1、10. 新构造运动,掌握新构造运动、新构造运动下限及研究意义。掌握新构造运动基本类型、方向和幅度，新构造断裂与岩浆活动和地震的关系。掌握新构造运动基本特征。新构造运动研究方法（地质构造法几亿年到几万年；构造地貌法几万年到几百年；考古法几万年到几千年；历史法几千年到现代；测量法几十年到几个月；遥感解译、地震、地球化学、测年、物理模拟和数值模拟法等）。本章重点新构造特征及研究方法。难点是新构造研究方法,10.1 基本概念及研究意义10.2 新构造运动的基本类型 （1）大规模的拉张运动 （3）大规模的走滑活动 （2）大规模的俯冲、碰撞活动 （4）褶皱运动10.3 新构造运动的基本特征 （1）新构造运
2、动的方向和幅度 （2）岩浆活动、地震与活动断裂的关系10.4 新构造运动的研究方法 10.4.1 深部地球动力学环境研究 10.4.3 地层及其变形研究 10.4.2 构造格架的研究 10.4.4 岩相变化研究 10.4.5 地貌（断层引起）研究 10.4.5.1 新构造升降运动的地貌标志 （1）断层崖 （2） 断层三角面和断层线崖 （3）断层崖的活动次数、幅度和时间的确定 10.4.5.2 断层活动引起的阶地变形 10.4.5.3 新构造水平运动的地貌标志（1）断层线走向弯曲处的构造地貌 （3）平直水平活动断层两侧的构造地貌（2）斜列断层首尾相接处的构造地貌（4）收敛和撇开断层水平运动形成的
3、构造地貌,构造运动（地壳运动）地球内部动力作用所引起的地壳结构改变和地壳内部物质变位的机械运动，称为地壳运动。构造运动主要按时间分为(古)构造运动发生于第三纪末期以前，新构造运动晚第三纪末和第四纪；现代构造运动五六千年前至现代。,10.1 基本概念及研究意义,新构造运动（neotectonic movements）指新第三纪以来或第四纪以来发生的构造运动。对新构造运动概念的几种看法：（1）第四纪时期发生的构造运动；（2）从新第三纪开始至现代的构造运动；（3）新第三纪和第四纪前半期发生的构造运动；（4）新构造运动不应给予时间限制，只要是造成现代地形基本特点的构造运动都是。,特点：(1)新生代以来
4、地壳运动十分强烈，水平和垂直运动规模巨大。如新阿尔卑斯运动或喜马拉雅运动，使特提斯海（古地中海）消失，出现地中海及两岸的山系和亚洲南部的喜马拉雅山；环太平洋沿岸岛弧，美洲西部边缘(科迪勒拉-安第斯山脉) 都是新生代造山运动的结果。这时期的构造运动不仅改变了海陆轮廓，奠定了现代地貌形态，还影响现代地球上气候带分布。,(2)新构造运动与新阿尔卑斯运动是有区别的，前者指新第三纪或第四纪以来的构造运动，后者指第三纪以来的构造运动。新构造运动对人类的活动有直接影响，人类往往可直接观察得到。(3)新构造运动是地质历史上最新的一个构造旋回，青藏高原大规模抬升，形成举世瞩目的世界屋脊。研究表明，新构造运动表现
5、的大幅度抬升，实际上是大规模水平运动引起。洋脊地带，岩石圈板块做背离运动，使板块增长；海沟处，板块做敛合运动，大洋板块俯冲消亡，大陆板块被,压缩抬升，形成年轻山系；转换断层带上，板块发生剪切活动。(4)新构造运动与古构造运动如加里东运动原则上相类似，但前者有特别之处。首先新构造运动是晚近地质时代的地壳运动，时间极其短暂；其二，新构造运动对现今地貌形成起明显控制作用；其三，它具有独特的综合研究方法。,10.2 新构造运动的基本类型,（1）大规模拉张运动大洋中脊地幔对流，洋脊处于拉张状态，新洋脊不断形成；大陆裂谷（如东非裂谷）发育大陆溢流玄武岩，它们代表新构造地壳的拉张活动。（2）大规模俯冲、碰撞
6、活动太平洋东西两侧均有海沟，大洋板块不断向大陆板块俯冲，大陆板块被挤压，形成新的造山带，如台湾、北美西部、南美安第斯山脉等新生代造山带。新生代地中海喜马拉雅带发生板块碰撞，印度板块与欧亚板块碰撞最引人注目，当今世界屋脊就是印度板块不断向欧亚板块推进背景下迅速抬升的。,地壳运动的方向性,水平运动垂直运动：,挤压,拉张,（造山运动）,升降运动,（造陆运动）,世界地形图,密西西比河,北美,地中海,印度,南美,非洲,亚洲,欧洲,澳洲,洋-洋俯冲（据C.J.阿莱格尔法 ，1987）,洋-陆俯冲（据C.J.阿莱格尔法 ，1987）,陆-陆俯冲（据C.J.阿莱格尔法 ，1987）,海侵层位（A）与海退层位（
7、B）1、2、3、4表示海面位置的变化；aa、bb表示垂直剖面,沉积旋回剖面示意图,岩层剖面上岩相的变化：,（3）大规模走滑活动美国加利福尼亚圣.安德列斯断层新生代发生大规模右旋走滑活动，中国鲜水河断裂大规模左旋走滑，均是当今活跃的地震带。1906年4月18日加利福尼亚州发生了震级8.3级，震中烈度11度，撼动美国96万平方公里土地的地震。旧全山不在震中，烈度仅9度，但断层穿过本市，建筑物倾毁，到处出火，水管破裂，无水可救，火势蔓延，连烧三日，全城2.8万栋房付之一炬。6万多人丧命，财产损失5亿美元。,加里弗尼亚,旧金山,圣安德列斯断层的新疤痕 这次地震罪魁祸首是圣安德列斯断层。这条断层南起墨西
8、哥的加利福尼亚湾，向西北美国境内延伸，到旧金山北的门多西诺角入海，大体与太平洋海岸平行，总长1000公里以上。据说，这条线就是太平洋板块和北美板块的接合部。1000多万年前，两板块衔接在一起，就象停靠在同一车站的两列火车。后各朝相反方向移动，太平洋板块滑向NW，北美板块滑向SE，裂痕越来越深。至今，断层已深入地壳3248公里，宽自几,米至1,600米不等。断层移动2.55厘米/年，但其力量分布不平衡，有的地段滑动，有的地段“咬住”不放。滑动段硬要拉着不动段移动，张力逐渐增强，直至断裂，爆发一次强烈地震。近百年来，本断层发生6级以上大地震26起，素有“地震之乡”之称。 旧金山这场灾难是圣安德列斯
9、断层大错动的结果。只见旧断层部位新出现一条430公里长的破裂带，东北侧下沉0.9米，南方位移6.3米。另有一条新断层从干线分支，穿过旧金山市区，成东北西南走向伸入海中。,有趣的是旧金山东南的霍利斯特镇的艾梅顿酒厂，1948年错误地把厂房建在圣安德列斯断层线上。1956年8月，人们发现厂房错开10厘米宽的裂痕，从屋顶到墙脚齐齐朝北西南东方向切去。到1969年，相错距离已达25厘米，房子变成两爿，一半在美洲板块，一半在太平洋板块。断块正向太平洋“漂”去。,圣安德列斯断层不会停止它的活动，太平洋板块总有一天要脱离大陆“漂”向大洋。据多年漂移速度推算，包括洛杉矶在内的太平洋板块，约在50万年后，将向西
10、北移动480公里，把旧金山海湾堵死（成为内陆）。再过13Ma，太平洋板块只剩一点连着大陆，旧金山又见到海洋。40Ma后，完全脱离，板块成了太平洋的海岛，洛杉矶成了岛港城市。 （4）褶皱运动新第三纪及第四纪中褶皱发育虽不及地质历史时期强烈，但断裂带附近常见地层褶皱现象。,9.3 新构造运动的基本特征,由于我国处在特殊的大地构造位置，使得新构造运动及新构造具有一定特殊性，主要有：（1）新构造运动的方向和幅度我国除水平运动外，垂直升降也相当显著，大陆在新构造期总体上升。上升幅度西部大于东部，但在西部一些刚性基底断块上，上升幅度偏小，形成西部大中型盆地如塔里木盆地。我国地形上的三大阶梯与新构造变化幅度
11、有关。,（2）岩浆活动、地震与活动断裂的关系断裂活动在新构造运动中不仅控制新构造的格局，同时控制了新构造期的岩浆活动和地震活动。新构造期断裂活动主要是继承先成断裂，特别是长期活动的深断裂，如金沙江和红河断裂。我国西部沿断裂形成高耸的山地及深陷的山间盆地，如点苍山和大理盆地；我国东部沿海沿新华夏系方向断裂形成密集的最新活动断裂群，沿断裂群发育新第三纪第四纪火山活动。,新构造期岩浆活动主要集中在东部。新第三纪比老第三纪剧烈，沿NNE及NE向形成大面积的熔岩覆盖。喷发时代大致可划为中新世、上新世、更新世早中期及现代。东北和南部喷发延续时间长，中部区只有较早的一到二期喷发。,地震活动与新构造关系密切。
12、强烈地震震中大部分沿断裂带分布。大陆最主要的地震活动带（沿贺兰山、六盘山、邛崃山一线）地震频度很高。由于强震沿线分布，而断裂间的断块内部常为微弱地震活动区。因而我国大部分地区成为强烈地震活动带和微弱地震活动交替出现的格局。时间上地震活动具一定的周期性。,汶川-茂县断裂,北川-映秀断裂,都江堰-安县断裂,10.4 新构造运动的研究方法,为了识别地壳运动或现今地壳运动的迹象，目前常用的方法有：（1）地质构造法几亿年到几万年（2）构造地貌法几万年到几百年（3）考古法几万年到几千年（4）历史法几千年到现代（5）测量法几十年到几个月（6）遥感解译、地震法、地球化学法、测年法、物理模拟和数值模拟法等,10
13、.4.1 深部地球动力学环境研究-地质构造法深部地球动力学环境控制一个区域的构造演化。通过对深部地球物理信息（重力、磁力、典型特征等）的剖析，能更加客观地反映新构造运动的本质。,10.4.2 构造格架的研究-构造地貌法我国以往的构造格架研究多注重对前喜马拉雅运动的研究，对新生代的重视不够。近年应用较多的是遥感解译，新第三纪以来活动的断裂航卫片影象清晰，遥感解译可初步揭示研究区的新断裂网络。但不是所有线状影象都是断裂，遥感解译结果还要经过野外较核。野外较核是多种方法（野外观察法、地球物理法和地球化学法等）的综合。对于大片被,第四系覆盖的区域，要配合地球物理方法和地球化学方法如甚低频、氡气测量等。
14、有些如要弄清新构造的深部展布，还要采用耗资较大的深部地震或大地电磁等方法。此外，历史地震和温泉资料的收集与分析对断裂活动性的研究也十分重要。,10.4.3 地层及其变形研究-地质构造法晚新生代地层厚度及分布、组成及变形等是新构造运动及其应力场演化研究的基础。在第四系覆盖区，系统收集钻孔资料，编制第四系沉积物等厚图，可判别该区的下降幅度及变化情况，如能测定该层年龄，可进一步推算下沉速率；在构造运动上升区，如露头较好，系统地测制地层剖面，可分析该区地层上升速率及新构造期应力场变动情况。,10.4.4 岩相变化研究-地质构造法沉积物特征是自然条件的反映。如残积、坡积相表示形成时处于上升的剥蚀条件；厚
15、的湖相或平原河流冲积相，表示该区是下降接受沉积的环境。研究新第三纪沉积物相变，有助于解决新构造运动性质和近似幅度。但岩相变化，可能是构造因素，也可能是非构造因素，且这种变化湖滨最为显著，故须辅以其它的证据。,10.4.5 地貌（断层引起）研究地貌是表明区域新构造的形迹之一，如水系特点、断层构造地貌（断层崖、断陷盆地的分布等）特征、地貌发育等的研究，可确立新构造水平或升降运动的幅度、次数、强度及断块间差异升降等等。断层能直接形成地貌，如断层崖，也能使原先的地貌发生变形，如夷平面、河流阶地、洪积扇被错断。断层活动还能使断层附近应力状态变化，产生挤压或拉张，形成高地或洼地。通过这些地貌的研究可揭示新
16、构造活动的历史。,10.4.5.1 升降运动的地貌标志（1）断层崖断层活动形成的陡崖。有不同的排列形式（图9-1）。地表出现平直、延伸较长的断层崖，多属张扭性断层形成；间断分布或呈之字型分布的常是张性断层形成；如是多条首尾相接的斜列式分布，则是属于压扭性断层；而压性断层常形成舒缓波状走向的断层崖。,图9-1 断层崖排列形式 A.连续线形； B.间断； C.之字型； D.首尾相接斜列,理论上，断层崖坡面倾角和断层倾角应一致。实际上，断层崖坡面倾角常比断层倾角要小，或断层崖上部倾角比下部倾角小。这与断层崖坡面发育有关。当断层崖刚形成，其坡面倾角与断层倾角基本相近，随时间推移，风化和剥蚀使坡面逐渐变
17、缓，如断层再次活动，在断层崖的下部又出现新的断层崖，其坡度比被改造过的老断层崖坡角要大，断层多次活动形成多个坡度不同的断层崖，从老到新坡度依次增大。因此，可根据断层崖坡面及其坡折数来推断断层活动次数(图9-2)。,图9-2 断层崖的坡度转折和 断层活动次数的关系,图9-3 断层崖坡脚的楔状崩塌堆积物,断层崖崩塌，在坡脚形成重力堆积物。当断层崖坡面达到相对平衡时，崩塌就减弱或停止。当断层再一次发生活动时，又出现新的断层崖，坡面又开始崩塌，形成新的重力堆积物。如断层多次活动，在坡脚堆积物剖面上可见到叠置的呈楔状的崩塌堆积物（图9-3）。每一层崩塌堆积物可表示一次断层活动。通过断层崖下楔状堆积体的研
18、究可推断断层活动历史。,(2)断层三角面和断层线崖完整断层崖受横穿断层崖的河流侵蚀，被分割成许多三角形断层崖，称断层三角面（图9-4）。有时断层直接切割山嘴，也能形成断层三角面。残留的断层崖三角面底线就是断层线，这里能见到断层破碎带。如三角面岩石坚硬，或断层崖形成时代很近，三角面清晰。如断层崖形成时代久远，长期的剥蚀作用，三角面高度逐渐降低，坡度变缓，三角面就成为较缓的山坡，山边线向山地方向后退并和断层线有一定距离（图9-4）。,图9-4 断层崖的演化（据Davis）1. 断层刚发生，形成高大的断层崖，2. 断块山地被剥蚀成断层三角面，3. 三角面进一步降低，后退，形成浑圆的山嘴， 山嘴已距断
19、层一定距离，4. 断块山地被夷平,(3)断层崖活动次数、幅度和时间的确定1）断层崖活动次数 断层多次活动形成断层崖，除在剖面上呈波折和坡脚处堆积多层崩塌外，地貌上还表现出上升盘的河流裂点和阶地等特征。当断层活动出现断层崖后，上升盘形成一些小沟，它们以下降盘的地面为侵蚀基准面而溯源侵蚀，并形成一个裂点和一级阶地(图9-5)。因此，根据裂点数和阶地级数（河谷下游处）能确定断层活动次数。当然，不是所有裂点都是断层,图9-5 断层崖的发展（据A.H.斯特拉勒）,形成的。如能将崩塌堆积的层数、断层崖的波折次数及断层上升盘的冲沟裂点数、阶地等相互印证，以此来断定断层崖的活动次数就更可靠。 2）断层崖活动幅
20、度 一般说断层崖高度就是断层活动幅度。但由于外力剥蚀，断层崖高度在不断降低，尤其是时代久远的断层崖。所以断层崖高度比断层活动幅度小，断层崖高度只能近似表示断层崖活动幅度。,3）断层崖形成时代确定：采集阶地中可确定年代的样品。如石英砂，炭化木等，测定阶地年代，进而推算断层崖形成时代；岩性一致地区用不同时期的航片比较或定位观测沟谷中同一裂点不同时期的位置，计算裂点溯源侵蚀速度，再量得裂点到断层崖的距离，可求出每一裂点形成距今的时间，得到断层活动时间；据断层错断古建筑物或已知年代的地质、地貌体来确定断层崖形成时间。,10.4.5.2 断层活动引起的阶地变形断层活动常使阶地错断变形。活动方向、幅度、时
21、间、次数和性质，对河流阶地的影响不一样。断层穿过阶地，如果阶地从新到老错距逐渐增大，则表明断层有过多期活动或长期持续活动，如某一河流发育四级阶地（图9-6），在活断层两侧各级阶地错距不同，在一级阶地错距5m，二级阶地错距10m，三级阶地错距10m，四级阶地错距20m。由此分析，一级阶地形成中或形成后，断层活动，错距5m，二级和三级阶地都是,10m，但包含着第一级阶地形成时的5m错距的活动在内，所以在第二级阶地形成时的一次活动，实际错距也是5m。第四级阶地错距是20m，这包含着以前两次断层活动的10m错距在内，故实际上错距是10m。如有准确的测年资料，可推算断层的垂直错动速率。,图9-6 断层垂
22、直活动错断河流阶地,当断层错过阶地并发生较明显水平位移时，通过阶地的研究也能推断断层的活动历史。如某条河流已有一级阶地，当断层发生水平位错，一方面河流发生位错，另一方面阶地发生位错而不再连续（图9-7B）。随后，河流下切侵蚀形成一级新的阶地，当断层再发生滑动时，新阶地被错开一定距离，老阶地再次被错开，这样老阶地的水平断距比新阶地的要大（图9-7C、D）。如果河流始终处于不断下切过程并形成阶地，同时断层多次活动，不同时期阶地错距将不一样（图9-7D）。,图9-7 断层多次水平活动形成的阶地变形 A、B、C、D是平面图，下图是剖面图,据水平活动断层两盘的各级阶地研究，可得到以下四种反映断层水平活动
23、幅度、次数和性质的地貌模式：断层长期水平活动地貌模式（9-8A）。不同时期的各级阶地都被错开，阶地从老到新错开幅度逐渐变小，且各相邻阶地错开幅度相差很小。,断层多次间歇性水平活动地貌模式（图9-8B）。各级阶地都被错断，其中有的相邻两阶地错距幅度相等，有的相邻两阶地错断幅度不等。大体是年代较新的比年代较老的阶地错开幅度要小。从图（9-8B）可看出，当第三、四级阶地形成后，断层活动一次，再第一、二级阶地形成后，断层又活动一次。据阶地错距可知，第一次断层活动幅度是b-c，第二次断层活动幅度是c或d。,断层长期稳定后突发水平错动地貌模式（图9-8C）。河流发育中断层不活动，形成了四级阶地，当最新阶地
24、形成后，断层突然活动，把所有阶地都错开，各阶地错距相等。断层长期水平蠕动中出现一次急剧活动地貌模式（9-8D）。年代较老阶地比年代较新阶地错开幅度大，多数两相邻阶地错开幅度相差很小，只有其中某两相邻阶地错动幅度很大。错距很小时，表示此断层呈缓慢移动方式活动，错距差较大时，反映这一时期断层活动剧烈。,图9-8 反映水平断层活动特征的地貌模式,断层长期稳定后突发水平错动,断层长期水平蠕动中出现一次急剧活动,断层多次间歇性水平活动,断层长期水平活动,断块山地的山麓阶梯和夷平面与新构造运动 断块山地的山麓带常形成多级山麓阶梯，山地内有多级夷平面发育。山麓阶梯是山地抬升过程中形成的，山地高夷平面记录了山
25、地早期抬升的历史，说明山地在较长时期稳定后再抬升。例如秦岭断块山地在沿断裂急剧抬升前，曾遭受长期剥蚀，形成宽广的夷平面，山地抬升后，这些夷平面抬升，现在山地内部还保留着完整的夷平面。研究一个地区的新构造运动性质，除上述各种方法外，还可用古地理或历史地理，考古，生物地理等研究成果作旁证，充实新构造运动的内容。,10.4.5.3 新构造水平运动地貌标志断层水平运动形成的构造错断地貌 如河流通过断层带发生弯曲；冲沟因断层水平错动而被切断；洪积扇向一侧偏移，且时代愈老的洪积扇偏移的距离愈大；山嘴水平错开形成三角面；沟谷被错断后，下游受阻形成小湖泊等。,断层水平运动形成的派生构造地貌 派生构造地貌与断层
26、运动方向、断层走向及断层附近介质条件等有密切关系。分以下几种： （1）断层线走向弯曲处构造地貌两种情况：一种是当两地块滑动时，在断层走向弯曲部位处于拉张应力状态；另一种是在断层转弯部位处于挤压状态。在拉张处地壳下陷，形成凹地，在挤压状态，形成上隆（图9-9）。当断层连续活动，上隆和下陷的中心随时间而迁移。,图9-9 断层走向弯曲处产生的拉张凹陷和挤压隆起（据J.C. 克劳韦斯）A右旋运动，B左旋运动,（2）斜列断层首尾相接处的构造地貌地表的一些断裂呈斜列分布，由于断层运动方向不同，在两断层的首尾相接部位，可产生不同的应力状态。当断层呈右行排列时，断层为右旋运动，在两断裂首尾相接部位将受挤压，地
27、壳上升形成高地（图9-10A）。当断层呈左行排列时，断层为右旋运动，在两断层首尾相接部位，将受拉张，地壳下陷形成凹地（图9-10B）。,图9-10 斜列断层首尾相接处的构造地貌,（3）平直水平活动断层两侧的构造地貌当断层水平运动时，在断块运动前方的断层端点附近，常受挤压而隆起，断块运动后方的端点附近受拉张而坳陷。结果在断层两侧形成两个隆起区和两个坳陷区（9-11）。隆起区在地貌上表现为台地或丘陵，坳陷区形成洼地或平原。,图9-11 平直断层两端点附近形成的构造地貌,（4）收敛和撇开断层水平运动形成的构造地貌一束平移断层，按运动方向来说，有逐渐收敛的，也有逐渐撇开的，它们常是主断层和分支断层斜交而成。例如在一个右旋断层体系内，两主要右旋断层相收敛，并且每一断层上有同时或间断的交错运动，断层间的楔形地块将挤压并抬升成高地（图9-12A）。如果那里的断层撇开，则楔形地块受拉张，从而下降形成低地(图9-12B)。,图9-12 右旋断层收敛右旋断层收敛（A）断层楔形地块上升；右旋断层撇开（B）断层楔形地块下降；（根据J.C.克劳韦尔),
