断层相关褶皱理论在准噶尔盆地 南缘山前带构造研究的应用

利用断层相关褶皱的构造几何分析方法,对准噶尔盆地南缘山前复杂构造带内基干地震剖面 进行了构造解析,搭建了中、东段的构造轮廓和构造组合样式,认为东段阜康断裂带主要表现为至地表 的推覆逆掩。由于位移量大部分转移至地表,阜康断裂带的前陆部分无喜山期构造带;西段造山带内的 挤压往前陆方向传递过程中以前列式不断释放其位移量,造成在纵向上呈现三排主要的断层相关褶皱带。 根据正演平衡地质剖面制作技术对山前复杂构造区地震剖面反射波的构造识别进行了模拟与探讨。     

川东南赤水地区断层相关褶皱特征分析

为研究四川盆地南缘赤水地区断层相关褶皱特征,利用地震剖面结合钻井资料以及平衡剖面方法分析了赤水地区构造及其演化。赤水地区构造变形及演化主要受中上寒武统膏盐岩滑脱层控制,形成滑脱层上下不同的构造变形样式;滑脱层之上构造形成晚且变形强,滑脱层之下的地层构造稳定变形弱,形成断滑和断展的复合构造。赤水地区的变形受东、南两个方向区域构造应力叠加作用,二者无明显的先后。滑脱层之上构造圈闭形成晚,为该区晚期油气成藏提供有利的圈闭条件;滑脱层之下构造具有持续性,为以下寒武统烃源的震旦系灯影组古气藏的持续保藏提供了条件;向斜区构造较缓,仅发育大断层,次级断层不发育,为页岩气的保藏提供了条件。     

多层滑脱条件下褶皱-冲断带形成制约因素研究:以川东—雪峰构造带为例

为了研究滑脱层性质对多层滑脱变形系统构造样式及演化过程的影响,设计了3组剖面模型,针对滑脱层流变学性质及其深度对上覆地层构造变形的影响进行物理模拟研究,并结合川东—雪峰构造带褶皱-冲断带实际地质条件进行对比分析。结果表明:滑脱层流变学性质影响上覆地层应变调节方向;水平累积性收缩滑脱层控制下的地层变形具有较大水平应变分量,使得应力快速、大范围传递,形成宽缓的褶皱-冲断带;高流变性滑脱层控制下的地层变形具有显著的垂向运动,形成的褶皱-冲断带狭窄且具有较大锥度;滑脱层深度影响上覆地层褶皱的波长,深层滑脱形成大波长褶皱,紧密排列组合成隔槽式褶皱;浅层滑脱易形成高陡背斜,稀疏分布组合成隔挡式褶皱;川东—...     

川西坳陷孝泉—丰谷构造带变形特征及成因机制模拟

通过对三叠系不同组段顶面构造图分析和主干地震剖面解释,认为川西坳陷孝泉—丰谷构造带具有走向分带、垂向分层变形特征。该构造带走向上可划分为孝泉、新场、合兴场、丰谷等4排北东东向雁列式滑脱褶皱带,与合兴场—石泉场近南北向背斜构造带近直交;垂向上以雷口坡组内膏盐层为界分上、下两个构造层,上部构造层发育滑脱断层及其相关的褶皱构造,下部构造层产状平缓,断层、褶皱构造不发育。多组平面、剖面模拟实验结果表明:孝泉—丰谷北东东向滑脱褶皱带可能是在龙门山褶皱隆升产生的北西向挤压应力和秦巴山系褶皱隆升产生的近南北向挤压应力联合作用下形成的;合兴场—石泉场近南北向构造带可能是在北西方向的应力单独挤压作用下形成的;雷口坡组内膏盐层在空间上不均衡分布是产生走向分带、垂向分层变形的主控物质因素。     

双层滑脱构造的物理模拟:对准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带的启示

为了研究双层滑脱构造变形的主控因素,设计了3类砂箱模型,对滑脱层材料、滑脱层厚度、滑脱层黏度、上覆砂层厚度、受力边界条件等主控因素进行物理模拟试验研究。试验结果表明:不同滑脱层材料产生的变形样式不同。以微玻璃珠组成的滑脱层主要产生前展型逆冲叠瓦式断裂构造,下部滑脱层起主控滑脱作用,上部滑脱层厚度、滑脱层之上砂层厚度越大越容易形成滑脱断层; 挤压方向与受力边界间的夹角较大时,上部滑脱层容易先形成滑脱断层,其推覆体前缘水平位移较快。以不同黏度硅胶组成的滑脱层产生不同的分层滑脱构造变形样式,当下部滑脱层硅胶黏度为500～1 000 Pa·s时,形成分层滑脱前展型叠瓦式构造; 当硅胶黏度为2 000～2 500 Pa·s时,靠近挤压端先形成背冲构造,然后在上部滑脱层形成叠瓦式构造,在下部滑脱层形成对冲三角带构造、冲起背斜构造。地震和钻井资料显示,准噶尔盆地南缘西段霍尔果斯—安集海褶皱-冲断带具有双层滑脱变形特征; 模拟结果认为,斜向受力边界、侏罗纪煤层以及古近纪泥岩层的分层滑脱作用是控制变形过程的主要因素。     

三塘湖盆地北西向构造变形带的正演

三塘湖盆地北西向构造变形带的形成与演化控制了盆地总的构造格局,平衡剖面的正演表明：控制盆地构造变形的滑脱面位于石炭系内部的泥岩层中,滑脱面的深度约４．４６ｋｍ;盆地北西向构造变形带是海西晚期和喜山期两期构造作用叠加的产物,变形带的扩展顺序呈前展式自南向北扩展;变形机制主要为受重力扩展作用控制的断弯褶皱作用;变形样式主要为断裂及相关褶皱,盆地总的缩短量最大约８．３ｋｍ,海西晚期最大缩短量约４．５ｋｍ     

鄂尔多斯地块西缘科学山地区叠加变形分析

鄂尔多斯地块西缘科学山地区侏罗系地层发育典型的区域性叠加褶皱,记录鄂尔多斯地块西缘中生代以来主要构造演化过程。在区域性构造分析的基础上,通过野外构造解析,确定了两期构造缩短变形过程; 同时运用层间滑动断层运动学分析,结合构造筛分,获得两期同构造缩短变形的挤压构造应力场; 综合区域构造与构造年代学,提出科学山地区晚中生代以来两期构造演化过程。中—晚侏罗世(J₂—J₃)受NW—SE向构造挤压作用控制,鄂尔多斯地块西缘科学山地区发生NW—SE向构造缩短变形,形成NE—SW向的褶皱构造与相关的逆冲断层,同时控制了中—上侏罗统沉积。这期构造缩短变形可能是西伯利亚板块向南汇聚与太平洋板块NW向俯冲联合作用的结果。中新世晚期—上新世晚期(N²₁—N₂)挤压构造应力场转变为NE—SW向构造挤压,导致NW—SE向褶皱构造发育,并叠加在早期NE—SW向构造之上,形成区域性叠加褶皱。区域构造分析表明,这期构造缩短变形是青藏高原NE向扩展的构造响应。上述研究为重建鄂尔多斯地块西缘陆内变形过程提供了重要证据。     

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。     

塔西南拗陷甫沙构造带结构模型及形成机制

塔西南拗陷甫沙构造带是西昆仑山前第一排冲断褶皱带.由于浅层覆盖第四系巨厚黄土及深层强烈冲断褶皱变形导致地震资料品质较低,构造解释具有多解性.通过综合分析区域构造背景、地面地质、钻井和地震资料,认为浅层是以上白垩统一古近系膏盐岩为滑脱层的盖层滑脱褶皱变形;深层是基底卷入的中一高角度区域性正反转断层,及在正反转断层下盘由叠瓦状分支逆冲断层组成的楔状叠瓦构造,深、浅构造层整体"分层收缩、垂向叠置"模型能合理解释现有的可靠构造信息.正反转断层在横向上分隔甫沙构造带与西昆仑褶皱造山带,膏盐岩塑性滑脱层在纵向上分隔浅层新生代与深层中生代构造变形.西昆仑山在新近纪一第四纪隆升,引发了自西昆仑山深层向塔西南拗陷斜向向上挤压,促使侏罗-白垩纪区域性先存正断层反转,并控制甫沙构造带的形成演化.     

新生界盐相关构造样式及勘探潜力——以库车前陆盆地秋里塔格构造带东段为例

为了明确库车前陆盆地秋里塔格构造带东段新生界盐相关构造样式及盐下有利构造圈闭,本文综合地震解释、平衡剖面恢复、地质力学以及盐构造解析等技术,深入剖析了秋里塔格构造带东段及周边地区构造特征,分析了构造活动期次及变形机理,总结了油气成藏特征,认为位于秋里塔格构造带东段东秋6井东部的盐下背斜和冲起构造是油气勘探的有利部位.研究结果表明：秋里塔格构造带东段及周边地区盐上层发育有3种构造样式;盐下层发育有5种构造样式,盐上—盐下共发育有5种构造组合样式,他们具有典型的南北分带、东西分段和上下分层的分布特征,构造活动期为新生代库车组沉积期(约5.33 Ma)至今,与板块挤压、膏盐层分布和局部应力条件有关.东部盐上层主要发育单斜地层,西部和中部盐上层发育向斜构造和破裂背斜构造;中部膏盐层中发育的滑脱断层倾向与西部和东部不同,滑脱断层的倾向由最大主压应力轴倾斜方向决定;西部盐下层主要发育背斜构造,而中部和东部盐下层主要发育冲起构造.盐上—盐下构造组合随着膏盐层厚度减薄依次发育同向或反向不对称盐脊、对称盐槽、盐楔和协调变形构造.膏盐岩不仅具有良好的油气封盖性,还对盐下圈闭的完整性具有保护作用,同时,盐下...     

塔里木盆地玛扎塔格断裂带构造特征及其油气地质意义

根据最新地震资料精细解释成果,建立塔里木盆地玛扎塔格断裂带断裂发育模式,并对断裂活动时代和构造演化过程展开分析。玛扎塔格断裂带具有明显的分层构造特征,同时又具有分段差异性:深层铲式逆冲断裂主要发育在断裂带中、西段,走滑-逆冲断裂沿断裂走向自西向东转换为走滑-逆冲断裂;浅层铲式逆冲断裂各构造段均有发育。断裂带主要经历了4个构造变形阶段:晚奥陶世—泥盆纪铲式逆冲断裂、二叠纪末—三叠纪继承活动性铲式逆冲断裂、古近纪末逆冲-走滑断裂（或走滑-逆冲断裂）、上新世末—全新世浅层铲式逆冲断裂。玛扎塔格断裂带在晚奥陶世—泥盆纪和二叠纪末—三叠纪向下滑脱于中寒武统,对烃源岩和储层的沟通作用有限,且对古油气藏具有破坏作用;古近纪末期演化为巴楚隆起的南侧边界断裂,成为天然气运移的有利通道,断裂带中、西段形成较好的断垒构造圈闭,与喜马拉雅期主成藏期具有良好的时空配置关系。     

塔里木盆地玉北地区断裂构造差异变形及其控制因素

为揭示断裂构造差异变形特征及其成因机制,在二维和三维地震资料精细断裂解释的基础上,对塔里木盆地玉北地区断裂构造分层、分期和分区发育强度差异性进行了研究。结果表明:纵向上,断裂可以分为以逆冲构造为主的盐下基底构造、以盖层滑脱为主的盐上下古生界、以断层相关褶皱为主的上古生界和新生界4个构造层,自盐上下古生界至新生界构造变形总体逐渐减弱;平面上,玉北地区东部断裂活动更为强烈,以叠瓦冲断构造为主,次级断裂更为发育,密集分布,而玉北地区中西部冲断作用较弱,以逆冲滑脱、高角度逆冲构造为主,次级断裂不太发育,相对分散分布;断裂演化时间上,加里东中期玉北地区东部断裂活动强,中西部断裂活动较弱,加里东晚期—海西早期、海西晚期东部断裂相对稳定,中西部断裂活动相对较强,反映断裂活动自东向西的迁移特征;断裂构造发育位置、走向和分布受先存基底构造、构造应力场背景和膏盐岩滑脱层等共同控制;加里东中期断裂主要密集发育于先存基底构造薄弱带,受SE向挤压应力控制,断裂沿中、下寒武统由NW向朝SE向被动逆冲,形成多排NE向差异分布的逆冲断裂带。     

准噶尔盆地中拐凸起断裂体系特征及形成演化

准噶尔盆地中拐凸起经历了多期构造运动,断裂叠加改造作用强烈,断裂关系极为复杂。利用最新采集的高精度三维地震资料,对中拐凸起发育的断裂进行了精细解析,识别出逆断裂、正断裂、走滑断裂等多种性质的断裂,它们发育具有明显差异性。剖面上,以三叠系底和白垩系底为界,将中拐凸起断裂划分为深层石炭系—二叠系挤压逆冲断裂体系、中层三叠系—侏罗系压扭走滑断裂体系和浅层白垩系—新近系伸展正断裂体系,并分析了不同断裂体系的叠加关系。平面上,将中拐凸起发育的断裂划分为红3井东逆冲-走滑断裂系统、598井东逆冲-走滑断裂系统、红山嘴东逆冲-走滑断裂系统、五区南逆冲断裂系统、克拉玛依逆冲-弱走滑断裂系统和拐6井走滑断裂系统,它们各自具有独特的构造与组合特征。根据准噶尔盆地西北缘构造演化背景,结合平衡剖面恢复,将中拐凸起断裂体系划分为二叠纪挤压逆冲阶段、三叠纪—侏罗纪压扭走滑阶段和白垩纪—新近纪掀斜伸展阶段。     

济阳坳陷东北部埕东断层构造特征及演化过程

埕东断层是济阳坳陷东北部一条重要的控盆断裂.通过精细解译济阳坳陷埕东地区三维地震资料,并结合相干分析技术,对埕东断层的构造特征、断层性质、演化过程及其形成机制进行了深入研究.结果表明,埕东断层为一条特征明显的走滑断层,据其构造特征可将埕东断层分为南段（F1）和北段（F2）两部分.南段（F1）为埕东断层的主体,表现出明显的＂海豚效应＂;F2断层由一组走向北东、倾向南东的左阶羽状雁列带组成.埕东断裂的演化历史可划分为Ek-Es4期、Es3-Es2下期、Es2上-Ed期和Ng-Nm期4个时期.不同时期的区域构造环境,控制着埕东断层的形成及演化过程.     

Conceptual models for fracturing in fault related folds

Fault related folds and fractures, which always improve reservoirs and trap capacity, especially in the oil and gas fields in western China, are of extreme importance for oil and gas exploration. Based on four assumptions and fault related fold theory, we propose four conceptual models for fracturing in fault related folds, i.e., a simple-step parallel fault bend anticline, a simple-step parallel fault propagation anticline, a multiple-bend fault-bend fold and a break-forward imbricate. Fracture conditions depend on structural evolution and specific site conditions. A case study of the Kulongshan Anticline in the Jiuquan Basin shows that our conceptual models match reality data very well.     

“5·12”汶川地震典型桥梁震害分析

针对“5·12”汶川地震中公路桥梁破坏严重,且破坏形式在映秀一北川断裂带南北两段出现了显著差异的情况,从震源机制、断裂带运动方式和桥梁结构本身特点等方面分析了产生这一差异的原因;并在汶川地震典型的桥梁震害分析的基础上,对强震区梁桥和拱桥的抗震设防提出了一些建议。结果表明：在断裂带南段由于地震释放能量巨大,断层逆冲作用显著,桥梁结构在强大竖向和水平地震力的共同作用下出现了桥墩、拱圈断裂导致的结构垮塌等强度失效型破坏;在断裂带北段断层右旋走滑作用显著而逆冲作用微弱,桥梁结构在剧烈的地面水平错动下出现了上部结构的落梁和双曲拱的垮塌等位移型破坏。     

夏垫断裂北段浅部构造的高分辨率地震反射勘探研究

夏垫断裂是北京东部的一条活动断裂,研究该断裂的分布、性质、活动状况可以完善和优化城市规划,减小地质灾害的破坏.高分辨率地震反射勘探是调查活动断层的一种重要的地球物理方法,能够得到从深度几十米到几千米的地下构造信息.为探明夏垫断裂北段浅部构造,在北京马坊镇南部布置了一条东西向的高分辨率地震反射勘探测线.采用小道间距,中间激发,可控震源激发的方式,克服了城市地震勘探的不利条件,获得了高信噪比的浅层地震剖面,清晰反映了夏垫断裂在第四系底部基岩附近造成的地层错断,确定了该断裂的位置.地震反射时间剖面揭示,夏垫断裂在测区内是一条高倾角、错断至近第四纪内部的活动断裂.断裂性质为正断层,视倾角较陡,断距由深至浅逐步减小,在地震时间剖商到0.1s上超浅层时,本次地震勘探已经不能分辨断层两侧地层的错动.     

柴北缘滩间山群构造对南祁连加里东造山及超高压变质岩折返的启示

柴北缘原滩间山群依构造与岩性可肢解为3部分：下岩组为岛弧中-基性火山岩系,已部分变形变质为绿片岩相糜棱岩;中岩组为弧后盆地喷流-沉积岩系,为锡铁山式铅锌矿床赋矿层位,已产生绿片岩相变形分解;上岩组为弱变形变质的紫红色含砾砂岩。构造解析表明：应将原滩间山群下岩组置于上寒武统-下奥陶统,为洋-陆碰撞体制下产物;中岩组置于中-上奥陶统,为弧后盆地产物;上岩组置于下志留统,为陆-陆碰撞体制下前陆盆地产物。下岩组或中岩组与早元古界达肯大坂群以基底剥离断层接触,上岩组或达肯大坂群逆冲岩席与中岩组以上剥离断层接触,二剥离断层组成双重构造。在造山带伸展垮塌前,未含榴辉岩的达肯大坂群逆冲堆垛于滩间山群之上,且在后造山伸展中被上剥离断层挫失,仅局部可残存。造山带伸展之后,柴北缘叠加了板内造山,原滩间山群、推覆岩席、推覆断层、剥离断层一并转入豆荚状倒转向斜,并上叠晚泥盆世磨拉石盆地。在造山带伸展期,阿尔金走滑断裂调节了柴北缘与南阿尔金超高压变质岩的早期折返,并在造山带后续多期次挤压与伸展体制下调节了超高压变质带的剥蚀出露。     

帕米尔东北缘冲断带新生代构造变形特征及油气控制作用

在地表构造解析和地震剖面解释的基础上,分析了帕米尔东北缘冲断带新生代构造变形特征,提出作为冲断带前锋断层的乌泊尔断裂在不同地区存在不同的底部滑脱层.地表踏勘和高分辨率地震资料证实:乌泊尔断裂在波孜塔格附近以西沿古新统膏泥岩层滑脱,而以东则沿上白垩统泥灰岩和古新统膏泥岩层滑脱;其控制了深部隐伏冲断体系和浅部第四纪背驮盆地的形成.研究结果表明,帕米尔北缘冲断带新生代构造变形活动开始于中新世末期—上新世早期,并持续至今,对油气聚集和晚期成藏具有重要的控制作用.     

Development of a fault-rupture environment in 3D: A numerical tool for examining the mechanical impact of a fault on underground excavations

While faults are commonly simulated as a single planar or non-planar interface for a safety or stability analysis in underground mining excavation, the real 3D structure of a fault is often very complex, with different branches that reactivate at different times. Furthermore, these branches are zones of nonzero thickness where material continuously undergoes damage even during interseismic periods. In this study, the initiation and the initial evolution of a strike-slip fault was modeled using the FLAC3D software program. The initial and boundary conditions are simplified, and mimic the Riedel shear experiment and the constitutive model in the literature. The FLAC3D model successfully replicates and creates the 3D fault zone as a strike-slip type structure in the entire thickness of the model. The strike-slip fault structure and normal displacement result in the formation of valleys in the model. Three panels of a longwall excavation are virtually placed and excavated beneath a main valley. The characteristics of stored and dissipated energy associated with the panel excavations are examined and observed at different stages of shear strain in the fault to evaluate bump potential. Depending on the shear strain in the fault, the energy characteristics adjacent to the longwall panels present different degrees of bump potential, which is not possible to capture by conventional fault simulation using an interface.