体中几个推覆体构造的对比表明,自下而上变形趋于复杂,其原因是:最上部的推覆体比下部推覆体运动史更长。

三、逆冲推覆构造的扩展

逆冲推覆构造一般呈叠瓦扇或双重逆冲构造。在一次构造作用中形成的各条逆冲断层和各个推覆体,都是顺序发展的。褶皱造山带前陆的逆冲推覆构造,总是自造山带或腹陆向前陆运移,其中各条逆冲断层或各个推覆体的扩展,有两种可能的方式。一种自腹陆向前陆扩展,另一种是自前陆向腹陆扩展,前者称为前展式或背驮式,后者称为后展式或上叠式(图4-3-10)。

前展式中每一条新的逆冲断层发育在先存逆冲断层的下面,各逆冲岩席依次向逆冲方向或前陆扩展,并增生在前进中的逆冲岩席的前锋。后展式中每一条新的逆冲断层发育在先存逆冲断层的上面,各逆冲岩席依次向逆冲来源方向或腹地扩展,并增生在前进中的逆冲岩席的后缘。因而,前展式中位置最高或最后侧的逆冲岩席发展最早,后展式中位置最高的逆冲岩席发生最晚。实践证明,绝大多数逆冲推覆构造均以前展式扩展。

前展式扩展形成的逆冲推覆构造中,越早形成的逆冲断层变形也越强烈。早先的台阶式结构被一次次的后期逆冲作用所变形或破坏。对比各条主要逆冲断层变形的强度或被切割的情况,能比较准确地确定逆冲顺序。一些多次逆冲形成的逆冲推覆构造,变形强度呈递进方式变化,最晚

形成逆冲断层仍为台阶式,而早期逆冲断层已强烈弯曲。

图4-3-10 叠瓦式逆冲推覆构造的扩展方式

Fig. 4-3-10 The styles of propagation of overlapping-thrusting

A.前展式;B.后展式;空心箭头示扩展方向

逆冲推覆构造在垂向上的变化是很复杂的。推覆构造可由一个或数个推覆体组成,前者称单层式推覆构造,后者称复叠式推覆构造。区域上逆冲推覆构造一般是长期发展的,在一次次逆冲作用中形成的复叠式推覆体则构成推覆体层垛。

图4-3-11 叠瓦式逆冲断层的发展模式(据Mandel,1981)

Fig. 4-3-11 Development of overlapping-thrusting (from Mandel, 1981)

一些学者,如Mandel(1981)等对逆冲推覆作用中次级断层的发育机制和扩展进程等进行了理论分析和模拟实验,并建立了相应模式(图4-3-11)。在后推力作用下,逆冲岩席中的压力值自尾部至前端按正弦规律递减,从而造成两个压应力最大点,这两个点分别位于逆冲岩席尾部下角和距尾端一定距离的岩席表面。这两个高压点的连线即发生第一条逆冲断层的位置。第一条断层形成之后,被剪断后部一段的逆冲岩席继续向前推移,其中的应力将重新分配,最后又达到与初始相似的应力状态,于是在第一条逆冲断层的前方又形成了第二条逆冲断层。以此方式继续进行,终于形成了叠瓦式构造。叠瓦式构造中各条逆冲断层之间的距离呈以下关系:

d2/ d 1 =d 3/d2=┄┄=a(即d1>d2>d3 >┄┄)

图4-3-12逆冲断层系扩展和双重构造形成模式(据Boyer和Elliott,1982)

Fig. 4-3-12 The model for the propagation of thrust system and the formation of duplex structures

(from Boyer and Elliott, 1982)

博那和艾利奥特根据双重构造和规模和角度的实际统计数据,并且假定应变是平面的,长度不变,褶皱为膝折式,设计了一个双重逆冲构造扩展模式(图4-3-12)。在起始阶段,主逆冲断层沿着S0 滑动,从低滑动层爬向高滑动层,以陡角度斜切能干层,形成了下盘断坡。从断坡底部发育一个新破裂面,并向前扩展一段距离,然后向上斜切至高滑动层,与先存主逆冲断层会合。在下一阶段,即图4-3-12中第一阶段,新断层S1开始滑动,上覆断层S0一段停止活动,并在新生断夹块前S0 与S1 共同构成滑动面。换言之,随着滑动转至新而低的断夹块和主断层的不活动段在下盘断坡上可能发生膝折弯曲。运动继续进行,再度顺着一条新的分支断层滑动。在几条分支断层形成之后,则形成特征性的双重构造。在各断夹块中形成了拉长的褶皱对,顶板逆冲断层以上展布了一层变形轻微的地层。错断地层在断坡上加倍增厚。当加厚的地层运移到次一个断坡之上时,背斜的前翼重新拉平,褶皱也部分展开。

博那的模式形象地表示了前展的演化进程。当然自然界的实际构造是复杂的,可是这个从实际观察出发设计的模式对认识和分析逆冲断层系的扩展和双重逆冲构造的发育仍具有重要意义。

四、逆冲作用与褶皱作用

逆冲推覆构造总有褶皱伴生,有时褶皱变形强烈复杂。两者在几何学上具有相关性,在成因上具有统一性。在许多逆冲推覆构造带中,这种关系明显地表现为褶皱的倒向与逆冲方向的一致,以及变形强度的共同衰减。长期以来构造地质学家一直关注褶皱作用与逆冲作用的关系,其中存在两个关键性问题,一是逆冲推覆构造与褶皱形成中何者居主导作用;一是逆冲推覆构造中褶皱的形成机制。

1.逆冲推覆构造与褶皱形成的传统观点

对褶皱作用与逆冲推覆作用的关系的认识,存在着两种观点:褶皱作用导致逆冲推覆作用,或者逆冲推覆构造控制褶皱作用。在形成发育上前者表现为先褶皱后逆冲,后者表现为先逆冲后褶皱。先褶皱后逆冲或褶皱作用导致逆冲推覆的观点是Heim(1921)在研究阿尔卑斯推覆体时提出的。其基本论点是强烈的水平挤压引起岩层褶皱,褶皱变形由弱变强,在倒转翼的拐点处因拉伸而断裂,进而在断裂面上逆冲推覆,形成典型的褶皱推覆体。Heim的挤压引起褶皱并发展成逆冲推覆的观点,在60年代以前被许多构造地质学家所接受。但是70年代以来,随着逆冲推覆构造的深入研究,人们对前陆以至造山带逆冲推覆构造及褶皱形成机制有了较全面的新认识,重要的是认识到逆冲推覆构造引起了褶皱作用。至于Heim观点是否已过时,仍难做定论,但它至少在解释部分造山带内褶皱与逆冲推覆的关系上仍具有一定意义。根据现在逆冲推覆引起褶皱的认识,逆冲推覆构造在其逆冲岩席推移过程中,从一个地层断坪经断坡爬升高层位断坪时,与断坡上形成了以背斜为主的褶皱。这种背斜一般是不对称的,与运移方向一致的前翼较陡,后翼较缓。随着构造运移,背斜不断扩大,形成平顶或箱状褶皱,进而形成侏罗山式褶皱。

2.逆冲作用控制下褶皱的发育

Jamison(1987)根据逆冲推覆带中褶皱与断层的相互关系,将褶皱作用分为三类:断弯褶皱作用、断展褶皱作用、断滑褶皱作用(图4-3-13)。

断弯褶皱作用是逆冲岩席在爬升断坡过程中引起的褶皱作用。这种褶皱作用与断坡密切相关,褶皱发生在断坡形成之后。断展褶皱作用也与下伏逆冲断层的断坡密切相关,不过褶皱形成于逆冲断层终端,而且在断坡形成的同时或近于同时发生。这种作用意味着逆冲断层沿着断坡的位移逐渐消失至停止,褶皱实际上是塑性应变的地质表现。

图4-3-13褶皱与逆冲断层相互作用中形成的褶皱作用(据Jamison,1987)

Fig. 4-3-13 Folding during faulting (from Jamison, 1987)

A- 断弯褶皱作用、B-断展褶皱作用、C-断滑褶皱作用

断滑褶皱作用中发育的褶皱与断展褶皱中的褶皱相似,也产出于断层终端。所不同的是与下伏逆冲断层的断坡无关,而是顺层滑脱的结果。在褶皱之下顺层滑脱的位移也逐渐消失以至停止。可见,位于隐伏逆冲断层之上的褶皱,不是断展褶皱就是断滑褶皱,决定褶皱与逆冲断层间两种作用的主导因素,可能是地层组成的力学性质

五、逆冲推覆构造成因机制

逆冲推覆构造的形成作用涉及几个相互关联的问题:断裂发生、滑动和位移、驱动力以及构造演化等。对这些问题都存在各种不同的认识,需要今后进一步的研究。

逆冲推覆构造的驱动力一直是地质学家探索的问题,曾提出各种不同的假说和观点,迄今尚无定论。在逆冲推覆构造研究早期,人们根据逆冲推覆构造中挤压造成的褶皱,在收缩说的影响下,认为水平挤压是逆冲推覆构造的基本驱动力。水平挤压作为逆冲推覆构造的成因机制的经典观点,虽然为许多地质学家所接受,但是在解释某些逆冲推覆构造中也遇到一定的困难。对于一个长、宽以若干公里计,厚以数百至千米计的大推覆体,如使其长距离运移,作用力是十分巨大的。这样巨大的作用力已大大超过岩石强度,岩席早在运移前就已破裂了。而且一些强烈变形的推覆体在变动中处于一种强塑性状态,很难将应力远距离传递。于是一些学者认为,重力是引起推覆构造的基本驱动力,于是重力说仍应运而生。

一些学者对于以重力滑动作用解释逆冲推覆构造,也提出质疑,主要是怀疑基底冲断面的坡度能否引起重力滑动。

板块学说提出后,一些地质学家根据板块碰撞机制重新探求区域逆冲推覆构造的驱动力。大洋板块向大陆板块下俯冲,虽然向下斜插,但也产生水平方向压应力分量。因此,在弧外盆地或海沟沉积中形成了向弧外侧逆冲的叠瓦式逆冲推覆构造。

在逆冲推覆构造研究中一个重要问题是孔隙压力问题。这个问题是休伯特和鲁比1959年提出,用来解释逆冲推覆构造的后推力和巨大岩席长距离完整运移问题。岩石或岩层中总是有一定的流体压力或正常孔隙压力的异常孔隙压力,主要发生在快速沉积带和构造加压带中。逆冲构造主要发育区的前陆和逆冲推覆加压均为逆冲推覆作用中发生异常孔隙压提供了良好条件。逆冲运移中的摩擦生热更会促进水热增压。所以异常孔隙压力在逆冲推覆构造作用中是一个不可忽视的重要因素。

六、逆冲推覆构造今后重点研究方向

逆冲推覆构造是广泛发育于地壳中一种重要构造形迹,已成为地质学中特别热门的研究课题。逆冲推覆构造的研究不仅具有极其深远的基础地质理论意义,同时对矿产资源勘查,特别是能源资源勘查开发具有现实指导意义。今后对逆冲推覆构造应注重以下几个方面的研究:

1.活动性强的地台和活化陆块上的逆冲推覆构造研究,自 19世纪晚期以来,逆冲推覆构造的研究掀起两次高潮。第一次在19世纪末期,以研究造山带内逆冲推覆构造为中心;第二次在20世纪70-80年代,以前陆褶皱逆冲带为主题。今后在继续研究造山带和前陆逆冲推覆构造的同时,应侧重于活动性稳定单元上逆冲推覆构造的研究,我国东部环太平洋边缘活动域是这方面研究的最佳场所。与前陆和造山带的这类构造相比,其特点是:顺走向可以延伸很长,但逆冲距离相对较小;一般发育在地壳浅部层次上,以脆性变形作用为主;区域上逆冲指向不稳定,其形成发育时间更长;多产于隆坳单元,或者沉积盆地的边部;基底多卷入了变形,具有厚皮构造的特点。

通过不同构造单元中逆冲推覆构造的研究和对比,有助于全面认识地壳岩石圈中逆冲推覆构造的发育和展布规律。

2.逆冲推覆构造与同构造沉积盆地关系的研究,如何通过沉积学研究恢复再造逆冲推覆构造形成过程。一般情况下,在逆冲推覆构造的前缘发育规模较大的前陆盆地,而在其逆冲岩席上发育有背驮盆地,在这些同构造沉积盆地内部记录了推覆构造形成与演化的重要信息。Leiss(1989,1992)通过对 Northern Calcareous Alps白垩纪同造山期沉积研究,不仅确定了推覆体的年龄,而且发现挤压作用会造成自发沉积作用,对逆冲推覆构造的地球动力学演化提出新解释。

3.在进一步探索逆冲推覆构造三维几何学模式的同时,应加强注意运动过程的研究。将逆冲推覆作用的发生、发展、运动速率及其变化、运动方位及其变化、运动距离和构造性质转化的过程定时并定量化。

4.以野外研究为基础以区域构造为依托,用大、中、小型构造相结合、多种学科相渗透、多种手段和测试并用,从岩石圈动力学、构造流变学以及物质能量交换规律,揭示逆冲推覆构造的动力学和形成机制。基于岩石圈的层圈结构和构造演化规律,将逆冲推覆作用与伸展滑覆及其伴生的走滑等综合为一体进行研究。区域性推覆和滑覆构造发生、发展的原因在深部层次的反映,今后应加强向深层次的探索,从大陆构造变形角度解决推覆和滑覆的成因机制和动力学规律。

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逆冲推覆构造

第三节逆冲推覆构造 自19世纪中期发现第一条逆冲断层以来的一百年间,逆冲推覆构造一直是构造地质学家的重要研究对象,人们对这类构造的几何特征、形成机制、发育演化及形成背景诸方面有了深入、全面的认识。尤其在20世纪70年代中期,大陆反射剖面协调组织在南阿巴拉契亚山区发现了巨型逆冲推覆构造以来,扩大了找油气远景,使逆冲推覆构造研究取得了重大突破。 我国早在20世纪初,翁文灏(1928)和王竹泉(1928)等就在燕山和内蒙中西部发现了逆冲推覆断层,之后,在北京西山和四川龙门山等地也发现了巨大推覆构造。20世纪70年代以来,马杏垣等对嵩山重力滑动构造及其伴生的逆冲断层的研究,推动了我国地质界对重力滑动、滑覆构造的深入研究。80-90年代,我国在逆冲推覆构造研究方面又取得了巨大成就,尤其在克拉通沉积盖层中发现了许多大型逆冲推覆构造(郑亚东,1990;1998;朱志澄,1991),并对这些逆冲推覆构造类型和特征进行了深入研究。 中国地处欧亚板块东南部,夹持于太平洋板块、印度洋板块和西伯利亚板块之间,处于一个特殊的、强烈活动的大地构造位置,无论是在造山带,还是在克拉通内,均发育了规模不等的逆冲推覆构造,为逆冲推覆构造的深入研究提供了有利场所。 一、逆冲推覆构造的基本概念和组合型式 (一)逆冲推覆构造的基本概念 逆冲推覆构造是由逆冲断层及其上盘推覆体或逆冲岩席组合而成的构造。逆冲推覆构造不仅广泛发育在造山带及其前陆,在地台盖层中也广泛发育。 1.逆冲断层:是指岩石沿可观察到的或可推断出的低角(<30 °)位移面产生大于5km水平位移的断层。覆盖在逆冲断层面上被推移距离在5km以上的外来体称之为推覆体或逆冲岩席。逆冲岩席与推覆体常常同义使用,不过推覆体更多地用于规模大、运移远的外来岩体,而逆冲岩席的规模可大可小,而且多成平板状产出。 2.褶皱推覆体和冲断推覆体:挤压引起的岩层褶皱,由直立→斜歪发展成为倒转→平卧。在倒转平卧褶皱的倒转翼因挤压而拉伸撕开,顺断开面运移。这类推覆体称为褶皱推覆体。但是另有一些推覆体,并未发生强烈褶皱作用,只是顺剪裂面产生显著位移,这类推覆体称为冲断推覆体。3.推覆和滑覆:在伸展作用和重力滑动中,也可引起板状岩席的大规模位移,所以推覆体可分为两类:挤压体制下引起的推覆或简称推覆;而重力作用和伸展作用下引起的岩席滑移,可称为滑覆 (二)逆冲断层的组合型式 逆冲断层虽然可以单条产出,更常见的是产状相近的若干条逆冲断层呈束产出。根据一个构造单元逆冲断层的排列组合及其逆冲方位,可以分为单冲型、背冲型、对称型和楔冲型。1.单冲型:一套产状相近并向一个方向逆冲的若干条逆冲断层,构成单冲型的逆冲断层。一般表现为迭瓦式(图4-3-1)。迭瓦式逆冲断层系中最大滑动量的主干断层位于该断层系峰缘,可称为峰缘逆冲断层系。如最大滑动量的主干断层位于主干断层后缘,可称为后缘逆冲断层系。2.背冲型:自一个构造单元的两侧分别向外缘逆冲的两套迭瓦式逆冲断层,称为背冲型逆冲构造。背冲型逆冲断层中两套向相反方向逆冲的断层是在同一构造应力场中形成的,并且与所在构造系统同时形成。大型背冲式逆冲断层常与造山带复背斜共生(图4-3-2)。

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