第6章-2 伸展构造.ppt

2020/7/6,1,伸展构造ExtensionalTectonics,伸展构造是在岩石圈拉伸及薄化作用下形成的特殊构造组合系统。伸展构造与挤压作用形成的构造是全球构造中最为醒目的两种构造类型，在时间和空间上有密切关系，而且尚有与剪切作用联合形成的压剪及张剪构造型式伸展构造作用与某些固体矿产、有机矿产、地震等有成因上的关系，与资源、地质灾害和国民经济可持续性发展息息相关。,2020/7/6,2,第一节伸展构造型式,在大陆伸展地区，伸展构造多表现为正向滑动为主的断层、剪切带和拆离带Detachmentbelt组合型式，发育在不同的层次、尺度、区域构造背最和构造演化阶段。主要构造型式如下一、地堑和地垒grabenⅡ、深凹带；Ⅲ、斜坡带B、山东济阳坳陷中的箕状断陷构造,2020/7/6,8,四、裂谷Riftvalley,裂谷是区城性伸展隆起背景上形成的巨大窄长断陷，切割深，发育演化期长，常具有地堑型式。按照裂谷发育的区域构造部位及其地质构造特征，可分为大洋裂谷、大陆裂谷和陆间裂谷。大西洋中央海岭上的裂谷是大洋裂谷的典型，东非裂谷是大陆裂谷的典型，红海裂谷是陆间裂谷的典型。人们认为大洋裂谷、陆间裂谷和大陆裂谷共同构成全球裂谷系。大陆裂谷陆间裂谷大洋裂谷是一演化系列，就是大陆开裂、漂移、海底扩张的过程。不过，并非所有的大陆裂谷都演化成大洋裂谷。,,,2020/7/6,9,裂谷有一系列特征性的构造型式、岩浆活动、沉积作用、地球物理、地球化学和成矿作用特征。在大的裂谷内部通常有大量次级张性、张扭性或扭性断裂发育，并形成次级或更次级的隆起和坳陷。除走向构造外，还常发育横向或斜向的调整构造，局部可以出现挤压性构造。裂谷消亡后可以出现广泛的挤压，大量压性构造可以掩盖原来的张性构造。,2020/7/6,10,1、裂谷深部构造的主要特征是莫霍面隆起、地壳变薄、软流圈埋藏较浅和下面有异常地幔。2、裂谷主要的构造作用是引张、伸展应变、岩石圈破裂和深部地幔热柱上涌。3、裂谷火山岩中常有深源包体，表明其岩浆来自深部。大陆裂谷的火山喷发以基性为主并具双峰式。岩浆岩通常富碱性，富轻稀土和不相容元素，铷和锶的初始值高，铷、锶和铅的同位素比值变化范围较宽。产生这类岩浆的地幔的分熔程度低，分熔深度大，属原始地幔或富集型地幔。,2020/7/6,11,大洋裂谷的火山岩不具双峰式特征，以拉斑玄武质为主，侵入和喷出岩低硅、低钾和低钛，锶的初始值、放射成因铅和稀土含量都低，铅同位素组成比较固定，轻稀土略亏损或呈球粒陨石型分布。产生大洋玄武岩浆的地幔属分熔程度较高、分熔深度浅、长期贫化或耗损了的地幔。,2020/7/6,12,4、陆内裂谷的沉积主要为陆相红层，夹含碳地层、火山岩及火山碎屑岩，晚期可以有海相沉积。沉积相及厚度变化大，在生长断层旁常发育浊积岩、滑塌堆积和角砾岩，常有厚的类磨拉石等发育。陆间裂谷的陆棚区发育巨厚的蒸发岩，形成红层－熔岩－蒸发岩组合。,2020/7/6,13,5、现代裂谷带大多数为负布格重力异常和负磁异常带，局部有正的重磁异常，边界为明显重、磁梯度带。地震频繁，热流值高。深部有P波低速异常带，电磁高导层的界面较高，磁化层厚度相对较小，地幔上拱，壳幔界面模糊。通常认为下面有密度较小、温度较高的异常地幔。,2020/7/6,14,古代裂谷大多已不具现代裂谷的上述特征，但有时保留了某些特点。例如第聂伯洛夫－顿涅茨中上泥盆纪、华北白垩纪－第三纪、滇黔桂泥盆纪－三叠纪的古裂谷在今天其深部仍存在地幔上拱现象。裂谷进一步发展，可以出现不同结果。包括张开成洋，遵循威尔逊旋回向前发展;张开形成弧后盆地、小洋或多岛海;由引张应力场变为挤压应力场，发生褶皱、推覆逆冲、甚至造山;停止发育，被沉积物填满而消失等。,2020/7/6,15,裂谷是重要的成矿场所，许多超大型矿床与它密切相关，如俄罗斯诺里尔斯克铜镍铂族元素矿床;南部非洲的原生金刚石矿床;赞比亚、扎伊尔、波兰鲁宾、俄罗斯乌多坎的层控铜矿床;北美沙利文、红狗、北澳芒特艾萨、麦克阿瑟河、德国麦根等地的沉积岩容矿的或叫页岩型块状硫化物铅锌矿床;澳大利亚布罗肯山铅锌银矿床;朝鲜检德的碳酸盐岩容矿的铅锌矿床;南非金铀砾岩矿床;美国西部与偏碱性流纹斑岩有关的克莱麦克斯斑岩铝矿床;巴西、澳大利亚、加拿大的一部分前寒武纪硅铁建造;西非、红海等地的蒸发盐类矿床等,2020/7/6,16,在我国，内蒙古白云鄂博稀土铁矿床、内蒙古东升庙铅锌硫矿床，四川攀枝花、红格钒钛磁铁矿矿床、广西大厂锡多金属矿床、广西下雷锰矿床、广东长坑金银矿床、云南蒙自白牛厂银多金属矿床、云南兰坪金顶铅锌矿床、南秦岭厂坝铅锌矿床等超大型矿床与裂谷构造也有着密切的关系。,2020/7/6,17,大陆裂谷的主要特征如下1、裂谷是由一系列正断层为主的地堑、半地堑组成的复杂地堑系，通常发育于区域性隆起的轴部，表现为断陷谷和断陷盆地等构造-地貌景观，反映岩石圈的伸展作用。2、裂谷中往往沉积一套巨厚的包括磨拉石之类的碎屑沉积，常伴有蒸发岩、火山熔岩和火山碎屑沉积。裂谷沉积中常包含重要的沉积矿产。3、裂谷往往是浅源地震带和火山带。裂谷带内的地球物理场一般表现为巨大的负布格重力异常和负磁异常，或者为负背景值上的正异常。裂谷的边界一般表现为明显的重力梯度带和磁力梯度带。大陆裂谷热流值一般较高，但变化幅度较大。,2020/7/6,18,4、大陆裂谷的岩浆岩有两类共生组合，①大陆溢流玄武岩，主要为拉斑玄武岩，也包括碱性玄武岩及其深成侵入岩体；②双峰系列，可以是拉斑玄武岩-流纹岩套，也可以是碱性玄武岩－响岩或粗面岩套。5、深部结构上，裂谷下地幔升高，地壳变薄，玄武岩层下普遍存在着波速较低的壳-幔物质混合组成的裂谷垫。自70年代以来，我国地质学家对裂谷进行了广泛的研究，提出了存在中、新生代时期以及更老时期的裂谷，如华北平原新生代裂谷、白垩纪沂沭裂谷及攀西裂谷等。,2020/7/6,19,五、变质核杂岩metamorphiccorecomplex,变质核杂岩是被构造上拆离及伸展的未变质沉积盖层所覆盖的、呈孤立的平缓穹形或拱形强烈变形的变质岩和侵入岩构成的隆起P.J.Coney，1980图7-3。根据经典地区变质核杂岩和我国一些地区变质核杂岩的发育状况和结构，朱志澄认为变质核杂岩具备以下基本特征,2020/7/6,20,图7-3拆离断层和变质核杂岩体结构示意图据Lister,1984,2020/7/6,21,变质核杂岩构造的基木特征,1在空间上呈弯状或长垣状大型背斜的外貌。通常是不对称的，一翼比另一翼陡。地貌上常为区内的最高山。2核部由中地壳或下地壳的古老的中、深变质岩组成，其中常有晚期的同构造的中酸性岩体侵人，伟晶岩脉和混合岩化也很普遍。3核部杂岩的顶部为一个以糜棱岩类岩石为特征的剪切带。这是一种以缓倾的面理和矿物拉伸线理为特征的SL构造岩，反映其在地壳深处的韧性域曾经受过壳内非共轴流动的强烈韧性变形。,2020/7/6,22,4上盘以不变质的显生宙岩层为主，发育多世代的不同类型的正断层系，有犁式正断层、近平行的平面状高角度正断层以及平面状低角度正断层，反映了水平伸展状态下的脆性变形。5上地壳的脆性伸展方向、剥离断层的滑动方向及下盘糜棱岩带的运动方向，通常在运动学上具一致性，反映了统一的运动方式。,2020/7/6,23,2020/7/6,24,第二节伸展构造模式,已经提出了各种几何学的、运动学的及动力学的模式，来解释不同构造层次上伸展构造的发育规律及动力学过程。沃尼克等B.Wernicke和B.C.Burchfiel，1982根据断层面几何形态及断块沿断层面位移特点，将正断层划分为两种类型，即非旋转高角度的和旋转的，其中旋转一类中又分出仅岩层旋转的铲状断层及断层和岩层均旋转的平面断层或铲状断层图7-6，并分别讨论了计算它们伸展量的方法。沃尼克等的正断层分类，适合于地壳浅层次及伸展盆地内断层的观察和解释。当然，它们的组合型式，也可能反映了深部更大规模的伸展构造特征。,2020/7/6,25,图7-6旋转的正断层据B.Wenicke等，1982A、岩层旋砖而断层不旋转的铲状正断层B岩层和断层均旋转的平面状正断层C、岩层和断层均旋转的叠瓦状铲形断层,2020/7/6,26,李斯特等G.S.Lister，1986对被动大陆边缘的演化及拆离断层作用detachmentfaulting研究进行了综述，依据形成断层组合应力状态，概括出大陆伸展构造的三种模式图7-7，即纯剪模式、单剪模式及拆离模式。不同模式造成的伸展构造型式也有明显区别。无疑，不同构造层次的伸展构造所表现的几何型式和应力状态是不一致的，除此之外，不同构造层次的物质组成、相转换、流变状态及物理化学环境也不相同，因而，在分析伸展构造建立模塑，应当从组成及变形两个方面全面考虑。,2020/7/6,27,图7－7大陆伸展模式据G.S.Lister等,1986,纯剪模式,单剪模式,拆离模式,脆性上地壳,韧性地壳,上地幔,软流圈,岩浆,岩石圈,2020/7/6,28,伸展和挤压两种作用和两类构造对比,伸展和挤压两种作用及其铸造的两类构造虽然备具特色，由于两种作用在一定区域构造演化中相互交替和重叠，往往引起构造的叠加和穿插。通过认真的研究和分析，仍可将两类构造鉴别和筛分出来，现列表表7-1将两者加以对比。以上对比在一定程度上是相对的，因时构造阶段和因地区域稳定程度而有变化和差异。,2020/7/6,29,表7-1伸展和挤压两种作用和两类构造对比表,2020/7/6,30,2020/7/6,31,六、层间滑动断裂,层间滑动断裂,层间滑动断层是指因地层或岩层的能干性不同,受到主应力为近垂直的构造应力作用而发生的地层之间的明显位移。这类层间滑动断层特指发育于中新生代盆地周边,产于盖层与基底之间或其附近的低角度正断层,有别于一般意义上的层间滑动断层或层滑孙岩,1998。,2020/7/6,32,表1拆离断层与层间滑动断层的区别,2020/7/6,33,1、下伏系统2、润滑层3、滑面4、滑动系统5、前缘推挤带图7-4重力滑动构造的结构要素据马杏垣、索书田等，1951,第三节、重力滑动构造,,