秦岭南缘青川断裂新生代变形特征及其走滑运动学转换

青川断裂作为秦岭构造带南部边界断层,新生代以来受到印度-欧亚大陆碰撞产生的远场效应,发生了强烈的走滑复活,调节了青藏高原隆升和向东扩展。本文基于错断地貌测量与断裂带脆性变形的野外调查,建立了该断裂新生代2期走滑运动历史,并讨论了走滑运动学转换的大地构造意义。沿断裂带河流水系偏移地貌分析发现,主要河流的Ⅳ级支流沿断裂发生一致的右旋偏移,指示断裂右旋位错量在200~800 m;河流阶地的右旋位错量在49~62 m。野外调查发现,青川断裂发育5~100 m宽的断裂破裂带,主要由断层泥、磨砾岩、断层透镜体等组成,S-C组构发育,磨砾石旋转定向排列。断裂破碎带运动学指向记录了青川断裂2期脆性走滑变形:早期为左旋走滑活动、晚期为右旋走滑活动。结合断裂带东端汉中盆地地层时代和秦岭山地隆升时代,我们推断晚期右旋走滑运动主要发生在上新世以来,调节了碧口地块的向东挤出;而早期左旋走滑运动则很可能是对古近纪晚期青藏高原隆升和扩展的响应。     

澜沧江断裂带的新生代走滑运动学特点

通过对澜沧江断裂带北、中、南段新生代构造形迹的运动学解析,结合前人工作,论证了澜沧江断裂在新生代早期(古新世-中始新世末)、中期(晚始新世-渐新世末)、晚期(中新世-第四纪)的走滑运动序列为：中、南段,右行→左行→右行;北段,左行→左行→右行。研究表明,澜沧江断裂带早期主要表现为中、南段的右行逆冲和北段的左行逆冲,与同期发生的昌都-思茅地体颈缩事件相对应,其地球动力学背景与太平洋板块向西推挤作用以及扬子-华南板块与印度板块发生的强烈东西向碰撞挤压有关;中期,整个断裂发生左行逆冲,其地球动力学背景与南海盆地的扩张作用及其扬子-华南板块相对于印度板块北移所致的左行扭动相适应：晚期,整个断裂右行走滑,与太平洋构造域的南海盆地扩张终止,昌都思茅地体整体向南东逃逸相适应。     

论我国中西部的大型走滑断裂

陆壳碰撞和其后继续相互挤压,迫使在褶皱带形成过程中衍生出纵向流动,在流动速率差异显著的地带,两侧地质体间出现较集中的相对移动,表现为走滑断裂。我国中西部,除阿尔金断裂外,许多深大断裂均属这种成因。按走滑断裂所处构造部位分出三种类型。它们的发育历史各不相同,各断裂的走滑方向取决于其与褶皱带主要流动带的相对位置。     

走滑断层地震地表断裂位错估计方法研究

为对一次地震中可能造成的地表断裂位错作出较准确的估计,采用拟静力弹塑性有限元方法,分别对覆盖土层为粉质黏土和黏土情况下,走滑断层引发的地震地表断裂进行了数值模拟分析。根据历史震害数据回归拟合的震级M与基岩位错 的关系式以及数值计算结果,建立了震级M与地表位错 的关系式。公式中考虑了土层厚度H对地表位错 的影响,而不仅仅局限于根据震级M的大小通过统计公式来估算地表断裂位错 。结果表明,走滑断层引发的地震地表断裂位错不仅与震级的大小有关,还与土层厚度和土层性质有关;在相同震级作用下,随着土层厚度的增加,地表位错逐渐减小;在相同震级和相同土层厚度下,上覆土层为粉质黏土时产生的地表位错要大于上覆土层为黏土时产生的地表位错;根据拟合的公式估计出不同震级情况下可不考虑走滑断层影响的临界覆盖土层厚度值,有助于提高活动断裂地震危险性评估工作的可靠性。     

论层滑、倾滑和走滑断裂系统

中、下扬子区广为发育的前缘逆向倾滑,后缘正向倾滑和两侧为走滑断裂所限的薄皮层块构造,系挤压和拉张作用处于同一运动系统中,是由岩石的物质分层、能量分层和构造分层作用及层滑运动所致。地壳表、浅层分布的层块构造与深层的块片构造、地体构造和板块构造的倾滑、走滑机制是一致的,并与断裂力学中的滑开型、撕开型和位错构造中的刃型位错、螺型位错的力学机理和运动本质是相同的。     

与大型走滑断裂相关的旋转

与大型走滑断裂有关的旋转一方面起因于断裂带的大规模走滑,另一方面也与大断裂带内部及外围次级断裂系的水平运动密切相关.尽管前人提出了一些有关断裂带走滑与旋转的动力学模式,但由于不同走滑断裂系变形环境及边界条件的差异,断裂走滑导致块体旋转的机制是非常复杂的,很难用统一的动力学模式来解释.对美国西海岸圣安德列斯断裂、美国盆岭区Lake Mead断裂系、中国西南哀牢山-红河走滑断裂系以及新西兰Alpine断裂带、土耳其北安那托利亚断裂等的研究结果均表明,在断裂带走滑过程中,相关构造及块体的旋转非常明显.运用古地磁学、磁组构、构造分析、高精度GPS监测及构造模拟等方法,可以对这些构造及块体的旋转方向和幅度进行研究.由于大规模旋转会导致构造格局及地质地貌特征的改变,因此在走滑断裂带的研究中必须加以重视.     

沿大型走滑断裂系的隆升

伴随大型走滑断裂系的运动,可以产生出乎预料的铅直断距。由于大型走滑断裂的运动矢量只是近水平的,沿着大型走滑断裂系发生的数百公里的走滑使得微小的铅直运动分量积累成十几公里至几十公里之巨的铅直断距,足以使中-下地壳的岩石抬升出露。通常,大型走滑断裂系活动时,它的水平位移速率很大。因此,伴随它的垂直位移速率也非常可观。大型走滑断裂系复杂的几何特征和运动过程造成局部地段的隆升突出。大型走滑断裂系的运动对中国东部及邻区现今构造格局的形成和高压-超高压岩石的形成、抬升、剥露起了重要作用。     

滇西南新生代走滑断裂运动学、年代学、及对青藏高原东南部块体运动的意义

依据走滑断裂的运动学和年代学,确认滇西腾冲地区新生代大型走滑断裂带变形作用的三个阶段:1)始新世初(54-56Ma),在槟榔江两岸出露的与新特提斯俯冲和两大陆碰撞相关的左旋走滑-逆冲断裂,由此推断腾冲地块西缘南北向展布格局是两大陆碰撞后发生顺时针旋转达90°的结果.2)渐新世-中新世,腾冲地块东缘的高黎贡右旋走滑断裂和西缘的那邦右旋走滑断裂存在两个走滑活动的峰期:24-19Ma和11-14Ma,早期与Tapponnier模式中挤出块体东边界红河-哀牢山左旋走滑断裂活动的时限相一致,指示高黎贡和那邦右旋走滑断裂在此时期是挤出的印支地块的西边界;晚期与安达曼海的扩张、缅甸境内实皆断裂的右旋活动相一致,可能是此期地块再次发生挤出的结果.3)中新世末,约5-8Ma间两大陆的进一步会聚,引起了腾冲地区岩石圈结构的重要变化,腾冲地块发生了向南的挤出和顺时针的旋转,促成了一系列与此前右旋走滑相关的盆地的折返和南北向凹陷盆地的形成,制约了腾冲火山岩的喷发和整个地区的快速抬升.腾冲地块及其周缘新生代断裂带多阶段运动的转换对揭示青藏高原东南部块体运动型式具有重要的研究意义.     

中国典型大型走滑断裂及相关盆地成因研究

扭动走滑构造是最常见的构造样式之一,走滑拉分盆地也是重要的含油气盆地类型。大地构造运动本质是岩石圈在区域应力场作用下的变形过程,然而真正将走滑断裂和走滑拉分盆地的成因以及它们的特征和岩石圈性质联系起来研究的文献却很少。显然,区域应力场是形成构造运动的前提条件,是外因,决定了运动的基本方式,如走滑、拉张或挤压等(构造类型);而岩石圈是构造运动的主体,是内因,其性质决定了形成构造的规模和具体形态(样式)。中国境内发育的大量走滑断裂体系和走滑盆地展示:古老克拉通上发育大面积分布的多条小位移走滑断裂体系,如塔里木盆地古生代走滑断裂体系;被后期热活动破坏了的克拉通发育多条扭动断裂系,例如华北克拉通东部的郯庐断裂系、兰聊—盐山断裂系、太行山东麓断裂系,并和区域拉张应力场耦合形成雁列式断陷群(如渤海湾盆地);相对较弱的古生代基底岩石圈发育大型单一走滑断层,如郯庐断裂东北段,并沿断裂发育一些相互独立的走滑拉分盆地;而在固结较差的中新生代造山带往往形成一条平直的大型走滑断层,例如阿尔金走滑断裂、海原断裂等。本文内因外因相结合,从扭动应力场和岩石圈强度以及流变学特征,建立了不同岩石圈性质下下部韧性层和顶部(上地壳或上地壳上部)刚性层之间的耦合作用机制以及扭动构造形成和演化模式,较好地解释了中国陆内发育的典型走滑断裂和走滑拉分盆地的成因机制。     

用物理模拟实验研究走滑断裂和拉分盆地

本文按照下地壳和岩石圈地幔塑性流动控制上地壳构造变形的思想,采用脆延性双层模型,在考虑模型相似性的条件下,通过延性层流动驱动脆性层进行走滑断裂和拉分盆地模拟实验。实验结果表明,在左行走滑阶段发育两条"S"型左行右阶断裂带;在右行走滑改造阶段,早期左行右阶断裂带被改造为"Z"型右行右阶断裂带。走滑断裂发育过程中共有三种类型的拉张伸展:(1)"S"型破裂逐渐伸展,形成多个菱形盆地;(2)几个相邻的斜列"S"型断裂在剪切作用下端部被错断连通,形成"地堑-地垒"构造;(3)在右行走滑阶段,沿右行右阶断裂拉张形成拉分盆地。先存的上隆拱张断裂限制了走滑断裂的位置和方向。脆性层强度对走滑断裂的形成和发展具有约束作用,脆性层结构对脆延性的层间耦合作用和走滑断裂特征具有显著影响。      

晚中生代以来阿尔金断裂的走滑模式

对阿尔金断裂两侧塔里木和柴达木盆地晚中生代以来沉积特征以及柴达木盆地反“S”型构造演化的研究表明，始新世中期以前塔里木盆地和柴达木盆地是一个连通的盆地，阿尔金走滑断裂对柴达木盆地内地表新时代的沉积和反“S”型构造形成的控制起始于始新世中期。在阿尔金断裂中段采集的受到走滑变形作用改造的侏罗纪地层和糜棱岩化加里东期花岗岩的样品，测出了激光微区^40Ar/^39Ar等时线年龄为89～92Ma。这说明阿尔金断裂在晚白垩世开始发生韧性走滑运动，而且走滑作用起始于地下深部，并伴有低级变质作用。地表的走滑响应明显地滞后于深部的起始走滑，说明走滑作用是从深部向地表扩展的。     

走滑断裂古地震探槽选址范例

探槽选址直接决定了古地震研究的质量,且理想探槽位置具有稀缺性。在收集82篇国内外走滑断裂古地震研究论文的基础上,分析了长序列古地震探槽选址和同震位移探槽选址的构造地貌共性特征。长序列古地震探槽一般布设在断塞塘、拉分盆地、小型湖盆、闸门脊汇水一侧及比较平缓的冲洪积扇或大型冲洪积扇末端等地貌位置。这些地貌位置的共同特征是位于连续的、较高沉积速率的沉积环境,且通常富集14C测年物质。在探槽选址的过程中,不仅要对现今沉积环境,也要对其古地理环境进行评价。然而以发掘古地震同震位移为目的的探槽选址则不同,成功的研究点往往较频繁发生侵蚀和下切事件,其中冲沟是最常见的地貌标志。探槽布设以垂直和平行探槽为主,采取逐次掘进或相间平行排列的方式开挖。由于理想探槽位置的稀缺性,所以在这些优质的探槽点一定要开展长期详细地深入研究,最大限度获得古地震事件的长序列,同时也要注意新技术和新方法的应用。     

试论金河—菁河断裂走滑特征

过去,传统的观念一直把金河—菁河断裂视为带有挤压逆冲性质的深大断裂,并作为康滇地轴与盐源—丽江台缘凹陷的分界线。1984年,长春地院葛肖虹同志根据断裂两侧从前中生代以来就有截然不同的构造发展史与大地构造环境,提出金河—菁河断裂是盐源推覆体构造的前峰断裂。     

准噶尔西北缘斜向挤压构造与走滑断裂

古板块构造研究表明古生代以来,准噶尔地块以斜向方式拼合到阿尔泰（Altaids）造山带构造域内,导致准噶尔西北缘一直处在斜向挤压构造背景之下,并发育高角度逆冲推覆构造带以及横向走滑断裂。地面地质调查、遥感卫星影像解译、大地电磁测深剖面和地震剖面构造解释资料综合研究表明,准噶尔西北缘边界断裂为达拉布特左行走滑断裂,西北缘逆冲推覆构造带为基底卷入的高角度逆冲断裂褶皱带; 在与逆冲带走向相垂直方向,发育有北西向横向走滑断裂,这些断裂为同一斜向挤压构造背景下形成的同期构造,形成时间约在晚二叠到侏罗纪之间。大地电磁测深和地震剖面解释表明,达拉布特走滑断裂控制了西北缘高角度逆冲断裂的分布与性质。西北缘二维和三维地震剖面解释表明,横向走滑断裂样式为正花状构造或者负花状构造,同时具有向南东或北西方向逆冲和拉伸的特征。横向走滑断裂为西北缘逆冲构造南北方向分段的主要断裂,并控制了西北缘中生代地层的沉积。西北缘构造是形成于主边界断裂的斜向挤压作用,而基底卷入逆冲断裂则属非纯挤压形成的逆冲构造。     

准噶尔西北缘斜向挤压构造与走滑断裂

古板块构造研究表明古生代以来,准噶尔地块以斜向方式拼合到阿尔泰（Altaids）造山带构造域内,导致准噶尔西北缘一直处在斜向挤压构造背景之下,并发育高角度逆冲推覆构造带以及横向走滑断裂。地面地质调查、遥感卫星影像解译、大地电磁测深剖面和地震剖面构造解释资料综合研究表明,准噶尔西北缘边界断裂为达拉布特左行走滑断裂,西北缘逆冲推覆构造带为基底卷入的高角度逆冲断裂褶皱带; 在与逆冲带走向相垂直方向,发育有北西向横向走滑断裂,这些断裂为同一斜向挤压构造背景下形成的同期构造,形成时间约在晚二叠到侏罗纪之间。大地电磁测深和地震剖面解释表明,达拉布特走滑断裂控制了西北缘高角度逆冲断裂的分布与性质。西北缘二维和三维地震剖面解释表明,横向走滑断裂样式为正花状构造或者负花状构造,同时具有向南东或北西方向逆冲和拉伸的特征。横向走滑断裂为西北缘逆冲构造南北方向分段的主要断裂,并控制了西北缘中生代地层的沉积。西北缘构造是形成于主边界断裂的斜向挤压作用,而基底卷入逆冲断裂则属非纯挤压形成的逆冲构造。     

论河北省兴隆一带东西向走滑断裂系统

河北省兴隆县一带地处燕山造山带的中段，是中生代构造变形的典型地区。该区广泛发育了东西向和北东向联合构造，东西向主走滑断裂呈右行右阶式，北东向次构造由北盘的雁列式褶皱分枝断裂及同舟次级断裂等组成。燕山台褶带变形是由尚义－平泉断裂和密云－洪山口断裂在株办纪时发生右行走滑形成的，其间的剪切带变形带，总体特征类似于一个大型Ｓ－Ｃ构造或平面对冲构造。     

论河北省兴隆一带东西向走滑断裂系统

河北省兴隆县一带地处燕山造山带的中段,是中生代构造变形的典型地区。该区广泛发育了东西向和北东向联合构造,东西向主走滑断裂呈右行右阶式（Ｐ断裂）,北东向次级构造由北盘的雁列式褶皱、分枝断裂及南盘次级断裂等组成。燕山台褶带变形是由尚义─平泉断裂和密云─洪山口断裂在侏罗纪时发生右行走滑形成的,其间的剪切变形带,总体特征类似于一个大型Ｓ─Ｃ构造或平面对冲构造。区内古基底断裂不仅控制中晚元古代的沉积地层和岩浆活动,而且对中生代的构造变形方式也产生重要作用。主走滑断裂与古基底断裂的复活有直接的关系     

塔中隆起走滑断裂分层变形机制研究的物理模拟实验

塔中隆起位于塔里木盆地中央隆起带中部,是塔里木盆地油气勘探的重点区块之一。塔中地区奥陶系碳酸盐岩走滑断裂发育,控储控藏作用明显,走滑断裂成因机制的研究对于油气勘探开发十分重要。塔里木盆地塔中隆起走滑断裂具有典型的分层变形特点,为了明确塔中隆起走滑断裂分层变形机制的主控因素设计了4组物理模拟实验模型。实验结果表明:走滑断裂分层变形特征的形成主要与垂向上地层性质变化(分层)和多期活动(分期)有关,分层与分期都能造成走滑断裂产生分层变形的特征,塔中走滑断裂分层差异变形特征,是由垂向上地层岩性差异性和构造活动多期性共同造成的。     

喀喇昆仑断裂带走滑过程中伴随的快速隆升作用:热年代学证据

喀喇昆仑断裂带是青藏高原西部的一条大型右旋走滑断裂带,它是喜马拉雅山脉西段北侧重要的地质边界.本文在岩石学、变形构造的研究基础上,对喀喇昆仑断裂带东南段阿伊拉日居山-噶尔盆地地区的喀喇昆仑韧性剪切带中变质岩石的同构造矿物进行了40Ar/39Ar热年代学研究.显微构造研究表明,剪切带中的矿物记录了从高温(>600℃)到低温(<250℃)条件下的连续变形,表现为近水平的右旋剪切运动转变成斜向的右旋正滑,使绿片岩相的变形作用叠加在中-高温变形之上.暗示出走滑过程中存在隆升作用,热年代学结果显示其连续剪切变形作用从早中新世以来至少持续到4Ma,并且出现三个快速冷却阶段:第一个快速冷却阶段为从25～22Ma到21～18Ma期间,可能代表的是浅部高温剪切过程中变形局部停止或减慢的过程;第二个快速冷却时期为从15Ma到12～10Ma,是喀喇昆仑断裂带走滑过程中,阿伊拉日居山的快速隆升、噶尔盆地开始形成以及主要河流深切过程阶段;9Ma以来是第三个快速冷却过程,使阿伊拉日居山脉进一步快速隆升、噶尔盆地定形过程.根据不同年代地表地貌特征的右旋错位距离以及不同层次变形特征,估算出喀喇昆仑断裂带长期滑移速率为8～10mm/a,伴随的隆升速率为1mm/a.从显微构造和热年代学证据表明,晚第四纪以来该断裂经历了强烈的右旋走滑运动的同时伴随强烈的隆升作用.