第十三章 逆冲推覆构造

第十三章 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 大型至巨大型的构造，主要产出于造山带前陆，是挤压或压 缩作用的结果。
本章主要内容
一、逆冲推覆构造的组合型式 二、逆冲推覆构造的几何结构 三、逆冲推覆的驱动机制 四、逆冲推覆与重力滑覆的区别
第一节 逆冲推覆构造的组合型式 1 叠瓦式逆冲断层
2）变形强度、变形性状和变形结构等方面有显著差 异。
3）分段标志往往是横切逆冲断层的平移断层或变 形强化带。
第三节 逆冲推覆构造的扩展
1. 前展式或背驮式（Piggyback propagation）
新的逆冲断层发育在老的逆冲断层之下，断层依次向前方 （前陆）扩展，增生在前锋。
2. 后展式或上叠式（Overstep propagation）
2 断展褶皱作用(Fault-propagation folding)——逆 冲岩席在开始爬升过程中引起的褶皱作用。褶皱形 成于逆冲断层的终端，褶皱发生与断坡形成同时。
3 断滑褶皱作用(Detachment folding)——逆冲岩席 在顺层滑动过程中引起的褶皱作用。与断坡无关， 褶皱也形成于逆冲断层的终端。
1）多次推覆，叠置形成堆 拄（nappe rill）。
2）应变不均匀，接触面处 应变最强。可达100：1（Ｘ： Ｚ）
3）变形自下向上趋于复杂，
4）各种伴生、派生构造明 显自下向上变化。
3 逆冲推覆构造的分段：
指逆冲断层沿走向上的分段变化。
1）沿走向各分段上的逆冲断层运移量或压缩量的总 和基本一致，不同分段上可能出现明显的变化。
二 关于驱动力问题（动力学 至今仍没有得到很好解决的
问题）
1 水平挤压力
矛盾1. 挤压作用力与推覆体所能承受的最大应力：数十 甚至数百公里的推覆体若作长距离运移所需要的作用力非 常巨大，远远超过了岩石强度，岩席早在运移前就已破裂，
矛盾2. 一些变形强烈的推覆体在变形中处于弹塑性甚至 塑性状态，难以将应力远距离传递。
台阶式逆冲断 层发展形成过 程。在断坡处 的上覆岩层形 成无根褶皱
请识别照片中 的台阶式逆冲 断层
A
BC
D
上下盘断坪断坡示意图 上盘断坪-----BD 下盘断坪-----AC 上盘断坡-----AB 下盘断坡-----CD
(3)前断坡—在 逆冲岩席前侧，走 向与逆冲方向直交， 逆倾向滑动，挤压 应力状态。
节理
块式网结状结构
叠瓦扇和双重 逆冲构造
叠瓦冲扇断；层反层中和、反少高冲数角断正度层断逆层断、
次级褶皱
构造 定向性
不发育 不明显
两翼紧闭轴面陡立 的复杂多级褶皱
斜歪-倒转的拉 长的背向斜对； 膝折式褶皱； 冲起构造和构 造三角带
两翼紧闭， 轴面陡立， 产状常不稳 定
由紧闭褶皱渐变 为开阔褶皱，单 斜和挠曲
1 逆冲推覆构造的分带 沿逆冲方向可分为：后缘带、根带、中带、
前锋代和外缘带。各带的应力状态、变形强度、变形性状、剪切带产状、 伴生构造发育类型均有各自的特点和变化规律。
后缘带 应力状态 拉伸为主
根带 挤压为主
中带 单剪为主
锋带
外带
挤压为主 挤压、渐变弱
次级断裂
地堑式等 平行逆断层或发辫
正断层、张 状高角度断层；菱
第二节 逆冲推覆构造的几何结构
一、逆冲推覆构造的台阶式
台阶式：由长而平的断坪和短而陡的断坡交替构成
(1)断坪—断层产状与地层产状一致的部分，往往发育在 岩性差异界面上，且长而平。分为上盘断坪和下盘断坪。
(2)断坡—断层产状与地层产状不一致的部分，短而陡， 连接断坪，切层发育。在坚硬的岩层中，与逆冲断层产状一 致。分为上盘断坡和下盘断坡。
2 重力滑动
质疑 基底冲断面的坡度能否足以引起重力滑动
此外还有后推力模式、板块俯冲力、塑性基底收缩、重 力扩展等模式。
后推力模式
造
山
前
带
陆
重力滑动模式
重力扩展模式
三 孔隙压力在逆冲推覆作用中的意义
M.K. Hubbert and W.W. Rubey (1959)提 出用异常孔隙压力来解释推覆体的承受能力问 题。异常孔隙压力的存在降低了围压，抵消了 部分负荷重力，起着浮力的作用，从而降低了 断层面上的压应力，降低了摩擦阻力。因此， 较小的动力可以将巨大的逆冲岩席推移前进而 不破碎。
观点之二 逆冲推覆引起褶皱作用 70年代之后，随着
对前陆带和造山带逆冲推覆构造与褶皱作用的全面研究，认 识到逆冲推覆引起了褶皱作用，尤其在造山带的前陆带。断 坡在褶皱形成中起重要作用。
二 逆冲作用控制下褶皱的发育
1 断弯褶皱作用(Fault-bend folding)——逆冲岩席 在爬升过程中形成的褶皱作用。褶皱作用与断坡密 切相关，褶皱发生在断坡形成之后。
显示定渐变为不明显
劈(节)理发 育状况
张节理
板劈理或褶劈理发 育
劈理发育程度降低 →
节理
变形性状 脆性
塑性、弹塑性
→
脆性
2 逆冲推覆构造的分层：各推覆体或同一推覆体的不同
部位的变形强度、变形性状、应力状态和围压状态在垂向上的 变化规律。区域性逆冲推覆构造往往是长期多次活动形成的， 一次次逆冲作用形成的推覆体互相叠置形成推覆体堆垛。
在逆冲岩席推移过程中，从一个低层位断坪经断坡爬升到高层 位时，在断坡上形成以背斜为主的褶皱。这种背斜一般不对称(逆 冲方向的一翼——前翼陡、后翼缓)；且多数无根(发育在逆冲岩 席中，消失于逆冲断层面之上)。
根据逆冲推覆构造带中褶皱与断层关系，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
(4)侧断坡—走 向与逆冲方向一致， 走向滑动，剪应力 状态。
(5)斜断坡—走 向与逆冲方向斜交， 斜向滑动，剪切应 力状态。
二 双重逆冲构造 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层夹块(片)组合而成的构造。
双重逆冲构造结构（Duplex) 1. 组合：顶板逆冲断层—叠瓦式逆冲断层 —底板逆冲 断层。 2. 顶板逆冲断层：次级叠瓦式逆冲断层向上趋近相互 连接，在顶部构成一条断层。 3. 底板逆冲断层：次级叠瓦式逆冲断层向下趋近相互 连接，在底部构成一条断层。 4. 叠瓦式逆冲断层：位于顶板逆冲断层和底板逆冲断 层之间封闭块体内的‘S’形的逆冲断层，向上、下连接， 渐渐向顶、底版逆冲断层过度。 5. 断夹块：叠瓦式逆冲断层之间的透镜状岩块。 6. 叠瓦扇：向上没有连接成顶板断层的叠瓦式逆冲断 层。
由若干条产状基本一致的逆掩断层组成，各条断层的上 盘依次向同一方向向上逆冲，平面上构成叠瓦式。叠瓦式构 造常常表现为上陡下缓，各条断层向下常汇集成一条主断层。
叠瓦状逆冲断层系
2 背冲式逆冲断层：
背冲式逆冲断层组合由两条或两组相向倾斜、相背逆冲的逆 断层组成，两条或两组断层有共同的上(升)盘。对冲式断层 常与复背斜伴生，分别发育在背斜两翼，总体构成扇型。如 天山
三、反冲断层 在逆冲断层系中出现的与总体逆冲方向相
反的逆冲断层。 1. 两套逆冲方向相反的逆冲断层组合。 2. 多是前缘受阻，导致反向发育的结果。 3. 冲起构造—逆冲断层与反冲断层之间的部位，因挤压而向
上冲、隆起。 4. 构造三角带—反冲断层、后侧逆冲断层、底板断层限定区。
四 逆冲推覆构造的分带、分层和分段
新的逆冲断层发育在老的逆冲断层之上，断层依次向后方 （腹地）扩展，增生在后缘。
3
2
1
前展式
1
2
3
后展式
第四节 逆冲作用与褶皱作用
逆冲推覆构造总有褶皱伴生，褶皱变形强烈而复杂，两者在几 何学上具有相关性，在成因上具有统一性。逆冲推覆引起褶皱的 观点是20世纪70年代以来构造地质研究的重要进展和认识。
第五节 逆冲推覆构造的运动学和动力学
逆冲推覆构造规模巨大顺走向往往大于10公里，可达数 百至上千公里，宽可达数十至上百公里。
一 逆冲推覆位移和速率（运动学）
1 位移距离 1）一般估计，根带至锋代的距离为最小推覆距离。 2）作平衡剖面计算推覆距离。 2 位移方向 1）弓箭式原则。 2）地层由老到新的方向。 3）编制前断坡走向线图或断叉线图，取平均植，作垂线。 4）多数褶皱的倒向。 3 位移速率 目前尚不清楚，据对现代活动断层观察，参 板块运位移速率，认为年位移量为1-2厘米。但不平均。
3 对冲式逆掩 断层
由两条或两 组倾向相背、相 对逆冲的逆掩断 层组成，两条或 两组断层有共同 的下(降)盘。小 型的对冲式断层 常与背斜伴生； 而大型对冲式断 层常控制断陷 (前陆)盆地边界。
4 楔冲式断层 为一
套产状相近的逆断层和 正断层组合，由断层之 间的断片呈楔形体而故 名。它的发育与构造应 力场的改变有关。由挤 压-拉伸。
一 逆冲推覆与褶皱形成中的主导性问题
观点之一 褶皱作用引起逆冲推覆 Heim (1921) 研
究阿尔卑斯逆冲推覆构造时提出的观点。基本论点是强烈 的挤压引起岩层褶皱，褶皱变形由弱到强，在倒转翼的拐 点处因拉伸变薄而断裂，进而在断裂面上逆冲推覆，形成 褶皱推覆体。上世纪70年代以前这一观点曾为构造地质学 家所接受。