第12章 伸展构造——【构造地质学 春季课件】
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构造地质学ppt课件
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二、构造尺度 大至全球性，小至纳米级 本教材分六级： 1. 巨型构造：山系、区域性地貌的构造单元。 如喜马拉雅山造山带、秦岭—大别造山带 2. 大型构造：区域性构造单元中的次级构造单元 如背斜、向斜、大型断裂等 3. 中型构造：一个地段上的褶皱、断层； (1：5万比例尺的图上，可见全貌，本课程研究的重点) 4. 小型构造：露头上、手标本上的构造 (小褶皱、断层、节理、面理、线理，本课程研究的重点) 5. 微型构造（显微构造） ：手标本、显微镜下可见的构造 6. 超显微构造：电子显微镜下研究的构造 （位错）
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一般分三级： 1. 大构造-区域构造、大地构造 (1：20万比例尺图幅的范围) 2. 小构造：露头上、手标本上的构造 3. 显微构造：显微镜下可见的构造 构造尺度不同，研究目的不同，手段与方法不同，侧重的内容不同，解决的问题不同。
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三、构造变形场 1. 构造应力场： 物体内各点的应力状态在物体占据空间内组成的总和 (挤压应力场、拉张应立场、剪切应立场) 2. 构造变形场： 主导构造应力均匀作用的空间及其形成的构造域 （1）伸展构造： 水平拉伸应力或垂向隆升导致的水平拉伸应力 下形成的构造。 （裂谷、盆地、地堑-地垒、盆-岭构造等） （2）压缩构造： 水平挤压应力下形成的构造 (褶皱、逆冲断层)
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3. 倾角： 倾斜线与水平面的交角（最大交角） 表示方法：倾向∠倾角， 如：66º∠ 50º（常用） 走向/倾向∠倾角，如：156º/66º∠ 50º 方向定量：规定N为0（或360º）； E为90º； S为180º； W为270º
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（2）不整合时代的确定： ①缺失地层的年代 ②下伏最新地层之后；上覆最老地层之前 ③侵入的岩浆时代之前；剥蚀的岩浆时代之后 ④被截切断层之后；贯穿上下两套地层的断层之前 ⑤古风化壳的年代 （3）不整合的空间展布和变化 不同地段、不同部位强度、性质均有变化， 综合考虑区域多种因素
二、构造尺度 大至全球性，小至纳米级 本教材分六级： 1. 巨型构造：山系、区域性地貌的构造单元。 如喜马拉雅山造山带、秦岭—大别造山带 2. 大型构造：区域性构造单元中的次级构造单元 如背斜、向斜、大型断裂等 3. 中型构造：一个地段上的褶皱、断层； (1：5万比例尺的图上，可见全貌，本课程研究的重点) 4. 小型构造：露头上、手标本上的构造 (小褶皱、断层、节理、面理、线理，本课程研究的重点) 5. 微型构造（显微构造） ：手标本、显微镜下可见的构造 6. 超显微构造：电子显微镜下研究的构造 （位错）
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一般分三级： 1. 大构造-区域构造、大地构造 (1：20万比例尺图幅的范围) 2. 小构造：露头上、手标本上的构造 3. 显微构造：显微镜下可见的构造 构造尺度不同，研究目的不同，手段与方法不同，侧重的内容不同，解决的问题不同。
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三、构造变形场 1. 构造应力场： 物体内各点的应力状态在物体占据空间内组成的总和 (挤压应力场、拉张应立场、剪切应立场) 2. 构造变形场： 主导构造应力均匀作用的空间及其形成的构造域 （1）伸展构造： 水平拉伸应力或垂向隆升导致的水平拉伸应力 下形成的构造。 （裂谷、盆地、地堑-地垒、盆-岭构造等） （2）压缩构造： 水平挤压应力下形成的构造 (褶皱、逆冲断层)
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3. 倾角： 倾斜线与水平面的交角（最大交角） 表示方法：倾向∠倾角， 如：66º∠ 50º（常用） 走向/倾向∠倾角，如：156º/66º∠ 50º 方向定量：规定N为0（或360º）； E为90º； S为180º； W为270º
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（2）不整合时代的确定： ①缺失地层的年代 ②下伏最新地层之后；上覆最老地层之前 ③侵入的岩浆时代之前；剥蚀的岩浆时代之后 ④被截切断层之后；贯穿上下两套地层的断层之前 ⑤古风化壳的年代 （3）不整合的空间展布和变化 不同地段、不同部位强度、性质均有变化， 综合考虑区域多种因素
伸展构造——精选推荐
伸展构造伸展构造伸展构造的类型－－伸展构造的模式－－剥离断层和变质核杂岩伸展构造是区域引张作⽤下形成的⼀套具有特⾊的构造系统。
马杏垣曾指出：“引张作⽤也造就了全球范围的构造现象，其规模甚⾄⽐挤压变动还要⼤。
”伸展构造是在区域性引张作⽤下形成的⼀套独具特⾊的构造系统。
从全球构造及其演化的观点，挤压作⽤（如造⼭带）与引张作⽤（如洋中脊、拉张带）是构造作⽤在时间和空间上紧密相关的两个⽅⾯。
由于构造研究源于造⼭带，造⼭带⼜以挤压变形为特⾊，以致曾长期忽视引张伸展作⽤及其形成的伸展构造。
关于伸展构造的重要性，马杏垣教授曾精辟地指出：“其实，引张作⽤也造就了全球范围的构造现象，其规模甚⾄⽐挤压变动还更⼤”。
从构造应⼒状态和变形体制看，伸展作⽤和挤压作⽤可概括为“开”与“合”。
“开”与“合”乃地壳的⽔平运动，在⼀定条件下⽔平运动与升降运动⼜相互转化。
升降运动中的上升隆起往往导致重⼒势的变化和重⼒不稳，引起地壳表层的顺坡下滑⽽形成重⼒滑动构造。
所以，伸展、降起与重⼒滑动具有相对统⼀性。
⼀、伸展构造类型地堑和地垒－－阶梯状断层、箕状构造和盆岭构造 (⼀）（⼆）－－⼤型断陷盆地－－裂⾕－－剥离断层伸展区构造，以正断层为主构成各种组合类型。
1、地堑和地垒地堑主要由两条⾛向基本⼀致的相向倾斜的正断层构成。
两条正断层之间是⼀个共同的下降盘(图A)。
巨型地堑系称作裂⾕。
这⾥主要讨论⼀般规模的地堑。
构成⼤中型地堑边界的正断层常常是由数条产状相近的正断层构成同向倾斜的阶梯式断层系列。
两侧正断层可以均等发育，也可以是⼀侧更为发育。
地垒主要由两条⾛向基本⼀致的反向倾斜的正断层构成(图B)。
两条正断层之间是⼀个共同的上升盘。
组成地垒的正断层可以呈单条产出，也可以是数条产状相近的正断层组成的依次断落的阶梯状断层带。
从区域地质构造看，地堑⽐地垒具有更重要的地质意义。
2、阶梯状断层、箕状构造和盆岭构造（1）阶梯状断层由若⼲条产状基本⼀致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同⼀⽅向断落，构成阶梯式。
高级构造地质学课件12
二、基本特征
1.初看起来是层状叠置的岩层的层序是杂乱的。 既有伸展剥离形成的地层的缺失；又有推覆构 造造成的地层的叠置。根据岩性特征和化石认 真确定地层的时代及其顺序是关键。 2.变质相系也是杂序的。 3.各个不连续的岩性层的界面常是构造面，在露 头上表现为与上、下的‘层’（不同性质的面 理）近于平行，在地质图上可以看到与其有小 的交角。
第四节 构造混杂岩（melange）带
在造山带的一些相当大的区域里，展布着 由受剪切和破碎了的岩层组成的地质体，其 中岩层的垂向和侧向连续性已被数不清的非 填图规模的错动面所破坏，不同成因和年代 的岩石被彻底混合，呈漂浮在泥质基质中杂 乱排列的岩块。这种地质体被称为melange 。 Wales Angelsey 的Gwna Group （G Liguria的鳞片泥岩， Frasciscan混杂岩等， 分布面积达数千k㎡。
西藏日喀则群板岩的褶皱和轴面劈理
山西滹沱群的构造（据徐朝雷等）
3. 经常发育大致平行于板劈理的一组逆断 层或韧性剪切带。位移幅度差异很大， 从位移几㎜的剪切带到几km的逆冲断层。 如南秦岭的S-D的板岩带。平行剪切带发 育褶劈理。
4. 经常可见后期的褶劈理或膝折带叠加于板 劈理之上。它们与第二世代的褶皱或逆冲 断层有关。如果这种褶皱规模很大，则过 渡为多期变形带组合。 构造作用的晚期常可见小型的缓倾膝折带 （kink band）或褶劈理
逆冲－推覆构造（thrust and nappe structures)是由逆冲断层 thrust及其上盘推覆体 nappe 或逆冲岩席thrust sheet组合而成的构造。 逆冲-推覆构造主要涉及两个基本参数，即断层面 倾角（＜30）和推覆体位移距离（＞5㎞）。
• 因为它们是造山带前陆地区由基底之上 近水平沉积盖层的正常层序的岩层中发 育的断层，所以冲断层总是将较老的岩 层推到较新的岩层之上。只有当先已褶 皱或断裂的地层中发育的冲断层，才会 将新岩层带到较老的岩层之上，如漏顶 构造。
第12章伸展构造
地堑和地垒 断陷盆地 裂谷 变质核杂岩 岩墙群 重力滑动构造
地堑和地垒：由两组走向近平行，但倾向相反的正断层
构造，相向倾斜构成地堑，相背倾斜构成地垒，它们常相 伴出现。出现在壳浅层，造成上部地壳的减薄。
半地堑
济阳坳陷109测线地质剖面图
在大区域上，一系列的地堑和地垒
可以形成盆岭构造。
第十章 伸展构造
伸展构造型式
伸展构造成因模式 伸展构造发育的位置
伸展构造型式
伸展构造是在岩石圈水平方向上拉伸或薄化作用 下形成的构造组合系统。 伸展构造可以发育在不同地壳层次，具有不同的 尺度。在地壳浅层次表现为正断层，深层次表现 为拆离带。 伸展构造的型式主要有：
适用于大陆地壳浅层次的几何模式
多米诺式正断作用(Domino-style normal faulting): 平面状正断层旋转逐渐变缓，原来水平的地层随 之发生旋转逐渐变缓，造成地壳的减薄。
铲形正断作用(Listric normal faulting): 断层面呈 凹面向上的铲形，断层不旋转，岩层旋转，伴 随逆牵引构造。
拆离断层的特征
1、将年轻的变质变形程度轻微的 浅构造层次岩石叠置于强烈变质 变形的深构造层次岩石之上; 2、规模巨大，一般具有区域性； 3、位移量大，可达数10km；
4、上盘以正断层形式伸展，这些 正断层呈铲状或多米诺状，向下 归并入拆离断层； 5、拆离断层具有特征的构造岩系， 即由下部往上：糜棱岩—绿泥石 化角砾岩—微角砾岩和假熔岩 带—拆离断层面—断层角砾岩和 断层泥，且各类构造岩的发育厚 度也依次变薄。
盆岭构造：山岭（往往为单面山）
及其间列的盆地组成的构造-地貌 单元。它是由区域伸展作用下形成 的地堑、地垒组成。
地堑和地垒：由两组走向近平行，但倾向相反的正断层
构造，相向倾斜构成地堑，相背倾斜构成地垒，它们常相 伴出现。出现在壳浅层，造成上部地壳的减薄。
半地堑
济阳坳陷109测线地质剖面图
在大区域上，一系列的地堑和地垒
可以形成盆岭构造。
第十章 伸展构造
伸展构造型式
伸展构造成因模式 伸展构造发育的位置
伸展构造型式
伸展构造是在岩石圈水平方向上拉伸或薄化作用 下形成的构造组合系统。 伸展构造可以发育在不同地壳层次，具有不同的 尺度。在地壳浅层次表现为正断层，深层次表现 为拆离带。 伸展构造的型式主要有：
适用于大陆地壳浅层次的几何模式
多米诺式正断作用(Domino-style normal faulting): 平面状正断层旋转逐渐变缓，原来水平的地层随 之发生旋转逐渐变缓，造成地壳的减薄。
铲形正断作用(Listric normal faulting): 断层面呈 凹面向上的铲形，断层不旋转，岩层旋转，伴 随逆牵引构造。
拆离断层的特征
1、将年轻的变质变形程度轻微的 浅构造层次岩石叠置于强烈变质 变形的深构造层次岩石之上; 2、规模巨大，一般具有区域性； 3、位移量大，可达数10km；
4、上盘以正断层形式伸展，这些 正断层呈铲状或多米诺状，向下 归并入拆离断层； 5、拆离断层具有特征的构造岩系， 即由下部往上：糜棱岩—绿泥石 化角砾岩—微角砾岩和假熔岩 带—拆离断层面—断层角砾岩和 断层泥，且各类构造岩的发育厚 度也依次变薄。
盆岭构造：山岭（往往为单面山）
及其间列的盆地组成的构造-地貌 单元。它是由区域伸展作用下形成 的地堑、地垒组成。
第十二章伸展构造
第十二章伸展构造伸展构造：在岩石圈拉伸与薄化作用下形成的特殊构造组合系统。
一、伸展构造的表现型式1．正断层的组合型式――地堑与地垒地堑：主要由两组走向近平行且倾向相向（或相对）的正断层组成，两个正断层拥有一个共同的上盘（下降盘）。
巨型地堑系又叫裂谷，如东非大裂谷。
地堑实例：环鄂尔多斯地块周边的地堑系，如汾渭地堑、银川地堑、河套地堑等，欧洲的莱茵地堑。
地垒：主要由两组走向平行且倾向相反（或相背）的正断层组成，两个正断层拥有一个共同的下盘（上升盘）。
通常情况下地堑与地垒相伴产生，但地堑要比地垒发育一些。
2．断陷盆地在伸展背景下受基底及盆地边缘正断层控制发育的沉积盆地，如新生代的华北盆地、松辽盆地、江汉盆地等。
这种盆地往往一侧正断层发育，另一侧正断层相对不太发育，在剖面上形成铲形的不对称盆地，称箕状断陷或半地堑盆地。
如松辽盆地中的侏罗－白垩纪断陷盆地。
3．裂谷区域性伸展隆起背景上形成的巨大狭长断陷，两侧由正断层限定，切割深，发育演化时间长，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（大西洋中央海岭上的裂谷，在格陵兰出露于海面之上）、大陆裂谷（东非大裂谷）和陆间裂谷（红海）。
它们构造成一个威尔逊旋回。
大陆裂谷的特点：①由一系列地堑、半地堑和地垒组成的复杂地堑系统，通常发育于区域性隆起的轴部，表现为断陷谷和断陷盆地的构造－地貌景观，反映岩石圈的伸展作用。
②往往沉积一套巨厚的粗碎屑沉积，常伴有蒸发岩、火山熔岩和火山碎屑岩。
③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。
④有两类岩浆岩共生组合：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；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（异常地幔）。
构造分析-伸展构造
Metamorphic core complexes 28
变质核杂岩的主要特点
• mcc由强烈变形、变质的基底（下盘）和 轻微变形（变质）的盖层（上盘）构成。 • 外形呈圆形或椭圆形，直径一般十余公里 或数十公里，呈孤立分散的穹隆状产出。
变质核杂岩的主要特点
• 基底与盖层之间以规模巨大的低角度拆离断层 分隔；
Metamorphic core complexes
51
岩浆作用引起的伸展作用
岩浆作用
地壳增厚导致失稳作用 热及流体作用引起拆离断层作用 岩浆作用 热窿 滑覆
伸展
拆沉作用
俯冲－增厚 拆 沉
软流圈的上涌 岩石圈的反弹 伸 展
-岩石圈伸展
High and low convergent rates
伸展拆离-
断陷部分熔融-
均衡补偿
刘俊来等，2006
4. 区域伸展构造组合
欧亚大陆东部地区早白垩世伸展构造系
（四） 盆岭构造
美国西部内华州盆岭区构造
在伸展区，掀斜构造、阶梯状断层、地堑、地垒等共同 产出，形成由不对称的纵列单面山、山岭及其间宽广盆 地组合成的构造-地貌单元，即盆岭构造。
5. 大陆伸展模式
• Lister（1986）：
– 纯剪模式 – 单剪模式 – 分层剪切模式
Gueydan et al., 2008
Buck, 1991
• 要点:
– – – –
（1) 纯剪切伸展模式 （Pure shear model)
共轭高角度正断层系、对称地堑、裂谷盆地 岩石物理状态与岩石圈变形 水平拉伸纯剪变形与非旋转应变 上部地壳至下部地幔的均匀变形
四、伸展动力来源
造山带垮塌
造山带挤压缩短 增厚的不稳定造山带楔体 不稳定根部 伸 展
变质核杂岩的主要特点
• mcc由强烈变形、变质的基底（下盘）和 轻微变形（变质）的盖层（上盘）构成。 • 外形呈圆形或椭圆形，直径一般十余公里 或数十公里，呈孤立分散的穹隆状产出。
变质核杂岩的主要特点
• 基底与盖层之间以规模巨大的低角度拆离断层 分隔；
Metamorphic core complexes
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岩浆作用引起的伸展作用
岩浆作用
地壳增厚导致失稳作用 热及流体作用引起拆离断层作用 岩浆作用 热窿 滑覆
伸展
拆沉作用
俯冲－增厚 拆 沉
软流圈的上涌 岩石圈的反弹 伸 展
-岩石圈伸展
High and low convergent rates
伸展拆离-
断陷部分熔融-
均衡补偿
刘俊来等，2006
4. 区域伸展构造组合
欧亚大陆东部地区早白垩世伸展构造系
（四） 盆岭构造
美国西部内华州盆岭区构造
在伸展区，掀斜构造、阶梯状断层、地堑、地垒等共同 产出，形成由不对称的纵列单面山、山岭及其间宽广盆 地组合成的构造-地貌单元，即盆岭构造。
5. 大陆伸展模式
• Lister（1986）：
– 纯剪模式 – 单剪模式 – 分层剪切模式
Gueydan et al., 2008
Buck, 1991
• 要点:
– – – –
（1) 纯剪切伸展模式 （Pure shear model)
共轭高角度正断层系、对称地堑、裂谷盆地 岩石物理状态与岩石圈变形 水平拉伸纯剪变形与非旋转应变 上部地壳至下部地幔的均匀变形
四、伸展动力来源
造山带垮塌
造山带挤压缩短 增厚的不稳定造山带楔体 不稳定根部 伸 展
构造地质学ppt课件
熔岩被
构造地质学
熔岩流 带状和舌状展布的熔岩。一般由 中心式喷发而成。
厄瓜多尔加拉帕戈斯群岛詹姆斯岛上 基性熔岩中的流动构造
美国夏威夷Kilauea的熔岩流
构造地质学
火山锥 火 山喷发物围绕 火山通道构成 的锥状体。是 中心式喷发的 产物。火山锥 的顶部中央为 圆形的漏斗状 火山口。根据 组成火山锥的 火山喷发物的 成分，可将火 山锥分为碎屑 锥、熔岩锥和 混合锥三类
构造地质学
二、侵入岩体原生破裂构造 侵入岩体在岩浆晚期冷凝阶段常发生脆性变形，形成 产状、性质各异的断裂构造。不同研究者从不同角度对它 们作了分类。 克鲁斯的几何学分类 20世纪20年代，克鲁斯(H．Cloos)根据侵入体中节理 的产状及其与流动构造的关系，将侵入岩体中的节理可分 为六类： 1.Ｌ节理 又称层节理，是与流面平行的节理，常平 行于岩体与围岩的接触面，产状一般较缓。 2.Ｓ节理 又称纵节理，是平行于流线、垂直于流面 的节理，倾斜一般较陡。
构造地质学
构造地质学
二、侵入岩体产状
根据侵入岩体与围岩的接触关系，可以将侵入岩体分 为整合侵入岩体和不整合侵入岩体。 1、 整合侵入岩体 指侵入岩体的边界面基本上平行于围岩的层理或片理 的侵入岩体。根据整合侵入岩体的形态、大小，可进一步 分为岩盘、岩盆、岩床和岩鞍等。 岩床 顺层侵入的板状侵入岩体。岩床规模不等，一 般多为中小型，厚度自数十厘米至数米。组成岩床的岩石 成分自酸性至地质学
枕状构造——水下形态 枕状构造——露头
构造地质学
四、柱状节理 若干走向不同的节理将岩石切割成多边形柱状体。这 种节理称作柱状节理。柱状节理常见于产状平缓的火山岩 内，一般垂直于熔岩流层面或火山管道壁。柱状节理的横 截面常呈六边形，但也有呈四边形、五边形或七边形的。 柱状节理常见于玄武岩质 、安山玄武岩质熔岩流中，也 发育在火山灰流及超浅成岩 体中。柱体垂直火山岩的底面 。因此可根据柱状节理产状确 定熔岩流动面和岩体的产状。 多年来，柱状节理的成因一直 解释为熔岩冷却收缩所致。
构造地质学-12不同构造环境下的地质构造组合
10 粉砂、粉砂岩
巴布亚新几内亚盆地陆上部分地质剖面图
北部的冲断带向南变成伸展构造体系，从二者卷入的地层判断， 冲断构造与伸展构造大致同时发生。
挤压构造力与拉张构造力的衰减特点 挤压构造力的传播过程伴随能量的吸收以及 消耗于岩石的运动，因此衰减很快； 拉张构造力的传播过程伴随着能量的释放， 因而衰减较慢。 挤压构造力在传播过程中迅速衰减的特征有 可能在岩石圈上部造成挤压构造与伸展构造 共存的现象。
0
N1
J
20km
巴布亚盆地
J
5
太平洋 位置图
俾斯麦海
内亚 巴布亚新几
A
10
所罗门海
巴布亚
澳大 A? 盆地 利亚 珊瑚海
400km
基底 下白垩统Ieru组页岩
N2-Q1
N1
K1
J
J巴布亚褶皱带Fra bibliotekN1K1 K1
K1
K1
JJ
J
A
N1 0
K1
J
J 5
下白垩统Toro组 和Ieruz组下部砂岩
中新统Darai组灰岩
第十二章 不同构造环境下的 地质构造组合
这里的“构造组合”特指在同一期构造 活动形成的一套地质构造，不包括不同 期地质构造的叠加现象。
引言
在岩石圈上部有时能见到伸展构造与挤压构造逐渐 过渡，二者几乎同时形成，这涉及到拉张构造力与 挤压构造力的传播特点。
海拔（km） 海拔（km）
澳大利亚 克拉通
A?
三、扭动构造背景下的地质构造组合 1. 压扭作用与压扭构造 2. 张扭作用与张扭构造
挤压构造背景下的逆冲推覆构造体系前面已讲过，这里不再涉及。
二、挤压背景下的伸展构造与断层相关褶皱理论
伸展构造与变质核杂岩课件
(5)板内伸展区。如云蒙山变质核杂岩 (ZhengYadong et al.,1988,1989; Davis et al.,1988)、 中条山变质核杂岩(傅昭仁,1992)、武功山变质核杂 岩(Faure et al., 1996;舒良树等, 1998; Wang Dezi et al.,2001;楼法生等,2002a)等。
伸展构造
伸展构造是在岩石圈拉伸变薄过程中形成的 构造组合型式。伸展构造与挤压构造是全球 构造中最为醒目的两大构造型式，具有同样 重要的意义，它们在时间和空间上有密切关 系。广义的伸展构造包括地堑和地垒、断陷 盆地、裂谷、拉分盆地等。
研究进展与现状
自70年代末Davis等在北美盆－岭区(Basin and Range province)确立大型伸展构造以来， 造山带伸展构造引起了地质界的极大关注并 形成了一个研究热点。
1. 空间上呈穹隆状或长垣状孤立隆起，通常具有一 翼陡一翼缓的特征；
2. 由深部隆升的中、下地壳古老的中深变质岩组成， 常见晚期的中酸性岩浆侵入体；
3. 核杂岩顶部和周缘为以糜棱岩状岩石为特征的韧 性剪切带，糜棱岩带的顶部被拆离断层切割，使早 期的糜棱岩发生脆性变形；
4. 拆离断层上盘为变形变质较轻的上地壳岩 石，以脆性变形为主；
拆离断层
拆离断层(detachment fault) 最早 由Pierce于1963年提出，当时是指 叠瓦状逆冲断层的底板断层，即滑 脱面。Davis 1980年将其应用于伸 展构造，定义为“结晶变质基底杂 岩与上覆沉积盖层之间的大型低角 度正断层或伸展断层”。即分割变 质核杂岩与上盘岩石的并将这两种 构造层次相差很大的岩石单元叠置 于一起的大规模低角度正断层。
(2)陆—陆碰撞带构造背景。如东阿尔卑斯的中新世 变质核杂岩(Ratschbacher et al.,1991)等。
伸展构造
伸展构造是在岩石圈拉伸变薄过程中形成的 构造组合型式。伸展构造与挤压构造是全球 构造中最为醒目的两大构造型式，具有同样 重要的意义，它们在时间和空间上有密切关 系。广义的伸展构造包括地堑和地垒、断陷 盆地、裂谷、拉分盆地等。
研究进展与现状
自70年代末Davis等在北美盆－岭区(Basin and Range province)确立大型伸展构造以来， 造山带伸展构造引起了地质界的极大关注并 形成了一个研究热点。
1. 空间上呈穹隆状或长垣状孤立隆起，通常具有一 翼陡一翼缓的特征；
2. 由深部隆升的中、下地壳古老的中深变质岩组成， 常见晚期的中酸性岩浆侵入体；
3. 核杂岩顶部和周缘为以糜棱岩状岩石为特征的韧 性剪切带，糜棱岩带的顶部被拆离断层切割，使早 期的糜棱岩发生脆性变形；
4. 拆离断层上盘为变形变质较轻的上地壳岩 石，以脆性变形为主；
拆离断层
拆离断层(detachment fault) 最早 由Pierce于1963年提出，当时是指 叠瓦状逆冲断层的底板断层，即滑 脱面。Davis 1980年将其应用于伸 展构造，定义为“结晶变质基底杂 岩与上覆沉积盖层之间的大型低角 度正断层或伸展断层”。即分割变 质核杂岩与上盘岩石的并将这两种 构造层次相差很大的岩石单元叠置 于一起的大规模低角度正断层。
(2)陆—陆碰撞带构造背景。如东阿尔卑斯的中新世 变质核杂岩(Ratschbacher et al.,1991)等。
构造地质学伸展构造(12.1)--伸展构造
第十二章 伸展构造
第一节 伸展构造形式
一、地堑、地垒
1. 地堑：两组走向平行、倾向相反、相对倾斜的正断 两断层之间依次共同下降，形成阶梯状负
2. 地垒：两组走向平行、倾向相反、相背倾斜的正断 两断层之间依次相对共同上升，形成阶梯 地形。
3. 盆岭构造： 连续出现地堑（盆）、地垒（岭）的 构造组合。
பைடு நூலகம்
地垒、地堑
二、断陷盆地
1. 一侧正断层控制，沉积厚度大 2. 另一侧无断层，沉积厚度很小，不对称 3. 箕状盆地（箕状凹陷、半地堑盆地）
三、裂谷
1. 巨大、窄长、切割深、发育时间长的大地堑 2. 发育在区域性隆起背景上 3. 分为大洋裂谷、大陆裂谷
四、变质核杂岩
1. 被构造拆离、伸展的未变质沉积盖层覆盖的， 呈
孤立、平缓穹形的、强烈变形的变质岩和侵 入岩
构成的隆起 2. 基本特征：
（ 1 ）圆形、椭圆形、孤立的穹隆，中间变质岩 ，
周围沉积岩 （ 2 ）规模巨大、低角度拆离正断层、糜棱岩
五、岩墙群
直立、平行排列的岩墙群是伸展构造的重 要样式，利用岩墙群可计算伸展量。
第一节 伸展构造形式
一、地堑、地垒
1. 地堑：两组走向平行、倾向相反、相对倾斜的正断 两断层之间依次共同下降，形成阶梯状负
2. 地垒：两组走向平行、倾向相反、相背倾斜的正断 两断层之间依次相对共同上升，形成阶梯 地形。
3. 盆岭构造： 连续出现地堑（盆）、地垒（岭）的 构造组合。
பைடு நூலகம்
地垒、地堑
二、断陷盆地
1. 一侧正断层控制，沉积厚度大 2. 另一侧无断层，沉积厚度很小，不对称 3. 箕状盆地（箕状凹陷、半地堑盆地）
三、裂谷
1. 巨大、窄长、切割深、发育时间长的大地堑 2. 发育在区域性隆起背景上 3. 分为大洋裂谷、大陆裂谷
四、变质核杂岩
1. 被构造拆离、伸展的未变质沉积盖层覆盖的， 呈
孤立、平缓穹形的、强烈变形的变质岩和侵 入岩
构成的隆起 2. 基本特征：
（ 1 ）圆形、椭圆形、孤立的穹隆，中间变质岩 ，
周围沉积岩 （ 2 ）规模巨大、低角度拆离正断层、糜棱岩
五、岩墙群
直立、平行排列的岩墙群是伸展构造的重 要样式，利用岩墙群可计算伸展量。
高等构造地质学(3)-伸展构造
4、牌组式构造组合：以面正断层为主，断层与断层之间保持相同 方向的倾斜，所有断层大致在相同时期向同一方向伸展，断层夹 持的岩体沿剪切破裂面发生旋转掀斜，形成一系列倾向相同的半 地堑。牌组式构造组合形成的半地堑与断层倾角有关，断层倾角 小时，半地堑的面积较大，但深度可能较浅；而断层倾角大时， 半地堑深度较大，面积可能较小。
3、背倾式构造组合：是以多个 主干铲形正断层背向倾斜，上 盘岩体相背水平狠展，并背向 旋转掀斜，形成背向倾斜的半 地堑群。背倾式构造组合是在 水平伸展作用下，岩体发生破 裂，产生背向倾斜的铲形正断 层，断层上盘岩体旋转掀斜， 形成半地堑群，半地堑以背向 倾斜为特征。背向倾斜的半地 堑间为高凸起，以垂直上升作 用来调节两侧的水平伸展量， 以求达到新的平衡。
从中国沉积盆地的地震资料分析来看，无论是东部盆 地还是西部盆地，在伸展构造发育期均以铲形正断层 为主，断面平直呈面状的正断层很少发现。绝大多数 正断层均为上陡下缓、凹面向上的铲形正断层。这些 断层上盘岩体沿水平轴发生不同程度的旋转，并产生 新的空间，沉积了新的地层，构成了半地堑。其向下 逐渐归并于沉积盖层的软弱带和壳内韧性剪切带，沿 水平方向发生拆离、滑脱或构造剥蚀，导致地壳减薄。
2、反帚状构造组合：是由一 主干铲形正断层与反倾向的正 断层以顿角相交组合而成。此 类组合通常由两个世代的正断 层组合而成。主干铲形正断层 上盘岩体沿主干铲形正断层面 滑脱旋转掀斜、水平伸展，形 成第一世代断陷。上盘岩体掀 斜旋转滑移过程中必然释放应 力，以求达到新的平衡，即二 次纵张，产生第二代铲形正断 层，并反向旋转掀斜、水平伸 展，形成了第二世代半地堑断 陷。
伸展构造的结构要素
伸展构造是由正断层组合而成，因而不同尺度、不同 世代、几何形态各异的正断层，在伸展变形过程中起 着重要的作用。美国地质学家B.Wernicke等（1982） 将组成伸展构造的正断层按其几何学和运动学的特征 分为两大类：
伸展构造1
G.A.Davis等在论述盆岭区的低角度正断层时，
用Low angle detachment fault,也有将其
译为滑脱断层或拆离断层。
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（一）剥离断层是一个大型的低角度正断层，其位移的距 离以公里计。
（二）它是地壳水平伸展的垂向变薄的反映，表现在剖面 上地层减薄或缺失。
（三）断层上下盘岩石的变形行为有明显的差别：上盘为 脆性变形的高角度正断层组合；下盘以塑性变形为主的糜 棱岩带。下盘糜棱岩的糜棱面理与剥离断层层面近于平行， 其组构反映的运动学与剥离断层一致。
（四）断层上下盘岩石在变质相带有突变。
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八、变质核杂岩( metamorphic core complex）
变质核杂岩（Metamorphic Core Complex）是指在伸展构造背景下， 沿断裂使上地壳变质岩体被来出地 表，位于断裂下盘是由中、上地壳
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七、剥离断层（Detachment fault ) ：是一种上陡 下缓的大型铲式正断层。
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剥离断层是一种上陡下缓大型铲状正断层， 主要产出于盖层与基底之间，上盘包括一套 正断层组成。
剥离断层是阿姆斯特朗（R.L.Armstrong 1972）提出，是指美国西部盆岭区低角度正 断层，浅层次层直接覆于深层次的老岩层之 上。
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五、大型断陷盆地
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大型断陷盆地是以边界断 层控制的区域性沉陷单元， 呈菱形、带状或等轴状盆 地产出，如华北盆地、松 辽盆地、江汉盆地等。
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构造地质学PPT课件
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第四节 地层的接触关系
•整合接触
• 当一个地区长期处于地壳运动相对 稳定的条件下，即沉积盆地缓慢下降， 或虽上升但未超过沉积基准面以上， 或地壳沉降与沉积处于相互平衡状态， 沉积物则一层层连续堆积而没有沉积
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•不整合接触
利用原生沉积构造鉴定岩层的顶面和底面 • 面向是指成层岩层顶面法线所指的方向，是成层岩系中岩层由老变新的方向。沉积岩
层的很多原生沉积构造，可以用来确定岩层的面向。 • 1、交错层理 • 交错层理是由纹层互相斜交组成的，常呈弧形，有多种类型。 • 2、递变层理（粒序层理）
是碎屑物质在沉积过程中由于流体逐渐衰减而形成的一种沉积结构。 • 3、波痕
波痕是沉积物表面由于水和空气流动而形成的波状起伏不平的堆积形态。
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• 4、冲刷面 • 固结或半固结的沉积岩层，当出露水面或在水下遭到流水的冲刷时，就会形成凹
凸不平的冲刷面。
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第五节 沉积岩层的构造
层理及其识别
• 1、层理的形态分类 • 形态分类是一种几何分类，主要依据层理形态及其结构，将其分为水平层理和交
错层理。 • 2、层理的识别标志 • （1）岩石成分的变化 • （2）岩石结构的变化 • （3）岩石颜色的变化 • （4）岩层的层面原生构造
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• 线状构造包括所有呈线状习性的构造，以及各种 平面的交线，如褶皱的枢纽和线理等。
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第四节 地层的接触关系
•整合接触
• 当一个地区长期处于地壳运动相对 稳定的条件下，即沉积盆地缓慢下降， 或虽上升但未超过沉积基准面以上， 或地壳沉降与沉积处于相互平衡状态， 沉积物则一层层连续堆积而没有沉积
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•不整合接触
利用原生沉积构造鉴定岩层的顶面和底面 • 面向是指成层岩层顶面法线所指的方向，是成层岩系中岩层由老变新的方向。沉积岩
层的很多原生沉积构造，可以用来确定岩层的面向。 • 1、交错层理 • 交错层理是由纹层互相斜交组成的，常呈弧形，有多种类型。 • 2、递变层理（粒序层理）
是碎屑物质在沉积过程中由于流体逐渐衰减而形成的一种沉积结构。 • 3、波痕
波痕是沉积物表面由于水和空气流动而形成的波状起伏不平的堆积形态。
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• 4、冲刷面 • 固结或半固结的沉积岩层，当出露水面或在水下遭到流水的冲刷时，就会形成凹
凸不平的冲刷面。
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第五节 沉积岩层的构造
层理及其识别
• 1、层理的形态分类 • 形态分类是一种几何分类，主要依据层理形态及其结构，将其分为水平层理和交
错层理。 • 2、层理的识别标志 • （1）岩石成分的变化 • （2）岩石结构的变化 • （3）岩石颜色的变化 • （4）岩层的层面原生构造
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• 线状构造包括所有呈线状习性的构造，以及各种 平面的交线，如褶皱的枢纽和线理等。
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构造地质学ppt课件
构造地质学
五、岩体围岩构造的观察 岩体在侵位过程中，既受围岩构造影响，又与 围岩相互作用，从而在围岩附近发生一定程度的变 形变质作用。围岩构造的一般观测内容包括： ①围岩构造的型式和产状； ②围岩的层理或面理与侵入体内面理等定向组 构的关系； ③接触变质晕的宽窄和分带性。 在对岩体进行侵位、变形机制等深入研究时， 有时需要要进行应变测量。
构造地质学
根据与区域构造的关系 岩浆活动总是与某一构造运动幕 相关。如果岩体侵入于燕山期褶皱之中，则表明岩体与褶皱同 时形成或在褶皱作用晚期形成。如果查明了岩体与区域构造的 时空关系，就可以基本确定岩体形成的相对时代。 利用岩体相互穿插关系确定复式岩体内多期侵入的顺序 在岩浆岩广泛发育的地区，往往有多期侵入形成的复式杂岩体 。在杂岩体内各岩体之间存在侵入接触关系和有关现象。据此 ，可确定复式岩体的多期侵入顺序。其判别标志有：①具冷凝 边的岩体为晚期岩体，具烘烤边或接触变质晕的岩体为早期岩 体；②定向组构被切割的岩体为早期岩体，定向组构平行于两 岩体接触面的岩体为晚期岩体；③如果一岩体中包含有相邻岩 体岩石的捕虏体，则为晚期岩体；④一岩脉穿插到一个岩体内 而被相邻岩体截切，截切岩脉的岩体形成时代较晚。
构造地质学
构造地质学
二、侵入岩体产状
根据侵入岩体与围岩的接触关系，可以将侵入岩体分 为整合侵入岩体和不整合侵入岩体。 1、 整合侵入岩体 指侵入岩体的边界面基本上平行于围岩的层理或片理 的侵入岩体。根据整合侵入岩体的形态、大小，可进一步 分为岩盘、岩盆、岩床和岩鞍等。 岩床 顺层侵入的板状侵入岩体。岩床规模不等，一 般多为中小型，厚度自数十厘米至数米。组成岩床的岩石 成分自酸性至基性、超基性，但以基性岩床居多。
构造地质学
岩盘 又称岩盖，是一种上 凸下平的似透镜状侵入岩体。岩 盘规模一般较小，直径十米至数 百米。岩石多为酸性和碱性，粘 度较大而不易顺层展布。 岩盆 规模巨大的似盆状侵 入体，多产出于构造盆地之中。 岩体和围岩自四周向中心倾斜。 岩盆直径可达数十至上百公里， 岩体厚度数百至上千米。常发生 分异作用。组成岩石一般为流动 性大的基性、超基性和碱性岩。
第12章 伸展构造
变质核杂岩的特征
1）空间上为孤立穹隆状地质体，平面呈近圆形或长圆形，其中 经常具有一翼陡一翼缓的几何特征。. 2）由从深部（中下地壳）出露到地表的中－高级古老变质岩组 成，通常具有较晚期的岩浆岩侵入体。 3）顶部发育含糜棱状岩石的大型剪切带，剪切带顶部被拆离 断层切割，并引起脆性变形和蚀变作用，形成绿泥石化角 砾岩、微角砾岩甚至假熔岩。
2. 剪切作用模式：该模式认为：大陆伸展构造的发生与大陆地壳的剪切应 力作用相关，具体提出了纯剪、单剪和分层剪切滑动作用的模式。
3. 拆沉作用模式：所谓拆沉作用，是指温度较低，密度较密大的岩石圈地幔下 沉到相对温度较高密度较密小的软流圈中的作用。 该模式认为：拆沉作用可导 致挤压体制向伸展体制转化，并足以驱动大规模伸展构造的发育。
变质核杂岩 : 由拆离断层限定的孤立穹隆状地质体，
由经历了韧性变形的中－高级变质岩和岩浆侵入体组成， 其上被低级变质或不变质、浅构造层次（拆离断层）上 盘以构造关系覆盖，并且上盘经历了长距离的位移。
实际上，变质核杂岩 就是拆离断层的下盘，它 经历了拆离断层的正断抬升作用，并由于均衡调 节作用和岩浆上窿作用而形成穹隆状态。
断陷盆地： 边界为高角度正断层控制的区域性 沉降地区。断陷盆地多呈菱形、带状、等轴状 产出。如松辽盆地、华北盆地和江汉盆地等。 这种盆地的形成与盆地边缘发育的断裂构造具 有密切的时空关系，“边沉积、边断裂”是这 一盆地发展演化的基本特点。
松辽盆地为 我国最大的产 油气盆地、从 盆地结构来看， 呈明显的双重 结构的“牛头 式”。下部侏 罗系主要为断 陷，白垩系以 上为坳陷型。 大庆长垣处在 中央古隆起带 上。
红海-陆间裂谷 位于非洲东北部与阿拉伯半 岛之间，长1900公里。岩石 圈尺度伸展.
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变 质 核 杂 岩 形 成 过 程
第二节 构造反转
• 构造反转是指早期一个张性或张扭性的盆地后期转变为压性或压 扭性构造盆地（正反转），盆地由伸展沉降转变为挤压上隆，正 断层转变为逆断层的现象。反之，则称为负反转构造。
• 一般来说，盆地越大，构造越复杂，控制因素也就越多。因而， 大型盆地往往是多次构造反转作用形成的复合盆地。
成 2 糜棱岩化片麻岩（mylonitic gneiss)
要 3 绿泥石化角砾岩(chloritic breccias)
素
4 剥离断层(detachment fault=low-angle normal fault)
5 脆性高角度断层(brittle high-angle normal faults system)
变质核杂岩
• 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、呈孤立的平缓穹隆状产出或拱形强烈变形的变质岩和侵 入岩构成的隆起。基底和盖层之间是低角度正断层，一般上 缓下陡呈铲状产出，称拆离断层。其浅处是脆性断层，到深 处转变为韧性剪切带。
变
质
核
杂
岩
构
造 组
1 变质的核（片麻岩、花岗片麻岩）
放射状排列，是伸展构造的另一种表现型 式。
加拿大地盾元古界辉绿岩墙群
美西南部 Nevada州 的新生代
盆岭构造 地质图
不同构造层次中的伸 展 构 造 系 统
地壳表层：地堑、地 ，阶梯状正断层系， 犁式正断层，箕状凹陷
中部构造层次：石香 肠构造、顺层掩卧褶皱
深构造层次：水平韧 性剪切带，岩墙群
本节内容结束
第十二章 伸展构造
第一节 伸展构造型式
伸展构造是在岩石圈 水平方向拉伸及垂向薄 化作用下形成的构造组 合系统。
地堑：由两组走向近 平行且相向倾斜的正断 层构成。
地垒：由两组走向近 平行且相背倾斜的正断 层构成
断陷盆地及箕状断陷
• 在伸展背景条件下受基 底及盆缘正断层控制发 育的沉积盆地，称为断 陷盆地。
• 如果断陷盆地一侧断层 发育，形成一侧由主干 弧形或铲形正断层控制 的不对称盆地，则称为 箕状断陷或半地堑盆地。
辽东湾地区半地堑状伸展盆地
裂谷
• 裂谷构造是区域伸展隆 起背景下形成的巨大窄 长断陷，切割深，发育 演化期长的大－特大型 正断层地堑组合型式。
岩墙群：岩墙群是横切围岩构造的板状侵
入体，平面上常常成群出现呈平行带状或