走滑斷層研究進展—以阿爾金斷裂為例

范勃然

（河北地質大學 地球科學學院，河北 石家莊 10077）

1 走滑斷層研究歷程

1.1 最早研究成果

17世紀末期的舊金山地震致使斷層發生大規模滑動，地質學家因圣安德烈斯斷層突然滑落至400多米這一地質現象開始研究，在20世紀的30～40年代，西方學者提出了走滑斷層的一些基礎概念。例如Sonder在1946年提出的全球剪切斷層格架，Kennedy開始提出平移斷層及其基本定義，國外學者認為區域走滑斷層是地殼主要運動之一。20世紀50年代，中國東部的郯廬斷裂帶也開始被地質學家們所認知，Moody和Hill在中亞、北美、阿富汗和西太平洋地區發現并對許多大型平移斷層進行了研究[1-3]。

地質學家們一開始并沒有涉及大區域內甚至達到全球范圍內關于走滑斷裂的研究，小范圍的偏多。由于無法解釋舊金山地震導致的斷層大規模滑動，國外一些地質學家開始研究大區域范圍內的走滑構造及其發生機制，并發表了舉世聞名的文章《Wrench fault tectonics》，在該篇文章中還討論了走滑斷層的遺傳模式，并在此基礎上，提出了平移斷層結構的基本原理，這是研究走滑斷層的一個進步點。隨后由于磁異常帶被人民發現，威爾遜提出了洋中脊轉換斷層的概念，人們開始大規模研究大洋中脊的走滑形式，該學者提出了大洋擴張的機制和著名的威爾遜旋回。

1.2 研究近期成果

隨著對地球研究地不斷深入，21世紀60年代末期魏格納提出板塊運動學說，地質學家們意識到自然界中還有許多大型走滑斷層未被識別。之后，Harland 提出了壓扭和張力的概念，以走滑構造解釋造山帶、盆地和油氣圈閉的開展與演變。Crowel研究了San Andres斷層。Freund和Wilcox分別研究了平移斷層的運動學和平移斷層的實驗分析結果。

1.3 現代研究成果

在70年代末期的時候，許多地質學家開啟對走滑構造進行更深入地研討。專家們在東南亞研討會上同意走滑斷裂與收縮構造等其他一些斷裂類型一樣重要。從近代開始，學者們以東南亞為走滑結構最合適的研究場所。地質學家書寫的 “傾斜走滑活動帶中的沉積作用”的論文集中詳細論述了傾斜走滑斷層的特點等，這既是對當時走滑斷裂構造研究的總結，也為后人的研究剖析打下堅實的根底，對走滑斷裂構造研究具有重要意義。

在此基礎上，地質學家們在80年代開始對走滑結構進行一系列研究。例如研究西太平洋中生代斜俯沖的Taira；討論全球走滑斷層遺傳分類的Woodcock；亞洲碰撞走滑斷層網的Tapponier研究與分析 ；長期對圣安德烈斯斷層的鉆研的Sylvester在1988年完成了“走滑斷層”這一著述，這一著述詳細總結了近50年來全球走滑斷層研究的成績和存在的問題；Sengor鉆研地中海地區的走滑斷層；Sengor對造山運動中走滑擠壓結構的分析研究。同時，在第29屆國際地質大會中確定了“走滑斷層構造與沉積”這一主題。20世紀90年代，國際巖石圈委員會為對走滑構造進行更深化地鉆研，成立了新的“大陸巖石圈走滑斷裂”課題組。隨著觀測和實驗技術的進步，走滑斷層在現代研究中取得了很大進展，如走滑斷層與深部流體的關系、走滑斷層與兩側地形的關系、走滑斷層的深部構造特征、走滑斷層的應變承載和分解機制、走滑斷層的活動特征與地震活動的關系。這一階段深化了對走滑斷層的鉆研。隨著研討的深化，學者們對走滑構造的地質作用，如盆地成因、板塊俯沖、碰撞、造山機制等有了更深入的看法[4]。

20世紀90年代，我國主要對郯廬斷裂、阿爾金斷裂等一系列大走滑斷裂帶進行系統地研究和分析。專家采納構造分析、古地磁、高精度GPS監測、磁組織、構造模擬等技術辦法鉆研了四周地塊或構造大走滑斷裂帶的旋轉幅度。劉和甫、許志琴鉆研了中國大陸東西部差異地域盆山耦合與走滑造山帶的關系。肖尚斌等人分別鉆研了走滑構造對油氣藏和地層的控制作用，走滑構造對走滑盆地沉積的控制作用，這些成果有利于人類探尋油氣成藏，進行油氣勘探。

2 走滑斷裂研究現狀

2.1 走滑斷裂的斷層效應

走滑斷裂的斷層效應又被稱為走滑斷裂的位移特征，主要由與走滑斷層斜交的非水平巖層或標志物的錯動來識別走滑斷層的位移。然而，在一些復雜的情況下，會導致標記層在平面或剖面上出現明顯的視覺錯位。

2.2 走滑斷裂的識別標志

走滑結構的變形往往構成一些特定識別標志，這也是標記走滑結構的依據。走滑斷層的識別標記分為截面標記和平面標記。剖面上被標記為地層的不連續性 、正花結構和負花結構、走滑斷層的內部構造和夾塊、絲帶效應和海豚效應。平面標志有：走滑帶兩側地質邊界水平錯開，具有帶狀分布和線性延伸特點。

2.3 走滑斷裂的伴生或派生構造

走滑斷裂作用往往構成派生或伴生的構造，這些構造受走滑斷裂帶上差異位置的多種要素控制，包含走滑斷裂的、應變率、排列組合、走向變化、應力大小和方向、巖石力學性質、先存構造等。由走滑引發的或與之相干的構造規律可用走滑應變橢圓來體現，該橢圓源于Cloos和Riedel的簡單剪切物理模擬實驗。相關構造包括：①主位移區(PDZ)是具有相同走滑構造區的連續走滑斷裂帶和里德爾（R）剪切帶，走滑方向與主位移帶相同，二者夾角為巖石內摩擦角；②銳角方向指示墻內斷塊的運動方向，也稱同向走滑斷層。③共軛謎語 (R′) 剪切，走滑方向與主位移區不相同，兩者的交角大，R剪切共軛，又稱逆走滑斷層。④同向剪切斷裂（P），又稱次級走滑斷層。⑤張性（T）斷裂，屬于局部張性斷裂，其方向垂直于走滑應變橢圓的局部延長方向。⑥雁行褶皺和逆沖斷層群僅在構造帶局部發育，走向垂直于應變橢圓的局部收縮方向。⑦Y向剪切斷裂與主位移帶平行。PDZ，R，P和Y在走滑應變橢圓中的剪切變形過程中彼此作用，構成走滑斷裂帶。在走滑斷裂主位移帶的構造組合中，局部構造帶的走向和走滑矢量的方向決定了斷裂帶的局部收斂和離散。走滑收斂帶會引起收斂擠壓或扭轉，導致地殼縮短和隆起;走滑離散區構成的釋放彎曲，伴隨著地殼的伸展、沉降和拉分盆地的形成。主位移構造帶的構造組合也受R、P剪切控制，常與正斷層、褶皺、線性路障、地塹塊等構造組合相關聯。雁列褶皺經常出現在走滑斷層周圍，這被認作是剪切變形的結果。⑧在主要走滑斷層上方或附近相對狹窄，穩定的地區發展雁列褶皺;它也可以在兩個走滑斷層 之間的大面積上形成。雁褶排列的傾斜方向與剪切主應力的傾斜方向相同，即右旋構成右旋褶皺，左旋構成左旋褶皺[5-8]。

2.4 走滑斷裂分類方案

隨著人們對走滑斷層了解地深化，走滑斷層的分類也逐步多樣化。本文經過對許多學者的走滑斷層分類措施的總結和剖析進行研究，認為其存在的主要問題是：對走滑斷層的分類界線不太清晰，同一分類體系中的分類尺度不一致，思索的因素不系統，分類結果中存在夾雜和附屬關系，難以區分走滑斷層的詳細類型，Woodcock和Miall的分類只考慮板塊邊界上的走滑斷層；依據劉和甫的分類，撕裂斷層屬于轉換斷層，在同一分類體系中具備包裹體關系；在夏邑平等的分類中，有太少太常見的因素，因而，很難精確識別走滑斷層的類型。目前，一些學者在現有分類的基礎上，提出了一種新的走滑斷層分類方法。依據動力學機制學者們將走滑斷層區分為主動走滑斷層及被動走滑斷層。主動走滑斷層是指在走滑應力系統下形成的走滑斷層;被動走滑斷層是指在非走滑應力狀態下形成的走滑斷層，被動走滑斷層可分為轉換斷層和轉換斷層，其中轉換斷層可分為單轉換斷層和復合轉換斷層。

3 阿爾金斷裂研究

3.1 阿爾金斷裂走滑發生時間

部分學者依據花崗巖的鋯石和磷灰石裂變徑跡冷卻年齡以及斷裂帶變形巖石的40Ar/39Ar進行的同位素測年來判定阿爾金斷裂的走滑年限。阿爾金斷層大規模走滑隆升的時間應為始新世至漸新世，約30Ma～55Ma。其余學者研究了阿爾金斷裂兩側沉積盆地和構造帶的演變及其與阿爾金斷裂走滑的關系。在排除掉一些干擾的數據后，依據40Ar/39Ar巖石同位素測年結果，40Ar/39Ar的巖石為89-92Ma，說明阿爾金斷裂的走滑時期位于白堊紀晚期 。但這兩種方法測出的差異性很大，劉永江認為，阿爾金斷裂深部的走滑作用早于地表的走滑作用，阿爾金斷裂有深部走滑向地表擴散。

3.2 阿爾金斷裂運動方式

目前，阿爾金斷裂帶的研究重點是斷裂帶的活動模式，目前主流觀點認為阿爾金斷裂具有左旋走滑、韌性剪切和逆沖推覆的特征，最大切深可達巖石圈，只有少數學者認為是右旋走滑。有學者認為阿爾金斷裂是元古界右旋剪切、第三紀以來左旋剪切、早（中元古代）阿爾金斷裂右旋走滑，特別是三疊紀和中生代晚期的巨型構造帶錯動、擠壓走滑斷裂、巨型構造帶錯動形成的。根據相鄰盆地沉積巖、阿爾金夷平面等資料，在斷層面上對比了相鄰盆地的洪積階地高程和中新生代巖相厚度，確定了阿爾金山的隆升歷史[9,10]。

4 結論

走滑斷層的研究探討經歷了一代又一代的深入并且形成了一定模式，但是走滑斷層的研究結論卻有著不同的觀點。例如阿爾金斷裂是一條典型的走滑斷裂，在斷裂發生時代、運動學方面和認識上存在很大差異，以巖石的成巖年齡、微觀構造學去界定阿爾金的明確走滑時限，以便更好地為油氣勘探服務，提高已探明的油氣儲量，是巖石工程勘察研究的價值所在，未來需要更深入地探討和研究，為我國油氣資源開發提供更多的信息資源。