古构造应力场数值模拟及危险性预测研究

在精确确定构造序列与构造格架的基础上,探索出一套从建立构造模型、确定边界条件、选取岩体力学参数与危险性判断准则、计算古构造应力值、预测危险区与安全岛的基本思路与方法。采用有限元法,建立了矿区平面应力与三维构造模型,从加载方式和加载大小两方面模拟历史时期作用于成庄煤矿上的古构造应力。根据地表岩体和深部煤层中的节理,计算其内摩擦角和岩体抵抗变形破坏的能力,获得了古构造应力作用下地表表层、3#煤层的临界区、危险区与安全区。结合研究区节理、断层、褶皱、陷落柱等构造形迹特征,对危险性分区进行综合预测。预测结果揭示,山西晋城成庄煤矿区存在先南北向、后东西向的两期大的古构造运动,即先东西向加载60 MPa,再南北向加载110～180 MPa,可能的危险区分东、西两带,该结论对煤层岩体应力集中带和瓦斯突出区的预测具有重要的意义。     

华北上地壳构造单元划分

利用天然地震数据分析研究得到的中地壳滑脱层的深度、活动方式、强度等结果,与重磁异常基底解译成果相结合,提出华北地区在中地壳位置发育有区域滑脱面,其特定壳层及深度位置决定了其在华北深浅构造关系转换中,起着“屏蔽”或联系的重要作用,而在华北伸展变形中是地块运动变形的底边界面。上地壳各个部分在沿其滑动时,因速度差、侧向约束条件等的不同,而派生出断叉线、横向调整断裂及相应的凸起、凹陷断块等次级单元。它们构成了华北上地壳基本构造单元,并直接控制着盆山空间分布、构造地貌单元发育。研究提出了华北上地壳构造单元划分方案:上地壳基底构造分为9个一级单元(Ⅰ~Ⅸ)和23个二级单元。其中一级构造单元为:Ⅰ阴山北部东西向区域凹陷断块;Ⅱ阴山-燕山区域凸起断块;Ⅲ太行山区域凸起断块;Ⅳ大别山区域凸起断块;Ⅴ渤海湾盆地断坳、断隆区;Ⅵ南华北盆地断坳、断隆区;Ⅶ鲁西区域断隆区;Ⅷ下扬子区域断坳、断隆区;Ⅸ鄂尔多斯区域断坳区。     

伊通盆地莫里青断陷地层压力演化与油气运聚

以伊通盆地莫里青断陷现今压力场特征及单井超压演化历史的研究为基础,应用2D盆地模拟方法,对伊通盆地莫里青断陷地层压力演化进行了模拟恢复,并探讨了压力演化与构造运动及油气运聚的关系。研究结果表明：莫里青断陷地层压力演化明显经历了始新世早-中期(57.8～39 Ma)、中始新世-晚渐新世(39～23.7 Ma)、晚渐新世-现今(23.7～0 Ma)3个“增压-泄压”旋回,现今地层压力基本为常压,仅靠山凹陷底部发育弱超压;压力演化的旋回性主要受控于构造运动的旋回性;地层压力演化对油气运聚具有重要的影响作用,超压释放期油气运聚活跃,断裂是超压释放与油气运移的主要通道,与断裂输导体系有关的区带为有利的油气勘探对象。     

大陆盆地的聚敛-闭合过程研究:以塔里木盆地为例

印度与欧亚大陆第三纪以来碰撞汇聚,造成亚洲大陆内部强烈缩短变形。塔里木盆地如何发生相应的变形调节和应变分解,成为中亚板内构造的重要问题。塔里木陆块新生代以来被板内造山带及走滑断裂系环绕,盆地内部以刚性为特征,未发生强烈构造变形。区域大断裂与塔里木盆地的冲断、走滑构造边界共同作用,形成盆地边缘复杂的构造系。其新生代构造变形主要集中于盆地的构造边界上,4条构造边界显示差异性的运动特征和构造交切关系。盆地边缘构造带叠加并向盆内扩展,造成盆地总体上水平缩短,并发生应变分解。盆地内部发生沉积-构造分异,发育前陆盆地、前缘隆起、复合前陆盆地、拉分盆地等单元。其中,盆地西北缘及西南缘发生陆内俯冲,形成前陆盆地及前陆冲断带,对盆内构造演化有重要影响。区域构造研究表明,塔里木盆地新生代主要发生了4期区域构造变形,第三纪以来还发生顺时针旋转。大陆盆地构造边界上的运动组合、盆内不均匀阻挡和滑脱拆离,造成其变形扩展方式的差异,并影响盆内单元构造演化。因此,塔里木盆地是认识大陆盆地聚敛与闭合过程的天然实验室。     

南堡凹陷新近系馆陶组砂岩地球化学、构造背景和物源探讨

对南堡凹陷馆陶组(粉)砂岩的主量、微量及稀土元素的地球化学特征研究表明：多数主量元素含量中等,SiO₂、Al₂O₃等主元素含量及其相关比值反映大多数砂岩属于岩屑砂岩和长石砂岩,个别为杂砂岩;镁铁族元素(Co,Cr,Ni,Sc,V)和大离子亲石元素(Rb,Cs,Ba,Sr)含量类似于上地壳。砂岩十分相似的REE分布模式显示了相似的物源和构造背景。SiO₂-K₂O/Na₂O图解、主元素双变量判别图解及Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10等构造背景判别图解均表明,馆陶组物源区属于活动大陆边缘构造背景。根据主元素物源判别方程图、La/Sc-Co/Th和Th-Hf-Co图投影及(Gd/Yb)_N值,表明馆陶组物源主要来自由长英质岩石组成的后太古宙上陆壳。通过与燕山地区不同时代(期)中酸性火山岩和花岗岩REE的对比,表明母岩主要来自燕山褶皱带地区于燕山期发育的中酸性火山岩和/或花岗岩体。     

昆秦接合部志留-泥盆纪侵入岩及其构造环境

通过详细的地质填图和年代学研究,确定昆秦接合部存在志留-泥盆纪岩浆活动,采用单颗粒锆石U-Pb定年方法测定侵入岩的形成时代为382~423Ma,即志留-泥盆纪.岩体以小岩株、岩脉及构造岩片产出,普遍受后期构造作用,多数以构造片岩卷入海西期苦海-赛什塘构造混杂岩带内.岩性有石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩及二长花岗岩4种,属于典型的钙碱性系列.常量和微量元素特征及构造环境判别显示,其形成于岛弧或陆缘弧及同碰撞构造环境,反映了原特提斯洋壳俯冲消减及随后的陆壳碰撞过程.该阶段侵入岩在侵入时代和形成的构造环境上,与东昆仑早古生代岩浆活动一致,因此,昆秦接合部发育的志留-泥盆纪岩浆弧向西可与东昆仑早古生代岩浆岩带相接.志留-泥盆纪侵入岩产出的地质特征及其形成的构造环境进一步说明,昆秦接合部地区古特提斯多岛小洋盒形成于弧后扩张作用,与原特提斯洋的关闭紧密相关.      

吉林海沟金矿地质特征及应力场分析

海沟金矿是大型石英脉型金矿床,矿体严格受NE向断裂构造控制,成矿时代为晚侏罗世-早白垩世.矿石中金属矿物以黄铁矿、自然金、方铅矿和黄铜矿为主.28号主矿脉中,Au平均品位20.59×10^-6.成矿物质来自地层和岩体.对构造应力场研究表明,矿区有3期构造应力场,分别是早期近S-N向挤压、中期NW向挤压和晚期NE向挤压.成矿期应力场最大主压应力方向为NE向.     

松辽盆地滨北地区区域构造特征及意义——地震长剖面给出的证据

松辽盆地位于西太平洋大陆边缘北部,其主体部分位于黑龙江板块群的中部。松辽盆地整个上部地壳所受到的挤压应力场在南北两大地区存在空间差别。在板块构造理论指导下,利用研究区内的地震长剖面资料,研究松辽盆地滨北地区区域构造特征。通过分析认为,滨北地区东、西部多为隆起或斜坡区,而中部多是凹陷,从南向北,地层沉积厚度逐渐变薄。早期的断层活动导致了凹陷内凹隆相间的构造特点。     

再生烃油气系统成因及全球分布

经典油气系统理论与方法主要侧重于对由烃源岩一次生烃形成的原生油气系统的研究,而对由烃源岩二次生烃或多次生烃过程所形成的特殊油气系统的研究不够。提出了再生烃油气系统的定义为:曾经有过生烃过程但因后期抬升而暂停生烃的烃源岩被再次深埋或在构造热事件的作用下,由烃源岩二次或多次生烃过程所形成的油气系统,其中的油气藏称之为再生烃油气藏。指出了再生烃油气系统的特征为:(1)具多旋回构造演化历史;(2)烃类热成熟度较高,多表现为天然气及凝析油;(3)晚期成藏;(4)油气藏规模以中小型为多,少数为大型甚至特大型;(5)油气藏分布主要受“二次生烃”或晚期生烃中心控制。对再生烃油气系统的主要形成条件进行了阐述。介绍了潜在的再生烃油气系统在中国以及全球的分布状况。     

华北陆块南部元古宙熊耳群火山岩的成因与构造环境：事实与争议

位于华北陆块南部的熊耳群形成于古元古代1.80~1.75 Ga,以火山熔岩占绝对优势,沉积岩和火山碎屑岩仅占地层总厚度的4.3%。熊耳群火山岩是华北陆块结晶基底形成后规模最大、涉及范围最广的火山活动产物,基岩出露面积约7 000 km2,地层厚度3 000~7 000 m,以玄武安山岩、安山岩为主,次为英安-流纹岩,SiO2=60%±的岩石较少,显示双峰特点。中基性熔岩的主要造岩矿物是斜长石和辉石,几乎没有角闪石和黑云母。其岩石化学成分的突出特点是高Fe,K,而低Al,Ca和Mg,火山岩显示富集大离子亲石元素和轻稀土元素、相对亏损高场强元素的岛弧型地球化学特征。Nd同位素和微量元素特征表明,这种地球化学特征是地幔源区遭受地壳组分改造及少量岩浆上升过程中的地壳混染造成的。熊耳群中的沉积岩主要分布在大古石组及马家河组。沉积岩的岩石学和地球化学特征表明熊耳群形成于被动大陆边缘的构造环境,结合火山岩的结构、构造特征,表明火山喷发的主体环境是海相,经历了陆相到海相再到陆相的演变过程,即：伴随着裂谷的发育、地面沉降和海水的侵入,以及随着火山喷发的进行最后又高出海面暴露于地表的全过程。熊耳群形成后,海侵范围更广、海水逐渐加深,表明地壳逐步向更大的凹陷发展。熊耳群形成于夭折的三叉裂谷环境,其火山岩所具有的岛弧型火山岩的地球化学特征是继承于受俯冲组分改造的陆下岩石圈富集地幔源区。熊耳期岩浆活动在华北陆块广泛分布,除了陕西宝鸡附近及山西吕梁地区的火山岩,还广泛分布1.75 Ga前后的基性岩墙群、A-型花岗岩以及比熊耳群稍晚的斜长岩、奥长环斑花岗岩等（1.75-1.70 Ga）和碱性花岗岩类（~1.65 Ga）。这些岩浆岩和熊耳群火山岩在源区性质、岩石 成因及其形成的构造背景等方面,可能存在必然的联系。上述岩浆岩的发育,说明华北陆块在1.80 Ga后处于地壳拉伸、减薄,很可能沿早先拼合的薄弱部位最先发生破裂,是华北陆块裂解的产物。