现代构造地质学-花状构造

花状构造略论拉张性“花状〞构造成因

成都理工大学

地球科学学院花状构造〔FlowerStructure〕是走滑-拉分盆地的一种特有构造，往往反映了区域的走滑作用，走滑断层自下而上散发为假设干条次级断层，在剖面上呈花状形态，花状构造多发于在未发生强烈变形和构造叠加的地区。花状构造根据剖面形态、断层力学性质可分为：正花状构造〔棕榈树构造〕、负花状构造〔郁金香构造〕和复合型花状构造。花状构造〔FlowerStructure〕一般认为，前者是压剪性的,有逆倾滑分量,后者是张剪性的,有正倾滑分量,但是要确定一个剖上形状像“花〞或“半花〞一样的构造是否与走滑作用有关,还必须根据组成“花状〞的断裂的平面分布(如雁列或瓣状)即断裂的空间几何特征来判断,不能将剖面上“花状〞构造全归因于走滑作用,因为许多剖面上的“负花状〞的构造是拉张作用的产物,与走滑作用完全无关。中国诸多新生代盆地盖层大量存在“负花状〞的构造多属拉张的结果。花状构造〔FlowerStructure〕在此就形似“负花〞状的构造成因作简略介绍,将这类构造称之为拉张性“花状〞构造。组合类型1.对称性正断层组合(SNFG)主断层(I级)上部发育一条反向分支正断层(II级),II级断层再发育一条更次一级(lII级)的反向分支正断层,III级断层又有IV级反向分支正断层如此反复,此种正断层组合所组成的“花〞总体上是对称的(图1),故称之为对称性正断层组合(SymmestrieNormalFaultGroup),简称SNFG。据“花〞的对称性,可将拉张性花状构造细分成三类(亚样式)。2.非对称性正断层组合(ANFG)主断层发育一条II级反向分支正断层,II级断层有假设干条lII级反向分支正断层,而III级反向分支断层没有更次一级分支正断层,此种正断层组成的“半花〞总体上是不对称的(图2右),故称之为非对称性正断层组合(AsymmestriNormalFaultGroup)。简写ANFG。3.复合型正断层组合(CNFG)该组合是SNFG和ANFG的复合(ComplexNormalFaultrGoup:CNFG)。主干断层和各级次级正断层在小范围内可以是对称或不对称的,而在更大范围内又显示不对称或对称的(图2左)。事实上CNFG是更常见的“花〞,而SNFG或ANFG不过是其特例。形成机制1.形成过程主干断层

发生弯曲(上凹)次级断层〔II级〕III级分支断层某种原因变弯断层总是平直不再形成III级反向分支断层形态满足lV级断层可形成IV级反向分支正断层,如此下去可形成对称性正断层组合〔SNFG〕形态不满足形成IV级断层条件,仅形成假设干条III级断层,便形成非对称性正断层组合〔ANFG〕

同理,某些级别断层的几何形态满足形成SNFG,而另一些级别断层几何形态满足形成ANFG,其结果便形成CNFG。2.控制因素(1)岩石力学性质控制主断层形态的重要因素,主断层一般是卷入基底的大型断层,它之所以呈铲形是由于浅部地壳岩石破裂强度大,内磨擦大,向深部变小,在高导性层内磨擦角接近零,相应的断层倾角变化可用摩尔圆的应力极(Stresspole)技术进行分析,设图3中摩尔圆1和摩尔圆2分别为上下两不同深度的极限应力状态,按图中所给参数上下两岩石内正断层倾角分别为61°和39.5°即造成上陡下缓的铲形。(2)异常地层压力

异常地层在沉积层内十分普遍,它是造成断层弯曲的重要原因之一,设岩石力学性质相同,摩尔圆1为正常流体压力的岩石极限应力状态,那么摩尔圆2为异常高压流体的岩石极限应力状态,据应力极限技术分析,前者中断层倾角大于后者(图4),复杂的地层压力分布必然导致断层形状复杂。沉积压实是沉积盖层内造成断层弯曲的重要原因,在地表倾角α为0的断层,埋深至Z时,倾角α(Z)满足关系下式。式中ψ(Z)为孔隙度函数,复杂的ψ(Z)必然形成复杂的α(Z)。如以下图：(3)沉积压实

(4)局部应力状态铲形断层上盘如果在形成反向正断层前形成滑动背斜,那么反向断层可能是上凸的,因为滚动背斜中最大主应力口。不是垂直的,而是向下趋向于平行断层的曲线,将形成的反向断层随之弯曲(图6)。(5)后期变形

沉积盖层内已形成的断层后期作为一个面,发生被动变形弯曲也是较常见的,如泥拱。盆地内拉张性“花状〞构造组合可以分为SNFG和ANFG和CNFG三种亚样式,它们与负花状构造有许多相似之处,但成因有本质的不同,它们的各级断