伸展构造与变质核杂岩

造山后伸展构造 发生于碰撞挤压作用减弱或 消失后，增厚的造山带楔体在重力势能差、 拆沉作用以及其它因素影响下形成大规模伸 展构造，这类伸展构造更为普遍。其伸展方 向总体与造山带垂直，造成地壳减薄和中下 地壳抬升，形成拆离断层和变质核杂岩。持 续时间一般30 Ma，主要集中于前10Ma。由 于下部热作用和构造剥蚀，使该阶段伸展构 造处于高温低压环境。
拆沉作用
拆沉作用(delamination)：大陆岩石圈地幔由于较 软流圈温度低、密度大，从而产生重力不稳，如有 合适条件，岩石圈地幔将沉陷入软流圈中，并使岩 石圈减薄；Houseman等认为岩石圈减薄是对流的 结果，由于密度较大的岩石圈地幔覆于密度较小的 软流圈地幔之上造成对流，导致岩石圈地幔沉入软 流圈中。这种造成岩石圈地幔沉入软流圈中的作用 即为拆沉作用。
二 铲形正断作用(Listric normal faulting): 断
层面呈凹面向上的铲形，伴随由坍塌 (collapse)引起的反向牵引(reverse drag).
三 叠瓦式铲形正断作用(Imbricate listric normal
faulting): 一系列铲形正断层呈叠瓦式产出，同样具有 反牵引。
5. 上盘的脆性伸展方向、拆离断层的滑动方 向、下盘糜棱岩的运动方向具有一致性，反 映了统一的运动方式。
变质核杂岩形成的构造背景
(1)大洋板块俯冲后期的大陆边缘弧内背景及弧后背景。典型 的科迪勒拉变质核杂岩带位于北美克拉通西缘的大陆斜坡深 部。宽800~1600 km的科迪勒拉造山带是中生代—古新世太 平洋板块的俯冲增生与地体拼贴带或挤压推复带。当20 Ma 左右SanAndreas断层发生右旋走滑时,该区开始伸展。盆岭 省位于内华达州的Las Vegas,是一个受制于黄石地幔柱的新 近纪伸展构造区(Hill et al.,1992;Parsons et al.,1994),拉张高 峰发生在10~15 Ma,速率20~30 mm/a (Wernicke et al.,1988),为内部浮力和外部重力势能联合作用的结果(Jones et al.,1996)。我国则有扬子板块西缘的江浪及丹巴变质核杂 岩(宋鸿林,1995;Yan Danping et al.,2003a)、内蒙古亚干变 质核杂岩(郑亚东和张青,1993;郑亚东,1999a)等。
造山带伸展构造是造山带地壳演化，乃至岩 石圈演化的重要阶段，对此的研究具有重要 意义。
几何模式
B. Wernicke和B.C. Burchfiel (1982)根据断层面几何形态和位移特点将 正断层分为两大类，即非旋转的高角度正断层和旋转的低角度拆离断层。
一 多米诺式正断作用(Domino-style normal faulting) 平面状正断层旋转逐渐变缓，并且在老的多米诺断层系统固定之后，又 发育一组新的多米诺断层系；形成拉伸盆地。 原来水平的地层发生旋转逐渐变陡。断层旋转，地层也旋转。
石化角砾岩(含假熔岩)、断层角砾和断层泥。它们 自下而上顺序产出，向上变新并且发生后者对前者 的叠加，各类构造岩的发育厚度也依次变薄。
强烈变形的变质岩石和深成岩组成的分散孤立的穹 状隆起，上覆以断层分割并远距离滑移的未变质盖 层岩石”； Sefert (1987) 进一步定义为“近圆形或椭圆形，由 强烈变形变质的岩石以及侵入其中的岩体组成，其 上为变形变质程度较轻的岩石覆盖，或者被覆以拆 离并远距离运移的岩石”。
变质核杂岩的特征
拆离断层是伸展构造区一种平缓产出的铲状 大型正断层。并且往往伴生变质核杂岩体。
一般产出于基底与盖层之间。其上为拆离上 盘，其下为拆离下盘ห้องสมุดไป่ตู้上拆离盘是一套浅层 次的正断层组合，下拆离盘为变质核杂岩 （体）。
其特征是水平拉伸，分层正向剪切
a-拆离作用的开始，沿拆离带形成糜棱岩； b-拆离断层引发低角度正断层；
四 铲形正断作用限定的平面正断层(listric normal faulting bounding a family of planar normal faults): 铲形正断作用控制的多米诺式正断层。
力学模式
大陆伸展构造发育 的三种模式
Lister (1986)概括出 了大陆伸展构造发育 的三中模式，即纯剪 切模式、简单剪切模 式、分层剪切或滑动 模式。
伸展构造区地壳结构模式
脆性拆离 韧性剪切 岩墙群
变质核杂岩和拆离断层
变质核杂岩(metamorphic core complex)和拆离断 层(detachment faults)是造山带伸展构造的特征产 物。
变质核杂岩 Davis (1977)首先提出了变质核杂岩概念； Coney (1980)给出定义“一组近圆形或椭圆形的由
岩石圈厚度大 造山作用大大增加了地壳特别 是上地壳的厚度。此外，造山带本身为一构 造薄弱带，具有构造不连续性。
造山带抗拉强度最弱 是发育伸展构造的有利 位置，从而决定了造山带伸展构造发育的普 遍性。
造山带伸展构造发育的阶段性
根据伸展构造与造山作用之间的时间关系可 分为：
同造山伸展构造 伸展构造与造山作用同期形 成，以造山挤压导致的侧向挤出和逃逸为主 要形式，伸展方向多与造山带平行。持续时 间与造山作用时间一致，可发生于造山过程 的各阶段，并可造成地壳减薄和深部物质的 隆升，形成伸展构造和变质核杂岩等。可能 产生高压变质与伸展构造伴生现象。
1. 空间上呈穹隆状或长垣状孤立隆起，通常具有一 翼陡一翼缓的特征；
2. 由深部隆升的中、下地壳古老的中深变质岩组成， 常见晚期的中酸性岩浆侵入体；
3. 核杂岩顶部和周缘为以糜棱岩状岩石为特征的韧 性剪切带，糜棱岩带的顶部被拆离断层切割，使早 期的糜棱岩发生脆性变形；
4. 拆离断层上盘为变形变质较轻的上地壳岩 石，以脆性变形为主；
上部机制：
1. 造山带与周围相比存在较陡的压力梯度和较 大的势能差，使造山带楔体有发生重力扩散 以达到与周围平衡的趋势；
2. 水平挤压应力的减小和消失，使增厚产生的 巨大垂向压力成为主压应力，形成有利于重 力扩散的应力场；
3. 造山带中普遍发育的低角度逆冲断层极易活 化形成拆离断层。
在垂向压力梯度和重力势能差的作用下，在深 部和壳内各种因素的影响下，造山后发生大规 模伸展构造运动，使地壳减薄，下部物质隆升。
c-下盘向上拱弯；
d-下盘高处变质核杂岩构造形成
拆离断层的特征
1.将年轻的变质变形程度轻微的浅构造层次岩石叠 置于强烈变质变形的深构造层次岩石之上;
2. 规模巨大，一般具有区域性； 3. 位移量大，可达数10km； 4. 上盘以一期或多期正断层形式伸展，这些正断层
呈铲状或多米诺状，向下并入拆离断层； 5. 拆离断层具有特征的构造岩系，即糜棱岩、绿泥
造山带的夷平作用：以往认为造山带的夷平 作用主要是剥蚀，研究发现，伸展构造造成 的构造剥蚀更为重要，甚至起主导作用。
伸展构造与岩浆活动密切相关：岩浆活动既 可以是伸展构造的起因和促成因素，也可以 是伸展构造的产物。
标志着造山旋回的结束：造山后的区域性伸 展构造运动标志着一个造山旋回的结束，进 一步发展可作为下一构造旋回的开端。
伸展构造发育的位置
•地幔物质上涌地区，即洋中脊和大陆裂谷区； •活动大陆边缘，即弧后扩展区； •挤压应力减小或消失的大陆或地体边界，即造
山带。造山作用使地壳增厚和垂向压力增大， 加之水平挤压力的减小甚至消失以及下部物 质上涌和拆沉作用导致应力三主轴的转换， 从而产生水平拉伸应力场。
控制因素
两个主控因素：板块运动和地球内部物质运移所造 成的应力场；岩石圈的强度。前者是关键。由此决 定了伸展构造发育的位置。
(5)板内伸展区。如云蒙山变质核杂岩 (ZhengYadong et al.,1988,1989; Davis et al.,1988)、 中条山变质核杂岩(傅昭仁,1992)、武功山变质核杂 岩(Faure et al., 1996;舒良树等, 1998; Wang Dezi et al.,2001;楼法生等,2002a)等。
过去公认的高角度正断层构成裂堑式伸展构 造只是局部的特殊地区，而大多数伸展构造 则是以上陡下缓的铲形(listric)低角度正断层 (low-angle normal fault)和拆离断层 (detachment fault)为特征。
伸展构造主要发育于造山带：就全球范围而 言，造山带是伸展构造发育的主要地区。因 为造山带具有较厚的地壳和较大的重力势能 差以及较低的抗拉强度和构造不连续性，并 且下部热活动又比较强烈。这可能也是洋盆 多次开合于同一位置的重要原因之一。
岩石圈的强度特性：实验和理论计算表明，岩石圈 的抗拉强度是圈内单个层强度的垂向积分，主要受 地热梯度、物质组分和地壳厚度的影响，其中地壳 厚度是关键。岩石圈变形由石英(上地壳)、长石(下 地壳)、橄榄石(上地幔)三个层次的蠕变机制构成， 所以其抗拉强度自上而下增强。
岩石圈强度影响因素：
1.物质构成 石英质－长石－橄榄石强度增强；
全球不同地区不同时代的造山带几乎都发育 伸展构造，南非太古代巴比顿花岗绿岩带， 欧洲加里东和海西造山带，北美科迪勒拉， 欧亚特提斯－喜马拉雅造山带，中国天山－ 兴蒙、昆仑山、祁连山、太行山、燕山、秦 岭、大别山等。
造山带伸展构造具有多阶段性和多样性：既 有同造山期的伸展构造，也有造山期后的伸 展构造；既有平行于造山带的伸展，也有垂 至于造山带的伸展。伸展构造发育的机制也 各不相同。
2. 地热梯度 地热梯度增高岩石圈塑性软弱层 增厚，能干区域上移，整体抗拉强度降低,应 力集中于强度低的上部岩石圈使之破裂形成 伸展构造；
3. 地壳厚度 地壳增厚同样使岩石圈能干区域上 移，抗拉强度降低。
造山带的强度特点
地热梯度高 俯冲板片拆沉、热的软流物质补 充于造山带根部形成热穹隆以及热对流夷平 作用等造成地热梯度升高；