构造地质学的进展与学科发展特点

构造地质学堪称"地质学中的哲学"。可分为中小尺度的"狭义"构造地质学和大地构造学。近年来,中小尺度的"狭义"构造地质学研究已不局限于单个构造的几何学、运动学和动力学分析。而是表现为:①广度上,区域构造分析正在与年代学、三维反射地震、GPS观测等技术相结合,实现构造事件和过程的定量化厘定、盆地构造的数字化描述、地壳形变的全空间长期实时监测;发展构造建模(物理模拟和数值模拟)技术;应用地球物理的成果丰富构造变形研究的实例;②深度上,探寻构造变形的流变学机理,并从若干研究点上认识深部地壳的构成、韧性变形带及相关构造作用的过程和效应。大地构造学研究正在新的知识体系和地球物理探测技术的推动下深入到地幔范围以及大陆构造领域。认识板块构造作用下壳幔物质的循环过程,追溯大陆构造分裂与拼合的演化历史,探索新的岩石圈—地幔动力学模式和"板块"运动模式。当前的构造地质学具有以技术、产业和社会需求、人才为导向的发展特点。学科的发展要求我们把握新技术、新资料,适应经济产业发展和国计民生的需求,加强年轻一代地质人才的培养,提升自主创新能力。     

准噶尔南缘逆冲带多个逆冲断层同期活动的几何学证据

天山北缘为典型的大陆内部活动构造特征,发育准噶尔盆地南缘逆冲带,主要表现为新生代时期形成的多排平行山体的背斜和逆冲断层。野外地质考察、地表填图指出,第二排背斜带玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜核部均发育一条逆冲断层,背斜北翼发育一条逆冲断层,并导致河流阶地变形和断层崖的形成。地震资料解释和钻井数据证实玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜北翼和核部存在多条向北逆冲的断层,在这些背斜和南侧第一排构造清水河背斜和奇古背斜之间的向斜之下存在隐伏的东湾背斜。二维地震测网构造解释指出东湾背斜为同时活动的、叠置的双重逆冲构造,并造成玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜浅层发育一系列无序叠瓦逆冲断层。野外观察和地震解释的生长地层和地层不整合分析证实,这些无序逆冲断层形成时间主要为中新世晚期,一直到第四纪西域组(Q_1x)和乌苏群(Q_2)时期和第四纪中晚期(Q_4)。我们提出准南地区多个逆冲断层同期活动模式不同于新逆冲断层向前陆方向扩展时,旧断层不活动的模式。同期逆冲作用模式展示由于深部有序逆冲作用形成的双重逆冲构造发育期间,同期活动的逆冲作用可在浅层地表形成一系列无序逆冲断层,类似于叠瓦扇逆冲断层。     

塔西南齐姆根楔形构造与走滑构造叠加两阶段演化模式

塔里木盆地西南缘逆冲带由西部近东西方向的喀什逆冲构造带和东部近东西方向柯克亚—和田逆冲构造带以及中间喀什—叶城走滑断层系组成,而北西—南东走向的喀什—叶城走滑断层带及其东侧齐姆根构造则为呈北东方向凸出的弧形构造。齐姆根弧形构造在地表地质和地震剖面均表现为向盆地方向倾斜的单斜形态。而且在塔西南地区,该弧形构造上从白垩系到新近系地层厚度明显大于东西两侧逆冲带同时代地层厚度,表现为异常增厚的特征。为了探讨齐姆根弧形构造特征及地层厚度异常增厚等原因,依据前人的地表地质填图成果,以及塔里木盆地西南缘齐姆根地区及邻区完成的二维地震资料及钻井资料成果,对该区地震剖面资料进行详细的构造解释,提出齐姆根弧形构造单斜之下存在3个隐伏逆冲构造楔形体,即棋盘楔形构造、齐姆根楔形构造和英吉沙楔形构造。地震剖面解释的生长地层指出棋盘楔形构造形成最早,为上新世阿图什组沉积时期;其次发育齐姆根楔形构造,为更新世西域组底部沉积时期;最晚发育英吉沙楔形构造,时间大约在更新世西域组中-上段沉积时期,据此认为齐姆根中深层逆冲构造位移扩展方式为前展式。而且地震剖面解释上也揭示了白垩系到新近系地层厚度异常增厚发育的构造部位及发育...     

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。     

苏丹Fula凹陷Fula-Moga变换构造特征分析

Muglad盆地是中非剪切带南侧的一个中—新生代陆内裂谷盆地,位于该盆地东北部的Fula凹陷内的中央断裂带是最重要的含油气区带之一。受地震资料品质及勘探研究程度限制,前人对于该地区的构造特征及形成演化有着不同的认识。本文基于Fula凹陷地震及钻、测井资料,采用二维及三维断距定量分析技术,对中央断裂带的构造几何特征、断距分布特点及形成演化史进行研究。结果表明：1) Fula凹陷中央断裂带的主干断裂之间的几何关系为背向倾斜,位移变换方式为叠覆式,中部地区以堑垒式结构向东、西两侧过渡,其属于背向叠置型变换构造。2）中央断裂带的主干断裂沿走向分段性明显,每条主干断裂都由数目不等的多条小断层连接而成。其中F1、F3与F2断层分别由2、3与3条小断层首尾相接而成。3）中央断裂带各主干断裂主要从第二期裂陷时开始活动,并在后两期裂陷作用中主干断裂活动强度表现为“由强转弱”的突变特征,同时研究区内伸展作用并不均衡,伸展中心快速向北迁移。     

基于工业CT扫描的岩芯裂缝结构表征

为了研究泥页岩中裂缝的发育特征,利用工业CT技术对句容盆地的页岩岩芯进行扫描,并使用数字处理技术对页岩的CT扫描图像进行分析,通过VGStudio MAX对CT扫描数据进行重建体模型及裂缝提取,更好的在三维尺度上研究不同矿物组成成分的页岩中裂缝的结构和发育情况及工业CT扫描图的区别。结果发现岩芯中主要存在两组不同走向及倾角的裂缝,一组高角度裂缝,倾角约为70°~90°;一组低角度裂缝,倾角约为30°~40°。依此推测句容盆地在志留纪鲁丹阶以后至少经历两次构造运动。对比不同的矿物组成成分的页岩研究发现,当岩石样品的矿物组成密度差别越大时,工业CT扫描就会越清晰;当岩石样品颗粒度越大时,扫描的效果就会越明显。     

塔西南叶城地区新生代沉积物源分析:来自碎屑锆石U-Pb年代学证据

新生代以来,受印度与欧亚板块碰撞和持续汇聚作用的影响,西昆仑造山带重新活化,并向塔里木盆地强烈挤压冲断,形成塔西南新生代再生前陆盆地。本文以塔西南叶城地区柯克亚剖面新生代砂岩样品为研究对象,进行碎屑锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb测年,探讨其主要物源方向,以期对西昆仑隆升历史进行约束。结果表明,碎屑锆石的年龄存在70 Ma,200~500 Ma,800~1000 Ma,1600~2000 Ma和2400~2800 Ma五个年龄段,反映了该区物源的复杂性。综合分析潜在的物源区岩石属性、年龄构成及古流向等研究资料,认为物源区主要包括铁克里克、奥依塔克及喀喇昆仑地区,来自西南天山的可能性比较低。其中70 Ma的碎屑锆石主要来自于南部的帕米尔和喀喇昆仑地区;而200~500 Ma年龄段的锆石来自南部的铁克里克和西南部奥依塔克地区,这两个地区是主要的物源区;800~1000 Ma年龄段的锆石主要来自库地缝合带;1600~2000 Ma和2400~2800 Ma年龄段的锆石主要来自于铁克里克地区的前寒武纪结晶基底。研究区与奥依塔克地区位于同一弧形带,二者具有相似的物源区。上新世阿图什组地层沉积前后锆石形态具有明显突变,代表了西昆仑一次快速隆升过程。     

四川盆地深层前寒武系天然气超晚期成藏及勘探意义

深层—超深层古老地层越来越成为油气勘探主战场,然而,该领域天然气组成极为简单,缺乏有效的直接判识手段,导致来源研究困难.四川盆地安岳震旦系—寒武系已探明万亿立方米大气田,因储层内广布沥青,勘探家普遍认为"天然气为古油藏裂解并就近聚集",因此,寻找古油藏区就成了指导四川深层天然气勘探的重要方针.但这种观点无法从科学角度解释存在的一个悖论:天然气甲烷碳同位素重于储层沥青.本文通过安岳油气藏精细解析,发现储层内沥青两期成藏,早期沥青分布局限、丰度低、δ13C相对稍重(＞-33‰),对应正常油窗;晚期沥青分布广泛、丰度高、δ13C较轻(平均-35.4‰)、主成藏关键时刻应在埋藏温度达到160～180℃时,对应于凝析油气阶段,该凝析油主体应直接来源于干酪根成熟—高成熟阶段的裂解.从而解释了主体沥青与干酪根的同位素倒挂问题,证明同位素"DNA"示踪有效性.这意味着安岳气藏震旦系天然气(甲烷的δ13C值为-34％～-32‰)主体并非来自于原油的裂解,其主力应来自超晚期阶段筇竹寺页岩.因差异泄压、压差驱动天然气自筇竹寺组充注得以成藏.因此,天然气跟沥青无"母子"亲缘,而是"姊妹"关系.基于此,提出四川下组合勘探应跳出"古油气藏区找气"思维,跳出继承性古构造高部位找气的限制,应将现今源、储、盖配置作为一个系统,寻找喜马拉雅期之后具有较好保存条件、筇竹寺组源岩仍具有供气能力并跟源岩具有较好配置关系的碳酸盐储集体,这些可以是微裂缝发育的泥晶灰岩储层,也可以是不整合面之下储层及各种其他类型碳酸盐储集空间发育体.本项研究证实深层高温/高压环境下同位素分馏规律对示踪油气形成和成藏过程的有效性及重要性,揭示深层超深层领域物质循环、油气形成和演化过程.     

上扬子西部地区新生代构造活动的低温热年代学特征

上扬子西部地区磷灰石裂变径迹年龄数据的统计为该区的新生代构造活动建立了宏观的图景,初步构建了区域上新生代构造活动和陆内变形的时空联系。揭示新生代构造活动在时间上存在大约61～43 Ma和大约24 Ma以来两个阶段的显著差异,约24 Ma是上扬子板块西部地区新生代构造活动显著增强的一个重要转折时期。在空间上大致以松潘-安县为界构成南、北分段。构造活动和区域抬升-剥露总体表现为南强北弱,西强东弱的格局。南段是新生代活动的主控区,以强烈地构造抬升和构造改造为主,而北段总体上受制于白垩纪的抬升-剥露,新生代以来主要表现出剥蚀和弱构造改造的特征。新生代的构造活动受制于青藏高原抬升作用向东扩展的影响。上扬子西部地区新生代构造活动在一定程度上制约了该区油气的圈闭环境和成藏条件。     

龙门山北段矿山梁构造解析及其油气勘探

矿山梁构造是龙门山冲断带北段典型的前锋构造之一,经历了晚三叠世和新生代两期构造挤压变形。矿山梁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;深层则是在新生代形成的三个逆冲岩片叠置所构成的隐伏堆垛背斜构造。深部构造的发育改造了上覆晚三叠世形成的浅层构造。矿山梁构造的有利勘探部位是深部的隐伏冲断构造,尤其是新生代构造变形中最早形成的构造岩片即岩片1,但该构造能否具有较好的油气潜力则取决于深部构造顶部滑脱层的封堵能力。分析认为新生代形成的隐伏冲断构造是龙门山冲断带前锋带中油气勘探的新领域。