柴达木盆地北缘东段石炭纪至白垩纪构造演化 模式及地层缺失原因探讨

为了明确柴达木盆地北缘东段石炭纪至白垩纪盆地演化历史,分析石炭系—侏罗系缺失的原因,本文重新确定了石炭系和侏罗系残余地层分布范围,并根据平衡剖面恢复和断裂落差计算,分析了主要断裂的活动特征,提出了柴北缘东段石炭纪至白垩纪的构造演化模式。应用有限单元法模拟了柴北缘东段印支期(三叠纪)、燕山早期(早—中侏罗世)、燕山晚期(晚侏罗世—白垩纪)的应力场,对构造演化模式加以验证。研究结果表明:柴北缘东段自石炭纪至白垩纪经历了石炭纪—二叠纪伸展、三叠纪挤压褶皱、早—中侏罗世断陷、晚侏罗世—白垩纪早期挤压坳陷和白垩纪末挤压反转五个构造演化阶段。三叠纪,柴北缘东段在印支期发育两排近东西走向的背斜凸起,造成石炭系—二叠系在各地区遭受不同程度的剥蚀;侏罗纪—白垩纪早期,欧南地区为继承性隆起区,未完全接受沉积;白垩纪末,受燕山晚期旋回影响,构造反转,逆冲断裂复活,绿梁山、锡铁山、埃姆尼克山、欧隆布鲁克山等主要山体隆升,遭受剥蚀。     

长江三峡工程构造应力场数值模拟

本文分别进行了长江三峡工程区域1/100万现今构造应力场有限元数值模拟和长江三峡工程库首区1/50万燕山期、新构造期和现今构造应力场演化规律模拟和分析。区域模拟结果表明:坝区不存在发生大于5级地震的构造应力场背景,库首区模拟结果表明:坝区不存在发生大于3级地震的构造应力场背景。     

北衙金矿区构造应力场数值模拟

在矿区地质背景研究的基础上,运用有限元原理采用线弹性模型,对北衙地区进行了三维构造应力场数值模拟。模拟结果表明,北衙向斜为一断陷盆地,向斜西翼存在隐伏断裂。在东西向挤压力作用下,在向斜两翼的应力拉张区内产生四条近南北向的断裂(组),为斑岩岩浆上侵以及金铅锌多金属矿的赋存提供了有利的构造部位。     

柴北缘含煤区构造演化与构造控煤作用

采用共轭剪节理古应力场反演、沉降史反演和平衡剖面分析方法,将柴北缘含煤区构造演化划分为5个阶段：前中生代、基底形成阶段;早、中侏罗世伸展沉降阶段;晚侏罗世-白垩世构造反转、挤压抬升剥蚀阶段;古新世-渐新世强烈挤压阶段;中新世以来盆地定型阶段。印支期后多次大规模的构造运动,使得煤系展布呈现出南北分带、东西分区的基本规律。三条隆起带南麓,含煤地层抬升变浅,多遭受剥蚀;三条凹陷带内煤系广泛分布,浅部形成较大面积的有利勘查开发区块,为柴北缘预测找煤的重点区域。     

信阳地区现今构造应力场数值模拟

研究活动断裂的构造格架，以震源机制解和现今位移测量资料为基础，采用非连续介质有限元法，对信阳地区现今构造应力场进行了数据模拟。结果表明，信阳地区现今区域构造应力场的特征反映出沿北西向游河-赐儿山、龟山-凉亭活动断裂和北东向张湾-平桥、南湾-湾Si河港活动断裂的端部和拐点应力集中；信阳市燃气混气站场址处于构造应力平缓区，构造应力集中区离燃气混气站场址的距离均在7km以上。这一结果为信阳燃气混气气站工程的建设提供了现今构造应力场方面的依据。     

汶川地震前后龙门山地区区域构造应力场演化的数值模拟

以龙门山地区为研究对象,采用数值模拟方法,通过模拟强震发生前后以及发生时的构造应力场特征,得到了龙门山地区构造应力场变化规律。结果表明,龙门山地区在汶川地震到地震时到地震后的最大主应力和剪应力的数值和方向均发生了改变,最大主应力方向整体上由NEE变为SEE,但在不同地区这种变化表现有所差异。剪应力在震前和震时均有局部区域出现了集中,特别是在映秀附近; 但在地震后,区域内剪应力相对均匀分布,而且与地震前相比,剪应力在龙门山前山断裂和龙门山中央断裂分布的值明显减小,在后山断裂附近分布的剪应力数值增大。同时地震后剪应力在龙门山中央断裂上集中的区域逐渐向东北方向移动。应力场变化规律与地震时的地表形变规律和震后余震的分布规律一致。     

青藏高原中段现今构造应力场的数值模拟

将地壳岩石看成粘性流体,对青藏高原中段进行了构造应力场和速度场的有限元模拟。模拟结果表明:青藏高原总体向北和向东位移,向北的位移速度是南部最大,由南向北逐渐减小;向东的位移速度以唐古拉断裂附近最大,南北两侧逐渐减小,形成"挤出"现象。最大主应力方向在南部以NNW向为主,北部以NNE向为主,总体为近SN向。将模拟结果与构造勘察、地震活动和GPS测量结果进行了对比,它们具有很好的一致性,良好地揭示了青藏高原构造活动规律、断层活动强度和东向位移的驱动机理,青藏高原现今活动是印度板块向北推挤和深部物质东流共同作用的结果。      

华北地块北缘及邻区显生宙构造应力场

华北地块北及邻区显生宙不同时期存在不同类型的造山作用，古生代以陆缘俯冲造山为主，中生代以陆内挤压造山为主，新生代以陆内伸展造山为主，不同造山阶段存在不同的区域构造应力场，晚古生代陆缘俯冲造山阶段，区域最大主压应力方向以近南北向为主。中生代陆内挤压造山阶段，南北向边界挤压力的作用不为怕减弱，而北西－北西西向边界挤压力的作用不断增强；在中东地段，印支期－早燕山期－晚燕山期，区域最大主压力方向发生自南北     

松辽盆地徐家围子三维构造应力场数值模拟研究

本文采用有限元数值模拟的方法,以徐家围子断陷深层的重点勘探区域为研究对象,对深部构造应力场进行仿真。结果表明:研究区在断陷期的应力场以张性为主,局部表现为挤压性质;挤压比较强烈的区域多位于现今的构造高位置,徐西斜坡、丰乐低隆起和宋站凸起等地方相对明显;营城组沉积期间不一定发生过区域性的挤压运动,在左旋的张性环境下也可以形成挤压构造。     

柴北缘西段新生代弧形构造带演化历史及成藏过程

本文在钻井和二、三维地震数据精细解释的基础上,详细研究了柴北缘西段晚新生代弧形构造带演化历史和油气成藏过程。认为柴北缘西段是由一系列沿造山带前缘展布的弧形逆冲断裂和褶皱组成的弧形构造带。晚新生代以来的构造演化具有自山前向盆内扩展,东西两侧向中间传播的特点,油气运聚与构造演化过程紧密耦合。各弧形构造带两侧形成时间早,生储盖配置好,且具有古构造背景,是油气运聚的长期指向,应是下一步优先勘探目标。     

塔中地区构造应力场数值模拟研究

构造应力场研究对于油气运聚分析及储层特征描述具有重要的理论和实际意义。本文根据塔中隆起断裂特征及其演化史,结合钻井资料,选择中下奥陶统碳酸盐岩为主要研究对象,应用大型有限元分析软件ANSYS,在处理断层问题时运用非连续的接触算法,模拟了中奥陶世末、中泥盆世末、三叠纪末、新近纪末的构造应力场,研究了该区不同时期的古应力分布特征。研究表明,最大主压应力受东部车尔臣-星星峡走滑断裂影响显著,在隆起区沿断裂带呈条带状低值分布,在不同时期塔中Ⅰ号断裂带无一例外地位于最大主压应力的最低区,反映了塔中断裂带尤其是塔中Ⅰ号断裂带是油气运移的有利指向区。最小主压应力沿断裂带呈条带状高值分布,在断裂的上盘、断裂走向发生变化和断裂的倾末端是张应力高值区,为张裂缝发育的重要构造部位。最小主压应力和最大剪应力受车尔臣-星星峡走滑断裂的影响明显减弱。     

构造应力场三维数值模拟的有限单元法

目前构造应力场的研究主要是基于平面的二维分析,随着油气成藏过程三维模拟的发展,应力场的三维数值模拟显得越来越重要.从三维空间角度出发,分析了应力场的有限元模拟与求解的整个过程.基于不规则六面体单元的角点网格数据模型,对有限元求解法进行了分析与研究并提出计算方法.基于不规则角点网格数据模型的三维构造应力场有限元计算方法是本文的创新点.最后用上述方法对东营凹陷的牛庄-王家岗区域三维应力场进行了实际模拟计算,计算结果相比于其他数据模型更符合实际情况.      

塔里木盆地大北气田构造应力场解析与数值模拟

构造应力场研究对于塔里木盆地大北气田的开发具有重要理论与现实意义。通过区域断裂与背斜长轴走向、钻井诱导缝走向与井壁坍塌方位分别确定了古、今构造应力场的方向,采用测井资料计算了古、今构造应力场的大小。在此基础上,利用ANSYS有限元分析软件建立了大北气田主体气藏区大北102区块和大北201区块的地质模型,并通过测井资料计算及动静态转换确定岩石力学参数,利用构造应力场解析结果确定边界条件,进行了大北气田古今构造应力场的数值模拟,分析了构造应力场的分布规律以及构造应力场与构造裂缝和产能的关系。结果表明:大北气田古、今水平最大主应力方向分别约NNW336°和NWW305°,应力大小分别具有σHσhσv和σHσvσh的特征,分别属于Ⅱ类和Ⅲ类地应力;主应力和主差应力在平面上表现为背斜高部位为低值、翼部为高值,纵向上随深度增加而增大;构造裂缝的走向受控于水平最大古构造应力方向,与现今水平最大主应力方向近似平行或呈小角度相交,构造裂缝可沿走向继续延伸,开度也不会因构造挤压作用大幅降低,有效性可得到很好的保存,气藏区构造裂缝发育程度与主差应力的大小呈正相关关系;背斜高点是构造应力的低值区,油气在应力势差和浮力的共同驱动下聚集成藏,其中主差应力较大的井点构造裂缝较发育,无阻流量较高,因此在背斜高点主差应力较大的区域部署井位,有较大概率获得天然气的高产。     

柴北缘的大地构造演化及其地质事件群

柴达木盆地北缘及邻区包括六个二级构造单元:中南祁连地块(宗务隆天山期裂陷槽)、欧龙布鲁克微陆块、柴北缘祁连期结合带、柴达木地块、东昆仑晚天山-印支期结合带(东昆北岩浆弧)和西秦岭结合带.其中柴北缘及邻区的大地构造演化,经历了前寒武纪基底成生与演化、祁连期洋-陆转化、天山-印支期板内变形和中新生代陆相盆地演化-高原隆升等四个阶段.本文在论述各个演化阶段的沉积事件、岩浆活动、变质作用、构造形迹和成矿作用等地质事件群的基础上,对柴北缘的变质基底、全球大地构造对比和显生宙花岗岩等重大基础地质问题进行了讨论.     

三维构造应力场数值模拟在含油气盆地构造裂缝分析中应用初探

在三维构造应务场数值模拟的基础上,依据岩石破裂准则、岩石内各点单位体积的形变比能分别进行目标层构造裂缝发育程度与岩石破裂系数、应变能之间定量关系研究、探索三维构造应力场数值模拟在含油气盆地裂缝分析中应用的思路方法。     

利用GPS观测资料反演华北地区现今构造应力场

根据已获得的最新GPS观测资料,利用有限元方法反演华北地区现今构造应力场。反演结果表明,华北地区现今构造应力场除受55°～235°方向的压应力外,同时还受到140°～320°方向的拉应力,其中 NE－SW向的压应力最大,约为SE－ NW向的2倍。认为这一应力场是2种动力学过程的叠加,一是印度板块和太平洋板块的挤压,其中来自印度洋板块的作用力最大,约为太平洋板块作用力的1.5倍;另一个是因地幔隆起而产生的NW－SE向水平拉张力。     

黄骅坳陷中区明下段末期构造应力场三维数值模拟

以翔实的地震、钻孔资料为基础建立了三维数值模型。对黄骅坳陷中区明下段末期的古构造应力场进行的模拟,获得成藏关键时刻凹陷内部空间的应力状态。指出挤压应力场中的相对低值区是油气聚积的有利区域,因为区内不仅存在开放的断裂系统,而且是最小主应力的汇聚中心,是油气运移的指向。该模拟结果可为分析油气运移、聚积规律提供重要的参考资料,为油气藏的进一步勘探开发提供依据。     

北大港构造带东翼华北期构造应力场模拟

通过对北大港构造带东翼对油气运聚影响较大的华北期(52~23.5 Ma)进行应力场模拟,结果表明,华北期构造运动的最大主压应力方向为近ESE向。华北期构造运动在北大港构造带东翼的构造剪应力值分布在18~42 MPa,大多分布在22~32 MPa,而在22~25 MPa间有较明显的梯度带,塑性变形后应力释放处,为构造裂缝发育区带。构造裂缝发育区NEE向的断层与华北期构造应力方向之间的夹角较小,开启性较好,有可能成为油气运移和聚集部位,但是也有可能成为油气散失的部位。结合现今构造应力场的模拟结果,综合分析认为构造剪应力值在22~25 MPa的构造发育区带内的ESE向的裂缝发育区带可能形成较好的油气藏,而ENE向的裂缝发育带则易成为现代油气散失的部位。     

柴北缘马海古隆起形成机制数值模拟分析

柴北缘马海古隆位于柴北缘西段中部,由于受多期构造运动的影响,构造极为发育,油气勘探难度大。以构造地质学、石油地质学、层序地层学等理论为指导,利用下伏地层的削截和上覆地层层序的超覆、尖灭、地层的缺失等标志来识别古隆起,分析认为马海古隆起的形成是印支运动所引起的古特提斯洋关闭与基底岩性及刚度差异联合作用所致;利用美国Itasca公司开发的基于拉格朗日元法的有限差分程序FLAC3D,建立岩性均匀的莫尔-库仑弹塑性介质模型,从定性的角度模拟验证马海古隆起形成所受的构造应力的方位。