构造型式

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典型构造型式

具共同组合形态特征的标准构造体系。构造体系是不同形态、不同性质、不同等级、不同序次和不同方向,但具有成生联系的各项结构要素所组成的构造带及它们之间所夹的岩块或地块组合而成的构造总体。

构造体系和构造型式是地质力学的基本概念。地质力学是由中国地质学家李四光所创立的,用力学原理分析和研究各种地质构造现象的一门边缘学科。在“地球表面形象变化的主因”(1926)一文中,李四光提出地球自转速度的变化是构造形变和海水进退的主要动力机制,随后又明确提出了构造体系的概念(1929)。经过长期研究,逐步建立了各种不同的构造型式,形成了一套严谨的地质力学工作方法,这在20世纪60年代整理出版的《地质力学概论》一书中,做了比较系统的总结。70年代以后,地质力学广泛应用于矿床地质和地壳结构、稳定性的研究,在石油、煤田、金属矿床勘探,水文和工程地质、地热和地震地质等方面都取得了丰硕的成果。

构造型式反映一定动力作用方式所造成的统一构造应力场,其中不同形态、不同力学性质、不同级别和序次的各项构造形迹,遵循力学规律建立彼此的配置关系,这就决定了卷入这一构造型式的含煤岩系的成生、保存和分布规律,依据构造型式的基本特征,可以进行煤田和地质构造预测。

各种构造型式依据动力作用方式和构造组合形态特征,分别隶属于纬向构造体系、经向构造体系和扭动构造体系。

纬向构造体系在南北向直压应力作用下成生的大型复杂构造带,各构造带自成体系,大体沿一定纬度展布,其主体是走向东西的褶皱和冲断带,并具有长期复杂的演变过程。中国境内发育完好的纬向构造带有①阴山—天山构造带;②秦岭—昆仑构造带;③南岭构造带。这三条纬向构造带对中国大地构造格架的形成和演化具有重要作用,是构造、地层、地貌乃至气候的分划性构造单元。构造带内部由次级隆褶带和拗褶带组成,含煤岩系保存于拗褶带内,以线状、长条状含煤向斜构造为主,并伴有逆冲、逆掩断层。

经向构造体系在东西向直应力作用下成生的不同规模的挤压带或张裂带,大体沿某一经度展布。中国境内的经向构造体系规模较小,以挤压构造带为主,主要有,①川滇构造带;②川黔构造带;③湘桂构造带;④贺兰—六盘构造带。含煤岩系主要赋存于线状、长条状向斜内。向斜枢纽起伏、走向弯转、疏密相间、成群成带,并伴生走向逆冲或逆掩断层 (图1)。

扭动构造体系在直线扭动或旋扭作用下成生的具有一定形态特征的构造组合,主要包括,①多字型构造;②入字型构造;③山字型构造;④各种旋卷构造。

多字型构造在直线扭动作用下成生的构造型式,由大致相互平行的褶皱、压性断裂所构成的挤压带和与之相垂直的张性断裂所组成。多字型构造的规模各不相同,巨型多字型构造纵横可达几百公里以上。规模宏大的新华夏系,由北北东向斜列的巨型隆起带和沉降带组成,跨越中国东部和东亚濒太平洋的广大地

域。煤田中常见中、小型多字型构造,保存含煤岩系的褶皱和断裂构造,具有等距、雁列展布特征,一般以长条状、短轴状褶曲为主,两翼不对称,陡翼常伴生走向逆冲断层。压扭作用十分强烈的构造带,可发育大型逆掩断层,断层下常有含煤岩系保存 (图2)。

图1 经向构造带和二叠纪含煤岩系分布简图

图2 多字型构造与晚三叠世含煤岩系分布简图入字型构造断层两盘直线扭动所派生的构造型式,由主干断层和分支断裂、拖曳褶皱所组成,分支构造斜接于主干断层,二者保持固有的方位关系。入字型构造的规模大小悬殊,在剖面上和平面上都经常出现。规模较大的入字型构造的主干断裂长可达千余公里,且具有显著的平移性质。著名的北美圣安德列斯(SanAndreas)断层和中国东部郯庐断裂的东侧都发育有由拖曳褶皱和分支断裂构成的大型入字型构造。煤田中常见中、小型入字型构造,其主干断层一般长数十公里,张扭性分支断裂与主干断层所夹的锐角指向其所在盘相对运动方向; 拖曳褶皱或压扭性断裂与主干断层所夹的锐角则指向对盘相对运动方向。含煤岩系一般保存于分支断层下降盘或拖曳向斜构造内,等距、雁列于主干断层旁侧 (图

3)。

图3 入字型构造与石炭二叠纪赋煤向斜分布简图山字型构造地壳表层不均匀滑动所造成的构造型式,主要由前弧、反射弧、脊柱、砥柱和马蹄形盾地等构造单元组成。小型山字型构造的前弧和反射弧长约30km,而巨型欧亚山字型构造则横跨欧亚两洲。中国境内对含煤岩系成生、分布有控制作用的山字型构造主要有,①祁吕贺山字型构造;②淮阳山字型构造;③广西山字型构造;④粤北山字型构造;⑥梅县山字型构造;⑦黔西山字型构造等。含煤岩系一般保存于山字型的马蹄形盾地和两翼负向构造单元内。盾地部位可以是构造简单的含煤盆地,也可以是一系列含煤向斜构造,两翼的含煤向斜构造则呈

雁列展布 (图4)。

图4 山字型构造与赋煤向斜分布示意图

旋卷构造在旋扭力偶作用下成生的构造型式,主要由旋扭的核心 (呈穹窿

状的砥柱或呈盆地状的旋涡)和围绕核心的弧形隆起、拗陷、褶皱及断裂所组成。

旋卷构造大小不一、形式多样,主要包括帚状、S形或反S形、环状和辐射状等。

含煤岩系主要保存于向斜、坳陷、断陷盆地等构造内。各褶曲轴线呈弧形,向一

端收敛,而向另一端撒开。向旋扭中心方向褶曲窄缩,倾伏或仰起急陡; 向外围

方向褶曲宽散,倾伏或仰起缓平。褶曲平面形态多为短轴状、长条状,两翼不对

称,弧形凹面一侧产状较陡,常伴有压扭性断裂。控制含煤岩系分布的旋卷构造,往往是大型构造体系的低序次构造成分,叠加在先期构造成分之上,使煤田构造呈现比较复杂的面貌 (图5)。

图5 旋卷构造与晚二叠世含煤岩系分布简图

当一个地区有两个或两个以上构造体系成分交织在一起时,便产生构造复合或联合现象。不同构造体系成分的构造复合包括:归并、交接、包容和重叠等四种形式,并各自保持其构造型式的固有特征,不同构造体系的复合部位往往是含煤岩系构造复杂地段。构造体系的联合则形成折衷构造形迹。

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