构造分析-伸展构造
合集下载
《油区构造解析》4-伸展构造解析
伸展变换构造
伸 展 变 换 构 造 位 置
伸 展 变 换 构 造 样 式
--
1
伸 展 变 换 构 造 样 式
--
2
伸 展 变 换 构 造 样 式
--
3
伸展变换构造 样式 – 4，5
伸 展 断 层 模 型
伸 展 断 块 构 造 与 圈 闭
伸展断块构造与圈闭地震剖面
伸展构造地震剖面
伸 展 构 造 圈 闭
同向调节断层
反向调节断层
铲式扇
正双重构造
(a)
变换断层 变换断层
(e)
宽缓背斜
构造鼻 构造鼻
构造鼻
(b)
变换断层
走向斜坡
地垒凸起
地垒凸起
宽缓背斜
(c)
(d)
斜向斜坡
(f)
(g)
(i)
走向斜坡
二、裂陷盆地的伸展构造样式
地堑与半地堑构造 铲式正断层上盘半地堑族系 变换构造带
剖面图
铲式正断层下盘三维模型
第四讲 伸展构造
正断层的基本特征 裂陷盆地的伸展构造样式 薄皮伸展构造
一、正断层的基本特征
1. 正断层类型 2. 正断层的组合 3. 正断层的相关构造变形
正断层
正断层是在水平引张力作用下形成的。按照安 德森断层形成模式，在σ1垂直、σ2以及σ3水 平纯剪切应力场中，岩层破裂将形成一对共轭 的正断层，正断层的倾角为60°±，共轭正断 层的交线为σ2方向。但是，自然界的正断层并 非都是共轭出现，其产状也并非总是60°±
变换断层 — 1
变换断层 — 2
伸 展 变 换 构 造 样 式
--
5
渤海湾盆地铲式正断层剖面
伸展构造
四. 构造反转概念
1) 正反转构造: 盆地由早期 张性或者张扭性转变为后 期的压性或者压扭性. 2) 负反转构造: 盆地由早期 压性或者压扭性转变为后 期的张性或者张扭性. 3) 推广之, 凡是区域应力场 发生性质反转的构造就是 反转构造.
思考题：
试述伸展构造样式与形成机制.
34造山带伸展机制1加厚作用形成势能差2造山根对流拆离作用3板块深俯冲断离作用1加厚作用形成势能差汇聚造山导致壳层加厚和地表隆升当汇聚趋于停止时加厚壳层就会在变形与未变形岩石圈之间引发势能差高势能柱体总会向低势能柱体施加水平挤压力由此促发造山带变形柱体伸展塌陷
13 伸展构造
一. 伸展构造概念
二. 伸展构造样式
2）造山根对流拆离作用
在岩石圈根部, 热边界层随汇聚缩 短发生显著加厚并向下运移，它在地 幔对流驱使下失稳、拆离、快速沉陷 进入软流圈，而软流圈热物质随之上 涌补偿使得残留岩石圈甚至壳底直接 暴露与软流层接触，由此引发强烈熔 融、高温变质、区域伸展与岩浆作用.
3）板块深俯冲断离作用
持续汇聚促使低密大陆 岩石圈随同高密大洋岩石圈 运移至俯冲带深处，这时显 著密度差就会使得俯冲板块 陆壳部分强烈上浮而高密洋 壳部分向下拖曳，这时俯冲 板块就会张裂、断离和沉陷 作用，热软流层上涌引发构 造伸展、区域隆升、岩浆活 动以及热变质作用。
2.3 断陷盆地
在伸展背景下受基底及盆缘正断裂控制发育的沉积盆地. 地堑盆地 半地堑盆地
半地堑盆地叠加
2.4 裂 谷
裂谷是区域伸展隆 起背景下形成的巨 大狭长断陷,切割深, 发育演化期长,常具 有地堑型式. 包括大洋裂谷, 大陆 裂谷以及陆间裂谷.
大陆裂谷陆间裂谷大洋 裂谷构成一演化系列,即大 陆开裂、海底扩张的过程。 不过，并非所有的大陆裂谷 都能演化为大洋裂谷。
伸展构造——精选推荐
伸展构造伸展构造伸展构造的类型－－伸展构造的模式－－剥离断层和变质核杂岩伸展构造是区域引张作⽤下形成的⼀套具有特⾊的构造系统。
马杏垣曾指出：“引张作⽤也造就了全球范围的构造现象，其规模甚⾄⽐挤压变动还要⼤。
”伸展构造是在区域性引张作⽤下形成的⼀套独具特⾊的构造系统。
从全球构造及其演化的观点，挤压作⽤（如造⼭带）与引张作⽤（如洋中脊、拉张带）是构造作⽤在时间和空间上紧密相关的两个⽅⾯。
由于构造研究源于造⼭带，造⼭带⼜以挤压变形为特⾊，以致曾长期忽视引张伸展作⽤及其形成的伸展构造。
关于伸展构造的重要性，马杏垣教授曾精辟地指出：“其实，引张作⽤也造就了全球范围的构造现象，其规模甚⾄⽐挤压变动还更⼤”。
从构造应⼒状态和变形体制看，伸展作⽤和挤压作⽤可概括为“开”与“合”。
“开”与“合”乃地壳的⽔平运动，在⼀定条件下⽔平运动与升降运动⼜相互转化。
升降运动中的上升隆起往往导致重⼒势的变化和重⼒不稳，引起地壳表层的顺坡下滑⽽形成重⼒滑动构造。
所以，伸展、降起与重⼒滑动具有相对统⼀性。
⼀、伸展构造类型地堑和地垒－－阶梯状断层、箕状构造和盆岭构造 (⼀）（⼆）－－⼤型断陷盆地－－裂⾕－－剥离断层伸展区构造，以正断层为主构成各种组合类型。
1、地堑和地垒地堑主要由两条⾛向基本⼀致的相向倾斜的正断层构成。
两条正断层之间是⼀个共同的下降盘(图A)。
巨型地堑系称作裂⾕。
这⾥主要讨论⼀般规模的地堑。
构成⼤中型地堑边界的正断层常常是由数条产状相近的正断层构成同向倾斜的阶梯式断层系列。
两侧正断层可以均等发育，也可以是⼀侧更为发育。
地垒主要由两条⾛向基本⼀致的反向倾斜的正断层构成(图B)。
两条正断层之间是⼀个共同的上升盘。
组成地垒的正断层可以呈单条产出，也可以是数条产状相近的正断层组成的依次断落的阶梯状断层带。
从区域地质构造看，地堑⽐地垒具有更重要的地质意义。
2、阶梯状断层、箕状构造和盆岭构造（1）阶梯状断层由若⼲条产状基本⼀致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同⼀⽅向断落，构成阶梯式。
第二章 伸展构造(2)
底辟拱张机制：泥、盐等塑性物质底辟作用在底辟体顶部 形成局部的侧向引张，或底辟作用引起底辟体两侧岩层的 旋转而导致； 区域引张作用机制：区域引张作用导致基底断层发生伸展 位移，由于盆地内部存在的厚层软弱岩层发生韧性伸展， 将上覆岩层形成的伸展断层与基底伸展断层分隔开来。
2.2.3 形成机制
2.2 薄皮Байду номын сангаас展构造
2 伸展构造
伸展构造的基本样式 薄皮伸展构造 基底卷入的伸展构造及其演化 与伸展构造有关的油气圈闭样式
2.2 薄皮伸展构造
2.2.1 构造样式 2.2.2 相关（共生）构造变形 2.2.3 形成机制
2.2.1 构造样式
2.2 薄皮伸展构造
薄皮伸展构造是指主要由沉积盖层卷入伸展变 形的构造。 薄皮伸展构造的两种主要构造样式：铲式正断 层系和多米诺断层系。 在剖面上，铲式正断层和旋转平面式正断层一 般是在盖层中的软弱岩层（泥岩、盐岩等）中 消失，或在盆地基底顶面的不整合面上滑脱； 平面上，多为新月型断层线，可以用弓箭法则 判断伸展位移方向。
2.2.1 构造样式
2.2 薄皮伸展构造
尼日尔三角洲的正断层平面分布图
2.2.2 相关（共生）构造变形
与重力滑动成因的薄皮逆冲构造共生 与底辟构造共生 与基底卷入的伸展断层系统共生
2.2.2 相关（共生）构造变形
被动大陆边缘与重力滑动和底辟作用有关的薄皮 伸展构造剖面
2.2.2 相关（共生）构造变形
2.2.2 相关（共生）构造变形
Melut盆地构造样式-剖面样式
主剖面：多米诺式基底正断层组 多米诺式盖层正断层组 注意：基底断层与盖层断层的倾向问题
伸展构造样式
伸展构造样式伸展构造样式是一种常见的地质构造样式，指的是地壳中岩石层在地质运动的作用下发生展伸的构造形态。
这种构造样式在地球历史上普遍存在，对于地球科学的研究具有重要意义。
伸展构造样式的形成是由于地壳内部的构造力学作用。
当地壳中存在应力集中的地方，岩石层在受到压力的作用下发生断裂和展伸，形成伸展构造样式。
这种构造样式通常表现为地壳的延展和拉伸，造成地壳的裂谷、断块和低陷等地质形态。
伸展构造样式在地质历史上具有重要的地质意义。
首先，伸展构造样式是地球板块运动的重要表现形式之一。
地球板块在运动过程中，常常会发生伸展构造样式，这对于理解板块运动的机制和过程具有重要意义。
其次，伸展构造样式是多种矿产资源形成的重要条件。
在伸展构造样式下，地壳中的岩石层发生断裂和展伸，使得地下的矿质物质得以上升和聚集，形成矿床和矿区。
因此，伸展构造样式是矿产资源勘探和开发的重要指示标志。
此外，伸展构造样式也对地球表面地貌的形成产生了重要影响。
伸展构造样式使得地壳表层发生断裂和拉伸，形成山脉、河谷、湖泊等地貌形态。
伸展构造样式具有多种形态和特征。
其中最常见的是裂谷和断块。
裂谷是指在地壳中形成的狭长的裂隙，通常伴随着地壳下降和地壳延展。
裂谷常常形成河谷和湖泊，对水资源的储存和利用具有重要作用。
断块是指在地壳中形成的相对稳定的板块，通常伴随着地壳抬升和地壳收缩。
断块的形成对于地震活动和地壳变形具有重要影响。
伸展构造样式是地球科学领域的一个重要研究方向。
通过对伸展构造样式的研究，可以深入了解地球板块运动的机制和过程，揭示地球内部的构造力学作用，指导矿产资源的勘探和开发，以及预测地震活动的发生。
因此，对伸展构造样式的研究具有重要科学意义和应用价值。
伸展构造样式是地球地壳中岩石层在地质运动的作用下发生展伸的构造形态。
它对地球科学研究和资源勘探具有重要意义。
伸展构造样式的研究不仅可以加深对地球板块运动和地震活动的认识，还可以为矿产资源的勘探和开发提供重要参考。
盆地分析6伸展盆地-变换构造带
有时，两者之间可能具有互为因果的关系，即构造分段作用 形成变换构造，亦或变换构造引起了构造分段作用。
具有一定规模和一定延伸方向的变换构造组合则组 成“变换构造带”。
构造分段作用与变换构造可普遍存在于伸展构造、 挤压构造和走滑构造区带之中。
定义： 伸展构造背景下的“变换构 造”(transition structure)是指为保持区域伸展应 变守恒,在伸展变形构造的分区、分段、叠覆或交 接等部位形成的一类起应变调节或传递、构造连 接或转换作用的构造体系,它在裂谷盆地发展过程 中对伸展构造的分段(或分块)活动起着重要的控制 作用。
Scott和Rosendahl(1989)后来将术语“低地势”和“高地 势”调节带分别修订为“干涉型(interference)”和“孤立型 (isolational)”调节带。他们也使用“走滑调节带(strike-slip accommondation zones)这个术语来描述倾向相反的半地堑和正 断层之间在没有叠覆时，而发育横向或斜向走滑断层的那些地 带。
本人认为,可将“构造分段作用” (segmentation) 和 “变换构造”(transition structure) 作为含义最广的两 个对应概念来理解。
前者指造成区域或局部构造发生分段的一种构造作 用型式，是由多方面因素引起的，它具有动力学或运动 学的含义；
后者主要指分段作用形成的结果或表现型式即变换 构造，具有几何学的含义。
正是因为这些变换构造的发育，将一个大型的裂谷盆地 分为一系列次级盆地或断陷。
但是，目前有关变换构造的概念术语很多，用法 很不统一，即使同一术语不同学者有不同的理解。
“传递带”术语开始是运用于收缩背景下叠覆的逆断 层中的。Dahlstrom(1970)用“传递带”描述逆冲－褶 皱带之间不连续、且部分叠覆地段的构造特征；认为通 过传递带可以保持逆冲断层叠覆段之间的缩短量守恒， 或者可以逐渐地、规则地改变该缩短量。
具有一定规模和一定延伸方向的变换构造组合则组 成“变换构造带”。
构造分段作用与变换构造可普遍存在于伸展构造、 挤压构造和走滑构造区带之中。
定义： 伸展构造背景下的“变换构 造”(transition structure)是指为保持区域伸展应 变守恒,在伸展变形构造的分区、分段、叠覆或交 接等部位形成的一类起应变调节或传递、构造连 接或转换作用的构造体系,它在裂谷盆地发展过程 中对伸展构造的分段(或分块)活动起着重要的控制 作用。
Scott和Rosendahl(1989)后来将术语“低地势”和“高地 势”调节带分别修订为“干涉型(interference)”和“孤立型 (isolational)”调节带。他们也使用“走滑调节带(strike-slip accommondation zones)这个术语来描述倾向相反的半地堑和正 断层之间在没有叠覆时，而发育横向或斜向走滑断层的那些地 带。
本人认为,可将“构造分段作用” (segmentation) 和 “变换构造”(transition structure) 作为含义最广的两 个对应概念来理解。
前者指造成区域或局部构造发生分段的一种构造作 用型式，是由多方面因素引起的，它具有动力学或运动 学的含义；
后者主要指分段作用形成的结果或表现型式即变换 构造，具有几何学的含义。
正是因为这些变换构造的发育，将一个大型的裂谷盆地 分为一系列次级盆地或断陷。
但是，目前有关变换构造的概念术语很多，用法 很不统一，即使同一术语不同学者有不同的理解。
“传递带”术语开始是运用于收缩背景下叠覆的逆断 层中的。Dahlstrom(1970)用“传递带”描述逆冲－褶 皱带之间不连续、且部分叠覆地段的构造特征；认为通 过传递带可以保持逆冲断层叠覆段之间的缩短量守恒， 或者可以逐渐地、规则地改变该缩短量。
伸展构造与走滑断层
三、走滑断层的特征 1、主要特点 ①、走滑断层包括一系列与主干断裂平行或以微小 角度相交的次级断层，单条断层一般延伸不远，各 级断层分叉交织，常构成发辫状。 ②、常伴有雁列式褶皱、断裂、断块隆起和断陷盆 地等构造。 ③、断层两侧的地层—岩相带呈递进式依次错移， 时代愈老、依距愈大。 ④、断层常呈直线延伸，甚至穿过起伏很大的地形 亦然。
如一套迭瓦状逆冲断层体系（imbricate thrust system）向上没有联结成顶板逆冲断层，这种迭瓦 状构造称之为迭瓦扇（imbricate fan）。 在双重构造和迭瓦扇中，次级迭瓦状逆冲断层与主干 断层或底板逆冲断层的交点称之为断叉点或断叉线 （brach line）；次级迭瓦状逆冲断层的前缘称之为 断端线或断尖线（tip line）。
二、伸展构造类型 1、地堑和地垒 （1）、地堑：由两条走向基本 一致的相向倾斜的正断层构成， 两条正断层之间有一个共同的下 降盘。巨型的地堑系为裂谷。确 切的讲，大型地堑的边界断层往 往为多条，即由数条产状相近的 正断层构成一个倾斜的阶梯式断 层系列。 （2）、地垒：由两条走向基本 一致的相背倾斜的正断层构成， 两条正断层之间有一个共同的上 升盘。
第九节 走滑断层
一、基本概念 走滑断层即走向滑动断层，一般指大型平移断层，断 层两盘顺直立的断层面作相对的水平滑动。人类认识 走滑断层要晚于正断层和逆断层。19世纪初，地质学 家就认识了正断层和逆断层，而走滑断层到20世纪初 才被人们认识。其原因如下有三个： ①、作为研究断层位移的参考面（线），在走滑断层 中相对较少； ②、走滑断层产状陡立，不易与正断层区分； ③、走滑断层的结构较为复杂，查明断层的性质较为 困难。
六、花状构造 花状构造是走滑断层系中的一种 特征性构造，其在剖面上为一条走滑 断层自下而上呈花状撒开，称之为花 状构造。 根据花状构造的结构和力学性质，可 将花状构造如下两种。 1、正花状构造 正花状构造是收敛型走滑断层派 生的在压扭性应力状态中形成的构造。 其表现为一条陡立的走滑断层向上分 叉撒开，成逆断层组成的背冲构造， 断层面下陡上缓，凸面向上，被切断 地层多组成背形，但不具弯滑性质。
第十讲 伸展构造、走滑断层(三)
（二）与走滑断层相关的构造
1-雁列式走滑断层重叠区构造
A-重叠区受挤压而形成次级褶皱和逆冲断层；B-重叠区受拉伸 而形成次级正断层和沉积盆地。
2-主断层面弯曲产生的构造
在主断层面弯曲的情况下，沿断层的局部剪切位移，产生 局部挤压与拉张。形成挤压脊和拉分盆地。
3-两条走滑断层相交切引起的构造
当走向不同且滑向相反的两条走滑断层相互交切时，形 成平面上的楔形岩块。若楔形岩块向楔顶滑动则引起挤压， 并使楔形岩块隆起；若楔形岩块离开楔顶方向滑动则引起拉 伸。
）、变质核杂岩 （4）、变质核杂岩 ）、
70年代研究美国西部Cordillera 造山带时发现 的一种特殊构造单元，并提出变质核杂岩的 概念，80年代以来研究甚广，并掀起大陆伸 展构造研究的高潮。
• 变质核杂岩
– 由于岩石圈的伸展、拆离、基底隆升和地表 的剥蚀作用使地壳深部的变质岩和深成岩逐 渐上升而出露地表，这套深部岩石称为变质 核杂岩。
挤压上升 拉伸下降
（4）走滑断层伴生的褶皱
• 雁列式褶皱
–褶轴小角度交于断层 –远离断层逐渐消失 –产于断层一侧或二侧， 或带内
1 2 3 4 5 N
思考、 思考、讨论题
1-拆离断层及特征 拆离断层及特征 2-裂谷的基本特征 裂谷的基本特征 3-变质核杂岩的主要特征 变质核杂岩的主要特征 4-走滑断层的特征。 走滑断层的特征。 走滑断层的特征 5绘图说明走滑断层所伴生的破裂构造。 绘图说明走滑断层所伴生的破裂构造。 绘图说明走滑断层所伴生的破裂构造
二、伸展构造 （extensional tecto• 以正滑断层、剪切带和拆离断层为主要滑动系 统形成的构造型式，包括： （1）地垒—地堑（Horst and Graben)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Metamorphic core complexes 28
变质核杂岩的主要特点
• mcc由强烈变形、变质的基底（下盘）和 轻微变形（变质）的盖层（上盘）构成。 • 外形呈圆形或椭圆形，直径一般十余公里 或数十公里，呈孤立分散的穹隆状产出。
变质核杂岩的主要特点
• 基底与盖层之间以规模巨大的低角度拆离断层 分隔；
Metamorphic core complexes
51
岩浆作用引起的伸展作用
岩浆作用
地壳增厚导致失稳作用 热及流体作用引起拆离断层作用 岩浆作用 热窿 滑覆
伸展
拆沉作用
俯冲－增厚 拆 沉
软流圈的上涌 岩石圈的反弹 伸 展
-岩石圈伸展
High and low convergent rates
伸展拆离-
断陷部分熔融-
均衡补偿
刘俊来等，2006
4. 区域伸展构造组合
欧亚大陆东部地区早白垩世伸展构造系
（四） 盆岭构造
美国西部内华州盆岭区构造
在伸展区，掀斜构造、阶梯状断层、地堑、地垒等共同 产出，形成由不对称的纵列单面山、山岭及其间宽广盆 地组合成的构造-地貌单元，即盆岭构造。
5. 大陆伸展模式
• Lister（1986）：
– 纯剪模式 – 单剪模式 – 分层剪切模式
Gueydan et al., 2008
Buck, 1991
• 要点:
– – – –
（1) 纯剪切伸展模式 （Pure shear model)
共轭高角度正断层系、对称地堑、裂谷盆地 岩石物理状态与岩石圈变形 水平拉伸纯剪变形与非旋转应变 上部地壳至下部地幔的均匀变形
四、伸展动力来源
造山带垮塌
造山带挤压缩短 增厚的不稳定造山带楔体 不稳定根部 伸 展
重力扩散（垮塌）
Phanerozoic orogenic belts in Eurasia
Rechnitz MCC Gleinalm MCC Naxos MCC
Chapedony MCC
Diancang MCC
Low-angle normal fault system underneath the Devonian Hornelen basin (Norwegian Caledonides)
（八）基性岩墙群
放射状
北美（晚太古）
平行式
德干高原 （晚白垩世）
深部与浅部
二、变质核杂岩
变质核杂岩（metamorphic core complexes or core complexes, or Cordilleran metamorphic core complexes 70年代研究美国西部Cordillera 造山带时发现的一 种特殊构造单元，并提出mcc的概念，80年代以 来研究甚广，并掀起大陆伸展构造研究的高潮。
（3）分层拆离伸展模式
（Delamination—detachmentment model )
• 基本要点：
– 地壳（岩石圈）伸展构造是分层的; – 不同层次岩石圈的伸展变形方式不同
• 浅部：单剪 • 深部：纯剪 Eaton(1980)在 研究美国盆岭 省的地质和地 球物理特征的 基础上提出了 一种解释性的 大陆伸展模式，
变质核杂岩
• 研究表明，在北 美西部Cordillera 造山带中（从北 部加拿大不列颠 哥伦比亚经美国 西部向南至墨西 哥西北部长约 3000km、宽 300km的带内， 发育有至少27个 mcc。
Metamorphic core complex
Distribution of Cordilleran-type metamorphic core complexes in western North America (from: Fossen 2010)
1. 正断层:Anderson and Hafner models
深度越大，3越大； φ值越小； 值越大； 倾角减小 =45°-φ/2
φ1 φ2
2
2
切向剪切、多米诺式组合 与地块掀斜
2. 铲式（犁状）断层形成的力学解释
Laminar Flow
铲状断层产状变化的模式（1）
铲状断层产状变化的模式（2）
变质核杂岩的主要特点
• 拆离断层原始产状近水平，在伸展拆离中变成犁式， 上盘多发育Domino式断层组合。 • 上盘断层作用为典型的脆性断层，变形属脆性域。盖 层也可因侵入作用而发生变质或轻微糜棱岩化。
变质核杂岩的主要特点
• 在mcc周缘出现箕状盆地—半地堑。其中常常 堆积了一套粗碎屑沉积。
三、伸展构造模式
构造地质学理论与技术(2) -构造分析
伸展构造与变质核杂岩
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
伸展构造 （extensional tectonics）
伸展构造是在岩石圈拉伸及减薄 作用下形成的一套特色的构造系 统。
正断层—最基本的伸展构造型式
σ3
σ1 σ1
σ3
σ3
σ1
正断层形成的应力条件为：
最大主应力(σ 1)在竖直方向上增大，或最小主应力(σ 3)在水
3. 变质核杂岩形成与演化
A) Lister and Davis (1989)model: detachment faults ―fire‖ from older subhorizontal mylonitic shear zone; shear zone is captured by master detachment fault and isostatically bowed upwards; B) Spencer and Reynolds (1986, 1989)model: mylonitic shear zone represents mid-crustal continuation of initially low-angle detachment fault; detachment fault and shear zone are isostatically bowed to subhorizontal; C) ―Rollinghinge‖ model of Buck (1988) and Wernicke and Axen (1988): mylonitic shear zone represents mid-crustal continuation of high-angle normal fault; normal fault and shear zone isostatically rotate to subhorizontal (figure adapted from Bartley et al., 1990); D) Domino-faulting model: similar to rolling-hingemodel except mechanism of rotation is domino-style normal faulting (e.g. Proffett, 1977; Davis, 1983; Gans and Miller, 1983; Wong and Gans, 2008).
伸展构造型式
（七）拆离断层： （R. L. Amstrong, 1972)/北美西部科迪 勒拉伸展构造：大型 低角度犁式/铲状正 断层/异地年轻地层 与深层次老地层。
伸展构造型式
– 介于新的盖层和老的基 底之间； – 上盘正断层组合：阶梯 状、半地堑组合 – 上盘为异地岩块；下盘 为原地岩块 – 上盘、下盘变形差异 – 构造岩
大型断陷盆地是以边界断层控制的区域性沉陷单元， 呈菱形、带状或等轴状盆地产出，如渤海湾盆地、 松辽盆地、江汉盆地等。
断层位移与转换
（六）裂谷
• 概念提出：J. W. Gregory (1894),东 非裂谷 • 概念：岩石圈板块 背离运动/地幔隆 大陆裂谷 起/地壳断陷
奥拉槽
陆间裂谷
大洋裂谷
– 大陆裂谷的主要特征：
(Zhang et al., 2012, GR)
大青山 金州
变质核杂岩的主要特点
• 基底属于塑性变形域，内部有岩体侵入，变形强烈；基 底的顶部总是发育一条糜棱岩带，糜棱岩化随着远离拆 离断层向着深部逐渐减弱，并过渡为正常片麻岩。
拆离断层带作 为一个脆-韧性 转变条件下形 成的断层带， 发育了从碎裂 岩—微角砾 岩—角砾糜棱 岩—绿泥石化 角砾糜棱岩— 糜棱岩—片麻 岩
半地堑：单侧由正断层控制的下降断块； 或由一组倾向相同的正断层控制的一系 列下降断块形成的构造样式
（四） 盆岭构造
美国西部内华州盆岭区构造
在伸展区，掀斜构造、阶梯状断层、地堑、地垒等共同 产出，形成由不对称的纵列单面山、山岭及其间宽广盆 地组合成的构造-地貌单元，即盆岭构造。
（五）大型断陷盆地
• 代表裂谷发育的早期阶段/正断层/地堑、半地堑/幔隆/断陷/ 岩石圈伸展 • 巨厚陆源碎屑堆积/双峰式火山岩 • 高热/浅源地震
伸展构造型式
邢作云等，2005
邢作云等，2005
5 级阶地的年龄为 2.60Ma, 1.20Ma, 0.90Ma, 0.65Ma和 0.15Ma,
孙继敏、许立亮，2007
（2）简单剪切伸展模式
基本要点： – 低角度（~12°）大位移正断层； – 伸展变形—大型低角度正断层—旋转 变形—上盘旋转正断层—下盘微弱变 形—单剪变形 – 地壳至地幔的伸展减薄具有不均匀性 – 下盘隆升与变质核杂岩
(simple shear model)
Wernicke(1981,19 85)在研究美国西 部盆岭区伸展构造 的基础上提出了简 单剪切伸展模式。
• 变质核杂岩
– 定义（Concept)：
• 1) Coney (1980): A group of generally domal or archlike, isolated uplifts of anomalously deformed, metamorphic and plutonic rocks overlain by a tectonically detached and distended unmetamorphosed cover.
变质核杂岩的主要特点
• mcc由强烈变形、变质的基底（下盘）和 轻微变形（变质）的盖层（上盘）构成。 • 外形呈圆形或椭圆形，直径一般十余公里 或数十公里，呈孤立分散的穹隆状产出。
变质核杂岩的主要特点
• 基底与盖层之间以规模巨大的低角度拆离断层 分隔；
Metamorphic core complexes
51
岩浆作用引起的伸展作用
岩浆作用
地壳增厚导致失稳作用 热及流体作用引起拆离断层作用 岩浆作用 热窿 滑覆
伸展
拆沉作用
俯冲－增厚 拆 沉
软流圈的上涌 岩石圈的反弹 伸 展
-岩石圈伸展
High and low convergent rates
伸展拆离-
断陷部分熔融-
均衡补偿
刘俊来等，2006
4. 区域伸展构造组合
欧亚大陆东部地区早白垩世伸展构造系
（四） 盆岭构造
美国西部内华州盆岭区构造
在伸展区，掀斜构造、阶梯状断层、地堑、地垒等共同 产出，形成由不对称的纵列单面山、山岭及其间宽广盆 地组合成的构造-地貌单元，即盆岭构造。
5. 大陆伸展模式
• Lister（1986）：
– 纯剪模式 – 单剪模式 – 分层剪切模式
Gueydan et al., 2008
Buck, 1991
• 要点:
– – – –
（1) 纯剪切伸展模式 （Pure shear model)
共轭高角度正断层系、对称地堑、裂谷盆地 岩石物理状态与岩石圈变形 水平拉伸纯剪变形与非旋转应变 上部地壳至下部地幔的均匀变形
四、伸展动力来源
造山带垮塌
造山带挤压缩短 增厚的不稳定造山带楔体 不稳定根部 伸 展
重力扩散（垮塌）
Phanerozoic orogenic belts in Eurasia
Rechnitz MCC Gleinalm MCC Naxos MCC
Chapedony MCC
Diancang MCC
Low-angle normal fault system underneath the Devonian Hornelen basin (Norwegian Caledonides)
（八）基性岩墙群
放射状
北美（晚太古）
平行式
德干高原 （晚白垩世）
深部与浅部
二、变质核杂岩
变质核杂岩（metamorphic core complexes or core complexes, or Cordilleran metamorphic core complexes 70年代研究美国西部Cordillera 造山带时发现的一 种特殊构造单元，并提出mcc的概念，80年代以 来研究甚广，并掀起大陆伸展构造研究的高潮。
（3）分层拆离伸展模式
（Delamination—detachmentment model )
• 基本要点：
– 地壳（岩石圈）伸展构造是分层的; – 不同层次岩石圈的伸展变形方式不同
• 浅部：单剪 • 深部：纯剪 Eaton(1980)在 研究美国盆岭 省的地质和地 球物理特征的 基础上提出了 一种解释性的 大陆伸展模式，
变质核杂岩
• 研究表明，在北 美西部Cordillera 造山带中（从北 部加拿大不列颠 哥伦比亚经美国 西部向南至墨西 哥西北部长约 3000km、宽 300km的带内， 发育有至少27个 mcc。
Metamorphic core complex
Distribution of Cordilleran-type metamorphic core complexes in western North America (from: Fossen 2010)
1. 正断层:Anderson and Hafner models
深度越大，3越大； φ值越小； 值越大； 倾角减小 =45°-φ/2
φ1 φ2
2
2
切向剪切、多米诺式组合 与地块掀斜
2. 铲式（犁状）断层形成的力学解释
Laminar Flow
铲状断层产状变化的模式（1）
铲状断层产状变化的模式（2）
变质核杂岩的主要特点
• 拆离断层原始产状近水平，在伸展拆离中变成犁式， 上盘多发育Domino式断层组合。 • 上盘断层作用为典型的脆性断层，变形属脆性域。盖 层也可因侵入作用而发生变质或轻微糜棱岩化。
变质核杂岩的主要特点
• 在mcc周缘出现箕状盆地—半地堑。其中常常 堆积了一套粗碎屑沉积。
三、伸展构造模式
构造地质学理论与技术(2) -构造分析
伸展构造与变质核杂岩
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
伸展构造 （extensional tectonics）
伸展构造是在岩石圈拉伸及减薄 作用下形成的一套特色的构造系 统。
正断层—最基本的伸展构造型式
σ3
σ1 σ1
σ3
σ3
σ1
正断层形成的应力条件为：
最大主应力(σ 1)在竖直方向上增大，或最小主应力(σ 3)在水
3. 变质核杂岩形成与演化
A) Lister and Davis (1989)model: detachment faults ―fire‖ from older subhorizontal mylonitic shear zone; shear zone is captured by master detachment fault and isostatically bowed upwards; B) Spencer and Reynolds (1986, 1989)model: mylonitic shear zone represents mid-crustal continuation of initially low-angle detachment fault; detachment fault and shear zone are isostatically bowed to subhorizontal; C) ―Rollinghinge‖ model of Buck (1988) and Wernicke and Axen (1988): mylonitic shear zone represents mid-crustal continuation of high-angle normal fault; normal fault and shear zone isostatically rotate to subhorizontal (figure adapted from Bartley et al., 1990); D) Domino-faulting model: similar to rolling-hingemodel except mechanism of rotation is domino-style normal faulting (e.g. Proffett, 1977; Davis, 1983; Gans and Miller, 1983; Wong and Gans, 2008).
伸展构造型式
（七）拆离断层： （R. L. Amstrong, 1972)/北美西部科迪 勒拉伸展构造：大型 低角度犁式/铲状正 断层/异地年轻地层 与深层次老地层。
伸展构造型式
– 介于新的盖层和老的基 底之间； – 上盘正断层组合：阶梯 状、半地堑组合 – 上盘为异地岩块；下盘 为原地岩块 – 上盘、下盘变形差异 – 构造岩
大型断陷盆地是以边界断层控制的区域性沉陷单元， 呈菱形、带状或等轴状盆地产出，如渤海湾盆地、 松辽盆地、江汉盆地等。
断层位移与转换
（六）裂谷
• 概念提出：J. W. Gregory (1894),东 非裂谷 • 概念：岩石圈板块 背离运动/地幔隆 大陆裂谷 起/地壳断陷
奥拉槽
陆间裂谷
大洋裂谷
– 大陆裂谷的主要特征：
(Zhang et al., 2012, GR)
大青山 金州
变质核杂岩的主要特点
• 基底属于塑性变形域，内部有岩体侵入，变形强烈；基 底的顶部总是发育一条糜棱岩带，糜棱岩化随着远离拆 离断层向着深部逐渐减弱，并过渡为正常片麻岩。
拆离断层带作 为一个脆-韧性 转变条件下形 成的断层带， 发育了从碎裂 岩—微角砾 岩—角砾糜棱 岩—绿泥石化 角砾糜棱岩— 糜棱岩—片麻 岩
半地堑：单侧由正断层控制的下降断块； 或由一组倾向相同的正断层控制的一系 列下降断块形成的构造样式
（四） 盆岭构造
美国西部内华州盆岭区构造
在伸展区，掀斜构造、阶梯状断层、地堑、地垒等共同 产出，形成由不对称的纵列单面山、山岭及其间宽广盆 地组合成的构造-地貌单元，即盆岭构造。
（五）大型断陷盆地
• 代表裂谷发育的早期阶段/正断层/地堑、半地堑/幔隆/断陷/ 岩石圈伸展 • 巨厚陆源碎屑堆积/双峰式火山岩 • 高热/浅源地震
伸展构造型式
邢作云等，2005
邢作云等，2005
5 级阶地的年龄为 2.60Ma, 1.20Ma, 0.90Ma, 0.65Ma和 0.15Ma,
孙继敏、许立亮，2007
（2）简单剪切伸展模式
基本要点： – 低角度（~12°）大位移正断层； – 伸展变形—大型低角度正断层—旋转 变形—上盘旋转正断层—下盘微弱变 形—单剪变形 – 地壳至地幔的伸展减薄具有不均匀性 – 下盘隆升与变质核杂岩
(simple shear model)
Wernicke(1981,19 85)在研究美国西 部盆岭区伸展构造 的基础上提出了简 单剪切伸展模式。
• 变质核杂岩
– 定义（Concept)：
• 1) Coney (1980): A group of generally domal or archlike, isolated uplifts of anomalously deformed, metamorphic and plutonic rocks overlain by a tectonically detached and distended unmetamorphosed cover.