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单词 逆冲推覆构造
释义

【逆冲推覆构造】
 

拼译:thrust-nappe tectonids
 

是一种重要的构造现象,这种构造由逆冲断层与推覆体两个部分组成,逆冲断层是低角度逆断层,多顺层产出,总体呈铲状;逆冲断层之上的外来系统即推覆体,是顺逆冲断层经远距离运移而来的板状岩体。

逆冲推覆构造的研究具有重要的理论意义和实际意义。地质学家普遍认为,岩石圈是一个动态层圈系统,各层圈之间常常拆离滑脱,逆冲推覆构造就是岩石圈层圈系统的一种主要表现型式。逆冲推覆构造常常掩覆了大片油田和煤田,并对许多金属矿床具有控制作用,因此,逆冲推覆构造掩覆区已成为寻找矿产的重要新领域。

19世纪40年代在欧洲阿尔卑斯发现了逆冲推覆构造,但是当时并未被人们承认。直到19世纪晚期,这种构造才被地质学家承认和关注。1884年盖基(A.Geikie)首次提出了Thrust(逆冲断层)一词。19世纪晚期至20世纪初,地质学家结合造山带的研究,掀起了研究逆冲推覆构造的第1次高潮。海穆(A.Heim)根据造山带中褶皱与逆冲断层的关系,认为在挤压作用下褶皱进一步发展成逆冲推覆构造,建立了褶皱一推覆(Fold-nappe)模式,提出了这类构造的基本结构和形成演化机制。与此同时,人们又发现一些逆冲推覆构造并没有强烈的褶皱伴生,只表现为变形不强的平板状岩席的推移和逆冲,因而安菲雷尔(O.Ampherer,1920)等又提出了冲断推覆(Thrust-nappe)模式。在19世纪晚期和20世纪初期,海穆等认为引起逆冲推覆构造的驱动力和基本作用是侧向挤压,但是夏尔德(H.Schardt,1893)等提出,重力是引起逆冲推覆构造的基本作用。所以,侧压说和重力说乃成为解释逆冲推覆作用的两种基本观点。

在研究逆冲推覆构造中一直存在一个令人困惑的重大难题,就是巨大推覆体在长距离运移中如何保持完整而不碎裂的问题。对此,1959年休伯特(M.K.Hubbert)等提出了异常孔隙压力说,他们认为,孔隙液压的浮力效应能使推覆体在运移中保持整体而不碎裂。这个观点越来越引起人们的注意和接受,现在地质学家普遍认为,异常孔隙压力在岩石圈多层圈的拆离滑脱中具有重要意义。

中国的翁文灏(1928)、王竹泉(1928)等在燕山褶皱带和内蒙地轴发现了逆冲构造;继之一些学者在宁镇山区也发现了这类构造;40年代初发现了著名的四川龙门山逆冲推覆构造,新中国成立后至70年代,中国地质学家由于受到升降运动主导论的影响,这方面的研究受到一定制约。80年代初,在国际思潮的影响下,也积极地开展了逆冲推覆构造的研究。

自70年代中期,国际上掀起了研究逆冲推覆构造的新高潮。1974年美国成立了“大陆反射剖面协调组织(COCORP)”,在南阿巴拉契亚造山带及其前陆进行了可控震源的深部构造探测,发现由前寒武纪变质岩系组成的阿巴拉契亚主脉之下是一条近水平的巨大逆冲拆离构造,使前寒武纪变质岩系推覆在下古生界地层之上;在前陆带,也是一套逆冲推覆构造,确证前陆盖层为一薄皮构造。这个发现轰动了整个地质界,既改变了对造山带构造的传统观念,也解决了长期争论不休的前陆构造是否是薄皮式的问题。由于下古生界可能含有油气,引起人们很大兴趣。与此同时,在落基山前陆带的逆冲断层下发现了大油田,逆冲推覆构造立即成为地质学家瞩目的研究热点。为了总结并推动逆冲推覆构造的研究,国际上于1979年在伦敦、1984在法国图鲁兹召开了以逆冲推覆构造为主题的学术研讨会。中国于1983年在大同、1985年在南京也召开了以逆冲推覆构造为主题的学术研讨会。研究进展主要表现在以下诸方面。

(1)建立了逆冲推覆构造的比较完整的三维模型。逆冲断层主要表现为由长而平的顺层发育的断坪与短而陡的切层断坡相交替构成的台阶式。逆冲推覆构造或成叠瓦式,或以顶板逆冲断层与底板逆冲断层及其间分支断层和断夹块构成的双重逆冲构造。可以是单层式,更常见的是多个推覆体叠置的堆垛。顺着逆冲方向,逆冲推覆构造可以分为根带、中带和锋带,各带的变形特征、变形性状、应力状态、缩短率、伴生构造等各具特色。逆冲推覆构造的前锋可以显露于地表,也可以隐伏于地下,因作用力的大小和速度、应变速率、岩石力学性质的不同而表现为多种形式。

(2)初步建立了逆冲作用的运动学机制。从逆冲断层系的叠瓦扇或双重逆冲构造的发育过程分析,有前展式和后展式两种扩展式。前展式中各分支逆冲断层自根带向锋带依次顺序产出,每一新的分支逆冲断层增生在先存逆冲断层之上,后展式中各分支逆冲断层自锋带向根带依次产出,每一新的分支逆冲断层发生在先存逆冲断层之上。两种扩展方式中以前展式更具有普遍性。曼德尔(G.Mandel,1981)等结合实际现象,对逆冲推覆作用中次级逆冲断层的发育机制和扩展进程进行了理论分析和模拟实验,初步建立了相应的模式。

为了查明逆冲推覆构造带的缩短率和位移距,引入了平衡剖面的概念和技术。所谓平衡剖面是指把剖面上的变形构造通过几何原则全部复原的剖面。通过逆冲推覆构造带的长度与地层展平复原的原始长度的对比,即可求出缩短量或缩短率;结合被错断的标志层的产出部位,可进一步求出位移距,从而使逆冲推覆构造的研究从定性趋向定量。在确定逆冲推覆的运移方向上,建立了弓箭原则和多种运动学标志。

总之,在研究逆冲推覆构造的运动学方面,通过扩展方式的分析,变形构造与复原展平的对比,几何平衡和能量平衡的相互印证,从变形进程的摸拟和计算,已将逆冲推覆构造的研究提高到一个全新的水平。

(3)深化了动力学机制的探索。逆冲推覆构造的动力学涉及到驱动力问题和变形力学问题。在驱动力问题上,从过去的造山挤压说发展为多种力源说。需要提出的是,在这方面的研究中将区域性逆冲推覆构造带的形成与板块俯冲和大陆碰撞联系起来,将表层逆冲推覆与深层构造活动联系起来,将挤压作用与伸展作用和重力作用联系起来。

(4)认识到逆冲推覆构造的广泛性。过去认为逆冲推覆构造主要发生于变形强烈的造山带及其前陆。现在发现,这类构造广泛发育于不同构造单元之中,甚至变形轻微的地台盖层中亦有逆冲推覆构造产出,不仅产出于地壳表层,在整个岩石圈的各级层圈中均有逆冲推覆构造发育。

(5)修正了逆推覆构造与相关构造的关系的认识。在研究逆冲推覆构造的早期,海穆提出了褶皱发展成逆冲推覆的观点。经研究发现,褶皱发展成逆冲推覆的论断至少是不全面的,尤其在造山带前陆上是逆冲作用引起褶皱。研究还发现,挤压推覆与伸展或重力滑覆常常是密切相关的,这些新发现说明,一些传统观点需要重新认识。

逆冲推覆构造今后研究的趋势可以概括为以下几点:(1)以逆冲推覆构造中各级构造及其相互组合为基础,配合数学模拟和物理模拟,以建立不同构造单元和不同构造环境中逆冲推覆构造的定量的三维几何模型。(2)将流变学、能量平衡等物理概念引入逆冲推覆构造,建立不同层次推覆构造的运动学和动力学特征及自表层到深层的相互联系和变化趋势;探讨构造运移的规律和机制。(3)将活动性不同的构造单元中的逆冲推覆构造进行对比分析,结合各种构造单元的发展演化和构造力源,以解决区域性逆冲推覆构造的驱动力的问题。(4)进一步探索挤压推覆与伸展滑覆的时空关系,揭示这种关系,不仅对查明逆冲推覆构造的演化史和形成机制具有重要意义,而且对认识岩石圈的层圈结构,各层圈的相互关系和发展史亦具有重要意义。

【参考文献】:

1 Price N J et al. Thrust and Nappe Tectonics. London: Blackwell Scientific Publication, 1981

2 Boyer S E. Thrust System. A A P G Bull,1982,66(9) :1196 ~1120

3 MoTliy C K A. Classification of Thrust Front. A A P G Bull,1986,70(l):12~25

4 Jamison W R. Geometric Analysis of Flod Development in Overthrust Terranes,F Str Geo,1987,9(2) :207~220

5 朱志澄.逆冲推覆构造(第2版).武汉:中国地质大学出版社,1991

6 McClay K R.Thust Tectonics.London:Chapman and Hall,1992

(中国地质大学朱志澄教授撰)

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