伸展盆地平衡剖面

第五讲伸展盆地的平衡剖面第五讲伸展盆地的平衡剖面一、伸展地区的平衡剖面原理一、伸展地区的平衡剖面原理 概述概述 Gibbs(1983)首先提出平衡剖面的概念也可用于张性地区的分首先提出平衡剖面的概念也可用于张性地区的分析研究，他以析研究，他以北海油田北海油田为例，运用平衡剖面技术为例，运用平衡剖面技术编制和复原编制和复原伸展伸展地区的地质剖面、计算地区的地质剖面、计算伸展量伸展量与与滑脱深度滑脱深度。 此后，平衡剖面技术在伸展地区得到了广泛应用，取得了不此后，平衡剖面技术在伸展地区得到了广泛应用，取得了不少新的进展，如深入探讨了伸展地区平衡剖面中岩层变形的各种少新的进展，如深入探讨了伸展地区平衡剖面中岩层变形的各种机制机制(如如垂向剪切垂向剪切、斜向剪切斜向剪切、层长守恒、层长守恒、弯滑作用弯滑作用及及刚体旋转刚体旋转等等)、断层与地层变形之间的几何关系、断层与地层形态的预测与恢复、断层与地层变形之间的几何关系、断层与地层形态的预测与恢复、复原系列发育史剖面复原系列发育史剖面(反演模拟反演模拟)等方面。等方面。 从而使得平衡剖面技术在从而使得平衡剖面技术在伸展地区的油气勘探伸展地区的油气勘探中发挥出越来中发挥出越来越重要的作用。越重要的作用。2 在伸展地区建立平衡剖面在伸展地区建立平衡剖面 剖面平衡的基本思想是假定剖面平衡的基本思想是假定平面应变平面应变或或剖面面积守恒剖面面积守恒。 Gibbs(1983) 指出：指出：Chamberlin Chamberlin （19101910，19191919）对对于脱顶或滑脱面之上的变形剖面于脱顶或滑脱面之上的变形剖面的等面积计算既可以用于收缩区，的等面积计算既可以用于收缩区，也可以用于伸展区。也可以用于伸展区。 图图1 1中表示变形前的中表示变形前的面积面积A A等于等于变形后的变形后的面积面积B B。面积面积C C是共有的，是共有的，因此，表示剖面未变形长度、变因此，表示剖面未变形长度、变形长度与滑脱面深度形长度与滑脱面深度d d之间的关之间的关系的方程式是：系的方程式是： l l0 0=l=l1 1A/d A/d 式中式中A A是剖面的面积。是剖面的面积。2 在伸展地区建立平衡剖面在伸展地区建立平衡剖面原始长度为：原始长度为： l l0 0=l=l1 1A/d A/d 伸展量为：伸展量为： l l1 1l l0 0 = A/d = A/d 伸展率（或伸展应变）：伸展率（或伸展应变）： e=(le=(l1 1-l-l0 0)/l)/l0 0表示单位长度的地壳伸展量。表示单位长度的地壳伸展量。用伸展系数（或用伸展系数（或拉张因子拉张因子）表示：表示： = l= l1 1/l/l0 0 e= -1e= -1 =(1+e)=(1+e)伸展系数伸展系数表示伸展变形前后地壳的表示伸展变形前后地壳的长度比。长度比。 2 在伸展地区建立平衡剖面在伸展地区建立平衡剖面 在伸展地区建立平衡剖在伸展地区建立平衡剖面的过程中，面的过程中，压实作用压实作用可能可能是除脆性断裂作用之外的最是除脆性断裂作用之外的最重要的要素。重要的要素。 因为压实作用既可与构因为压实作用既可与构造变形同期，也可发生在构造变形同期，也可发生在构造变形之后，在任何平衡计造变形之后，在任何平衡计算及随后的复原重建时都必算及随后的复原重建时都必须考虑这一点。须考虑这一点。 在变形剖面上进行去压在变形剖面上进行去压实作用（压实恢复）时，采实作用（压实恢复）时，采用与用与沉降史恢复压实作用沉降史恢复压实作用同同样的方法。样的方法。2 在伸展地区在伸展地区建立平衡剖面建立平衡剖面 在伸展地在伸展地区，因存在区，因存在同同沉积、同剥蚀、沉积、同剥蚀、同生正断层、同生正断层、盐构造和阶段盐构造和阶段性演化性演化（幕式（幕式伸展）等问题，伸展）等问题，可采用可采用逐层回逐层回剥法剥法，建立具，建立具演化特征的演化特征的平平衡剖面衡剖面。同时。同时还要逐层去压还要逐层去压实作用。实作用。 正断层正断层是伸展盆地是伸展盆地构造的基本结构要素。构造的基本结构要素。正断层及被其切割的断正断层及被其切割的断块可以组合成不同样式块可以组合成不同样式的伸展构造，如的伸展构造，如半地堑半地堑（或地堑）和（或地堑）和半地垒半地垒（或地垒）。正断层还可或地垒）。正断层还可形成形成相关褶皱相关褶皱。按照正断层的剖面几何形态可按照正断层的剖面几何形态可分为铲式（或犁式）、坡坪式分为铲式（或犁式）、坡坪式（坐椅状）和平面状断层等。（坐椅状）和平面状断层等。(1)(1)平面状非旋转正断层：平面状非旋转正断层：断断层面平直；层面平直；断层面及上、下盘断断层面及上、下盘断块在发育过程中块在发育过程中不发生旋转。不发生旋转。 (2) (2)平面状旋转正断层：平面状旋转正断层：断层断层面平直；面平直；断层面及上、下盘断块断层面及上、下盘断块一般均不断发生旋转，这类断层一般均不断发生旋转，这类断层常成组出现，多被称为常成组出现，多被称为“多米诺多米诺式正断层式正断层”或或“书斜式正断层书斜式正断层”。 (3)(3)铲状（或犁式）正断层铲状（或犁式）正断层：其特征是随着深度增加，断层其特征是随着深度增加，断层面倾角变缓，沿沉积层、面倾角变缓，沿沉积层、 基底基底顶面、基底内缓断面以及中、下顶面、基底内缓断面以及中、下地壳韧性层滑脱。这类断层具有地壳韧性层滑脱。这类断层具有旋转旋转性质，即上盘断块及其伴随性质，即上盘断块及其伴随的地层、次级断层会发生旋转。的地层、次级断层会发生旋转。(4)(4)坡坪式正断层：坡坪式正断层：坡坡坪式正断层的断层面呈台阶状或坪式正断层的断层面呈台阶状或多级台阶状的陡缓变化，类似于多级台阶状的陡缓变化，类似于逆冲断层的断坪断坡。这类断逆冲断层的断坪断坡。这类断层也具有层也具有旋转旋转性质，即上盘断块性质，即上盘断块及其伴随的地层、次级断层会发及其伴随的地层、次级断层会发生旋转。生旋转。 ( () ) 坐椅状正断层：坐椅状正断层：坐椅状断坐椅状断层的层的特征与坡坪式断层类似，特征与坡坪式断层类似，其断层面呈其断层面呈坐椅状坐椅状，上陡中间缓，上陡中间缓，而后向下又变陡。与坡坪式，而后向下又变陡。与坡坪式断层不同的是，其更下部不一定断层不同的是，其更下部不一定再变平缓，这类断层多发育于沉再变平缓，这类断层多发育于沉积盆地内部。积盆地内部。 ( () )低角度拆离正断层：低角度拆离正断层：是在是在对美国西部盆岭省构造研究对美国西部盆岭省构造研究的基础提出的一种特殊的正断层类型。其主要特点是：断层规模的基础提出的一种特殊的正断层类型。其主要特点是：断层规模较大、断层产状平缓、断层面波状起伏、断层上盘块体发生旋转较大、断层产状平缓、断层面波状起伏、断层上盘块体发生旋转、常与、常与“变质核岩变质核岩”共生。共生。 在剖面上在剖面上, ,多条正断层或主断层与分支断层可组合成多种构多条正断层或主断层与分支断层可组合成多种构造样式的组合形态：造样式的组合形态：1.1.马尾状断层马尾状断层主断层与分支断层组合成为马尾状断支。它主断层与分支断层组合成为马尾状断支。它有两类：一有两类：一类分布在断层下盘类分布在断层下盘，为向下的马尾状断层为向下的马尾状断层（图（图2-282-28左左图）。图）。另一类分布于断层上盘另一类分布于断层上盘，为向上的马尾状断层为向上的马尾状断层（图（图2-282-28右右图）。图）。 2.2.羽状断层羽状断层在主断层形成后产生一系列分支断层与之斜在主断层形成后产生一系列分支断层与之斜交呈羽毛状，高序次主断层与低序次分支断层为交呈羽毛状，高序次主断层与低序次分支断层为同向倾斜同向倾斜。例如。例如黄骅盆地黄骅盆地沧东主断层沧东主断层与其分支断层组成的羽状断层（图与其分支断层组成的羽状断层（图2-302-30）。）。3.3.阶梯状断层（及阶梯状断层（及多米诺构造）多米诺构造）正断层正断层在剖面上呈阶梯状或多在剖面上呈阶梯状或多米诺骨牌式分布，常见米诺骨牌式分布，常见于陡坡和缓坡带。它们于陡坡和缓坡带。它们逐渐向凹陷方向下掉，逐渐向凹陷方向下掉，组成组成断阶带断阶带。4.4.Y字型断层字型断层主断层与主断层与反反向的向的分支断层或分支断层本身分支断层或分支断层本身组合成组合成Y字形。字形。 5.5.铲状正断层扇铲状正断层扇由多条铲状正断层组成，它们向下的产由多条铲状正断层组成，它们向下的产状变缓并联合在一起；或由主铲状正断层及其上盘的次级铲状正状变缓并联合在一起；或由主铲状正断层及其上盘的次级铲状正正层联合在一起组成。根据区域正断层的倾向，又可包括正层联合在一起组成。根据区域正断层的倾向，又可包括同向正同向正断层扇、反向正断层扇（或共轭正断层扇）等断层扇、反向正断层扇（或共轭正断层扇）等。6.6.伸展双重构造伸展双重构造多发育于坡坪式正多发育于坡坪式正断层的深部，由顶板断层的深部，由顶板正断层、底版正断层正断层、底版正断层及多个马石断片组成及多个马石断片组成。与大型坡坪式与大型坡坪式正断层有关的铲状正正断层有关的铲状正断层扇和伸展双重构断层扇和伸展双重构造的发育模式：造的发育模式：A A具坡坪式形具坡坪式形态的铲状正断层，在态的铲状正断层，在上盘断块中发育一个上盘断块中发育一个滚动背斜和一个断坡滚动背斜和一个断坡向斜；向斜；B B分别在断分别在断层浅部和深部开始形层浅部和深部开始形成正断层扇和伸展双成正断层扇和伸展双重构造；重构造；C C显示了显示了断片或马石的发育顺断片或马石的发育顺序及多种断层组合。序及多种断层组合。 最常见的是最常见的是线线型、平行带状和侧型、平行带状和侧列状列状正断层正断层，此外此外也见有也见有狗腿状、雁狗腿状、雁列状、锯齿状、网列状、锯齿状、网格状、弧形和平面格状、弧形和平面分叉状等正断层。分叉状等正断层。 张性构造环境中大多数褶皱与正断层系有关。这种与正断张性构造环境中大多数褶皱与正断层系有关。这种与正断层活动相关的伸展褶皱，可主要按褶皱的延伸方向分为层活动相关的伸展褶皱，可主要按褶皱的延伸方向分为3类：即（类：即（1）纵向褶皱纵向褶皱的枢纽平行或大致平行于断层走向的枢纽平行或大致平行于断层走向（图（图2a）；（）；（2）横向褶皱横向褶皱的枢纽垂直或近垂直于断层走向的枢纽垂直或近垂直于断层走向（图（图2b）；（）；（3）斜向斜向褶皱的枢纽斜交于区域断层走向褶皱的枢纽斜交于区域断层走向。 另外，还有一些与正断层作用无直接关系或关系尚不明确或者另外，还有一些与正断层作用无直接关系或关系尚不明确或者具有复合关系的褶皱类型，如具有复合关系的褶皱类型，如差异压实褶皱差异压实褶皱、披覆褶皱披覆褶皱、盐或泥盐或泥变形褶皱、重力褶皱、滑塌褶皱变形褶皱、重力褶皱、滑塌褶皱等，这些褶皱将不作重点讨论。等，这些褶皱将不作重点讨论。 三、正断层伸展褶皱的相关关系三、正断层伸展褶皱的相关关系 伸展背景下伸展背景下常见常见褶皱褶皱类型类型的形成机制的形成机制 图解 伸展背景下褶皱按形成机制的简要分类 纵向褶皱纵向褶皱（平行断层走向（平行断层走向22.5） 横向褶皱横向褶皱（垂直断层走向（垂直断层走向22.5） 斜向褶皱斜向褶皱(与断层走向交角与断层走向交角22.5-67.5) 发育于具有倾角变化的正断层的上发育于具有倾角变化的正断层的上盘之中。盘之中。“滚动褶皱滚动褶皱”和和“逆牵引褶皱逆牵引褶皱” 是最初用于描述这些褶皱的术语，但按是最初用于描述这些褶皱的术语，但按这种褶皱形成的机制属这种褶皱形成的机制属“断弯褶皱断弯褶皱”。大多数断弯褶皱是位于铲状正断层之上大多数断弯褶皱是位于铲状正断层之上的相对简单的的相对简单的“滚动滚动”背斜背斜。由于认识。由于认识到一些正断层系可能具有类似于逆冲断到一些正断层系可能具有类似于逆冲断层的断坪断坡的几何学特征层的断坪断坡的几何学特征，推测这推测这时存在时存在更复杂的断弯褶皱更复杂的断弯褶皱。 断弯褶皱的规模变化很大，它取决断弯褶皱的规模变化很大，它取决于相关正断层中弯曲的规模。断弯褶皱于相关正断层中弯曲的规模。断弯褶皱可以根据发育非平面状断层、下盘中缺可以根据发育非平面状断层、下盘中缺乏褶皱作用来与其它纵向褶皱相区别乏褶皱作用来与其它纵向褶皱相区别。 滚动褶皱其实是一种相对简单的滚动褶皱其实是一种相对简单的 滚动褶皱（图滚动褶皱（图5）常见于与被动大陆边缘有关的厚层沉积序列）常见于与被动大陆边缘有关的厚层沉积序列中，特别是墨西哥湾沿岸地区和尼日尔三角洲中，特别是墨西哥湾沿岸地区和尼日尔三角洲。滚动褶皱是由上滚动褶皱是由上凸（铲状）断层运动所形成，因而是断弯褶皱凸（铲状）断层运动所形成，因而是断弯褶皱（图（图5a，b）。）。这这些断层的运动在断层上盘和下盘之间产生些断层的运动在断层上盘和下盘之间产生潜在的空隙潜在的空隙；上盘随后；上盘随后垮塌落入垮塌落入此空隙（图此空隙（图5a）。）。实际上，从来不会形成空隙，因为断实际上，从来不会形成空隙，因为断层运动和上盘变形同时发生。由于与滚动褶皱有关的断层形成于层运动和上盘变形同时发生。由于与滚动褶皱有关的断层形成于强度很低的未固结岩石中，下盘褶皱一般是不会存在的。强度很低的未固结岩石中，下盘褶皱一般是不会存在的。 根据挤压的断展褶皱来分析，它形根据挤压的断展褶皱来分析，它形成于断层端线处。实验与数字模拟揭示，成于断层端线处。实验与数字模拟揭示，正断层正断层由下向上由下向上扩展或向上延伸，结果引扩展或向上延伸，结果引起上覆地层的褶皱挠曲，形成起上覆地层的褶皱挠曲，形成背斜向斜背斜向斜对对。 纵向的断弯褶皱与断展褶皱之间的纵向的断弯褶皱与断展褶皱之间的鉴别主要根据鉴别主要根据下盘褶皱下盘褶皱是否存在和是否存在和褶皱与褶皱与正断层之间的几何学关系正断层之间的几何学关系。 伸展断展褶皱的规模取决于相关正断伸展断展褶皱的规模取决于相关正断层的规模。层的规模。 “强制褶皱强制褶皱”属于伸展断展褶皱的一类，属于伸展断展褶皱的一类，其中，下部（或基底）为断开的刚性层，其中，下部（或基底）为断开的刚性层，其上覆者为未断开的层状地层。其上覆者为未断开的层状地层。 牵引褶皱通常紧靠断层面的区域牵引褶皱通常紧靠断层面的区域。向斜向斜形成于正断层的上盘；背斜见于下盘形成于正断层的上盘；背斜见于下盘。沿断沿断层面的层面的摩擦阻力摩擦阻力一直被认为是产生相邻岩层一直被认为是产生相邻岩层中局部牵引褶皱的原因中局部牵引褶皱的原因。然而，可能一些作然而，可能一些作者的者的“断层牵引褶皱断层牵引褶皱”可能实际相当于可能实际相当于“断断展褶皱展褶皱”，即两者有混用的迹象，即两者有混用的迹象。 一般来说，形成一般来说，形成牵引褶皱牵引褶皱的相关断层不的相关断层不像断展褶皱那样断层由下部向上部扩展，而像断展褶皱那样断层由下部向上部扩展，而是形成于浅部，多由上向下扩展；且形成牵是形成于浅部，多由上向下扩展；且形成牵引褶皱的断层可切割上部褶皱的两盘地层。引褶皱的断层可切割上部褶皱的两盘地层。通常，如果通常，如果褶皱紧靠正断层褶皱紧靠正断层的话，它们被认的话，它们被认为是典型的断层牵引褶皱。因此，它们是为是典型的断层牵引褶皱。因此，它们是规规模最小模最小的一类纵向褶皱，并且在刚性相似的的一类纵向褶皱，并且在刚性相似的上盘和下盘岩层中均产生褶皱。上盘和下盘岩层中均产生褶皱。 逆牵引褶皱的几何形态逆牵引褶皱的几何形态与牵引褶皱相反与牵引褶皱相反，在上盘形成背斜，在上盘形成背斜，下盘形成向斜下盘形成向斜（图（图4a）。）。同牵引褶皱类似，同牵引褶皱类似，逆牵引褶皱的规模也逆牵引褶皱的规模也较小，且褶皱幅度一般十分宽缓较小，且褶皱幅度一般十分宽缓。逆牵引褶皱表明位移随离开断。逆牵引褶皱表明位移随离开断面距离增加而减小（图面距离增加而减小（图1d），），这是对断层作用的这是对断层作用的弹性弹性（或挠性（或挠性)响应响应。逆牵引褶皱的。逆牵引褶皱的半径半径随位移而增加。一般来说，随位移而增加。一般来说，上盘逆牵引上盘逆牵引褶皱的幅度高于下盘逆牵引褶皱的幅度褶皱的幅度高于下盘逆牵引褶皱的幅度（图（图4a）。）。 由于几何形态相似，在一些文献中由于几何形态相似，在一些文献中“滚动滚动”和和“逆牵引逆牵引”术语术语常常混用。请注意，逆牵引作用是常常混用。请注意，逆牵引作用是成岩岩石成岩岩石对正断层作用的对正断层作用的弹性弹性一挠性响应的结果一挠性响应的结果，而滚动褶皱与重力驱动的，而滚动褶皱与重力驱动的铲形断层有关铲形断层有关。考。考虑到这两类断层在机制方面的显著不同，虑到这两类断层在机制方面的显著不同，建议不要互用这两个词建议不要互用这两个词。 滚动褶皱的存在很好地说明相关断层为铲状断层滚动褶皱的存在很好地说明相关断层为铲状断层（图（图5c）。）。但由于滚动褶皱和逆牵引褶皱具有几乎相同的几何形态，但由于滚动褶皱和逆牵引褶皱具有几乎相同的几何形态，逆牵引逆牵引褶皱可能被错误地解释为滚动褶皱褶皱可能被错误地解释为滚动褶皱，相关断层可能被错误地推断，相关断层可能被错误地推断为为铲状断层铲状断层。 逆牵引褶皱的存在并不意味着铲形断层的存在。实际上，逆牵引褶皱的存在并不意味着铲形断层的存在。实际上，大多数逆牵引褶皱与大多数逆牵引褶皱与面状或仅略具铲形形态面状或仅略具铲形形态的断层有关。的断层有关。 可用如下几点区分滚动褶皱和逆牵引褶皱可用如下几点区分滚动褶皱和逆牵引褶皱：（：（1）预期滚动褶）预期滚动褶皱见于与滑脱正断层有关的厚层沉积序列中，断层面形态不同（皱见于与滑脱正断层有关的厚层沉积序列中，断层面形态不同（铲状平面状），地层特征不同（较松散较固结）；（铲状平面状），地层特征不同（较松散较固结）；（2）逆）逆牵引褶皱可见于上盘和下盘，而滚动褶皱通常仅见于上盘牵引褶皱可见于上盘和下盘，而滚动褶皱通常仅见于上盘。（。（3）逆牵引褶皱影响规模小，而滚动褶皱通常影响规模大。逆牵引褶皱影响规模小，而滚动褶皱通常影响规模大。 属于规模最大的一类纵向伸展褶皱属于规模最大的一类纵向伸展褶皱类型。均衡褶皱是宽阔的褶皱，其形成类型。均衡褶皱是宽阔的褶皱，其形成是对正断层下盘的是对正断层下盘的差异卸载差异卸载作用的响应。作用的响应。大多数作者认同这种机制已产生了大多数作者认同这种机制已产生了北美北美科迪勒拉山变质核杂岩科迪勒拉山变质核杂岩中及其它地区的中及其它地区的山体尺度的背斜。山体尺度的背斜。 常见的横向褶皱按机制常见的横向褶皱按机制主要包括主要包括断弯褶皱断弯褶皱、收缩收缩褶皱褶皱和和位移梯度褶皱位移梯度褶皱等。等。 所有该类型的所有该类型的横向褶皱横向褶皱都是由位移沿走向变化而都是由位移沿走向变化而引起的引起的。位移的这种变化。位移的这种变化与正断层的规模无关。因与正断层的规模无关。因此，此，横向褶皱具有不同的横向褶皱具有不同的规模规模。横向褶皱的形态很。横向褶皱的形态很大程度上依赖于正断层系大程度上依赖于正断层系的几何形态（的几何形态（孤立孤立断层及断层及分段式分段式断层体系）。断层体系）。 “ “ 横 向 断 弯 褶 皱横 向 断 弯 褶 皱 ” （Schlische（1995）称为称为“断断层线偏转褶皱层线偏转褶皱”）与）与非平面状非平面状的断层面的断层面有关。其关键特征包有关。其关键特征包括：括：下盘地层没有发生褶皱作下盘地层没有发生褶皱作用；上盘中的褶皱与相邻正断用；上盘中的褶皱与相邻正断层中的横向断坡一致（即波状层中的横向断坡一致（即波状断层面）断层面）。作为最简单的横向。作为最简单的横向断弯褶皱类型，在邻近断层的断弯褶皱类型，在邻近断层的向形弯曲部分向形弯曲部分（凹入部分）的（凹入部分）的上盘中发育向斜，在邻近断层上盘中发育向斜，在邻近断层的的背形弯曲部分背形弯曲部分（凸出部分）（凸出部分）的上盘中发育背斜。的上盘中发育背斜。 “ “横向收缩褶皱横向收缩褶皱”记录了记录了垂直垂直于区域伸展方向的水平缩短作用于区域伸展方向的水平缩短作用。在收缩应变作用下，正断层变成了在收缩应变作用下，正断层变成了褶皱形态褶皱形态，并且并且褶皱轴平行褶皱轴平行于伸展于伸展方向。在断层上盘和下盘中的褶皱方向。在断层上盘和下盘中的褶皱呈线状排列并呈线状排列并协调一致协调一致。这种特征。这种特征使它们很容易与位移梯度褶皱相区使它们很容易与位移梯度褶皱相区别别 形成于两条或两组倾向相反的正断形成于两条或两组倾向相反的正断层之间，两者趋近或有一定叠覆，层之间，两者趋近或有一定叠覆，并形成横向构造变换带。并形成横向构造变换带。 常见的斜向褶皱包括斜向常见的斜向褶皱包括斜向断弯断弯褶皱褶皱、转换伸展褶皱转换伸展褶皱和斜向和斜向变换变换带褶皱带褶皱等。等。 断弯褶皱断弯褶皱与横向断弯褶皱类与横向断弯褶皱类似，反映了上盘岩层当它们在似，反映了上盘岩层当它们在非非平面状平面状的断层面上和的断层面上和刚性的下盘刚性的下盘岩石岩石上滑动时的变形。上滑动时的变形。 断层面的断层面的波状起伏波状起伏与正断层与正断层的整体走向是的整体走向是斜交的斜交的，并且只要，并且只要断层下盘比上盘更具有刚性，断断层下盘比上盘更具有刚性，断层下盘在作用过程中均不发生褶层下盘在作用过程中均不发生褶皱变形。皱变形。 转换伸展褶皱转换伸展褶皱与与伸展兼走滑伸展兼走滑的断层运动有关；其应变与收的断层运动有关；其应变与收缩应变类似；垂直于有限应变缩应变类似；垂直于有限应变伸展轴的缩短作用是这种类型伸展轴的缩短作用是这种类型的变形发生的原因，推测其褶的变形发生的原因，推测其褶皱的轴向平行于正斜滑断层皱的轴向平行于正斜滑断层上的上的滑动矢量滑动矢量。斜向变换带褶皱斜向变换带褶皱：在斜向调节：在斜向调节带中，在倾向相对的正断层沿带中，在倾向相对的正断层沿走向终止的地方，斜向背斜连走向终止的地方，斜向背斜连接两侧相互对倾的正断层的端接两侧相互对倾的正断层的端点，而斜向向斜连接两侧相互点，而斜向向斜连接两侧相互背倾的正断层的端点。背倾的正断层的端点。假设条件：假设条件：平面应变，即变形前后面积守衡；平面应变，即变形前后面积守衡； 地层厚度不变地层厚度不变； 地层长度不变地层长度不变。 这时，这时，SuppeSuppe的断弯褶皱方法（的断弯褶皱方法（19831983）也适用于伸展断层。）也适用于伸展断层。 即即：伸展量和滑脱面的深度与基准面以下被运移出的物质的面伸展量和滑脱面的深度与基准面以下被运移出的物质的面积有关（积有关（A A2 2，半地堑的沉积填充物），并可进行计算。半地堑的沉积填充物），并可进行计算。 四、纵向伸展断弯褶皱的平衡模型四、纵向伸展断弯褶皱的平衡模型 1、断弯褶皱平衡模型（一）、断弯褶皱平衡模型（一） 由下面的模式图可以看出：由下面的模式图可以看出： A A1 1剖面移出所占面积；剖面移出所占面积； A A2 2剖面伸展所拉出的空间，并形成半地堑的沉积填充物。剖面伸展所拉出的空间，并形成半地堑的沉积填充物。 因而有：因而有： A A1 1A A2 2e et t e eAEAE长度长度AEAE长度长度BDBD一一BCBC。 A A2 2A A1 1t t（BDBDBCBC） t = A2 /（ BDBC）。）。断弯褶皱平衡模型（一）断弯褶皱平衡模型（一） B B点处为将要形成的背斜及向斜的轴面；点处为将要形成的背斜及向斜的轴面； 此后，此后，BB点为移动的背斜轴面；点为移动的背斜轴面； 同时在拉开的空间中有一个与之平行的向斜轴面；同时在拉开的空间中有一个与之平行的向斜轴面； 向斜轴面保持在原地，其中一点经过断坡断坪的折点处。向斜轴面保持在原地，其中一点经过断坡断坪的折点处。 向斜轴角向斜轴角180180- -(即即2020) )2 2 断弯褶皱平衡模型（一）断弯褶皱平衡模型（一） 应用实例：应用实例： 象犹他州和内华达州的盆岭区这样的伸展地区引起了人们极大的象犹他州和内华达州的盆岭区这样的伸展地区引起了人们极大的兴趣（图兴趣（图30一一1a)。如同在逆冲带如同在逆冲带一样，平衡技术在这里也可以得一样，平衡技术在这里也可以得到很好的运用。盆岭区的铲形正断层系统在一般的几何特征上与逆到很好的运用。盆岭区的铲形正断层系统在一般的几何特征上与逆冲断层系统相似，但它们的运动方向是相反的（图冲断层系统相似，但它们的运动方向是相反的（图 301b）。）。该平衡模型可应该平衡模型可应用于已固结的地用于已固结的地层区，再发生伸层区，再发生伸展断层作用，这展断层作用，这时的地层长度、时的地层长度、厚度及面积一般厚度及面积一般不发生变化；而不发生变化；而不是同沉积的、不是同沉积的、或尚未完全固结或尚未完全固结的地层区。的地层区。 一般发生在断层一般发生在断层倾角缓的地区。倾角缓的地区。假设条件：假设条件：平面应变，即变形前后面积守衡；平面应变，即变形前后面积守衡； 主断层倾角的变化引起上盘地层倾角改变或漆折；主断层倾角的变化引起上盘地层倾角改变或漆折； 上盘褶皱地层的轴面倾角与主断层大小相等、方向相反上盘褶皱地层的轴面倾角与主断层大小相等、方向相反 地层厚度可变；地层长度可变；地层厚度可变；地层长度可变； 因此因此：上盘地层褶皱的轴面为上盘地层褶皱的轴面为不对称不对称；发育；发育2 2个轴面个轴面，其，其轴面轴面1 1经过下盘的断坪断坡交点，经过下盘的断坪断坡交点，轴面轴面2 2经过上盘的断坪断坡交点；经过上盘的断坪断坡交点；两轴面间距随伸展距离增加而增加，直到两轴面间距随伸展距离增加而增加，直到轴面轴面1 1消失消失。上盘轴面。上盘轴面1 1与与主断层之间的主断层之间的三角区地层三角区地层产状、厚度、层长不变；而仅有产状、厚度、层长不变；而仅有两轴面之两轴面之间地层间地层变倾斜、厚度变薄、层长变长。变倾斜、厚度变薄、层长变长。 2、断弯褶皱平衡模型（二）、断弯褶皱平衡模型（二） 几何学关系几何学关系：d-d-上盘水平断距上盘水平断距；h-h-上盘垂直断距上盘垂直断距； l-l-上盘倾斜断距上盘倾斜断距；断层倾角断层倾角； H H1 1、H H2 2上盘倾斜地层轴面；上盘倾斜地层轴面； 上盘倾斜域地层倾角；上盘倾斜域地层倾角； W W倾斜域地层标准宽度。倾斜域地层标准宽度。 W W介于两轴面之间，等于沿下部拆离面的水平拆离距离，因而介于两轴面之间，等于沿下部拆离面的水平拆离距离，因而等于水平伸展量等于水平伸展量e e；当当H H1 1刚好消失时，刚好消失时，W W达到最大值；进一步伸展时达到最大值；进一步伸展时，W W宽度不变，这时的水平伸展量宽度不变，这时的水平伸展量e eW W宽度。宽度。 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二） 几何学关系分析几何学关系分析：三角形三角形ABCABC三角形三角形DEFDEF； 由于：由于：三角形三角形ABCABC多边形多边形DIJGCDIJGC面积面积 （面积平衡）（面积平衡） 故有：故有：三角形三角形CGFCGF面积三角形面积三角形IJEIJE面积面积 W W2d2d 地层反倾角地层反倾角 与断层倾角与断层倾角有关：有关： 即：即： tantan(tan)/3(tan)/3 W W2d2d(2h)/(tan)(2h)/(tan) 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二）地层反倾角地层反倾角 与断层倾角与断层倾角关系关系 几何学关系分析几何学关系分析：由于：由于两轴面之间地层两轴面之间地层变倾斜、厚度变薄、层长变倾斜、厚度变薄、层长变长，因此该倾斜地层发生了应变。变长，因此该倾斜地层发生了应变。 地层水平时厚度为地层水平时厚度为t t0 0；地层倾斜时厚度为；地层倾斜时厚度为t t1 1； 地层沿轴面的长度地层沿轴面的长度: : l=tl=t0 0 /sin /sin 或或 l=tl=t1 1/sin(- )/sin(- ) 地层变薄的比值：（地层变薄的比值：（t t1 1 / t/ t0 0 ） = sin(- ) / sin = sin(- ) / sin 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二） 地层变薄的比值：（地层变薄的比值：（t t1 1 / t/ t0 0 ） = sin(- ) / sin = sin(- ) / sin 线应变计算公式：线应变计算公式：e=(Le=(L1 1-L-L0 0)/L)/L0 0 e=(Le=(L1 1/L/L0 0)-1)-1 对于倾斜地层的线应变：由于对于倾斜地层的线应变：由于l l0 0t t0 0=l=l1 1t t1 1( (面积守衡面积守衡) ) 有有 e=(le=(l1 1/l/l0 0)-1=(t)-1=(t0 0/t/t1 1)-1)-1 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二） 几何学关系分析几何学关系分析：当伸展断层下部不是水平拆离断层，而是倾斜当伸展断层下部不是水平拆离断层，而是倾斜的滑脱断层，即相当于断层发生拐折而不是拆离时，情况就稍微复的滑脱断层，即相当于断层发生拐折而不是拆离时，情况就稍微复杂一些。杂一些。 假定：下部断层的倾角为假定：下部断层的倾角为；沿下部断层的滑移量为沿下部断层的滑移量为f f； 最主要的不同：上盘地层的区域构造高程将会降低（最主要的不同：上盘地层的区域构造高程将会降低（h h2 2）；）； H H2 2=f(sin=f(sin) W W2d2d(2h)/(tan)(2h)/(tan) 这时倾斜地层的倾角将会变小（这时倾斜地层的倾角将会变小（） 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二） 由于由于：地层变薄的比值：（地层变薄的比值：（t t1 1 / t/ t0 0 ） = sin(- ) / = sin(- ) / sinsin 即：地层变薄主要取决于断层初始倾角即：地层变薄主要取决于断层初始倾角()() 和倾斜地层倾角和倾斜地层倾角( )( ) 当当时，时，倾斜地层产状与倾斜地层产状与上部断层倾向相对上部断层倾向相对，为，为+ +，地层发生伸展、变薄；地层发生伸展、变薄； 当当时，时，倾斜地层产状倾斜地层产状与上部断层倾向相同与上部断层倾向相同，为，为- -，地层发生缩短、变厚。地层发生缩短、变厚。 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二） 总体伸展参数总体伸展参数： 剖面伸展量剖面伸展量E E伸展后剖面长度伸展后剖面长度L L1 1- - 伸展前剖面长度伸展前剖面长度L L0 0 E EW W2d2d(2h)/(tan) (2h)/(tan) （早期）早期） E EW W0 0D D （后期）后期） （ W W0 0 为为W W的最大宽度；的最大宽度；D D为上盘最高切层点距下盘断层折点水平距离）为上盘最高切层点距下盘断层折点水平距离） 剖面伸展率剖面伸展率e=(Le=(L1 1-L-L0 0)/L)/L0 0 =(L=(L1 1/L/L0 0)-1)-1 剖面伸展系数剖面伸展系数= e+1= e+1 =(L=(L1 1/L/L0 0) ) 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二） 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二）美国内华达州盆岭省的一个伸展盆地实例：美国内华达州盆岭省的一个伸展盆地实例：由基础地质剖面可作出由基础地质剖面可作出两种形成机制解释模型两种形成机制解释模型和相关的断层形态预测：和相关的断层形态预测： 解释解释1：将机制模型将机制模型预测为断坪断坡式拆预测为断坪断坡式拆离。根据缓坡倾角离。根据缓坡倾角19，预测断面倾角及轴面倾预测断面倾角及轴面倾角为角为46 。这时，拆离。这时，拆离面深度很浅，约面深度很浅，约6KM深；深；充填地层具有更大的厚充填地层具有更大的厚度。但预测的断层倾角度。但预测的断层倾角比实际出露倾角陡得多；比实际出露倾角陡得多；复原后盆地底部地层不复原后盆地底部地层不能拼接，上盘位置太低；能拼接，上盘位置太低；充填地层过厚。充填地层过厚。 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二）美国内华达州盆岭省的一个伸展盆地实例：美国内华达州盆岭省的一个伸展盆地实例：解释解释2：将机制模型预将机制模型预测为多段曲折断层模式。测为多段曲折断层模式。断层浅部符合观测值断层浅部符合观测值3538 ，取，取37.5 ；向；向下变为下变为54 ，以满足主，以满足主体的缓坡倾角体的缓坡倾角19；下；下部段的预测断面倾角为部段的预测断面倾角为15 ，它大约在约，它大约在约6km 深以下，以便使复原后深以下，以便使复原后盆地底部地层抬高构造盆地底部地层抬高构造高程并与下盘地层能拼高程并与下盘地层能拼接；这时充填地层的厚接；这时充填地层的厚度也变小了。这一模式度也变小了。这一模式可能更符合实际。可能更符合实际。 断弯褶皱平衡模型（二）断弯褶皱平衡模型（二）美国内华达州盆岭省的一个伸展盆地实例：美国内华达州盆岭省的一个伸展盆地实例：五、铲状正断层的几何形态及上盘变形五、铲状正断层的几何形态及上盘变形、铲状断层上盘及断层面的几何形态、铲状断层上盘及断层面的几何形态 地震剖面上所见到的许多重要的控制伸展断陷的大型正断地震剖面上所见到的许多重要的控制伸展断陷的大型正断层均呈弯曲状或铲形。这种断层向下逐渐变平，以致在一个拆层均呈弯曲状或铲形。这种断层向下逐渐变平，以致在一个拆离面或滑脱面上水平运动占了优势。离面或滑脱面上水平运动占了优势。 在有关铲状断层面形态的理论模型中，在有关铲状断层面形态的理论模型中，WernickeWernicke和和BurchfielBurchfiel（19821982）曾进行过研究，这种断层的几何学特征与曾进行过研究，这种断层的几何学特征与断层的断层的曲率半径有十分密切的关系曲率半径有十分密切的关系。铲状断层面形态的铲状断层面形态的几何学特征与断层几何学特征与断层的的曲率半径的关系曲率半径的关系如右图所示如右图所示。 若铲状正断层的上盘顶面发生弧形弯曲形成了若铲状正断层的上盘顶面发生弧形弯曲形成了滚动背斜，滚动背斜，假假定岩层面与断层面之间的夹角保持不变，上盘顶面与断层面点处定岩层面与断层面之间的夹角保持不变，上盘顶面与断层面点处的切线与水平面夹角为的切线与水平面夹角为，此点的此点的断层面倾角为断层面倾角为，则根据图则根据图4 45 5中的图解方法可确定断层的伸展率中的图解方法可确定断层的伸展率e e、伸展系数伸展系数、伸展量伸展量I I及及、 等角度之间的关系（等角度之间的关系（ WernickeWernicke等，等，19821982）。断层的初始切层角断层的初始切层角原始长度为：原始长度为：l l0 0；现长为：现长为：l l1 1伸展系数：伸展系数：= l= l1 1/l/l0 0 ； =(1+e) =(1+e)伸展量为：伸展量为： I Il l1 1l l0 0 l l1 1 l l1 1 Wernicke Wernicke和和BurchfielBurchfiel（19821982）还曾证明，这种断层的还曾证明，这种断层的曲曲率半径率半径大约是沿脱面深度的大约是沿脱面深度的两倍两倍。换句话说，这种断层的脱面。换句话说，这种断层的脱面深度大致为断层深度大致为断层曲率半径曲率半径的的1 12 2。2、滑脱深度和断层几何形态、滑脱深度和断层几何形态面积平衡面积平衡 铲状断层的伸展运动形成了铲状断层的伸展运动形成了滚动背斜滚动背斜（图（图1 1）。）。GibbsGibbs（19831983）证明了其过程中岩层变薄和层状平行拉伸在几何学上是证明了其过程中岩层变薄和层状平行拉伸在几何学上是横截面积横截面积守衡守衡的必然结果。的必然结果。岩层变薄岩层变薄和和拉伸拉伸通常是由通常是由滚动过程滚动过程中的一组中的一组反反向正断层向正断层实现的。地层平行拉伸的另一种形式是实现的。地层平行拉伸的另一种形式是斜向剪切斜向剪切，其可，其可能是通过层面滑动实现的能是通过层面滑动实现的。在平面上弯曲的铲状断层将会形成在平面上弯曲的铲状断层将会形成枢枢扭线扭线在平面上亦呈在平面上亦呈弯曲状弯曲状的的滚动背斜滚动背斜。2、滑脱深度和断层几何形态、滑脱深度和断层几何形态面积平衡面积平衡 这种方法所的依据是，从横剖面上移去的面积（见图这种方法所的依据是，从横剖面上移去的面积（见图2 2和图和图2 2中的区）等于该剖面右侧矩形的面积（见图中中的区）等于该剖面右侧矩形的面积（见图中的区）矩形的区）矩形ABCDABCD，即区的面积是即区的面积是总伸展量总伸展量（ e e）和和滑脱深度滑脱深度（）的乘积，（）的乘积， 面面 积积 面面 积积 eses （ ） 2、滑脱深度和断层几何形态面积平衡、滑脱深度和断层几何形态面积平衡 总伸展量的估计可能相当于该断层的最大位移距总伸展量的估计可能相当于该断层的最大位移距（）（），在这样在这样的情况下，逆牵引中的上盘经受层状平行拉伸且变薄以保持面积的情况下，逆牵引中的上盘经受层状平行拉伸且变薄以保持面积不变，但层长变长（图不变，但层长变长（图2 2）；另一种办法是用岩层长度法计算）；另一种办法是用岩层长度法计算总伸展量总伸展量，在这种情况下，位移距（）将沿断层面变化（图在这种情况下，位移距（）将沿断层面变化（图2 2），使用上述任何一种伸展量估计方法，均可由式（），使用上述任何一种伸展量估计方法，均可由式（ ） = = 面积面积 （ ） 求出滑脱深度求出滑脱深度。2、滑脱深度和断层几何形态面积平衡、滑脱深度和断层几何形态面积平衡 利用总位移距或岩层长度伸展量的计算方法估计滑脱深度可利用总位移距或岩层长度伸展量的计算方法估计滑脱深度可能是不可靠的。这是因为侧剖面右侧的能是不可靠的。这是因为侧剖面右侧的 ABCDABCD区（见图区（见图 2 2a a、图图2 2b b），），将不是一个矩形，由于岩层平行滑移，将遭受某种程度的斜将不是一个矩形，由于岩层平行滑移，将遭受某种程度的斜向剪切（向剪切（GibbsGibbs，19841984），），这可通过假定岩层长度不变和沿该断这可通过假定岩层长度不变和沿该断层面的位移距守恒来分析（图层面的位移距守恒来分析（图2 2c c）。）。2、滑脱深度和断层几何形态面积平衡、滑脱深度和断层几何形态面积平衡 原始岩层长度原始岩层长度（L L0 0）可通过相加下盘岩层长度可通过相加下盘岩层长度（L Lf f）和上盘和上盘岩层长度岩层长度（L Lk k）导出，即导出，即 L L0 0L Lf f十十L Lk k （3 3） 因为位移距和岩层长度都是不变的，因为位移距和岩层长度都是不变的， 即即 CDCDd d （4 4） AB AB L L1 1 L L0 0 （5 5） 式中，式中， L L1 1是实际测得的变形后剖面的长度，假定其为平面是实际测得的变形后剖面的长度，假定其为平面变形，那么该剖面右侧变形，那么该剖面右侧ABCDABCD（Y Y）区的面积就等于从该剖面中移区的面积就等于从该剖面中移去的面积（去的面积（X X区）。这样，滑脱深度（区）。这样，滑脱深度（S S）就可利用这种方法通过就可利用这种方法通过下式下式导出：导出： s=X/d+( Ls=X/d+( L1 1 -L -L0 0)/2)/2 （6 6）2、滑脱深度和断层几何形态面积平衡、滑脱深度和断层几何形态面积平衡 ChapmanChapman等等（19841984）及）及BosworthBosworth（l985l985）等已经指出，在伸等已经指出，在伸展断层体系中，主滑脱面上的位移量是其次级断层面上位移量的展断层体系中，主滑脱面上的位移量是其次级断层面上位移量的总和（图总和（图2 2d d）。）。 相加单个岩层长度相加单个岩层长度（L La a，L Lb b，L Lc c等）等）就可获得原始岩层长度就可获得原始岩层长度（L L0 0）；）；同样，相加单个次级断层的位移距同样，相加单个次级断层的位移距（d da a，d db b，d dc c等）等）就就能获得总位移距能获得总位移距（d d）；）；用原始岩层长度和总位移距代入式（用原始岩层长度和总位移距代入式（6 6）求出滑脱深度（图求出滑脱深度（图2 2d d）：）： s=X/d+( Ls=X/d+( L1 1 -L -L0 0)/2)/2 （6 6）3、用、用 滚动背斜剖面预测断层的几何形态滚动背斜剖面预测断层的几何形态人字形作图法（水平断距不变模型）：人字形作图法（水平断距不变模型）： 该作图法适用于依据该作图法适用于依据滚动背斜滚动背斜剖面构制剖面构制铲状断层的形态铲状断层的形态。水水平断距平断距是这种作图法中的主要因素，假定一个铲状正断层发育时是这种作图法中的主要因素，假定一个铲状正断层发育时，水平断距分量在该断层上盘运动中保持不变，垂直断距和位移，水平断距分量在该断层上盘运动中保持不变，垂直断距和位移距随断层角度变化而变化。距随断层角度变化而变化。人字形作图法（水平断距不变模型）：人字形作图法（水平断距不变模型）： 水平断距可通过测定横跨该断层的标志层的水平位移获得（水平断距可通过测定横跨该断层的标志层的水平位移获得（图图 3 3b b）。）。在整个剖面上以一定的水平断距增量在整个剖面上以一定的水平断距增量h h画上垂直网格（画上垂直网格（图图3 3a a），），再将标志层的区域倾向再将标志层的区域倾向下盘连接到上盘下盘连接到上盘。这样，断层上。这样，断层上盘中的点盘中的点A A就以位移距就以位移距d d移到了上盘中的点移到了上盘中的点AA处，位移距处，位移距d d则可以则可以分解为水平断距（分解为水平断距（h h）和垂直断距（和垂直断距（t t），），断层倾角为断层倾角为。在一个在一个铲状断层中，铲状断层中，如果水平断距（如果水平断距（h h）考虑为不变的，那么，根据式考虑为不变的，那么，根据式（1111），垂直断距（），垂直断距（t t）将随断层倾角而变化将随断层倾角而变化。h=h=dcosdcost=t=dsindsint=t=htanhtan人字形作图法（水平断距不变模型）：人字形作图法（水平断距不变模型）： 点点AA以水平断距（以水平断距（h h）和垂直断距（和垂直断距（t t）的分量移到了现在的的分量移到了现在的位置，这里，垂直断距取决于断层的倾角（见式（位置，这里，垂直断距取决于断层的倾角（见式（5 5）。点）。点BB到达其目前位置，水平断距（到达其目前位置，水平断距（h h）分量不变，垂直断距亦取决于分量不变，垂直断距亦取决于断层倾角。断层倾角。对角钱对角钱BBBB则代表该位移段中水平断距和垂直断距的则代表该位移段中水平断距和垂直断距的合向量合向量，且，且平行平行于沿该断层的位移方向。于沿该断层的位移方向。因此，因此，BBBB平行于该位平行于该位移段中的断层线移段中的断层线，而该断层线可通过点，而该断层线可通过点AA作一条作一条平行于平行于BBBB的的线段的方法画出。对逆牵引剖面的所有其它水平位移段重复这一线段的方法画出。对逆牵引剖面的所有其它水平位移段重复这一过程，直到完成断层线的几何形态为止（图过程，直到完成断层线的几何形态为止（图3 3a a）。）。人字形作图法（水平断距不变模型）：人字形作图法（水平断距不变模型）：这种作图法反映该断层的位移模式如下。这种作图法反映该断层的位移模式如下。 随着断层沿水平方向趋于变平，按照式（随着断层沿水平方向趋于变平，按照式（9 9）和式（）和式（1111），），只要只要水平断距（水平断距（h h）不变不变，位移距（，位移距（d d）和垂直断层（和垂直断层（t t）就必须就必须减小。位移距随断层倾角而减小，并趋向于减小。位移距随断层倾角而减小，并趋向于水平断距水平断距的值的值，直到直到断层倾角断层倾角0 0时，时，位移距即等于水平断距位移距即等于水平断距，即，即d dh h。所以，由所以，由于水平断距不变，铲状形态的任何伸展断层均表现为位移距沿下于水平断距不变，铲状形态的任何伸展断层均表现为位移距沿下倾方向减小。倾方向减小。这种作图法的改进形式涉及位移距沿断层不变，垂这种作图法的改进形式涉及位移距沿断层不变，垂直断距和水平断距沿断层变化的情况直断距和水平断距沿断层变化的情况。改进的人字形作图法（位移距不变模型）：改进的人字形作图法（位移距不变模型）： 这种作图法位移距沿断层保持不变，这种作图法位移距沿断层保持不变，水平断距和垂直断距均水平断距和垂直断距均随断层倾角连续变化随断层倾角连续变化。位移距（位移距（d d）是依据剖面中标志层的位移是依据剖面中标志层的位移距测定的（图距测定的（图4 4a a和图和图4 4b b中的中的AAAA）。）。通过通过AA作作一条垂线一条垂线，并将，并将标志层的区域倾斜由下盘连接到上盘，两者交于标志层的区域倾斜由下盘连接到上盘，两者交于B B点；由点；由B B点作一点作一条长度等于条长度等于位移距位移距d d（即（即AAAA）的线段，相交于的线段，相交于滚动背斜滚动背斜剖面剖面BB点（以点（以B B为圆心、为圆心、d d为半径作一弧线与逆牵引剖面相交即得为半径作一弧线与逆牵引剖面相交即得B)B)；过过BB作垂线作垂线，BBBB则平行于该段断层的则平行于该段断层的位移向量位移向量；该断层段是；该断层段是通过通过AA作作BBBB平行线画出的。然后对所有的其余断层段重复这平行线画出的。然后对所有的其余断层段重复这一过程一过程。改进的人字形作图法（位移距不变模型）：改进的人字形作图法（位移距不变模型）： 由于断层朝水平方向变平，在位移距恒定的情况下，水平断由于断层朝水平方向变平，在位移距恒定的情况下，水平断距（距（h h）将增大，而垂直断距（将增大，而垂直断距（t t）将减小，当断层倾角减小到零将减小，当断层倾角减小到零时，时，即即a a0 0，水平断距趋向于等于位移距，水平断距趋向于等于位移距，即即h=dh=d。滑移线作图法：滑移线作图法： 设想断层上盘中的物质沿一系列设想断层上盘中的物质沿一系列平行于断层面的滑移线平行于断层面的滑移线或轨或轨迹运动或许更合理（图迹运动或许更合理（图5 5a a）。）。 在垂直断层剖面中，质点轨迹的倾角随深度而减小，因而它在垂直断层剖面中，质点轨迹的倾角随深度而减小，因而它们是不平行的；但在法线的剖面上，它们的质点轨迹仍然们是不平行的；但在法线的剖面上，它们的质点轨迹仍然保持与保持与断层面平行断层面平行。因此，在单个水平位移段中，前述人字形作图法所。因此，在单个水平位移段中，前述人字形作图法所假设的由区域面假设的由区域面到到滚动背斜滚动背斜面的质点轨迹与面的质点轨迹与滑移线轨迹滑移线轨迹是不相同是不相同的（图的（图5 5b b）。）。滑移线作图法：滑移线作图法： 滑移线作图法以滑移线作图法以位移距（位移距（d d）作为主要量度，上盘变形根据作为主要量度，上盘变形根据断层的断层的法向位移法向位移段来考虑，段来考虑，位移距位移距是用横跨断层的标志层的位移是用横跨断层的标志层的位移度量的（图度量的（图6 6b b上的上的AAAA）。用一张剪裁成位移段同样大小的纸片。用一张剪裁成位移段同样大小的纸片或卡片，这种作用方法就变得或卡片，这种作用方法就变得极为简便极为简便。即其左边通过。即其左边通过点点AA，其端边，即位移段的其端边，即位移段的长长d d恰好置于恰好置于区域线区域线和和逆牵引线逆牵引线上，两个接上，两个接触点则分别标记为触点则分别标记为B B和和BB，这条线即这条线即BBBB就代表平行于第二个位就代表平行于第二个位移段的位移向量的移段的位移向量的滑移线滑移线（图（图6 6a a）。）。通过通过AA作作BBBB的平行线确的平行线确定定BB，连接，连接AB”AB”就可画出就可画出该断层段该断层段。第三个断层段的是借助于。第三个断层段的是借助于在区域线和逆牵引线上用矩形位移段量板通过在区域线和逆牵引线上用矩形位移段量板通过B”B”来找出来找出C C和和CC完成的。重复这一过程，便可作出完整的断层形态（图完成的。重复这一过程，便可作出完整的断层形态（图6 6a a）。）。4、根据层长守恒预测铲状正断层形态、根据层长守恒预测铲状正断层形态利用层长守恒法，也可以根据滚动背斜形态作出铲形断面向深部利用层长守恒法，也可以根据滚动背斜形态作出铲形断面向深部的延伸形态。采用这种方法有两个前提条件：一是假定下降盘上的延伸形态。采用这种方法有两个前提条件：一是假定下降盘上的滚动背斜为一弯滑褶皱