盆地的形成和充填过程模拟：以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程,估算盆地的拉伸量,分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。     

沉积盆地充填过程的计算机模拟研究

利用计算机模拟沉积盆地的充填过程可加深对控制沉积层序发育的各种参数的认识,还可检验并预测沉积地层、沉积相和沉积体系的分布和配置规律。盆地充填的模拟方法可分为参控模拟和过程模拟,前者使用经验参数控制模拟行为,基本上是对地层几何形态的模拟,后者根据沉积作用的物理规律进行模拟,是一种更为逼近客观世界的方法．所用参数在不同尺度和不同类型的模型中不同,但海平面变化、构造沉降史、沉积物供给、沉积盆地的初始几何形态以及沉积物压实与均衡沉降等参数普遍使用．一维碳酸盐岩模拟模型已较成熟,二维模拟已得到广泛的应用,三维模拟将成为主要手段．模拟将建立在更为坚实的物理定律基础上．并将进一步考虑盆地内流体的流动和热史等．本文最后介绍Ｓｔａｎｆｏｒｄ大学的三维沉积过程模拟软件ＳＥＤＳＩＭ及其应用实例。     

拉伸盆地模拟理论基础与新进展

作为一种重要的盆地类型，拉伸盆地的理论模型和模拟研究发展迅速，已形成了较完善的系统理论。岩石圈拉伸的动力学模型主要包括：（１）瞬时或非瞬时的均匀纯剪拉伸模型；（２）双层或非均匀的纯剪拉伸模型；（３）拆离的简单剪切模型；（４）拆离－纯剪切模型；（５）简单剪切－纯剪切悬臂梁模型等。岩石圈的纯剪切和简单剪切代表了岩石圈变形的两个端元。拉伸过程中的减压熔融对盆地演化可产生重要影响。这些理论模型构成了拉伸盆地计算机模拟的理论基础。应用正演的理论模型与反演的回剥法相结合的模拟技术，可动态和定量地重塑盆地的形成演化，精确地预测沉积盆地的沉降过程、盆地构造格架、岩石圈深部结构以及热流分布等。这项研究已显示出巨大的、深远的研究和应用前景。     

拉伸盆地动力学定量模拟研究的进展及趋势

拉伸盆地作为一种重要的盆地类型一直受到重视，定量动力学模拟是一种迅速兴起并发展起来的一种盆地分析的方法，笔者主要介绍了：（1）拉伸盆地的沉降机制。（2）拉伸盆地的定量动力学模型。（3）拉伸盆地定量动力学模拟的实现方法。（4）拉伸盆地定量动力学模拟过程中的不确定性，从而使人们对这一领域有一个清晰的认识和了解，促进这一领域的研究和发展。     

湖平面相对升降对断陷湖盆充填过程影响的数值模拟

数值模拟工作的研究对象多为海相被动大陆边缘盆地, 湖平面相对升降对盆地充填过程影响的数值模拟尚处于起步阶段.根据松辽断陷盆地的充填特征, 采用数值模拟方法, 模拟了在湖平面总体上升背景下, 3个湖平面变化周期的断陷湖盆充填特征.在模拟过程中, 假定构造沉降和碎屑供应为常数, 湖平面升降为一正弦函数.模拟结果表明: (1) 每一个湖平面升降周期形成一个相应的层序, 在湖平面升降周期的极小值点形成层序界面; (2) 湖平面升降规模直接控制了所发育的层序规模, 所模拟的3个湖平面升降周期中, 第二周期湖平面升降规模较大, 所形成的层序的分布范围及厚度均较大; (3) 湖平面升降所形成的沉积层序要很好地保存下来, 必须具备以下条件: ①湖平面保持总体上升, 在总体上升的背景上叠加次一级的湖平面升降; ②在湖平面发生周期性变化的同时, 叠加盆地基底的沉降.在具备上述条件下所得到的模拟结果与实际剖面吻合较好.      

华北残留盆地煤层气成藏动力学过程研究——以沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘为例

在系统研究以沁水盆地等为代表的华北残留盆地煤层气地质特征、构造演化史、埋藏史和热史的基础上,运用数值模拟方法定量研究了其主煤层的煤层气成藏演化历程。结果表明,华北残余盆地煤层气成藏演化一般显示出微弱—活跃—散失3个阶段依次出现的总体特征;由于煤层气地质特征和构造演化史、埋藏史以及热史的差异,成藏类型可划分为演化活跃且煤层气高度聚集的活跃型、演化微弱且成藏程度较低的微弱型和两者之间的过渡型3类。其中第一、三类具有较好的含气性,即潜在的煤层气开发前景。     

混凝土拉伸断裂过程及尺寸效应的数值模拟

混凝土结构的尺寸效应是近几十年来一个十分重要的研究领域。应用材料破坏过程分析软件MFPA^2D，把混凝土视为水泥沙浆、骨料及两者间的粘结带构成的三相复合材料，对不同尺寸混凝土单边裂纹紧凑拉伸试样的断裂过程及其强度的尺寸效应进行了数值模拟。数值模拟结果与Bazant提出的尺度效应律表现出较好的一致性。     

构造形成序列的砂箱实验研究──以黄骅盆地中区新生代构造为例

按照黄骅盆地中区典型构造剖面设计砂箱实验模型,实验结果表明,通过砂箱实验可以有效重现构造形成的过程和序列,黄骅盆地中区新生代构造形成序列是：歧东构造带、歧中构造带、自东构造带、新港断层带,在同一构造带中断层形成的总体顺序是北倾断层略早于南倾断层。     

基底不均匀伸展对盆地构造形成特征影响的实验研究

不同基底伸展条件下砂箱实验模型变形特征的对比分析表明,基底的局部不均匀伸展可以导致伸展盆地构造格局的显著变化,复杂构造面貌并非总是意味着伸展盆地具有复杂的构造变形过程和变形历史。伸展基底的不均匀伸展可以导致锐交角平分线与伸展方向垂直的共轭剪切变形带。      

似新华夏式伸展盆海系的基本特征及其形成演化的力学机制

晚中生代(白垩纪)以来,中国东部及西太平洋大陆边缘发育一系列NNE、NE乃至NEE向(与纬向构造联合)的巨型右行张扭性断陷(地堑、半地堑)在平面上组成平行雁列的多字型构造,其深部发育同走向的上地幔隆起和基底拆离,地表常出现变质核杂岩和大型低缓倾角的伸展剥离断层,它主要是东亚及西太平洋大陆边缘陆缘扩张的产物,其地球动力学过程为晚燕山期以来的后造山期的大陆隆升和水平侧向伸展以及晚白垩世末一早第三纪、45Ma以来的印度板块与欧亚板块碰撞所产生的碰撞效应。     

赣湘北部挤压造山与拉伸成盆的时序结构演化

赣湘北部地区从元古代至新生代挤压和拉伸构造变化归纳为三个造山期和三个成盆期,依次为中晚元古代板块俯冲、地体碰撞遗山期;震旦纪至中奥陶世裂陷拉伸成盆期;晚奥陶式至志留纪倾滑压缩造山期;泥盆圮至二叠纪地裂扩张成盆期;早三叠世至晚三叠世前陆推覆造山期;侏罗纪至第四纪内陆伸展成盆期等。该区压缩—拉伸节奏相同的时序结构演变反映其构造运动发展史的特点,在杨子区具有普遍意义。     

张性盆地构造演化计算机模拟系统

张性盆地构造演化模拟系统是一套以平衡剖面原理和技术为基础的构造反向模拟软件．目的在于（１）评价和检验地震解释剖面；（２）研究构造演化史；（３）评价圈闭的有效性。本系统的主要功能包括建立深度剖面、构造变形史恢复、压实恢复、剥蚀恢复、平衡剖面计算几方面。本软件已经应用于我国东部地区及海域的油气勘探开发研究工作。     

云南保山盆地的形成与演化

盆地中识别出三个不整合面,即Ｔｇ、Ｔ３和Ｔ０。其拉张史可分为两大阶段：（１）Ｔｇ→Ｔ３,拉张强度渐增期;（２）Ｔ３→现今,拉张强度渐弱期。保山盆地的演化阶段为：（１）盆地初始形成期（Ｔｇ→Ｔ５）;（２）盆地扩张定型期（Ｔ５→Ｔ１）;（３）盆地萎缩充填期（Ｔ１→现今）。     

张性盆地构造分析模拟技术与应用

论述了张性盆地二维剖面构造分析的模拟技术的基本原理和方法,主要包括构造变形史恢复、压实恢复、剥蚀恢复、盆地伸展历史、断层滑脱深度和盆地沉降-埋藏史几方面,并用研制的模拟软件系统,以辽东湾地区的剖面为例,简述了其初步应用。     

湖盆洼槽区沉积充填模式与演化规律——以饶阳凹陷马西洼陷沙河街组为例

洼槽区是断陷湖盆的重要组成部分,是烃源岩的主要富集区域,但由于其独特的沉积充填特征、埋深及储集层发育程度方面的影响,洼槽区的油气勘探程度通常较低。以冀中坳陷饶阳凹陷中的马西洼槽为研究对象,针对主力油气勘探层段沙河街组开展沉积充填模式与演化规律研究,明确了洼槽区陡坡、缓坡沉积类型与沉积模式的差异,再现了沙河街组沙三段、沙二段及沙一段沉积展布特征,建立了洼槽不同构造演化期的沉积充填模式。研究表明,断陷湖盆洼槽区具有储集层发育的沉积条件,因此是岩性地层油气藏发育的有利区带,应该成为今后油气勘探走向深层的一个重要领域。      

基于流域尺度的地下水可持续开采量的确定——以饮马河流域为例

地下水可持续开采量的确定与评价既是合理开发地下水资源的基础,又是水文地质学研究中的难点。为克服没有统一的评价标准以及对众多约束条件难以定量化计算的难点,本文从提高流域内整体水资源的利用率出发,综合考虑了流域水资源整体开发利用效益和生态环境需水,以及人工调蓄作用对地下水系统的影响作用,提出了流域地下水可持续开采量的概念; 论述了所提出概念的内涵;建立了由流域水循环模拟模型、水资源开发综合效益模型和可持续开采量优化模型组成的流域地下水可持续开采量的评价体系,将流域水循环模拟模型作为研究平台,以水资源开发的综合效益模型作为选优依据,以不同生态环境需水条件为约束条件,对施加其上的各种不同调控措施进行模拟,最后通过性价比的综合分析与评估,得到可持续开发方案下的流域地下水可持续开采量。以吉林省饮马河流域为例展开实例应用,确定饮马河流域最满意的开发模式下,即水库高比例供水(水库供水4.850×108m3),保证河道适宜生态需水时,饮马河流域地下水可持续开采量为2.516×108m3/a。     

大陆岩石圈流变学研究及其在伸展盆地动力学中的应用

大陆岩石圈流变性是伸展盆地动力学研究中的一个重要方面。大陆岩石圈具有多种流变学特征,控制着不同的岩石圈变形样式以及盆地形态、沉降/上隆、沉积样式和岩浆岩分布等岩石圈变形在伸展盆地中的表现形式。大陆岩石圈流变学研究在伸展盆地运动学和动力学模拟中的应用现状和最新进展表明,尽管大陆岩石圈的流变性非常复杂,其在伸展盆地动力学分析中起到了非常重要的作用,应该加以足够重视和深入研究。     

二连断陷盆地群伸展构造系统及其发育的深部背景

二连盆地形成于侏罗纪到早白垩世期间,是东北亚断陷盆地系内的一个典型的盆岭式断陷盆地群,其内蕴藏丰富的煤和油气资源,综合分析了二连盆地油气勘探中积累的地质资料,系统地研究了与盆地形成有关的构造,并与北美西部盆岭省进行了对比,揭示了二连盆地宽裂陷作用和低拉伸率条件下的伸展构造系统。以上述研究和前人的研究成果为基础,探讨了盆地发育的深部背景。