盆地构造分析PPT课件第七讲 平衡地质剖面的复原以挤压构造为例.ppt

第七讲第七讲 平衡地质剖面的复原平衡地质剖面的复原－－以挤压构造为例－－以挤压构造为例一、钉线一、钉线 钉线钉线是被设在剖面上用以平衡是被设在剖面上用以平衡线条长度线条长度或或面积面积的的理想化参考线理想化参考线（图（图12－－l）真正的真正的钉线钉线应该代表一个逆冲席内部的，在变形前应该代表一个逆冲席内部的，在变形前后均后均垂直于层理垂直于层理的物质线的物质线 钉线钉线 钉线钉线通常沿通常沿褶皱的轴面褶皱的轴面或或原层位区原层位区这些被推测为具最小这些被推测为具最小层间剪层间剪切切作用的地方设立作用的地方设立原层位区原层位区”出现于逆冲席的出现于逆冲席的尾缘尾缘，那里的地，那里的地层厚度并未发生重复，地层仅平行于层厚度并未发生重复，地层仅平行于区域性基底滑脱面区域性基底滑脱面发生滑移发生滑移设立于褶皱之上的钉线会出现两个问题，（设立于褶皱之上的钉线会出现两个问题，（1）这些钉线）这些钉线很少垂直很少垂直于层理；（于层理；（2）对于）对于断展褶皱断展褶皱来说，可以有几个改变方位的轴面，来说，可以有几个改变方位的轴面，结果会出现结果会出现“弯曲的弯曲的”钉线。

由于这些问题，在可能的情况下钉钉线由于这些问题，在可能的情况下钉线一般设一般设在原层位区原层位区,特别是设立在前陆未变形区的边缘是最理想特别是设立在前陆未变形区的边缘是最理想的的局部钉线局部钉线 在在南南阿阿巴巴拉拉契契亚亚，，上上盘盘断断坡坡很很少少能能保保存存下下来来（（图图12－－2）），，因因此此无无法法用用一一般般的的方方法法将将上上、、下下盘盘断断坡坡复复位位所所以以，，最最好好的的办办法法就就是是在在每每一一个个逆逆冲冲席席的的尾尾缘缘设设置置局局部部钉钉线线（（假假定定其其层层间间滑滑动动最最小小）），，并并将将这这些些逆逆冲冲席席作作为为一一些些分分离离的的断断块块复复位位，，沿沿着着基基底底滑滑脱脱面面排排成成一一串串与与被被侵侵蚀蚀掉掉的的上上盘盘断断坡坡有有关关的的缩缩短短显显然然仅仅代代表表了了最最小小估估算算值值局部钉线局部钉线 对对于于断断坡坡被被侵侵蚀蚀掉掉的的情情况况，，局局部部钉钉线线是是非非常常重重要要的的，，它它们们被被设设置置于于呈呈单单斜斜的的逆逆冲冲席席的的中中部部层层间间滑滑动动在在这这个个部部位位真真是是最最小小吗吗？？很可能不是，但是很可能不是，但是只能如此去做只能如此去做。

简单简单波状层的平衡波状层的平衡仅受仅受前陆的钉线前陆的钉线和和岩层长度岩层长度所控制二、一个断坡的复原二、一个断坡的复原 图图15－－l表示了一个理想的表示了一个理想的断弯断弯背斜背斜，我们如何将它复原呢？首，我们如何将它复原呢？首先可以看出，复原剖面将比变形先可以看出，复原剖面将比变形剖面长现在覆盖在下部断坪之剖面长现在覆盖在下部断坪之上的上盘地层是从上的上盘地层是从左面运移左面运移进入进入剖面的，而原先覆于上部断坪之剖面的，而原先覆于上部断坪之上的上盘地层已经向右上的上盘地层已经向右移出了剖移出了剖面面一个断坡的复原一个断坡的复原 为为了了进进行行测测量量，，我我们们在在下下盘盘未未变变形形的的 岩岩 层层上上 选选择择 一一条条钉钉 线线（（A））由由于于上上盘盘所所有有地地层层均均已已发发生生位位移移，，所所以以上上盘盘内内无无需需前前陆陆方方向向的的钉钉线线利利用用下下盘盘地地层层中中的的三三条条界界线线长长度度，，可可以以确确定定出出复复原原后后的的下下盘盘断断坡坡的的位位置置，，它它与与变变形形后后的下盘断坡位置是一致的的下盘断坡位置是一致的。

一个断坡的复原一个断坡的复原 由由切切层层部部位位向向后后，，上上盘盘中中所所有有的的岩岩层层界界线线长长度度都都应应予予以以测测出出，，并并拼拼接接在在下下盘盘的的相相应应层层位位上上在在本本剖剖面面中中，，由由于于上上盘盘顶顶部部两两个个层层面面未未被被 切切 断断，， 可可在在 背背斜斜轴轴 面面（（B B））处处建建立立局局部部钉钉线线则则其其上上部部两两个个岩岩层层亦亦将将被被固固定定在在同同一一个个轴轴面面上上这这样样就就可可以以确确定定出出上上部部两两岩岩层层的的复复原原位位置置有有了了被被限限定定在在背背斜斜轴轴面面的的局局部部钉钉线线，，上上部部岩岩层的层的长度就可以测出长度就可以测出一个断坡的复原一个断坡的复原 上上盘盘复复原原是是从从测测出出并并复复原原两两个个下下部部岩岩层层的的长长度度开开始始的的在在这这两两个个岩岩层层复复原原过过程程中中，，每每一一岩岩层层的的左左端端可可能能有有轻轻微微的的位位错错复复原原后后的的上上盘盘钉钉线线位位置置是是根根据据它它在在下下部部两两个个岩岩层层中中的的位位置置确确定定的的复复原原后后上上部部两两个个岩岩层层的的向向前前和和向向后后的的延延伸伸长长度度是是按按照照它它们们离离局局部部钉钉线的距离线的距离分别绘到复原剖面上的。

分别绘到复原剖面上的 三、一条剖面的复原三、一条剖面的复原 在在进进行行剖剖面面复复原原时时，，首首先先要要检检查查所所画画的的变变形形剖剖面面是是否否平平衡衡，，如如何做到这一点呢？让我们从一条何做到这一点呢？让我们从一条可分解开的剖面可分解开的剖面入手（图入手（图16－－l）） 首首先先，，把把每每一一个个地地层层层层位位（（A，，B，，C，，D））、、每每一一条条断断层层（（l，，2，，3，，4））和和每每一一个个断断块块（（l，，2，，3，，4））注注上上标标记记然然后后将将这这个个剖剖面分解为面分解为四个断块四个断块一条剖面的复原一条剖面的复原 此此后后，，再再检检查查每每个个断断块块中中的的地地层层延延伸伸情情况况及及断断层层切切层层情情况况地地层层A出出现现在在每每一一个个断断块块中中，，并并均均与与断断层层接接触触，，在在复复原原剖剖面面上上，，该该层层应应越越过过断断层层相相连连（（仅仅有有部部分分已已被被剥剥蚀蚀掉掉））如如果果我我们们的的剖剖面面是是平平衡衡的的，，则则上上盘盘的的断断坪坪和和断断坡坡必必然然能能与与下下盘盘的的相相应应部部位位拼拼合合组组装装在一起在一起（模板假说）。

模板假说）大致检查后可知大致检查后可知，基本满足复原条件基本满足复原条件一条剖面的复原一条剖面的复原 由由于于该该剖剖面面基基本本满满足足复复原原条条件件，，下下一一步步便便 开开始始进进行行剖剖面面复复原原一一条条平平衡衡的的剖剖面面，，其其地地层层界界线线的的长长度度和和地地层层的的面面积积，，在在变变形形与与复复原原的的两两种种状状态态下下都都是是相相等等的的，，而而且且复复原原后后的的断断层层应应遵遵循循一一些些基基本本准准则则绘绘制制变变形形剖剖面面是是剖剖面面平平衡衡工工作作中中比比较较难难的的部部分分机机械械地地测测定定长长度度及及绘绘制制复复原原剖剖面面虽虽然然相相对对比比较较容容易易，，但但是是它它能能证证明明所所绘绘制制的变形剖面的变形剖面是否合理是否合理 一条剖面的复原一条剖面的复原 钉线钉线是测量线条长度的起始部位对任一剖面来说，区域性是测量线条长度的起始部位对任一剖面来说，区域性的的钉线钉线都应选在造山带的都应选在造山带的前陆前陆，因为那里没有变形和层间滑动因为那里没有变形和层间滑动在图在图16－－1所示剖面上，可将钉线设置于最靠近前陆的逆冲席尾缘。

所示剖面上，可将钉线设置于最靠近前陆的逆冲席尾缘 首首先先，，绘绘制制一一条条准准备备复复原原的的地地层层剖剖面面，，将将其其中中的的地地层层画画成成层层饼饼状状（地层厚度不变）或（地层厚度不变）或楔状楔状（地层厚度呈楔形变化）（图（地层厚度呈楔形变化）（图16一一2）一条剖面的复原一条剖面的复原 复复原原操操作作（（图图16－－3））中中要要从从变变形形剖剖面面上上量量取取不不同同地地层层的的线线长长，，并并作作为为复复原原状状态态下下相相应应的的地地层层长长度度三三角角符符号号标标定定了了钉钉线线与与断断层层2间间的的层层面面距距离离LAB1是是断断块块1 中中层层及及面面 AB长长度度的的缩缩写写正正方方形形符符号标出了号标出了钉线钉线与断层与断层3之间各层界面的距离之间各层界面的距离一条剖面的复原一条剖面的复原 注注意意：：断断块块2中中的的B、、C和和D层层的的前前缘缘已已遭遭剥剥蚀蚀，，因因此此LBC2和和LCD2是是不不完完整整的的它它们们的的长长度度只只能能取取至至地地形形线线为为此此，，可可在在未未曾曾逆逆冲冲于于下下伏伏断断块块之之上上的的断断块块尾尾缘缘，，或或者者实实在在无无处处可可选选时时，，在在该该逆逆冲冲席席的的层层面面倾倾角角相相同同的的尾尾缘缘，，设设置置一一个个局局部部钉钉线线（（图图16－－3b））。

通通过过测测定定该该断断块块底底部部A层层的的钉钉线线位位置置LAB 2前前半半部部分分，，即即LAB 2F，，就就可可把把它它标标定定在在复复原原剖剖面面上上 LAB 2后后半半部部分分（（LAB 2R））为为局局部部钉钉线线至至该该逆逆冲冲席席尾尾缘缘的的地地层层长长度度依依次次测测得得LBC 2F，，LBC 2R，， LCD 2F和和LCD 2R的的长长度度 LBC 2F和和LCD 2F给给出出了了局局部部钉钉线线与与往往前前陆陆方方向向的的地地形形线线TS间间的的长长度度 LBC 2R和和LCD 2R则则给给出出了了局部钉线与后面的断层局部钉线与后面的断层3之间的距离之间的距离一条剖面的复原一条剖面的复原 在在复复原原剖剖面面上上恢恢复复出出断断层层3的的形形状状后后，，接接着着就就将将其其它它逆逆冲冲席席内内的的各各个个地地层层进进行行复复原原（（即即以以地地层层的的长长度度数数据据重重新新确确定定所所有有断断层层的的位位置置））当当所所有有断断块块都都能能正正确确地地拼拼合合在在一一起起时时，，剖剖面面就就真真正正平平衡衡了了（（平平衡衡条条件件Ⅰ））变变形形剖剖面面与与复复原原剖剖面面上上的的线线条条长长度度应应该该是是相相等等的的（平衡条件（平衡条件2）。

一条剖面的复原一条剖面的复原 逆逆冲冲断断层层通通常常以以阶阶梯梯状状的的轨轨迹迹向向前前上上切切地地层层，，而而不不会会反反向向弯弯曲曲当当复复原原的的断断层层轨轨迹迹定定位位时时，，它它们们应应适适当当地地倾倾向向后后陆陆（（图图16－－4a)图图16－－4b所所示示的的轨轨迹迹显显然然是是不不可可思思议议的的，，因因此此，，相相应应的的变变形形剖剖面面由于几何学上的不合理而由于几何学上的不合理而无法被采用无法被采用 四、波状层法及关键层法四、波状层法及关键层法波状层法波状层法 如如果果在在变变形形剖剖面面中中岩岩层层的的长长度度标标绘绘正正确确，，则则在在去去褶褶皱皱和和断断层层作作用用的的复复原原过过程程中中，，所所有有的的断断坡坡将将会会完完全全匹匹配配（（模模板板假假说说））（（图图1313－－1 1），而且复原的），而且复原的各地层各地层将会将会纳入纳入初始的未变形的地层楔中初始的未变形的地层楔中 波状层法波状层法 DahlstromDahlstrom（（ 19691969））最最初初将将线线长长或或波波状状层层的的平平衡衡法法定定义义为为一一个个复复原原的的逆逆冲冲席席内内部部要要求求各各岩岩层层长长度度保保持持一一致致性性（图（图1313－－2 2）） 。

波状层法波状层法 实实际际上上这这种种一一致致性性并并非非一一成成不不变变，，反反而而确确实实需需要要合合理理的的变变化化通通常常有有两两种种情况可能会出现岩层长度不相等情况可能会出现岩层长度不相等 在在逆逆冲冲断断层层发发育育地地区区，，许许多多同同造造山山沉沉积积物物是是在在已已经经缩缩短短了了的的地地层层之之上上沉沉积积的的只只有有前前造造山山沉沉积积物物才才是是完完全全可可复复原原的的，，同同造造山山沉沉积积层层通通常常要要比比复复原原的的前前造造山山沉沉积层的长度短积层的长度短 在在伸伸展展环环境境中中，，沉沉积积作作用用一一般般随随生生长长断断层层的的活活动动同同期期进进行行，，由由于于伸伸展展量量的的增增加加，，每每一一套套较较年年青青的的沉沉积积层层都都会会比比它它早早先的沉积层要长先的沉积层要长波状层法波状层法 对对逆逆冲冲带带剖剖面面的的平平衡衡都都是是首首先先按按照照逆逆冲冲断断层层的的规规律律绘绘制制出出变变形形剖剖面面，，然然后后测测量量所所有有岩岩层层的的长长度度以以重重新新确确定定未未变变形形状状态态中中断断层层的的位位置置。

如如果果一一条条逆逆冲冲断断层层在在复复原原时时倾倾向向错错误误的的方方向向，，我我们们就就认认为为该该变变形形剖剖面面是是不不平平衡衡的的（（它它在在几几何何学学上上是是不不合合理理的的））当当波波状状的的地地层层能能够够在在地地震震反反射射剖剖面面上上反反映映出出来来时时（（图图1313－－3 3）），，这这种种方方法法比比较较奏奏效效但但是是当当剖剖面面只只有有地地表表资资料料并并且且观观察察不不到到下下盘盘断断坡坡时时，，情情况况就就要要困困难难的多 波状层法波状层法 当当一一条条断断层层的的倾倾向向反反转转时时（（图图13－－4）），，就就会会存存在在两两种种可可选选择择的的修修正正方方法法：：要要么么必必须须缩缩短短上上部部地地层层，，要要么么必必须须加加长长下下部部地地层层，，但但是是要要作作出选择并非易事出选择并非易事 如如果果一一些些逆逆冲冲断断层层以以违违序序形形式式出出现现，，那那么么它它们们将将切切割割已已发发生生过过褶褶皱皱或或错错断断的的地地层层，，而而它它们们复复原原后后的的倾角就会是倾角就会是陡倾的陡倾的，，甚至是倒转的甚至是倒转的。

波状层法波状层法 通通常常，，在在具具有有若若干干叠叠瓦瓦断断层层的的剖剖面面中中，，每每当当复复原原一一条条断断层层后后，，后后继继的的更更靠靠近近后后陆陆的的断断层层就就会会变变陡陡一一些些这这一一点点几几乎乎总总是是意意味味着着，，在在每每一一个个逆逆冲冲席席上上部部岩岩层层都都有有点点过过长长而而下下部部岩岩层层有有点点过过短短由由于于测测量量是是从从前前陆陆钉钉点点向向后后到到逆逆冲冲带带，，每每一一个个复复原原了了的的逆逆冲冲席席的的长长度度都都增增加加到到它它前前面面的的逆逆冲冲席席之之上上在在一一开开始始复复原原时时，，由由前前陆陆下下盘盘断断坡坡或或仅仅由由一一个个逆逆冲冲席席产产生生的的误误差差都都可可能能使使上上部部地地层层出出现现多多余余的的长长度度，，从从而而使使向向后后陆陆复复原原的的所所有有其其它它的的逆逆冲冲席席呈呈现现出出奇奇怪怪的的样样式式当当一一条条剖剖面面由由于于出出现现逆逆冲冲断断层层倾倾向向反反转转而而被被证证实实为为不不合合理理时时，，就就需需要要检检查查每每一一个个逆逆冲冲席席是是如如何何复复原原的的，，并并注注意意观观察察逆逆冲冲断断层层发发生生倾倾向向反反转转的的真真正正部部位位。

这这通通常常是是由由于于更更靠靠近近前前陆陆的的逆逆冲冲席席的的复复原原过过程程所所引引起的波状层法波状层法 当当逆逆冲冲断断层层的的倾倾向向出出现现反反转转时时，，评评价价一一条条剖剖面面最最好好的的方方法法就就是是看看一一下下地地表表构构造造在在复复原原过过程程中中被被错错乱乱或或歪歪曲曲到到什什么么程程度度如如果果“平平衡衡”剖剖面面显显示示确确实实发发生生了了这这种种情情况况，，就就需需要要重重新新绘绘制深部构造，以比较好地保持地表构造形态制深部构造，以比较好地保持地表构造形态 我我们们通通常常对对深深部部岩岩层层几几何何特特征征的的细细节节所所知知甚甚少少，，因因此此要要按按照照我我们们对对深深部部构构造造的的解解释释来来强强行行改改变变具具有有良良好好控控制制条条件件的的地地表表构构造造几几何何形形态态是是不不合合理理的的即即使使利利用用钻钻井井和和地地震震资资料料，，我我们也应当尽可能地保持地表的构造形态们也应当尽可能地保持地表的构造形态关键层法关键层法 关关键键层层法法是是波波状状层层法法的的一一个个变变种种，，主主要要用用于于具具有有部部分分透透入入性性变形岩层的地区。

变形岩层的地区 波波状状层层的的复复原原主主要要用用于于具具平平行行褶褶皱皱作作用用和和最最小小的的透透入入性性应应变变的的主主要要构构造造岩岩性性单单位位（（图图1313－－5 5））逆逆冲冲断断层层的的复复位位是是以以关关键键层层的的几几何何特特征征为为依依据据的的在在具具有有地地震震资资料料时时，，首首先先应应进进行行平平衡衡的的是是关关键键性性反反射射层层，，而而不不是是同同时时处处理理所所有有的的地地层层单单位位一一旦旦勾勾绘绘出出构构造轮廓，就可以根据钻井或地表资料填入整个地层序列造轮廓，就可以根据钻井或地表资料填入整个地层序列 关关键键层层法法：：在在将将波波状状层层法法用用于于关关键键层层的的过过程程中中，，为为了了缩缩小小误误差差，，需需要要用用反反复复逼逼近近的的方方法法将将地地表表资资料料的的线线长长度度及及面面积积合合理理纳纳入入剖剖面面中中第第一一步步就就是是要要选选出出一一个个在在该该区区所所有有逆逆冲冲席席中中均均出出露露良良好好的的地地层层单单位位它它应应表表现现出出最最小小的的透透入入性性变变形形，，以以利利于于波波状状层层平平衡衡方方法法的的应应用用。

最最理理想想的的情情况况是是其其上上盘盘及及下下盘盘断断坡坡均均保保存存良良好好下下一一步步只只是是通通过过波波状状层层法法将将该该单单位位复复原原，，将将钉钉线线设设置置于于前前陆陆的的一一点点或或一一个个褶褶皱皱的的轴轴面面上上，，并并钉钉在在最最低低的的断断层层线线上上局局部部钉钉线线必必须须被被用用来来将将关关键键层层同同其其余余部部分分固固定定在在一一起起在在平平衡衡过过程程中中，，它它们们应应当当保保留留已知的地表形态已知的地表形态五、等面积法五、等面积法 平衡操作中的等面积法要求：平衡操作中的等面积法要求：一个逆冲席，或者其中的某个岩一个逆冲席，或者其中的某个岩层的剖面面积，在变形和复原两种状态下均相等层的剖面面积，在变形和复原两种状态下均相等 等面积平衡的基本涵义有两点：等面积平衡的基本涵义有两点： 其一其一，一旦把一个波状岩层展平，而其中又表示了合理的断层，一旦把一个波状岩层展平，而其中又表示了合理的断层轨迹，则面积平衡就能证明，在变形和复原的两种情况下岩层的轨迹，则面积平衡就能证明，在变形和复原的两种情况下岩层的长度（长度（L））和厚度（和厚度（T））是彼长此消的；是彼长此消的； 其二，其二，在地震剖面或特别复杂的在地震剖面或特别复杂的剖面深部剖面深部，要确定波状岩层的，要确定波状岩层的长度长度可能是困难的，或者是根本可能是困难的，或者是根本不可能的不可能的。

假如我们已知位于深部的地层单位厚度假如我们已知位于深部的地层单位厚度（（T））以及剖面所占的以及剖面所占的面积面积（（A），），就可以计算出有关的地层长度就可以计算出有关的地层长度（（L＝＝A／／T）等面积法等面积法 Gwinn（（1964，，1970））通通过过比比较较岩岩层层长长度度和和剖剖面面面面积积，，绘绘制制了了中中央央阿阿巴巴拉拉契契亚亚剖剖面面（（图图14－－l））其其中中只只出出现现在在上上部部刚刚性性层层中中的的波波状状岩岩层层缩缩短短量量仅仅是是用用等等面面积积法法测测得得的的下下部部地地层层缩缩短短量量的的1／／3，，这是因为他低估了复杂叠瓦构造中的这是因为他低估了复杂叠瓦构造中的地层长度地层长度等面积法等面积法 Gwinn是是用用剩剩余余剖剖面面法法计计算算一一个个变变形形剖剖面面的的总总缩缩短短量量的的这这种种方方法法虽虽然然给给出出了了一一个个总总缩缩短短量量，，但但是是不不能能指指出出波波状状层层平平衡衡的的错错误误出出现现在在哪哪里里，，因因此此，，它它对对勘勘探探或或小小范范围围的的研研究究用用处处不不大大这这个个例例子子告告诉诉我我们们，，在在这这一一地地区区这这两两种种方方法法的的结结果果是是不不同同的的，，因因而而在在其其中任一种方法获得令人满意的结论之前，应当进一步摸清情况。

中任一种方法获得令人满意的结论之前，应当进一步摸清情况等面积法等面积法 在在地地层层发发生生紧紧闭闭褶褶皱皱或或强强烈烈变变形形地地区区，，波波状状层层法法很很可可能能失失效效，，因而因而等面积法等面积法则显得尤为重要则显得尤为重要 在对在对标志层标志层进行平衡时，要对以进行平衡时，要对以夹层夹层产出的，通常是产出的，通常是软弱的软弱的或或透入性变形透入性变形的岩层进行面积测量，以作面积比较；按照的岩层进行面积测量，以作面积比较；按照“平衡平衡”原理，在变形和复原两种状态下它们的原理，在变形和复原两种状态下它们的面积必须相等面积必须相等由于不能由于不能用用波状层法波状层法平衡，当然就必须用平衡，当然就必须用等面积法等面积法来平衡等面积法等面积法 当当逆逆冲冲断断层层没没有有全全部部出出露露地地表表时时，，最最常常用用的的办办法法是是将将深深部部推推断断为为双双重重构构造造及及隐隐状状叠叠瓦瓦构构造造这这些些构构造造使使剖剖面面在在深深部部发发生生缩缩短短和和增增厚厚作作用用，，不不过过这这种种作作用用只只与与顶顶板板和和底底板板逆逆冲冲断断层层有有成成因因联联系系（（图图14－－2））。

通通常常，，深深部部构构造造图图都都是是概概略略的的，，所所以以，，它它们们主主要要受受倾角变化分析倾角变化分析和和面积平衡面积平衡所限制等面积法等面积法 当当双双重重构构造造出出露露于于邻邻区区地地表表，，并并可可以以投投影影到到所所研研究究的的剖剖面面的的深深处处时时，，最最能能证证明明双双重重构构造造解解释释的的选选择择是是正正确确的的另另一一种种可可能能是是，，在在高高度度不不均均一一的的地地层层单单元元中中，，双双重重构构造造也也许许是是一一种种必必需需的的“典典型型”构构造造典典型型”双双重重构构造造的的例例子子有有苏苏格格兰兰莫莫因因逆逆冲冲断断层层之之下下的的寒寒武武一一奥奥陶陶系系盖盖层层和和田田纳纳西西州州东东北北部部科科纳纳索索加加的的碳碳酸酸盐盐岩岩和和页页岩岩互层的过渡相中所展示的构造现象互层的过渡相中所展示的构造现象等面积法等面积法 最最常常见见的的等等面面积积平平衡衡方方法法是是首首先先进进行行波波状状层层平平衡衡，，建建立立一一个个变变形形剖剖面面和和一一个个复复原原剖剖面面，，然然后后对对每每个个逆逆冲冲席席及及其其中中的的每每一一个个岩岩层层进进行行面面积积平平衡衡。

这这就就是是目目前前绝绝大大多多数数学学者者所所认认可可的的等等面面积积平平衡衡方方法 所所测测定定的的面面积积愈愈小小，，测测量量误误差差就就愈愈大大如如果果要要平平衡衡每每一一逆逆冲冲席席中中的的每每一一个个岩岩层层，，最最好好首首先先对对该该逆逆冲冲席席进进行行总总体体面面积积平平衡衡，，然然后后把把三三或或四四个个岩岩层层合合在在一一起起作作面面积积平平衡衡，，最最后后再再作作单单个个岩岩层层的的面面积积平衡等面积法等面积法 要要精精确确地地追追踪踪一一条条线线是是非非常常困困难难的的虽虽然然通通过过反反复复测测量量所所获获得得的的平平均均值值能能使使误误差差有有所所降降低低，，但但在在测测定定许许多多薄薄岩岩层层时时这这种种方方法法收效甚微收效甚微 因因此此，，在在剖剖面面复复原原的的第第一一阶阶段段（（波波状状层层平平衡衡和和面面积积平平衡衡））就就是是绘绘制制出出整整条条剖剖面面或或其其中中一一段段剖剖面面的的经经过过简简化化的的地地层层，，同同时时使使测测量量误误差差减减到到最最小小第第二二阶阶段段，，是是利利用用细细分分的的地地层层进进行行复复原原，，并并且且提供局部可复原的地质剖面。

提供局部可复原的地质剖面 另另一一种种方方法法，，是是在在进进行行平平衡衡之之前前把把剖剖面面放放大大，，然然后后再再将将其其缩缩小小这也能减少测量误这也能减少测量误差，不过在平衡大剖面时需要极长的纸张差，不过在平衡大剖面时需要极长的纸张六、透入性变形岩石的复原六、透入性变形岩石的复原 横剖面平衡的概念也适用于具横剖面平衡的概念也适用于具透入性变形岩石透入性变形岩石的地区基本的的地区基本的工作原则是必须将工作原则是必须将构造分解开构造分解开我们的目的是建立我们的目的是建立“可复原的可复原的”剖面，而不是严格剖面，而不是严格“平衡的平衡的”剖面，因为有关线条长度和剖面面剖面，因为有关线条长度和剖面面积守恒的假设在积守恒的假设在劈理化地区劈理化地区和和变质地区变质地区显然是不适用的显然是不适用的透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 几乎在几乎在所有的逆冲变形地区的强应变带所有的逆冲变形地区的强应变带中均会发育有中均会发育有劈理劈理在在任一剖面中只要出现仅占岩石很小比例的任一剖面中只要出现仅占岩石很小比例的（（5－－10％）％）强应变和透强应变和透入性组构，至少在对剖面进行平衡的入性组构，至少在对剖面进行平衡的最初阶段最初阶段可以将其忽略不计。

可以将其忽略不计对大多数剖面来说，所用的地层厚度和基底深度的允许误差也是对大多数剖面来说，所用的地层厚度和基底深度的允许误差也是5％－％－10％劈理化在紧邻逆冲断层面的变形带内，范围很小，故％劈理化在紧邻逆冲断层面的变形带内，范围很小，故在最初的平衡阶段可以将其在最初的平衡阶段可以将其忽略忽略透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 随着温度和压力的增加，褶皱机制发生改变，真正的平行褶随着温度和压力的增加，褶皱机制发生改变，真正的平行褶皱也就消失了劈理通常首先出现在皱也就消失了劈理通常首先出现在褶皱的枢纽褶皱的枢纽部位 通常，碳酸盐岩是显示透入性变形的主要岩性通常，碳酸盐岩是显示透入性变形的主要岩性，，但是其它的但是其它的地层单元则保持了它们原始的长度和厚度因此，对这些局部劈地层单元则保持了它们原始的长度和厚度因此，对这些局部劈理化的逆冲席的复原，必须理化的逆冲席的复原，必须依靠无劈理化地层依靠无劈理化地层或或标志层标志层的波状层的波状层平衡方法及强平衡方法及强烈变形地层烈变形地层的的面积平衡方法面积平衡方法如果变形剖面中劈理如果变形剖面中劈理化岩层的面积与复原剖面中相应岩层的面积存在化岩层的面积与复原剖面中相应岩层的面积存在较大的差异较大的差异，则，则该差异就很可能代表了在该层位中发育的该差异就很可能代表了在该层位中发育的透入性组构所引起透入性组构所引起的的面面积积（体积）（体积）变化变化。

透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 如如同同在在前前陆陆带带一一样样（（图图23－－2）），，断断层层向向前前上上切切剖剖面面并并具具有有断断坡坡－－断断坪坪几几何何特特征征，，一一般般也也适适用用于于低低级级和和中中级级变变质质的的地地区区透透入入性性变变形形地地区区中中的的许许多多逆逆冲冲断断层层和和褶褶皱皱可可能能形形成成于于低低级级变变质质阶阶段段，，后后来来的的变变质质作作用用和和可可能能的的再再变变形形作作用用在在大大多多数数情情况况下下不不可可能能彻彻底底破坏破坏对复原起关键作用的原始几何形态和组构对复原起关键作用的原始几何形态和组构透入性变形岩石的复原透入性变形岩石的复原 逆逆冲冲断断层层分分析析的的其其它它基基本本原原则则在在低低级级变变质质岩岩区区也也是是适适用用的的尽尽管管发发生生了了变变质质作作用用，，仍仍可可用用切切层层线线图图（（图图23一一4））来来探探索索断断坡坡和和断断坪的地理位置，它们也是变质逆冲构造制图的重要补充内容坪的地理位置，它们也是变质逆冲构造制图的重要补充内容 变变质质岩岩中中的的矿矿物物线线理理对对确确定定构构造造运运动动方方向向（（因因而而也也对对确确定定强强变变质质岩岩的的复复原原方方向向））具具有有重重要要意意义义。

这这种种线线理理通通常常与与褶褶皱皱和和断断层层构构造造的的平平均均运运移移方方向向平平行行，，在在许许多多情情况况下下，，为为复复原原方方向向提提供供了了比比前前陆陆地地区区更好的证据更好的证据 七、复原剖面实例七、复原剖面实例简单双重构造的复原简单双重构造的复原 图图17一一1表表示示了了一一个个双双重重构构造造的的复复原原和和一一般般剖剖面面复复原原一一样样，，双双重构造复原也必须首先重构造复原也必须首先把已经变形的地层展平把已经变形的地层展平 在在这这个个例例子子中中，，地地层层厚厚度度是是变变化化的的因因此此，，在在展展平平的的地地层层剖剖面面中，我们必然要建立一个中，我们必然要建立一个沉积楔沉积楔简单双重构造的复原简单双重构造的复原 复复原原的的第第一一步步是是确确定定一一个个基基准准面面，，为为此此我我们们把把Grinnell（（G））组组 的的 顶顶 界界 选选 作作 基基 准准 面面 在在 本本 剖剖 面面 内内 ，， Grinnell(G)、、Appekunny（（Ap））组组以以及及中中、、上上Altyn（（uA））的的地地层层厚厚度度从从东东到到西西基基本本没没有有变变化化，，因因此此这这些些地地层层可可以以按按等等厚厚的的方方式式展展平平。

下下Altyn组组（（黑黑点点所所示示部部分分））自自西西而而东东逐逐渐渐变变薄薄，，因因此此，，下下一一步步就就要要分分别别测测定定剖剖面面两两端端的的下下Altyn的的厚厚度度，，确确定定剖剖面面端端点点间间该该层层的的长长度度，，同同时将这些测量结果标绘在复原时将这些测量结果标绘在复原地层模板地层模板的相应位置上的相应位置上简单双重构造的复原简单双重构造的复原 在在建建立立了了变变形形前前的的沉沉积积楔楔轮轮廓廓之之后后，，就就可可以以开开始始在在该该图图上上确确定定逆逆冲冲断断层层轨轨迹迹，，首首先先，，在在Grandall山山以以东东的的Lewis逆逆冲冲断断层层之之上上的的大大逆逆冲冲席席的的中中心心部部位位设设置置一一条条钉钉线线在在得得出出此此钉钉线线与与剖剖面面东东侧侧厚厚度度测测点点间间的的地地层层长长度度后后，，就就可可以以将将钉钉线线定定位位于于未未变变形形的的地地层层模模板板上上以以钉钉线线为为起起点点，，分分别别测测量量钉钉线线到到断断层层迹迹线线间间的的地地层层长长度度、、各各断断块块内内的的地地层层长长度度，，并并在在钉钉线线的的东东西西两两侧侧分分别别绘绘出出各各条条逆逆冲冲断断层层的轨迹。

的轨迹祖父山构造窗的复原祖父山构造窗的复原 剖面的编制和平衡会由于多期不同变形样式或者两个或更多的剖面的编制和平衡会由于多期不同变形样式或者两个或更多的构造区拼合在一起而复杂化例如，南阿巴拉契亚经历了构造区拼合在一起而复杂化例如，南阿巴拉契亚经历了晚元古代晚元古代的的伸展伸展和两期或两期以上的和两期或两期以上的古生代挤压事件古生代挤压事件早期的伸展事件伸展事件影响影响了后来形成的逆冲席的几何特征裂谷盆地的位置和形状可能控制了后来形成的逆冲席的几何特征裂谷盆地的位置和形状可能控制了逆冲席的前缘和了逆冲席的前缘和侧向断坡侧向断坡作用以及双重构造带的形成作用以及双重构造带的形成一些晚元一些晚元古代的古代的伸展断层伸展断层在早古生代又重新活动而变为在早古生代又重新活动而变为剪切带剪切带和和逆冲断层逆冲断层祖父山构造窗的复原祖父山构造窗的复原 为了建立和复原为了建立和复原祖父山构造窗地区祖父山构造窗地区的剖面，必须考虑早期伸展的剖面，必须考虑早期伸展构造作用的影响通过编制一条横剖面，揭露并阐明多期的变形作构造作用的影响通过编制一条横剖面，揭露并阐明多期的变形作用复原结果表明，祖父山沉积盆地东缘的几何形态形成于晚元古用。

复原结果表明，祖父山沉积盆地东缘的几何形态形成于晚元古代，早于逆冲作用在推断的伸展断层附近的冲积扇砾岩的存在代，早于逆冲作用在推断的伸展断层附近的冲积扇砾岩的存在（（Boyer等等,1970））以及沉积物朝西北方向的搬运（以及沉积物朝西北方向的搬运（Schwab，，1977））等，支持了盆地形态的这种解释等，支持了盆地形态的这种解释八、多种工作假说：错误是真是假？八、多种工作假说：错误是真是假？ 当两个块体当两个块体被滑脱面分开被滑脱面分开时，线长平衡就会出现较多问题，时，线长平衡就会出现较多问题，岩层长度就很难对比例如，在考虑岩层长度就很难对比例如，在考虑Waterton地区的可能解释时，地区的可能解释时，Dahlstram（（1969））(图图18一一1）指出，中生代地层的缩短量比古）指出，中生代地层的缩短量比古生代地层大生代地层大一种解释是一种解释是，古生代地层中的叠瓦构造直接上延至，古生代地层中的叠瓦构造直接上延至上覆的中生代地层内；相反，上覆的中生代地层内；相反，另一种可能是另一种可能是，这两个层次的叠瓦，这两个层次的叠瓦构造被一个沿侏罗纪地层的滑脱面分割开构造被一个沿侏罗纪地层的滑脱面分割开。

多种工作假说：错误是真是假？多种工作假说：错误是真是假？ 前一种解释是不可取的前一种解释是不可取的，因为它与滑脱面以上部分的位移是，因为它与滑脱面以上部分的位移是向上增大的现实不相符他所采纳的是，在古生界和中生界地层向上增大的现实不相符他所采纳的是，在古生界和中生界地层之间存在一条沿侏罗系的滑脱面的剖面由于这两套地层被滑脱之间存在一条沿侏罗系的滑脱面的剖面由于这两套地层被滑脱面分开，所以不能运用比较中生代和古生代地层的长度来达到平面分开，所以不能运用比较中生代和古生代地层的长度来达到平衡多余的中生代地层长度原先是覆盖在该剖面以西地区的古生衡多余的中生代地层长度原先是覆盖在该剖面以西地区的古生界之上的在编制界之上的在编制“局部局部”剖面时就经常会碰到这种问题；而在剖面时就经常会碰到这种问题；而在编制编制“区域区域”剖面时，却比较少见剖面时，却比较少见多种工作假说多种工作假说：错误是真是假？错误是真是假？ 在剖面平衡中出现的在剖面平衡中出现的顺层滑脱构造顺层滑脱构造的问题，通常可以通的问题，通常可以通过增加过增加剖面长度剖面长度加以排除例如，将加以排除例如，将Waterton剖面向西延伸，剖面向西延伸，将将Lewis逆冲席之下的古生界叠瓦垛也包括在内，这个剖面逆冲席之下的古生界叠瓦垛也包括在内，这个剖面就可以平衡了（图就可以平衡了（图18一一2）；可以把中生代地层和古生代地）；可以把中生代地层和古生代地层的缩短量视为相等的。

为了便于平衡，剖面应包含可以辨层的缩短量视为相等的为了便于平衡，剖面应包含可以辨认出的最高和最低的滑脱面；而且为了使上滑脱面下切剖面认出的最高和最低的滑脱面；而且为了使上滑脱面下切剖面和最终并入底部滑脱面，剖面应当向后陆尽量延伸和最终并入底部滑脱面，剖面应当向后陆尽量延伸多种工作假说多种工作假说：错误是真是假？错误是真是假？ “平衡剖面必定是正确的剖面吗？平衡剖面必定是正确的剖面吗？” 就平衡剖面本身而言，它们是根据所掌握的有限资料编制的，就平衡剖面本身而言，它们是根据所掌握的有限资料编制的，因此平衡技术不能保证剖面的精确性，因此平衡技术不能保证剖面的精确性，不过它能确定一条剖面是不过它能确定一条剖面是否是合理的和可行的否是合理的和可行的 “一条看来有严重错误的剖面是否有可能基本正确？一条看来有严重错误的剖面是否有可能基本正确？” 事事实实上上，，能能得得到到的的控控制制条条件件越越多多，，剖剖面面不不易易于于平平衡衡的的可可能能性性就就越越大大在在毫毫无无地地下下资资料料和和地地表表研研究究程程度度低低的的情情况况下下，，人人们们能能轻轻易地易地“拼凑出拼凑出”一条剖面以便平衡，因为此时没有任何限制条件。

一条剖面以便平衡，因为此时没有任何限制条件 当剖面受到高度限制而又不平衡时，这可能意味着我们对某当剖面受到高度限制而又不平衡时，这可能意味着我们对某些起作用的地质作用并不完全了解，或者违反了构成平衡基础的些起作用的地质作用并不完全了解，或者违反了构成平衡基础的假设条件这些假设条件这些假设之一假设之一是在区域性范围内无普遍的层间剪切是在区域性范围内无普遍的层间剪切另一个假设另一个假设是地层长度守恒原则，在所测量的不同层位之间是地层长度守恒原则，在所测量的不同层位之间不存不存在顺层滑脱构造在顺层滑脱构造 其它的错误可能由伴随层间剪切的其它的错误可能由伴随层间剪切的压溶效应压溶效应及及违序逆冲违序逆冲作用作用所引起所引起多种工作假说多种工作假说：错误是真是假？错误是真是假？ 例例如如，，图图1818－－3 3a a中中，，上上、、下下盘盘断断坪坪匹匹配配不不当当不不用用测测量量线线条条长长度度，，就就能能立立即即发发现现在在钉钉线线1 1与与钉钉线线2 2之之间间B B层层顶顶面面的的长长度度比比A A层层顶顶面的长度要大的多，这个剖面因此是明显错误的。

面的长度要大的多，这个剖面因此是明显错误的多种工作假说多种工作假说：错误是真是假？错误是真是假？ 但但是是如如果果从从区区域域尺尺度度上上来来考考虑虑，，则则该该剖剖面面很很容容易易改改正正如如图图1818－－3 3b b所所示示，，靠靠后后陆陆一一侧侧有有一一条条逆逆冲冲断断层层上上延延到到A A与与B B层层之之间间的的接接触触面面，，说说明明在在ABAB接接触触面面上上存存在在一一个个区区域域性性的的滑滑脱脱构构造造将将剖剖面面向向左左侧侧延延伸伸，，就就把把这这个个断断坡坡背背斜斜包包括括进进来来了了C C是是这这一一条条剖剖面面的的继继续复原从区域尺度上考虑时，剖面事实上是平衡的从区域尺度上考虑时，剖面事实上是平衡的九、三维模型和走向九、三维模型和走向“平衡平衡“剖面剖面三维模型和走向三维模型和走向“平衡平衡“剖面剖面 立体图解对于理解地质构造的几何学和运动学是非常有用的立体图解对于理解地质构造的几何学和运动学是非常有用的Wilson等（等（1985）利用这种方法解释了坎伯兰特高原逆掩断块地）利用这种方法解释了坎伯兰特高原逆掩断块地表构造的深部成因。

表构造的深部成因Harris（（1977））在解释松树山逆冲席倾向特在解释松树山逆冲席倾向特征时辅以一系列的走向剖面征时辅以一系列的走向剖面 三维模型和走向三维模型和走向“平衡平衡“剖面剖面 构构造造的的侧侧向向变变化化，，尤尤其其是是经经过过滑滑脱脱的的地地层层的的构构造造侧侧向向变变化化，，可可以以产产生生伴伴生生的的褶褶皱皱和和垂垂直直逆逆冲冲带带走走向向的的断断层层为为了了了了解解这这种种构构造造是如何形成的，可以制作如图是如何形成的，可以制作如图19－－l（（Boyer，，1985a)所示的所示的模型模型三维模型和走向三维模型和走向“平衡平衡“剖面剖面 一一个个逆逆冲冲断断层层的的侧侧断断坡坡作作用用（（图图19一一2））形形成成了了两两个个横横跨跨走走向向的的褶褶皱皱（（Boyer，，1978））当当逆逆冲冲席席ABCDEFHG向向前前运运动动到到上上一一个个断断坪坪之之上上时时，，上上般般切切层层线线（（侧侧断断坡坡））BC和和DE就就被被迫迫与与下下盘盘断断坪坪一一致致，，并并以以形形成成断断弯弯褶褶皱皱同同样样的的方方式式形形成成了了横横向向褶褶皱皱构构造造。

把把上上盘盘侧侧切切层层线线调调节节到到下下盘盘断断坪坪的的过过程程，，也也许许还还可可以以通通过过横横跨跨走走向向的的伸展断层伸展断层的形成而的形成而辅助完成辅助完成三维模型和走向三维模型和走向“平衡平衡“剖面剖面 当当碰碰到到下下盘盘朝朝下下的的断断坡坡（（而而不不是是朝朝上上的的断断坡坡））时时，，就就会会出出现现相相反反的的情情况况（（图图19－－3a)这这里里的的褶褶隆隆区区并并不不是是上上盘盘的的过过量量物物质质所所引引起起，，而而是是由由下下盘过量物质所产生的盘过量物质所产生的 主主上上盘盘之之下下的的一一个个夹夹块块和和下下盘盘都都能能使使地地表表的的逆逆冲冲席席出出现现类类似似的的褶褶皱皱作作用用横横向向褶褶皱皱作作用用和和捩捩断断层层作作用用也也可可由由垂垂直直的的或或近近于于垂垂直直的的侧侧断断坡坡所所引引起起（（图图19－－3b，，C）），，这这些些断断坡坡可可以以断断层层形形式式扩扩展展，，并并切切穿穿上上覆覆岩岩席席（（Boyer，，1985b）三维模型和走向三维模型和走向“平衡平衡“剖面剖面 在在许许多多逆逆冲冲带带，，常常可可以以见见到到表表层层横横向向的的构构造造不不连连续续现现象象，，它它们们或或表表现现为为横横跨跨走走向向的的斜斜列列褶褶皱皱及及横横向向捩捩断断层层，，或表现为线性弯曲。

或表现为线性弯曲 很很多多研研究究者者通通常常直直接接把把它它们们与与基基底底断断裂裂的的走走向向相相联联系系而而侧侧断断坡坡不不仅仅会会影影响响直直接接上上覆覆的的逆逆冲冲岩岩席席的的平平面面图图型型式式，，而而且且也也会会影影响响到到其其它它上上覆覆的的岩岩席席因因此此，，深深层层次次的的侧侧断断坡坡的的产产物物恰恰恰恰可可以以用用来来确确定定和和解解释释横横跨跨走走向向的的构构造造不不连连续续现现象象的的线线性性弯弯曲曲许许多多侧侧断断坡坡与与断断坡坡区区的的地地层层密密切切相相关关，，而而与与基基底底断断裂裂的的走走向向也也许许无无关关这这两两种种可可能能性性都都必须予以考虑必须予以考虑走走向向“平平衡衡“剖剖面面 由于我们假定，由于我们假定，从几何学角度逆冲从几何学角度逆冲岩片是能够复位到岩片是能够复位到它们变形前的状态它们变形前的状态的，所以我们要平的，所以我们要平衡的是平行于运动衡的是平行于运动方向的倾向剖面方向的倾向剖面走向剖面虽然不能走向剖面虽然不能进行平衡，但它们进行平衡，但它们对于了解一个地区对于了解一个地区的构造演化，通常的构造演化，通常是一种附加的手段是一种附加的手段（图（图19一一4）。

走走向向“平平衡衡“剖剖面面 利用一系列平衡利用一系列平衡了的倾向剖面，通过了的倾向剖面，通过将倾向剖面中的断层将倾向剖面中的断层面和各地层合理地延面和各地层合理地延伸到走向剖面的对应伸到走向剖面的对应位置上，便可以编制位置上，便可以编制出出“平衡的平衡的”走向剖走向剖面或面或“平衡的平衡的”立体立体图这类图件（图图这类图件（图19－－5）谢谢！谢谢！。