3逆冲推覆构造 .pdf

讨论伸展构造讨论伸展构造 水平挤压能否产生伸展构造水平挤压能否产生伸展构造 裂谷作用为什么产生在区域隆起的背景上裂谷作用为什么产生在区域隆起的背景上 这种这种““隆起隆起””是受什么作用控制的是水是受什么作用控制的是水 平挤压，垂直顶拖还是其它作用平挤压，垂直顶拖还是其它作用 就全球构造而言，你认为用哪一种应变场就全球构造而言，你认为用哪一种应变场 型式解释比较合理，压缩应变场，伸展应型式解释比较合理，压缩应变场，伸展应 变场，还是补偿应变场变场，还是补偿应变场 第七章第七章第七章第七章断断断断层层层层 断层概论断层概论断层概论断层概论 伸展构造及重力滑动构造伸展构造及重力滑动构造伸展构造及重力滑动构造伸展构造及重力滑动构造 逆冲推覆构造逆冲推覆构造逆冲推覆构造逆冲推覆构造 走滑断层走滑断层走滑断层走滑断层 韧性剪切带韧性剪切带韧性剪切带韧性剪切带 7.3 7.3 逆冲推覆构造逆冲推覆构造 十九世纪晚期逆冲推覆构造研究的第一十九世纪晚期逆冲推覆构造研究的第一 次高潮次高潮 二十世纪七十年代中期，随着人工可控震二十世纪七十年代中期，随着人工可控震 源地震勘探技术的发展和能源工业的需求，源地震勘探技术的发展和能源工业的需求， 掀起第二次研究高潮掀起第二次研究高潮 COCORPCOCORP计划的执行计划的执行 南阿巴拉契亚变质岩层之下油气田的发现南阿巴拉契亚变质岩层之下油气田的发现 ThinThin－－skinned tectonicsskinned tectonics 7.3 7.3 逆冲推覆构造逆冲推覆构造 逆冲推覆构造的基本概念和构造样式逆冲推覆构造的基本概念和构造样式 逆冲推覆构造的几何结构逆冲推覆构造的几何结构 逆冲推覆构造的扩展逆冲推覆构造的扩展 逆冲推覆与褶皱作用关系逆冲推覆与褶皱作用关系 逆冲推覆构造的驱动力逆冲推覆构造的驱动力 推覆与滑覆的区别推覆与滑覆的区别 逆冲推覆构造逆冲推覆构造 7.3.1 7.3.1 基本概念和构造样式基本概念和构造样式 基本概念基本概念 由逆冲断层和推覆体构成由逆冲断层和推覆体构成 主产于造山带及前陆，多为挤压、收缩结果主产于造山带及前陆，多为挤压、收缩结果 推覆体根据构造样式分为褶皱推覆体与冲断推覆体推覆体根据构造样式分为褶皱推覆体与冲断推覆体 构造样式（组合）构造样式（组合） 单冲型、叠瓦状组合单冲型、叠瓦状组合 背冲背冲 对冲对冲 楔冲楔冲 逆冲推覆构造逆冲推覆构造 7.3.1 7.3.1 基本概念和构造样式基本概念和构造样式 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \基本概念和构造样式基本概念和构造样式 叠瓦状逆冲推覆构造示意图叠瓦状逆冲推覆构造示意图 7.3.2 7.3.2 逆冲推覆构造的几何结构逆冲推覆构造的几何结构 台阶式结构，断层面总体呈铲状台阶式结构，断层面总体呈铲状 断坪（断坪（flatflat）；）；断坡（断坡（rampramp）） 岩层处于水平状态时形成台阶式结构，后期变岩层处于水平状态时形成台阶式结构，后期变 形可使初始结构发生变化形可使初始结构发生变化 双重逆冲构造－双冲构造（双重逆冲构造－双冲构造（duplexduplex）） 冲断褶隆冲断褶隆 反冲断层和冲起构造反冲断层和冲起构造 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \几何结构几何结构\ \台阶式结构台阶式结构 逆冲断层下盘的形态结构 上盘断坡（HWR和下盘断坡FWR 逆冲推覆构造复原图，示台阶状结构 松树山逆冲推覆构造形成过程示意图 模拟（视频） 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \几何结构几何结构 7.3.2.2 7.3.2.2 双重逆冲构造双重逆冲构造 duplexduplex 双重逆冲构造 双重逆冲构造 简称为双冲构造简称为双冲构造 结构及组成结构及组成 顶板逆断层顶板逆断层 底板逆断层底板逆断层 叠瓦逆冲断层叠瓦逆冲断层 断夹块（断夹块（horsehorse）） 与叠瓦扇的区别与叠瓦扇的区别 叠瓦扇无顶板逆断层；双冲构造有顶板逆断层叠瓦扇无顶板逆断层；双冲构造有顶板逆断层 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \几何结构几何结构 7.3.2.3 7.3.2.3 冲断褶隆（冲断褶隆（CulminationCulmination）） 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \几何结构几何结构 7.3.2.4 7.3.2.4 反冲断层和冲起构造反冲断层和冲起构造 反冲断层反冲断层 主见于前锋和主见于前锋和 断坡后侧断坡后侧 有些反冲断层有些反冲断层 向下变陡，甚向下变陡，甚 至转向至转向 冲起构造冲起构造 因强烈挤压上因强烈挤压上 冲、隆起冲、隆起 常表现为扭曲常表现为扭曲 的背斜的背斜 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \几何结构几何结构 7.3.2.4.7.3.2.4.5 5 逆冲推覆构造的分带逆冲推覆构造的分带 根带根带 中带中带 锋带锋带 后缘带根带后侧后缘带根带后侧 外缘带锋带前侧外缘带锋带前侧 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \几何结构几何结构\ \逆冲推覆构造的分带逆冲推覆构造的分带 根带逆冲断层起始发育部位根带逆冲断层起始发育部位 强烈挤压、面理、轴面、小断层陡立、塑性高，强烈挤压、面理、轴面、小断层陡立、塑性高， 有时发育韧性断层，流劈理、褶劈理相对发育有时发育韧性断层，流劈理、褶劈理相对发育 陡峻菱形体与挤压面构成网结结构陡峻菱形体与挤压面构成网结结构 断层自根带向中带开始分叉，产状变缓断层自根带向中带开始分叉，产状变缓 中带中带 断层分叉，发育叠瓦扇和双冲构造断层分叉，发育叠瓦扇和双冲构造 次级断裂、褶皱产状相对稳定，倾向根带次级断裂、褶皱产状相对稳定，倾向根带 变形强度强（近根带）变形强度强（近根带）→→稍弱稍弱→→强（近锋强（近锋 带），断坡变形较断坪处强带），断坡变形较断坪处强 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \几何结构几何结构\ \逆冲推覆构造的分带逆冲推覆构造的分带 锋带锋带 岩层倾角增大，下盘近断层面处发育陡立紧闭岩层倾角增大，下盘近断层面处发育陡立紧闭 小褶皱小褶皱 岩层破碎，发育碎裂（岩）带；次级断层发育，岩层破碎，发育碎裂（岩）带；次级断层发育， 岩层强烈变形；构造定向性较根带明显岩层强烈变形；构造定向性较根带明显 逆冲断层沿走向的变化逆冲断层沿走向的变化 逆冲断层总位移在一定范围内基本一致，叠瓦逆冲断层总位移在一定范围内基本一致，叠瓦 带中单条断层位移量和压缩量可不同带中单条断层位移量和压缩量可不同 逆冲断层的终止逆冲断层的终止 主断层分为多条次断层，或转变为褶皱等构造主断层分为多条次断层，或转变为褶皱等构造 7.3.3 7.3.3 逆冲推覆构造的扩展逆冲推覆构造的扩展 叠瓦状逆冲断层的扩展叠瓦状逆冲断层的扩展 双冲构造扩展模式双冲构造扩展模式 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \逆冲推覆构造的扩展逆冲推覆构造的扩展 7.3.3.1 7.3.3.1 叠瓦状逆冲断层的扩展方式叠瓦状逆冲断层的扩展方式 前展前展 背驮背驮 式式 （（piggyback piggyback propagationpropagation）） 向前陆（腹陆）扩展向前陆（腹陆）扩展 后后展展 上叠上叠 式式 （（overstep overstep propagationpropagation）） 向根带（后方）扩展模拟模拟1 1，，模拟模拟2 2向根带（后方）扩展 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \逆冲推覆构造的扩展逆冲推覆构造的扩展 7.3.3.2 7.3.3.2 双冲构造扩展模式双冲构造扩展模式 根据根据 实测的双冲构实测的双冲构 造规模和角度造规模和角度 假定假定 平面应变平面应变 变形后岩层长变形后岩层长 度不变度不变 褶皱为膝折式褶皱为膝折式 7.3.4 7.3.4 逆冲推覆与褶皱作用关系逆冲推覆与褶皱作用关系 二种认识二种认识 逆冲控制的褶皱作用逆冲控制的褶皱作用 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \逆冲推覆构造的扩展逆冲推覆构造的扩展 7.3.4.1 7.3.4.1 二种认识二种认识 观点一观点一先褶后断先褶后断 Heim 1921Heim 1921根据根据 AlpsAlps的观察，认为岩层受到的观察，认为岩层受到 水平挤压，强烈褶皱，倒转翼减薄拉断，形成水平挤压，强烈褶皱，倒转翼减薄拉断，形成 断层，后形成褶皱推覆体断层，后形成褶皱推覆体 观点二观点二先断后褶先断后褶 ７０７０’ ’S S以来，根据对冲推覆的进一步研究，认以来，根据对冲推覆的进一步研究，认 识到逆冲引起褶皱的作用识到逆冲引起褶皱的作用 侏罗山式褶皱是逆冲滑脱形成，断坡对褶皱侏罗山式褶皱是逆冲滑脱形成，断坡对褶皱 形成起重要作用形成起重要作用 褶皱的影响因素断坡，运移速度和规模、褶皱的影响因素断坡，运移速度和规模、 岩系组成、逆冲作用进程，滑脱层岩系组成、逆冲作用进程，滑脱层 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \逆冲推覆构造的扩展逆冲推覆构造的扩展 7.3.4.2 7.3.4.2 逆冲控制的逆冲控制的 褶皱作用褶皱作用 断弯褶皱作用断弯褶皱作用 断展褶皱作用断展褶皱作用 断滑褶皱作用断滑褶皱作用 7.3.5 7.3.5 逆冲推覆构造的驱动力逆冲推覆构造的驱动力 关于逆冲推覆构造的驱动力的若干认识关于逆冲推覆构造的驱动力的若干认识 收缩论收缩论 区域性水平挤压，包括前陆与造山带区域性水平挤压，包括前陆与造山带 后部推动，形成不对称叠瓦状构造后部推动，形成不对称叠瓦状构造 重力滑动重力滑动////重力扩展重力扩展////液压传动液压传动////热产生元素热产生元素 存在的问题存在的问题 某些逆冲带无强烈褶皱某些逆冲带无强烈褶皱 形成逆冲所需压应力与岩石强度相矛盾形成逆冲所需压应力与岩石强度相矛盾 在弹塑性状态下，应力难以远距离传递在弹塑性状态下，应力难以远距离传递 对重力滑动的质疑－基底冲断面坡度对重力滑动的质疑－基底冲断面坡度 推力不足是个大问题推力不足是个大问题 7.3.5 7.3.5 逆冲推覆构造的驱动力逆冲推覆构造的驱动力 板块构造解释板块构造解释 accretionaryaccretionary prismprism collision between island arc and collision between island arc and continental margincontinental margin foreland and backland thrustingforeland and backland thrusting A A- -type subductiontype subduction QinlingQinling- -tectonic explanationtectonic explanation 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \逆冲推覆构造的驱动力逆冲推覆构造的驱动力 异常孔隙压力与逆冲推覆构造的形成异常孔隙压力与逆冲推覆构造的形成 主要发生于快速沉降带和构造加压带主要发生于快速沉降带和构造加压带 摩擦生热进一步促进水热增压摩擦生热进一步促进水热增压 孔隙压力作用孔隙压力作用 降低围压、利于剪裂降低围压、利于剪裂 浮力效应浮力效应 使表层ＰＴ状态延伸至深部，使深部岩层保使表层ＰＴ状态延伸至深部，使深部岩层保 持脆性和完整性，保证了岩席的完整性持脆性和完整性，保证了岩席的完整性 7.3.6 7.3.6 推覆与滑覆的区别推覆与滑覆的区别 总体特征对比总体特征对比 挤压推覆整体挤压、根带可大于中带和锋带挤压推覆整体挤压、根带可大于中带和锋带 重力滑覆拉伸－挤压，锋带挤压强度大重力滑覆拉伸－挤压，锋带挤压强度大 具体特征具体特征 应变轴方向应变轴方向 断面形态、倾向断面形态、倾向 地层层序地层层序 褶皱褶皱 7.3.6 7.3.6 推覆与滑覆的推覆与滑覆的 区别 断面形态、倾向断面形态、倾向 推覆台阶或平滑弧形，推覆台阶或平滑弧形， 倾向根带倾向根带 滑覆铲状，倾向前锋滑覆铲状，倾向前锋 地层层序地层层序 推覆老地层往往上覆推覆老地层往往上覆 滑覆新地层往往上覆滑覆新地层往往上覆 并造成部分地层缺失并造成部分地层缺失 褶皱褶皱 推覆倒转推覆倒转- -平卧背斜为平卧背斜为 主，倒转翼薄主，倒转翼薄- -拉断拉断 滑覆倒转翼往往完整，滑覆倒转翼往往完整， 发育翻褶平卧向斜 区别 应变轴应变轴 推覆有限应变长推覆有限应变长 轴方向直立轴方向直立 重力滑覆有限应变重力滑覆有限应变 长轴方向水平长轴方向水平 断层根带产状断层根带产状 推覆变陡下插，推覆变陡下插， 倾向后方倾向后方 滑覆变缓上升，滑覆变缓上升， 倾向前方倾向前方发育翻褶平卧向斜 逆冲推覆构造逆冲推覆构造\ \推覆与滑覆的区别推覆与滑覆的区别 地层关系、规律性和连续性不同地层关系、规律性和连续性不同 推覆体中地层具有规律性、连续性较好，地层序列相推覆体中地层具有规律性、连续性较好，地层序列相 对容易恢复对容易恢复 滑覆体中地层十分混乱，规律性连续性差，并由于滑滑覆体中地层十分混乱，规律性连续性差，并由于滑 覆顺序（新地层先滑），可形成倒序叠置覆顺序（新地层先滑），可形成倒序叠置 本节要点本节要点 逆冲推覆构造的几何结构逆冲推覆构造的几何结构 逆冲推覆构造的形成机制逆冲推覆构造的形成机制 逆冲推覆构造形成过程中断层与褶皱的关逆冲推覆构造形成过程中断层与褶皱的关 系系 逆冲推覆构造与滑覆构造的区别逆冲推覆构造与滑覆构造的区别 思考、讨论题思考、讨论题 按照一般理解，台阶状断层面比平面及连按照一般理解，台阶状断层面比平面及连 续曲面状断层面具有更大的摩擦力，不利续曲面状断层面具有更大的摩擦力，不利 于断层的形成和滑动。那么，如何理解逆于断层的形成和滑动。那么，如何理解逆 冲推覆构造的台阶式结构这种结构与变冲推覆构造的台阶式结构这种结构与变 形介质、变形条件有何种联系形介质、变形条件有何种联系 附附录录 扩展方式的判别扩展方式的判别 总体变形特征总体变形特征 各级各类构造发育状况各级各类构造发育状况 各断层交切关系各断层交切关系 前展式逆冲断层中，早期冲断层变形强烈。前展式逆冲断层中，早期冲断层变形强烈。 台阶结构被变形，破坏。据各主要逆冲断台阶结构被变形，破坏。据各主要逆冲断 层变形强度及被切割的情况可较准确地确层变形强度及被切割的情况可较准确地确 定逆冲顺序。定逆冲顺序。 扩展方式的判别扩展方式的判别 一些多次逆冲形成的断层，变形强度呈递进变化。一些多次逆冲形成的断层，变形强度呈递进变化。 晚期保存为台阶式，早期形成的已强烈弯曲晚期保存为台阶式，早期形成的已强烈弯曲 次级断层发育机制、扩展进程的分析、模拟和构次级断层发育机制、扩展进程的分析、模拟和构 造模式造模式 逆冲岩席中压应力值向前呈正弦规律递减；二个逆冲岩席中压应力值向前呈正弦规律递减；二个 压应力最大点（尾部下角与岩席表面的一点），压应力最大点（尾部下角与岩席表面的一点）， 其连线为第一条断层位置，此时其连线为第一条断层位置，此时sheetsheet的完整性遭的完整性遭 到破坏到破坏 前方岩席照此方式继续发展，逐渐形成叠压构造前方岩席照此方式继续发展，逐渐形成叠压构造