新生代贡嘎山花岗岩中的流体包裹体面测试及其应力场分析

贡嘎山花岗岩侵位年代距今12.8±1.4Ma,是平行青藏高原东缘大型活动左旋走滑断裂——鲜水河断裂展布的同构造花岗岩。沿横穿岩体的川藏公路剖面和牦牛沟—塔公草原剖面采集了10个点的定向样品。利用费氏台测试统计的流体包裹体面（FIP）产状数据显示,贡嘎岩体中的FIP主要是东西走向,倾角近于直立,推断贡嘎岩体遭受了近东西方向的水平挤压应力,这与鲜水河断裂的左行走滑相吻合。显微激光拉曼分析和冷热台测温数据表明,FIP中流体包裹体主要是NaCl-H2O包裹体,可以划分两种类型：A型冰点温度－9.0~－8.2℃（盐度11.9%~12.8%）,均一温度为126.0~197.0℃;B型冰点温度为－4.7~－0.5℃（盐度0.9%~7.4%）,均一温度144.0~314.6℃。贡嘎岩体中的FIP记录了两期地质流体的填充作用,两期流体都表现出由高温高盐度向低温低盐度演化的趋势。深入研究贡嘎山同构造岩浆作用及其与鲜水河断裂关系,对于认识青藏高原内部变形机制具有重要科学意义。     

构造楔形体的识别与勘探——以准噶尔盆地南缘为例

构造楔形体的形成需要两个条件,一是两条相互连接的断层,二是这两条断层的位移传递方向相反。当反向传递的位移量切割了上覆地层,通常在楔形体前翼形成具指示意义的背斜构造,此类背斜可作为判断深部构造楔形体存在的直接依据。准噶尔盆地南缘3排背斜内带的构造楔形体模式非常典型,并表现为“混序”的特征。在山前深部楔形体沿侏罗系西山窑组煤层向北扩展过程中,部分位移量沿构造楔顶部的反冲断层向南消减,并切割上覆地层形成第一排背斜带,另一部分位移量则继续向北传递,在断坡位置引发褶皱变形,形成第二排和第三排背斜带。在总位移量保持稳定的前提下,这3排背斜带在走向上的此消彼长反映了位移量在南、北两个方向上的转换。准噶尔盆地南缘第二、三排背斜带中-新生界内部发育多个小型的构造楔形体,这些互相叠置的楔形构造横向延伸不大,但有可能构成独立的成藏系统,具有不同的油气水特征,从而造成同一个背斜带不同部位的含油气性迥异。在油气勘探中应通过加强地震采集、处理和解释攻关,力求精细刻画各个楔形构造在三维空间的展布,再针对已落实的楔形体展开钻探。     

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。     

龙门山前陆褶皱冲断带的平衡剖面分析

对龙门山前陆褶皱冲断带形成的正反转构造过程有过许多分析 ,但明显缺乏直接的证据和定量的分析。本文在地层资料分析的基础上 ,借助平衡剖面分析验证龙门山形成的正反转构造过程 :志留纪至中三叠世受多条倾向北西的同沉积断裂控制 ;晚三叠世以来遭受北西—南东向挤压、抬升和剥蚀 ,形成逆冲推覆构造。在晚三叠世和新生代的两期板块碰撞的影响下 ,龙门山产生了两期褶皱冲断作用 ,但在南、北两段表现出显著不同的变形过程。龙门山北段表现为复杂的逆冲推覆构造 ,能明确划分出两期构造变形 ,晚三叠世的变形强烈 ,缩短率达 31.7% ;而新生代的变形较弱 ,缩短率仅为 10 .5 %。南段则表现出基底卷入的叠瓦状冲断的特点 ,主要体现新生代的构造变形 ,晚三叠世的构造变形基本上被改造 ,南段整体缩短率达 2 6 .2 %。     

基于地层力学结构的三维构造恢复及其地质意义

三维构造恢复不仅可以验证构造解释在三维空间的一致性,也可用于计算构造内部的应变状态,确定构造位移变化路径及地层力学结构对构造生长过程的影响。在Gocad三维平台上综合遥感、地震和钻井等资料,建立准噶尔盆地南缘主要勘探目的层古近系古新统—始新统紫泥泉子组(E1-2z)的面模型和霍尔果斯深层背斜的体模型,并在体模型的三维域中设置剪切模量、拉梅常数以及岩层密度,以求真实反映实际地层力学结构。在此基础上利用基于Gocad平台开发的三维构造恢复插件对两者开展恢复试验。面模型恢复结果表明,准噶尔盆地南缘山前逆冲断层上盘的恢复应变椭球长轴多呈北西方向,与该位置天山山体和山前断裂带走向斜交,这一特征印证了晚新生代以来的斜向挤压作用。但在山前第二排背斜带东西300km的范围内,恢复应变椭球长轴由霍尔果斯背斜处的近南北逐渐向东西两侧的北北东向和北西向过渡,揭示出深部隐伏断裂可能具有前陆地区典型的弧形冲断特征。体模型恢复结果表明,霍尔果斯深层背斜内部的应变状态与其所经历的运动学过程并没有显著的对应关系,恢复应变分布主要受相邻地层之间力学结构的差异控制,这就导致同一断块不同地层内部的应变状态具有不同的分布特征。在石油勘探开发领域,针对圈闭范围小尺度构造的恢复应变计算可用于构造裂缝性质、方位和分布的预测。     

环青藏高原盆山体系东段新构造变形特征——以川西为例

介于扬子板块与青藏高原之间的川西前陆冲断带是环青藏高原盆山体系东段的重要组成部分,它是研究喜马拉雅构造运动对青藏高原东缘沉积盆地构造作用的重要场所。本文分别选取川西南段、川西北段和川北西段米仓山前的区域构造地质剖面来研究沉积地层在喜马拉雅运动中发生的构造变形特征。通过前陆冲断构造变形带的宽度、水平缩短量,山体隆升、盆地沉降,新构造对早期古构造的叠加与改造关系的研究,揭示出在环青藏高原盆山体系内,造山带与盆地边缘的冲断构造变形从造山带向克拉通盆地内扩展的同时受欧亚大陆与印度板块碰撞及其远程效应的空间位置限制,靠近青藏高原的川西南段到远离它的川北西段,新构造变形强度、新构造变形范围、盆山耦合程度具有依次降低等特征。这种受环青藏高原盆山体系控制的前陆冲断带构造变形具有明显的资环效应,特别是对油气资源的聚集与分布有重要的影响,控制了川西南段晚期次生气藏发育,川西北段和川北西段的早期原生气藏的发育。     

环青藏高原盆山体系构造与中国中西部天然气大气区

新生代特提斯洋向北消减导致欧亚板块与印度板块碰撞,大陆会聚控制青藏高原下地壳增厚、上地壳逆冲叠置和隆升,形成高原地貌．随着青藏高原隆升和向北、向东推挤,挤压构造变形不断向外扩展,形成现今全球最大弥散型陆内构造变形域和板内变形最为活跃的巨型盆山体系,即环青藏高原盆山体系．由于不均一的小克拉通拼贴,地壳发生分异,造山带回春上升,小克拉通沉降,古板块边缘形成继承性前陆盆地群或前陆冲断带群．由这些复活的古造山带、前陆冲断带和小型克拉通盆地三个构造单元共同构成环青藏高原盆山体系．环青藏高原盆山体系是一个巨型的构造体系和特殊性质的喜马拉雅运动期构造域,是中国中西部喜马拉雅运动的主要特征,也是可以与青藏高原相提并论的巨型大地构造单元．挤压冲断构造变形带沿昆仑山．阿尔金山．祁连山．龙门山呈弧形带向北、向东扩展;随着晚新生代印藏持续碰撞,欧亚大陆强烈变形,构造变形带向外围进一步扩展,传递到阿尔泰山．阴山．吕梁山．华蓥山弧形带．冲断构造不断向环青藏高原外围扩展的同时,在盆山体系内部发生强烈陆内变形,古造山带复活,在造山带与盆地边缘形成了新的前陆盆地,冲断构造变形依次从造山带向克拉通盆地内扩展．在欧亚大陆与印度板块的碰撞及其远程效应的控制下,环青藏高原巨型盆山体系从内向外的构造变形强度、盆山耦合程度依次降低;克拉通边缘的单个盆山组合也具有从山前向克拉通方向构造变形强度依次降低,构造变形样式逐渐变得简单、构造变形时间依次变新的规律．在整个环青藏高原巨型盆山体系中,整体表现为三个构造分段：西段构造变形传播、中段高原增生．推覆、东段走滑一抬升．在环青藏高原盆山体系中,古生界克拉通盆地和中新生界前陆冲断带是具有重要天然气勘探价值的两个基本构造单元,它决定了中国中西部天然气分布主要受古生界克拉通古隆起和中新生界前陆冲断带的控制,具有多期成烃与晚期成藏的特点．     

川东明月峡双重楔形构造叠加模式

川东隔挡式褶皱由一系列北东走向的线性褶皱带组成,为典型的高陡背斜构造带。该区油气勘探目的层主要集中在中浅层石炭系,而且钻井主要位于构造核部,钻井深度相对较浅,由于地震资料对构造陡翼地层的反射资料显示品质较差,从而对该构造认识出现了多种解释结果。笔者应用断层相关褶皱理论,依据钻井资料标定,对川东褶皱带典型构造明月峡背斜构造的二维地震剖面测网及两条宽线二维地震剖面重新进行详细构造分析及解释。解释结果表明,如果假定地层厚度不变,明月峡构造样式可以认为是两个楔形构造垂向上叠合而成,发育两期构造。据此本文提出了明月峡背斜双楔形构造发育几何学模式图,分析了两期楔形构造垂向上叠加模式。根据已有的研究成果,地表变形是深部逆冲作用的结果,推测早期中浅层构造变形时间为中白垩世,晚期深层构造为晚新生代时期,而且晚期构造改造了早期构造。构造解释结果给出,剖面几何形态为浅层发育向东的反冲断层扩展褶皱,中深层分别以三叠系膏岩和志留系泥页岩为顶、底滑脱面的楔形构造,深层构造分别以志留系泥页岩和震旦系泥页岩为顶、底滑脱面的楔形构造。构造几何分析指出,深层楔形构造形成时间晚于中深层楔形构造,并改造了早期中深层楔形构造,从而出现了构造高点的向西偏移的现象。在平面分布上,明月峡背斜浅层高陡构造背斜东翼宽度从北向南逐渐变窄,深层楔形体楔形角度逐渐变大,构造缩短量相应增加。     

龙门山冲断带北段前锋带新生代构造变形

龙门山北段前锋构造的地震剖面解释和前缘盆地内沉积地层的磁组构研究表明前锋构造中发育两期构造挤压作用,即整体强烈的晚三叠世变形和由北向南逐渐减弱的弱新生代构造变形。受这两期构造挤压作用的控制,龙门山北段前锋构造中发育上、下两套构造层,地表构造为晚三叠世时期形成,而深部隐伏构造则形成于新生代。北部的矿山梁和天井山构造几何学上表现为一个双重构造,浅层是一个晚三叠世形成的断层转折褶皱;深层是新生代形成的多个逆冲岩片叠置所构成的隐伏堆垛背斜;南部的青林口和中坝构造主体表现为叠瓦状逆冲,前锋构造是断层转折褶皱和断层传播褶皱。新生代构造冲断位移量以及造成早期构造抬升由北向南逐渐减小,反映新生代变形强度由北向南的减弱。磁组构研究表明新生代变形从龙门山冲断带边缘到盆地内部,磁组构从铅笔状磁组构到初始变形磁组构并逐渐过渡到沉积磁组构。由南向北磁组构由初始变形磁组构转变为铅笔状磁组构,说明应变越来越强,从而进一步证明了龙门山前锋新生代构造的弱变形作用和变形强度的北强南弱分布特征。     

楔形构造在山前冲断构造位移量消减中的作用

介于复活的天山造山带与稳定的准噶尔克拉通之间的准噶尔盆地南缘前陆冲断带,是印度板块与欧亚大陆碰撞的远距离效应产物,也是新近纪以来青藏高原隆升并向北推挤的直接结果。前陆冲断带吸收了来自造山带的水平缩短构造位移量后,克拉通一侧构造趋于稳定。准噶尔盆地南缘与世界上多数前陆冲断带构造地质特征相似,通过区域地震剖面的精细构造几何学和运动学解析,发现其中的楔形构造非常典型,是前陆冲断带内部冲断构造位移量消减的主要方式之一,控制着前陆冲断带分布范围和变形方式。准噶尔盆地南缘构造变形主要由南侧的天山造山带向北逆掩冲断,但是大部分冲断构造位移量是通过楔形构造反向传递后消减。紧邻天山北麓的齐古-喀拉扎-昌吉等构造带,山前深部的楔形体沿侏罗系西山窑组煤层向北扩展过程中,部分位移量沿构造楔顶部的反冲断层向南消减,并切割上覆地层形成第一排背斜带,另一部分位移量则继续向北传递,在断坡位置引发褶皱变形,形成霍-玛-吐第二排构造带和安集海-呼图壁第三排背斜带。准噶尔盆地南缘第二、三排构造带中-新生界内部发育多个小型的构造楔型体,这些互相叠置的楔型构造横向延伸不大,加大了构造变形的复杂性和构造圈闭识别的难度。