构造地质学讲稿 - 图文

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㈢大陆伸展盆地

1.大陆伸展盆地的基本概念

板块学认为,地幔物质的对流引起海底扩张,推动“浮”在地幔粘性层之上的岩石圈板块缓慢分离、碰撞或平错。在各板块的边缘,动力活动十分强烈,岩体被强烈拉伸、挤压或剪切,造就了若干大型伸展、逆冲、韧性剪切构造带。大陆伸展盆地就是在区域引张作用下,大陆地壳水平伸长、垂向减薄的伸展变形过程中形成的沉积盆地。

在岩石圈伸展构造系统中,存在一种大型的低角度(或近于水平)正断层,这种断层被称为拆离(或滑脱)断层。拆离断层通常发育在深10—20km的中地壳层,该深度岩体属脆性——韧性过渡范围。以拆离断层为界,其上盘系统以脆性伸展变形为主,造就了各种高角度正断层,这些正断层在向下延伸的过程中,终止于拆离断层或滑脱断层顺滑,并在浅层次形成脆性伸展构造带;拆离断层附近,以韧性剪切变形为主,造就了糜棱岩化的塑性伸展变质带;拆离断层下部以塑性流变为主,形成常有花岗岩类侵入带和基性岩墙发育的伸展塑性流变构造带(图56、图57)。

2.大陆伸展盆地的基本构造式样

正断层是伸展构造中最基本的结构要素。依据正断层发育过程中其断面及两侧岩层是否发生旋转可分为四种基本类型,即非旋转平面式正断层、旋转式平面正断层、铲式正断层、坡坪式正断层。一定规模的正断层,其上盘下降后都可以形成一个断陷盆地,由上述四种类型的正断层可分别演绎出四种基本类型的断陷盆地(图58)。

⑴地堑式(图58a)

由两条走向基本一致的相向倾斜的非旋转平面式正断层控制一个共同的下降盘形成地堑;两条走向基本一致的背向倾斜的非旋转平面式正断层共同控制一个上升盘形成地垒;地堑和地垒相伴出现,或一个大型地堑中包含次一级的地堑和地垒,两侧边界正断层为主控断层,主控断层与盆内的次级同向倾斜正断层构成阶地式的断层

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组。一般地说,地堑式断陷的盆地基地及盆地内充填的沉积层总体上是近水平的,盆地的几何形态总体上是对称的。

⑵多米诺式地堑(图58b)

旋转平面式正断层的上盘断块发生掀斜陷落,可形成仅由一条主断层控制的断陷盆底,称为半地堑式或“箕状”断陷盆地。一系列走向基本一致的旋转平面式正断层把它们分割的断块体按“多米诺”模式发生同向掀斜,可产生一系列半地堑并组成多米诺式半地堑系。断陷盆地中沉积层的充填通常与断块体的递进掀斜同步发生,使沉积层呈楔形由断层面向断块体上倾方向减薄、尖灭。

⑶“滚动”半地堑(图58c)

上盘沉积层在沉积过程中,断层面同步缓慢旋转成铲形,沉积层在重力在作用下顺断面下滑,相伴发生逆牵引,总体形态构成一个半背斜。这种铲式正断层的上盘断陷称为“滚动”半地堑。

⑷复式半地堑(图58d)

复式半地堑是由坡坪式复杂旋转正断层控制的断陷盆地,通常在较陡的断坡旁发育一个滚动半地堑的同时,在半地堑的外侧还发育一个没有边界断层的“碟状凹陷”,这个碟状沉积凹陷是受坡坪式正断层深层断坡控制的,可称为“断坡凹陷”,半地堑形成的滚动半斜与凹陷相邻翼相连构成一个完整的背斜,于是在上盘系统形成背斜与凹陷相连的构造格局。一般来说坡坪式正断层的断坡越陡、延伸越长,其形成的背斜构造幅度越大;断坪的宽度越大,则形成的滚动背斜和断坡凹陷的面积越大。

上述四类不同结构的断陷盆地是理想化的,自然界存在的实际情况可能更加复杂,如我国东部第三纪裂陷盆地中的伸展构造主要为半地堑结构,但也不排除同时发育其它类型的或过渡类型的结构形态。

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㈣含油气盆地内的构造单元划分(以渤海湾盆地为例) 含油气盆地就是聚集了商业性油气田的沉积盆地,根据油气勘探的需要和构造活动的级次,通常把含油气盆地的构造单元划为三级(表3)。

1.一级构造单元

⑴坳陷:是盆地内相对下降占优势的负向构造单元,它往往是复向斜或地堑,是一定地质时期的沉降,沉积中心。

⑵隆起:是盆地内以相对上升占优势的正向构造单元,主要特点是基岩埋藏浅,沉积盖层薄,缺失大套地层。隆起的形态有的是复背斜,有的是地垒,或二者的结合。大多数隆起具有继承性,如果在隆起过程中伴随挤压,出露水面后又长期遭受剥蚀,可形成区域性不整合。

表3 含油气盆地的构造单元划分 一级构造单元 隆起 盆地 凸起 坳陷 凹陷 亚一级构造单元 二级构造单元 ?1.凸起潜山构造带??2.潜山构造带?3.背斜带??二级构造带(正)?4.逆牵引背斜带?5.断鼻带??6.断阶带???7.斜坡带三级构造单元 ?背斜 ?正?鼻状构造?断块区? 向斜(负) 洼陷(负) 2.亚一级构造单元 在分割性较强的坳陷中,相邻次级构造单元的构造活动史和沉积史有较大差异,根据油气勘探的需要,通常可进一步划分亚一级构造单元凸起和凹陷。如济阳坳陷的东营、沾化、惠民、车镇凹陷,早期被相邻的凸起分割,各自有相对独立的地质发展史。至中新世馆陶期,由于济阳坳陷的断块活动渐趋微弱,湖水全部退出,而成为统一的河流相沉积盆地。

3.二级构造单元

二级构造单元分正向的二级构造带和负向的洼陷。二级构造带是盆地内控制油气聚集的构造单元,通常由二个以上、成因相似的局部构造组成,是油气勘探的主攻目标。以渤海湾盆地为例,二级构造带主要有以下几种类型(图59)。

⑴凸起潜山构造带

由于古生界或前古生界潜山隆起比较高,潜山顶部出露水面遭受剥蚀,未接受下第三系沉积,而潜山一侧或两侧断层继承性活动,加上后期的差异压实作用,使下第三系地层依次超覆在构造翼部的斜坡上,盆地统一下沉后接受上第三系沉积,形成披覆构造。

⑵潜山构造带

是继承潜山背景发育起来的下第三系背斜构造带。构造带顶部沉积薄,翼部厚,下第三系历次构造变动和沉积间断,在这类潜山构造上形成明显的超覆——不整合接触关系。

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⑶背斜带

这类二级构造带成因复杂,有的是构造变动引起的地层弯曲,有的是深部地层巨厚膏、盐、软泥上拱,也有的是张性断块隆起形成的抬斜屋脊。

⑷逆牵引背斜带

和同生断层相伴生,断层两盘受张力作用拉开,下降盘地层受重力作用塌落,形成逆牵引背斜构造。当岩层回倾超过其弹性限度,则形成与同生断层倾向相反的破裂面,构成逆牵引背斜顶部的小型地堑。

⑸断鼻带

一般发育在基岩隆起的斜坡部位,构造向盆地内及两侧倾没,沉积盖层向顶部逐渐减薄或尖灭,顶部被断层切割。

⑹断阶带

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