裂陷盆地的构造特征
无论是哪一种裂陷机制,都可以被认为是
岩石圈的一种形变。对于均匀形变来说, 分为纯剪切和简单剪切。
几种典型的岩石圈裂陷模型
a·纯剪切伸展模型,异常地幔隆起可能诱导上地壳沉降形成伸展拗陷
b·纯剪切伸展模型,上地壳发育正断层控制的伸展断陷;
c·简单剪切伸展模型,低角度正断层上盘发育半地堑断陷
d·简单剪切伸展模型,低角度正断层上盘发育半地堑断陷,深层 岩石圈隆起可能引起上地壳沉降形成拗陷
前者的产状往往与主边界断层相同或呈共轭关系,多为调 节构造;后者则与主边界断层上盘的变形有关,出现在主 边界断层上盘特定的构造部位,与主边界断层走向不一定 一致,称为变换构造,多为变换构造。
2、根据内部断层与主边界断层的产状关系
地堑、半地堑内部的断层如果其总体走向与主边 界正断层相同,可以视其倾斜方向分别称为同向断 层(synthetic fault)和反向断层(antithetic fault), 前者为倾向与主边界断层相同的断层,后者为倾向 方向与主边界断层相反的断层 。
主动裂陷作用是指岩石圈下部的软流圈热物质主 动上涌,并引起整个岩石圈的水平引张。
被动裂陷作用的力源是板块构造演化过程中产生 的区域水平引张力,地壳岩石圈的裂伸展也可能 导致岩石圈底下的软留圈热物质的被动上涌。
一个裂陷盆地的产生既有“主动”成分,也有 “被动”成分,并且在不同阶段可能表现为不同 的动力学机制占优势。
在剖面上,主边界断层之间可以构成共轭组合形成 地堑—地垒族系,也可以构成平行组合形成多米诺 式半地堑族系;
在平面上,主边界断层可以是平行延伸、斜列分叉、 交截和交汇等多种型式,使伸展断陷族系的构造样 式复杂而丰富多彩。
典型的半地堑族系
伸展构造族系-1 具有叠置的反向半地堑
伸展构造族系-2 无叠置反向半地堑
E.分层伸展模型,拆离断层上、下的伸展变形方式不同,位置相同,上 地壳发育断陷
f·分层伸展模型,拆离断层上、下的伸展变形方式可以不同,位置也不 同,上地壳可以发育断陷和拗陷
裂陷盆地:裂陷盆地(Rift basin) 或伸展盆地是地壳表浅层的大 型伸展构造,其主要特征是沉 积盆地是在地壳的伸长减薄过 程中形成和发展的。
(二)裂陷盆地的分类方案
(三)各种类型裂陷盆地的基本特征
1.与板内裂陷作用有关的 裂陷盆地
(1)伸展型坳陷盆地:指地壳 或岩石圈受引张减薄而形成的碟 状坳陷,盆地不直接受断层控制
(2)陆内宽裂陷盆地:裂陷盆 地是由一系列平行延伸或分叉、 斜交的地堑、半地堑组成,裂陷 作用发生在很宽阔的地区。
(3)陆内窄裂陷盆地:裂陷作 用发生在比较窄的范围内,地堑、 半地堑呈链状、斜列式分布,构 成平面上的狭长的沉降带。
4.与大陆板块碰撞有关的裂陷盆地:撞击裂谷。
(四)裂陷盆地的基本结构单元
盆地的结构及相关的构造组合与裂陷盆地的主边 界断层的几何形态和运动学特征有密切关系。
裂陷盆地的主边界断层主要是正断层,正断层按 其几何学、运动学特征可以分为非旋转平面式、 旋转平面式、铲式和坡坪式等4种类型,构成了4 种不同特征的裂陷盆地剖面构造样式:地堑-地垒 系统、多米诺式半地堑系统、铲式正断层上盘半 地堑系统、坡坪式正断层上盘复式半地堑系统。谷;(2)衰退裂谷(坳拉槽) (3)新生大洋盆地和洋中脊。
(4)被动大陆边缘。指在离散板块运动造成的大陆 边缘。
被动大陆边缘沉积剖面示意图
3.与板块聚敛运动有关的裂陷盆地
(1)弧内(裂陷)盆地。 (2)弧后(裂陷)盆地和弧间(裂陷)盆地。
主 动 裂 陷 和 被 动 裂 陷 两 个 实 例
主动裂陷和被动裂陷的主要区别是裂陷盆 地形成前是否出现区域的热隆起,亦即裂 陷盆地的形成和发展过程是否属于区域热 隆起的后续构造事件。
因此,主动裂陷作用可能出现“热隆起— 火山活动 —裂陷盆地形成—热沉降”等构 造事件序列。被动裂陷作用中可能出现 “裂陷盆地形成—热隆起—火山活动均衡 沉降、热沉降”等构造事件序列。
伸展构造族系-3 同向倾斜半地堑
(六)地堑、半地堑内部的断层
1、根据内部断层与主边界断层的成生关系
地堑、半地堑内部的断裂包括两类:一类是与主边界断层 同时形成、受同一动力机制控制的断裂(辈分相同,“兄 弟”关系 );另一类是主边界断层的伸展位移诱导出的 次级断裂构造(辈分不同, “父子”关系)。
3、裂陷盆地伸展构造系统中的调节构造 和变换构造
(1)调节构造:由于主干断层沿倾向的位移引起剖 面上盘变形或发育的次级断层,称为调节构造。 主 要为与主干断层走向相同的次级构造。
主干正断层位移引起的变形多分布在断层上盘中, 包括:与主干正断层倾向一致的同向调节断层、与 主干正断层倾向相反的反向调节断层、断层相关褶 皱变形(正牵引褶皱和滚动背斜)、构造斜坡以及 斜坡上发育的共轭断层系或反向断层组等等。
裂陷盆地基本结构类型
非旋转平面式正断层控制
2
的地堑—地垒系统
旋转平面式正断层控制的 半地堑系,多米诺式半地 堑系
铲式正断层控制的半地 堑系统(滚动半地堑)
坡坪式正断层控制的复式 半地堑系统
初期样式 中期样式
晚期样式
伸展构造发展的不同时期断裂的一般样式
非旋转平面式正断层控制的地堑—地垒系统
旋转平面式正断层控制的半地堑系
裂陷盆 地基本 构造样 式类型 及其主 要特征
地堑和半地堑是裂陷盆地的基本结 构单元。
地堑、半地堑在空间上有规律的排 列组合,构成了裂陷盆地丰富多样 的结构特征。
(五)以半地堑为基本单元的伸展构造族系
一条主边界正断层上盘下降即构成了一个半地堑断 陷,完整地堑也可以视为两个相向倾斜的主边界正 断层形成的半地堑叠加在一起而构成的;
裂陷盆地的构造特征
裂陷盆地的构造特征
(一)裂陷作用和裂陷盆地
裂陷作用:引张应力作用于整个岩石圈并 导致地壳和岩石圈发生大规模的沉陷的地 质作用过程,它与英文中taphrogenesis(我 国地质文献上也翻译为地裂运动)和rifting 的地质涵义相当。
根据引张力的起因,可将岩石圈的裂陷作用分为 主动和被动的两种动力学机制。