高等构造地质学(5)-反转构造与走滑断层

J.Letouzey（1990）在研究断层重新活动时指出，某些 正断层由于挤压作用而重新活动，或产生新的断裂，这取 决于它们的方位、滑动摩擦系数和应力状态。例如，在一 个特定地区发育了几个方向不同的前期地堑，在挤压期反 转和抬升的地堑是那些走向大致与最大挤压应力轴近于垂 直的地堑。 J.Letouzey（1990）还认为，在挤压体制中一个半地堑的 反转，如果浅构造部位倾角为60°~80°的前期正断层，深 部断层倾角为45°，在沿垂直于断层走向施加挤压应力作 用时，可以看出倾角45°的正断层深度大致符合断层重新 活动的最佳条件。相比之下，浅部高角度的正断层，则不 容易重新活动。
2、负反转构造：由逆断层转化为正断层，由 隆变凹，这都是负反转构造作用造成的，即先挤 压、后伸展形成的半地堑系、地堑系可称为负反 转构造。 负反转构造多是发生在早期逆冲断裂的基础之 上，由于应力场的转化，由收缩构造环境转化为 伸展裂陷环境，承袭老的压性结构面发生反向活 动，形成断陷阱边界正断层，这是形成负反转构 造的必要条件。
早期断裂系统的重新逆向活动，是产生反转构造的基础，这是毫 无疑问的，也就是说，一旦一个断裂系统贯穿地壳，就会在某些 范围内被后来的变形阶段再次利用。
反转构造样式
1、正反转构造：是正断层逆转活动，使半地堑、地堑 等构造的同期沉积层序向外凸出的构造。当反转作用 强烈时，可使整个半地堑、地堑同期沉积层序全部愈 出，形成强烈反转构造。根据反转作用的强烈程度， 可以把中国中、新生代沉积盆地的正反转构造分成以 下几种类型： （1）、轻微反转的正反转构造：这类构造的反转程度 低，反转量小，逆断距尚不足以抵消原来的正断距， 反转率基本等于零。地震剖面上仅能见到半地堑的向 外愈出，边界正断层还未见到逆断距。
走滑构造
走滑构造是指地壳在水平剪切应力作用下产生变形 的总和。最主要的表现形式是走滑断层及其有关的沉 积盆地。 走滑断层（Strike-slip faults）：是指断层面近于直 立，断层一侧相对另一侧岩块作水平运动，其总滑移 距离是在断层走向的方向上。Sylvester（1988）把走 滑断层定义为：延伸途径上运动方向与断层走向平行 的任何规模的一条断层，都可称之为走滑断层。根据 断层卷入的深度可将走滑断层分为板块之间的和板块 内部的两种类型。板块之间的称为“转换断层”，板 块内部的则称为走滑断层。
1、拉分盆地：当走滑断层呈雁列式排列时，相邻的两条断层共同 形成的拉张增强了伸展变形，称为拉分作用；增强了挤压收缩变 形，称为推隆作用。控制拉分或推隆作用的两条近于平行的走滑 断层称为“主断层”。
由 走 滑 拉 分 作 用 形 成 的 盆 地 ， 称 为 拉 分 盆 地 （ Pullapart basin）。拉分盆地是走滑断裂带中发育的特殊的沉 积构造，是在走滑断层的弯曲部位或雁列式走滑断层的重 叠部位，由走滑拉分作用所产生的构造凹陷。
6、走滑断层断面上向上撒开分叉。形似“花朵”。 称为花状构造。但目前解释的花状构造大多数为反 转构造或反转断层，真正的花状构造很少。 7、断面直立向下消失终止在滑脱带上。 8、许多走滑断层最突出的特征是在主位移带内部或 相邻区分布有“雁列式”断层或褶皱。 9、走滑断层在走滑过程中，形成多种构造组合。 10、走滑断层的走滑活动易引起天然地震，多为地 震活动带。
6、反转构造与走滑构造
虽然人们早就认识了反转构造，但使用“反转” （Inversion）术语来描述一个含油气盆地的构造反转， 还是近几十年的事。近年来，国内外的地质学家对反 转构造的定义和适用尺度等问题争议很大。一些人认 为，构造的反转是区域地球动力学环境的转化，如地 槽可转化为地台，陆壳开裂转化为洋壳，洋壳俯冲碰 撞可以转化为陆壳，即是广义的反转构造；另外一些 学者则认为，反转构造的定义不应扩展那么广泛，其 尺度应限于盆地构造。
构造反转作用
反转构造是断层面上两种力学性质逆转形成的构造。断层的逆转 活动有两种类型：即由正断层逆转为逆断层（由正变逆）和由逆 断层逆转为正断层（由逆变正）。但是，无论那种类型，它必须 有一个先存的断裂系统，这个断裂系统是反转构造形成的先决条 件。 一个半地堑断陷，由拉张伸展体制转化为挤压收缩环境时，常常 是利用原有的张性正断层面发生逆转，使裂谷同期充填层序发生 变形，或者有限挤出，形成反转构造。这种类型还有一个关键的 问题是上升盘基底的支撑作用，使之无新断层产生，而使裂谷同 期层序褶皱收缩。另一种情况是张性正断层倾向较陡的半地堑发 生反转时，上升盘在原正断层的基础上产生一条缓倾的收缩断层， 使整个半地堑发生反转。
1983年贝利教授将反转构造定义为：盆地、半地堑系 由于受挤压应力作用，而发生不同程度的由内部向外 部凸出的反转，这种作用力使先存的正断层发生逆向 变形。所以反转构造应该具备以下条件： 1、盆地的发育主要受正断层控制，盆地内可以识别出 裂谷层序及裂谷后层序。 2、区域应力系统的变化导致大范围内利用原有断裂系 统发生变形，使断层下盘的地层抬升，但它不影响上 盘地层。
Байду номын сангаас
反转构造并不是简单的构造叠加，而是限定于地堑、半 地堑盆地范围之内，并且是能识别裂谷期层序或被动充 填层序的盆地范围之内。反转构造对油气资源主要影响 有： 1、盆地的抬升反转对烃源岩的埋藏、有机质的热演化 极为不利。 2、如果反转构造强烈，就会使盆地内愿生油气藏遭到 破坏，不利于油气藏的保存。 3、反转作用的唯一可取之处在于可以使已经聚集的油 气发生二次运移，形成次生油气藏。所以，不加分析地 认为反转构造作用是油气生成与聚集的有利条件是不正 确的。
中国主要走滑断层
郯庐断裂带
阿尔金断裂带
红河~金沙江断裂带
走滑断裂带中的沉积盆地
走滑型盆地是盆地分类中重要的类型。与走滑断裂有 关的盆地可以形成于不同的板块构造背景和地球动力 学环境中。走滑型盆地可以形成于走滑断裂带内、走 滑断裂带一侧和走滑断裂带之间。例如走滑断层的弯 曲可以形成拉张断陷和挤压隆起，或平行断裂系重叠 之间、与走滑断层交叉的分支断层间、断层终端等处 均可形成拉张区，进而形成沉积盆地。与走滑断层有 关的主要盆地有：
5、走滑分支盆地（Strike-slip branch basin）：由主干走滑断层 与分支的P剪切面、S剪切面及R剪切面、X反向剪切面联合组成 盆地边界。它们一般在盆地尖端两侧受压，在盆地开口处受拉张 或受挤压。
6、走滑横向盆地（Strike-slip lateral basin）：是由走滑断层 （Y）、反向剪切面（X）或走滑断层（Y）与压性结构面（S） 组合构成的盆地，盆地走向与走滑断层呈大角度相交。
走滑断层特征
Bally（1992）在中国讲学时，将走滑断层的特征 总结为以下几点： 1、走滑断层的断层面直立，并进入基底。 2、断层两侧的地层基本上不能对比。 3、断层两侧地层不发生倒转。 4、平面上有平移断点，断层延伸一般较远，以 直线或曲线为重要特征。 5、走滑断层平面上延伸多消失在造山带或海洋 中，或与转换断层相联。如美国圣安德烈斯断层。
（2）、中等反转的正反转构造：控制半地堑的边界正 断层，当发生逆转时，逆断层的断距小于前期正断层 断距时，剖面可见上部为逆断距，下部为正断距，剖 面上形成上逆下正形式。其反转率可在0~0.5之间。 （3）、强烈反转的正反转构造：裂谷前期层序往往卷 入了反转，此时逆断距已经超过了前期的正断距，剖 面上见到上、下均为逆断距。近年来，在造山带研究 中也引入了反转构造机制，认为是一种特殊的岩石圈 变形方式，且往往是造山带前陆区由盆地构造向构造 高地转化的一种重要地壳变形样式。
反转构造的成因
无论是正反转构造还是负反转构造的形成，关键是应力场 的转化。例如，石国平（1985）在分析松辽盆地孤店逆冲 断层时认为，由于正断层和深层基底断裂有关，随着日本 海的扩张，松辽盆地受到来自北西~南东向挤压应力作用， 由正断层转化为逆断层，反转构造正是在这种条件下产生 的。由此可见，区域应力场的转化是形成反转构造的关键， 而各种类型反转构造的形成，又与断层的逆向活动有关。 因此，反转构造的形成，断层的逆向活动是必要条件。例 如正反转构造是逆断层迁就早期的正断层形成的，负反转 构造则是早期逆断层的逆向活动形成的、由正断层控制的 断陷。所以，反转构造的形成实质上就是断层再活动的结 果。
关于拉分盆地的形成机制，显然与走向侧接的方向有 关。侧接是指走滑断层间连接的方向。如果走滑侧接的方 向与断层滑动的方向相同，可形成拉分盆地。与此相反， 如果侧接的方向与断层滑动的方向相反，则形成上推山岭。
2、断层楔盆地（Fault wedge basin）：是由两条不完全平 行走滑断层交汇所夹持的楔形地壳下降所构成的盆地。走 滑断层楔盆地下降和相邻隆起的位置受断层的性质、断层 的倾向、主走滑断层的位置等因素控制，它们有时属于伸 展性盆地，有时属于收缩性压陷盆地。 3、断层边缘盆地（Fault margin basin）：是受阻断弯引 起附近地壳下降而形成的坳陷，这是一种负向的受阻断弯 构造或负向剪切挤压构造。 4、断层角盆地（Fault angle basin）：走滑断层在拉张或 挤压作用时，断层一盘上升一盘下降，从而形成断层角盆 地。
关于前陆盆地的最新定义
前陆盆地的研究，几乎成了当前国内石油地质界的热门话题。从 最早的定义来看，前陆盆地是指在造山带和稳定克拉通之间因冲 断负荷岩石圈弯曲沉降形成的长条形槽地。最新的前陆盆地定义 应是：1、位于大陆地壳之上，介于收缩造山带和克拉通之间的长 条形沉积区，其动力作用来源于造山褶皱冲断带以及伴生的俯冲 体系。2、按沉积时间位置，可分为四个沉降带，即楔顶带、前渊 带、前隆带和后隆带。各带的边界随时间推移而侧向位移，有的 前陆盆地前隆和后隆常常缺失或发育不全。3、前陆盆地的长度大 致相当于相邻冲断褶皱带的长度，岩石圈变动主要机制是造山带 的加载和沉积的载重。4、前陆盆地包含着两套沉积层序，即造山 期前的沉积层序和造山期后的沉积层序，它们是截然不同的沉积 背景。