Question

与正断层相关的褶皱

Answer 1

在张性构造环境中的正断层活动也能造成断层相关褶皱。与之有关的大部分褶皱的枢纽与断层的走向平行或近于平行，一般局限于紧邻断层面的区域。如反牵引褶皱（滚动背斜，图4-59）。

图4-58 滑脱褶皱同生长地层剖面模型

①先期地层；②同生长地层

图4-59 反牵引褶皱的形成过程

反牵引褶皱（滚动背斜）反牵引褶皱（滚动背斜）的形成是沿向上弯曲（铲式）正断层的运动所造成的，由于铲式正断层的运动在上、下盘之间形成了一种潜在的空隙，随后上盘岩层在重力作用下弯曲垮塌进入空隙，形成反牵引弯曲的褶皱。反牵引褶皱（滚动背斜）的几何形态受断层面及上盘岩层充满潜在空间机制的控制。变形机制包括垂直简单剪切、倾斜的简单剪切和挠曲滑动。变形机制的类型取决于受影响的岩层的岩性。

另据研究，松辽盆地深层徐家围子断陷中的“凹中隆”构造就是正断层相关褶皱的一种表现。图4-60说明在拉张伸展环境下，正断层相关褶皱演化形成“凹中隆”的过程，其中背斜构成“凹中隆”，向斜可构成断陷盆地。此模式演化可分A、B、C、D、E五个演化阶段：

A.台阶状正断层初始形成期 原始近水平产状的先存沉积地层（由老到新分为1、2、3、4、5层），在拉张应力作用下，追踪早期节理及层间薄弱带（如2层与3层之间）形成台阶状正断层雏形。在3层、4层上追踪早期节理形成上断坡，2层与3层之间追踪层间薄弱带形成上断坪，1层、2层上追踪早期共轭节理的一组形成下断坡，最后在1层底部追踪层间薄弱带形成下断坪（图4-60A）。

B.拉张空间形成期 随着拉张应力的持续作用，正断层上盘、下盘地层顺台阶状正断层拉开、拆离，在地表及地腹分别形成拉张空间I与隐伏拉张空间Ⅱ（图4-60B）。

C.“凹中隆”形成期 由于重力作用，上盘地层弯曲、塌陷填补拉张空间，从而在地表同时形成断陷盆地Ⅰ与断陷盆地Ⅱ，断陷盆地Ⅰ与断陷盆地Ⅱ之间则出现一个背斜隆起的“凹中隆”构造样式（图4-60C）。“凹中隆”的规模受台阶状正断层上断坪长度控制，上断坪长度越长，“凹中隆”背斜的可能宽度则越宽。断陷盆地Ⅰ与断陷盆地Ⅱ在控盆构造特征上还存在一定的差异。断陷盆地Ⅰ可见拉张正断层直接控制了断陷盆地的发育；断陷盆地Ⅱ则表现为隐伏正断层控制盆地的发育，地表看不出有断层的直接控制作用，表现为塌陷盆地的特征。当这两个断陷盆地被后期沉积物充填，则在盆地边缘（如与“凹中隆”接触部位）可出现上超角度不整合。

图4-60 台阶状正断层相关褶皱演化示意图

（据李忠权，2008）

D.“凹中隆”演变期 随着拉张应力的持续作用，正断层位移量不断增大，两侧断陷盆地规模则随之增大，“凹中隆”规模则不断减小。此时，3层、4层上的拉张位移量与1层、2层上的拉张位移量可以不同，因此可出现断陷盆地Ⅰ与断陷盆地Ⅱ规模不一致现象。为了保持“凹中隆”的存在，3层、4层上的伸展位移量应小于上断坪的长度（图4-60D）。

E.“凹中隆”消亡期 当3层、4层上的拉张位移量大于上断坪的长度时，“凹中隆”构造消失，断陷盆地Ⅰ与断陷盆地Ⅱ则联为一体，形成一个大型断陷盆地（图4-60E）。

以上这一演化过程揭示了由于断层面产状的台阶状（弯曲状）变化，在拉张应力作用下，正断层相关褶皱的演化过程，注意背斜“凹中隆”构造从形成到消亡的全过程。这里只分析了两个“断坡-断坪”的情况，如果“断坡-断坪”更多，则情况更复杂。

通过以上演化研究发现，背斜“凹中隆”这一局部隆起与其两侧的断陷盆地形成时间相同，但分属不同时期的沉积地质体，是两期盆地的产物，因此，它们之间表现为上超角度不整合接触。