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。     

中国东-南部裂陷盆地断裂系统复杂性的表现形式及成因机制——以南堡凹陷和涠西南凹陷为例

中国东-南部裂陷系列盆地油气资源十分丰富,而断层的分布演化十分复杂,是油气进一步勘探开发需要解决的关键问题。本文应用广义断层模式,在大量三维地震资料构造解析的基础上,以渤海湾盆地的南堡凹陷和北部湾盆地的涠西南凹陷为例,对中国东-南部盆地复杂的断裂系统进行了解剖和归纳,并提出了伸展变形区预测断层性质的伸展应变椭圆。结果表明,中国东-南部裂陷盆地断裂系统的复杂性存在9种表现方式,从成因上进一步归纳为3个方面:(1)断层的走向和性质多样;(2)断层在平、剖面上存在复杂多变的组合形式;(3)断层形成和演化存在复杂的时-空关系。造成复杂性的根本原因是先存断裂分布的复杂性和不同方向(北西-南东向和近南北向)伸展变形的叠加。不同盆地、同一盆地不同区域应力场演化具有很大的相似性:40Ma以前,北西-南东向伸展;38Ma以来,近南北向伸展。断层分布和演化差异主要是由先存构造分布差异造成的。     

桑树台断裂构造带结构构造特征及其形成演化

桑树台断裂构造带位于梨树断陷西侧,为梨树断陷的控盆断裂。构造解析结果表明,桑树台断裂构造带自北而南由苏家屯断裂、桑树台断裂、南-北金山断裂组成,其间分别被西丁家侧接断裂和老公林子侧接断裂相连。火石岭期,在北西-南东向伸展环境下,桑树台断裂、北金山断裂和南金山断裂伸展活动强烈; 沙河子期,在左旋走滑构造环境下,桑树台断裂、北金山断裂和南金山断裂伸展活动强烈,断层间具调节转换性质的侧接断裂开始形成,同时苏家屯断裂开始活动; 营城期,在右旋走滑构造环境下,苏家屯断层和桑树台断裂北部伸展活动强烈,南金山断裂与老公林子断裂侧接带以南区域遭受挤压,缺失营城组沉积; 登娄库期-泉头早期,在左行走滑环境下,苏家屯断裂、皮家断裂、桑树台断裂、北金山断裂、南金山断裂及老公林子侧接带断裂强烈走滑,至泉头早期断裂活动显著减弱,几近停止,随后区域被巨厚的泉头组上部及上白垩统覆盖。嫩江期末期-明水期,在南东-北西向的挤压构造环境下,桑树台断裂带南段的老公林子断裂侧接带,走滑强烈,断层向上多切割至地表。喜马拉雅山期,桑树台断裂构造带无明显构造活动。     

龙亭—合阳勘查区构造应力场分析

以基础地质资料为依托,运用构造解析研究思路与方法,进行渭北石炭二叠纪煤田韩城矿区龙亭—合阳勘查区构造应力场分析,在此基础上揭示控煤意义。结果显示研究区自三叠纪后先后经历了印支运动期北北西向挤压、燕山运动中期北西西向挤压和喜马拉雅运动期北东向挤压兼右旋剪切与北西—南东向伸展断陷作用三期构造作用,最大主压应力方位分别为335°、285°、44°;北东东向正断层系控制了区内煤层空间赋存状况,其发育程度直接影响区内煤炭资源下一步勘查与开发进程。     

渭北煤田合阳县北中深部控煤构造样式分析

依据野外地表地质观测及地震、钻探最新的深部地质资料,结合对区域控煤构造认识,运用构造解析、构造应力场及地质力学分析等研究思路与方法,讨论了研究区控煤构造特征、构造样式以及成因。研究结果表明：研究区共有三类六种控煤构造样式,即挤压构造样式（宽缓褶皱、叠加褶皱）、走滑构造样式（反＂S＂型褶皱、＂入＂字型构造）及伸展构造样式（掀斜断块、堑垒构造）,其中以伸展构造样式发育为主要特征;研究区由东南向西北,构造变形强度由强变弱,先后经历了印支期南北向挤压、燕山中期北西向挤压和喜马拉雅期北东向挤压-走滑与北西-南东向伸展断陷作用;晚期形成的正断层不仅破坏了煤层的连续性,而且成为奥灰水储集和运移的主要通道,增大了底板突水的可能性,使煤炭资源开发受到影响。     

银川盆地新生代构造演化：来自银川盆地主边界断裂运动学的约束

银川盆地新生代以来主要沿其边界断裂发生多期断陷活动,其边界断裂运动学特征记录了盆地的形成演化历史。基于其边界断裂滑动矢量的详细测量与分析,结合区域构造、盆地内沉积序列以及叠加变形分析,提出银川盆地新生代主要受NWSE向伸展、NESW向伸展与NESW向挤压3期构造应力场控制。结合区域构造演化与相关年代学数据,银川盆地新生代以来主要经历初始断陷、持续断陷与拉分断陷等3期构造演化,始新世-上新世受NWSE向伸展作用控制,银川盆地两侧主边界断裂发生正倾滑活动,导致盆地发生强烈断陷活动,充填了始新世-上新世红色砂岩、砾岩;更新世期间,古构造应力场转变为NESW向伸展,其主边界断裂以左行斜张活动,银川盆地持续断陷沉降;晚更新世晚期(?)以来,在NESW向挤压作用控制下,银川盆地主边界断裂发生强烈右行走滑兼正断活动,盆地受断裂剪切拉张活动,发生拉分断陷沉积。     

基于断层滑动数据反演的燕山中西段晚中生代古构造应力场:对华北克拉通破坏峰期应力状态的启示

在燕山中西段晚中生代岩体中的116个观测点中共采集到2 321组断层和破裂面滑动数据,利用Tensor软件进行古构造应力状态反演。将反演结果与区域构造变形及构造演化过程研究结果相结合,发现研究区在侏罗纪末-白垩纪初以来存在5期可识别的构造应力场:(1)晚侏罗世末-早白垩世初近N-S向挤压应力场(D1,148~127 Ma);(2)早白垩世NW-SE向挤压应力场(D2,143~127 Ma);(3)垂向挤压主导的多向水平伸展应力场(D3,120~110 Ma);(4)NE-SW向挤压(D4);(5)E-W向挤压的应力场(D5)。D1和D2可能分别与蒙古-鄂霍茨克洋消减关闭作用的远程构造效应,以及古太平洋板块向欧亚大陆板块下的俯冲作用有关,且这两大构造系统在该时期可能同时作用于燕山地区。D3期应力场可能反映源自壳下深部地幔活动引起的垂向挤压动力作用。D4、D5期应力场相对较弱,其动力学背景尚待今后研究进一步分析。本区古构造应力场研究结果表明,华北克拉通破坏峰期期间,主要的伸展作用并不完全符合西太平洋板块后撤主导的被动伸展裂谷模型,而是表现为深部地幔活动引起的垂向挤压作用主导的水平方向多向伸展。     

河南东濮凹陷构造样式分析

东濮凹陷古近系整体构造特征表现为复杂半地堑结构,具有"东西分带和南北分段"的特征。NNE向基底断裂发育,呈带状分布。大致沿白庙—南何家一带、毛岗—柳屯一带发育两条EW向的区域性构造变换带,将古近系伸展断陷分为南、中、北3个区段,不同区段横剖面上的构造样式、沉积格局、乃至油气聚集特征均有很大的差异。在复杂的构造发展过程中,东濮凹陷参与构造变形的岩石类型既有碎屑岩又有盐岩,构造应力场性质以张性为主,后期叠加了扭性应力。因此,在东濮凹陷不同构造部位形成了以伸展断裂构造、变换构造、伸展褶皱和盐构造为主的伸展构造样式,伴有走滑构造样式,盆地性质为裂谷盆地。     

下扬子地区古生代盆地的改造变形

包括苏北-南黄海地区在内的下扬子区海相古生界盆地,在中三叠世末以来的构造演化过程中,经历了3期不同性质构造作用的改造变形。(1)在中三叠世末-早、中侏罗世的印支运动期,发生了江南-雪峰基底拆离体由南东向北西方向(同时派生由南向北,由东向西方向)的逆冲推覆,以及后缘弹性松弛断陷构造作用的改造,使海相古生界盆地发生了第Ⅰ期的由强及弱、递进衰减的逆冲 褶皱变形。(2)在晚侏罗-早白垩世的燕山运动期,叠加了第Ⅱ期以郯庐断裂带为代表的NNE向大陆平移走滑构造的左行简单剪切,以及拉分断陷构造作用的改造变形。(3)在晚白垩世-古近纪的喜马拉雅运动期,下扬子区在由南向北的伸展拆离与多米诺式拉张断陷构造作用下,受到了第Ⅲ期的变形改造。这3期构造变形作用促使扬子板块海相油气的早期聚集、晚期热演化和再分配。文中将重点讨论下扬子区板内海相古生界盆地自中三叠世末以来所经历的3期不同性质构造作用的改造变形。     

浙江南部丽水盆地地层时代及构造演化

位于浙江南部的丽水盆地是华南东部典型的白垩纪火山岩盆地。对盆地中5个凝灰岩夹层样品进行了锆石LA-MC-ICPMS U-Pb同位素年代学分析,结果给出了(114±1)Ma,(114±2)Ma,(118±1)Ma,(122±1)Ma和(112±1)Ma的主体谐和年龄。结合区域沉积-构造接触关系,本文将盆地内火山-沉积序列分为上、下2个组合:下火山-沉积组合包括馆头组和朝川组,其形成时代在124~112 Ma;上火山-沉积组合以方岩组为代表,其时代在104~91 Ma。这两套岩石组合的形成记录了盆地两期伸展断陷事件。结合区域构造变形和古构造应力场反演结果,本文认为丽水盆地早白垩世经历了两个伸展-挤压旋回的构造演化过程,每一旋回的古构造应力场均以NW-SE伸展和NWSE挤压应力场的交替演化为特征。NW-SE伸展事件控制了盆地的初始张开、断陷和沉积物充填作用,其产生的动力背景与古太平洋板块俯冲过程中因俯冲板片后撤(roll-back)诱发的弧后扩张作用有关。NW-SE挤压事件导致盆地的构造反转,下白垩统普遍褶皱,并形成区域角度不整合面,其形成与俯冲板片的深部几何学变化或大陆碰撞的远程效应有关。丽水盆地伸展-挤压事件的幕式交替反映了弧后扩张过程中复杂的深部动力学背景。     

活断层中断层泥分形与断裂活动关系

以长江三峡仙女山、九湾溪和天阳坪３条断裂为例,对断裂活动性与断层泥分维值（Ｄ）进行对比研究发现,Ｄ值受断裂活动性与断层泥粒度双因素制约。同一断裂带中细粒断层泥Ｄ值低且粒断层泥Ｄ值;不断断裂之间相对活动断裂Ｄ值低于弱活动断裂Ｄ值。在改进断层泥分形计算方法的基础上,通过变换得到了具有物理意义的判断断裂活动性的单因素参量（ｒＬ）。该方法克服了用断层泥分维值判断断裂活动性时粒径影响Ｄ值的困难,为利用分形理     

济阳坳陷内正断层与平移断层关系

以精细三维地震资料和构造解释成果为基础,通过将济阳坳陷内平移断层分成五个发育带,本文研究了各区带平移断层特征及其成因,并将正断层与平移断层的关系划分成了调节、派生、叠加三大类:调节关系包括平移断层斜断调节和变换调节正断层伸展,派生关系包括平移断层在两盘派生和在盖层中派生正断层,叠加关系包括断层先期平移一后期伸展和先期伸展一后期平移。晚中生代,济阳坳陷内断层形成于边界郯庐断裂的走滑作用,正断层与平移断层之间为派生关系;新生代,济阳坳陷受控于区域伸展应力场,平移断层形成于正断层的差异伸展,两种断层之间为调节关系;在上述两期构造演化中,若同一条断层经历了正断和平移两期变形,则称之为叠加关系。     

小江断裂带第三纪走滑断陷盆地的充填层序特征

小江断裂是滇中走滑断裂系中的一条主干断裂，沿断裂带发育了一系列带有明显走滑特征的新生代小型断陷盆地，第三纪含煤地层主要由冲积扇-湖泊、沼泽成因地层层序构成。本文在对多个断陷盆地的成因地层、充填序列、沉积体系域等剖析的基础上，讨论了走滑构造背景下断陷盆地的充填层序特征，并指出构造沉降、走滑作用和构造反转对盆地充填起作重要作用。     

断层体圈闭

全世界很多大的油气田都是岩性地层油气藏,但国外都是海相的,我国则是陆相湖盆的。陆相湖盆的岩性地层油气藏更为复杂多变。我国剩余油气资源中有相当一部分是岩性地层油气藏,最近几年新发现的石油地质储量中有55％是岩性地层油气藏。中国石油勘探开发研究院对我国岩性地层油气藏勘探提出了两项关键技术：一是陆相层序的工业化应用;二是利用三维地震资料进行储层和岩性圈闭的反演预测及其他配套措施。     

从地震信息看阿尔金断裂带构造和塔里木盆地花彩弧断裂体系

阿尔金断裂带由多条断裂组成,主要有阿尔金断裂、且末断裂、三危山断裂。其中阿尔金断裂为主断裂,它呈左旋走滑兼具逆冲性质,中生代—古近纪为左旋走滑,新近纪由东南向西北逆冲推覆。且末断裂和三危山断裂均具左旋走滑性质。且末断裂受统一的阿尔金断裂带左旋应力场控制,但又叠加了塔里木台盆区向南挤压的应力场,从而具有双重属性。塔里木盆地的断裂总体上组成古生界塔北花彩弧断裂束和塔南花彩弧断裂束,展布成全盆地的菱形断裂系统,且末断裂构成其东南边界。在该菱形断裂系统的北弧顶和菱形内的中央轴部为背冲式的构造断裂带,显示挤压特征;在花彩弧两翼转弯处展布正花状构造样式,显示走滑特征。阿尔金断裂带及其两侧,主要在柴达木、塔里木两大盆地发现了大油气田,两者都是由断层控制油气的垂向运移与分布。柴达木盆地具有双重断—坳的特点,但油气田只分布在中—新生界构造层内;塔里木盆地,南北翘板式的构造运动是其形成复式油气区的最重要的地质构造条件。     

断裂在纯净砂岩中的变形机制及断裂带内部结构

以纯净砂岩为对象,考虑了影响断裂变形的主要因素,包括成岩阶段、孔隙度、温度和围压,系统剖析了不同性质砂岩的断裂变形机制、微构造特征及形成断裂带的内部结构,对研究砂岩内断裂封闭性具有重要的指导意义。研究表明：纯净的砂岩在未固结-半固结成岩阶段发生断裂,变形机制为颗粒边界摩擦滑动,导致颗粒旋转和滚动,即为颗粒流,形成的微构造为解聚带,孔渗性同母岩比没有明显降低,断裂带尽管具有断层核和破碎带二分结构,但渗透率比母岩高,为流体垂向运移的通道;在固结成岩阶段（孔隙度大于15%）发生断裂,变形机制为碎裂作用,颗粒边界摩擦滑动导致颗粒旋转,即为碎裂流,形成的微构造为碎裂带,渗透率同母岩比一般降低1～3个数量级,形成侧向有一定封闭能力、垂向渗透的断裂带;固结阶段（孔隙度小于15%）发生断裂,开始由于破裂作用,形成断层角砾岩,伴随着碎裂流发生,形成碎裂岩,因此早期形成高渗透断裂带,后期断层逐渐封闭。固结成岩的砂岩在抬升过程发生断裂,变形机制为破裂作用,形成无内聚力的角砾岩,为高渗透断裂带。在不同成岩阶段发生变形,形成多类型变形构造的叠加,对于一条晚期形成的断层而言,由于不同深度变形机制及微构造类型不同,导致油气选择性充注,碎裂带和压溶胶结碎裂带阻止油气向高孔隙度砂岩中充注,解聚带会成为油气运移的通道,裂缝有利于油气优先充注。因此,高孔隙性砂岩中孔隙度较低的储集层由于碎裂带不发育常常含油气性最好,而低孔隙性砂岩由于裂缝产生含油气性较好。     

小江断裂带有三纪走滑断陷盆地的充填层序特征

小江断裂是滇中走滑断裂系中的一条主干断裂，沿断裂带发育了一系列带有明显走滑特征的新生代小型断陷盆地，第三纪含煤地层主要由冲积扇－湖泊、沼泽成因地层层序构成。本在对多个断陷盆地的成因地层、充填序列、沉积体系域等剖析的基础上，讨论了走滑构造背景下断陷盆地的充填层序特征，并指出构造沉降、走滑作用和构造反转对盆地充填起作重要的作用。     

遗传算法反演龙门山断裂带断层三维滑动参数研究

利用位错理论模型将遗传算法运用于断层三维滑动参数反演问题的求解,采用川西地区2004—2007年GPS观测数据对龙门山断裂带主要断层的三维滑动速率进行计算分析。结果表明：反演结果在量值上整体较小,与地质结果具有较好的一致性,走滑分量︱U1︱〈3.2 mm/a,倾滑分量︱U2︱〈1.54 mm/a,张开分量︱U3︱〈2.5mm/a,低滑动速率反映断层的闭锁及应力的积累及大地震发生的危险性;局部分量较地质结果偏大,反映实测GPS数据反演结果体现的是断层实时活动状态;遗传算法的全局收敛、不依赖初值等优点使结果更加稳定,而张开分量显示局部不规律性,表现出各子断层空间活动不均匀性。     

A New Growth Model of Fault Attributes in a Strike-Slip Fault System in the Tarim Basin

Fault attributes generally display a consistent power–law-scaling relationship. Based on new 3D seismic data, however, we found some exceptional fault attribute relationships of lengths (L)–throw (T) (vertical component of displacement), overlap zone length (Lo)–width (Wo) from a strike-slip fault system of the Ordovician carbonates in the Tarim Basin. The L–T relationship shows two linear segments with breakup at ~40 km in fault length. This presents an exceptional throw increase in the second stage, which is attributed to a localization of vertical displacement and deformation in overlapping zones other than the different fault scales in a mature fault zone. The Lo–Wo relationship in the overlapping zones shows multiply stepped-shape patterns, suggesting multiple fault differential growth and periodic increase in fault size. Therefore, we propose a new alternative growth model of fault attributes in strike-slip fault zones, in which the overlapping zones accumulated localized displacement and deformation in the intracratonic strike-slip fault zone.