裂張

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裂張(英語:Rift) 是岩石圈被拉開的線性區域[1] [2] ,是伸展構造的一種[3]

典型的裂張特徵在中央有線狀的斷陷窪地,稱為地塹,但更常見的是半地塹。半地塹的正斷層和裂張側隆起都在一側,另一側缺失[4] 。裂張若保持在海平面以上,它們形成一個板塊裂谷,若被水填滿,就形成一個裂谷湖。裂張區的軸心可能含有火山岩,但不是裂張都有火山活動。

大多數大洋中脊的中心軸都有裂張,是兩塊板塊之間的分離板塊邊緣,也是新生洋殼和岩石圈的地區。

衰退裂張(英語:Failed Rift)是大陸在分裂時未能達到分開擴張。通常從裂張活動到擴張的過渡期常發生在三叉汇接区,此區有三條裂張集聚在一個熱點 (地質學)。其中兩條裂張持續發展到海底擴張的地步,而第三條中途停止發展,形成拗拉槽

裂張發展[编辑]

裂張起始[编辑]

裂張成熟度可由對局部應變反應而形成的裂張盆地變化來分期。在裂陷開始形成時,岩石圈上部發展一系列不連通的正斷層,形成孤立的盆地[5]。若在陸上形成裂張,此期的排水通常是內部的。

成熟裂張階段[编辑]

隨著裂張的發展,一些單獨的斷層會增長,最終連接在一起形成邊界斷層。隨後的擴張運動都集中在這些邊界斷層。斷層的延長和斷層間距的加寬,導致沿裂張軸的沉降區域更加連續。此階段裂張肩的發育有明顯隆升,對裂張盆地的排水和沈積有強烈的影響[5]

在裂張活動的高潮期,地殼會變薄,地表下沉,莫霍面相應升高。與此同時,因地幔岩石圈(英語:mantle lithosphere)變薄,導致軟流圈頂部上升。這將使高熱流從上升的軟流圈帶入到變薄的岩石圈,導致岩石圈進行脫水熔融,通常在這種大於 30 °C 的高熱梯度下,引起極端變質作用。在碰撞造山帶中,變質產物為的高溫至超高溫的麻粒岩及其伴生的混合岩花崗岩。在大陸裂張帶可能有變質核雜岩,而在擴張脊中可能有洋核雜岩。這就形成一種在伸展構造中的造山運動,稱為裂谷造山運動 (英語:Rift orogeny[6]

裂張後期沉降[编辑]

一旦裂張停止活動,裂張下面的地幔就會冷卻,並伴隨著大面積的裂張後期沉降。沉降量與裂張期地殼減薄量直接有關,以β因子來計算(初始地殼厚度除以最終地殼厚度)。沉降量也受裂張盆地在每個階段的填充程度及物質的影響,因為沉積物的密度比水更大。 “McKenzie 模型”是一種簡單的裂張形成模型,它假設裂張形成階段是瞬時的。根據裂張後期沉降量的觀察,來估計地殼變薄量[7] [8]。另一種模型為“彎曲懸臂模型” 'flexural cantilever model',該模型考慮了裂張斷層的幾何形狀和地殼上部的彎曲均衡flexural isostasy [9]

裂張多期活動[编辑]

一些裂張顯示出複雜而漫長的裂張歷史,具幾個不同的成長階段。北海裂張就是一個實列,從二疊紀到最早白堊紀,超過 1 億年的時期,經歷了的幾個獨立的裂張發展階段[10]

分裂到分開[编辑]

裂張可能導致大陸分開和海洋盆地的形成。裂張演變到大陸分開時,海底會沿著大洋中脊而擴張,造成洋盆,並分隔兩側共軛大陸邊緣。[11]。裂張活動可能是主動的,受地幔對流控制。它也可能是被動的,被遠場拉伸岩石圈的構造力驅動。受拉伸變形階段之間的空間和時間影響,造成不同邊緣區結構的發展。邊緣區的分割最終導致形成莫霍面不同變化的裂張域,包括近端裂張域,具有由斷層旋轉的地殼塊、頸縮裂張帶,其地殼基底變薄、遠端裂張域,具有深凹陷盆地、洋-陸過渡裂張帶和大洋裂張帶域[12]

在裂張演化過程中,常見變形和岩漿相互作用[12]。具岩漿活動的邊緣有主要的火山活動特徵。此種火山邊緣均在被動大陸邊緣[13]。缺乏岩漿活動的裂張邊緣,一般會受到大規模斷層和地殼超伸展的影響[14],在海底伸展滑脫帶,常具有被蛇紋石化的上地幔的橄欖岩和輝長岩。

參考文獻[编辑]

  1. ^ Rift valley: definition and geologic significance, Giacomo Corti, The Ethiopian Rift Valley
  2. ^ Decompressional Melting During Extension of Continental Lithosphere, Jolante van Wijk, MantlePlumes.org
  3. ^ Plate Tectonics: Lecture 2, Geology Department at University of Leicester
  4. ^ Leeder, M.R.; Gawthorpe, R.L. (1987). "Sedimentary models for extensional tilt-block/half-graben basins" (PDF). In Coward, M.P.; Dewey, J.F.; Hancock, P.L. (eds.). Continental Extensional Tectonics. Geological Society, Special Publications. Vol. 28. pp. 139–152. ISBN 9780632016051.
  5. ^ 5.0 5.1 Withjack, M.O.; Schlische R.W.; Olsen P.E. (2002). "Rift-basin structure and its influence on sedimentary systems" (PDF). In Renaut R.W. & Ashley G.M. (ed.). Sedimentation in Continental Rifts. Special Publications. Vol. 73. Society for Sedimentary Geology. Retrieved 28 October 2012
  6. ^ Zheng, Y.-F.; Chen, R.-X. (2017). "Regional metamorphism at extreme conditions: Implications for orogeny at convergent plate margins". Journal of Asian Earth Sciences. 145: 46–73. Bibcode:2017JAESc.145...46Z. doi:10.1016/j.jseaes.2017.03.009
  7. ^ McKenzie, D. (1978). "Some remarks on the development of sedimentary basins" (PDF). Earth and Planetary Science Letters. 40 (1): 25–32. Bibcode:1978E&PSL..40...25M. CiteSeerX 10.1.1.459.4779. doi:10.1016/0012-821x(78)90071-7. Archived from the original (PDF) on 1 March 2014. Retrieved 25 October 2012
  8. ^ Kusznir, N.J.; Roberts A.M.; Morley C.K. (1995). "Forward and reverse modelling of rift basin formation". In Lambiase J.J. (ed.). Hydrocarbon habitat in rift basins. Special Publications. Vol. 80. London: Geological Society. pp. 33–56. ISBN 9781897799154. Retrieved 25 October 2012
  9. ^ Nøttvedt, A.; Gabrielsen R.H.; Steel R.J. (1995). "Tectonostratigraphy and sedimentary architecture of rift basins, with reference to the northern North Sea". Marine and Petroleum Geology. 12 (8): 881–901. doi:10.1016/0264-8172(95)98853-W.
  10. ^ Ravnås, R.; Nøttvedt A.; Steel R.J.; Windelstad J. (2000). "Syn-rift sedimentary architectures in the Northern North Sea". Dynamics of the Norwegian Margin. Special Publications. Vol. 167. London: Geological Society. pp. 133–177. ISBN 9781862390560. Retrieved 28 October 2012
  11. ^ Ziegler P.A.; Cloetingh S. (2003). "Dynamic processes controlling evolution of rifted basins". 64. Earth-Science Reviews
  12. ^ 12.0 12.1 Péron-Pinvidic G.; Manatschal G.; Osmundsen P.T. (2013). "Structural comparison of archetypal Atlantic rifted margins: a review of observations and concepts". 43. Marine and Petroleum Geology
  13. ^ Reston T.J.; Manatschal G. (2011). "Arc-Continent Collision". In Brown D. & Ryan P.D. (ed.). Building blocks of later collision. Frontiers in Earth Sciences
  14. ^ Péron-Pinvidic G.; Manatschal G. (2009). "The final rifting evolution at deep magma-poor passive margins from Iberia-Newfoundland: a new point of view". 98. International Journal of Earth Sciences