柴达木盆地北缘晚中生代—新生代构造应力场——来自构造节理分析的证据

柴达木盆地的构造演化,尤其是中、新生代的构造演化历史及其影响程度一直存在争议。在冷湖0号、冷湖4号、鄂博梁、结绿素等剖面开展了野外构造节理测量,应用地层恢复技术,分析了柴北缘晚中生代—新生代构造应力场的演化过程。结果表明：晚侏罗世之后,柴北缘主要受东西方向的挤压,这与区域上的研究结果一致;早白垩世北西—南东向的挤压应力可能再次影响了侏罗系;晚白垩世受南北挤压应力的影响,地层隆升遭受剥蚀;始新世下干柴沟期至上新世狮子沟期,柴北缘处于弱活动时期,接受稳定沉积;上新统狮子沟组沉积之后,由于阿尔金山的隆升,盆地北缘主体受北西—南东向应力的影响,涉及地层包括上干柴沟组、下油砂山组和上油砂山组;早、中更新世七个泉期之后,受南北向构造应力场的强烈影响,在狮子沟组、上油砂山组和下油砂山组中都有其分量,较老地层的地表露头中也有记录,这期构造运动对柴北缘油气运聚具有破坏和二次成藏的作用。因此,围绕柴北缘其他地质剖面开展更进一步的构造节理测量和分析工作,对油气资源勘探具有指导意义。     

郯庐断裂带(安徽段)及邻区的动力学分析与区域构造演化

依据区域构造层次划分,采用构造筛分法,层层深入,层层筛分,确定发生于各个不同时代地层/岩层内的断裂活动的同期及叠加的应力场特征。综合所有的同期应力场特征及辅以叠加的应力场特征来验证,从而确定了一个连续的、完整的断裂活动的应力场演化序列;结合区域构造变形特征分析,阐明郯庐断裂带(安徽段)的构造演化。应力场分析显示:晚三叠-早侏罗世应力场为北北西—南南东或近南北向挤压,属古特提斯构造域,断裂发生同造山走滑;早白垩世早期,应力场为北西—南东向挤压,断裂发生左行走滑运动,中国东部处于西环太平洋构造域;早白垩世晚期—古新世(始新世),区域发生北西—南东向伸展作用,断裂处于伸展断陷作用阶段;新生代,受区域上近东西向的挤压作用影响,断裂发生挤压逆冲兼右行走滑作用。     

柴达木盆地北缘晚海西—印支期古构造应力分析

为了更好认识柴北缘晚海西—印支期古构造应力特征与演化过程,在天峻快日玛乡、城墙沟、石灰沟等地区详细野外观测的基础上,利用地层恢复和古构造应力反演技术对柴北缘及邻区石炭系—新生界构造观测数据进行分析。结果表明晚二叠世—中三叠世,柴北缘在南—北向挤压作用下向北俯冲碰撞,盆地内部上二叠—中三叠统缺失。晚三叠世开始,西秦岭斜向碰撞柴达木盆地,柴北缘进入造山阶段,所受挤压作用方向转变为北西—南东向,盆地内大范围缺失上三叠统。晚海西—印支期柴北缘内部二叠纪—三叠纪地层大面积剥蚀加之该期强烈挤压作用造成尕海南山石炭系与白垩系、旺尕秀煤矿石炭系与侏罗系之间的角度不整合,意味着下伏石炭系可能遭受强烈破坏。     

柴达木盆地西部狮子沟—英东构造带构造演化及控藏特征

柴达木盆地西部狮子沟—英东构造带近年来陆续获得重要油气发现,油气探明储量超亿吨,勘探潜力巨大,但复杂构造、沉积演化控制下的油气成藏与油气分布规律有待进一步研究。文中通过对构造带不同构造部位的沉降史模拟、地层缩短率计算及构造样式、构造变形特征的综合分析与对比,结合包裹体测温、埋藏史模拟及主成藏期确定,明确了新生代构造变形特征及其成藏过程与油气分布的控制作用。研究表明:(1)构造带的演化可分为4个阶段。路乐河组(E1+2)—下干柴沟组下段(E13),初始弱断陷期;下干柴沟组上段(E23),快速沉降期;上干柴沟组(N1)—下油砂山组(N12),坳陷期;上油砂山组(N22)至今,构造抬升期。(2)构造带主要经历两次构造活动高峰,其中下干柴沟组(E23)时期构造活动控制了区内主力烃源岩演化。上油砂山组(N22)沉积末期构造变形控制了圈闭的形成及变形规律。(3)英东地区主要是两期成藏,分别发生于下油砂山组(N12)沉积末期和上油砂山组(N22)沉积末期;新生代构造演化及油气匹配关系控制了狮子沟—英东构造带的东、西成藏差异与油气分布。     

华北地块北缘及邻区显生宙构造应力场

华北地块北缘及邻区显生宙不同时期存在不同类型的造山作用，古生代以陆缘俯冲造山为主，中生代以陆内挤压造山为主，新生代以陆内伸展造山为主。不同造山阶段存在不同的区域构造应力场。晚古生代陆缘俯冲造山阶段，区域最大主压应力方向以近南北向为主。中生代陆内挤压造山阶段，南北向边界挤压力的作用不断减弱，而北西—北西西向边界挤压力的作用不断增强；在中东地段，印支期—早燕山期—晚燕山期，区域最大主压应力方向发生自南北向—北西向—北西西向规律性变化。新生代陆内伸展造山阶段，区域最大主压应力方向以北东向为主。不同造山阶段区域构造应力的量值也存在明显差别，构造应力大小与造山作用强度、构造—岩浆活动性存在良好正相关关系     

阿尔金断裂对柴达木盆地西南地区的影响——来自构造节理分析的证据

阿尔金断裂在100～85 Ma、40～25 Ma、10～8 Ma具有多期活动的特征。通过对柴达木盆地西南地区中-新生代地层中构造节理数据的采集、层面校正和综合分析,认为阿尔金断裂多期活动在柴达木盆地西南地区的表征存在差异：即晚白垩世断裂走滑活动对该地区的影响范围较窄,限于阿尔金山前附近;始新世上干柴沟组、中新世下油砂山组沉积之后,阿尔金断裂2期明显的走滑逆冲活动影响范围逐渐增大,可分别达到干柴沟、油砂山一带。这可能与南部青藏高原的多期推覆逆冲导致阿尔金断裂被动活化有关。因此,盆地西南地区油气勘探过程中阿尔金断裂3期走滑逆冲活动的影响值得重视。     

柴达木盆地欧龙布鲁克地区构造演化研究

柴北缘东段古生界构造变形特征、构造演化过程研究较为薄弱,尤其是古构造应力场性质及其转变机制尚不明确。文中对欧龙布鲁克地区野外剖面及应力感构造要素(褶皱、节理、擦痕)进行了系统观测和分析,结果表明：加里东晚期应力场为NE向;晚海西-印支期早期为SN向,晚期NW向两期挤压应力场;燕山早期近EW向拉张,燕山晚期及喜山晚期处于NE向挤压应力场。根据欧南凹陷平衡剖面反演结果,对比不同时代地层收缩速率可知,柴北缘东段寒武纪-新近纪构造演化可以分为4个阶段：(1)加里东早期(C -O1)弧后伸展、晚期(O2-S)弧后挤压,导致柴北缘东段初步形成NW向的背斜凸起;(2)晚海西-印支期(P-T)隆升阶段,欧龙布鲁克地区整体处于水体之上,并没有造成盆内二叠系-三叠系的沉积;(3)燕山早期(J1-J2)陆内伸展断陷、晚期(J3-K)挤压反转,欧龙布鲁克地区为继承性隆起,未完全接受沉积;(4)喜山晚期(N-Q)强烈挤压构造变形,逆断层强烈活动使山体快速隆升,基底卷入型构造样式广泛分布。     

郯庐断裂带北延及中新生代构造体制转换问题的探讨

郯庐断裂带北段在进入东北地区后主要分为走向北东—北北东的三支断裂,由西向东依次为沈阳—长春—哈尔滨断裂、依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂。由于不同时期的大地构造背景和地球动力学的不同,它们在中、新生代的构造体制转换主要表现有如下5个阶段:(1)早、中侏罗世直到早白垩世时以拉张为主,形成一系列断陷盆地或坳陷盆地,并伴有中-酸性岩浆侵入和喷发,形成了独特的火山-湖相沉积盆地;(2)早白垩世末,为北西—南东向的压缩构造应力场,使盆地内的中、上侏罗统地层发生走向近北东的逆冲推覆构造;(3)晚白垩世,为北东向左行剪切构造应力场,区内侏罗系和早白垩世早期的沉积物发生褶皱,与上覆地层呈明显的不整合;(4)古近纪时为北西—南东向拉张构造应力场,日本海从古近纪开始逐渐拉开,直到新近纪完成现在的格局;(5)新近纪时又转换为挤压构造应力场,以北西—南东向挤压为主,使古近系沉积物发生轻微的褶皱。     

中、新生代柴达木北缘的盆地类型与构造演化

柴达木盆地是中国西部一个大型中新生代沉积盆地，柴北缘是侏罗系主要分布地区。中新生代柴达木盆地是在一个古老的稳定地块基础上形成发展的，根据中新生代西北地区周缘板块活动和构造演化特点，提出柴北缘中新生代经历了两个由伸展到挤压的构造运动旋回：从早中侏罗世到晚侏罗世是第一个旋回；从早白垩世到晚白垩世-第三纪和第四纪为第二个旋回。早中侏罗世是一种稳定大陆内弱伸展坳陷盆地，不具有典型的裂陷盆地特征。从渐新世开始，柴达木盆地才进入强烈挤压的山间盆地阶段，并决定了柴北缘现今的构造格局。中、新生代构造运动影响着柴北缘油气的生成和分布。     

柴北缘含煤区构造演化与构造控煤作用

采用共轭剪节理古应力场反演、沉降史反演和平衡剖面分析方法,将柴北缘含煤区构造演化划分为5个阶段：前中生代、基底形成阶段;早、中侏罗世伸展沉降阶段;晚侏罗世-白垩世构造反转、挤压抬升剥蚀阶段;古新世-渐新世强烈挤压阶段;中新世以来盆地定型阶段。印支期后多次大规模的构造运动,使得煤系展布呈现出南北分带、东西分区的基本规律。三条隆起带南麓,含煤地层抬升变浅,多遭受剥蚀;三条凹陷带内煤系广泛分布,浅部形成较大面积的有利勘查开发区块,为柴北缘预测找煤的重点区域。     

柴达木盆地及邻区侏罗纪原型盆地恢复及油气勘探前景

侏罗系是柴达木盆地最重要的源储层系之一。通过野外地质、剖面实测、地震解释、显微构造分析等大量系列资料的综合应用与分析,认为研究区自中生代以来,经历了印支期右行逆冲-走滑构造运动、早—中侏罗世伸展运动、早白垩世北西-南东向挤压及新生代南北向挤压运动,它们与早侏罗世至中侏罗世早期(小煤沟组至大煤沟组)在NE向伸展应力场作用下形成的断陷盆地、中侏罗世晚期至晚侏罗世(彩石岭组—洪水沟组)热力沉降坳陷盆地、早白垩世南北向挤压坳陷盆地密切相关。侏罗纪原型盆地发育三类沉积边界,即盆缘不整合边界(缓坡型和陡坡型边界)、盆内正断层边界、后期逆断层改造边界。不同的现存盆地边界类型对原型盆地恢复的作用不同。侏罗纪盆地以东昆仑构造带为界具有"北陆南洋"的古地理格局,柴达木地区的侏罗纪盆地主要发育在沿岸造山带和岛弧带的山前坳陷以及薄弱的柴北缘加里东俯冲碰撞带之上,形成相对分隔的独立盆地群。柴达木早、中、晚侏罗世原型盆地的分布因受到古特提斯洋向北偏东方向的俯冲作用和阿尔金断裂左旋走滑作用的影响,其沉积中心和沉积范围呈现出从早到晚向东北方向逐渐迁移的规律。早侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于柴北缘西部的冷湖—马海一带,中侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于柴北缘中段的大柴旦—怀头他拉一带,而晚侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于德令哈—乌兰一带。     

东至断裂带构造变形特征及其构造演化

东至断裂带是皖西南一条重要的北北东向断裂带。详细的构造解析表明,该断裂带主要经过3期构造变形,分别是发生在晚侏罗世末—早白垩世初的左行平移断层、早白垩世期间的伸展构造和晚白垩世—新生代的右行平移断层。通过断层擦痕矢量反演和断层叠加改造关系分析,认为东至断裂带及其两侧多期构造变形对应的区域应力场分别为近南北向挤压、北北西—南南东向挤压、北西—南东向伸展和近东西向挤压应力场。东至断裂带的形成和演化与郯庐断裂带相似,主要与华南与华北板块俯冲碰撞、伊泽奈崎板块和古太平洋板块向欧亚板块俯冲碰撞与弧后扩张、及印度板块向北碰撞后产生向东的构造挤出等多构造体制共同作用有关。     

柴达木盆地北缘晚白垩世古构造活动的特征研究

柴达木盆地北缘晚白垩世构造活动控制了现今中生代残余层序的分布。在分析中生代地层分布特征的基础上,通过对红山凹陷下白垩统的地层尖灭关系讨论、马海凸起中生代地层的剥蚀厚度变化分析和苏干湖凹陷晚白垩世形成的古断裂带结构研究,提出柴达木盆地北缘晚白垩世古构造活动形成了北西走向的构造带,古构造以断块差异隆升为特点。现今新生代层序和下伏层序的复杂接触关系主要是由该期构造运动决定的。     

柴达木新生代成盆动力学过程及对油气的控制

利用天然地震环境噪声成像研究柴达木盆地及邻区的岩石圈结构,利用工业地震剖面研究新生代构造变形的几何学与运动学特征,在此基础上讨论柴达木盆地新生代的成盆动力学过程与演化。柴达木盆地及邻区的岩石圈表现出向南和向北挠曲的特征。其中,东昆仑-可可西里地区地壳深度30～40 km 的低速层向北抬升,可与柴达木盆地内部深度15 km 左右的低速区相连接,反映了东昆仑-祁漫塔格山向柴达木盆地的逆冲推覆作用,因此在岩石圈尺度上,柴达木新生代成盆动力学过程与前陆盆地是相似的,表现为构造负荷引起的挠曲沉降。柴达木盆地新生代构造变形受控于柴西南和柴北缘两期冲断系统,柴北缘冲断系统形成于古新世-始新世路乐河-下干柴沟期,主要记录于祁连山山前、阿尔金山山前北段及冷湖和鄂博梁深层;柴西南冲断系统形成于早中新世下油砂山期以来,现今盆地南部的北西向构造带和盆地北部的冷湖和鄂博梁浅层构造都属于这期冲断系统。由于柴西南冲断系统的前锋构造已扩展至柴达木盆地北缘,并受到阿尔金山和祁连山的阻挡,缺少稳定的台盆区,因而使得柴达木盆地新生界不发育前陆盆地特有的楔状沉积结构。柴西南和柴北缘两期冲断系统的叠加,不仅使得柴达木新生代构造变形在时间和空间上呈现有次序的分布,也使得新生代盆地呈现出开启到封闭的演化格局,从而对新生界油气生成和聚集产生了重要影响。     

基于断层滑动矢量应力反演的燕山中段中侏罗世–早白垩世构造应力场序列

燕山板内造山带中段承德一带地层记录齐全且构造变形复杂。该区域主要构造形迹及其运动学特征已经得到了比较系统的研究,但有关形成这些构造形迹的古构造应力场及其演变过程的研究鲜有报道。本文根据断层滑动矢量应力反演理论和方法,通过露头与区域尺度断层运动学数据的搜集与处理,结合研究区域构造层划分特征及主要岩石地层单位的年代学资料,对研究区中侏罗世–早白垩世的构造应力场演变过程进行了研究。经过对擦痕数据进行应力反演并综合分析,共划分出3期5阶段应力场:中侏罗世下花园组沉积之后–髫髻山组火山活动之前的NNW向挤压(D1)(约173~165 Ma);晚侏罗世土城子组沉积中–晚期N-S向挤压(D2-1)(约152~139 Ma);早白垩世初土城子组沉积期末NNE-NE向挤压(D2-2)(约139~135 Ma);以及早白垩世张家口组火山喷发之后垂向挤压主导的多向伸展(D3-1)和NW-NNW向弱挤压(D3-2)(约125 Ma之后)。其中,中–晚侏罗世至早白垩世初以挤压为主,最大主压应力方向发生了大约60°的顺时针旋转,且土城子组沉积作用发生于此挤压作用为主的构造背景之下。早白垩世以伸展为主,并有弱挤压作用出现。同时,研究区内未发现与中侏罗世以来古太平洋板块或伊佐奈岐(Izanagi)板块俯冲作用相关的近W-E向或NW-SE向挤压应力场的存在,可能与克拉通内部变形不均匀有关。     

阿尔金地区构造应力场及其对金属矿产分布的控制作用

构造应力场研究可以为区域矿产预测提供依据。主要根据节理、擦痕的测试分析，结合区域构造解析，确定阿尔金山东西向拉配泉－－红柳沟构造带经历了三期不同方向的应力作用：印支期以前的南北向挤压作用，印支－燕山期的北西－南东向的挤压和中生代晚期－新生代北东东－南南西向的挤压；并利用有限元数值模拟前两期构造应力场的演变过程，进而讨论了区域构造应力场对内生金属矿产分布规律的控制作用指出了区域寻找大型内生金属矿产的有利地段。     

扬子板内大娄山渐变型盆-山结构带多期构造特征及其对板内-板缘构造的响应

板内多期构造变形与盆-山建造是板缘和/或板内构造动力学的综合体现,它们与隆升剥蚀和沉积建造等作用过程具有明显的响应与互馈。大娄山渐变型盆-山结构带地处中国扬子板块内部四川盆地南缘,为特提斯-喜马拉雅构造域和滨太平洋构造域的交接转换部位,走向NEE-NE,长~250 km、宽~80 km,缺少山前地形地貌陡变带,具渐变性山-盆地貌;浅部构造具挤压-坳陷结构,以隔槽式构造样式为主,构造变形缩短量约12~20 km。基于水平缩短变形、多期节理构造和古应力反演等揭示大娄山地区晚中生代-新生代发生了四期具不同应力场特征的构造变形事件与盆-山建造过程:第一期晚侏罗世-早白垩世近E-W向主应力场挤压变形事件;第二期晚白垩世(~80 Ma)近S-N向主应力场挤压变形事件;第三期古近纪晚期(40~20 Ma)NE-SW向主应力场挤压变形事件;第四期晚新生代(10~5 Ma以来)NW-SE向主应力场抬升剥蚀事件。大娄山渐变型盆-山结构带晚中生代-新生代的多期构造事件、中国南方大陆板缘主要板块事件、板内构造与隆升事件具有明显的相关性,表现为它们之间的沉积建造、构造和岩浆热事件、低温热年代学等具有一致性和同步性特征,共同揭示出区域晚中生代-新生代由滨太平洋构造域向特提斯-喜马拉雅构造域逐渐转换的重要过程。     

辽西地区中生代板内造山带挤压作用与收缩构造

辽西地区中生代地层发育,挤压作用强烈,可划分为中三叠世末、晚三叠世末、早侏罗世末、晚侏罗世末、早白垩世末和白垩纪末六个时期,其中以晚侏罗世末期最为强烈.每时期都形成了褶皱、逆冲断层等收缩构造形迹,由早期至晚期,挤压作用减弱,每次挤压收缩作用,均使先期地层褶皱、冲断,沉积盆地萎缩消亡,上升隆起,或对盆地进行改造.三叠纪时期总体处于近南北向强烈挤压的古构造应力场;而在侏罗纪以后,转为北西-南东向挤压为主的应力场.     

松辽盆地东缘营城组节理构造特征、分布规律及其储层预测

首次较系统地统计了研究区节理产状、规模、开度、密度以及分布规律,阐述了其储层意义。根据节理产出层位、切割关系和区域构造背景分析,将研究区节理的形成期次划分为营城期、营城末期和晚白垩世晚期3个期次。利用共轭节理产状和节理面性质,计算出营城期具有近东西向伸展和挤压相互交替的构造应力场;营城组末期具有NE—SW向挤压构造应力场;晚白垩世晚期具有NW—SE向挤压构造应力场。营城组中的节理形成与分布主要与前两期挤压应力场有关。在此基础上,对徐家围子地区营城组节理分布规律进行了预测,为天然气储层分布规律研究提供可视化对比依据。     

库车坳陷东部晚白垩世古隆起及构造应力场恢复

库车坳陷东部具有丰富的油气资源,其构造变形机制与南天山造山带密切相关。综合采用露头共轭节理及白垩系残余厚度分布,分析了库车坳陷东部晚白垩世古隆起特征及构造应力场属性。吐格尔明、克孜勒努尔沟、库车河、卡普沙良河、吉迪克以及库车河西6条剖面的共轭节理分析表明,库车坳陷东部新生代构造挤压应力为NNW-SSE向,而中生代的构造挤压应力为NE-SW向。原型盆地恢复显示,库车坳陷白垩纪的沉积中心大致位于大北1井―吐北2井―克拉2井一线,且发育秋里塔格―新和―牙哈―提尔根古隆起带,白垩系原始沉积厚度总体上北厚南薄。在晚白垩世区域抬升剥蚀的构造背景下,坳陷东部受压隆升遭受剥蚀,白垩系残余厚度减薄,呈西厚东薄的趋势。位于坳陷东部的吐格尔明背斜在石炭纪―三叠纪为一个长期存在的继承性沉积古隆起,晚白垩世进一步隆升形成构造古隆起,背斜周缘的白垩系残余厚度进一步减薄。吐格尔明背斜和背斜周缘白垩系残余厚度等值线以及库北1井和库车河剖面周缘白垩系残余厚度等值线的长轴方向均为NW-SE向,进一步证实了库车坳陷东部晚白垩世的构造应力为NE-SW向。库车坳陷东部晚白垩世古隆起与构造应力场属性主要与特提斯造山带中地体增生和拼贴作用导致的特提斯北缘盆地群中发生的区域性抬升有关。