张裂(英语:Rift) 是岩石圈被拉开的线性区域[1] [2] ,是伸展构造的一种[3]

典型的张裂特征在中央有线状的断陷洼地,称为地堑,但更常见的是半地堑。半地堑的正断层和张裂侧隆起都在一侧,另一侧缺失[4] 。张裂若保持在海平面以上,它们形成一个板块裂谷,若被水填满,就形成一个裂谷湖。张裂区的轴心可能含有火山岩,但不是张裂都有火山活动。

大多数大洋中脊的中心轴都有张裂,是两块板块之间的分离板块边缘,也是新生洋壳和岩石圈的地区。

衰退张裂(英语:Failed Rift)是大陆在分裂时未能达到分开扩张。通常从张裂活动到扩张的过渡期常发生在三叉汇接区,此区有三条张裂集聚在一个热点 (地质学)。其中两条张裂持续发展到海底扩张的地步,而第三条中途停止发展,形成拗拉槽

张裂发展

张裂起始

张裂成熟度可由对局部应变反应而形成的张裂盆地变化来分期。在裂陷开始形成时,岩石圈上部发展一系列不连通的正断层,形成孤立的盆地[5]。若在陆上形成张裂,此期的排水通常是内部的。

成熟张裂阶段

随著张裂的发展,一些单独的断层会增长,最终连接在一起形成边界断层。随后的扩张运动都集中在这些边界断层。断层的延长和断层间距的加宽,导致沿张裂轴的沉降区域更加连续。此阶段张裂肩的发育有明显隆升,对张裂盆地的排水和沉积有强烈的影响[5]

在张裂活动的高潮期,地壳会变薄,地表下沉,莫霍面相应升高。与此同时,因地幔岩石圈(英语:mantle lithosphere)变薄,导致软流圈顶部上升。这将使高热流从上升的软流圈带入到变薄的岩石圈,导致岩石圈进行脱水熔融,通常在这种大于 30 °C 的高热梯度下,引起极端变质作用。在碰撞造山带中,变质产物为的高温至超高温的麻粒岩及其伴生的混合岩花岗岩。在大陆张裂带可能有变质核杂岩,而在扩张脊中可能有洋核杂岩。这就形成一种在伸展构造中的造山运动,称为裂谷造山运动 (英语:Rift orogeny[6]

张裂后期沉降

一旦张裂停止活动,张裂下面的地幔就会冷却,并伴随著大面积的张裂后期沉降。沉降量与张裂期地壳减薄量直接有关,以β因子来计算(初始地壳厚度除以最终地壳厚度)。沉降量也受张裂盆地在每个阶段的填充程度及物质的影响,因为沉积物的密度比水更大。 “McKenzie 模型”是一种简单的张裂形成模型,它假设张裂形成阶段是瞬时的。根据张裂后期沉降量的观察,来估计地壳变薄量[7] [8]。另一种模型为“弯曲悬臂模型” 'flexural cantilever model',该模型考虑了张裂断层的几何形状和地壳上部的弯曲均衡flexural isostasy [9]

张裂多期活动

一些张裂显示出复杂而漫长的张裂历史,具几个不同的成长阶段。北海张裂就是一个实列,从二叠纪到最早白垩纪,超过 1 亿年的时期,经历了的几个独立的张裂发展阶段[10]

分裂到分开

张裂可能导致大陆分开和海洋盆地的形成。张裂演变到大陆分开时,海底会沿著大洋中脊而扩张,造成洋盆,并分隔两侧共轭大陆边缘。[11]。张裂活动可能是主动的,受地幔对流控制。它也可能是被动的,被远场拉伸岩石圈的构造力驱动。受拉伸变形阶段之间的空间和时间影响,造成不同边缘区结构的发展。边缘区的分割最终导致形成莫霍面不同变化的张裂域,包括近端张裂域,具有由断层旋转的地壳块、颈缩张裂带,其地壳基底变薄、远端张裂域,具有深凹陷盆地、洋-陆过渡张裂带和大洋张裂带域[12]

在张裂演化过程中,常见变形和岩浆相互作用[12]。具岩浆活动的边缘有主要的火山活动特征。此种火山边缘均在被动大陆边缘[13]。缺乏岩浆活动的张裂边缘,一般会受到大规模断层和地壳超伸展的影响[14],在海底伸展滑脱带,常具有被蛇纹石化的上地幔的橄榄岩和辉长岩。

参考文献

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