中国中西部褶皱冲断带构造变形机制与结构模型

基于复杂构造解析和实验模拟研究,揭示了中西部前陆褶皱冲断构造带主要表现为受侧向挤压形成的滑脱冲断构造变形过程和结构样式;明确了单层滑脱挤压冲断构造变形存在临界增生和非临界增生两种变形机制,发育脆性拆离型、塑性滑移型和黏性流动型3种作用类型,并受滑脱层强度、地层厚度、底部边界和外动力过程等4种主要因素影响。复杂冲断构造带基本上表现为受多层单滑脱作用控制形成的垂向叠置组合结构,本文提出了复杂滑脱冲断变形结构的可分解性以及受不同性质的滑脱层组合控制形成特征结构模式,并揭示了前陆冲断带前缘多滑脱构造变形结构中由浅层向深层逐渐发育的变形时序;建立了中西部再生前陆冲断带结构模型、构造单元以及基本构造类型;并基于前陆盆地多阶段构造演化过程以及晚期的隆升剥蚀-沉降沉积过程,提出了中西部两种类型冲断带的控油气作用及其勘探领域。     

四川盆地川中—川西震旦系—三叠系天然气成藏分析及勘探意义

四川盆地蕴藏着丰富天然气资源,其中筇竹寺组页岩对盆地中下组合天然气聚集作出巨大贡献。通过对川西和川中震旦系—寒武系及上覆志留系—三叠系多层系储集层中天然气特征精细对比发现,以筇竹寺组页岩为主要烃源的油气资源极为丰富、类型多样：(1)既有典型原油裂解气,甲烷碳同位素较轻(<35‰),分布在资阳地区震旦系、太合地区寒武系沧浪铺组(角探1井)及川西北河湾场/吴家坝的茅口组。它们成藏时间早,在岩性圈闭或岩性-构造圈闭得以长期保存;(2)页岩超晚期释放气,分布广泛,高石梯—磨溪、太合、威远等地区下组合震旦系—寒武系均以该类天然气补充成藏为主,甲烷碳同位素较重(>35‰),如未遭受过硫酸盐热化学还原作用(TSR)的改造则具典型甲、乙烷碳同位素倒转(δ¹³C₁>δ¹³C₂)特征,该类气藏具多期次复杂成藏过程,但超晚期页岩来源天然气的持续补充控制着聚集丰度;(3)中组合泥盆系—三叠系(须家河组之下)天然气以断层沟通的页岩超晚期释放天然气成藏为主。综合分析可见,筇竹寺组页岩(与页岩气)保存较好区域是...     

龙门山飞仙关断层传播褶皱磁组构特征及构造意义

沿龙门山南段冲断前锋带飞仙关断层传播褶铍剖面钻取了270个磁组构定向岩芯样品,对其进行了磁性矿物与磁组构分析。通过等温剩磁和三轴热退磁实验确定了样品中的主要载磁矿物为赤铁矿。磁组构测试结果显示27个采样点的磁组构为中间组构与构造组构两种类型。通过对各点磁组构特征及各项磁组构参数进行详细分析,再结合断层传播褶皱运动学模型,得出断层传播褶皱形成过程中岩石应变及磁组构演化：断层扩展前的平行层缩短作用把原始的沉积组构改造成为中问组构;在断层扩展过程中,两翼地层的旋转抬升产生的简单剪切作用对地层磁化率各向异性产生影响,使得校正的磁化率各向异性度Pj值局部升高,以及在剪切变形强烈的区域形成构造磁组构。     

川西前陆盆地中—新生代沉积迁移与构造转换

川西前陆盆地中—新生代各构造层的残余厚度展布和沉积特征分析发现,四川克拉通周缘的前陆盆地在晚三叠世时期发育于龙门山山前,明显属于龙门山褶皱逆冲构造载荷所形成的前渊凹陷;侏罗纪早期的沉积地层呈面状分布,没有表现出显著的挠曲沉降,指示了一个构造相对平静的阶段;中侏罗世早期前渊凹陷迁移至龙门山北段和米仓山山前,前渊沉积从晚三叠世的北东向转换为近东西向,广泛的湖泊相沉积预示了前陆盆地的欠充填状态;中侏罗世中晚期,川西盆地沉降中心又迁移到大巴山山前,相应的挠曲变形又从近东西向转化为北西向,构成了大巴山的前渊凹陷;晚侏罗世—早白垩世时期,沉降中心再次回到米仓山山前,巨厚的前渊凹陷沉积指示了米仓山冲断带的主要活动时期;白垩纪末—古近纪的前渊凹陷则跃迁至雅安—名山地区。川西前陆盆地的同造山沉降中心以四川盆地中心为核心在西部和北部呈弧形迁移,沉积序列不断更替和叠加。中生界各构造层底界构造图显示现今的构造低部位位于川西北地区和川西南地区,在川西北地区均有东西走向的等值线分布,而川西南地区等值线走向则为北东-南西向。因此分析认为,晚侏罗世至早白垩世的构造变形可能控制了川西盆地现今的地层变形,形成了川西北地区的南北向构造挤压结构,而晚期的新生代构造变形则主要体现在川西盆地的西南部,形成北东-南西向的地层展布特征。     

冲断构造带深层变形的空间分布规律——以库车坳陷克拉苏构造带为例

传统上认为前陆冲断带内部的背斜构造具有"成排成带分段"的特征,在表观认识和宏观尺度上讲,容易理解这一特征,并且通过"成排成带分段"的解剖,直接为含油气区带评价和地震解释方案的落实提供指导作用。随着前陆冲断带深层结构的精细解剖和三维空间内构造变形的准确刻画,发现前陆冲断带深层构造变形的分布并非成排成带分段的特征,褶皱构造的发育与分布明显受前陆冲断构造位移量及各个断层位移量的大小所控制,各个断层控制的逆冲岩席在垂向上相互叠置、侧向上交叉对接、走向上错落有致, 3D立体空间内由多个次级弧形体组成鳞片状分布。本文以中国天然气勘探最为成功、勘探资料最为详实的库车坳陷克拉苏构造带为例,通过地震剖面精细构造解释,揭示出构造变形的运动学特征及其构造位移量在传播过程中的分异和转换,进而控制冲断带内部构造岩席的生长发育和空间展布特征,并在3D立体空间内揭示冲断岩席受构造位移量的控制而成鳞片状分布的规律,控制这一分布规律的主控因素是冲断构造位移量与冲断岩席长度之间定量的几何关系。这一认识提升了油气藏评价和构造圈闭描述的精度。     

龙门山前陆褶皱冲断带构造解析与川西前陆盆地的发育

通过详细的野外地质调查和精细的地震剖面构造解析。揭示了龙门山前陆褶皱冲断带的基本构造特征。对比分析了龙门山北段与南段构造变形几何学和运动学的差异。提出龙门山北段主要表现为一系列复杂的逆冲推覆构造,晚三叠纪变形强于新生代;龙门山南段则以基底卷入的叠瓦状冲断为特点,晚白垩纪-早第三纪变形尤为突出。与前陆褶皱冲断带相对应的是,川西晚三叠纪时期的周缘前陆盆地主要表现在整个龙门山褶皱冲断带的前渊地区;而晚白垩纪-早第三纪再生前陆盆地却局限在川西盆地的南部,并且印-藏碰撞的持续挤压作用使得晚新生代构造变形不断向东扩展进入川西盆地南部。     

构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析。实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱。通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测。挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制。褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制。     

塔里木盆地巴楚隆起北缘阿恰基底卷入构造

塔里木盆地巴楚隆起为第四系不整合覆盖的古隆起,在其西北缘发育NW走向的阿恰断裂、萨拉姆布拉克背斜、向斜和隐伏的乔来麦提断裂。地震剖面和钻井资料显示,阿恰断裂为倾向南的基底卷入逆冲断裂,向北逆冲,错断层位从前寒武系基底一直到中寒武统膏岩,从西向东逆冲断距减少。乔来麦提断裂则以中寒武统膏岩为滑动面,向南逆冲,并在断层端部发育萨拉姆布拉克断层扩展褶皱。这两种类型构造样式的断裂(基底卷入断裂和盖层滑脱断裂),在剖面上组成典型的楔形构造几何形态,平面上形成三角形构造。遥感影像解译指出阿恰断裂和萨拉姆布拉克向斜向北西方向延伸进入柯坪逆冲带,并在该带有相应方向的地表构造显现,与北东走向的柯坪逆冲带组成叠加构造。生长地层分析确定基底卷入构造形成于始新世—中新世,而柯坪逆冲带形成于第四纪,明显晚于巴楚隆起形成时代。     

基于离散元数值模拟的应变分析和裂缝预测技术

应变分析与裂缝预测技术在地学领域具有重要应用意义。离散元方法虽然能有效分析含有大量间断的问题,但目前在地学领域应用较少。文中尝试使用离散元方法表示符合实际性质的岩石,模拟水平挤压环境下滑脱构造的形成过程,并对变形过程中的应变分布变化与裂缝生成规律进行了分析。结果表明:在挤压环境的滑脱构造中,裂缝产生的高峰期先于断层明显活动期,局部区域内聚集的大量裂缝是产生断层的诱因;已经出现明显活动的断层中产生的裂缝较少。裂缝集中区域和应变集中区域相互重叠,裂缝越发育则应变越强烈。受同一个断层影响的裂缝首先在断面上集中出现,随后产生在断面周边区域;在受断层影响的范围内,裂缝距离断面越远则形成时间越晚。该成果还表明离散元方法在应变分析与裂缝预测研究中具有巨大潜力。     

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 %。