黏土实验模拟分段剪切拉张下的偏斜角差异对汾渭裂谷带形成演化的影响

汾渭裂谷带由2组走向不同的盆地组成:以拉张为主的NEE向盆地(或盆地系)和以右旋走滑为主的NNE向盆地。相邻NEE向盆地(或盆地系)间的连接区由NNE向盆地和地垒组成。汾渭裂谷带南、北段总体走向NEE并以拉张为主,中段总体走向NNE且具走滑兼拉张的性质。汾渭裂谷带各段具有以下特征:各裂谷段新生代盆地按照先南、再北、后中段的时间顺序形成;盆地连接区规模依中、北、南段递减;忻定盆地东端平行于裂谷带北段走向延伸成NEE向,西端沿逆时针方向旋转成NNE向,而临汾盆地与忻定盆地呈近似反对称的展布。但是已有模拟实验或数值实验均无法解释这些特征,原因在于它们忽略了裂谷分段性对NEE向盆地及其连接区演化的控制作用。文中结合已有地质调查资料,基于黏土实验和数字图像相关方法,观测了在基底的分段右旋剪切拉张作用下上覆黏土盖层的裂陷过程,并对黏土盖层表面的变形场时空演化进行了定量分析。实验再现了汾渭裂谷带的主要构造特征,结果表明:1)裂谷带南、北、中段偏斜角(裂谷带两侧块体的相对运动方向与裂谷带走向之间的夹角)的依次递减是造成NEE向盆地的形成时间和连接区规模在各裂谷段呈现上述特征的原因。2)相邻NEE向盆地的相互作用是形成具有右旋剪切拉张的NNE向连接区的原因。3)相邻裂谷段之间的相互作用可能是造成忻定盆地和临汾盆地特殊构造特征的原因。因此,汾渭裂谷带各段的构造差异主要源于各段偏斜角的差异。但模型还存在不足之处,其中值得进一步完善的是模型未考虑汾渭裂谷带先存构造的影响,因而未能详细模拟汾渭裂谷带南、北段内盆地的构造特征。