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徐守礼1王伟锋2

（1.江苏石油勘探局，江苏扬州225009；2.华东石油大学，山东东营257016）

1研究历史回顾

有关走滑断层名词，最早的科学记载可以追溯到1888年对新西兰大地震的记载文献中，也正是在这一年美国地质家协会成立。从那时起，由于观察到许多地表断裂的现象，一些走滑断裂被识别出来，其中尤其引人注意的是1906年发生在圣安德列斯断层上的圣弗郎西斯科大地震。走滑断裂是一种区域性的构造，要求区域性地研究它们的存在和演化历史。新西兰大地震过去数十年，人们才有足够的数据来推断（靠经验和地震中瞬时形成的走滑断层）有关地质时期由于走滑作用而形成的、局限在数十到上千公里的地壳转换。随后，起源于大陆漂移学说的板块论克服了在20世纪60年代盛行的固定板块论的局限，解释了走滑构造及其形成的复杂机制。

野外调查的大范围展开、实验研究技术的革新、地震反射和钻探的三维图象、有限元技术、古地震资料的精确解释以及现代地震的分析，均表明在地质时期地壳板块曾有较大距离的水平滑移。这正如魏格纳早前的假说。

或许是因为沿走向长度太大，或许是由于离人口高密度区太近，或许是因为沿走滑断层的构造圈闭中石油的发现，使得圣安德列斯成为世界上走滑断裂研究最透彻的一个断层（Crowell,1979;Hill,1981;Allen,1981）。也正因为如此，圣安德列斯成为走滑断层观点产生的源泉（Hill,1981）。

走滑断层和倾向断层是断层在运动学上的两种分类（Reid,1913;Perry,1935）。走滑断层指断层的运动方向平行于断层的走向。“扭断层”这一术语是由于Moody和Hill（1956）的使用而流行起来。而他们的观点引之于Kennedy（1946），而Kennedy则受的影响，Anderson则在1905年就使用这一术语，这是由于“扭断层”被ScottishGeological Survey in the Highlands长期使用。所以这些作者都把这一术语用于深海区域性的，即涉及到了地壳上部的沉积岩，又涉及到了火山岩和变质岩基底的近于垂直的走滑断层（Moody and Hill,1956；Wilcox,1973；Biddle,1985）。其他一些学者则把这种断层称为横冲断层。的确，对于大型走滑断层来说是个很好的术语，但却与成因分类有些不清（Wood-cock,1886）。

走滑构造，作为造山带中最主要的构造之一，全面研究开始于70年代末期。80年代，通过对西欧海西造山带中走滑构造的研究，对西太平洋中生代斜向俯冲与走滑拼贴效应的研究以及对北美西部大陆边缘地体增生与走滑运动的研究及构造作用的走滑挤出构造的研究等，使走滑构造研究不断深入，从而深化了板块俯冲、碰撞、沉积作用、造山机制等地质作用的研究。在走滑构造样式研究的基础上研究了花状构造和走滑双重体、拉分盆地。近年来，在阿尔卑斯—喜马拉雅造山带研究中又进一步提出了挤出构造和构造逃逸的概念。这些概念和研究极大地丰富和发展了造山带的研究。

2国内外研究现状

随着在新西兰、日本和加利福尼亚大地震的地表露头勘探工作的全面展开，走滑断层的重要性也逐渐为人们所认识。如果仅通过观察一次地震中的水平位移来推出一个经过长期缓慢聚集为几百公里的水平位移则是非常困难的，但是如果能进行区域地质填图和合成的话，这种外推则是可以的。

走滑断层类型

走滑断层通常分为转换断层和横冲断层两大类。前者切穿了岩石圈而作为板块的边界，后者仅限于地壳中。而每一种类型又可根据它们在板块内或板块中的作用再细分。徐嘉炜将走滑盆地分为雁列张性盆地、纵向松弛盆地和拉分盆地3种类型（1995）。其中，拉分盆地可以发育在大陆内部与大洋转换带、离散型板块边界和拉张大陆环境、聚敛板块边界和挤压环境等构造部位。

正断层的形成可以通过实验模拟，这就给出了一个与单剪式或纯剪模型相关的理论基础。走滑断层的共轭部分是纯剪模式下形成的，穿过造山带收缩的方向，断层的长度一般不超过100km，断距从数千米到数10千米之间。大型走滑断层形成于区域性的单剪作用带中，一般平行于造山带。实际上，随着区域性填图的日臻完善，识别出走滑断层在古造山带中的作用也日渐成为一种共识。

伴生褶皱、局部主张应力和压应力以及相关的裂缝和断层的位置及方向都与走滑断层或断层带的弯曲或褶皱的几何形态有关，同样也和走滑断层的聚敛与离散有关。

伸展盆地，范围从地槽到平行裂谷，主要是在离散走滑时以张应力为主的情况下形成的。拉张盆地是在两个叠覆的走滑断层之间演化而成的。与盆地相连的走滑断层在垂直于走向的剖面上呈郁金香花的形状。伸长的隆起范围从挤压脊到长的低山或小的山脉，在走滑断层聚敛中把地壳压缩时形成。它们常常在剖面上被限定成棕榈树的形状。

走滑盆地的形成演化主要受控于断裂作用，典型走滑—拉分盆地不存在深部热扰动，因而盆地充填演化中只出现拉分伸展引起的构造沉降，而无热沉降。

走滑构造形式的控制因素

走滑断裂在平面上为呈直线或曲线型的重要位移带，在剖面往往以在沉积盖层内呈辫状到向上分叉等近垂直的断裂带为特征。许多走滑断层，甚至包括结晶基岩，在中、上地壳中可那是拆离的。对构造型式的演化起主要控制作用的因素是在走滑过程中相邻地块汇聚或离散的程度、位移的规模、沉积物的物性以及前期构造格局。每一种因素都有随时间变化的趋势。

与大型走滑断裂相伴随的是垂向的隆升。目前由于缺少直接的、明确的标志和有效的方法，伴随大型走滑断裂的隆升问题的研究滞后于对它的水平位移的研究。复杂断层的运动历史往往使研究者将大型走滑断裂伴随的隆升归咎于它的正断层运动或逆断层运动。

走滑断裂产生的构造背景

古地震研究表明，走滑断层处地震发生的频率远高于正断层或逆断层地区。活动的走滑断层表现出的断层的蠕变也使其不同于其他断层，这是在地震发生深度的范围内由地壳的弹性负载所驱动的一种大规模的表面现象。蠕变可以是持续的也可以是间隙式的；既可以发生在地震之前也可以发生在地震之后或同时，这取决于断层带的组成特征和静应力场的特征，当然还有其他一些还没有完全理解的因素。

近期的研究已经辨认出走滑断层与在古地震带附近的地壳的折离作用和关系，而这也为地壳板块的旋转和变换提供了一种机制。但是这种机制是如何驱动板块运移仍然是个问题，还有待进行深入的观察、资料搜集以及模拟。

走滑盆地的形成

沿走滑断层分布的一些盆地，其发育与走滑变形直接相关，它是局部地壳扩张或缩短的结果，走滑盆地的沉降机制除地壳拉张作用外，另一种重要的机制是地壳块体局部聚敛所产生的负荷作用。

走滑断层在地层记录方面的特点

走滑盆地可发育在不同的构造背景下，但在地层记录方面仍有独特性：盆地内和边缘在地质上不协调；盆地不对称性；幕式快速沉降；局部相变和不整合；同一地区不同盆地差别很大。

与油气的关系

油气是走滑盆地中的重要资源，据初步统计，已有1330亿桶石油来自于走滑构造盆地。单个走滑盆地的含油气性差别很大，从富含石油到不含石油均有。这存在着是否有生油岩、成熟度、运移能力、储层的质量和分布、圈闭和盖层的发育、烃类的保存等因素。最重要的是油气成熟、运移和圈闭形成的时间性，因为走滑盆地常是短命的。

3研究进展与趋势

对走滑断裂的认识，最近几年取得了一些重要进展：鉴别出沿走滑断裂出现的若干构造式样；关于地块绕纵轴旋转以获得古地磁证据；建立了走滑盆地演化的新模式；对造山带中的巨型走滑断层获得了古地磁和其他证据，等等。

活动的走滑断层的识别标志：合成地震表面的移动，下轮廓明显的地球物理特征和地震亮点机理，当前的位置及活动断层的滑距由大地测量研究所记录，它们的古地震行为是由详细的微地层研究来解决的。

收缩的构造如褶皱、逆断层，伸展构造象正断层等，这些复杂多样的构造或单独或同时具有雁行式褶皱或断裂等主要特征。解释这些褶皱、断裂及其伴生构造的几何学和动力学机理是纯剪切或单剪切。有关走滑断裂的沉积盆地已有不少文章（Balance,1980；Crowell,1982；Biddle,1985），许多沉积盆地是典型的高沉积速率，缺少火山及变质活动，相变快，短距离相序变厚，存在多个不整合等，反映了同构造沉积，非对称的断层边缘角砾岩相代替山麓堆积岩或冲积扇体（Crowell,1974；；Nilsen,1985；Dunne,1984），在盆地边缘断裂形成一个狭窄条带状的粗粒盆地边缘相。

通常较多地被人们所研究的是一些高角度断层，而对低角度断层往往缺乏足够的认识。因此，Lake Creek断层最初认为是推覆构造，也有人认为是铲状断层的一侧，或花状构造或野马拆离断层的伴生断层，但经实践证实这是一个低角度的走滑断层。断层组系分析表明该断层是在压应力场断滑形成的，而压应力状态及地壳层的各向异性控制了该断层的几何形态和动力学机制。建模实验表明在一定的应力场条件下，摩擦力方向对走滑断层的走向起到很大的影响作用。由此可见，在地壳层中，低角度走滑断层是完全可以形成的，如果以该断层为低角度走滑断层的实例进行剖析，无疑可以得出这样的结论：略倾斜的轴向压应力场和区域性地壳层的各向异性是形成低角度走滑断层的主要因素。

伴随着走滑形成的盆地最显著的地层特征是：拉分盆地形成厚的对称上超层序。这是由于同沉积走滑引起的沉积中心的迁移（Crowell,1974b,1982a）。沉积中心的迁移与盆地走滑运动的方向相反，盆地拉长且形成超覆。挪威西部Hornelen盆地，面积不过1250km2，但在长不足70km、宽仅15～25km的区域内，泥盆系厚度竟达25km（Steel,1977,1980）。然而，任何地区真实的铅垂厚度不超过8km（Steel,1980）。南加利福尼亚隆起大约有30～40km长、6～15km宽，区域面积400km2，累积厚度有13km，但如此厚的地层在任何单井孔中都是相对极薄的。像这样的厚度、不对称性及其沉积充填方式，与其他不同规模、时代及构造样式的盆地形成了鲜明特征。

走滑断裂的几何形状及构造样式很大程度上取决于以下几个因素，即不同时代、先存岩石的构造形状、水平滑移量和伸长率等。决定走滑断层上升或下降的最主要的因素是断层面相对于它的滑移矢量所形成的几何形状，因为它决定了本地区地块的聚敛或离散（Fairbanks,1907；Clayon,1966；Pakiser,1996）。有些学者（Hamilton,1996；Freund,1970a,1910b；Seissere,1973；Beck,1976；Zone,1976；Simpson,1977；Hamilton,1978）对美国太平洋沿岸及死海地区在单剪切作用下沿垂轴发生旋转提出了质疑。然而Roestein（1984）、Ron（1985,1986）和Kissel（1987）等却接受构造旋转的概念，并且在其他大的走滑断层区域内发现了构造旋转的古地磁证据。

哥伦比亚大学等人对美国Spitsbergn西北地区的研究发现在盆地两个边界断层中有一个走滑断裂带。这个走滑断裂带可在露头上识别出来，并且在走滑断裂带中存在一些地质事件，作者以此作为研究走滑断裂的动力学机制。

Paul 通过对英哥伦比亚东南海岸带的研究，认为Ylakom断裂系为走滑断层系的演化复杂性以及断层反转的几何形状对构造体系和应力模式的影响方面提供了一个很好的实例。该断层为晚白垩世到老第三纪。这些大型走滑断层的构造不仅延迟了收缩构造的加积，而且造成了许多地表向北方向的运动。

在研究阿尔卑斯和加里弗尼亚地区时，建立了线性函数反演模型来演示走滑断层和逆冲断层的空间几何形态。

Auareyd 以Idaoh中南部的湖湾地区为例，研究了低角度走滑断层的动力学及水动力学机制。

在研究三维变形方面，和提出了线性准则的新方法，并在San Cayetano冲断层得到了具体应用并得到较好的效果。Timonthy 通过对新西兰Awater走滑断层的观察认为前人对断层的断距梯度与应变只考虑了野外观察的断层位移或下掉幅度以及各个断层之间的关系这两个方面的因素，并撰文对Wojtals方法进行了改进。作者认为是提供了一种新的天然断层组系的动力学分析方法，为在活动构造变形区域研究区域大地应力构造特征、在倾斜分散地区断层体系研究动力学控制因素和断块倒倾的作用以及在大型走滑断层邻近地区断层分布特征中的瞬时和空间矢量成为可能。，

Allen P A（1990）认为：“走滑变形有关的盆地同裂谷盆地、被动边缘盆地和前陆盆地相比，一般比较小且复杂。它们与一个地区的构造演化紧密相关，由于变形的历史极为复杂，一直未能建立起其机理模型”。然而，与单纯走滑变形有关的小型盆地已有大量的研究成果。和分别对挪威西部的Hornelen盆地、南加利福尼亚的Ridge盆地和北加利福尼亚的Little Sulphur Creek盆地等典型走滑盆地进行了对比研究，总结了走滑断层附近发育的某些盆地的主要特征和识别标志。类似的盆地还有沿委内瑞拉Bocono断裂带发育的晚新生代盆地、洛杉矶和文图拉盆地，中国的宁芜盆地、海原盆地和百色盆地等等。

Reading,和Mann,Nilsend等提出了走滑断裂和盆地形成的动力学模式和成因机制。其中，阐述较为全面的首推Mann等提出的经典拉分盆地演化的定性模式：①在坚硬的大陆内部的板块走滑边界带，沿主位移走滑断裂带与板块之间理论滑动线斜交的部位，即断层的分离转折部位，首先形成拉分雏形；②沿分离转折部位的初始裂开产生纺锤形盆地，并被一些与走滑断裂的不连续端部相连接的斜向滑动断裂限定，且常被其分割：③逐渐扩大的走滑位移使盆地具有一定的形态，在左旋断层之间者称为“舒缓的S形”，在右旋断层之间者称为“舒缓的Z形”；④随走滑位移增大，导致“S”形或“Z”形盆地的长度增大，从而形成长菱形拉分盆地，后者以在盆地底部包含两个或多个近环状深渊为特征；⑤持续数千万年以上的走滑作用可形成长而狭窄的海槽。

伸展或裂谷盆地是目前研究较多、理论较成熟的一类盆地。这类盆地强调成盆区地壳或岩石圈引张成因。已发展了以下一些动力学模式：①主动裂谷：a.隆起推力、重力扩展作用（Neugebauer,Bott,Housemne等）；b.底辟作用（Woidt等）。②被动裂谷：a.纯剪切（Mckenzie等）；b.简单剪切模式（Wernicke）：c.分层剪切模式（Eeaton）。③碰撞裂谷。和（1993）等对裂谷盆地演化的深部控制因素进行了深入研究，认为深部地幔柱引起的熔融不仅导致了大规模的岩浆活动，也造成了地壳的隆升与沉降。随地震层析、岩石圈探针等技术的发展和超级地幔柱理论的提出，人们对控制盆地形成演化的深部过程有了进一步的了解。

在我国，对郯庐断裂带的研究亦已相当深入，并取得了大量成果。据初步统计，已有200余篇论文从不同角度论证了断裂带的形成、演化、切割深度、走滑位移量、断裂带力学性质与区域应力场、断裂带深部构造特征以及断裂带与内生金属成矿作用的关系等。对断裂附近的松辽、渤海湾、胶莱和苏北等中、新生代含油气盆地的结构、构造、火山与热作用、沉积层序和油气分布等特征也有了比较清楚的认识。然而，对这些盆地的基底结构和构造、盆地的形成演化机制和动力学过程的认识仍然存在众多分歧，断裂与盆地的耦合关系尚缺乏深入探讨，特别是在分析盆地演化机制和建立盆地成因模式时前人很少或基本未考虑郯庐断裂的影响。

根据东部盆地显示的拉张裂陷特征，国内一些知名学者提出了不同的、有些甚至是相左的认识。张恺等（1995）、陈发景（1996）认为它们是裂谷盆地。然而，当附近的岩石圈大规模仲展裂陷成盆时，郯庐断裂作为先存的岩石圈不连续面也应发生大规模裂陷变形，但事实上郯庐断裂表现为以走滑作用为主、性质多变的复杂断裂带。李德生（1982）、田在艺等（1991）认为这些盆地是大陆内部断陷—坳陷型盆地，上地幔隆升引起岩石圈上部拉张裂陷，地幔冷却收缩时形成坳陷。但是，上地幔隆起机制是什么？是否与郯庐断裂活动时的触发与减压效应有关？李思田（1995）认为“渤海湾盆地是张扭性盆地，受伸展与走滑双重机制影响，而以前者为主”。刘泽容（1977,1982）认为渤海湾盆地是郯庐断裂大规模平移活动派生应力场形成的帚状构造。宋新民等（1995）认为郯庐断裂和太行山东翼断裂均发生右旋剪切，共同作用形成渤海湾拉分盆地。那么，郯庐断裂中、新生代的活动对它附近盆地的形成、演化究竟有何影响？强度如何？这都需要进行深入研究。

4待解决的问题

在1988年撰文对圣得列斯断层的一些特征进行了详细论述。可是，圣安得列斯断层的动力学机制、水动力学机制及地震活动表征对一般的走滑断层，特别是边界转换断层有多大代表性呢？对于地震风险评价和走滑机制、走滑构造的理解来讲，该问题的回答至关重要。从加利福尼亚边界转换断层所得出的一些论断将会引起整个构造界的重视。就像走滑断裂最早在南加利福尼亚提出，后来扩展到其他地区一样。

对以下几个问题的理解还是远远不够的：雁行褶皱和相关走滑断层的形成机制；构造格局对走滑断层构造体系的影响；沿转换板块边界的地热和应力状态；由海底地磁异常分析得出的历史时期的断滑速度与现代断滑速度之间的差异。通过近一个世纪对圣安德列斯断层的观察，人们已经得出了许多与走滑断层有关的概念和问题，而且还在不断获取新的信息。但是当科学工作者注意到其他一些研究尚不透彻的走滑断层时，这些基本的问题将会得到逐步解决。

通过对圣安得列斯的研究，例举了4个与走滑断层相关的基本问题：在决定走滑断层样式上，构造格局的本质是什么？为什么圣安得列斯缺少一个热流异常带？为什么现今的表面力测量结果和动力学模拟不相吻合？为什么古地震确定的断裂两侧相对速率比从洋底古地磁资料得出的结果小？

对于走滑断层的一些构造作用，最近一些相关的概念和说法在时空区域内大大拓宽了人们的视野。例如，对大陆边缘微板块构造的观点引入了第三维的概念已改变了活动带变形机制的理论。沿着台地板块边界，走滑断裂是构造迁移中最主要的构造样式。现在应力集中在构造特征及板块边界史的研究上，从而确定出了这些板块边界改造后的儿何形状。

对地壳中深层地震反射研究的解释至少与理解走滑断层同等重要。这些地震反射不仅暗示出在地壳的一定范围内拆离的存在，同时也显示出在地壳深处这些拆离切穿了一些走滑断层。传统观点涉及的一些方面，如走滑断层附近不同地壳深度范围内的应力方位及分解，以及关于走滑断裂的强度、走滑断裂吸收地震弹性能的能力等方面，这些解释已完全动摇了传统的观点，这些概念的内容广泛，它们涉及内、外生矿床的勘探，涉及到古构造学、古地理学及地震风险等各种学科。对于那些研究构造及走滑断裂的学者来讲，这些结论向他们提供了一些具有挑战性的、富有启发性的思路。同时，这些提法也预示我们获得发现和理解的喜悦时刻的即将到来。

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