伸展盆地拆离构造分析及石油地质意义

第22卷第4期

西安工程学院学报

V o l 122N o 142000年12月

　JOU RNAL O F X I πAN EN G I N EER I N G UN I V ER S IT Y

D ec 12000

伸展盆地拆离构造分析及石油地质意义

郑大海,杨明慧,杨斌谊

(西北大学地质学系,陕西西安710069)

[摘要]　岩石圈的层状结构使拆离作用在沉积盆地中成为一种普遍发生的现象。拆离作用具有4种岩

石圈伸展模式。拆离构造具有发育剪切滑移带、多级次滑脱、构造形态上下不协调、发育动力变质岩和地层重复或缺失等特征。拆离作用形成的几种伴生构造可作为油气储集的地质体。

[关键词]　沉积盆地;拆离作用;伴生构造

[中图分类号]　P 542.2 [文献标识码]　A [文章编号]　10079955(2000)040014

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[作者简介]　郑大海(1972),男,在读硕士生,盆地构造专业。

1　概念与分类

[收稿日期]　2000

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滑脱这一概念早在本世纪初即由国外学者提出,用以描述变形作用沿一个(或几个)地层层面拆

离的现象,随着对地球结构的认识加深,地质学家们

已公认地球的结构是一个圈层系统,岩石圈本身也

是一个层状系统,由于地层的温度、压力、组分和强

度等特征随深度的变化而发生变化,因此在这样一

种层状系统中的变形和构造也必将是成层的。自60

年代至今,随着地球物理探测调查工作的开展,人们认识到大量的拆离断层、犁式断层、铲式断层、薄皮构造及其他大量各种形式的伸展构造组合、不同尺度上的界面在构造变形中的差异以及板块构造学说

的兴起,使重力构造学说进入一个迅速发展的阶段。

在我国,马杏垣在对河南嵩山地区的研究过程中,对

重力构造进行了深入研究,提出重力不稳和密度不

均可作为构造驱动力的观点,使我国在这方面与世

界上保持了同步,对指导生产与实践活动起了极大

的促进作用。

对于重力构造的分类,前人已有较细致的研究。

V an B emm den 的波动说理论将重力构造分为表皮

型、中皮型、深皮型和壳下型;马杏垣将重力构造分

为侧向运动和垂向运动两大类,每一大类又有较细致的分类;N o rth (1964)根据是否需要挤压力和活

动岩体被运载的方式,分为自由滑动、

挤压滑动、挤压塌滑和自由塌滑5类;索书田将地壳上部层次的

重力滑动构造,分为两大类和8个亚类。在实际情况

当中,垂直方向的运动与水平方向的运动常常是相

辅相成,甚至有时可相互转化,两大类之间必然存在

一些过渡类型,以两种方向其中某一种占优势为主,

因此在滑动构造进行命名时,可用一些复合型的名

词,而不必拘泥于固有的分类模式。

2　大陆岩石圈伸展的拆离断层模式

大规模的拆离断层将脆性的上地壳与下部韧性

地层分离开来。在拆离带以发育糜棱岩为特征,并沿

拆离面发生大规模的位移,有时拆离断层向下以缓

倾的形式进入到地壳剪切带中,有时仅仅中止于纯

剪切变形带。L ister 等(1991)在对被动大陆边缘研

究的过程中,综合考虑岩石圈成层分布、不同层变形

特点不尽相同的因素,给出5种与岩石圈伸展有关

的拆离断层模式(图1):①拆离面穿越上下地壳,以

单一拆离带形式出现;②拆离面穿越上下地壳时,由于分界面上下层位的强度不同,断层形态发生变化以断坪、断坡形式出现,反映出上下变形的不一致

图1　岩石圈伸展剥离断层模式(据L ister等,1991)性;③下地壳因遭受伸展作用而发生韧性变形,导致上地壳拆离带向下浸没于韧性变形带中,同时,上下地壳之间发生较大距离的水平运动;④几何学特征与③相似,不同之处在于,上下不同变形带不曾沿界面发生大规模的侧向运移;⑤复合型模式,上述几种模型的综合模式。

3　拆离构造特征

3.1　发育有缓倾或近水平的剪切滑移带

这个滑移带可能是一条断层,两条断层,或是一套逐层剪切带、双冲断层带、网状断层带,或是碎裂流变带、固态流变的褶叠层等。它们是在弱岩层中顺着软弱带,并且顺着强岩层夹层中斜向剪切而从一个软弱带转向相邻的软弱带,因此整个拆离断裂带与地层近于平行,在平面与剖面上呈弧形分布,剖面特征呈犁式、铲状和座椅状。

3.2　发育有多层次拆离滑脱构造

岩石圈是一个呈层状分布且各层近于平行的层圈系列,由浅层至深层,各界面间距、上下密度差异及侧向展布均发生不同程度的变化。在沉积岩石圈中,其界面一般为岩系界面、地层不整合面、特殊岩性层及高孔隙液压带,因此拆离面存在主滑面、次生滑面与伴生断裂面,其组合关系也具有一定的规律性。在沉积盆地拆离研究过程中,所说的薄皮构造即是沉积盖层在主滑脱面上的变形构造,这种薄皮构造的概念最早在研究造山带过程中提出,在中国的陆相沉积盆地中也广泛存在,其特征与经典的薄皮构造模式相类似。

3.3　拆离面上下盘的构造形态和变形强度显著不

协调

上覆地层通常发生强烈变形,可形成较厚的揉皱破碎带,带内以褶皱为主,伴有众多的节理与断裂,褶皱形态也复杂多样,具有独特的组合样式,箱状、平卧状、倒转、隔档式,褶皱面的倒向具有一定的规律性,是确定滑动方向的良好标志,统计出平均倾倒方向即拆离方向。塑性较强的地层在应力作用下由于塑性流动引起褶皱变形,使岩层局部增厚或减薄,造成各种不同形变特征的构造,通常所说的“透镜状”或“豆荚状”不协调褶皱就是由于地层的局部膨胀及相邻地层段变薄而形成。

3.4　沿拆离面发育有糜棱岩化或动力变质岩

由伸展作用或重力引起的拆离构造大都伴有很厚的“滑裂岩”和形态多姿的沉积岩岩墙,滑裂岩可沿拆离面断续分布。其成分是上覆岩层的碎块,或是下伏变质的岩石碎块,大小混杂,质地坚硬,硅化强烈。拆离面下部具有较深层次的变质作用和变形,接近断层变质作用可退变为较低级,部分岩层发生进一步的碎裂化作用,形成碎裂的糜棱岩、碎裂岩甚至到断层泥,说明在拆离后下盘的岩石变形已接近地表条件下的变形。

3.5　沿拆离面的顺层滑动造成滑面之上的地层有

不同程度的缺失或重复

沉积盆地形成的中后期阶段,沉积物成岩或半成岩后可发生顺层滑脱,这在盆地中是一种普遍现象,滑动系统是由较年青的地层组成,在老的基底面上以褶皱为主伴有少量断裂,这些褶皱的强度往下在软弱的主拆离面逐渐消失,在剖面上可见向下坡倒转甚至翻转,倒转翼前缘紧闭,伴有逆冲断层,因此地层不可避免的出现重复;相反,年青地层滑动也可产生构造剥蚀(同时有基底卷入现象发生)现象。因此,在一个地区的地层中缺失了大套地层,或重复了某段地层,很可能是由于盖层滑动产生的结果。

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