走滑盆地

走滑盆地是指板塊或斷塊在剪下作用下發生沿板塊或斷塊邊界走向的滑移時,在垂直於板塊或斷塊邊界的剖面上所表現出來的變形並不造成地殼的伸長或縮短。這種變形稱為走向滑移變形,在走向滑移變形過程中形成的盆地統稱為走滑盆地。

基本介紹

• 中文名：走滑盆地
• 外文名：strike-slip basin
• 學科：沉積學
• 釋義：與走滑斷層作用有關而產生的盆地
• 類型：雁列、縱向鬆弛盆地等
• 發育模式：拉分盆地、轉換伸展盆地

類型

與走滑斷層作用有關而產生的盆地，總稱為走滑帶盆地。這些盆地發生在走滑斷層帶內的局部拉張地區，其中以拉分盆地最為重要。分為以下四種基本類型。

一)雁列張性盆地

雁列張性盆地以正斷層為邊界，長軸與主幹走滑斷層斜交，常有一定分量的旋轉。我國山西汾河地塹系及魯西北西向斷谷系均屬這類盆地。

(二)縱向鬆弛盆地

縱向鬆弛盆地常呈尖菱形或豆莢形，產生在離散鬆弛的斷層地段。盆地長軸平行主幹斷層，其中常有張剪性斷層通過，並在邊緣出現雁列褶皺。其拉張軸垂直主斷層，盆地底面往往高低不均一，常一側翹起，另一側下傾。在盆地中主斷面向上分支呈現負花狀構造。這類盆地在我國研究還不多，東部某些具有負花狀構造的老第三紀盆地有可能屬此種類型。

(三)拉分盆地

拉分盆地產生在兩個走滑斷層羽列重疊部位的拉張區，其拉伸軸基本上平行主斷層。這類盆地表現為菱形斷陷。

(四)轉換伸展盆地

近年來發現有許多與大型走滑帶有關的盆地，其形成演化並不能很好地用走滑帶的“拉分”模型解釋，而是受伸展與走滑運動雙重機制控制，引起伸展的拉伸作用力的方向與走滑方向垂直。Ben-Arrabam和 Zoback(1992a)描述了死海等盆地的轉換 -伸展過程。在我國，發育在紅河斷裂帶之上的鶯歌海第三紀盆地也顯示了伸展與右旋走滑雙重機制的聯合作用。此外多重機制對沉積盆地形成演化的控制在中國東部第三紀盆地中有普遍性，如渤海灣盆地受伸展與走滑雙重機制影響，而以前者為主。各種作用的強度因地而異。轉換 -伸展盆地區別於拉分盆地的主要特徵是盆地結構的不對稱性，即沿盆地長軸方向一側是呈線狀的走滑斷層，而另一側為與走滑斷層平行或近平行的正斷層。我國東北第三紀盆地伊舒地塹即顯示了轉換伸展盆地的典型特徵（右圖 ）。

發育模式

1、拉分盆地的發育模式

關於拉分盆地的發育機制有以下 4種模型：

① 走滑斷裂的疊覆;

② 離散斷層段的滑動;

③ 雁行式斷裂或里德爾剪下的集結作用;

④ 相鄰的小次級盆地結合成較大的系統。

(1)最簡單的模型基於前人對活動拉分盆地的研究，例如，死海和紐西蘭的Hope斷層帶。具有水平分離作用的，相鄰的不連續的平行斷層會出現重疊現象。當主斷層延長時，斷層的疊覆也加長，由於平行主斷層的拉伸，使盆地伸長而寬度保持不變。隨主斷層疊覆量的增加，拉分盆地出現明顯變化。當疊覆量約等於分離量時，拉分盆地在伸展區內發育兩個被基底的次級走滑斷層帶分開的沉積中心。隨著疊覆量的增加，沉積中心變得越來越大，而走滑斷層干涉帶越來越寬。

(2)一些活動拉分盆地的野外詳細填圖表明，邊界走滑斷層可能是不平行的。這種情況下，非疊覆的斷層稍微離散，它們之間由短的傾斜片段相連。繼續走滑可能會在傾斜斷層的一側形成盆地，而在斷層地另一側造成擠壓。

(3)剪下箱實驗表明，拉分盆地在構造上類似於產生在黏土實驗材料上的雁行式伸展破裂，隨著變形的繼續，剪下破裂連線形成拉分盆地。

(4)通過對世界範圍內大量的拉分盆地規模的統計可以看出，盆地長度(斷層疊覆)和盆地寬度(斷層分離)之間存線上性關係：一般拉分盆地的長度是寬度的三倍，而與它們的絕對大小無關。這可能是隨著水平斷錯的增加，相鄰的拉分聚合成一個較大的盆地，或者新形成的斷層與原有的斷層平行(Aydin和Nur，1982，1985)。

2、轉換伸展盆地的發育模式

轉換 -伸展型盆地形成機制非常複雜，Ben-Arraham和 Zoback(1992b)在死海盆地和聖安德列斯斷層帶應力狀態研究基礎上提出了走滑斷層帶強度對應力作用方向的控制機制。其核心是一個高強度岩石圈包裹一個軟弱走滑斷層帶的應力方位模型。在這一模型中地殼強度以經典的斷層力學模型為基礎確定。他們的計算結果認為，斷層附近最大主應力的方位是區域應力方位和斷層帶岩石強度的函式。

構造系統

盆地走滑構造系統中，最主要的是走滑斷層，這類斷層的特徵是在平面上表現為直線型或曲線型位移帶。聚合型扭動會形成雁列褶皺，並可能伴生雁列式逆沖斷層，而離散型扭動則主要出現雁列式張性正斷層。在深部，由相對狹窄、近於直立的主位移帶組成。在沉積蓋層中，斷層向上並向側旁分叉張開，重新組合成辮狀撒開的斷裂。向上分叉斷層撒開的形狀，形成通常所說的“花狀構造”。一些走滑斷層在深部(或向上)終止於低角度的拆離構造。

盆地走滑構造系統複雜有序，平移構造多種多樣，右圖表示了各種平移構造的綜合模式。這些平移構造的發育受控於：

① 在走滑過程中，相鄰斷塊匯聚或分離的程度;

② 位移的規模;

③ 發生變形的沉積物和岩石的物性;

④ 前期先成構造的格局。以上每一種因素都具有沿同一條斷層，隨時間發生變化(除最終結果外)的趨勢。

充填演化特徵

走滑盆地可以發育在多種板塊構造背景之下，其中的充填地層在沉積環境方面也有很大的變化，經受的氣候條件也千差萬別。儘管存在這些明顯的差別，但是在盆地充填演化方面仍然顯示出一些獨特的特點。

1.盆地結構的不對稱性

盆地結構上的不對稱性是走滑型盆地的特徵之一，特別是斷層最先沿盆地一側發育時，或者是轉換伸展盆地更是如此。在轉換伸展盆地中其不對稱性表現為盆地的一側為走滑斷層，而另一側邊界為正斷層，盆地內部的充填由走滑斷層一側向正斷層邊界一側增厚。除了以上橫向上的不對稱性之外，在縱向上即平行盆地長軸方向上轉換伸展盆地也具有明顯的不對稱結構特徵。在轉換伸展盆地中，盆地的橫斷層往往伴有一定的走滑運動，斷層的延伸常常超過盆地範圍而切入到盆地相鄰的基底地區。如死海挨拉特灣北部和南部邊界斷層，我國伊通地塹北部的第二松花江斷層和南側東遼河斷裂等均具有上述特徵。

2.盆地沉積充填的不對稱性

一般在主要走滑斷裂一側堆積巨厚的沉積物，湖相沉積主要集中在靠近主走滑斷裂的盆地軸部。從沉積體系的發育看，在走滑斷層一側往往發育陡坡扇三角洲體系，並常常有小型碎屑流占優勢的沖積扇、湖底扇等形式的粗粒沉積角礫岩。該相帶一般呈窄長狀，其向盆地軸部延伸的距離很小。總體上看，走滑斷層側的沉積物在總充填物中所占比例較小。在拉分盆地中次級走滑邊界或轉換伸展盆地中正斷層構成的緩坡邊緣沉積有更大規模的，並以河流為主的沖積扇辮狀河，曲流河緩坡型三角洲和三角洲沉積。這些河流為主的扇體具有較好的分選、磨圓，粒度一般也較細，它們在總充填物中占的比例相當大，盆地內的多數沉積物都是從這一側進入盆地。盆地的基底從正斷層一側向走滑斷層一側傾斜，因此，盆地的長軸及沉積中心都與該邊緣平行，並朝該邊緣遷移。

3.盆地沉降中心有明顯的遷移性

走滑作用是走滑型盆地的最基本的構造特徵之一，由於走滑平移活動的影響，表現為盆地的沉降中心隨時間發生遷移和沉降中心軸向的改變。右圖表示盆地主物源位於盆地的端部或側邊時所導致的盆地沉降中心的遷移變化。如果盆地的主物源來自盆地的一端，可以形成如圖a所示的盆地充填格架，表現為盆地的沉降中心向離開走滑運動的方向遷移，沿地層傾向方向（河流上遊方向），沉積地層逐漸變得年青。如果主物源來自另一端，沉降中心向下游遷移，如圖b所示。在上述情形下，形成的盆地傾斜地層的厚度可能大於盆地的沉降深度。

4.快速沉降和幕式演化

由於走滑斷層的快速滑移(普遍可以達到 1～10cm/a)，盆地的沉降非常快速，甚至比一般伸展裂谷盆地的沉降速度還要快。這主要是由於走滑盆地非常狹窄，拉伸作用期間形成的熱異常可以很快地損耗散失，從而促進了岩石圈的冷卻沉降。

在盆地演化的早期階段，由於盆地迅速沉降，河流和其他沉積物輸送系統還沒有完全調整適應新形成的盆地地形貌背景，因此，盆地發育的初期常常僅被湖水或海水注入填充。隨後，適應新的地形背景而受到改造的先存的和新形成的河流或海底峽谷等沉積物輸送系統形成，並向盆地輸送大量的沉積物。已知的走滑盆地的沉積速率很高，變化範圍在 0.5～4m/ka之間。如此高的沉積速率常常可以保持與盆地沉降同步或超過盆地的沉降。陸相拉分盆地一般被沖積扇或湖相沉積體系充填，相帶窄，且變化快。受盆地幕式的走滑作用和沉降的控制，可以產生從湖相到辮狀河平原或從辮狀河平原到湖相的多次變化。當然，氣候從潮濕到半乾旱的變化也可以導致上述的旋迴。

海相拉分盆地的沉積充填以深海相沉積開始，包括碎屑流和濁積岩。當盆地的流域範圍增大時，其沉積環境轉變為淺海相，最終盆地填滿後可以保持陸相沉積環境。