基于离散元数值模拟的西南天山山前冲断带构造变形控制因素研究

西南天山山前褶皱冲断带的变形与其东侧的柯坪冲断带的大规模薄皮滑脱明显不同,它以发育"堆垛"构造和基底卷入逆冲构造为特征,是什么因素控制了该冲断带的变形。本文基于地震解释剖面,采用离散元数值模拟研究手段,单因素变量控制方法,设计了先存断裂模型,滑脱层模型和先存断裂与不同内聚力的滑脱层组合模型共5组数值模拟实验,分析西南天山山前褶皱冲断带的构造变形的控制因素。实验结果表明:滑脱层岩石强度控制了其下先存断裂向上突破的难易程度,滑脱层内聚力较强时,沿先存薄弱带易突破滑脱层形成逆冲推覆构造;滑脱层内聚力较弱时,滑脱层将发育成逆冲体系的顶板断裂,阻碍滑脱层之下单元中先存断裂后期活动向上传播,易形成相互叠覆的逆冲片。弱内聚力滑脱层发育的地区,变形前锋向前陆方向传播得更快、更远,变形主要发生在滑脱层之上单元,易形成冲起构造和三角带,滑脱层之下单元构造变形相对较弱。通过对比分析,认为西南天山山前冲断带发育堆垛构造和基底卷入逆冲构造变形,主要受控于发育上白垩统-古近系的膏盐层和前新生代的先存断裂。     

塔里木盆地塔中低凸起滑脱构造与分层构造变形

塔中低凸起作为古生代形成的凸起,是油气运移聚集的有利指向区,研究其构造变形特征对油气勘探具有重要的意义。应用地震和钻井资料,在地震资料解释和分层构造复原基础上,研究认为：（1） 除塔中Ⅰ号断裂带部分段为基底卷入式外,塔中低凸起主要逆冲断裂以滑脱式为主,主逆冲断裂多在中、下寒武统膏盐层系滑脱;（2） 盐上地层变形特征与盐下地层变形特征不同,盐上地层构造变形强度总体上大于盐下地层构造变形强度;（3） 膏盐层系在分层构造变形过程中起到协调变形作用;（4） 塔中低凸起分层构造变形主要受控于俯冲造山及膏盐层系滑脱作用。     

分层滑脱：羌塘盆地构造研究的新概念

羌塘盆地地处青藏高原腹地,油气资源丰富,是我国目前唯一未大规模勘探的含油气盆地。研究其地质结构,将为青藏高原科学考察与油气地质条件评价奠立重要基础。本文针对羌塘盆地“古生代南、北基底有别,中生代周缘板块构造边界限制,新生代陆内构造变形强烈”这一典型的缝合带上的多旋回复合、叠合盆地,利用盆地内部的钻井与高精度反射地震剖面对其分层地质结构进行研究。结果表明,羌塘盆地发育上三叠统肖茶卡组,中-下侏罗统雀莫错组,中侏罗统布曲组与中侏罗统夏里组泥岩、膏岩、膏泥岩等4套区域性滑脱层;此外,还发育下侏罗统曲色组泥质岩,上侏罗统索瓦组的泥灰岩、泥岩,始新统唢呐湖组的膏盐、泥岩,二叠系煤层等4套局部性滑脱层;基底内部发育韧性剪切层。它们在垂向上将羌塘盆地分划为软弱层与能干层相间的多套组合。受区域性滑脱层控制,羌塘盆地发育分层变形系统;滑脱层上、下构造几何学样式差异较大,运动学指向也不一致;整体表现为大型多重滑脱构造变形系统。分层滑脱变形系统约束了油气保存单元的分布。分层滑脱变形将为进一步认识羌塘盆地,评价羌塘盆地的油气保存单元提供新的学术思路。     

华南多层推滑构造系的物理模拟实验

利用物理模拟的方法,研究华南多层推滑构造系的变形特征、变形过程和力学机制.在实验室条件下,根据实际地质条件,物理模拟实验再现了多层推滑构造系的形成和演化过程;论证了岩石能干性差异和岩系能干性结构对变形产生的影响.在挤压应力背景下,岩石发生逆冲推覆,能干性层在非能干性层上滑脱、变形,形成断坪-断坡逆冲推覆变形构造.由于非...     

赣东北船坑—铜山推覆构造及其与同构造成矿岩浆的关系

通过野外构造变形解析得出,江西上饶船坑—铜山一带铜矿床及其相关的侵入岩体主要受中生代推覆构造控制。推覆构造面总体倾向SE,表现为波状起伏。推覆构造外来岩系为中石炭统至上三叠统碳酸盐岩及页岩、泥质粉砂岩,原地岩系为下侏罗统地层。外来岩系变形大多呈同斜褶皱,并伴生不同规模逆冲断层及顺层滑脱构造,局部存在平卧及箱状褶皱; 原地岩系变形亦较强烈。推覆构造表现为自SE向NW的运动。成矿岩体大多呈相互平行的薄层状,岩席侵位于上述推覆体外来岩系顺层滑脱带中。岩石地球化学及同位素年代学分析表明成矿岩体具挤压机制下岩浆弧特征,形成于170 Ma。结合推覆构造卷入的地层、研究区外围德兴一带同类型侵入岩与中生代推覆构造关系的讨论,认为上饶船坑—铜山一带与铜多金属矿相关的中生代石英二长斑岩为受同时代推覆构造变形控制的同构造岩浆岩,可能与中生代古太平洋板块向中国东南大陆俯冲导致岩石圈增厚发生大规模推覆构造,并诱发下地壳重熔岩浆侵位至浅表顺层滑脱空间有关。     

黔东松桃地区燕山期构造特征研究——以高地超大型锰矿床为例

黔东松桃地区构造格局主要是受到燕山运动影响形成。燕山早期,区内处于SEE—NWW向区域挤压收缩,形成了NNE—SSW向褶皱和断裂。下寒武统杷榔组—变马冲组地层和南华系下统大塘坡组地层作为两套滑脱层,在构造变形过程中起到滑脱作用,滑脱层内褶皱变形强烈,以大量紧闭、顶厚不协调褶皱为主要构造样式,而其上、下岩层则以断块或宽缓褶皱变形为主,以软弱层为界面,其上、下岩层发生逆冲滑脱作用,形成了区内隔槽式褶皱的构造样式。燕山晚期,区内处于NNE—SSW挤压为主,形成了区内NWW向小型褶皱和断裂,同时燕山晚期构造横跨叠加在早期变形之上,导致早期NNE向褶皱枢纽呈波状起伏,轴迹弯曲,部分地区形成了构造穹窿和构造盆地,部分早期断层呈左行走滑性质。在燕山早、晚两期构造作用下,高地矿区含锰岩系作为软弱滑脱层,向猴子坳向斜的核部进行滑脱聚集,使其在向斜的核部富集,翼部相对减薄。同时,由于犁式正断层的存在,也影响了锰矿层的保存与破坏。     

黔西逆冲滑脱构造及其对铅锌矿床的控制

黔西地区位于上扬子地块西南缘,大地构造处于古特提斯构造域与太平洋构造域共同控制与影响的区域。该区广泛出露中上泥盆统-下三叠统(D_2-T_1)碳酸盐岩为主的沉积岩,下伏下泥盆统与志留系巨厚页岩和粉砂岩,构成了该区的底部滑脱层。在D_2-T_1碳酸盐岩为主的强硬岩层中夹有的页岩-粉砂岩、炭质页岩构成了次级滑脱层。在中生代,受上述两大构造域远程复合作用,黔西地区发生了多次构造活动与叠加变形。在挤压收缩过程中,强硬层与软弱层之间的滑脱作用形成了黔西地区复杂的构造格局。不同阶段不同规模的逆冲滑脱作用(顺层滑脱→切层滑脱→小型逆冲→大型逆冲)对铅锌富集起到了不同的控制作用。顺层滑脱形成了与层理一致的铅锌富集;切层滑动(小型逆冲)控制了稍陡于岩层的铅锌矿富集;小型平移或张性断层控制了陡倾铅锌矿的富集;而大型逆冲断层则控制了大型、超大型铅锌矿床的富集。因此,逆冲滑脱作用是控制黔西铅锌矿床富集的最重要因素。     

黄骅盆地南部前第三系基底中的逆冲构造

黄骅盆地南部前第三系构造层中广泛发育有逆冲构造.其中西部的逆冲构造带以逆冲堆叠背形构造和逆冲叠瓦扇构造为主, 中部以楔冲双重构造和低角度盲冲或顺层滑脱构造为主, 东部以高角度板状逆冲叠瓦构造为主.这些逆冲构造带都表现为由SE向NW-MNW方向的逆冲, 而且由构造样式推测的拆离滑脱深度是由西向东逐渐加深, 表明在深层可能有一条向南东倾斜的拆离断层将它们连锁在一起, 构成统一的逆冲构造系统.从卷入逆冲构造的地层的地质时代推测, 逆冲构造主要是在早—中三叠世盆地发育之后、侏罗—白垩纪盆地形成之前形成的, 并在早—中侏罗世盆地发育过程中又有进一步活动.逆冲构造形成后又受到中—新生代时期的伸展构造和走滑构造的叠加和改造.控制黄骅盆地老第三纪伸展盆地的形成和演化的沧东断层的某些地段, 在前第三纪时期曾经是一条逆冲断层.      

龙门山中段山前带浅层冲断系统的结构、形成与演化

本文依据断层相关褶皱几何学原理,对龙门山中段地震剖面进行了精细解释。研究发现,龙门山中段山前带浅层冲断系统存在多套滑脱层,具有上下分层变形特征。浅层滑脱层为上三叠统须家河组三段(T_3~x3)的碳质页岩夹煤层,其上发育双重构造和叠瓦构造;下三叠统嘉陵江组四、五段(T_1j~(4-5))的膏岩层,发育断层传播褶皱、冲起构造和构造楔;深层为下寒武统的泥页岩层,发育断层转折褶皱和滑脱褶皱。该区滑脱断层所控制的地层变形和缩短量各不相同,其中三叠系上统缩短量最大,大于30 km;三叠系下统至古生界地层缩短量约为14.5 km;侏罗系以上的地层缩短量则较小。研究区内的通济场断裂(F_3)为印支末期形成的一套逆冲断层组,其下部交于下寒武统滑脱层,深度约为10 km;关口断层(F_4)和彭县断裂(F_5)为晚侏罗世一早白垩世形成的逆冲断层,下部交与下三叠统嘉陵江组滑脱层,深度大约为8～10 km。这些断层以前展的方式破裂,并且长期活动。龙门山中段自中生代以来存在多期构造事件,主要发生诺利末期、印支晚幕、燕山期和喜马拉雅期。其中,燕山期和喜马拉雅期是龙门山活动最强烈的两个阶段,在龙门山中段山前带表现为大量断裂的长期活动,地壳缩短和龙门山快速隆升,并形成多种构造样式。     

内蒙古西部狼山温更逆冲断层的地质特征

内蒙古西部狼山温更逆冲断层发育在温更侏罗纪沉积盆地西北边界, 是一条规模较大的逆冲断裂构造带。断层倾向北西, 上盘由太古宙-元古宙变质地层和古生代深成侵入体构成, 下盘为侏罗纪沉积, 由北西向南东方向逆冲。断层切割改造了早-中侏罗世沉积地层, 被早白垩世沉积地层覆盖, 表明了逆冲断层形成在下中侏罗统沉积之后白垩系固阳组沉积之前。断层带同构造石英脉中流体包裹体的分析结果表明, 断层形成于5.5～6 km浅部地壳构造层之上, 温度为195℃～210℃, 围压为50 ～60 MPa, 断层带的宏观和显微构造显示断层以脆性变形机制为主。     

双滑脱层强度对博格达山北缘构造变形的影响：基于离散元数值模拟

博格达山北缘褶皱冲断带以横向分段、纵向分层、多期构造变形叠加、先存构造发育为主要特征,发育有中侏罗统西山窑组和下侏罗统八道湾组两套滑脱层,为探究这两套滑脱层内聚力强度差异及先存构造对冲断带新生代构造变形的影响,研究采用离散元数值模拟方法,在布设先存构造的基础上设计了无滑脱层模型和不同内聚力强度组合的双滑脱层模型共5组数值模拟实验.实验结果表明：双滑脱层内聚力强度相同时,上滑脱层在应力传播中占据优势;双滑脱层内聚力强度不同时,应力会优先沿弱内聚力滑脱层传递,且当下滑脱层内聚力较弱时,上滑脱层可能不发挥作用.通过对比实验结果与实际地质剖面,认为先存构造控制了冲断带构造变形的总体样式,而两套滑脱层共同控制了冲断带纵向上的变形解耦,上部滑脱层内聚力弱于下部滑脱层是影响研究区新生代构造变形的关键性因素.     

赣中相山铀矿田逆冲推覆构造系统及动力学机制

通过综合研究相山铀矿田北部矿床勘探资料,加深了对赣中相山铀矿田逆冲推覆构造认识。相山铀矿田逆冲推覆构造总体呈EW向展布,推覆运动方向是从南往北。构造主滑脱面发生于震旦系基底变质岩层（Z）与上侏罗世打鼓顶组下段（J3d1）岩层之间,将震旦系基底变质岩逆掩于上侏罗统打鼓顶组下段砂岩、砂砾岩之上。推覆构造系统由前缘断层、反冲断层、主滑脱带（主干构造）、推覆体和构造窗组成。推覆移动距离达3～4.5 km。推覆构造主要形成时代为晚侏罗纪,即燕山晚期。     

安徽宿松地区河塌乡构造窗的厘定及成因探讨

河塌乡拗陷区域上呈拉长"卵形",走向北东。拗陷内中二叠统孤峰组与外围志留系-泥盆系岩石呈断层接触关系,其构造属性一直存在较大争议。野外调查发现,拗陷南、北两条边界断层的几何学、运动学特征基本一致,为同一条低角度逆冲断层,走向北东,倾向北西,是研究区内逆冲推覆构造的主滑脱面。滑脱面上盘发育一系列相互平行的线状褶皱和叠瓦状逆冲断裂带,呈北东向展布;滑脱面下盘构造变形特征表现为北东向褶皱构造被北西西向褶皱构造叠加、改造。上、下两盘岩石构造变形特征迥异,形成机理不同,具有自己独立的构造演化历史。此外,在拗陷西南侧周家屋一带还发现有飞来峰构造。据此厘定河塌乡拗陷为推覆型构造窗,拗陷内孤峰组为原地系统,外围志留系-泥盆系为外来推覆岩片,构造演化开始于印支期初,定位于燕山期末,推覆岩片的根带位于河塌乡北侧吴正湾一带,长岭村北是推覆构造的前峰带。     

前陆冲断带构造逆冲推覆作用与岩石响应特征——以库车坳陷东部中-下侏罗统为例

构造成岩作用一直是控制盆地深层-超深层、前陆冲断带岩石性质的关键因素,尤其是构造逆冲推覆变形及其对岩石的挤压减孔、破裂造缝和流体改造等作用。为了明确库车坳陷东部中-下侏罗统的岩石构造成岩效应和有利储集性岩石分布,本文基于大量露头实测分析、钻井、地震和测井资料对库车河地区中-下侏罗统开展了构造-岩石响应和有利储层分布预测研究。结果表明:喜山晚期南天山隆起强烈的逆冲推覆活动产生巨大的侧向构造挤压,库车河地区最大有效古应力为60～120MPa迪北地区为90～120Mpa,吐格尔明地区为60～90MPa。构造挤压岩石成岩效应有4种典型特征:(1)急剧降低基质孔隙度构造减孔量为8.8%/100MPa;(2)破裂造缝大大增加渗透率,网状裂缝大大提高了岩石的渗透率10～100倍;(3)快速提高地层流体压力值,形成异常高压;(4)加速水-岩相互作用强度,沿缝网系统溶蚀作用增强局部有利于胶结物发育和富集。构造挤压致使岩石微观结构、宏观非均质性增强,吐格尔明地区中-下侏罗统发育2类规模有利储集性岩石,其中阿合组累计厚度超过200m,吐格尔明背斜北翼致密性岩石孔隙度为6%～10%,南翼岩石孔隙度为15%～20%;克孜勒努尔组-阳霞组发育中-厚层相对优质孔隙性岩石,累计厚度大于150m,孔隙度一般9%～15%。为库车坳陷东部中-下侏罗统多种类型油气藏高效勘探提供重要依据。     

江南造山带北部早中生代岳阳—赤壁断褶带构造特征及变形机制研究

早中生代(晚印支-早燕山期)岳阳-赤壁断褶带位于江南造山带与中扬子前陆盆地交界地带.作者对该构造带进行了地表地质调查,以此为基础探讨了构造剖面结构及构造变形动力机制.岳阳-赤壁断褶带自南而北可分为岳阳-临湘基底滑脱-逆冲带,桃花泉-肖家湾盖层滑脱褶皱带,以及赤壁-嘉鱼前陆盆地断-褶-盆构造带.岳阳-临湘基底滑脱-逆冲带自南而北依次有郭镇向斜、官山背斜、临湘倒转向斜和聂市背斜,组成隔槽式褶皱组合.褶皱轴面多向南倾,褶皱变形面为南华系盖层与冷家溪群褶皱基底间的角度不整合面和顺界面的滑脱断裂面.桃花泉-肖家湾盖层滑脱褶皱带主要发育轴面南倾倒转褶皱,褶皱波长较小,卷入地层为南华系-志留系以及上石炭统-中三叠统沉积盖层.赤壁-嘉鱼前陆盆地断-褶-盆构造带以南倾蒲圻断裂(江南断裂)为南部边界,发育T3-J2前陆盆地沉积,带内褶皱与断裂卷入地层包括沉积盖层以及T3-J2地层:南部断裂与褶皱轴面南倾.北部轴面近直立.自南西至北东,研究区内构造线走向由EW向渐变为NEE-NE向.上述构造分带及变形特征反映出自南向北的运动指向,表明岳阳-赤壁断褶带具前陆冲断带构造性质.从断裂相关褶皱理论出发,以地表构造特征为依据,厘定了岳阳-赤壁地质剖面结构并进行了变形动力机制分析,认识如下:①自南而北、自下而上的多个滑脱层及其间的南倾逆断裂或断坡(主要为江南断裂)组成近似台阶状的逆冲断裂系统,从总体上控制了构造块体的滑移、逆冲以及相应的构造格架或变形分区.②郭镇向斜为基底滑脱褶皱,官山背斜具滑脱褶皱和断裂传播褶皱双重成因,聂市背斜为断裂转折褶皱;临湘向斜为受两侧背斜控制的被动向斜,由于弯滑褶皱作用在其两翼沿不整合界面形成滑脱断裂.③岳阳-临湘基底滑脱-逆冲带隔槽式褶皱的形成主要受控于褶皱基底的滑脱和基底整体的水平压缩,其形成机制类似于肿缩式褶皱.最后讨论认为湘东北-鄂东南地区不存在大规模、长距离的逆冲推覆构造.     

阿姆河右岸东南部吉萨尔山前中下侏罗统构造格架及成因分析

以现有地质及地震资料为基础,对阿姆河右岸区块东南部靠近吉萨尔山前地区的中下侏罗统主要构造特征进行探讨,一方面有利于促进该区中下侏罗统油气勘探,同时也有利于深化对造山带向盆地过渡的山前地区构造变形规律的认识。研究表明：该区中下侏罗统整体表现为由三列近似呈雁行状排列的NE向背斜带组成的褶皱-冲断构造。从控制背斜构造发育的断裂活动特征看,东部山前断层表现为由南东向北西方向逆冲,活动强度大,向西逆断层运动的强度逐渐减弱,且由南向北西部断层的逆冲运动方向发生反向变化,在研究区的北部发育典型的构造三角带。西部背斜带可视为断裂运动方式由南向北变化导致的调节构造。沿构造带走向,三列背斜构造高点由南向北逐渐升高。通过对中下侏罗统构造变形与上覆地层构造特征的比较,结合该区侏罗系沉积特征,认为中下侏罗统构造变形是与上覆地层构造变形共同形成于新近纪喜山期统一的区域构造运动背景下。其主要构造变形机制是晚古近-新近纪以来,在印度板块、阿拉伯板块和欧亚板块碰撞远程效应影响下,受吉萨尔山脉的隆升挤压和研究区北部NW向的大型断裂如布哈拉断裂、曼格什拉克断裂的右旋压扭共同作用而成。     

大巴山弧形构造带中段渔渡地区侏罗纪叠加变形研究

大巴山构造带是秦岭造山带南部发育的一个以逆冲推覆构造为特征的构造带。通过在大巴山弧形构造带中段渔渡地区进行的详细构造解析发现,大巴山构造带在侏罗纪以来经历了至少两期变形叠加,变形地层三叠系嘉陵江组—侏罗系沙溪庙组。早期变形以与滑脱构造相关的轴向北西—北北西向箱状或隔挡状褶皱为主,并在深部发育顺层滑脱构造,变形时代为晚侏罗世到早白垩世。晚期变形与北侧逆冲相关,导致右行走滑变形,主要形成右行走滑断层和北西—北北西向紧闭褶皱,变形时代比第一期稍晚,为晚侏罗世之后到早白垩世。两期变形形成的褶皱延伸方向一致,与区域构造线的方向协调,而且在远离北侧镇巴断裂的地区变形强度有减弱的趋势,两期变形叠加形成共轴或斜交叠加构造。研究表明,变形与大巴山冲断—推覆构造带向南逆冲有关。     

一个典型剖面的构造特征分析

断裂带上盘岩石的褶皱变形程度随距底板断层距离的不同而有规律的变化,即愈靠近底板断层,褶皱变形愈强烈,从而在剖面上呈现明显分带性.褶皱的形成与断裂活动有关,底板滑脱断层、底板逆冲断层和次级逆冲断层的滑动导致不同形态特征褶皱的形成,其中滑脱褶皱和断层传播褶皱典型,褶皱和断层在剖面上构成以逆冲顶板双重构造.     

滇中地区昆阳群中的刺穿构造

滇中中元古界昆阳群地层中出现大小不等的２００多个刺穿构造,它们由脆性变形和塑性变形两部分或其一部分组成。由两条不同性质断裂挟持的（下盘为逆断裂,上盘为正断裂）老地层组成的构造岩片,斜冲于新地层之中,形成刺穿构造。它们是区域内逆冲推覆断裂同期及后期活动产物,其脆性变形部分是逆冲推覆断裂及派生次级逆冲推覆断裂的特殊前峰,即楔形前峰;而塑性部分是逆冲推覆断裂形成过程中,由岩石破碎－受拉张、垮塌－受压应力、地下水参与下塑变,并沿断裂流变侵位固结的产物,称之为因民角砾岩。刺穿构造组构复杂,可分成复式向斜型、复式背斜型、叠瓦型、半边背斜型及因民角砾岩型等。区域上刺穿构造组合成单冲式和双冲式。刺穿构造内铜矿体为改造富集型的脉状铜矿体,形态复杂多为盲矿体。它们受刺穿构造内与边界断裂平行的断裂系和有利地层（因民组三段、落雪组一、二段）、岩性（不纯白云岩）双重控制。此类型矿床在云南铜矿中占有较大比例,有大型矿床１个、中型４个、小型２７个及众多矿点。探明储量超过１３０万吨,且都为富矿。     

黄陵背斜的构造几何形态及其成因探讨

黄陵背斜位于扬子克拉通的东缘,其核部出露的崆岭群被认为是扬予克拉通的基底岩石,并成为华南地质学研究的热点地区。从区域上看,黄陵背斜紧邻江汉盆地,东西两侧分别是荆当盆地与秭归盆地,黄陵背斜和周缘盆地构成明显的隆起—坳陷相互对应的构造。详细的野外观察和构造几何学的剖析表明,黄陵背斜的两翼西陡东缓,构成不对称背形的穹隆构造。在穹隆形成过程中,相应的岩石变形以顺层滑脱及相关的褶皱和小规模的逆冲断层为主,在早三叠世薄层灰岩、志留纪龙马溪组页岩、奥陶纪灰岩、寒武纪炭质灰岩以及震旦纪陡山沱组薄层灰岩广泛发育,并具有垂向缩短的重力滑脱特点,构造叠加关系指示了其形成于晚侏罗—早白垩纪之间。在构造变形分析的基础上,并深入探讨了黄陵背斜成因的3种可能的动力学背景。