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.     

准噶尔盆地南缘霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁断裂晚新生代构造变形的ESR测年证据

本文对准噶尔盆地南缘霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带中石膏、石英脉和断层泥进行了ESR测年研究。结果表明,霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带主要经历了3个发展阶段,逆断裂带形成于1500ka前,在400～1000ka和80～120ka期间进行了再调整。断裂活动时间与青藏高原阶段性隆升时间一致,说明准噶尔盆地南缘霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂带的形成与青藏高原的隆升过程密切相关,晚新生代天山山脉的隆升和前陆盆地的构造变形应为印度和欧亚两大板块碰撞的远程效应。     

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...     

准噶尔西北缘前陆冲断带三叠纪-侏罗纪逆冲断裂活动的沉积响应

笔者从冲断活动的产物———各种成因扇体(冲积扇、水下扇、扇三角洲)出发,由160口单井剖面、15条联井剖面、8个层位平面渐次展开了准噶尔西北缘前陆冲断带三叠—侏罗纪逆冲断裂活动的沉积响应研究。三叠纪扇体在乌尔禾—夏子街地区发育叠置程度最好,T1b到T3b,其由盆内向盆缘老山方向退缩迁移明显,并具T1b到T2k1由盆缘向盆内、T2k2到T3b由盆内向盆缘迁移的2个进退波动变化。侏罗纪扇体在八道湾组最为发育,总体叠置关系较差,J1b到J2t,均呈由盆内向盆缘老山退缩沉积的退覆式迁移特征。三叠纪到侏罗纪,总体为由强到弱的退覆式冲断活动及扇体迁移模式,即随主要同生控扇断裂分布由盆缘向老山方向退缩迁移,冲断活动强度由盆缘向盆地方向逐渐减弱直至停息;相应地,各期扇体平面上分布规模渐小,总体呈由盆内向盆缘老山退缩迁移的沉积响应,两者耦合性良好。各类扇体的沉积分布受不同时期同生断裂活动的严格控制,其时空叠置及迁移规律的差异是红山嘴—车排子、克拉玛依—百口泉及乌尔禾—夏子街各构造带冲断作用地域性及作用强度差异性的沉积响应。进而引入“活动性指数”的概念与方法,对前陆冲断带同生断裂的冲断活动强度进行了定量化统计分析,并根据冲断推覆事件的地层、沉积标识划分出T1b-T3b、J1b-J2x、J2t三套构造层序,识别出三叠—侏罗纪的3个逆冲推覆幕、6次逆冲推覆事件。     

塔里木盆地西北缘柯坪-巴楚地区皮羌断裂与色力布亚断裂空间关系

塔里木盆地西北缘柯坪地区发育北东走向的逆冲断裂带,但地球物理资料揭示,该地区还发育北西走向的断裂构造.这两个方向的断裂系统在平面上呈近于正交的关系.北东向的柯坪逆冲带中发育北西向的皮羌走滑断裂,并在走向上与巴楚隆起南缘的色力布亚断裂一致,但两者构造样式存在明显的差异.研究表明,巴楚隆起向西延伸到柯坪逆冲带之下,该构造带中潜伏有早期发育的北西向构造.北西向的皮羌断裂的深层构造为基底卷入向南逆冲的楔形构造,浅层构造为走滑断裂,属于晚期形成的构造,与柯坪逆冲带的形成时代一致,为上新世至第四纪.色力布亚断裂上发育的生长地层指示深层构造形成时代为中新世至上新世.尽管在深层构造上,皮羌断裂与色力布亚断裂为同一条断裂,构造样式为卷入前寒武系(元古界)结晶基底向南逆冲的楔形构造,但它们在近地表或浅部倾向相反,形成时代不同,应当定义为皮羌走滑断裂与色力布亚断裂在柯坪逆冲带中的断裂复合.     

四川盆地北部剑阁古隆起的厘定及其基本特征

古隆起成因机制及其演化的分析,可为探讨大陆陆内构造变形提供基础,古隆起也是重要油气勘探领域之一.地震剖面、钻井资料和野外露头等证据揭示,四川盆地北部须家河组上部地层缺失并非周边造山作用剥蚀形成,而是古隆起活动造成,本文称之为剑阁古隆起,对其进行厘定和描述.通过分析地震剖面和连井剖面的年代地层格架,并结合Bischke曲线分析法,确定古隆起的形成与演化历史.结合区域构造背景,分析古隆起成因.剑阁古隆起相对高部位的边界近似为须家河组缺失尖灭线,分布在江油—剑阁—广元—旺苍一带.它于晚三叠世须三期开始形成,主要发育期为须四期到须六期,持续到早侏罗世后衰亡,经历了一个完整的形成—演化—衰亡的隆起旋回,持续大约21 Ma,造成约350 m的地层沉积间断,后期改造使古隆起初始形态不复存在.剑阁古隆起的形成受控于勉略洋盆的关闭,大地构造位置属于晚三叠世扬子地块北缘前陆盆地的前隆部分,它的发现对分析扬子地块北缘构造演化和川北地区须家河组油气勘探具有重要意义.     

塔里木盆地孔雀河斜坡维马克背斜构造的构造特征与形成演化

维马克背斜构造带位于孔雀河斜坡的东部,该背斜构造带西段发育北西走向断裂,东段发育北东东走向断裂,是孔雀河斜坡两大断裂系统的构造转换地带,解析该背斜构造带的构造特征对于认识孔雀河斜坡成因演化和塔里木盆地东北缘早古生代以来的地球动力学背景都具有重要的意义。本文利用断层相关褶皱理论,通过对过孔雀河斜坡维马克背斜构造带地震剖面的精细解释,分析了该背斜构造的构造特征并讨论了其形成演化。维马克背斜构造带西段受北西走向的断裂组F_w1 和F_w2 控制,维马克1号背斜呈北西-南东向展布,东段受北东东走向的断裂组F_w3 和F_w4 控制,维马克2号背斜呈北东-南西向展布,维马克背斜卷入变形的地层为中-上奥陶统、志留系、侏罗系和白垩系,控制背斜形态的断裂系统具有挤压扭动的动力学特征,维马克背斜构造带及其南北两侧盆山系统构造演化大致经历了5期构造运动,维马克背斜构造带至库鲁克塔格山前带地壳缩短37.4 km,南段英吉苏凹陷南缘斜坡带缩短4.31 km,缩短率为25.32%。研究认为,维马克背斜断裂系统是北西向和北东东向两大断裂系统相互影响下的特定构造样式,来自南北不同方向的构造应力在维马克背斜构造带产生走滑效应,使得维马克背斜构造断裂系统具有挤压扭动的特征。     

四川盆地北部地区三叠系构造及其演化特征分析

四川盆地北部地区以下三叠统嘉陵江组四段-五段的大套膏岩层为分割层,将其分为上下两个构造层,上构造层断裂以膏岩层作为主滑脱层,上、下构造层断裂均终止于膏岩层。区内东部构造运动最为强烈,断裂非常发育。中部地区上构造层断裂相对发育,下构造层不发育。西部受构造运动影响最小,断裂不发育。断裂样式主要表现为"Y"或反"Y"字型组合、"树枝状"、平行及对冲断裂等。三叠系主要在平昌-达州-宣汉一带发育北东-南西向断裂,通江以东地区以北西-南东走向为主,中部平昌-龙岗一带受力复杂,断裂走向较不规律,元坝地区发育有南北走向断裂,往西断裂逐渐不发育。全区可划分为7大构造带,其中米仓山前缘褶皱构造带包含了西部九龙山背斜和东部通南巴构造; 川北凹陷构造带仅在上构造层有少量断裂发育; 川北平缓构造带上构造层发育大量中小型断裂; 大巴山前陆盆地构造带属于断褶发育的凹陷带; 川东高陡构造带构造变形强烈,上构造层多发育披覆背斜及较陡断背斜,下构造层发育断背斜并伴有断堑、断垒特征。该地区下构造层断裂发育开始于印支早期构造运动,印支中后期断裂活动进一步加强; 上构造层断裂发育始于印支中后期构造运动,盆地北部整体开始抬升使雷口坡组顶部遭受剥蚀; 燕山期上、下构造层断裂进一步发育,山前褶皱构造带挤压变形强烈,构造格局基本定型,喜马拉雅山期运动对研究区构造具有叠加改造作用。