第二章 伸展构造

第二章伸展构造

第一节、伸展构造的区域地质背景

伸展构造产生的区域构造位置和构造性质有下列情况。

开始研究的，是新的课题，目前研究的热

点。

造山带伸展构造的发现地是美国西部

的科迪勒拉山脉，其南部是著名的盆岭山

脉地区，在这里首先发现了具平缓倾角的

正断层，建立了剥离断层和变质核杂岩的

伸展构造模式。目前这方面的研究正在世

界各地的几个典型区开展，研究本身还有

待于系统化，现在能介绍的伸展构造模式

只是对个别例子的总结，尚不能证明其普遍意义。

简介北美西部造山带。科迪勒拉山脉从加拿大西北部，经过美国西缘延至墨西哥西北部，其间分布大小25个孤立的变质杂岩体。研究重点在美国西南部盆岭省一带和whipple山。北美西部的板块运动是比较复杂的，

第一章中曾介绍

过，其过程是，北

美西缘原来为俯冲

带海沟，此阶段造

成了北美西岸的挤

压造山带。在古生

代至元古代，北美

西缘一直为被动陆

缘带，在古生代后

才发生造山运动，

表明转变为活动陆

缘，可能称为拉拉

米期运动。大约在

侏罗白垩纪时，中

脊和转换断层相继

切入海沟和北美大

陆，使北美西缘的一部分，主要是西南部从俯冲海沟转变为右行剪切的转换断层带，即圣安得烈斯断层，而北部至阿拉斯加仍为俯冲海沟带。

长期的剪切位移使现今加里富利亚是从南美位移过来的地体（指断层西侧）。现在我们关心的是大约在第三纪（15百万年），圣安得烈斯转换断层改变了原来的挤压作用而变为伸展作用。而造山带发生塌陷，而且，这可能不仅是挤压力停止的纯重力塌陷还有伸展力的作用，由此加强了伸展构造，并持续发展到出现洋中脊成分的裂谷。（见Howell图6.24）

盆岭省和科迪勒拉山脉延伸进北美大陆1500km，但仍为大陆边缘环境，这是因为：1、确实存在稳定的大陆边缘带，一方面是长期被动陆缘的定向冒地槽沉积，另一方面是俯冲带倾角十分平缓，所以俯冲火山带深入陆内很远。2、转换断层---圣安得烈斯断层切入陆内，从南美剪切位移来新的地体，拼贴了新的大陆边缘造山带，把原来的俯冲陆缘移到了陆内位置。因此科迪勒拉伸展带的构造十分复杂。但总体看，是发生了从挤压造山到伸展减薄的过程。

拉拉米期造山挤压作用（中生代）----伸展变质核杂岩，剥离断层（第三纪）---盆岭地区的旋转正断层（第四纪）---里奥格兰德裂谷（现代）（指洋脊）。

宋鸿林报道国外研究的伸展构造大多处于大陆边缘带，而我国所报道的伸展构造则大多处于碰撞造山带中，目前都处于大陆内部，大地构造背景的差异会是比较明显的，也会影响到伸展构造的型式。（可举最近在西秦岭发现伸展构造为平面X共轭型式的特征，而不同于正断层的剥离断层模式）

第二节、伸展构造模式的类型

1、基本模式类型

早期关于伸展裂谷盆地是假设为两侧对称排列的正断层等的地堑式形态，并认为正断层一直延至深部。随着地质研究和观察的深入发现这种认识不符合客观实际，因而提出了一系列新的模式，经过多年的研究，对伸展构造模式的认识已经有很大进展。下面对此作简要介绍。早期描述的红海裂谷，为对称的高角度正断层，向深部一直切穿地壳。

70年代末期到80年代中后期陆续提出下面3种基本模式。

纯剪切模式（共轴机制）（Mckenzie，1978）

纯剪切模式认为伸展带上部为脆性正地层地

堑，下部为韧性拉伸减薄带，变形是对称的，地壳

通过机械断裂和韧性减薄而厚度减小，深部地幔热

隆上升。

单剪切模式（非共轴机制）（Wernick，1985）

由于在伸展构造带发现了低角度正断层，且其

可穿切整个岩石圈，此外伸展盆地常为不对称形态，

为此提出单剪模式，这种模式提出了存在一条单向

的主断裂带控制伸展作用。

拆离模式（Lister，1988）

拆离作用强调伸展断层沿水平界面的伸展作

用，产生很大的剪切位移，它也是单剪切非共轴的

模式。

以上为三种基本模式，进入90 年代，发现伸

展构造带情况是很复杂的，实际情况不是某一种模

式能简单概括的，而往往是几种模式的综合，又提

出了一系列的新的模式，但可以看出，它们仍然是

上述三种基本模式的叠加和综合的结果。

2、复合模式

Lister1991提出了5种伸展带模式，为

A、岩石圈楔模式

剥离断层穿切整个岩石圈，类似于单剪切模式，

岩石圈的伸展主要由单一剥离断层完成，沿断

层发生大规模位移，在上部脆性带断层上盘形成半

地堑系，下盘上升至浅部引起上隆，使剥离断层弯

曲，上盘也发生上隆（下一节中将评述）。此外，使

壳幔伸展区分离，即沿断层倾向迁移，壳部伸展区

在断层倾向后方，地幔伸展区则偏向断层倾向前方。

B、分层剥离模式

类似于拆离模式，各层次水平界面控制剥离断

层，与逆冲断层的断坪断坡构造很相似，顺层处为

断坪，切层处为断坡，断坪可以很长。在断坡的上

方形成断坡向斜盆地。（这种作用与逆冲断层的上盘

形成的背斜的道理一致，二者运动方向相反，所以

这里形成向斜）。以上两种缺乏纯剪切的韧性层。

C、伸展区分离的剥离+纯剪切模式

地壳中上部为单剪切剥离断层，向深部岩石圈

底部变为纯剪切韧性伸展作用。浅部由剥离断层造

成伸展，深部由纯剪韧性带造成伸展，机制不同，

同时深部和浅部的伸展带在水平方向上是分离的。

因此，深部伸展区造成的热异常上升至地表（浅部）

与伸展盆地是分离的。

D、伸展区对应的剥离+纯剪切模式

特征同C，只是浅部剥离断层与深部纯剪切韧性带为重叠。

E、分层剥离+下地壳纯剪切模式

为一种综合模式。

对伸展模式的认识首先是有助于掌握其构造特征，如地堑系、半地堑系构造，剥离断层型式，韧性剪切带等。其次对热事件发生的空间关系即伸

展盆地与深部热活动（成矿、岩浆）是一致还是

分离都是很有意义的。

根据郑亚东等认为，由深部热活动强烈造成

上隆抬升作用有利于形成共轴的纯剪韧性水平

带，如果深部热活动弱，而由造山运动形成的地

壳加厚抬高的重力失稳造成拆离伸展，则以非共

轴的单剪拆离为主。

3、伸展后期大陆裂解的构造类型。（参

见Lister，1991）

伸展构造的持续发展最终导致陆壳的裂解分

离，形成被动大陆边缘，相应于伸展构造的5种

模式，也有对应的被动大陆结构的5种型式。（图）

可以看出，被动大陆边缘的结构特征是与伸

展构造模式对应的，是由伸展构造型式决定被动

陆缘的结构型式，反之，应该注意观察被动陆缘