冲断构造带基底拆离构造

2025-03-11 23:22:10

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回答1：

Bally等（1966）根据地表地质和地震反射波及测井资料，最早论证了加拿大南部落基山脉的基底拆离构造的特征，提出基底拆离构造是造山带冲断带构造的一个普遍特征。随着大陆地质研究的进展和地球物理探测技术的应用，特别是地震方法的应用。美国地球物理学家 Schilt等（1979）对阿巴拉契亚山脉南部首次进行大陆反射剖面的研究，发现该山脉5～15 km的深度有一个巨大规模的拆离构造，从谷岭区朝东南方向插入内皮特蒙特山麓之下。地表地质构造研究也证明，兰岭构造窗内确有沉积层盖在结晶岩之下，上覆的结晶基底呈薄岩席状沿着这条巨大的近水平滑脱面从东南向西北方向作远距离的滑移，其水平位移量超过200 km。喜马拉雅山脉是一条年轻的新生代陆陆碰撞造山带，该山脉也发育有一系列向北缓倾的大型叠瓦状岩片（Windley，1983）。Seeber（1983）根据喜马拉雅山弧西北端地震台网的地震资料和石油勘探的地下资料，认为这些大型叠瓦状推覆岩片之下，有一个向西藏方向倾斜的大型拆离面，倾角很缓，从锡瓦利克向北延伸到喜马拉雅山下，深度5～10 km。Mattauers（1986）认为该拆离面延伸到地幔，终止于地幔。由于以上这些重大发现，国际地学界许多学者逐渐认识到大陆内部也存在类似于大洋板块那样的俯冲作用，但与大洋板块不同的是大陆内部是一种硅铝层内的俯冲，即一部分陆壳俯冲到另一部分陆壳之下，Cook等（1979）、Hsu（1979）、Seeber等（1983）把这种构造称之为薄皮构造。Bally、Snelson（1980）根据1906年首先提出这种作用的Ampferer的名字把大陆基底的地壳缩短与俯冲作用叫做A型消减作用。人工地震测深台站观察和大地电磁测深也揭示出我国秦岭造山带也存在这种大型拆离构造，该拆离构造可能延伸到下地壳。Sober、Barber（1982）研究苏格兰莫因断层深部构造特征后认为，莫因逆断层向深部延伸与莫霍面发生拆离构造，类似的大型壳幔拆离构造在扎格罗斯山也有发现（Bird，1978）。

图6-1 库车盆地冲断构造主要褶皱π圆图

图6-2 由Elliot 弓箭法确定冲断构造运移方向

以上实例说明，如果造山带存在这样一个大型拆离构造，那么造山带连续活动，必将造成这些拆离构造重新活动从而产生山脉再次隆升以及克拉通方向挠曲盆地的发育（Deway等，1986）。中新生代天山造山带重新活动和山前发育的库车陆内挠曲盆地是否也是这种情况，这取决于天山造山带及山前库车盆地是否存在这样一个大型拆离构造。天然地震资料表明（汪振文，1988），天山地区中地壳下部存在纵波速度为6.3 km/s的壳层，其下纵波速度为7.0 km/s（汤良杰，1986）。杨福忠和张恺（1991）认为库车-拜城冲断带在古生界被动大陆边缘沉积建造层顶面有滑脱现象，并造成人工地震资料反映低速层存在（见表6-1），这个低速层反映了20 km深左右拆离层的存在。根据现代地震震源深度资料（表6-2），也从另一方面证实了库车盆地冲断带下伏20 km左右存在拆离构造，结合人工地震资料，这个深度是该冲断构造带更深层次上的拆离层的深度。

表6-1 塔里木盆地北部地壳分层结构

表6-2 库车盆地震源深度表

世界上大多数造山带的冲断带都具有一个共同特征是存在一个拆离的基面（basal surace）或滑离的基面（basal detachment）（Seeber，1983；Mattauer，1986），在此面之下为相对未变形岩石。一般把拆离基面作为构造平衡地质剖面的下部边界，所选取的剖面下面边界为最下面逆冲席之下的未变形原地基底。在许多逆冲构造区，这一构造基底同地层变质和（或）结晶岩石基底一致（Woodward等，1989）。基底的深度可用地球物理方法计算出来，因此本文根据库车盆地冲断构造带比较清楚的冲断前峰带南侧（即库尔勒-库车公路附近）的地震剖面资料（图6-3），以及速度谱资料计算出未变形沉积盖层基底深度为海平面以下7 km深，加上地表海拔高度，基底面深度近似为8 km。该基底面向北延伸，倾向北，倾角为2.5°。这个倾角即为库车盆地冲断构造基底面倾角，即库车盆地冲断带中构造发育的拆离基底面倾角。显然，该基底面的深度比较大，其原因可能为冲断层前缘发育挤压盆地，堆集巨厚沉积物的缘故。研究表明，2°～3°的基底倾角是大多数逆冲带内的平均倾角（Bally等，1966；Dalstrom，1969，1970；Dixon，1982；Roeder、Witherspon，1978）。如怀俄明冲断构造带Darby冲断层到Paris冲断层基底倾斜度为61 m/km（3.5°），从Absaroka到Meade冲断带基底倾斜度为79 m/km（4.5°）；加拿大落基山冲断带的基底倾角为2.5°～3.5°（Woodward等，1989）；阿巴拉契山冲断带的基底倾角为1.15°～2.5°（Roeder、Witherspon，1978），巴基斯坦苏尔加山基底倾角2.5°（向北倾）（McDougall，1991）；新巴布亚几内亚冲断带基底倾角为3°（Hobson，1986）；巴基斯坦Sulainman lobe冲断层的基底倾角为2.5°（Jadoon等，1992）；波利维亚安底斯山冲断带及前陆盆地的基底倾角为1°～3°（Barby等，1992）。Roeder（1988）还认为年青的冲断带可具有倾斜较陡的基底，倾斜度可达4.8°。

图6-3 库车盆地冲断构造带依奇克里克背斜—亚肯背斜地震剖面图（示基底拆离面位置）

由此可见，2.5°基底倾角也是库车陆内挠曲盆地及发育的冲断构造带的基底斜度。如假设这个斜度不变，且能延伸到天山内部，一直到中、南天山缝合线。由1∶200万新疆地质图（1985）可以测得从库尔勒-库车公路到此缝合线大约有100 km，该基底延伸到此处，其基底的深度可达14 km左右（包括地表高程），这个深度正好位于脆韧性转换带上。由于天山地区缺乏大陆深部地震反射研究，故此其基底延伸只能是推测性的。

对库车盆地冲断构造带上布置的其他地震测线的反射剖面资料，也证实了库车盆地冲断构造存在倾角2.5°的基底拆离面，这个基底拆离面是库车盆地冲断构造发育的最下部界面。根据现有的资料分析，基底面之下为古生代和早前寒武纪岩石。由于库车盆地存在基底拆离构造，因而盆地内部沉积构造楔形体可沿一系列软弱滑脱面形成次一级拆离构造。根据野外地表地质调查和地震剖面构造解释、钻井资料，控制库车盆地中新生代地层变形的拆离面主要为晚三叠世黄山街组厚层页岩和塔里奇克组煤系地层，以及中新世古迪克组膏盐岩（表6-3）。次级构造拆离面为晚侏罗世齐古组红色泥岩和早白垩世巴西改组下部泥岩。实际上，由于沉积岩石岩性和相变关系，这些拆离面会发生阶梯状变化，具体断层迹线需要精确平衡剖面技术来确定。

表6-3 库车盆地地层系统、滑动面位置及盆地构造演化阶段划分

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