专刊介绍:基底卷入型褶皱冲断带的力学机制 与构造演化

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1、摘要

这期《地质学杂志》特刊收录了18 篇对基底卷入型褶皱冲断带的不同方面进行阐述的论文。该专题讨论会的目的是召集一批对褶皱冲断带的厚皮构造样式变形感兴趣的地球科学家,其领域广泛涉及构造背景、地理位置和地质年代。内容涵盖了很大的范围,包括对褶皱冲断带缩短过程中基底卷入的总体思考、对基底卷入型褶皱冲断带的模拟和数值建模、以基底为核心的背斜中的断裂以及许多区域性的研究,论文涉及到一些著名的褶皱冲断带,比如安第斯、阿尔卑斯、喀尔巴阡山、扎格罗斯山、厄尔布尔士、加里东造山带、中国和中国台湾等。

2、总论

Lacombe 与Bellahsen 在对典型的新生代造山带进行总结的基础上,回顾了对前陆褶皱冲断带由基底卷入引起的地壳缩短的研究现状。在介绍了对褶皱冲断带的构造解释如何随着时间而变化后,作者阐述了基底构造对其几何形状及运动学特征的影响过程与影响程度,强调了岩石圈流变学性质的关键控制作用(包括构造继承和热学性质的继承),以及局部或区域边界条件对出现在造山带外部的厚皮构造的影响。

3、基底卷入型褶皱冲断带的模拟和数值建模方法概述

Lafosse 等给出了一系列热学- 力学数值模型,来评估在构造反转过程中,埋藏物对原有伸展断层重新活化的抑制作用。他们将模拟的结果与西阿尔卑斯山的继承性半地堑的反转样式进行了对比,证实了温度对从前裂谷或造山带被动边缘继承而来的伸展断层的反转过程至关重要,特别是在构造埋藏的情况下。Koyi 等探讨了基底走滑断层对上覆褶皱冲断带构造演化的影响。Burberry 和Palu 开展了一系列模拟实验,证明了在构造挤压过程中原有深位构造具有重新活化的潜力。而Yu 和Koi 进行的模拟实验,则重建了中国渤海湾盆地的演变过程。

4、以基底为核心的背斜中的断裂

Laubach 等报道了对怀俄明州Table Rock 基底卷入型背斜(拉腊米期)中的白垩纪Frontier 组砂岩里的断裂分析结果。发现开放性断裂可能在前陆盆地长时间的埋藏和隆起过程中一直存在。与现在的最大挤压应力方位呈大角度相交的断裂,今天仍然处于开放状态,即使在深处也是力学性质薄弱的不连续面,并保持了数百万年之久。

4.1、区域案例一:安第斯山

在Branellec 等的第一篇论文中,首先对基底卷入型Malargue 褶皱冲断带进行了构造研究,重点从古地理学和构造继承性两个方面研究了基底和盖层变形之间的相互关系。第二篇论文中,Branellec 等通过卫星图像和实地观测来调查位于阿根廷圣拉斐尔区东部边界的两条活动断层;Mescua 等对位于南纬30°和36°之间的安第斯山前陆褶皱冲断带的一段进行了研究,得出了基底的组成情况和拉伸盆地的几何形状,以及从西冈瓦纳/ 南美洲边缘自前寒武纪到早中生代地质历史上继承而来的特征;Martino 等在阿根廷科尔多瓦的潘佩阿纳斯山脉进行了构造研究,提出那里倾斜的线性构造可能与泛冈瓦纳的走向有关;Bellahsen等报道了在阿根廷的安地斯山脉沿着塞拉里昂(潘佩阿纳斯山脉)的东侧发现的地表构造资料。Perez 等建立了一条横跨秘鲁南部的东科迪勒拉山和次安第斯山构造带的平衡地质剖面;Japas 等综合研究中央安第斯山脉南部的南美大草原平坦俯冲部分内的基底卷入过程所带来的影响;Fuentes 等对阿根廷安第斯山脉的马拉圭褶皱冲断带的结构组成和构造演化提出了新的见解。

4.2、区域案例二:阿尔卑斯山和阿尔卑斯型构造带

Pfiffner报道了阿尔卑斯山的薄皮构造、薄皮的基底卷入型构造和厚皮构造变形样式;Granado 等根据反射地震数据、横剖面重建和计算得出的断层位移剖面等得来的证据,分析了在阿尔卑斯山- 喀尔巴阡山薄皮褶皱冲断带外部下方和前部,由于基底断层重新活化(伸展模式和缩短模式)所引起的结晶基底卷入情况。

4.3、区域案例三:加里东造山带和台湾

Rice 和Anderson 利用平衡地质剖面和四个断面分别重建的结果,对三个用于恢复斯堪的纳维亚半岛加里东造山带内以基底岩石为核心的构造窗模型进行了检查。Yang 等介绍了欧亚大陆边缘的前造山断裂体系结构,分析了选定断层如何被台湾造山带前缘变形带西侧的远场应力所激发而重新活动,同时讨论了讨论了与板块汇聚带呈高角度相交的断层重新活动的可能的力学条件及其对台湾近代构造演化的影响。

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