Question

平移断层及走向滑动构造

Answer 1

1.平移断层一般特征

平移断层是断层两盘基本上沿断层走向相对滑动的断层。根据两盘的相对滑动方向，又可进一步命名为右行平移断层和左行平移断层，所谓右行或左行是指站在断层任意一盘观察对盘时，对盘向右滑动者为右行，向左滑动者为左行。如果是一组雁列式平移断层系，还可根据雁列断层之间的排列和部分叠置关系，划分为左阶式与右阶式。左阶式是指顺断层走向观察，依次向左错列升高，如同上台阶一样；右阶式则指顺断层走向观察，依次向右错列升高，也如同上台阶一样（图6-32）。

图6-32 左阶式和右阶式走滑断层系及其控制的拉伸带和挤压带图示

（据朱志澄，1990）

细点区为拉伸带；交叉线区为挤压带

平移断层面一般平直、倾角陡峻以至直立。如果断层横切倾斜地层（倾向断层），从横剖面观测时常产生与正或逆断层一致的断层效应，有时还具有一定程度的顺倾斜滑动，所以一些大型平移断层常被误认为正或逆断层。

大型平移断层常常表现为强烈破碎带、密集剪裂带、角砾岩化带和超碎裂岩化带等，与其他两类断层比较，剪裂破碎现象更加强烈。

2.地质背景

平移断层发育的地质背景可以分为两类：一类是与褶皱等构造相伴生的平移断层；一类是区域性平移断层。与褶皱或大逆冲断层伴生的平移断层规模一般不大，主要起构造变换与位移量调节作用，常与褶皱或逆冲断层斜交或横交。斜交构造线的平移断层是顺着一对共轭剪裂面发育的。横交构造线的平移断层可能是顺着张裂面发育，并在差异推动下形成的。这两种产状的平移断层尤其是斜向平移断层在欧洲侏罗山式构造中广泛发育。

大型平移断层是区域性力偶构造作用形成的，称为走向滑动断层。世界上有一些著名的走向滑动断层，如美国西海岸的圣安德烈斯断层、新西兰的阿尔卑斯断层、我国的郯庐断裂、阿尔金山断裂等。

3.平移断层的应力场分析

（1）由两条主走滑断层控制的平移断裂带应力状态

平移断层是在单剪应力状态下形成和发育的，在平移断层带内部的不同方位和区间具有特定的次级应力场，相应在各个特定部位形成各类次级褶皱及破裂构造（图6-33）。

图6-33 平移断层带内部应力场分析

l_1a，l_1b，l_2a，l_2b为标志线；α_a，α_b分别为标志线l_1a，l_1b与走滑方向之间的夹角

σ₁—由扭动作用引起的挤压矢量；σ₃—由扭动作用引起的拉伸矢量

（2）平移断层端部应力状态

在平直剪切带的终端，主断裂往往分叉为一套马尾丝状次级断裂，在一般滑动指向的终端，形成压性断裂扇；在滑动指向的另一端形成张性断裂扇（图6-34）。从而使整个剪切带分成四个应力状态象限（图6-35）。

4.与走滑断层有关的一些现象

对世界上一些著名大平移断层（走滑断层）的研究，发现一些引人注目的现象，一种是与断层伴生的差异性升降和断块升降；一种是与断层伴生的褶皱。

在圣安德烈斯断层带及其旁侧，出现一些断陷盆地。通过研究认为：在平移断层活动中，由于断层走向的局部弯转，会在断块的一端引起岩块的拉伸和陷落（图6-36B处），形成盆地和坳陷；在另一端引起挤压和重叠，形成褶皱或逆冲断层（图6-36A处）。当两条走向不同，滑向相反的平移断层交截，在平面上切成楔形岩块时，楔形岩块会随着两侧断层的水平移动而上、下滑动。如图6-37所示，若楔形岩块整体向楔尖平移，则引起楔形岩块上升，周围岩块下降。反之，楔形岩块背离尖端运动时，则导致楔形岩块下降，周围岩块上升。

图6-34 理想的右行走滑系平面图

（据朱志澄，1990）

图6-35 走滑断层四象限应力状态示意图

（据朱志澄，1990）

图6-36 收敛性和离散性平移断层作用的平面示意图

（转引自E.W.Spencer）

图6-37 平移断层中垂直运动平面示意图

（据J.D.Moody，1956）

U示上升；D示下降

平移断层作用中形成的盆地常成菱形断陷产出，即拉分盆地（pull apart basin）。拉分盆地两条长边与平移断层走向一致，也具平移性质，两条短边常具正断层性质，或兼具张剪。拉分盆地可单个产出，也可成组合型式（图6-38）。盆地规模变化很大，大型拉分盆地是重要沉积场所，沉积速率大，一般大于正常沉积盆地的沉积速率，沉积横向变化大。沉积物丰富，常常含有重要沉积矿产。

花状构造是走滑断层系中又一种特征性构造。剖面上一条走滑断层自下而上成花状撒开，故称为花状构造。根据花状构造的结构和力学性质可分为正花状构造和负花状构造。

正花状构造 是聚敛性走滑断层派生的在压扭性应力状态中形成的构造（图6-39）。一条陡立走滑断层向上分叉散开，以逆断层组成的背冲构造。断层下陡上缓凸面向上，被切断的地层多成背形，但不具弯滑褶皱性质。自然界也有一些非走滑断层引起的类似花状的构造。鉴别花状构造的准则是构造的平面和剖面的结构及区域应力场等特征。如果是花状构造，则剖面上背冲式断层向下汇总为一条陡立的走滑断层，区域上显示走滑断层特点。

图6-38 平移断层系控制下拉分盆地的形成和发展，最终形成复合拉分盆地

（据A.Aydin et al.）

图6-39 正花状构造示意图

（据朱志澄，1990）

图6-40 负花状构造示意图

（据朱志澄，1990）

负花状构造 是离散性走滑断层派生的在张扭性应力场中形成的构造（图6-40）。一套凹面向上的正断层构成了似地堑式构造。堑内地层平缓，浅部稍成被正断层破坏的向斜，向斜也不具弯滑褶皱性质。在油气勘探中认识花状构造，对正确分析盆地构造、岩相带发育和圈闭特征，具有实质意义。

平移断层的两盘运动常常在断层旁侧的岩层或上覆岩层中派生褶皱，有以下三种情况：一种情况是派生褶皱产出于平移断层的旁侧，不越过平移断层（图6-41）；另一种情况是平移断层带由两条主平移断层组成，派生褶皱主要产出于两条平移断层之间；第三种情况是平移断层并未露出地表，下伏岩系中平移断层两盘的相对运动在上覆岩层中引起一系列派生褶皱，这些派生褶皱的特点是在褶皱中部多发生横切褶皱的高角度正断层或张节理带（图6-42）。上述三种情况下产生的派生褶皱均呈雁列式，这个雁列式褶皱带的雁列轴延长方向与下伏岩系中平移断层走向基本一致。

图6-41 圣安德烈斯断层东侧派生的雁列式褶皱

（据J.D.Moody，M.J.Hill，1956）

图6-42 深部走向滑动断层上覆沉积岩区变形的分析

（据E.M.Spencer）

上图的圆形和椭圆是断层滑动的应变分析；下图是走向滑动断层表层的伴生构造

5.走向滑动断层特征

人们对于区域性走向滑动断层的认识比起对区域性正断层和逆冲推覆构造的认识要晚得多，人们已经认识到大型走向滑动断层在区域构造中的重要地位。最著名的有美国西岸的圣安德烈斯断裂、新西兰的阿尔卑斯断裂（图6-43）、苏格兰的大格陵断裂等。这些巨大走向滑动断层，延伸均在数百千米以上，常有浅源地震伴生。如北北西向的圣安德烈斯断裂的延伸长约为1000km，右行滑行，平移距离约500km。该断层可能在侏罗纪末就开始活动，新生代时期达到高潮，现今仍在活动。该断层带也是一条强烈地震活动带。

许多巨大走向滑动断层具有以下特点：

（1）走向滑动断层常成直线状延伸，断层产状陡峻以至直立。它的次级断层多而复杂，各级各类断层分叉交织构成发辫式或一套平行的断裂组合。

（2）在走向滑动断层两盘中，常派生一系列雁列式断层和褶皱，靠近断层常表现出地层 构造的巨大弯转。

（3）走向滑动断层带两侧的地层-岩相常成有规律的错移，地层-岩相带的时代愈老，平移距离也愈远。

（4）走向滑动断层带上常出现构造凹陷和构造凸起，表现为拉张性断陷盆地和挤压性冲断 褶皱拱起。

图6-43 新西兰阿尔卑斯走向滑动断裂

（据Wellman，1952）

另外需注意，有一种转换断层貌似平移断层，但实质是不同的。转换断层是指断裂运动方向和性质沿断裂方向发生转换的一种断裂。转换断层是板块边界的类型之一，主要发育于洋中脊上。

转换断层与平移断层的差异表现在以下几方面（图6-44）：

图6-44 转换断层的发育

A—扩张开始；B—磁异常带（1）裂开，背离中脊位移，在BC段发生剪切作用和地震，AB、CD段无剪切滑动和地震；C—继续发展；D—断层岩只可能在一侧发育

（据Hobbs et al.，1976）

（1）转换断层错断的（似）标志层之间的距离稳定不变，而平移断层引起的标志层间的距离却不断加大。

（2）转换断层的运动方向与（似）标志层的错移方向相反，而平移断层的运动方向与标志层的错移方向一致。

（3）转换断层带上，只有一段（似标志层间，如图6-44中BC）有剪切滑动并有地震；而平移断层的整个带上均有剪切活动。

（4）转换断层带上只有似标志层之间的两侧均有断层岩或动力变质，似标志层之外则只有一侧有断层岩或动力变质，而平移断层带上整条断层两侧均有断层岩或动力变质（图6-44D）。

（5）转换断层常单条出现，如有另一条平行产出，其位移方向可以一致也可以相反，而平移断层常由几条平行断层构成一组，各条位移方向均一致。