三角剪切断层传播褶皱作用理论与应用

基底断层在沉积盖层中传播所形成的褶皱形态难以用平行膝折褶皱理论进行解释,这在于两者的流变学性质有很大差异。Erslev提出了三角剪切断层传播褶皱理论,认为下伏断层的脆性强破裂变形为向上变宽的三角形分布式剪切所调节,三角形顶点固定于断层端点。Hardy和Ford拓展了这一理论并成功地建立数字模拟模型,Allmendinger进一步建立与完善了三角剪切的正演模型与反演方法。通过运动学模型预测结果与天然构造观察和相似模拟实验结果的对比分析,以及通过一系列力学模型对运动学模型的检验,三角剪切断层传播褶皱理论被证实并获得了广泛应用。对前陆盆地、克拉通盆地和走滑盆地的基底卷入型构造与走滑或斜向滑动构造,都可以应用三角剪切断层传播褶皱理论来分析变形样式及其分布特征。该理论可以有效地预测隐伏断层的初始破裂点、断层传播量与发育部位,已成功地应用于工程地质与地震灾害预报等方面。     

多期活动古隆起复合叠加过程解析——以塔里木盆地轮南古隆起为例

中国含油气盆地以叠合盆地为主,经历多期次构造运动,造成盆地内部多期古隆起的复合叠加;目前对于多期活动古隆起复合叠加过程的解析研究较为薄弱。本文以塔里木盆地轮南古隆起为例,利用最新的三维地震数据和钻井资料,应用构造解析和古构造复原的方法,明确轮南古隆起经历寒武纪-早中奥陶世前古隆起、晚奥陶世古隆起形成、晚泥盆-早石炭世叠加改造、晚二叠世-三叠纪古隆起定型、侏罗纪-古近纪古隆起埋藏和新近纪以来构造掀斜6个演化阶段;揭示现今以寒武-奥陶系碳酸盐岩为主体的前中生界隆起是由位于研究区西北侧北东向展布的晚奥陶世古隆起、研究区中部北北东向展布的晚泥盆-早石炭世古隆起和研究区北侧近东西向展布的晚二叠世-三叠纪古隆起三者复合叠加而成;不同时期古隆起成因机制有差异,但都与盆地周缘洋盆闭合、造山作用关系密切。     

龙门山南段芦山震区浅层沉积与构造变形——对深部发震构造的约束

2013年4月20日在龙门山南段发生M_W6.7强震,造成重大人员伤亡和财产损失.芦山地震发生后,针对发震断层是高角度还是低角度断层?断层的归属、性质和地震构造模型等问题,一直存在不同的认识和争议.本次研究采用了芦山震区的三条高精度二维人工地震反射剖面,结合区域地质、钻井资料,对芦山震区浅层沉积与构造变形进行综合解释;研究同时综合了震源机制解、小震重定位结果以及深地震探测剖面,并结合龙门山地区古生代以来的构造演化史,对震区地质构造进行解析.研究认为龙门山南段主要发育了三套不同层次的滑脱层并控制了上地壳形变,呈现多层滑脱、多期变形、构造叠加的复杂特征.2013年芦山地震的主要活动断层发育在深部约20 km滑脱层之上,倾向NW、倾角较陡大约在45°~50°,并产生反冲断层形成Y字状结构.地震地质解释表明,芦山地震的同震活动断层没有突破中生界和新生界,并非先前认为的双石—大川断裂(F4)或山前大邑隐伏断裂(F6);芦山地震的发震断层为一基底盲冲断层;深地震反射结果进一步揭示芦山地震的发震断层为一早期(古生代)形成的正断层.研究认为芦山地震发震构造符合简单剪切断层转折褶皱模型(Simple-shear Fault-Bend Fold),2013年芦山地震为一次非特征型地震.晚新生代以来在青藏高原向四川盆地强烈挤压持续作用下,早期正断层重新活动并产生了芦山地震.这种深部隐伏断层活化产生的特殊型地震,无疑增加了龙门山地区地震灾害的风险和不确定性.     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

塔里木盆地顺北5号走滑断裂带北—中段构造特征与多期构造叠加演化时—空序列

顺北5号走滑断裂带，以独特的“纵向分层、走向分段、多期构造叠加”为典型的宏观构造特征.因其构造变形的复杂性，准确掌握其构造特征，进而重建其构造叠加演化历史仍然是一个关键命题，这对于理解走滑断裂带时-空演化过程具有重要意义.研究以深钻井和高精度三维地震资料为基础，通过剖面、层面构造解析与剖面构造回剥反演，对顺北5号带北-中段构造变形特征与多期构造叠加变形时-空序列进行精细、全面的研究，得出如下结论：（1）深部（震旦系至中奥陶统）主剪切带内，不同层系构造特征差异显著，沿断裂带走向构造变形显著分段，在纵向、走向两个维度都表现出显著的应力-应变局部化特征.（2）浅部碎屑岩层内（上奥陶统至石炭系），发育走滑相关褶皱变形和三套雁列正断层组.三套雁列正断层组上下叠置、多期叠加变形.其中，第一、第二雁列正断层组与发育在同一层系的走滑相关压扭背斜分别同期耦合变形.（3）顺北5号带北-中段经历了初始破裂期（中奥陶世末-晚奥陶世初）、构造雏形期（桑塔木组沉积早-中期）、构造大发展期（柯坪塔格组沉积期）、构造继承性活动期（塔塔埃尔塔格组沉积中后期至东河塘组沉积前）、剪切方向反转期（晚石炭世-二叠纪）等5个阶段...     

东天山博格达地区石炭系构造-地层划分及成盆背景分析

东天山博格达地区经历了古生代长期俯冲增生与中—新生代多期陆内变形改造作用,但对于博格达山石炭纪构造属性与演化阶段等问题始终存在争议,制约了对北疆晚古生代构造格局的认识。利用博格达山露头及其两侧盆地钻井、地震资料,运用盆地构造分析思路与方法从盆-山尺度开展了石炭系地层格架及岩浆活动特征综合对比研究,划分博格达地区石炭系构造-地层单元并分析石炭纪构造背景。研究结果显示:博格达山相邻的准噶尔盆地和吐哈盆地发育下石炭统与下伏地层(C₁/AnC)不整合,而上、下石炭统之间(C₂/C₁)、二叠系与上石炭统(P/C₂)不整合在博格达山及相邻盆地普遍存在,由此将博格达地区石炭系划分为下石炭统和上石炭统2个主要构造层,揭示研究区经历了两个主要的构造演化阶段。进一步结合构造变形演化、盆地构造沉降特征及构造环境分析结果,认为博格达山石炭纪为俯冲相关伸展背景下的弧后盆地,经历了早、晚石炭世两阶段伸展裂陷作用,并在裂陷晚期均明显遭受了周缘块体碰撞拼贴事件的影响。     

Foreword

李德生先生是最卓越的地质学家的典型代表。他为中国和国际发现和开发了巨大的石油资源。在他77年石油地质生涯中,他有勇气挑战当时的地质固念,成为中国陆相石油地质理论的主要奠基人、陆相砂岩油田开发理论的主要建立者、含油气盆地构造学的开拓者、含油气盆地多能源勘探和立体勘探的先驱。他创建了中国陆相特大油田的地层对比,创造了大庆油田横切割早期注水的开发,建立了渤海湾盆地复杂断块油田地质研究,开拓了中国含油气盆地构造学。他具有出色的领导才能,用求真务实的工作作风领导一个又一个的石油会战,进行油气资源开发。李德生先生是举世闻名的石油地质学家、奠基中国石油地质学的世纪功臣。李先生的职业生涯将令许多追随他的地质学家敬仰。作为地质人,我们都梦想有一天可能会进行野外探险,我们梦想有一天能找到一个重要的油气田。李先生所拥有的大量野外经验和发现,是少有的地质学家可以做到的。更重要的是,他的职业生涯展现了地质事业的巨大活力。正如他的老师朱森教授所强调的:“一个好的地质学家必须是一个永远的学生。”李教授做到了,并成就了他非凡的人生。 李德生先生1922年10月17日出生于上海,原籍江苏苏州。1945年,毕业于重庆国立中央大学地质系;1991年,当选为中国科学院院士(学部委员);2001年,当选为第三世界科学院院士、第六届全国政协委员;1945至1977年,先后在甘肃玉门、台湾、陕西延长、东北大庆、四川、山东胜利、华北大港和任丘等油气田从事石油地质勘探与开发工作;1978年以来,任中国石油勘探开发研究院总地质师、教授级高级工程师、博士生导师。 李德生院士长期从事石油勘探开发和地质研究工作,是大庆油田发现过程中贡献突出的地球科学工作者之一,曾获得诸多国内外重大荣誉奖项。1982年,获国家自然科学奖一等奖;1985年,他作为主要完成者之一参加研究的“大庆油田长期高产稳产的注水开发技术”和“渤海湾油田复式油气聚集(区)带的理论与实践——以济阳等坳陷复杂断块油田的勘探开发为例”两项成果双获国家科技进步特等奖;1994年,美国石油地质家协会(AAPG)授予他石油地质学杰出成就奖章和荣誉会员奖章;1997年,获何梁何利基金科学与技术进步奖;2010年,获陈嘉庚地球科学奖。李先生著作等身、嘉惠学界,在国内外地球科学刊物上发表论文140余篇,出版中文专著7部,英文专著2部,并为国家培养了25名硕士、博士研究生和博士后。他的代表作有《石油勘探地下地质学》《李德生文集》(上下卷)和《中国多旋回叠合含油气盆地构造学》等。 李德生院士治学严谨、一丝不苟。他有长期记笔记的习惯,数百本厚厚的笔记本字迹工整,经数十年岁月积淀,一笔一划凝聚起石油地质学知识的海洋,一点一滴凝结出中国陆相石油地质学与深层海相石油地质学的坚实基础、清晰脉络与实践成果。长期的勘探开发实践积累了丰硕经验,进而凝练为理论再应用于指导油气田的发现,理论与实践如此相互催生,促成了大庆油田、渤海湾油田群的系列重大发现,使中国摘掉了“无油、贫油的帽子”。我们向“躬耕不辍、行路不止”的中国老一辈地质学家致敬! 李德生院士求真务实、荣辱不惊。他的一生几起几落、跌宕起伏,始终淡泊名利,追求自己认准的真理,以“唯奉献祖国,献身石油之崇高境界乃大”为座右铭,一以贯之。我们向这种“爱国奉献、丹心如炽”的科学家精神致敬! 李德生院士笃学致远、见微知著。早在20世纪80年代初期,他基于对全国含油气盆地的系统编图与长期实践,系统提出了中国含油气盆地构造类型的创新认识,划分出东部拉张型、西部挤压型与中部过渡型3种类型,以清晰的图表形式体现出中国沉积盆地的叠合属性与多旋回发展历程,强调指出新生代以来沉积盆地具有强烈改造特征。这些认识在40多年来的研究实践中不断被证实,愈发“闪光”,构筑起中国含油气盆地构造学的“高楼大厦”。近20年来,他立足国家能源安全,基于油气勘探开发实际,聚焦能源前沿科学,致力于石油地质学理论创新,呼吁与推动能源多元化发展,目前已经取得成效。我们向这种“高瞻远瞩、高屋建瓴”的气度、境界与胸怀致敬! 李德生院士热爱大自然、热爱生活。李先生不但治学工作态度严谨,而且有很高的绘画艺术造诣。他在抗日战争流亡学习生活和艰苦的石油地质勘探工作之余,用山水素描、木刻版画记录下壮美山河。他的素描画集《从大自然来,到大自然去》收集了他从1941年到1952年间的130多幅素描、版画。在普通人没有照相机的年代,留下了一幅幅山水景观。李先生喜欢随走随摄影,以此记录他的人生足迹。我们向这种“脚踏实地、仰望星空”的求真精神致敬! 李德生院士与夫人朱琪昌教授琴瑟相合,携手一路走来,“哪里有石油,哪里就是我的家”。茫茫戈壁、浩瀚雪原,川中丘陵、祁连峰峦,国内讲堂、国际峰会,都有他们携手共进、同心协力的浪漫身影。他们养育儿女,培养学生,精心尽力。如今李先生桃李天下,他们延续老师的严谨学风,继往开来,担当起石油报国的重任,他们和他们当中的一名中国工程院院士,一名俄罗斯自然科学院院士皆让李先生感到欣慰,是他们见证了中国石油地质学界日益蓬勃发展。我们向李院士这位学界楷模致敬! 李德生院士严谨治学、以勤奋和天赋绘就了他精彩传奇人生。值此庆贺李德生院士百岁寿辰(2022年10月17日)之际,《地学前缘》感谢贾承造院士、赵文智院士、何登发教授、卢双舫教授及各位作者出版这本《中国含油气盆地构造学与油气分布规律研究进展——庆祝李德生院士百岁华诞专辑》,以此探讨能源前沿科学新进展,弘扬科学家精神。 本专辑涵盖我国能源地质学研究的新进展与发展态势,共收录39篇中文文章及其4篇英文(双语)文章,包括李德生先生的亲笔文章。专辑涉及石油地质学创新与能源多元化发展、盆地构造理论与油气分布规律、前陆盆地构造理论与勘探实践、克拉通盆地内部走滑断裂理论、原型盆地复原理论与方法、构造控油理论与勘探开发新领域应用、陆相页岩油勘探开发理论与实践、新技术新方法在盆地构造分析中的应用等8个领域,囊括了理论、实践、前沿与技术等多方面内容。我相信,这些最新研究成果与前沿领域探索,将为中国能源发展的理论创新做出新贡献。 为此,作为《地学前缘》主编,我欣然为之序,以表对李德生院士、对广大能源地质学家的敬意与谢忱!     

川东北通南巴背斜中新生代构造变形的砂箱构造物理模拟

通南巴背斜位于四川盆地东北部,紧邻北部米仓山和东北部大巴山两大造山带,开展通南巴背斜与不同造山带、川东北先存古隆起的时空耦合关系物理模拟研究,对于约束周缘造山带的构造变形时间和区域构造变形时序具有重要的科学意义,同时对川东北油气勘探也有指导作用.初始模型中,设计了北部推板和东北部推板分别代表米仓山和大巴山造山带的活动;下部硅胶层和上部石英砂层分别代表三叠系底部膏盐岩和上覆砂岩为主的碎屑岩;随着油气勘探的深入,川东北古生代隆起被逐渐接受,在模型底部用橡皮泥预制条带状构造代表古隆起.实验结果表明,北部推板挤压过程形成的速度场快速传递到橡皮泥（代表先存古隆起）之上的石英砂中,形成北东向的褶皱和断裂;东北部推板挤压过程形成的弧形构造带呈北西向展布,叠加在早期北东向构造上.通过梳理周缘造山带的隆升历史,并结合本次模拟实验结果,认为燕山期米仓山构造活动与古生代北东向隆起共同控制通南巴早期北东向构造的形成,燕山晚期和喜山期大巴山活动形成一系列北西向构造叠加在通南巴早期北东向构造之上,控制通南巴背斜须家河组北东向和北西向两组断裂-裂缝系统的形成.     

渤海湾盆地廊固凹陷杨税务潜山带地质结构与构造演化

杨税务潜山带位于渤海湾盆地廊固凹陷东部的河西务构造带内,整体呈NE向展布,由3个平行斜列的潜山组成,属于典型的断块掀斜型潜山,经历多次构造运动的改造作用,地质结构复杂。目前对杨税务潜山带形成演化过程研究程度较低,因而厘定杨税务潜山带的构造演化阶段有助于分析构造对油气运移、储层改造以及油气成藏的控制作用,为后续进一步明确有利勘探方向奠定基础。本次研究通过研究区内的钻井和地震资料,对杨税务潜山带的断层发育、构造层的划分进行了详细研究;运用平衡剖面技术揭示了杨税务潜山带的构造演化过程。结果表明,研究区共发育6套构造层,即：基底构造层、中—新元古界构造层、下古生界构造层、石炭—二叠系构造层、古近系构造层和新近系—第四系构造层。构造演化分析结果表明：印支期,在SN向挤压应力的作用下,杨税务地区形成了近EW向的古隆起;燕山运动中,古隆起发生旋转并抬升遭受剥蚀;在喜马拉雅期发生构造反转,大兴断层的强烈活动使廊固凹陷进入断陷阶段,随着河西务断层的发育,古隆起被分割为杨税务潜山和泗村店潜山两部分,位于下盘的杨税务潜山被拉断成如今3个潜山平行斜列的潜山带。本次对杨税务潜山带地质结构、构造演化以及构造的控藏...     

苏门答腊弧后盆地带裂谷作用对油气成藏组合的控制

东南亚苏门答腊弧后盆地带包括北、中、南三个盆地,这些盆地形成于新生代,经历了同生裂谷、后裂谷以及构造反转三个阶段。根据裂谷作用阶段和相应的储层特征划分出上部、中部、下部和深部共四套油气成藏组合。深部与下部成藏组合主要发育同生裂谷期湖相、海陆过渡相砂岩,中部与上部成藏组合主要发育后裂谷期海相碳酸盐岩、海陆过渡相砂岩。中部油气成藏组合最具勘探价值。