基底收缩对挤压构造变形特征影响——来自砂箱实验的启示

进行了 4个砂箱模型的模拟实验。其中基底收缩单侧挤压剖面模型以形成后冲叠瓦式断层为特征 ,基底无收缩单侧挤压剖面模型则以发育前冲叠瓦断层为特征。基底收缩斜向双侧挤压平面模型形成两组不同走向的逆断层 ,一组为与挤压带边界基本平行的主控断层 ,另一组为与挤压方向近于垂直的雁列断层。而基底无收缩斜向双侧挤压平面模型仅形成一组与挤压带边界基本平行的逆断层。这些模型的实验结果表明 ,基底收缩对挤压构造变形特征具有重要的影响。后冲 (或向陆冲向 )叠瓦式这种较为罕见挤压构造、以及与挤压方向近垂直的雁列断层的形成与基底的收缩作用有关。对于类似于焉耆盆地这种通常认为是压剪形成的挤压构造组合 ,笔者认为用“基底收缩条件下的斜向挤压作用”可更加贴切地加以解释。     

走滑断裂叠置拉张区构造变形的物理模拟及启示

走滑断层的走滑量研究是构造分析过程中的关键,本文运用走滑断裂拉张叠置部位的构造物理模拟方法作为走滑量求取的手段,利用与自然界吻合程度较好的脆性-塑性双层模型对走滑拉张叠置部位进行模拟,发现叠置区主要发育与主边界断层呈80°~90°的横向断层(T断层)和呈顺时针45°的斜向断层(R剪切)两种类型的次级断层。通过改变实验中走滑断裂的叠置长度、横向间隔距离以及走滑量,计算不同实验中横向断层与斜向断层数量的比例并对实测数据进行拟合,结果显示:(1)叠置长度以及走滑量的增加或者横向间隔距离的减小,都会导致横向断层与斜向断层数量比的增加;(2)每组实验中的上述四个实测变量之间存在着特定的对数关系,通过对自然界中的走滑断裂拉张叠置区进行同比例缩小的构造物理模拟实验,获得四者之间的函数关系,从而可以确定走滑量。将构造物理模拟计算走滑量方法应用于渤海海域辽东湾地区郯庐断裂带,得到其新构造运动以来约发生了2.1 km的右旋走滑活动。     

雁列构造是走滑断层存在的充分判据?--来自平面砂箱模拟实验的启示

多年来 ,雁列构造被作为走滑作用的结果、并得到物理模拟实验模型的支持 ,通常作为走滑断层的判据加以运用。本文根据针对黄骅盆地所设计的曲折边界基底均匀伸展模型和针对焉耆盆地所设计的基底均匀收缩斜向挤压模型的砂箱实验结果 ,给出了雁列构造另外的成因解释。认为雁列构造的成因并非局限于基底走滑作用 ,基底均匀变形条件下的斜向伸展或斜向挤压作用均可形成雁列构造 ,因此雁列构造不能作为走滑断层存在的充分判据。     

伸展边界方向对伸展盆地正断层走向的影响——来自平面砂箱实验的启示

五种不同边界几何条件的平面砂箱实验模型表明,一个方向的伸展变形可因伸展边界方向的变化形成不同走向的正断层,伸展裂陷盆地中不同走向的正断层并非一定代表不同方向区域构造应力作用、或多期构造变形的结果。伸展裂陷盆地正断层走向受伸展边界走向和构造伸展的方向共同控制,伸展边界的控制力随距离增大而逐渐衰减。伸展边界附近的断层走向主要受伸展边界方向控制,大致反映伸展边界方向。盆地内部断层走向主要受构造伸展方向控制(趋向于垂直构造伸展方向),主要反映构造伸展方向。盆地伸展边界方向的变化可以引起伸展裂陷盆地内部断层走向的转向。因铲式正断层上盘滚动变形产生的正断层,其走向平行于铲式边界断层的走向。     

辽东湾坳陷东部地区走滑断裂发育特征及走滑量的估算

运用丰富的三维地震资料,详细刻画了辽东湾坳陷东部地区三条主干走滑断裂的平面和剖面特征,不同走滑断裂发育特征不同,以及同一断裂也具有分段差异性。整体而言,辽东湾坳陷东部地区在平面上,由东到西、从南北两端向中间,走滑强度逐渐增大。通过构造物理模拟实验的方法,对辽东湾坳陷三条主干走滑断裂的走滑位移量进行估算,结果表明,辽中地区走滑断裂走滑量大于辽东地区;而三条断裂在渐新世时期的走滑位移量和平均走滑位移速率均是最大的,说明辽东湾坳陷东部地区在渐新世时期走滑活动强烈。     

走滑断裂“分期—异向”变形过程砂箱物理模拟：以塔里木盆地顺北5号断层北段为例

塔里木盆地顺北5号走滑断裂是顺北及邻区一条克拉通内小尺度走滑断裂带,整体分为3段：北段、中段和南段.选取顺北5号断层北段为研究对象,结合断层几何学和运动学解析,应用构造物理模拟实验,明确了走滑断层的变形特征与形成机制.结果表明：顺北5号断层北段主体表现为多段式特征,发育平直型、压隆型和拉分型3种类型构造样式.北段主要活动时期为加里东中期Ⅲ幕与加里东晚期,表现为两期异向叠加变形作用,早期（T74界面）表现为多种组合样式分段生长特征,晚期（T70界面）表现为雁列式正断层分布特征.基于顺北5号断层北段砂箱物理模拟证实,早期走滑作用控制断层分段变形特征,晚期张扭作用控制着雁列式断层的分布规律.因此,“分期-异向”叠加变形控制了顺北5号断层北段走滑断层的变形过程和形成机制.     

Y字型基底碰撞对盖层构造的影响物理模拟实验

根据相似性原理,选择橡皮泥和松散的细沙为实验材料分别模拟盆地的基底和盖层,在挤压应力条件下,模拟基底的Y字型碰撞对盖层构造的影响。实验表明:①基底“Y”字型碰撞初期,盖层出现基本对称的背冲构造,影响范围取决于基底的产状和盖层的厚度。②碰撞后期,盖层变形因基底变形的不同而不具对称性。③一侧基底的变形制约另一侧基底构造的发育,即使岩石力学性质相似的基底变形样式也可能不同。     

东濮凹陷构造变形的物理模拟研究

东濮凹陷是一个研究程度较高的含油气区,前人在构造变形研究方面多注重于伸展变形的几何学分析而忽略了形成机制中走滑分量的作用。本文在对区域地质背景和东濮凹陷构造特征分析基础上,设计平、剖面砂箱实验对该凹陷的构造变形进行伸展-走滑模拟研究。结果表明:(1)具走滑性质的断裂组合形成的构造样式更加复杂多样,走滑断层弯曲会产生挤压或伸展分量,在相邻的区域内形成局部的凹陷和隆起,主动盘的不同会形成不同的断裂组合;(2)在区域NNW—SSE向伸展变形下,形成了东濮凹陷两洼一凸的近对称格局,基底深断裂的张扭性开裂加速了凹陷的形成,主断层上、下盘均有明显的活动;(3)受基底断裂活动影响,大约Es~2-Ed沉积期凹陷存在一个明显的右旋走滑变形期,在凹陷的中部隆起带上出现了负花状、火焰状等典型走滑构造样式,走滑变形具有阵发性特点。     

渤海海域渤东地区新生代断裂特征及对油气的控制

由于郯庐断裂带控制着渤海盆地渤东地区断裂构造特征及油气聚集,在精选4条二维测线及PL2-2和LD32三维区块精细解释的基础上,系统研究了渤东地区新生代构造变形特征及郯庐断裂带对油气的控制作用.结果表明,渤东地区在平面上整体呈“入”字型排列,并由渤东1号断层及渤东2号断层组合发育成复合堑—垒结构,由此区域分为南、中、北3个区.郯庐断裂带在渤东地区的3个分支整体控制着渤东地区断裂的形成及演化.由三维地震资料精细解释渤东地区断裂系统为古近纪伸展断层系统和古近纪末期—新近纪走滑断层系统的叠加复合.渤东地区断裂演化影响烃源岩的分布与热演化,控制油气的运移及圈闭的形成,渤东低凸起及渤东凹陷中央走滑带形成的反转构造以及渤东凹陷东斜坡是有利的油气聚集带.     

库车坳陷中段基底断裂特征及其对盐构造变形的影响

基底断裂对盐构造的形成演化过程有重要控制作用。针对库车坳陷盐构造最为发育的克拉苏构造带和秋里塔格构造带,运用最新的二维和三维地震资料解释方案,分析了基底断裂的几何学特征、形成过程,及其对后期盐构造变形的影响。结果表明：库车坳陷不同地区基底断裂和盐构造变形样式有较大不同;基底断裂几何样式的差异,是导致盐构造复杂多变的重要原因。基底断裂的活动一定程度上影响了原始盐层的沉积厚度,还控制了盐构造的发育位置和变形样式。物理模拟实验表明：基底断裂在后期变形中相对于无断裂区可优先活动,使盐下层构造变形的传播距离变大,而盐上层变形传播距离减小。此外基底断裂的活动还可促使断裂顶部盐上层的褶皱作用增强,并发育新的断层。有限元数值模拟实验表明：在构造挤压初期,即使是远离山前的秋里塔格构造带,基底断裂顶部也可出现明显的剪应力和应变增大区域,这是该地区盐构造规模宏大的重要原因。     

下扬子地区古生代盆地的改造变形

包括苏北-南黄海地区在内的下扬子区海相古生界盆地,在中三叠世末以来的构造演化过程中,经历了3期不同性质构造作用的改造变形。(1)在中三叠世末-早、中侏罗世的印支运动期,发生了江南-雪峰基底拆离体由南东向北西方向(同时派生由南向北,由东向西方向)的逆冲推覆,以及后缘弹性松弛断陷构造作用的改造,使海相古生界盆地发生了第Ⅰ期的由强及弱、递进衰减的逆冲 褶皱变形。(2)在晚侏罗-早白垩世的燕山运动期,叠加了第Ⅱ期以郯庐断裂带为代表的NNE向大陆平移走滑构造的左行简单剪切,以及拉分断陷构造作用的改造变形。(3)在晚白垩世-古近纪的喜马拉雅运动期,下扬子区在由南向北的伸展拆离与多米诺式拉张断陷构造作用下,受到了第Ⅲ期的变形改造。这3期构造变形作用促使扬子板块海相油气的早期聚集、晚期热演化和再分配。文中将重点讨论下扬子区板内海相古生界盆地自中三叠世末以来所经历的3期不同性质构造作用的改造变形。     

从地震信息看新生代郯庐断裂带的展布与活动

郯庐前新近纪断裂带为中国东部滨太平洋地区一条巨型张扭走滑构造带。利用地震信息分析地质结构,可将其分为南、中、北三大段和七亚段。按其影响范围的规模可划分为广义和狭义两类:广义郯庐前新近纪断裂带地质结构是“两凹夹一隆”,狭义郯庐前新近纪断裂带则指高垒带与两侧(邻)的断层组合。断裂带内外都发育有反转、花状构造。狭义郯庐前新近纪断裂带走向为NNE,仅在嘉山以南为NE向,其两侧的前新近纪断层大体上都为EW、NE和NEE走向,与狭义郯庐断裂呈锐角相切。古近纪构造层中,由南到北郯庐断层两侧箕状断陷边界都由生长断层所组成,说明郯庐断裂两侧的古近纪断陷应属拉张盆地,并非拉分盆地,郯庐古近纪断裂动力学是拉张而非拉分构造应力场。古近纪构造层在拉张翘倾运动中叠加了右旋走滑地质应力,这种右旋走滑应力是太平洋板块向西俯冲至欧亚板块之下的结果。中生代郯庐断裂的动力学表现为库拉板块向北俯冲至欧亚板块之下形成的左旋平移现象。郯庐断裂NE向平移走滑与北西向隐蔽断裂的相交处是发生破坏性地震的构造部位,因此,应特别重视对高丽营北东向生长断层与渤中-孙河-南口北西向隐蔽断层相交处地震动向的监控。     

基底先存构造对裂陷盆地断层形成和演化的控制作用规律

针对基底先存构造对裂陷盆地断层控制作用研究中存在的问题,应用脆性断裂新理论--“不协调性准则”来阐述、分析裂陷盆地基底先存构造控制断层形成和演化的力学机理,确定基底先存构造活动性的变化规律,探讨并初步确定基底先存构造对裂陷盆地断层形成和演化的控制作用具有如下规律: (1)先存构造(特别是先存断裂)优先活动,这是基底先存构造能控制沉积盆地断层形成和演化的根本原因。(2)先存构造对盆地断层控制作用的强度决定于其活动性,它由先存构造的产状、力学性质和应力状态决定,可以用先存构造活动性系数(fAS)来定量描述。(3)受基底先存断裂控制的断层发育的位置和延伸方向(走向)、形成次序、继承性特征,以及分布规模等都表现出显著的规律性。(4)与伸展方向垂直,且与σ1夹角为45°-(/2)的基底先存断裂对断层的控制作用最强;随着走向与伸展方向的夹角α逐渐变小,以及倾角偏离45°+(/2),对断层的控制作用就逐渐减小。(5)基底先存断裂的规模越大,对断层的控制作用就越强;受大规模基底先存断裂控制的断层往往构成裂陷盆地的构造格架。(6)随着薄弱带抗剪强度的减小,基底先存薄弱带发生破裂的可能性不断增大,对断层的控制作用不断增强;而相对基底先存断裂而言,其影响程度则相对偏弱。上述认识可以为裂陷盆地地震资料的构造解释提供理论模型,为裂陷盆地断裂系统的形成和演化的深入研究提供理论指导。     

华北板块南缘的变形分解:洛南-栾川断裂带与秦岭北缘强变形带研究

秦岭洛南-栾川断裂带具有左旋斜向俯冲的运动学特征,其产状一般为107°/N∠65°。华南板块的俯冲方向为80°,俯冲角度为42°;华南板块运动方向为42°,运动方向与华北板块南部边界的夹角为65°,汇聚角25°。秦岭北缘强变形带内褶皱枢纽延伸方向为290°,与洛南-栾川断裂带存在15°的夹角。逆冲断层走向与褶皱的枢纽方向基本一致,大多数断层与洛南-栾川断裂带有相同的运动学极性,性质为左行平移逆断层。平移正断层走向主要为NE SW,断层性质、展布方向、运动学特征与板块汇聚的应力作用方式吻合;片理、片麻理走向117°,与洛南-栾川断裂带走向夹角为10°。在垂直剪切带的剖面上,系统观察岩石变形特征,测量面理产状,进行岩石有限应变测量,岩石非共轴递进变形分析结果表明:秦岭北缘强变形带内由南向北面理走向与剪切带走向的夹角逐渐增大,岩石剪应变量依次递减,造山带变形具有“三斜对称”特点。