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经典地质图集,彻底搞明白走滑断层!

 山海天明书馆 2020-08-22


走向滑动断层一般

是指大型平移断层,

是两盘顺直立断层面

相对水平剪切滑动的构造,

简称走滑断层

(strike-slip fault)。

各种断层(图源@Britannica)

由于走滑断层

产状陡立,结构复杂,

人们对走滑断层的认识和研究

晚于正断层和逆冲断层。

走滑断层(图源@John Wiley)

走滑断层(图源@Jide commonswiki)

走滑断层(图源@Google Earth)

然而随着研究手段进步,

地质学家发现,走滑断层和

兼具倾向滑动的大型走滑断层

在地球上广泛分布,

并在区域构造活动中

具有重要的意义。



01

走滑断裂带包括一系列

与主断裂带相平行或

以微小角度相交的次级断层。

单条断层延伸一般不远,

各级断层多分叉交织发育。

走滑断裂带(图源@文献[2])

断层带常呈直线延伸,

甚至穿过大起伏地形仍可保持线性。

因此在航空、卫星等照片上

多显示良好的直线性。

(图源@NASA)

走滑断层两侧地层-岩相带

呈递进式依次错移,

时代愈老,移距愈大;

常伴生有雁列式褶皱、断裂及

断块隆起和断陷盆地等构造。

新疆皮羌走滑断层(图源@NASA

根据走滑断层两盘

相对错动方向不同,

可将其分为左行(旋)走滑断层

右行(旋)走滑断层

右行走滑断层和左行走滑断层(图源@Karla Panchuk)

若在走滑断层的一侧,

看另一侧运动是从左向右,

该断层被称为右行走滑断层;

相反,则为左行走滑断层。

各种右行走滑断裂带(图源@文献[3])

在雁列式走滑断层系中,

根据雁列断层的相互排列和

部分叠置的关系,

分为左阶式和右阶式

雁列式走滑断层系(图源@SpringerLink)

左阶式是指各次级断层

顺走向依次向左错列;

右阶式则指各次级断层

依次向右错列。两条雁列断层

之间的叠复部位称为重叠

相互垂距称为间隔

(图源@文献[1])

走向滑动断裂带是在

单剪应力状态下形成和发育的,

在剪切带内部的不同方位和

区间则具有特定的次级

应力-应变特点和相关构造。

在平直剪切带的终端,

主断裂往往分叉为一套

马尾状次级断裂,

在一般滑动指向的终端,

形成压性断裂扇;

在滑动指向的另一端

形成张性断裂扇。

理想的右行走滑系平面图(图源@文献[4])




02

在走滑断层作用中,

往往会形成一些特征性构造。

这些典型构造具有重要的

理论意义和实际意义。

走滑断层(图源@文献[5])


拉分盆地


拉分盆地(Pull-apart basin)

是走滑断层系中拉伸形成的断陷盆地。

最早由Burchfiel 在研究

圣安德列斯走滑断层控制的

死谷盆地时提出。

拉分盆地

拉分盆地形似菱形,
两条长边为走滑断层,
短边为正断层。
形态上可分为S型Z型

拉分盆地(图源@文献[6])

左行左阶雁列式走滑断层控制下
形成的拉分盆地为Z型,
右行右阶雁列式走滑断层控制下
形成的拉分盆地为S型。

拉分盆地图示(图源@文献[1])

拉分盆地的规模变化很大,
大者长逾百公里,宽数十公里,
小者长数百米宽只数十米。
根据世界上已查明的拉分盆地
的长宽比统计,比值约为3。

苏门答腊岛拉分盆地(图源@文献[7])


拉分盆地是在两条雁列走滑断层
或是在一组雁列走滑断层控制下
发育形成的。与其他成因盆地相比,
拉分盆地发育快,沉降快,
沉积厚度大,沉积相变化迅速。

拉分盆地形成模拟(图源@文献[7])

沉积物和沉积相因形成的
自然地理环境而异。
如果拉分盆地位于大陆边缘,
早期为陆相沉积,
后期因强烈下降
海水浸入而转为海相。

死海拉分盆地(图源@文献[6] )


也有一些拉分盆地早期为海相,
后期与海隔绝变成湖相沉积,
最后以河流相沉积告终。
如一直处于大陆环境,
则全由陆相沉积充填。

加利福尼亚北部海湾拉分盆地(图源@文献[8] )

在长期处于伸展环境的
大型拉分盆地中,
地壳相对减薄,
热流值一般较高,
常发生火山活动。
大厚度的富含有机物的
海相和湖相沉积,
在快速沉降和埋藏及高热流作用下
可形成来良好的生油层。



花状构造


花状构造是走滑断层系中

又一种特征性构造。

剖面上一条走滑断层

自下而上成花状撒开,

故称为花状构造。

根据花状构造的结构和力学性质

可分为正花状构造负花状构造

 正花状构造(图源@文献[9])

 正花状构造一般是

聚敛型走滑断层派生的

在压扭性应力状态中形成的构造

一条陡立走滑断层向上分叉撒开,

以逆断层组成的背冲构造,

断层下陡上缓凸面向上,

被切断地层多成背形,

但不具弯滑褶皱性质。

 正花状构造(图源@文献[10])

鉴别花状构造的准则是

构造平面和剖面的结构及

区域应力场等特征。

如果是花状构造,

则剖面上背冲式断层向下汇总为

一条陡立的走滑断层,

区域上显示走滑断层特点。

花状构造分布(图源@文献[11])

负花状构造是离散性

走滑断层派生的

在张扭性应力场中形成的构造。

一套凹面向上的正断层

构成了似地堑式构造。

负花状构造(图源@文献[9])

花状构造原被认为多发生于

构造变形不强烈地区。

但近年来国内外学者研究发现,

在变形强烈区和造山带

亦有花状构造产出。

野外花状构造(图源@文献[12])


雁列式褶皱和牵引式弯曲


雁列式褶皱是在

走滑剪切作用派生的

次级压应力作用下形成的。

褶皱以背斜为主,

褶皱轴与主走滑断层成

小角度相交,所交锐角

指示对盘滑动方向。

雁列式褶皱(图源@文献[9])

著名的圣安德列斯走滑断层

具有这类典型的雁列褶皱,

其褶皱轴与主走滑断层所交锐角

指示圣安德列断断层为右行式。

圣安德列斯走滑断裂带

在走滑断层两侧的地层

常发生牵引式弯曲。

著名的新西兰阿尔卑斯走滑断层

的东南段发育了巨大的弧形弯曲,

弯曲中包含了陡倾褶皱。

新西兰阿尔卑斯走滑断层


双重构造


走滑断裂带中有时

亦有双重构造产出,

表现为两条走滑断层围限的断块中

产出的一套与主断层斜交的

次级雁列式走滑断层。

圣安德列斯断层与次级断层构成的双重构造(图源@文献[1])

圣安德列斯走滑断裂带

有这类构造产出。

特别的是,逆冲断裂带的

双冲构造展现于剖面上,

而走滑断裂带中的

双重构造则展现于平面上。

圣安德列斯走滑断层



03

剪切扭动可以引起

区域性雁列式构造、

菱格式构造和陆块旋转等。

若这些构造发育区地表

未发现走滑断层,

可能是因该区深部存在

大型走滑断层或走滑性韧性剪切带,

或是因该区整体处于

区域性剪切作用。

走滑断裂带(图源@文献[13])

区域性雁列式构造主要包括

区域性雁列褶皱群

区域性雁列地堑系

区域性雁列褶皱群的典型实例

如柴达木盆地冷湖区

反“S'型雁列褶皱群,

褶皱系规模大,以背斜为主

并伴有压剪性断层,充分显示

区域性剪切扭动作用。

柴达木盆地(图源@文献[9])

区域性雁列地堑系典型实例

有位于华北台地内部的汾渭地堑系,

由一系列地堑组成,规模宏大,

成'S”型展布,显示出

区域剪切扭动的特征。

汾渭地堑系盆地构造图 (图源@文献[14]

菱格式构造常由两组

走滑断层共扼交叉形成造。

我国西部如塔里木、柴达木等盆地的

轮廓显示的菱形格架都预示了

边界断层的走滑属性。

塔里木盆地的东南缘的

阿尔金断层以

左行走滑断层闻名中外。

阿尔金断层(图源@Lynn Recker)

大陆壳尤其是其脆性表壳,

是一种由不同级别的

块体拼贴镶嵌的地质体。

各块体之间总是处于相互运动和

相互作用的活动状态。

在区域剪切扭动及相应的压剪或

张剪作用下常发生转动。

陆块旋转(图源@文献[9])

马杏垣(1983)曾指出

“青藏亚板块在其东北角沿

六盘山断裂带向华北亚板块运动,

并整体具有顺时针旋转的趋势。”

关于块体旋转可通过现代应力场的

测定和古地磁测量确定。

走滑断层相关地形(图源@Burbank and Anderson, 2011)




参考资料:

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NASA、YouTube、维基百科、搜狐、百度百科等


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