漫話地殼巖石圈斷裂構造(2)

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1、漫話地殼巖石圈斷裂構造（2）胡經國四、深（大）斷裂、概述如上所述，深大斷裂，又叫做深斷裂，是指規模巨大、向地下深切且發育 時期很長的區域性斷裂。其下切深度可達到下地殼，甚至可切穿 地殼、巖石圈 伸入地幔一定深度。 區域延伸可達上百公里乃至上千公里。深大斷裂一般是各級大地構造單元的分界。深大斷裂把地殼、巖石圈分割 成運動特點和構造特征各不相同的地塊，并與構造單元相應發展，或在不同構 造時期多次活動。最早的一些深大斷裂出現在元古宙初期。深大斷裂這一概念 由A 裴偉于1945年提出。深大斷裂可以是連接地殼和上地幔的通道，成為不同時期、不同性質、不 同類型的巖漿活動帶和區域性內生礦床成礦帶。并且，深大

2、斷裂還常?？刂屏?構造沉積單元，所以深大斷裂兩側的沉積建造的組成、巖相和厚度也是不同 的。、類型1、按位移方式分類按位移方式深大斷裂可分為以下 4 類：深正斷層，深開斷層，深平移斷 層，深逆沖斷層。深正斷層形成裂谷型構造，如貝加爾湖，萊茵河，東非大裂谷， 洋中脊裂 谷等。這些深大斷裂是在拉張條件下形成的。深平移斷裂在各個構造區都有分布。但是形成在某些地質時期（如 地槽中 的深大斷裂是在造山期形成的）。深逆沖斷層發育在地槽帶的中部和邊緣，如環太平洋造山帶。2、按斷層面下切深度分類如上所述，深大斷裂按斷層面下切深度可以分為：克拉通（如地臺）蓋層 斷裂和基底斷裂、殼斷裂（硅鋁層斷裂和硅鎂層斷裂）和超

3、殼斷裂（巖石圈斷 裂和超巖石圈斷裂）等。、 克拉通（如地臺、準地臺）蓋層斷裂和基底斷裂 、蓋層斷裂蓋層斷裂（Superficial fault, Sedimentary Cover Fault）,是指地殼表面出露 的、切穿克拉通沉積蓋層的斷裂。其標志有 ：沉積巖層和巖漿巖體等的錯開、 位移等現象，泉水的帶狀分布，河流的襲奪現象等，可能標志新生代以來產生 的蓋層斷裂。 、基底斷裂基底斷裂(Foundational Fault, Basement Fault),是指切穿花崗質巖層基 底，到達玄武巖層頂面的穿層斷裂。地質歷史上的基底斷裂主要特征為：A、酸性巖漿巖(花崗巖、花崗閃長巖、流紋巖)呈帶狀或

4、串珠狀分布， 有少量的中性和基性巖漿巖；B、出現線狀或串珠狀沉積盆地，其中有少量中、酸性巖漿巖與沉積巖同 期生成；C、溫泉、湖泊呈線狀分布等；D、出現局部的重力、地磁和地熱異常E、沿斷裂有淺源地震活動?；讛嗔褜饘俪傻V和石油天然氣分布有控 制作用。、殼斷裂殼斷裂(Crustal Fault)，是指切穿硅鋁層但是并未明顯進入硅鎂層的斷裂 和切穿地殼但是并未明顯進入上地幔的斷裂。它可進一步分為硅鋁層斷裂及硅 鎂層斷裂。殼斷裂分為硅鋁層斷裂和硅鎂層斷裂。 、硅鋁層斷裂切穿硅鋁層但是并未明顯進入硅鎂層；在世界上甚多，在中國如邵武河源 深斷裂。 、硅鎂層斷裂 切穿地殼但是并未明顯進入上地幔；在世界上甚

5、多，在中國如滄州深斷裂。沿殼斷裂一般沒有超基性巖分布，但是中酸性巖將活動往往是硅鋁層斷裂 的一個重要特點。而硅鎂層斷裂則往往伴有玄武巖流的噴溢。、超殼斷裂超殼斷裂，是指切穿巖石圈但是并未明顯進入軟流圈的斷裂和切穿巖石圈 并且深入軟流圈的斷裂。超殼斷裂分為巖石圈斷裂和超巖石圈斷裂。、巖石圈斷裂巖石圈斷裂(Lithospheric Fault)，是指切穿巖石圈但是并未明顯進入軟流 圈的斷裂。在世界上如東非裂谷，在中國如郯城廬江深斷裂。巖石圈斷裂的規模也相當大。它們一般都具有超基性巖等深部物質沿斷裂 呈線狀分布，但是缺乏良好的、大規模的蛇綠巖套。另據認為，巖石圈斷裂 相當于板塊邊緣斷裂。它是已知切割

6、最深的斷裂。 現代大洋中脊斷裂、沿海溝的斷裂帶、巨大的轉換斷層都屬于巖石圈斷裂。巖石圈斷裂可按以下地質、地球物理特征判定：A、超鎂鐵質帶，分布有橄欖巖、榴輝巖、金伯利巖等；B、低溫高壓變質相帶，有指示礦物藍閃石出現和混雜巖堆積等，是擠壓 性斷裂標志，相當于板塊消減帶；C、高溫、高壓變質相帶，如麻粒巖相帶，為巖石圈張裂帶，相當于板塊 的生長帶；D、沿斷裂帶出現重力、地磁的高梯度帶。中生代以來的，尤以近代活動 者常表現為強地震活動帶、高地熱帶。優地槽發育初期的斷槽（谷）即為將大 陸地殼拉開，或發育在大洋的巖石圈斷裂。中國的北祁連山、西 昆侖山、后龍門山、北喜馬拉雅和臺灣海岸山脈，在 未褶皺隆起前屬

7、巖石圈斷裂帶。它對金屬成礦帶往往有重要控制作用。、超巖石圈斷裂超巖石圈斷裂（Translithospheric Fault），是指切穿巖石圈并且深入軟流圈 的斷裂。在世界上如西太平洋貝尼奧夫帶（Benioff zones），即畢烏夫帶；在中 國如雅魯藏布江深斷裂。超巖石圈斷裂，是地球構造圈中規模最大的一級深斷裂，一般構成大陸與 大洋之間的分界。在地史過程中出現的這類深斷裂帶，一般都具有發育良好的 蛇綠巖套，有的還伴有高壓低溫和高溫低壓成對出現的雙變質帶，以及混雜巖 帶等。例如，雅魯藏布江深斷裂帶?，F代正在活動的這類深斷裂一般都伴有深 遠地震，如西太平洋貝尼奧夫帶（即畢烏夫帶）。3、按力學性質分

8、類深斷裂按其力學性質可分為張性、壓性和剪性三大類型。大洋中脊深斷裂帶以及與裂谷有關的深斷裂，屬于張性深斷裂。西太平洋島弧深斷裂，屬于以壓型為主的深斷裂。中國的阿爾金深斷斷裂、郯城廬江深斷裂，以及北美的圣安德列斯深斷 裂，屬于剪性深斷裂。毫無疑問，在地史發展過程中，各類深斷裂的性質并不是一成不變的，而 是在不斷發生、發展、轉化和消亡。許多事實還說明，同一條深斷裂的各個地 段，可能是在不同時期形成的；同一條深斷裂各個地段的性質、類型也不盡相 同。4、順層滑動斷裂組合在巖石圈的各個層圈之間，都可能因為應力集中而發生層間滑動，形成深 淺不一、長短各異和斷續延伸的順層滑動斷裂組合。它們常與陡傾斜斷裂相連

9、，由淺部向深部變緩，最后轉入層間滑動（見 滑 脫構造）。它們有時表現為同一斷裂在穿過不同巖石地層時呈階梯狀形式。因 而可以推測，在地殼和巖石圈剖面上，深大斷裂表現為大小不同的陡傾穿層滑 動斷裂和順層滑動斷裂的組合形式。、中國的深斷裂1、中國深斷裂研究簡況縱觀中國東部裂谷系中松遼、 渤海灣、江漢及南海等幾個重要的含油氣盆 地發現，油氣田的分布與盆地中斷開基底、地殼或巖石圈的深斷裂有相伴出現 的現象。分析深斷裂與沉積、構造、地溫場及壓力場的相關性后發現，深斷裂 控制了沉積體系及沉積相帶的展布，控制了地溫場的展布；從而控制了油氣藏 形成條件的生、儲、蓋因素。中國重要的深斷裂有：雅魯藏布江深斷裂帶，臺

10、灣大縱谷深斷裂帶，額爾 齊斯深斷裂帶，西拉木倫深斷裂帶， 北祁連深斷裂帶 ，阿爾金深斷裂帶，龍門 山深斷裂帶，東昆侖深斷裂帶，金沙江紅河深斷裂帶，班公錯怒江深斷裂 帶，郯城廬江深斷裂帶，滄州深斷裂帶,吳川四會深斷裂帶等。深斷裂理論在 20 世紀 50、60 年代對中國地質學界有很大的影響。當時認 為，深斷裂基本上都是陡直下切的。在 70 年代以后，大量深部地質資料說明， 更多的以前所劃分的深斷裂并不是切割很深，而是向下變緩，或是向下消失。 提出深斷裂說的裴偉，也于 70 年代對其原先的觀點有所改變，強調順層拆離或 低角度逆沖斷層在區域構造中的重要意義。2、中國境內已確定的深斷裂根據地質、地球物

11、理資料初步分析，目前中國境內已確定的深斷裂共有 50 多條。、超巖石圈斷裂其中，屬于超巖石圈斷裂的有： 、雅魯藏布江深斷裂帶已被公認為印度板塊與亞洲板塊之間的地縫合帶，在中國境內長度近 2000 公里，沿該斷裂發育有中國最大的蛇綠巖套。 、中國臺灣大縱谷深斷裂帶這是西太平洋島弧深斷裂系的一部分，沿該斷裂發育有蛇綠巖套、藍閃石 片巖和混雜巖帶。值得注意的是，西太平洋島弧畢烏夫帶一般以壓性為主，而 中國臺灣大縱谷則不然，它是一條左旋剪性斷裂，向南延即為菲律賓斷裂。 、其它可能超巖石圈斷裂另外，已有一些證據表明，北祁連深斷裂、金沙江紅河深斷裂、德爾布干 （中蒙古）深斷裂，都可能為古板塊的縫合線，亦即

12、超巖石圈斷裂帶。、巖石圈斷裂中國的地槽中的大多數深斷裂和地臺上的一部分深斷裂屬于巖石圈斷裂。 其中，重要的有：、郯廬伊撫深斷裂系這是亞洲東部最重要的深斷裂帶之一，包括郯城廬江、撫順密山、伊蘭伊 通三條斷裂帶，全長 2400 公里。從南向北貫穿揚子、中朝、吉黑等幾個構造單 元。它是中國東部一個重要的中新生代巖漿活動帶、成礦帶和地震帶。在地史 發展過程中，曾經發生左旋剪切，而據現代震源機制分析則顯示右旋剪切。該 斷裂帶各地段的時代、性質、類型不盡相同。南段，郯城廬江深斷裂一般形成 時間較早；而北段，伊南伊通深斷裂則從晚中生代至新生代以來才逐漸發展。 山東、遼寧東部為巖石圈斷裂，而廬江（安徽）以南則

13、變淺，再向南甚至已可 能變成一般的區域性表層斷裂。蘇皖地區，斷裂在一些地段具有明顯的剪性及 壓性特征；而伊南伊通則為張性斷裂，并具有明顯的地塹形態。、昆侖秦嶺深斷裂系它包括北祁連北秦嶺北淮陽深斷裂帶、柴達木北緣青海南山北秦 嶺北淮陽深斷裂帶、東昆侖秦嶺北淮陽深斷裂帶。這是貫穿中國東西部 的復雜的深斷裂系，控制昆侖秦嶺地槽褶皺區的發生和發展，長期以來構成中 國南北的地質界線。在加里東旋回，界線在北祁連北秦嶺北淮陽深斷裂帶；在早華力西旋 回，界線在柴達木北緣青海南山北秦嶺北淮陽深斷裂帶；而在晚華力西 旋回以來，界線則在東昆侖秦嶺北淮陽深斷裂帶。同時，這幾條深斷裂帶都顯示出西段深、東段淺的特點。在西

14、段，普遍有 海底火山巖和超基性巖，沿斷裂帶優地槽特征清楚；其中，北祁連已發現延伸 達 700 公里的蛇綠巖套和百多公里的藍閃石片巖帶，被認為是一條古板塊縫合 線。而在東段，則是以復理石沉積為主體的冒地槽帶，極少超基性巖。這也許 就是昆侖祁連伸向中朝準地臺和揚子準地臺之間的盲腸狀地槽形成的基本原 因。、殼斷裂殼斷裂在中國分布廣泛，并且以東南沿海深斷裂系為其代表。其主要特點 是：伴有大規模中酸性巖漿活動，形成東南沿?；鹕綆r帶和大量花崗巖，而基 性巖則很少；早期有強烈的擠壓，晚期有明顯的張裂，最后又出現擠壓特征， 沿斷裂分布有一系列白堊第三紀紅色斷陷盆地，說明其在發展過程中力學性 質曾經發生過多次變

15、化。邵武河源深斷裂就是一個良好的例證。中國東部硅鎂層斷裂，控制著中、新生代斷陷盆地的發生、發展，發育大 量張性斷裂，其中最重要的如滄州深斷裂、聊城蘭考深斷裂以及汾渭地塹深斷 裂等。它們的共同特征是：平面上呈“之”字形折線，追蹤現象十分明顯；剖 面上為一系列階梯式正斷層；斷層與盆地同步發展，往往形成箕狀凹陷的邊 界；普遍伴有玄武巖流。地球物理資料表明，它們已切穿地殼，但是并未深入 上地幔，應屬于硅鎂層斷裂。五、裂谷1、裂谷的一般概念裂谷是由地球深成地質作用形成的地表 坳陷構造，是以高 角度斷層為界、 呈長條狀的地殼下降區，是數百至上千千米長的大型地質構造 單元。裂谷的概 念由英國人C.W.格雷格

16、里于1894年首先提出。裂谷是板塊構造運動過程中，大陸崩裂至大洋開啟的初始階段的構造類 型，也是巖石圈板塊生長邊界的構造類型，在陸殼區、大洋中脊上均有發育。大裂谷是由一系列斷裂圍限而成的長形斷陷谷地。大裂谷寬度多在3075 千米之間，長度達幾百到幾千千米。例如，東非大裂谷是世界上最長的裂谷 系，其東支全長 6400 多千米，西支長約 1700 千米。俄羅斯貝加爾湖是所有大 裂谷中最深的湖泊，最大水深達 1600 多米。中國山西地塹系可能是大裂谷發育 的初期階段。2、裂谷成因那么，裂谷究竟是怎樣形成的呢？由于地殼下地幔熾熱物質的上升作用， 在地幔對流上升的地方，地殼被拱起呈穹隆狀外形，引起區域性

17、拉張，地殼巖 層不斷變薄，最終導致穹隆軸部斷裂而下陷，形成裂谷。裂谷在形成過程中有 遷移擴展現象。例如，貝加爾裂谷帶先在南貝加爾盆地形成，然后往東北方向 和西南方向擴展，一直到第四紀中期為止。按照裂谷中沉積物的粒度，可把裂谷形成作用分為以下兩個階段：、盆地初始形成階段原經長期夷平、起伏很小的地面古風化殼被剝蝕沉積于盆地中，它們都是 細粒沉積物；、盆地大幅度下降階段地形高差增大，盆地兩側山地侵蝕作用加強，裂谷內堆積粗粒沉積物。3、裂谷特征裂谷具有以下特征：、裂谷長度超過寬度，許多斷陷盆地呈規則的雁列式分布，橫剖面不對 稱。、裂谷內有火山和眾多湖泊分布。、裂谷兩側山地常有夷平面殘留。、裂谷中沉積物

18、厚度大，平均厚1.52.5千米，最厚可達78千米（南 貝加爾盆地）。沉積物顆粒的粒徑自下而上逐漸變粗；橫向上從裂谷邊緣的山 麓碎屑沉積相向裂谷中部變為細粒湖相或沼澤相沉積；沉積物中常夾有火山巖 沉積。、裂谷中現代地殼運動非?；钴S，最大沉陷速度可達60100毫米/年 （加利利湖區）；水平運動也明顯，埃塞俄比亞裂谷的拉張量為 38 毫米/ 年；裂谷的熱流值一般為2.0微卡/ （秒厘米2）,比全球平均熱流值1.5微卡 / （秒厘米2）要高；裂谷的地殼厚度為2030千米，比大陸地殼平均厚度 （40 千米）要??；重力大多為負異常；地震較多，并沿一定方向分布，震源深 度多在 30 千米以內。4、裂谷類型、

19、洋中脊裂谷現今規模最大的裂谷，發育在各大 洋盆的洋中脊上，裂谷形態保持良好， 特征明顯。一般谷寬 2530 千米，高出最深洋底 23 千米，與附近洋底高差 為 0.51.5 千米。全球洋中脊裂谷總長約為 6 萬余千米。洋中脊裂谷帶雖然經 常被轉換斷層截斷錯開，但是仍然明顯地連貫分布。、大陸裂谷大陸裂谷按形成方式的不同，可分為主動裂谷和被動裂谷兩類。 、主動裂谷主動裂谷是由于地幔物質上升熱對流的長期作用，使大陸巖石圈減薄、上 隆以致破裂，然后出現坳陷而形成的裂谷，如東非裂谷、紅海亞丁灣。 、被動裂谷而被動裂谷則是由于地殼的伸展作用或剪切作用，使巖石圈減薄、破裂而 形成的裂谷。3、裂谷的演化在板塊

20、構造學中，裂谷是大陸崩裂（破裂）、大洋開啟的初始階段，是洋 盆的裂谷雛形；但是它們并非都會演化發展成為大洋。若裂谷中止伸展開裂，停止發育，則裂谷坳陷就可被各類巖石所充填而失 去裂谷構造形態特征。若裂谷在三聯點上與活動帶相接，則裂谷內的大量堿性火山巖系常與活動 帶內火山巖系呈過渡分布，在裂谷內形成巨厚的火山沉積巖石建造；若就此停 止發育，則成為裂谷的夭折支，稱為坳拉谷（坳拉槽）。例如，東歐地臺中、 晚古生代的大頓巴斯區以及中國華北克拉通中、晚元古宙的燕遼區和中條區的 坳拉谷構造系。4、東非大裂谷、概述東非大裂谷（East African Great Rift Valley ）是世界大陸上最大的斷

21、裂帶和 世界上最大的大陸裂谷。從衛星照片上看，它猶如地球的一道巨大的傷疤。東 非大裂谷素有“地球傷疤”之稱。當乘飛機越過浩翰的印度洋進入東非大陸的赤道上空從機窗向下俯視時， 地面上有一條碩大無比的“刀痕”呈現在眼前，這就是著名的東非大裂谷，亦 稱東非大峽谷。這條長度相當于地球周長 1/6 的大裂谷，氣勢宏偉，景色壯 觀，是世界上最大的裂谷帶。有人形象地將其稱為“地球表皮上的一條大傷 痕”。東非大裂谷的整個形狀可畫成不規則三角形。它寬達幾十至二百公里，深 達10002000千米。裂谷的東支，南起希雷河河口，經馬拉維湖，向北縱貫東 非高原中部和埃塞俄比亞高原中部，直達紅海北端，全長約 5800 公

22、里；裂谷的 西支，南起馬拉維湖西北端，經坦噶尼喀湖、基伍湖、蒙博托湖等，一直到蘇 丹境內的白尼羅河谷，全長 1700 多公里。東非大裂谷是世界最長的不連續裂 谷，由探險家約翰華特古格里所命名。東非大裂谷的詳細地理位置，以三角形的三個點來描述的話，其南點在 莫 桑比克入?？?，西北點遠到蘇丹約旦河，而北點則可進入死海。中間有相當多 個湖泊、火山群。這條大裂谷帶是一座天然儲水庫，集中了非洲大部分湖泊， 總共有 30 多個。在東非裂谷帶兩側的高原上，分布有眾多的火山，如乞力馬扎羅山、 肯尼 亞山、尼拉貢戈等火山。而在裂谷谷底則有呈串珠狀的湖泊約 30 多個。這些湖 泊多狹長水深。其中，坦噶尼喀湖南北長

23、670千米，東西寬4080千米，是世 界上最狹長的湖泊；平均水深達 1130 米，僅次于北亞的貝加爾湖，為世界第二 深水湖。、成因地質學家考察研究認為，因為這里處于非洲板塊和印度洋板塊交界處，在 大約 3000 萬年以前，由于兩個板塊張裂拉伸，使得同阿拉伯古陸塊相分離的大 陸漂移運動而形成這個裂谷。那時，這一地區的地殼處在大運動時期，整個區 域出現抬升現象，地殼下面的 地幔熱對流 物質上升分流，產生巨大的拉張力， 正是在這種拉張力的作用之下，地殼發生大斷裂，從而形成裂谷。由于抬升運 動不斷的進行，地殼的斷裂不斷產生，地下熔巖不斷的涌出，漸漸形成了高大 的熔巖高原。高原上的火山變成眾多的山峰，而

24、斷裂下陷地帶則成為大裂谷的 谷底，總長 6400 千米。東非大裂谷下陷開始于漸新世，主要斷裂運動發生在中新世，大幅度錯動 時期從上新世一直延續到第四紀。北段形成紅海，使阿拉伯半島與非洲大陸分 離；馬達加斯加島在幾條活動裂谷擴張作用下，也與非洲大陸分裂開。、分支東非大裂谷帶位于非洲東部，南起贊比亞河下游谷地，向北經 希雷河谷至 馬拉維湖（尼亞薩湖）北部分為東西兩支。 、東支裂谷帶東支裂谷是主裂谷，沿維多利亞湖東側，向北穿越 坦桑尼亞中部的埃亞西 湖、納特龍湖等，經肯尼亞北部的圖爾卡納湖以及埃塞俄比亞高原中部的 阿巴 亞湖、茲懷湖等，繼續向北直抵紅海，再由紅海向西北方向延伸抵約旦谷地， 全長近6000 千米。這里的裂谷帶寬約幾十至200 千米，谷底大多比較平坦。裂 谷兩側是陡峭的斷崖，谷底與斷崖頂部的高差從幾百米到2000米不等。 、西支裂谷帶大致沿維多利亞湖西側由南向北穿過 坦噶尼喀湖、基伍湖、愛德華湖、艾 爾伯特湖等一串湖泊，一直到蘇丹境內的 白尼羅河附近，向北逐漸消失；規模 比較小，全長 1700 多千米。2018 年4月10日撰寫于重慶2019 年5 月12 日修改于重慶