帕米尔突刺东缘冲断带构造形成机制:物理模拟及讨论

利用物理模拟实验,建立了两个不同边界条件的模型分别模拟帕米尔突刺东缘柯克亚-和田褶皱冲断带和喀什-叶城转换断层带的逆冲走滑构造演化过程,进而分析和讨论了研究区构造变形特征和变形机制。物理模拟实验结果表明:(1)帕米尔突刺东缘的柯克亚-和田褶皱冲断带和喀什-叶城转换断层带均形成于压扭应力场作用下,发育明显断层走滑现象,前者逆冲前缘断层兼具左行走滑特征,后者逆冲前缘断层则具右行走滑特征,但前者总体走滑量明显小于后者;(2)帕米尔突刺东缘的柯克亚-和田褶皱冲断带和喀什-叶城转换断层带走滑作用均主要位于山前边界断层带,越靠近逆冲前缘(盆地内部),走滑效应越微弱,挤压效应越明显;(3)在边界走滑断层前缘(往盆地方向),弧形断裂由挤压方向向前依次产生,并且斜向相交,验证了帕米尔东缘冲断带构造演化符合自南向北依次变新的规律;(4)在斜向压扭作用过程中,走滑断层构造带不一定发育明显的高角度甚至直立的断层,也可能表现为逆冲叠瓦构造楔样式,形成走滑逆断层,故在进行帕米尔突刺东缘(如塔西南山前)地震剖面构造解析时应充分关注这种构造类型。     

东天山造山带右行剪切变形及构造演化的40Ar-39Ar年代学证据

对新疆东天山觉罗格地区克孜尔塔格岩体（舌状岩体）角闪石、黑云母和钾长石进行了^40Ar/^39Ar年代学及热年代学研究，为确定该区右行走滑作用及NS向挤压作用结束的时间，提供了科学依据。研究表明，东天山造山带，NS向挤压作用结束于276Ma，右行走滑发生于276Ma至240－239Ma间，主要集中于276－253.9Ma。     

辽西—大兴安岭晚侏罗世—早白垩世火山岩形成动力学背景的新认识

大兴安岭及附近地区中生代火山岩是两种动力学背景下形成的。 晚侏罗世早期,即相当于辽西—冀北的土城子期（156～145 Ma）,是大兴安岭地区的强挤压造山时期。大兴安岭地区晚侏罗世—早白垩世火山岩（150～100 Ma）是后造山期挤压背景下“减压—剪切”环境中形成的,该时期火山岩与地幔柱火山岩有较大差异。     

中生代多向挤压构造作用与四川盆地的形成和改造

远离活动板块边缘的四川盆地以其周缘复杂分布的褶皱构造带而著称,这些构造带的成因及其大地构造背景一直是华南大地构造研究的焦点之一。本文基于区域构造编图、褶皱构造样式和叠加变形分析,论述了四川盆地及其周缘中生代挤压变形特征及其定型时代,确定了重要构造事件及其产生的构造样式。研究显示,四川盆地及其周缘地带中生代经历了3个重大构造事件,每个构造事件产生的构造形迹在空间上发生复合和联合,造就了四川盆地及其周缘复杂的构造组合样式。中晚三叠世碰撞造山事件(印支运动)在扬子地区形成近W-E向褶皱构造,扬子地块西缘伴随着松潘—甘孜褶皱造山带的形成,发育了龙门山—锦屏山逆冲-推覆构造带及川滇前陆盆地,奠定了川—渝—黔—滇大型沉积盆地,构成四川盆地的原形。中晚侏罗世时期(燕山早幕),东亚构造体制发生重大变革,来自北部、东部、西部和南部的板块多向汇聚导致了大陆多向汇聚构造体系的形成和发展,其中秦岭造山带的再生活动导致南部米仓山—大巴山前陆构造带的形成和发展;来自太平洋板块向西推挤,导致了川东地区NW向突出的弧型构造和川南华蓥山帚状构造的形成;羌塘地块的向东侧向挤出,在扬子地块西北缘发生褶皱逆冲变形(龙门山—锦屏山构造带)。这期多向挤压事件强烈改造了四川T3-J1-2原形盆地,周缘褶皱构造带基本定型。早白垩世晚期的挤压事件(燕山晚幕)进一步改造了四川盆地,NW-SE向构造得到加强。除了西缘以外,四川盆地其他周缘褶皱构造带主体定型于晚侏罗世的陆内造山作用阶段,是扬子克拉通周边造山带在周邻板块多向汇聚作用下引发的再生复活的结果,成为中国东部陆内汇聚构造体系的重要组成部分。     

北部湾盆地乌石凹陷断裂系统演化特征及其对油气成藏的控制作用

为明确北部湾盆地乌石凹陷断裂系统的演化特征,根据乌石凹陷三维地震资料,结合区域应力旋转变化,分析断裂系统特征及演化规律,建立乌石凹陷斜向伸展块体旋转控制的伸展—滑脱断裂发育模式,研究断裂系统对油气成藏的控制作用。结果表明：古新世至早始新世,伸展应力场与先存的NE向断裂接近垂直,断裂主要表现为拉张演化特征;中—晚始新世至渐新世,伸展应力场发生顺时针旋转,与先存的NE向断裂呈锐角相交,部分断裂活化,在流沙港组二段顶、底部厚层塑性油页岩沉积背景下,断裂呈斜向伸展与塑性地层共同控制下的伸展—滑脱演化特征;随应力方向继续旋转,滑脱断裂上盘发育调节断裂,形成“似花状”构造样式。乌石凹陷发育的伸展断裂控制始新世烃源岩与大型储集体的展布;伸展—滑脱断裂控制凹陷构造带差异及圈闭群形成与定型,其中滑脱带下降盘地层整体呈“背形隆起”的特征,油气汇聚条件优越,是乌石凹陷油气最有利富集区。该结果对乌石凹陷油气勘探及有利区带优选具有指导意义。     

节理岩体锚杆的综合变形分析

在总结国内外对节理岩体中锚杆加固机制的试验研究和理论探讨基础上,综合考虑锚杆的切向和轴向变形能力,建立节理锚固锚杆在剪切荷载作用下的变形模型,将节理锚固锚杆的变形区划分为弹性变形段和挤压破坏段,引入表征挤压破坏段长度的变量,对锚杆与岩体的相互作用机制进行理论分析,推导了剪切荷载与剪切位移和轴向荷载与轴向位移的关系。通过分析锚杆的屈服破坏形式,得到了确定挤压破坏段长度的方法。最后,通过算例分析了挤压破坏段长度与锚杆直径、岩体强度、锚固角度等参数的关系,得到了以下结论：（1）节理锚固锚杆抗剪作用的实质是锚杆调动岩体的抗压强度抵抗节理切向荷载。在抗压强度较高的硬岩中,挤压破坏段局限于节理面附近,锚杆影响范围小;而在抗压强度较低的软岩中,挤压破坏段较大,而且会产生较大的剪切变形,锚杆影响范围较大。（2）锚杆屈服破坏形式与岩质和锚杆直径有关。硬质岩体发生剪切屈服,而较软岩体中容易发生弯曲屈服;小直径锚杆一般直接剪切屈服,而大直径锚杆可能发生弯曲屈服。锚杆屈服破坏后出现塑性铰,挤压破坏段范围在节理一侧约为直径的1～2倍,继续增加剪切荷载,挤压破坏段长度不再增大。（3）随岩质的不同,锚杆锚固节理的最优锚固角变化较大。岩质较硬时,最优锚固角度较小,反之则较大。     

燕山地区燕山期的挤压与伸展作用

燕山地区中生代断裂演化、区域性不整合界面和盆地演化的地质事实显示,燕山期不仅存在强烈的挤压作用,而且存在强烈的伸展作用。如果把整个侏罗、白垩纪期间的构造运动理解为燕山运动的话,那么燕山运动既形成强烈褶皱和逆冲推覆,又形成断陷盆地和变质核杂岩。整个燕山运动(旋回)包括3次挤压事件和3个伸展阶段,即早侏罗世末挤压事件(北票组沉积之后,海房沟组沉积之前)、晚侏罗世末挤压事件(土城子组沉积之后,义县组沉积之前)和白垩纪末挤压事件(第三系沉积之前);早侏罗世盆地伸展阶段、中晚侏罗世盆地伸展阶段和白垩纪盆地伸展阶段。燕山期内发生了3次由伸展到挤压的转换。     

关于郯庐断裂巨大平移问题的商榷

本文以大量地质事实证明郯庐断裂在新生代经历了强烈的水平挤压,中生代则经历了侏罗纪时的水平挤压和白垩纪时的强裂拉张。从古构造和古地理分析,郯庐断裂也未造成过太古界、元古界和古生界地层的明显错移,它们都是受当时的古构造和古地理控制而原地沉积,并非由于郯庐断裂的“巨大平移”才具有现在的布局。郯庐断裂形成于太古代末-元古代初,其后经历了地槽阶段、地台阶段和地洼阶段的漫长演化。不同时期表现出不同的活动特点,但基本上以差异升降和水平挤压及拉张形式为主,未见巨大平移的证据。     

埋藏(机械)压实-侧向挤压地质过程下深层储层孔隙演化与预测模型

早期长期浅埋、后期快速深埋以及晚期强烈的侧向挤压作用是西部前陆盆地共性地质演化过程,受此地质演化过程影响,明确深层储层孔隙、孔径、喉径等参数的演化特征并进行定量评价,对油气勘探具有重要意义。开展成岩物理模拟实验,并与实际地质分析相结合,定量评价与预测了库车坳陷克拉苏构造带白垩系深层储层的孔隙类型与演化特征。研究结果认为,研究区深层储层的孔隙类型、含量变化及演化规律可划分为4个阶段,其中第3个演化阶段即深层储层快速埋藏后的早期阶段是孔隙度和渗透率提高的重要阶段,是此类地质过程下深层有利储层形成的关键时期。构造侧向挤压与成岩压碎破裂造缝、次生溶蚀两种改造机制,改善了深层储层的储集性、提高了渗透性,进而建立了深层储层孔隙预测模型。定量揭示出库车坳陷克拉苏构造带在埋深7 000~8 000 m甚至更深层段,储层孔径、喉径增大并保持,仍发育有效储层。     

青藏高原整体隆升与地壳短缩增厚的物理－力学机制研究（上）

本文综合研究了青藏高原大地构造格局、地壳与地幔结构、地球物理场特征,对青藏高原整体隆升的物理一力学机制,进行了总结,并提出了隆升、地壳短缩和增厚的动力学模式。论文对以下五个问题进行了研究和讨论：第一,青藏高原巨厚的地壳、薄的岩石图结构、不同产状深大断裂以及推覆、切割和碰撞造山带的基本模式;第二,地震活动、断层面解与区域应力场;第三,板块运移与地体拼贴和大陆增生;第四,青藏高原隆升的物理一力学机制分析;第五,青藏高原隆升的地球动力学模式。研究结果表明,南部印度板块向北运移并与欧亚大陆板块碰撞,北部则受古亚洲板块阻隔并向南推移。在长期的碰撞与挤压作用下,造成了高原地区异常的地震活动和应力场,Ｌｇ波能量向南快速衰减和Ｑ值向南递增,水热活动强烈和地壳“南热”、“北冷”及岩石围中“壳热”、“慢冷”的格局。喜马拉雅南、北麓重力未达均衡,高山仍在上升,沿雅鲁藏布江由深部上涌的蛇绿岩套长达１７００ｋｍ,一系列走滑断层的形成和强烈的形变,形成了南界恒河平原北缘、北抵雅鲁藏布江的宽约３００～５００ｋｍ的碰撞挤压过渡带。基于此,青藏高原的隆升和地壳短缩增厚的物理一力学机制为软流圈的拖曳作用,促使印度板块与欧亚板块的碰撞和长期的挤