陳書平，柳鈞譯，勾琪瑋，袁浩偉

1)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國石油大學(xué)(北京))，北京，102249;2)中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京，102249

內(nèi)容提要：走滑構(gòu)造是地殼上最重要也是最復(fù)雜的構(gòu)造之一，盡管經(jīng)歷了長期研究歷史，但在其某些特征方面還存在著不確定認(rèn)識(shí)。筆者等基于力學(xué)和脆性破裂理論以及安德森斷層模式，分析了走滑構(gòu)造的成因類型及相關(guān)構(gòu)造的幾何學(xué)特點(diǎn)。在總結(jié)走滑構(gòu)造基本特征的基礎(chǔ)上，說明了沉積盆地中大型走滑構(gòu)造是基底先存斷層或薄弱面復(fù)活形成，局部有新生型的，提出了準(zhǔn)摩擦滑動(dòng)的概念。明確了直扭、壓扭和張扭的含義，并將亞簡單剪切應(yīng)用于分析斷層活動(dòng)。細(xì)化了各種構(gòu)造的發(fā)育順序，討論了不同性質(zhì)構(gòu)造的形成條件，強(qiáng)調(diào)了構(gòu)造幾何關(guān)系與走滑帶應(yīng)力性質(zhì)的關(guān)系。歸納了花狀構(gòu)造形成的構(gòu)造部位，明確了走滑構(gòu)造帶結(jié)構(gòu)及其主控因素，并用于地表和地下走滑構(gòu)造的識(shí)別。

走滑構(gòu)造是走滑作用形成的構(gòu)造總稱。走滑構(gòu)造可以是一條走滑斷層，也可以是具有一定寬度的構(gòu)造帶，內(nèi)部由交織的斷層和斷塊組成，該構(gòu)造帶也稱為走滑構(gòu)造帶或主位移帶，該走滑帶向深部都會(huì)連接在一條主走滑斷層上。走滑作用就是指走滑斷層或走滑構(gòu)造帶兩側(cè)巖體發(fā)生了沿走向方向(水平方向)的滑動(dòng)或扭動(dòng)。走滑構(gòu)造是地殼上最普遍、最復(fù)雜、最具代表性的構(gòu)造之一(Lowell, 1985；吳福元等, 1994；金之鈞等, 2004；Cunningham and Mann, 2007；Allen et al., 2013；Anderson, 2018；賈承造等，2021)，其具有重要的油氣地質(zhì)意義(Lowell, 1985；池英柳和趙文智, 2000；Morley et al., 2004；Gogonenkov and Timurziev, 2010；Chen Shuping et al., 2010, 2018；余一欣等，2014；Ghamrya et al., 2020；劉永濤等，2020；Yuan Haowei et al., 2021；袁敬一等，2021；云露，2021a)。

盡管一般意義的走滑斷層并不強(qiáng)調(diào)斷面是否直立(Fossen, 2016)，但沉積盆地的走滑構(gòu)造是指具有陡傾斷面(走滑斷層)或陡傾雁列軸面(走滑構(gòu)造帶)。走滑構(gòu)造可劃分出直扭型、張扭型和壓扭型(Sanderson et al., 1984；Dooley and Schreurs, 2012；胡志偉等，2019; Chen Shuping, 2020a, b)，直扭型是指兩斷盤沿?cái)鄬幼呦蚓€做平行移動(dòng)，張扭型是指兩斷盤有背離運(yùn)動(dòng)的趨勢，壓扭型是指兩斷盤有相向運(yùn)動(dòng)的趨勢。尾端自由的平移斷層也叫平推斷層，連接不同構(gòu)造的平移斷層也叫變換斷層或轉(zhuǎn)換斷層(Fossen，2016)。張扭和壓扭與斜滑的概念有一定區(qū)別，斜滑指的是傾斜斷面上盤的相對(duì)滑動(dòng)(Richard et al., 1995；朱志澄，2006)，兩盤相對(duì)滑動(dòng)方向既不平行斷層走向線，也不平行斷層傾斜線，可劃分為正—平移斷層或平移—正斷層、逆—平移斷層或平移—逆斷層，次要位移性質(zhì)在前、主導(dǎo)位移性質(zhì)在后。在安德森斷層形成模式中，不存在斜滑斷層，斜滑斷層反映的是兩期斷層活動(dòng)。

近年來，隨著走滑帶內(nèi)不斷有重要的油氣發(fā)現(xiàn)(鄧運(yùn)華，2004；許志琴等，2004，2016；陳書平等，2010；徐長貴，2016；Wu Guanghui et al., 2018;尹帥等，2018；胡志偉等，2019；柳永軍等，2019；石文龍等，2019)，走滑構(gòu)造的研究得到了重視，在走滑帶控油氣方面取得了重要進(jìn)展。走滑構(gòu)造通過斷裂作用，改善斷裂帶附近的儲(chǔ)集物性(Lan Xiaodong et al., 2015；張保濤等,2015；馬德波等，2019；云露，2021b)。走滑構(gòu)造差異活動(dòng)，既可以作為油氣運(yùn)移的有利通道，也可以形成油氣遮擋與封閉條件，是控制油氣沿走滑斷裂帶呈現(xiàn)平面上和垂向上差異富集的重要因素(Teng Changyu et al., 2014；鄧尚等，2018；能源等，2018；;曹自成等，2020；劉寶增，2020；Wu Guanghui et al.，2020；楊海軍等，2020)。但目前在關(guān)于走滑構(gòu)造形成的力學(xué)條件、分支斷層與主位移帶幾何關(guān)系、不同性質(zhì)的分支斷層出現(xiàn)的順序和控制因素等方面還存在著一些不確定性認(rèn)識(shí)。在走滑構(gòu)造形成力學(xué)條件上，有的劃分為純剪切和簡單剪切兩種情況，但這兩個(gè)概念是變形方式，而且也沒有說明這兩種“力”方式到底有什么區(qū)別。走滑構(gòu)造帶內(nèi)部的多種構(gòu)造，包括斷層和褶皺出現(xiàn)的順序如何、出現(xiàn)哪種構(gòu)造的控制因素是什么等也都沒有理論說明，大多數(shù)只是從物理模擬或數(shù)值模擬結(jié)果上進(jìn)行現(xiàn)象說明。走滑構(gòu)造帶垂向上的構(gòu)造變化決定因素是什么，構(gòu)造帶內(nèi)部隆坳本質(zhì)是什么，所謂的張扭、壓扭斷層斷面上的應(yīng)力狀態(tài)如何，等等。筆者等基于二維靜力學(xué)、脆性斷裂理論和安德森斷裂形成模式，試圖對(duì)上述各方面問題嘗試做一些理論說明，以期拋磚引玉，對(duì)走滑構(gòu)造的認(rèn)識(shí)和進(jìn)一步研究起到一定的幫助作用和參考意義。

1 力與斷裂

宏觀上從外部看，力的作用方式可分共軸作用力和非共軸作用力(力偶)，前者對(duì)應(yīng)一般意義上的純剪切變形，后者對(duì)應(yīng)一般意義上的簡單剪切變形。如果內(nèi)部有斷層發(fā)生，斷層兩盤發(fā)生了相當(dāng)程度的位移，則斷層面附近的變形方式將都表現(xiàn)為簡單剪切或亞簡單剪切(Fossen, 2016)。因此，所謂的純剪切和簡單剪切要考慮觀察尺度或構(gòu)造序次。

巖石在力作用下，如果力大小超過巖石強(qiáng)度時(shí)，巖石就將發(fā)生破裂。適合地殼淺層巖石破壞的破裂準(zhǔn)則是(莫爾—)庫倫準(zhǔn)則(Kohlstedt et al., 1995)和摩擦滑動(dòng)準(zhǔn)則(Byerlee，1978)(圖1)。庫倫準(zhǔn)則認(rèn)為，共軸力作用下可以形成兩組共軛斷裂，如Fc(圖2a)，斷裂面交線為中間應(yīng)力軸，最大應(yīng)力軸在銳角內(nèi)，共軛剪裂角為90°-α，α為巖石的內(nèi)摩擦角。庫倫準(zhǔn)則的表達(dá)式為：

圖1 地殼淺處的巖石斷裂準(zhǔn)則(假定原巖、先存斷裂、先存薄弱面的內(nèi)摩擦角相等，原巖內(nèi)聚力τ0最大，先存斷裂內(nèi)聚力為0，先存薄弱面內(nèi)聚力在0和τ0之間)

τ=τ0*+σn*tgα

(1)

式中，τ為剪應(yīng)力，τ0*為內(nèi)聚力，σn*為有效正應(yīng)力，α為內(nèi)摩擦角，tgα為內(nèi)摩擦系數(shù)。τ0*為0時(shí)，為摩擦滑動(dòng)準(zhǔn)則；τ0*為原巖內(nèi)聚力τ0時(shí)，為庫倫準(zhǔn)則；τ0*介于0與τ0之間時(shí)，代表具有一定內(nèi)聚力的先存薄弱面，如陡傾巖層面、軟弱層、劈理等，定義為準(zhǔn)摩擦滑動(dòng)(Chen Shuping, 2020b)。

地殼淺部巖石，圍壓較小時(shí)，當(dāng)張應(yīng)力達(dá)到抗張極限時(shí)，就產(chǎn)生張斷裂，以格里菲斯破裂準(zhǔn)則(Griffith，1920)判斷(圖1中未畫出)。這里的張斷裂是指兩盤位移方向與斷面法線方向一致的斷裂。

在力偶作用下，按庫倫破裂理論，扭動(dòng)帶將不能直接形成平行力偶方向的斷裂，而是首先發(fā)育與力偶方向斜交的斷裂或褶皺帶，然后沿該帶發(fā)生斷裂(圖2b)(朱志澄，2006)。當(dāng)巖石脆性較大內(nèi)聚力較小時(shí)，初次斷裂不明顯或規(guī)模較小，這時(shí)扭動(dòng)帶表現(xiàn)為一條斷層，即簡單剪切走滑斷層。當(dāng)巖石塑性較大和內(nèi)聚力也較大時(shí)，則容易形成明顯的分支或伴生構(gòu)造。

圖2 共軸力與力偶和斷裂(據(jù)Sylverster, 1988; Chen Shuping et al., 2013，修改)

如果巖石中存在先存斷裂或薄弱面，先存斷裂面上沒有內(nèi)聚力，則在原巖中新的共軛剪斷裂形成前，將沿某些特定方向的先存斷裂面首先發(fā)生摩擦滑動(dòng)使斷層復(fù)活(Byerlee，1978)。在圖1中，線段EB上的點(diǎn)所代表的面就是活動(dòng)先存斷裂面，其示意范圍見圖3的豎線區(qū)。先存薄弱面，具有一定的內(nèi)聚力，其值介于0與原巖內(nèi)聚力之間，在新的庫倫破裂形成前，發(fā)生準(zhǔn)摩擦滑動(dòng)(Chen Shuping and Chen Zongpeng，2020；Chen Shuping, 2020b)。在圖1中，線段DC上的點(diǎn)所代表的面就是活動(dòng)先存薄弱面，其示意范圍見圖3的橫線區(qū)(由于與豎線相交，表現(xiàn)為網(wǎng)狀區(qū))。因此先存斷裂或薄弱面存在時(shí)，將沿這些面首先形成斷層，斷層是單方向的，經(jīng)常被誤認(rèn)為是簡單剪切形成的。值得指出的是，圖3中僅考慮了二維問題，即僅考慮了與中間主應(yīng)力軸(σ2，與紙面垂直)平行的先存斷面或薄弱面，活動(dòng)先存斷層或先存薄弱面的范圍理論上與最大主應(yīng)力軸的夾角是大于0°到小于90°。三維空間里，仍存在與中間主應(yīng)力軸不平行的復(fù)活先存斷層(Morley et al., 2004)，這里不做進(jìn)一步討論。

圖3 新庫倫破裂形成前先存斷裂或薄弱面活動(dòng)范圍示意圖

2 走滑構(gòu)造力學(xué)成因

共軸擠壓或純剪切變形作用下，按安德森斷層形成模式(Anderson, 1951)，在中間主應(yīng)力垂直，最大和最小主應(yīng)力水平條件時(shí)，將產(chǎn)生兩組共軛走滑斷層。兩組共軛走滑斷層的力學(xué)性質(zhì)可以有不同形式，如壓扭、張扭、直扭。走滑面上的正應(yīng)力為壓應(yīng)力時(shí)定義為壓扭(圖4，壓扭)，走滑面上的正應(yīng)力為張應(yīng)力時(shí)定義為張扭(圖4，張扭)，走滑面上沒有正應(yīng)力時(shí)定義為直扭(圖4，直扭)。共軸擠壓一般不會(huì)形成大型走滑斷層，只可用來解釋少數(shù)走滑構(gòu)造(Lowell，1985)，但是自然界中的兩組共軛剪斷裂往往其中一組發(fā)育，另一組不發(fā)育，具體表現(xiàn)就是一組密度大，另一組密度小。

圖4 初期走滑構(gòu)造成因機(jī)制

力偶或簡單剪切作用下，當(dāng)中間主應(yīng)力軸直立時(shí)，可以形成與力偶斜交的斜向共軛剪斷裂、張斷裂等，這時(shí)的共軛剪斷裂都為張扭(圖4)。因?yàn)榇嘈暂^大，斜向斷裂不明顯時(shí)，表現(xiàn)為一條與力偶平行的走滑斷層。但當(dāng)中間主應(yīng)力軸不垂直時(shí)，將形成正斷層。這里的正斷層是指最大主應(yīng)力軸鉛直、最小和中間主應(yīng)力軸水平時(shí)形成的斷裂，斷裂面為庫倫剪斷裂面，上盤下降，下盤上升。關(guān)于力偶伴生斷層的類型將在下文做進(jìn)一步說明。

先存斷裂或薄弱面存在時(shí)，且應(yīng)力條件符合形成走滑斷層應(yīng)力條件，即中間主應(yīng)力軸鉛直，則在原巖中新的庫倫剪斷裂形成前，沿先存斷裂或薄弱面將首先發(fā)生走滑活動(dòng)，此時(shí)的走滑帶就是單一方向的一條斷層，走滑帶可以表現(xiàn)為直扭、壓扭或張扭。對(duì)于先存薄弱面，直扭、壓扭和張扭相關(guān)極限應(yīng)力莫爾圓可參見圖4，此時(shí)的莫爾包絡(luò)線為準(zhǔn)摩擦滑動(dòng)準(zhǔn)則。對(duì)于先存斷層，由于內(nèi)聚力為0，莫爾包絡(luò)線過圓心，因此只存在壓扭的情況。在沉積盆地中，很多走滑斷層帶都是沿先存斷層或先存薄弱帶發(fā)生活動(dòng)形成的。

沉積盆地中，走滑構(gòu)造形成的條件可根據(jù)其功能和關(guān)聯(lián)構(gòu)造(Sylvester, 1988; Morley et al., 1990；Mueller and Talling, 1997; Stollhofen, 1998; Escalona and Mann, 2006; 楊勇等，2014；Fossen, 2016)進(jìn)行劃分。第一種情況是走滑斷層尾端是自由的且斷層延伸較長，可定義為自由型或橫推型(圖5a)；斷層可以切穿整個(gè)盆地，與陸洋轉(zhuǎn)換帶、造山帶與盆地轉(zhuǎn)換帶、大陸造山帶內(nèi)部(朱志澄，2006)和陸塊楔入(Molnar and Tapponnier, 1975; Woodcock, 1986)等有關(guān)。第二種情況是與主構(gòu)造線斜交的走滑構(gòu)造，是沿兩組共軛斷層發(fā)育起來的，它可以連接逆斷層或正斷層(圖5b)，起到變換構(gòu)造的作用，這些斜向走滑構(gòu)造與主構(gòu)造線都有確定的幾何關(guān)系(θ=45°-α)。第三種情況是與主構(gòu)造線直交的走滑構(gòu)造(圖5c)，由斷塊差異運(yùn)動(dòng)相關(guān)的單剪或張斷裂基礎(chǔ)上的單剪作用形成的。第四種情況是與主構(gòu)造線斜交、連接了兩個(gè)非共線構(gòu)造的斜向走滑構(gòu)造，一般都是先存斷層復(fù)活形成的，斷層具有斜滑特點(diǎn)。值得注意的是，在確定上述類型時(shí)，一定要注意“觀察窗口”的尺寸(陳書平，2019)，譬如是在盆地尺度上或是隆坳尺度上還是在凸凹尺度上，因?yàn)槟硵鄬釉谝欢ǔ叨认驴赡苁亲杂傻?，在更大尺度下可能就不是自由的?/p>

圖5 沉積盆地走滑構(gòu)造形成的地質(zhì)條件

3 走滑構(gòu)造類型及幾何關(guān)系

3.1 走滑帶內(nèi)構(gòu)造類型

一個(gè)走滑帶內(nèi)可以發(fā)育六組走滑構(gòu)造(圖6)，包括二組共軛里德爾剪斷裂，即同向R剪斷裂和反向R′剪斷裂。壓性構(gòu)造包括褶皺構(gòu)造和逆斷層，它們發(fā)育在相同方向上(C)。張性構(gòu)造(T)是發(fā)育在與壓性構(gòu)造垂直方向上。另外還有P剪斷裂和Y剪斷裂。理論上，這些構(gòu)造可以同時(shí)出現(xiàn)，但實(shí)際情況是往往某種或某幾種構(gòu)造為主。

圖6 一個(gè)右行走滑帶內(nèi)可能的分支斷層(Harding，1974；朱志澄，2006)

3.1.1直扭型走滑構(gòu)造

物理模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)，直扭或簡單剪切走滑作用下，脆性材料如干砂難于形成褶皺，主要是發(fā)育斷層，濕黏土或當(dāng)韌性材料層(硅膠、石蠟等)與脆性材料層組合時(shí)，可以形成褶皺和斷層(Wilcox et al., 1973；Odonne and Vialon，1983；Dooley and Schreurs，2012)。

走滑初期形成的褶皺(如果有的話)是低幅度的，與最大主應(yīng)力軸垂直，隨著遞進(jìn)變形，這些褶皺與主位移帶夾角變小，且被張斷裂和剪斷裂切割(Wilcox et al., 1973)，并且可以有與褶皺長軸平行的逆斷層發(fā)生。初期褶皺是受力初期因局部失穩(wěn)引起的(Biot，1957)。

對(duì)于脆性巖層則直接出現(xiàn)斷裂，沒有褶皺發(fā)生。簡單剪切情況下，最小主應(yīng)力總是水平的，但最大主應(yīng)力是水平的還是鉛直的，要看埋藏深度。某深度，出現(xiàn)庫倫剪斷裂時(shí)，主位移帶方向上的最大剪應(yīng)力如圖7所示。

τ=τ0cosα

(2)

式中，α為巖石的內(nèi)摩擦角，τ0是巖石內(nèi)聚力。該最大剪應(yīng)力的大小等于水平面上最大壓應(yīng)力的大小(圖7)。為了確定該水平面上最大主應(yīng)力是否為三維空間的最大主應(yīng)力，定義一個(gè)主應(yīng)力方向系數(shù)a，即水平最大壓應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值，即:

圖7 力偶作用下庫倫破裂與應(yīng)力

(3)

式中，τ0為內(nèi)聚力，ρ為密度，g為重力加速度，h為變形層深度。

當(dāng)a小于1時(shí)，最大主應(yīng)力在鉛直方向上，最小主應(yīng)力和中間主應(yīng)力在水平方向上，這時(shí)局部表現(xiàn)為伸展應(yīng)力場，按安德森斷層模式，以形成正斷層為特征，斷層走向與張斷裂走向相同，與主位移帶走向呈45°夾角。沉積盆地中的走滑斷層往往是先存斷層或薄弱面活動(dòng)形成的，因此斷裂是從深部向淺部擴(kuò)展的，因此經(jīng)常見到的是正斷層就不奇怪了，但即使這樣，淺層斷層仍具有張斷裂性質(zhì)，因此傾角會(huì)更陡。

當(dāng)a等于1時(shí)，則可能同時(shí)出現(xiàn)剪斷裂、張斷裂和正斷層。此時(shí)對(duì)應(yīng)的深度定義為臨界深度hc，即:

(4)

也就是說，巖層埋藏深度小于該值，則發(fā)育剪斷裂或張斷裂，決定于抗張強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度的相對(duì)大小。巖層埋藏深度大于該值，則發(fā)育正斷層。

P斷裂則是R斷裂疊合區(qū)局部應(yīng)力作用的結(jié)果，與R斷裂具有相同的扭動(dòng)方向。Y斷裂與主位移帶或力偶方向平行，緊隨R和R′斷裂出現(xiàn)，并最終貫通形成主走滑帶。Y斷裂的軌跡可以發(fā)生躍遷，尾部形成聚斂型疊合或離散型疊合。

3.1.2壓扭和張扭相關(guān)構(gòu)造

沉積盆地的走滑斷層往往是沿基底先存斷層或先存薄弱面如陡傾層面、軟弱巖層、劈理面等發(fā)育起來的。這些先存斷層或先存薄弱面及其上覆沉積巖的走滑活動(dòng)可以看成是準(zhǔn)摩擦滑動(dòng)，就是說總體內(nèi)聚力介于0與原巖內(nèi)聚力之間。這時(shí)除上述可以進(jìn)行的簡單剪切滑動(dòng)外，還可以進(jìn)行壓扭和張扭走滑(Chen Shuping, 2020b)。

壓扭和張扭都會(huì)出現(xiàn)與直扭相似的構(gòu)造，但構(gòu)造方向與主位移帶的夾角關(guān)系會(huì)發(fā)生變化。另外，壓扭走滑時(shí)，如果水平面上的主應(yīng)力都為壓應(yīng)力時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)最大主應(yīng)力和中間主應(yīng)力水平、最小主應(yīng)力直立的情況，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生逆斷層(一序次的，與前述的與褶皺相關(guān)的逆斷層不同)或褶皺構(gòu)造。張扭走滑時(shí)，如果水平面上主應(yīng)力均為張應(yīng)力，則會(huì)出現(xiàn)最大主應(yīng)力鉛直的情況，形成正斷層，這時(shí)主應(yīng)力方向系數(shù)原則失效。

3.2 幾何關(guān)系

關(guān)于走滑相關(guān)構(gòu)造與主走滑方向的夾角，需要分三種情況考慮，即直扭、壓扭和張扭。

在直扭情況下，體積不變時(shí)，變形初期，褶皺長軸或壓性斷面走向與主走滑帶的夾角θ為45°(圖6)，張性破裂與逆斷層方向垂直，與主走滑帶的夾角β也為45°。R剪斷裂與主剪切帶的交角ε是α/2(Harding, 1974; Bartlett et al., 1981; Sylvester, 1988; Davis et al., 1999)，α是巖石的內(nèi)摩擦角。P斷裂一般是在R斷裂形成以后，為調(diào)節(jié)走滑位移的局部應(yīng)力場作用下的結(jié)果，其與主扭動(dòng)方向小銳夾角相交，如10°(Dooley and Schreurs, 2012)，又分R斷裂尖端分支P斷裂和R斷裂間P斷裂。R′斷裂與主走滑帶的銳夾角γ為90-α/2，與R相比，較不發(fā)育。

觀察發(fā)現(xiàn)，里德爾剪切(R)與主剪切帶的相交角度一般為10°～30°，共軛的里德爾剪切(R′)與主剪切面交角為55°～80°(許順山等，2017)。許多因素影響里德爾剪切角，如巖石內(nèi)摩擦角、巖石內(nèi)聚力(Chen Shuping, 2020a, b)、應(yīng)變速率(Lucas and Moore, 1986)和斷裂作用時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)渦度(Smith and Durney, 1992)等，局部上升的流體壓力可以使剪切角變大(Naylor et al., 1986)，主剪切帶的形成過程及旋轉(zhuǎn)也可以影響剪切角(Naylor et al., 1986)。

壓扭和張扭情況下，上述夾角關(guān)系會(huì)發(fā)生變化(Chen Shuping, 2020b)，如張扭情況下，張斷裂或正斷層、R和R′剪斷裂走向與主位移帶銳夾角會(huì)變大，褶皺軸向或逆斷層走向與主走滑帶的銳夾角會(huì)變小(Sanderson and Marchini, 1984; Ramsay and Huber, 1987)。壓扭情況下，上述夾角變化正相反，張斷裂或正斷層、R和R′剪斷裂走向與主位移帶銳夾角會(huì)變小，褶皺軸向或逆斷層走向與主走滑帶的銳夾角會(huì)變大。各夾角的具體變化值可能與巖石力學(xué)性質(zhì)、施力狀況等有關(guān)。

4 走滑斷層的識(shí)別

可以依靠平面上和剖面上的斷裂及其它構(gòu)造的組合特征，進(jìn)行地面和地下構(gòu)造的識(shí)別。地下構(gòu)造的識(shí)別主要依靠地震資料，三維地震資料區(qū)通過平面切片技術(shù)，結(jié)合剖面特征較容易識(shí)別走滑構(gòu)造。對(duì)于二維地震資料區(qū)，首先在剖面上進(jìn)行識(shí)別，平面上進(jìn)行準(zhǔn)確的斷層組合，然后結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，正確確定走滑構(gòu)造。

4.1 平面特征

走滑斷層在平面上的特征是形成狹窄的線狀構(gòu)造帶，具有辮式特征，帶內(nèi)發(fā)育各種類型的斷層或褶皺，但往往以某種類型的構(gòu)造為主(圖8)。

圖8 一個(gè)右行走滑帶內(nèi)的構(gòu)造(Sylvester, 1988; Fossen, 2016; Yuan Haowei et al., 2021)

里德爾剪斷裂是走滑帶最常見的構(gòu)造形跡(圖8a)，由R剪斷裂、R′剪斷裂及夾持在R剪斷裂間的P剪斷裂組成，R剪斷裂和R′剪斷裂與主位移帶的銳夾角指示本盤運(yùn)動(dòng)方向，而P斷裂與主位移帶的銳夾角指示對(duì)盤運(yùn)動(dòng)方向?？碧綄?shí)際和物理模擬實(shí)驗(yàn)均顯示，R′剪斷裂不發(fā)育。

走滑構(gòu)造活動(dòng)初期或壓扭情況下，可以發(fā)育雁列式褶皺或逆斷層，右階排列反映主走滑帶右行扭動(dòng)，左階排列反映走滑帶左行扭動(dòng)(圖8b，c)。走滑帶還可以發(fā)育張斷裂或正斷層(圖8d)，右階排列時(shí)反映主走滑帶左行扭動(dòng)，左階排列時(shí)反映右行扭動(dòng)。

走滑斷裂帶中的R剪斷裂和P斷裂組合形成斜向壓扭性凸起，其間為張扭性凹陷(圖8e)，它們共同組合成發(fā)辮式構(gòu)造或海豚式構(gòu)造。

走滑斷層在平面上沿走向方向斷裂軌跡發(fā)生躍遷時(shí)，疊合部位表現(xiàn)為聚斂性(限制性、壓扭性)或離散性(釋放性、張扭性、拉分性)(圖8f)，分別形成剖面壓扭性雙重構(gòu)造和平面張扭性雙重構(gòu)造，剖面上分別對(duì)應(yīng)正花狀構(gòu)造和負(fù)花狀構(gòu)造。走滑斷裂尾部會(huì)產(chǎn)生不同性質(zhì)的扇狀斷層。

走滑斷層的位移是反映其規(guī)模和性質(zhì)的重要參數(shù)，也是盆地走滑構(gòu)造定量表征中的重要參數(shù)，但盆地中的走滑構(gòu)造由于是埋藏在地下，盡管可以根據(jù)沉積相、特殊巖性體等得到真位移(Burchfiel and Stewart，1966)，但這些標(biāo)志體往往很難找到，因此沉積盆地走滑量計(jì)算時(shí)，經(jīng)常借助平面上的雁列斷層或伴生的拉分盆地間接得到走滑位移量(Woodcock, 1986；許勝利等，2006；余朝華等，2008；陸詩闊等，2018)。

4.2 剖面特征

剖面上單條走滑斷層是陡直的，但斷面傾向可以是變化的，謂之絲帶效應(yīng)。如果陡直斷層切過水平巖層，則地震上可能就不會(huì)顯示出斷層。由于走滑作用使兩盤錯(cuò)開，即使斷面傾向相同，但不同剖面上，可能表現(xiàn)出正斷層或逆斷層，謂之海豚效應(yīng)。

走滑斷裂帶斷面陡直、切割深，斷層是從深部向上向外擴(kuò)展，因此剖面上斷層會(huì)組合成花狀構(gòu)造(圖9)，深部斷層是貫通性的，淺部則是分散性的。花狀構(gòu)造的分支斷層在剖面上具有逆斷滑動(dòng)趨勢時(shí)，為正花狀構(gòu)造；相反，分支斷層在剖面上具有正向滑動(dòng)趨勢時(shí)，為負(fù)花狀構(gòu)造。正花狀構(gòu)造反映的是壓扭活動(dòng)，它可以出現(xiàn)在兩種情況，一是出現(xiàn)在聚斂型彎曲(圖8f)或R斷裂疊合部位(圖8e)，形成如圖9a樣的正花狀構(gòu)造，平面上分支斷層與主斷層斜交；二是出現(xiàn)在壓扭斷層中，平面上分支斷層與主斷層走向平行，形成如圖9c樣的花狀構(gòu)造。負(fù)花狀構(gòu)造反映的是張扭，它也是可以出現(xiàn)在兩種情況，一是出現(xiàn)在離散型彎曲(圖8f)，形成如圖9b樣的花狀構(gòu)造，平面上分支斷層與主斷層斜交；二是出現(xiàn)在張扭斷層中，平面上分支斷層與主斷層走向平行，形成與圖9d樣的花狀構(gòu)造。

圖9 花狀構(gòu)造發(fā)育的構(gòu)造環(huán)境

值得注意的是，中國盆地普遍經(jīng)歷了多期構(gòu)造發(fā)育過程，有時(shí)擠壓收縮，有時(shí)伸展，有時(shí)走滑，走滑作用可以派生出伸展構(gòu)造和收縮擠壓構(gòu)造，伸展和擠壓作用可以派生出走滑構(gòu)造，因此會(huì)出現(xiàn)走滑—伸展構(gòu)造并存或疊加(曹忠祥，2008；李理等，2015；陳興鵬等，2019；李坤等，2021；李偉等，2021)、走滑—擠壓構(gòu)造并存(許志琴等，2004,2016)和疊加、走滑—伸展—擠壓構(gòu)造并存或疊加(張宏遠(yuǎn)等，2009)的現(xiàn)象，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)過渡類型的構(gòu)造，需仔細(xì)辨析構(gòu)造屬性，按構(gòu)造切割限制關(guān)系、不整合或地層厚度關(guān)系，做好各構(gòu)造的分期配套，以便正確劃分構(gòu)造演化階段、確定動(dòng)力學(xué)特征。

5 結(jié)論

走滑構(gòu)造的形成的力學(xué)條件可以是共軸應(yīng)力作用下的純剪切變形，也可以是力偶作用下的簡單剪切變形。純剪切變形不容易形成大規(guī)模的走滑構(gòu)造，但它可以形成直扭型(簡單剪切型)和壓扭張扭型(亞簡單剪切)剪斷裂，有時(shí)兩組共軛斷裂同等發(fā)育，有時(shí)其中一組較發(fā)育。沉積盆地中的走滑構(gòu)造大多是基底先存斷層或先存薄弱面連同其上的沉積蓋層復(fù)活活動(dòng)形成的，可以認(rèn)為是準(zhǔn)摩擦滑動(dòng)活動(dòng)，有直扭、壓扭和張扭之分，直扭是活動(dòng)的先存斷層面或薄弱面上的正應(yīng)力為0，變形為簡單剪切；壓扭和張扭是活動(dòng)的先存斷裂面或薄弱面上的正應(yīng)力不為0，沿?cái)嗔衙娴淖冃螢閬喓唵渭羟小?/p>

直扭型走滑帶內(nèi)，平面上，除P斷裂外，其他各類斷層或褶皺與主位移帶方向具有確定的角度關(guān)系。壓扭和張扭情況下，上述各夾角關(guān)系都會(huì)發(fā)生變化，具體大小與巖石力學(xué)性質(zhì)、施力狀況等有關(guān)。

沉積盆地中的走滑構(gòu)造以某種或某幾種構(gòu)造為主，在剖面上可以組合成正花狀構(gòu)造和負(fù)花狀構(gòu)造，它們發(fā)育在R斷裂的疊合和非疊合部位以及Y斷裂的聚斂型和離散型疊合部位。平面上，走滑構(gòu)造以狹窄線狀構(gòu)造帶為特征，帶內(nèi)不同方向不同性質(zhì)斷層的連接和疊合形成了走滑帶特有的構(gòu)造結(jié)構(gòu)，壓扭區(qū)、張扭區(qū)、直扭區(qū)相間排列。這些構(gòu)造構(gòu)成了地面和地震資料上走滑構(gòu)造的識(shí)別標(biāo)志，同時(shí)在油氣運(yùn)移和聚集上也有重要意義。