“从源到汇”:褶皱冲断带-前陆盆地系统砂箱物理模型浅表作用研究

"从源到汇"理论完善了砂箱物理模型中地壳浅表构造-剥蚀-沉积耦合过程机制的理解,我国西部地区新生代发生了全球最为显著的构造-剥蚀-沉积作用过程,却少见相关浅表作用过程报道。本文系统阐述地壳浅表作用过程机理和挤压砂箱模型"从源到汇"过程的相似性机理,基于国内外以冲断带-前陆盆地系统相关浅表作用过程(即构造-剥蚀-沉积)为对象的砂箱物理模型研究结果,综述浅表构造-剥蚀-沉积耦合过程及其对褶皱冲断带系统形成演化的主要控制因素。"从源到汇"的浅表作用过程有利于褶皱冲断带-前陆盆地系统物质与能量的交换与互馈,剥蚀作用主要作用于褶皱冲断带后缘区域,有利于形成较窄的冲断带-前陆盆地体系;沉积作用不仅受控于造山带或褶皱冲断带源区剥蚀作用过程,还受控于沉积物路径过程等复杂因素,其主要作用于褶皱冲断带前缘与前陆盆地区域,较高的沉积物沉积作用有利于形成较宽的冲断带-前陆盆地体系。临界楔理论强调挤压增生楔形体前缘加积物质(输入)与楔形体表面剥蚀物质(输出)达到平衡后楔形体呈自相似性生长,即造山楔形体地表坡度与基底坡角之和趋于恒定,它们共同控制其褶皱冲断带-前陆盆地系统构造-剥蚀-沉积浅表作用过程及其时空范围。构造砂箱物理模型与褶皱冲断带系统"从源到汇"浅表剥蚀-搬运-沉积作用过程的标准变量/参数的一致性对比研究,是当前二者相结合的重点与难点之一,毫无疑问的是,对于"从源到汇"浅表作用过程天然实验室中典型褶皱冲断带/流域体系的构造砂箱物理模型模拟研究,将会持续不断地拓展和完善其理论体系格架与内容。     

青藏高原东缘峨眉山新生代加速抬升剥蚀作用

本文通过峨眉山基底卷入构造带低温热年代学(磷灰石和锆石裂变径迹、锆石(U-Th)/He)研究,结合典型构造-热结构特征诠释峨眉山晚中-新生代冲断扩展变形与热年代学耦合性.峨眉山磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe)年龄值分别为4~30Ma和16~118Ma.ZHe年龄与海拔高程关系揭示出ZHe系统抬升剥蚀残存的部分滞留带(PRZ).低温热年代学年龄与峨眉山构造分带性具有明显相关性特征:万年寺逆断层上盘基底卷入构造带AFT年龄普遍小于10Ma,万年寺逆断层下盘扩展变形带AFT年龄普遍大于10 Ma;且空间上AFT年龄与断裂带具有明显相关性,它揭示出峨眉山扩展变形带中新世晚期以来断层冲断缩短构造活动.低温热年代学热史模拟揭示峨眉山构造带晚白垩世以来的多阶段性加速抬升剥蚀过程,基底卷入构造带岩石隆升幅度大约达到7~8km,渐新世以来抬升剥蚀速率达0.2~0.4mm·a-1,其新生代多阶段性构造隆升动力学与青藏高原多板块间碰撞过程及其始新世大规模物质东向扩展过程密切相关.     

林滩场构造多期节理构造特征及其意义

通过对林滩场背斜大量节理面及擦痕的观测,运用构造解析方法,结合节理缝空间几何特征和岩石学等研究方法对120余组多期(共轭)剪节理构造破裂滑动古应力进行反演,结果表明林滩场地区主要经历了5期构造运动:NW-SE向(主应力σ1方位:140°～160°)挤压运动、近南北向(主应力σ1;0°～10°)挤压运动、NWW-SEE向(主应力σ1方位:290°～300°)挤压、NNE-SSW向(主应力σ3方位:190°～210°)和近E-W向(主应力σ3方位:180°～200°)拉张构造运动.基于节理缝几何特征与多期构造运动配置关系,将其分为两大类5小组,即贯通(跨层)和非贯通(层内一层间)类,第一、二、三组剪性非贯通节理系,第四、五组张性贯通节理系,晚期张性贯通节理裂缝系对区域油气保存条件破坏和裂缝性储层储集空间改善具有重要的影响.     

米仓山构造转换带特征及转换模式

米仓山构造带被北东走向的龙门山陆内复合造山带及北北西走向的大巴山前陆冲断带夹持于其间,两个构造带平面上组成一个“八”字形构造,空间上为一个向北收敛,向南发散背倾型的Ⅰ型三角带构造.在两大构造带前展式扩展变形晚期的过程中,米仓山则起到调节这两大构造带构造平衡的作用,因此为一构造转换带.米仓山构造转换带由北向南可以分为基底...     

四川含油气叠合盆地基本特征

随着近年来四川盆地油气勘探的不断突破,重新审视其基本地质特征和油气成藏特点变得迫切而必要.四川盆地是典型的叠合盆地,显生宙以来经历了震旦纪一中三叠世伸展体制下的差异升降和被动大陆边缘(海相碳酸盐岩台地)、晚三叠世-始新世挤压体制下的摺皱冲断和复合前陆盆地(陆相碎屑岩盆地)、渐新世以来的褶皱隆升改造(构造盆地)3大演化阶...     

贵州丹寨南皋下寒武统牛蹄塘组黑色页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构特征研究对页岩含气性评价具有重要意义。以上扬子东南缘南皋剖面下寒武统牛蹄塘组页岩储层为例,应用场发射环境扫描电子显微镜观察了页岩纳米级孔隙微观形态,通过低温氮气吸附法测定了页岩的氮气吸附等温线,并结合X-衍射矿物定量分析和有机碳含量测定,探讨了纳米级孔隙发育的控制因素。研究结果表明:矿物成分主要为黏土矿物(伊利石和少量绿泥石)、石英、长石、重晶石和石膏等。石英含量相对较高且沿剖面向上降低,wB平均为53%;相反,黏土矿物含量较低且沿剖面向上增加,wB平均为34%;碳酸盐矿物较少,仅在顶部可见。页岩主要发育粒内孔、粒间孔、裂缝和有机质孔4种孔隙类型,其中前两者较为常见。根据氮气吸附-脱附曲线、孔径分布特征、孔体积和比表面积可将样品划分为4类黑色页岩,孔隙以似片状颗粒组成的非刚性聚合物的槽状孔为主,前3类黑色页岩的孔径分布呈双峰形态,第4类黑色页岩的孔径分布呈单峰形态,最可几孔径分别为d≈0.9nm和d≈3.5nm。孔体积在0.002 8~0.024 3cm3/g之间,平均为0.014 7cm3/g,比表面积在1.056 8~28.825 0m2/g之间,平均为17.541 8m2/g,4类黑色页岩微孔频率分布依次减小,而介孔和宏孔频率分布逐渐增加,即微孔性逐渐变差,至第4类黑色页岩几乎只有宏孔孔隙。有机质丰度和矿物组分控制丹寨南皋牛蹄塘组黑色页岩的孔隙发育,其中有机质有利于孔隙发育且有机质微孔是孔体积和比表面积的主要贡献者;石英有利于孔隙发育,而黏土矿物则降低黑色页岩的孔隙性;它们均主要通过控制微孔和介孔的发育来控制黑色页岩的孔隙发育。     

岩石圈动力学过程砂箱物理模拟研究进展

自20世纪中叶以来,基于地质构造过程自相似性的砂箱物理模拟实验为岩石圈动力学过程研究提供了独立有效的手段。基于以自然界岩石圈深部变形过程为研究对象的砂箱物理模拟实验研究结果,系统阐述岩石圈动力学变形过程的“自然原型—实验模型”间相似性机理,综述砂箱物理模拟所揭示的岩石圈动力学过程机制与特征,并以坎塔布里亚构造带和扎格罗斯—伊朗高原为实例,对比探讨了岩石圈变形过程与砂箱模拟实验之间的耦合性,以期为同行研究提供参考与借鉴。砂箱物理实验模型与自然原型之间相似性机理,强调二者具有流变学和几何学上非牛顿流体连续介质相似性,才能实现低惯量流动下（Reynolds数Re<<1）动力相似性。砂箱物理模拟实验通常使用干颗粒材料、（非）线性黏性流变学材料、黏弹性材料等构建多层物质结构模型,代表岩石圈双层、三层和四层结构模型。基于砂箱物理模拟实验装置及其实验过程中是否有外部动力和物质等加入,岩石圈动力学砂箱物理模型大致分为3类：系统能量物质守恒的内动力驱动模型、开放系统的外动力驱动模型和内外动力混合驱动模型。砂箱物理模拟研究表明,岩石圈动力学变形过程主要受控于岩石圈多圈层耦合性及其能干性（即弹性...     

西秦岭南缘玛曲断裂中段构造特征及其意义

玛曲断裂为西秦岭南缘一条NWW-SEE走向的区域性大断裂,区域上为由北向南的逆冲断层。研究结果表明:玛曲断裂中段主要经过3期构造运动事件,早期受NNE向应力强烈挤压形成NWW—NW向褶皱,主要为印支晚期的左旋逆冲运动;中期以燕山期的右旋张性走滑为主;晚期则以喜马拉雅晚期的左旋逆冲为主。     

米仓山楔入冲断构造模型低温热年代学证据及其意义

基于低温热年代学特征的构造重建（或解译）与浅部地表过程模型在诠释盆-山结构与演化过程中受到越来越广泛的重视与应用.青藏高原东缘米仓山-川北前陆盆山系统楔入冲断构造模型与浅部地貌建造（非）耦合的检验校正为米仓山造山带构造变形及其动力学模型研究提供了契机.基于稳态楔入冲断构造低温热年代学模型研究表明,米仓山-川北前陆盆-山结构带盆山地貌的建造和低温热年代学（磷灰石裂变径迹和（U-Th）/He）特征具有明显的耦合性,二者统一于（盆地向）具~4°古地貌斜坡的楔入冲断构造模型.现今米仓山地区低温热年代学不具有明显的海拔高程和年龄线性关系,但当古地貌具有~4°坡度时低温热年代学与古地貌具有明显的线性相关性,揭示晚白垩世米仓山东西段具有一致（或相似）的稳态抬升剥露特征,东西段剥露速率分别为0.05 mm/a 和0.03 mm/a.古地貌坡度与古地温梯度具有较好的相关性（R²=95%~98%）,相关古地温梯度（25~35 ℃/km）符合米仓山稳态剥露地质结构特征.米仓山造山带楔入冲断构造模型的发育可能受控于多套滑脱层系（尤其是深部和浅部滑脱层系）和扬子板块能干性基底对造山带盆地向扩展变形过程的阻挡作用.