第六節(jié)　香腸構造在大地構造研究中的應用

越來越多的研究者注意到香腸構造與大地構造樣式的相似性（Fletcher和Hallet，1983；Ricard和Froidevaux，1986；Lynch等，1987；Lacassin，1988；Daniel等，1996；Gueguen等，1997；Gartrell，1997；朱介壽等，1997，2004；蔡學林等，2003，2004；Klepeis等，2007；Price和Raymond，2009；Gibson，2012），并將巖石圈尺度香腸構造（Lithospheric　Boudinage）引入大地構造研究的范疇。

Lynch等（1987）研究了太平洋中部雁行排列的長200km左右的洋脊地貌和玄武巖成分，認為其構造環(huán)境為拉張裂隙，一種可能的形成機制是在板塊尺度上的拉伸應力作用下，發(fā)生巖石圈規(guī)模的不穩(wěn)定腫縮變形（pinch-and-swell　instability），并總結(jié)出其特征的波長為變形板塊厚度的4倍。Daniel等（1996）在法國東南部科西嘉Centuri地區(qū)阿爾卑斯中新世滑脫構造及其下盤基底的變形研究中指出，地殼規(guī)模的滑脫構造伴隨著深部地殼的韌性變形，深部下地殼的腫縮變形等香腸化過程同時還伴有不對稱的張性剪切變形（圖3-21）。

圖3-21　法國東南部Centuri地區(qū)構造剖面（據(jù)Daniel等，1996，修改）
單箭頭表示剪切方向和線理展布方向，雙箭頭表示同軸伸展方向

Gueguen等（1997）研究了西地中?；『笈璧貛r石圈尺度的香腸構造，認為西地中?；『笈璧厮魯嗟拇箨憥r石圈呈現(xiàn)出香腸體的狀態(tài)（以撒丁-科西嘉塊體最大），并增強了大洋新生地殼的出露，這種拉伸變形通過向東傾伏和低角度正斷層表現(xiàn)出明顯的不對稱性；研究發(fā)現(xiàn)巖石圈尺度香腸構造表現(xiàn)出100～400km的波長，與西太平洋-大西洋巖石圈尺度香腸構造有一致性。

朱介壽等（1997，2004）在將東亞及西太平洋地區(qū)的巖石圈劃分為8種結(jié)構樣式，將香腸狀結(jié)構、藕節(jié)狀結(jié)構分別列為結(jié)構樣式之一，并進一步論證了華北地塊為香腸狀結(jié)構，菲律賓板塊為藕節(jié)狀結(jié)構。云金表等（2003）對松遼盆地深反射地震資料的分析認為，松遼盆地地殼具有層圈結(jié)構，拆沉減薄與地殼“三明治”結(jié)構的形成和上地殼伸展沉降及其后期的熱沉降，造成了盆地整體凹陷與地幔凸起成鏡像關系，斷陷與拆離帶凸起也成偏鏡像關系。

蔡學林等（2003，2004）在對華南及鄰區(qū)天然地震面波層析成像的構造解析（圖3-22）和四川黑水—臺灣花蓮人工地震測深剖面與天然地震面波層析成像的分析基礎上，總共建立了巖石圈的四種三維幾何結(jié)構樣式：克拉通陸根狀結(jié)構、造山帶楔狀結(jié)構、碎塊狀結(jié)構和藕節(jié)狀結(jié)構，以及巖石圈三類構造演化類型：克拉通型巖石圈、增厚型巖石圈、減薄型巖石圈和大洋型巖石圈，并認為菲律賓海大洋型藕節(jié)狀巖石圈平均厚度較大（83km），大于菲律賓海板塊整體巖石圈厚度，可能是由臺灣花蓮—臺東一線發(fā)生的弧陸碰撞引起的。

Gartrell（1997）采用物理模擬實驗方法，研究了斷陷盆地與低角度拆離斷層演化過程中的香腸化作用，從而驗證了拉伸狀態(tài)下斷陷盆地、滑脫斷層體系及其相伴塌陷地塹、低角度正斷層體系的形成機制與過程（圖3-23～圖3-24）。美國西部的盆嶺?。═he　Basin　and　Range Province）是由一系列相間排列的地塹谷和山脊，即由地塹與地壘相間排列所形成的盆嶺構造區(qū)域（Fletcher和Hallet，1983），Gartrell實驗結(jié)果（圖3-23B）從地貌和構造樣式上與盆嶺省是極為相似的。實際上早在1983年，F(xiàn)letcher和Hallet對美國盆嶺省的大地構造力學模型研究后就已指出，該地區(qū)盆嶺構造（basin-and-range　structure）是巖石圈不穩(wěn)定拉張的結(jié)果（圖3-25），并討論其地貌、力學演化和礦物巖石流變性質(zhì)。

Fraser等（2006）通過對巴西圣埃斯皮里圖盆地（Espirito　Santo　basin）的區(qū)域二維地震資料的分析認為，該地區(qū)紐康姆階（Neocomian）巖石圈伸展作用由中上地殼脆性層的差異香腸化作用主導。

圖3-22　華南地區(qū)巖石圈三維幾何結(jié)構樣式（蔡學林等，2003）

圖A為克拉通型巖石圈；圖B為增厚型巖石圈；圖C為減薄型巖石圈

圖3-23　斷陷盆地與低角度拆離斷層實驗及結(jié)果（Gartrell，1997）

圖A為實驗裝置與材料；圖B為實驗結(jié)果的地貌樣式

圖3-24　斷陷盆地與低角度拆離斷層實驗縱向剖面（對應圖3-23B）（據(jù)Gartrell，1997，修改）

圖3-25　單個波長的香腸化巖石圈的變形網(wǎng)格（據(jù)Fletcher和Hallet，1983）

Klepeis等（2007）通過對西新西蘭地區(qū)詳細的構造解析、變質(zhì)巖石學及鋯石U-Pb定年研究得出：在約111～90Ma期間，該地區(qū)相對軟弱的中地殼的近水平伸展與垂向減薄導致上地殼與出露地表的中地殼物質(zhì)發(fā)生破壞，發(fā)育變質(zhì)核雜巖；在這個階段，發(fā)育的系列共軛剪切帶使地殼發(fā)生橫向與垂向的位移轉(zhuǎn)換，導致在相對強硬的下地殼中，形成地殼尺度的剪切帶型香腸構造（圖3-26）。

圖3-26　西新西蘭地區(qū)早白堊世伸展作用形成的變質(zhì)核雜巖發(fā)育的第三階段（據(jù)Klepeis等，2007）

T_IC為下地殼的冷卻溫度；RI、WJ、PSZ、CA、BG、DS、BS、MI、VR分別指代具體地名

Price和Raymond（2009）通過研究認為科迪勒拉造山帶始新世的伸展破壞包含有地殼尺度的香腸化作用（crustal　scale　boudinage）。在下地殼香腸化過程中，處于香腸體連續(xù)處的上覆蓋層通過下地殼的交互伸展作用向香腸頸縮區(qū)發(fā)生拆離伸展。而洛基山脈地區(qū)包含了區(qū)域性的前陸褶沖帶基底滑脫作用的，并涉及到先期逆沖斷層復活運動的薄皮正斷層作用，也被轉(zhuǎn)換成下地殼香腸頸縮區(qū)的交互韌性伸展作用。Gibson（2012）通過研究發(fā)現(xiàn)加拿大南部的科迪勒拉地區(qū)的包澤盆地（Browser　basin）發(fā)育于地殼厚度為40～45km的平坦的過渡區(qū)域內(nèi)，而其兩側(cè)地區(qū)的地殼厚度都在55～65km之間，這表明中-晚白堊世的地殼結(jié)構在剖面上呈類似于巖石圈尺度香腸的啞鈴形：兩側(cè)為以厚皮狀變形、高級變質(zhì)、深熔作用以及深成巖作用為特征的成對造山帶，中間為以經(jīng)典薄皮斯基納（Skeena）褶沖帶為特征的包澤盆地。

Ricard和Froidevaux（1986）曾以巖石流變學理論，分析了巖石處于拉張環(huán)境中的不穩(wěn)定性與巖石圈尺度的香腸構造，認為冪律力學和主波長理論在巖石圈尺度香腸構造的形成和演化中是適用的，巖石圈不同圈層（上地殼、下地殼和巖石圈上地幔等）由于邊界條件、載荷、流變性質(zhì)等條件的不同具有不同的波長和振幅；并認為褶曲變形和香腸化是具有統(tǒng)一性的，在一定的條件下是可以相互轉(zhuǎn)換的，如圖3-27所示，上地殼一直保持香腸構造的腫縮狀態(tài)，而巖石圈上地幔則由香腸化向褶曲轉(zhuǎn)換。

圖3-27　上地殼與巖石圈上地幔均為流變活躍層時拉張不穩(wěn)定巖石圈的演化過程

（據(jù)Ricard和Froidevaux，1986）

Raitala（1996）在研究金星Mesh-kenet Tessera高地內(nèi)部復雜的近東西向和近南北向兩組高角度相交裂谷的動力學成因機制時，認為其類似于“巧克力方盤”石香腸，即先期的構造運動導致形成近于平行的斷裂系，后期的伸展作用則導致形成另一組高角度相交于先期裂谷的斷裂帶。

已有研究表明，巖石圈尺度的香腸構造在全球范圍內(nèi)具有普遍性和可比性，對于巖石圈分層流變學研究具有重要意義。香腸化作用在地殼-地幔變形過程中的意義，在殼幔脆韌性轉(zhuǎn)換帶的表現(xiàn)形式與大地構造的意義，乃至于在類地行星的大地構造變形中的意義，都是值得我們研究的方向。