大巴山前陆西段叠加构造变形分析及其构造应力场特征

大巴山前陆西段发育典型的横跨叠加褶皱,清楚地记录了自身构造演化历史,为查明大巴山前陆构造体制转换提供了非常有利的条件。本文通过野外褶皱形态分析,结合层面和断层面滑动矢量的观测,获得大巴山前陆西段中生代主要的两期挤压构造应力场,即早期(T3—J1)的构造应力场以近南北向挤压为主,大巴山地区受其控制,发生近东西向展布褶皱变形,这期构造变形与印支运动有关;晚期,即J3—K1期间,大巴山构造体制发生重大转变,本区构造应力场由近南北挤压转变为近东西向强烈挤压,大巴山发生强烈构造变形,大巴山推覆构造带以断裂活动为主,镇巴—城口—房县断裂带强烈向大巴山前陆逆掩。而大巴山前陆则以强烈的近南北向延伸的褶皱变形为主,早期近东西向褶皱遭受强烈改造,形成大巴山前陆西段较为典型的横跨叠加褶皱构造。这期构造变形是燕山运动早期活动的结果。大巴山叠加变形的研究不仅为研究中国盆—山系统变形特征提供了具体例证,而且对大巴山前陆油气勘探起重要指导作用。     

大巴山侏罗纪叠加褶皱与侏罗纪前陆

大巴山是NWW_SEE走向的中央造山带中惟一的向南凸出大型弧型褶皱带,与秦岭—大别造山带的构造特征明显不协调。研究表明,大巴山弧型构造卷入了侏罗纪地层,因此不属于三叠纪中央造山带。秦岭、大别山和大巴山最新的证据证实侏罗纪曾经发生陆内俯冲作用,大巴山是侏罗纪陆内造山作用的产物。大巴山西侧为典型的叠加褶皱变形样式,三叠纪近东西向褶皱叠加上近南北向褶皱构成横跨型干涉变形图像。由此,确立了侏罗纪复合前陆的存在,证明中国东部甚至亚洲东部侏罗纪陆内造山的广泛性,晚侏罗世的“燕山运动”是波及亚洲中东部的重要构造事件。     

大巴山前陆弧型构造带形成机理分析

基于野外观察和构造测量,论述了大巴山前陆弧形构造带的基本构造特征,包括弧形带展布特征、分带特征、分段特征、分层特征、构造变形样式、叠加变形特征和古构造应力场特征等,在此基础上探讨了大巴弧形成的主要控制因素.指出大巴弧形成的机理不同于经典的碰撞造山模式,该弧形构造带经历了古生代大陆边缘伸展裂陷初始期、中晚三叠世碰撞造山雏形期和中晚侏罗世陆内造山定型期.造山作用前的古大陆边缘伸展作用及其产生的不规则边界形态对弧形带的形成起到了决定作用.其中先成的城口-房县弧形断裂带不仅控制了早古生代沉积-岩浆作用,同时成为大巴弧形成的主导边界条件,而弧形带两端的基底隆起也起到了重要的限制作用.根据实际地质资料设计的简单沙箱模型模拟了这个弧形带的形成条件和过程.     

大巴山造山带及其前陆盆地的构造特征和构造演化

大巴山造山带及其前陆盆地的构造特征具有显著的分带性,按不同褶皱型式和变形强度可划分为若干构造带。逆冲推覆和褶皱作用均从大巴山外侧向前陆盆地方面呈递进运移扩展。根据对沉积充填与相邻大巴山造山带隆升之间的关系,重建了前陆盆地的构造演化。大巴山造山带及其前陆盆地具有广阔的含气远景。     

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。     

大巴山前陆带东段神农架地区构造变形研究

神农架地区位于大巴山前陆弧形构造带东段, 以阳日断裂为界, 可分为北带基底拆离带和南带神农架隆起, 北带以E -W走向的基底拆离和盖层滑脱为特征, 古生界盖层褶皱紧闭; 南带神农架隆起周缘的盖层变形特征各异, 北缘变形较弱, 东缘变形很强, 其西、南周缘发育特征的裙边状褶皱构造, 南缘裙边褶皱以枢纽大角度倾伏为典型特征。古构造应力场反演结果显示, 该区主要受控于近S -N向主压应力作用; 受到神农架、黄陵两个隆起相向对挤作用, 神农架隆起东缘主压应力方向为NW -SE向, 两个不同方向的应力场可能均与早燕山期大巴山强烈的陆内造山作用有关。综合分析和对比结果显示, 大巴山前陆构造带东段的构造演化历史经历了印支雏形期和早燕山定型期两个构造演化阶段, 神农架基底隆起对大巴山前陆弧型构造带的形成起到了限制作用, 神农架地区的构造变形研究对于探讨大巴山前陆弧形带的形成和演化具有重要的指导意义。      

南大巴山前陆冲断带中带构造样式及变形机制

南大巴山前陆冲断带自北向南发育了根带、中带和锋带三条构造带。通过对处于中带的木瓜口-明月乡、城口-龙田乡两段剖面地质考察,结果表明该剖面叠瓦断层带经历了七期运动:三期NE-SW向的前展式逆冲运动,一期SE-NW右旋剪切运动,一期EW逆冲右旋运动,一期NE-SW向的左旋走滑运动及NE-SW向的正断运动,同时受到NW-SE的右旋剪切作用。结合前人年代学研究结果,初步探讨了剖面的变形机制,研究结果对南大巴山前陆褶断带的构造格架、矿产形成及油气分布远景研究均有一定的指导作用。     

四川盆地北部大巴山山前带构造样式与变形机制

利用最新的地震和地表地质资料,对四川盆地北部大巴山山前构造进行综合解释。按构造样式差异,将大巴山山前构造带划分出3个构造带：通江-黄金口西NW向潜伏断褶带、五宝场-铁山坡NW-NE向构造交汇带及温泉井-奉节近EW向构造带;其对应的前缘构造样式分别为反冲断层型、褶皱滑脱型及双向冲断-褶皱型。中生代以来的构造变形主要有2期：印支晚期,以NE向褶皱作用为主;燕山中、晚期-喜马拉雅期,以NW向冲断-褶皱作用为主。大巴山前缘构造受不同方向挤压应力联合作用的控制。     

大巴山构造演化的石英ESR年代学研究

运用α石英热活化ESR定年法对大巴山构造带58件样品进行了研究。结果显示北大巴山经历了三个主要构造演化阶段,分别为2437～2015 Ma (晚印支期)、1656～912 Ma (中晚燕山期)、686 Ma至今(喜山期)。南大巴构造带则经历了170～160 Ma (早燕山期)、1473～941 Ma (中晚燕山期)、667 Ma至今(燕山末期-喜山期)三个构造演化阶段。南北大巴在变形时间上相关,显示南北大巴在构造变形上的耦合性。代表南大巴强烈变形的轴面劈理和破劈理主要发育于1472～941 Ma,显示主变形期在中晚燕山期,并具有明显的前展式变形特征。破劈理中石英脉ESR年龄还显示出南大巴构造带两端变形早(早燕山期即已卷入强烈变形),中间变形稍晚(中燕山期开始强烈变形)。喜山期(667 Ma至今)南大巴以构造隆升和右行走滑拉张为特点,构造活动渐趋稳定。ESR测年结果与区域构造响应及同位素年代学和沉积年代学结果一致。     

大巴山前陆北西向褶皱的厘定及其意义

大巴山位于南秦岭造山带与上扬子前陆交接部位,其西北缘地区发育规模大、方向各异、叠加特征明显的褶皱构造体系。通过关键地区的褶皱及其叠加变形的几何学、运动学及时空序列的研究鉴别出至少是三期褶皱构造,包括北东—近东西向、近南北—北北西向和北西向褶皱。本文详细介绍北西向褶皱的厘定依据和空间构造要素,研究其对晚侏罗世形成的大巴山弧形褶皱带的叠加改造及过程。根据区域变形的特征分析,以及下白垩统地层卷入北西向褶皱变形的事实,推测这组褶皱形成与早白垩世晚期或其后的收缩变形事件有关,但其地球动力学背景仍需进一步探讨。大巴山地区北西—南东向褶皱的厘定有助于完善和深化大巴山西缘地区构造演化及地壳变形历史的认识。     

大巴山国家地质公园构造地貌景观构造变形期次研究

通过野外路线考察,典型地区填图,地质、地形图判读发现,大巴山国家地质公园主要构造地貌景观横向分布呈现由NE至SW即从造山带向前陆盆地方向逐渐减弱特征;纵向上明显受早期构造格局和岩石类型约束,在区域上呈现NW—SE向延展的平行岭谷地貌,山峰和谷地的走向与地质构造线基本一致。通过对主要构造地貌景观构造应力和变形期次判别探讨,确定构造地貌景观形成的构造期次大致为三期,应力主要来自于NE—SW、SE—NW向,反映该区不仅受到NE—SW向的冲断挤压变形作用,还受到SE—NW向的右旋剪切挤压变形作用,推测是由多期受力叠加改造而成。通过ESR及14C定年确定距今12 Ma以来,该区在500 kaBP、278 kaBP、29 kaBP分别出现三次规模较大的快速抬升运动,提供了与其构造景观形成密切相关的新构造运动年代学证据。     

南大巴山上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组泥岩元素地球化学特征

元素地球化学在沉积环境判别中发挥重要的作用,尤其是沉积物形成时的氧化-还原环境和底层水体状况。本文对南大巴山上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组泥岩开展了元素地球化学分析,结果表明：临湘组Al₂O₃含量高于五峰组,五峰组-龙马溪组向上逐渐增加,TiO₂和Al₂O₃具有相似的特征,二者与TOC呈负相关;氧化-还原敏感元素U、V和Mo较为富集,表明沉积时处于缺氧环境,不同剖面不同层位存在两次强烈富集异常,指示其为硫化环境;稀土元素均表现为轻稀土富集、重稀土亏损,略微右倾的稀土元素配分模式,具有明显Eu负异常,其中五峰组-龙马溪组Ce负异常,缺氧环境,栗子坪少数Eu正异常,可能存在热液活动;氧化-还原敏感元素比值、Mo/TOC及Mo_EF-U_EF的协变模式揭示了南大巴山奥陶纪-志留纪之交主体上处于弱滞留贫氧-中等滞留缺氧的开阔海环境,主要受控于海平面升降变化和沉积时古海底地形,局部受北侧秦岭洋盆内洋流影响。     

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。     

天山两侧山前新生代构造变形特征及其成因刍议

摘要：天山两侧山前新生代构造变形强烈,是研究盆山耦合动力学机制的理想场所。文中在综合分析前人资料基础上,结合作者的野外观测和分析,综述了天山两侧盆山转换部位不同段的新生代构造变形特征,并进行对比分析。结果显示,新生代构造变形在天山南北山前相似性和差异性共存:变形由山体向盆地扩展,时间逐渐变新;但是南侧比北侧变形起始时间早,地壳缩短量和缩短率大。在东西方向上新生代构造变形也存在明显的分段相似性特征,整体上显示出斜方对称的变形图像:东天山博格达山前为基底式逆冲推覆,南侧为走滑变形;中天山南北两侧为多排子的褶皱 逆冲推覆构造,西天山南侧也为基底式的逆冲推覆,北侧为走滑变形。综合前人研究,认为印度和亚洲大陆的碰撞及其随后陆陆汇聚作用的远程效应,是形成天山两侧山前新生代构造变形在南北方向上相似性和差异性的主要原因;而天山山体内部先存的相对刚性地块和大型断裂,则导致了新生代构造变形的东西向分段差异性和斜方对称的特征。     

西藏终碛湖溃决形式研究

西藏终碛湖众多,一旦发生溃决,将造成巨大损失。冰湖溃决机制的研究对冰湖溃决预测和溃后灾害评估是十分必要的。将冰湖终碛堤视为天然堆石坝,用水力学和土力学理论研究冰湖溃决的力学机制。重点研究溢流型溃决形式和管涌型溃决形式,根据野外观测数据和前人的研究,发现溢流型溃决的溃口多呈梯形或圆弧状形,对比真实数据发现溃口顶宽与坝高的关系,并且所有冰川终碛堤都表现为局部溃决。通过实地考察、取样分析,判断光谢措终碛堤的可能渗透破坏形式。     

统一应力场中基底断裂对盖层复杂断块变形的影响——来自砂箱实验的启示

基底先存断裂的活动会对其盖层岩层的变形起到较大的影响,尤其当应力直接作用于基底时更是对变形起到了控制作用。通过一系列的砂箱实验模拟分析了在统一的构造应力场中,当深部的基底断裂作平移滑动时盖层断块的被动变形情况:当其具有伸展分量时,会形成一个近对称的走滑 伸展裂谷形态,当具有挤压分量时,会形成以逆冲走滑断裂为边界的对称的局部挠曲隆起;同时在剖面上会形成典型的走滑构造特征,变形区域的大小与伸展或挤压分量的大小有关。先存的盖层断块受到基底作用力时,除内部变形本身还会发生旋转,形成局部的拉伸和挤压区;当一个地区的基底断裂多次活动甚至发生反转时,就会使地表形成特别复杂的构造现象;郯庐断裂带中段的埕岛-垦东潜山构造带的变形是一个典型的走滑基底控制的情况,实验结果证明基底的走滑反转变形造成这些断块的旋扭,盖层的非完全反转形成了剖面上的“复式花状构造”。     

数值模拟在沉积盆地褶皱冲断构造变形研究中的应用与发展

数值模拟是一种利用电子计算机,通过数值计算和图像显示的方法,研究工程问题、物理问题乃至自然界各类问题的方法。随着高性能计算的不断发展,数值模拟方法在沉积盆地构造变形研究中的应用不断扩大,学术界和工业界将数值模拟方法广泛应用于盆地构造变形特征与变形机制的定量研究,取得了丰硕的成果。本文在系统分析前人数值模拟成果的基础上,阐述了有限元、有限差分、边界元和离散元四种常用数值模拟实验方法的特征和应用。同时,本文对近年来数值模拟方法在沉积盆地褶皱冲断构造变形中的研究进展进行了分类总结,重点介绍这一方法在构造特征与变形机制研究中取得的成果,为数值模拟方法在盆地构造变形领域应用的不断扩大和深入提供参考。最后,本文对数值模拟技术在目前应用中面临的问题和未来的发展方向提出了一些看法和建议。     

深部岩体非线性蠕变规律研究

对深部工程中不同深度的巷道围岩在高地应力作用下的蠕变破坏过程进行了数值模拟，得到了时间-蠕变、水平地应力-蠕变曲线组和时间-水平地应力-蠕变三维曲面。应用Mohr-Coulomb和Griffith破坏准则，获得了高地应力岩体的蠕变破坏规律，并计算验证了郑榕明和孙钧提出的非线性流变理论。