基底收缩对挤压构造变形特征影响——来自砂箱实验的启示

进行了 4个砂箱模型的模拟实验。其中基底收缩单侧挤压剖面模型以形成后冲叠瓦式断层为特征 ,基底无收缩单侧挤压剖面模型则以发育前冲叠瓦断层为特征。基底收缩斜向双侧挤压平面模型形成两组不同走向的逆断层 ,一组为与挤压带边界基本平行的主控断层 ,另一组为与挤压方向近于垂直的雁列断层。而基底无收缩斜向双侧挤压平面模型仅形成一组与挤压带边界基本平行的逆断层。这些模型的实验结果表明 ,基底收缩对挤压构造变形特征具有重要的影响。后冲 (或向陆冲向 )叠瓦式这种较为罕见挤压构造、以及与挤压方向近垂直的雁列断层的形成与基底的收缩作用有关。对于类似于焉耆盆地这种通常认为是压剪形成的挤压构造组合 ,笔者认为用“基底收缩条件下的斜向挤压作用”可更加贴切地加以解释。     

雁列构造是走滑断层存在的充分判据?--来自平面砂箱模拟实验的启示

多年来 ,雁列构造被作为走滑作用的结果、并得到物理模拟实验模型的支持 ,通常作为走滑断层的判据加以运用。本文根据针对黄骅盆地所设计的曲折边界基底均匀伸展模型和针对焉耆盆地所设计的基底均匀收缩斜向挤压模型的砂箱实验结果 ,给出了雁列构造另外的成因解释。认为雁列构造的成因并非局限于基底走滑作用 ,基底均匀变形条件下的斜向伸展或斜向挤压作用均可形成雁列构造 ,因此雁列构造不能作为走滑断层存在的充分判据。     

基底不均匀伸展对盆地构造形成特征影响的实验研究

不同基底伸展条件下砂箱实验模型变形特征的对比分析表明,基底的局部不均匀伸展可以导致伸展盆地构造格局的显著变化,复杂构造面貌并非总是意味着伸展盆地具有复杂的构造变形过程和变形历史。伸展基底的不均匀伸展可以导致锐交角平分线与伸展方向垂直的共轭剪切变形带。      

斜向挤压构造的物理模拟及其对焉耆盆地构造解释

针对焉耆盆地的实际构造问题,设计了刚性边界基底均匀收缩斜向挤压砂箱实验模型。实验结果表明,斜向挤压情况下,挤压带边界方向和挤压方向对构造线走向起控制作用,其中边界方向的控制作用更加显著。斜向挤压作用与压扭作用不完全等同,斜向挤压虽然也有走滑分量,但被均匀地分布在整个变形区域,故不一定形成具明显走滑特征的断层。笔者认为,对于焉耆盆地这类构造的形成,用斜向挤压作用可以得到更好的解释。      

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带变形特征及成因机制模拟

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带发育于北天山和博格达山北侧的准噶尔盆地南部的山前地区,构造变形具有明显的横向分带、纵向分段、垂向分层特征,其主控因素在于挤压应力的作用方式和滑脱层的空间分布规律。西段受北天山斜向挤压应力作用影响,发育北西西向四排雁列式褶皱-冲断带,构造变形样式为基底卷入式厚皮构造和盖层滑脱式薄皮构造,变形过程受侏罗系煤层和白垩系、古近系高塑性泥岩层等多滑脱层控制。滑脱层及其上覆岩层厚度决定变形的强度和应力向前传递的远近程度,厚度越大,褶皱变形强度越大。东段受博格达山正向楔冲挤压应力作用影响,发育近东西向向北凸出的弧形基底卷入式褶皱-冲断带,滑脱构造不发育。根据构造变形特征和相似理论,利用沙箱模拟实验分别对正向挤压和15°、30°、45°等斜向挤压平面变形进行了模拟,结果表明正向挤压和15°斜向挤压是形成东段和西段变形特征的主控应力条件,并设计了斜向和正向挤压组合边界平面模拟实验进行了验证,合理地解释了东、西段构造变形的差异。利用双滑脱层剖面模型实验对西段四排褶皱-冲断带的演化过程进行了模拟再现。     

库车坳陷盐下构造对盐上盖层变形的影响因素分析

库车坳陷是在地壳或者岩石圈尺度整体挤压作用下,收缩构造变形形成的一个构造单元,膏盐岩层等软弱岩层可能导致滑脱断层发育,并引起盐上和盐下不协调收缩变形,区域挤压作用下一些先存基底断裂带的逆冲位移是控制盐上层冲断褶皱变形的主要因素。运用地震资料、地表露头、钻测井资料以及非地震资料等,对库车坳陷区域大剖面的盐上层、盐下层的构造变形样式进行分析,认为南天山在挤压收缩变形中隆升,诱导盆山过渡带发育基底卷入的高角度逆冲断层,先前基底断层的复活影响了盆地沉积盖层的构造变形,基底断裂与盖层断层组合样式在走向上基本一致,盖层强变形带与基底断裂带上下呼应。     

柴达木盆地北缘新生代构造变形的物理模拟

文中设计了3种类型的基底收缩挤压砂箱实验模型和一种基底无收缩挤压砂箱实验模型，用于研究柴达木盆地北缘新生代构造的变形机制。实验结果表明，基底收缩挤压模型以反冲断层发育为特色。在双侧对称对冲挤压模型中，正冲和反冲断层的发育程度基本处于均衡状态；在双侧不对称对冲挤压模型中，反冲断层更加发育，尤其在挤压速度较快一侧更加显著；单侧挤压模型中，以反冲断层发育、正冲断层很少为特征。由此表明，基底收缩作用和挤压作用的不对称性促使反冲断层的发育。根据实验结果与实际剖面的对比，笔者认为，基底收缩和不对称挤压是导致该区特殊剖面结构的可能原因，该区新生代构造变形是在基底收缩作用参与下、以祁连山为主的侧向不对称挤压作用的结果。     

塔里木盆地巴楚隆起北缘吐木休克弧形基底卷入斜向滑移构造

石油地震资料揭示塔里木盆地中央巴楚隆起为结晶基底和古生代地层相对隆升区,地表为第四纪陆相碎屑岩不整合覆盖,隐伏隆起大部分区域缺失中、新生界。在隆起南北两侧构造变形比较强烈,均发育基底卷入的逆冲构造和古生界内逆冲构造。根据钻井资料和二维地震测线详细的构造解释,应用断层相关褶皱理论得知：吐木休克基底卷入逆冲断层是在中生界早期形成的基底卷入楔形构造的基础上,在新生界晚期再次活动形成的;新生代晚期中亚地区强烈陆内变形,导致塔里木盆地先期形成的巴楚隆起再次挤压隆升;晚期变形过程中,先存构造与形成新构造挤压方向的偏差导致新构造发育有走滑分量,形成典型的斜向挤压构造——吐木休克旋转弧形构造。平面分布上,弧形构造东西向延伸的中段和北东向延伸的西段,早期为基底卷入楔形构造,晚期发育基底卷入逆冲构造;近北西向延伸的东段,晚期发育基底卷入楔形构造叠加在早期基底卷入楔形构造之上,说明该构造至少经历了两期变形。由于晚期基底卷入逆冲断层具有走滑分量,导致盖层单斜构造发育3类应变带及相应构造：拉伸变形带发育的正断层、剪切变形带发育的走滑断层及挤压应变带即走滑构造分量;西段发育左行逆冲走滑断裂带及伸展变形;东段发育右行逆冲走滑断裂带。弧形构造西部发育的构造样式与2012年Keating等模拟的斜向断层位移形成的构造样式非常相似,说明弧形构造西段吐木休克基底卷入逆冲构造具有走滑分量,从而合理地解释了该区发育的构造样式及正断层形成机制。     

从反转构造的砂箱模型看柴达木早-中侏罗世盆地的构造性质

设计了基底均匀伸展半地堑正反转、基底均匀伸展书斜式正反转和对称地堑正反转等3个砂箱实验模型,着重研究后期构造反转对前期正断层构造的叠加与改造作用.单侧挤压实验结果表明,正反转过程中,挤压变形主要通过形成新的低角度逆冲断层实现,前期正断层多数可被保存下来,仅倾角不同程度地变陡.前期正断层全部反转为逆断层的可能性极小,仅在强烈逆冲变形带,逆冲断层才有可能完全取代前期的正断层.根据实验结果并结合柴达木盆地的实际资料,认为柴达木盆地早-中侏罗世时期为挤压性质的盆地.     

南美西北部典型含油气盆地构造特征

依据盆地处于造山弧的位置不同,将南美西北部盆地群分为弧前盆地、弧内盆地和弧后盆地三类。同一动力学背景下在不同构造部位形成了三类盆地不同的构造特征。弧前盆地具有地垒-地堑式裂陷盆地特点,发育断块油气藏,是安第斯俯冲增生带之上的近东西向张性盆地;弧内盆地位于强烈挤压隆升的造山带之内,是造山带内局部变形相对较弱的地区,发育叠瓦逆冲断层、双重构造和冲起构造;弧后盆地以逆断层反转构造和低幅度背斜构造为主,断裂系统具有走滑性质,是斜向弱挤压环境下的产物,构造平面上具东西向分带的特点,圈闭类型主要是低幅度背斜和岩性圈闭。     

塔里木盆地北部断裂格架分析

通过对塔北６条区域性主干断理解力学性质及发育历史的分析，论述了控制本区构造变形的基本断裂格局，认为：（１）分地北缘南天山和西南缘昆仑山两板块边缘活动产生的挤压应力在塔联合和叠加，造成了该区现今“南北分带、东西分块”的构造格局，（２）挤压应力是塔北构造变形的主导应力，海西－印支期ＮＥＥ和ＮＷ向两组区域断裂分别平行于两板块边缘，均属压性逆冲断裂，平移分量极小，ＮＷ向断理解主体不是扭断裂，只是喜山期叠加     

渤海湾盆地张巨河复杂断块区平面砂箱模拟实验及其启示

伸展盆地复杂断块区往往发育多个方向的断层，这种复杂的正断层组合过去有人认为是多期构造矗加作用的结果。本文针对渤海湾盆地张巨河复杂断块区进行了平面砂箱模拟实验。实验结果表明，在基底有先存构造(如基底断裂)的情况下，如果区域伸展方向和先存断裂或基底构造活动(底辟上拱)不协调，通过递进变形就可以形成复杂的断层组合，即复杂的断层组合可以在一个伸展构造期内、在统一的区域伸展构造力作用下在递进变形过程中逐渐形成，复杂断层组合并不一定需要多期变形叠加。在此基础上，结合理论分析，提出了复杂断层组合成因的另一种模式——不协调伸展递进变形模式。该模式为揭示伸展构造系统中复杂断层组合之间的内在联系提供了新的思路。     

柴北缘大柴旦地区山前带构造建模及演化研究

针对柴北缘大柴旦地区北东、北西向两组逆冲推覆断裂交汇,构造变形极其复杂,构造解析困难的问题,充分利用野外地质调查、地震、重磁电、钻井(孔)等资料,理清了研究区主要断裂体系及其组合特征与展布规律。采用地表和地下构造、浅部和深部构造、地震和非震资料相结合的方法,开展了山前带构造建模研究与构造解析。通过研究,确定了研究区发育NW和近WE向两组断层和盆缘逆冲、盆内逆冲、盆内挤压走滑等3类断裂体系,平面上具有分区、分带性;建立了盆缘、盆内不同构造变形机制的构造解释模型;共识别出了挤压、伸展和走滑等3大类8种构造样式,明确了构造样式组合模式及其分布规律,理清了研究区“南北分带、东西分区”的构造变形特征;南西北东向构造演化剖面分析明确了盆缘、盆内推覆构造与盆内反冲构造后展式演化时序及其对中生界残留分布的控制作用。     

下扬子北缘滁州——巢湖前陆褶皱冲断带研究

滁州——巢湖前陆褶皱冲断带位于扬子地块北东缘 ,受区域内上太古界、上元古界、上古生界顶部的深、中、浅三个构造层次滑脱带控制而形成的多层次逆冲 -滑脱系统组成的薄皮式构造 ,构成它的基本构造格架。平面上具明显的分带性 ,自腹陆向前陆盆地依次分为后缘带、根带、中带、锋带 4部分 ,它们在构造样式、变形机制、与沉积盆地关系、岩浆活动、成矿作用方面都各具特征。由于中生代斜向碰撞作用 ,形成显著的斜向压缩变形图象     

东北东部虎林盆地的构造特征、成盆机制及敦-密断裂带北东段的形成时代

虎林盆地位于黑龙江省东部,是叠置在佳木斯地块之上的中、新生代断陷-坳陷盆地,其构造变形可以划分为3个构造演化阶段：早白垩世为NW-SE向伸展作用阶段,主要形成一系列各自独立的NE向箕状断陷群;晚白垩世为NW-SE向挤压作用阶段,使部分早期控陷正断层发生反转,形成反转构造,虎林盆地转化为具有多个沉降中心的NE向挤压坳陷盆地群;古近纪-第四纪为NNW-SSE向挤压作用阶段,虎林盆地的构造格局发生了重大变化,不仅使部分早期控陷正断层发生反转作用形成大型反转构造,而且在七虎林河凹陷与中央隆起之间形成NEE向大型逆冲断层（敦-密断裂）和断层传播褶皱,它们共同控制了盆地的形成和沉积作用,虎林盆地转化为具有1个中央隆起和南、北2个坳陷的NEE向挤压坳陷型盆地。东北地区自白垩纪以来始终处于活动大陆边缘的大地构造背景,包括虎林盆地在内的东北东部盆地群的形成与伊泽纳奇板块、太平洋板块向欧亚板块的俯冲作用有关。敦-密断裂带总体上呈NE向展布,具有左行走滑的性质,在靠近虎林盆地的北东段转变为NEE向展布,断层的性质也转变为逆冲断层,敦-密断裂带北东段的逆冲作用很可能与该断裂带的NE向左行走滑作用在NEE向的转换挤压有关。敦-密断裂带自古近纪始新世-渐新世虎林期开始活动,一直持续活动到第四纪。     

伸展边界方向对伸展盆地正断层走向的影响——来自平面砂箱实验的启示

五种不同边界几何条件的平面砂箱实验模型表明,一个方向的伸展变形可因伸展边界方向的变化形成不同走向的正断层,伸展裂陷盆地中不同走向的正断层并非一定代表不同方向区域构造应力作用、或多期构造变形的结果。伸展裂陷盆地正断层走向受伸展边界走向和构造伸展的方向共同控制,伸展边界的控制力随距离增大而逐渐衰减。伸展边界附近的断层走向主要受伸展边界方向控制,大致反映伸展边界方向。盆地内部断层走向主要受构造伸展方向控制(趋向于垂直构造伸展方向),主要反映构造伸展方向。盆地伸展边界方向的变化可以引起伸展裂陷盆地内部断层走向的转向。因铲式正断层上盘滚动变形产生的正断层,其走向平行于铲式边界断层的走向。     

Oblique strain partitioning and transpression on an inverted rift: The Castilian Branch of the Iberian Chain

The Iberian Chain is a wide intraplate deformation zone formed by the tectonic inversion during the Pyrenean orogeny of a Permian–Mesozoic basin developed in the eastern part of the Iberian Massif. The N–S convergence between Iberia and Eurasia from the Late Cretaceous to the Lower Miocene times produced significant intraplate deformation. The NW–SE oriented Castilian Branch of the Iberian Chain can be considered as a “key zone” where the proposed models for the Cenozoic tectonic evolution of the Iberian Chain can be tested. Structural style of basin inversion suggests mainly strike–slip displacements along previous NW–SE normal faults, developed mostly during the Mesozoic. To confirm this hypothesis, structural and basin evolution analysis, macrostructural Bouguer gravity anomaly analysis, detailed mapping and paleostress inversions have been used to prove the important role of strike slip deformation. In addition, we demonstrate that two main folding trends almost perpendicular (NE–SW to E–W and NW–SE) were simultaneously active in a wide transpressive zone. The two fold trends were generated by different mechanical behaviour, including buckling and bending under constrictive strain conditions. We propose that strain partitioning occurred with oblique compression and transpression during the Cenozoic.