孔隙性砂岩地层中变形带研究述评

变形带为孔隙性砂岩及沉积物中广泛发育的局部构造,也是断裂带主要的结构单元之一,可对流体的运移造成一定影响。在不同成岩阶段,纯净孔隙性砂岩地层中的变形带遵循解聚带、碎裂带、压溶胶结型碎裂带的形成顺序,层状硅酸盐变形带的形成则主要与岩石中层状硅酸盐矿物的含量有关。变形带完整的时间演化序列包括单条变形带、簇状变形带、节理和断层,不同类型变形带可出现叠加。变形带在三维空间的厚度、连续性及渗透性的变化是影响流体渗流的关键因素,对断裂带内部结构研究亦具有重要作用。不同变形带类型会造成油气的选择性充注。目前对于中国野外露头变形带的三维空间分布研究较为欠缺,受资料所限在含油气盆地内部至今无法有效识别覆盖区变形带。因此,深入研究变形带的发育特征及分布规律,可以更好地指导断层建模和流体运移分析。

燕山板内变形带侏罗纪主要构造事件

对燕山地区中生代板内变形的研究进展进行了总结,确定翁文灏75年前识别和提出的燕山运动A幕、B幕和中间幕发生在侏罗纪。侏罗纪的构造变形最终塑造了东西向燕山褶皱-冲断带的格架。通过对典型盆地的分析,燕山运动A幕以髫髻山组安山岩之下的角度不整合为标志,时限为160Ma±5Ma前,时期为中侏罗世龙门期—九龙山期,时代推测在175～160Ma之间。中间幕以髫髻山组和兰旗组火山岩为代表,时代约在165～156Ma之间。B幕强烈的冲断形成了土城子组和后城组的粗碎屑堆积,时限在135Ma±1Ma前,时代为156～139Ma。白垩纪早期,区域变形逐渐以伸展为主,古地理—古环境明显改变,火山喷发频繁、强烈,构造变形较弱。显然,早白垩世的构造发展已不属于燕山运动的范畴。燕山运动A幕是燕山板内变形带最主要的构造事件,也是东亚构造体制转变的标志。

青藏高原北部大型走滑断裂带近地表地质变形带特征分析

阿尔金断裂带、东昆仑断裂带和海原断裂带是青藏高原北部的大型左旋走滑断裂带,具有相对高的地质和GPS滑动速率,地表破裂型地震频发。在阿尔金断裂带阿克塞老城西和半果巴、东昆仑断裂带西大滩和玛沁、海原断裂带松山等地点的探槽地质剖面揭露了这些走滑断裂带累积地质变形带的基本特征。阿尔金断裂带半果巴探槽和阿克塞老城西探槽、东昆仑断裂带西大滩探槽和玛沁探槽揭露出的地质变形带宽度约12m左右;海原断裂带松山拉分盆地边界单条走滑断层地质变形带宽度不足10m,考虑到地震期间拉分盆地可能会出现较严重的变形,则拉分盆地本身也应作为强变形带处理。由此可见,经历过多个地震地表破裂循环的东昆仑断裂带、海原断裂带和阿尔金断裂带其地质变形带的宽度是有限的,具有变形局部化特征。单条走滑断层的地质变形带宽度一般为10余米,比较保守地估计应<30m,走滑断层斜列阶区的地质变形带宽度取决于阶区本身的宽度。

阿尔金北缘大平沟韧-脆性变形带特征

大平沟韧-脆性变形带出露于紧邻阿尔金北缘断裂北侧的新太古界达格拉格布拉克群钾长片麻岩中,与阿尔金走滑断裂索尔库里段相距约50km。总体呈东西向展布,高角度向南倾斜,倾角65～85°。次级变形带呈北西西向-东西向波状起伏延伸。单个次级变形带规模一般长数百米,宽数十米。变形带内岩石的线理、面理构造发育,石英、钾长石矿物粒内变形效应明显,同构造变形的新生矿物绢云母比较发育。变形性质为韧-脆性压扭性构造变形,发育糜棱岩系列岩石,特别是含钾长石残斑的绢云母石英质糜棱岩最为常见。变形岩石组构显示石英以底面和近于底面滑移的方式发生变形,反映出是中-低温条件(250～350℃);有限应变测量显示岩石变形强度中等,应变椭球轴比为2.9～4.8;变形运动学特点为右行逆冲,变形主压应力方向为北北西向,最大差应力为59～61MPa。结合区域构造演化,作者认为该韧-脆性变形带是发生于早古生代板块碰撞的大地构造背景条件下,并反映了板块碰撞过程中基底岩块的变形特点。

青藏高原地壳密度变形带及构造分区

将区域重力场多尺度刻痕分析用于提取青藏高原地壳变形带的信息,可了解高原内地壳变形带从浅到深的变化和平面分布特征,并对青藏高原主要地体的空间分布定位,为岩石圈研究提供地表地质难以取得的新信息.多尺度脊形化系数的图像刻划不同深度平面上的地壳变形带.青藏高原地壳变形带从上到下由细密逐渐变为粗稀型,而且细密型变形区分布的范围逐渐缩小,到下地壳完全消失.从这种情况可以推测,以垂直地面方向上看,地壳变形带应该是树形的,下地壳粗稀型的变形带为树的主干,而中地壳粗稀型的变形带为树的分枝,上地壳的变形带为树枝的小枝杈.上地壳细密型变形分布区反映了与中新生代地壳缩短变形区的范围,下地壳清晰连续的变形带反映了青藏高原的构造骨架.多尺度边界刻痕系数的图像刻画不同深度平面上的地体边界,下地壳的刻痕边界系数与密度剧烈变化带位置吻合;因此,由多尺度刻痕分析划分地体时同时取得地体密度信息.青藏高原内密度较高的地体包括喜马拉雅地体、克什米亚地体、察隅河地体、柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体.柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体是青藏高原中有壳根的核,而密度最高的克什米亚和察隅河地体在大陆碰撞时不易碎裂,对东西两个构造结的形成起了关键作用.

安徽淮河构造变形带及邻近块体现代构造应力场特征

针对安徽省较特殊的构造环境及历史地震分布特点 ,利用直达波最大振幅比和系统聚类分析方法 ,在对安徽淮河中游区 1974年以来近百个中小地震震源机制反演、聚类及空间合成的基础上 ,分析了华北断块南缘的安徽淮河构造变形带及邻近块体震源断层滑动方式、构造应力场分布及块体运动方式、应力场随时间变化等。结果显示 :淮河构造变形带及其邻近块体上震源断层总体上以近走滑型或斜滑型破裂为主 ,但倾滑型破裂也占一定比例 ;该地区构造应力以水平作用为主 ,但也存在一定的垂向作用。其中淮北和皖中块体仍可能分别向SWW和NEE方向运动 ,并在淮河构造变形带上产生左旋剪切作用 ,呈现一定的继承性活动特征 ;各块(带 )上主压应力P轴走向随时间的变化在总体上较为一致 ,而各时段之间P轴方位存在一定差异 ,显示安徽淮河中游区受华北和华南应力场的共同作用 ,但其地震活动可能主要受控于华北应力场。

神秘的109.4°——共轭变形带的夹角

塑性力学的滑移线理论、Watterson零伸长度理论和最大有效力矩准则均获得共轭变形带的夹角为109.4°。该值与黄金规则相容,然而,滑移线理论的预测值面对伸长方向,与实际不符。零伸长度理论所预测的109.4°,不能解释实际观察到的平面共轭剪切带。根据最大有效力矩准则理论,预测韧性变形域共轭变形带面对主压应力方向或瞬时最小伸长度方向的夹角为109.4°。迄今获得的全部野外观测值和岩石力学实验结果均位于该预测值的±20°范围内,证明最大有效力矩准则的有效性。最大有效力矩准则可解释或求解:1)折劈理的形成,2)大型低角度正断层和高角度逆冲断层的形成,3)地震反射剖面中的鳄鱼嘴构造,4)变质结晶基底的基本构造型式——菱网状韧性剪切带,5)拆离褶皱的形成,6)古主应力和相关的运动学涡度。

乌鲁木齐王家沟断层组地表变形特征及强变形带宽度

王家沟断层组断错了中更新世砾石台地及王家沟东岸的Ⅲ级阶地,地貌形迹非常清晰,地表变形现象主要表现为地震断层、断层陡坎和挤压鼓包等。根据不同地貌面上跨断层测量获得的一系列实测数据,得到王家沟Ⅲ级阶地上的地表陡坎高度为0.4～1.6m,最大变形带宽度为50m左右;中更新世台地上的陡坎高度多为1.5～5.0m,最大变形带宽度为90m左右。利用探槽开挖揭露出的断层位置与地表强变形带测量剖面的叠加对比,初步确定王家沟断层组上、下盘之间变形宽度的比例为2:1左右,并由此讨论了王家沟断层组上、下盘的"避让带"宽度问题。

中上扬子地区构造变形带成因机制及有利油气勘探区域预测

中上扬子地区构造变形带的形成,与扬子、华夏板块的碰撞有关,其内部岩层中4个滑脱层的存在为本构造带的形成提供了物质基础;在其形成过程中,隔挡式褶皱首先形成,然后逐步完成向隔槽式褶皱的转变,并最终在造山带根部形成基底挤出式变形带。受构造带控制,各变形区的油气勘探应有所差别:隔挡式褶皱带内次级背斜、具备较好盖层的隔槽式褶皱带及逆冲推覆体之下具有较好石油地质条件地区成为有利勘探靶区。

中-哈-吉-乌天山变形带容矿金矿床:成矿环境和控矿要素与找矿标志

天山是全球第二大金矿富集区,世界级和大型-超大型金矿床东西成带横贯中国新疆中部-哈萨克斯坦东南部-吉尔吉斯斯坦-乌兹别克斯坦,构成巨型跨境金成矿带。天山巨型跨境金成矿带和重要金矿床形成的地质环境、成矿的控制要素、找矿勘查的标志都是学术界和工业界高度关注的重大地质和找矿问题。通过广泛、深入地文献调研和境内外天山较全面野外地质矿产调查与研究,本文认为中-哈-吉-乌天山大规模金成矿主体形成于晚石炭世-早二叠世古亚洲洋闭合后的陆块拼贴变形过程,部分形成于中-晚二叠世陆内走滑变形过程。中天山南、北缘古缝合带及其附近的大型脆性/韧-脆性变形带是巨量金成矿的关键控制因素,多期叠加复合成矿是天山变形带容矿金矿床的显著特征。地壳初始富集、构造变形活化、岩浆热液叠加是天山变形带容矿金矿床的主控因素。"碳质细碎屑岩+脆韧性变形带+海西末期岩体"是中-哈-吉-乌天山变形带容矿大型-超大型金矿的找矿标志组合。

孔隙性砂岩中单条变形带与簇状变形带的特征与区别--以远安地堑上白垩统红花套组中变形带为例

孔隙性砂岩中的变形带研究近年来取得长足进展,但有关单条变形带与簇状变形带如何区分和界定仍是一个较模糊的问题。本文以远安地堑上白垩统红花套组高孔砂岩中发育的剪切增强压实带和压实剪切带为例,对单条及簇状变形带的特征和区别做出系统分析。研究表明,虽然单条变形带的长度、宽度、错断位移、凸起高度等均明显小于簇状变形带,但是不同运动学成因的变形带宏观特征、微观结构不同,因此不能单纯以规模大小区分二者,需要结合带密度将簇状变形带与变形带列、网格构造等相区分,还需要结合其微观结构特征进行准确鉴定。单条及簇状剪切增强压实带特征类似,均不具核心碎裂带,颗粒主要为中等破碎,多表现为多个不连续分布的碎裂核。簇状剪切增强压实带内部的非均质性更强。单条压实剪切带具有核心碎裂带,依剪切力大小不同,其核心碎裂带内颗粒粉碎程度及边缘过渡带宽度不同,常伴随微小剪切缝痕迹。簇状压实剪切带在镜下可清晰识别出不同的核心碎裂带、带间区域及微小剪切缝,可见S—C组构和断续分布的滑动面。单条及簇状变形带的发育会不同程度地改变储层的物性并可能会对油气运移和开采产生影响。

基于分叉理论的轴对称条件下岩石变形带分析

引入变形带描述轴对称状态下岩石应变局部化现象。采用通用形式的本构模型,基于分叉理论探讨了剪切带、压缩带和膨胀带3种变形带的出现条件,详细分析了轴对称状态下临界硬化模量和变形带方向角随本构参数的变化特性,发现现有的分叉理论分析不能预测压缩带和膨胀带是受所选用的本构模型的限制;同时在轴对称条件下,不管是采用关联还是非关联流动法则,预测到压缩带或膨胀带只能在软化阶段才能产生;而当采用非关联流动法则时,在特定范围内,预测到剪切带可以在硬化阶段产生。最后采用高孔隙岩石本构模型,分析了高孔隙岩石变形带角度随围压的变化规律,结果表明:岩石变形带的角度随围压的增大而减小;高孔隙岩石脆延转化是以压缩带的形成作为过渡,低围压下表现为脆性剪切带破坏,当围压达到临界围压后,随着围压继续增加,压缩带将会变得难以形成,宏观上表现为延性破坏。最后与已知试验结果进行对比,结果表明本文理论能合理描述岩石的应变局部化现象,预测结果与试验观察结果相符。

从重力场识别与提取地壳变形带信息的方法研究

表面形貌识别是指用具体的参数表征表面各区段几何形态及属性并最终对不同类型的表面形貌进行识别,表面刻痕识别是其中的一种.以随机过程理论为基础的表面刻痕识别技术可以确切地识别表面形貌的各项特征,其各阶谱矩及统计不变量可以对表面的刻痕以及各向异性进行详细地刻画.区域重力场上的各向异性刻痕主要反映地壳线状变形带,它们常常是区域大地构造单元的边界.本文用重力场研究地壳变形带信息识别方法,将二阶谱矩、统计不变量等参数赋予一定的地质构造含义,并定义了脊形化系数、边界脊形化系数等,从而更详细地表征地壳变形带及大陆构造单元边界信息.理论模型与实际数据试验结果均表明,地壳变形带信息识别方法不但对重力场上地壳变形产生的线形刻痕进行了有效的刻画,而且提取出的刻痕信息,可为大陆构造单元划分提供客观依据.

兴蒙造山带西南缘早古生代晚期变形带的变形特征与白云母Ar-Ar年龄

在内蒙古西部图古日格地区发现东西向延伸约20km、南北宽约2—4km的变形带，由奥陶纪白云山组石英片岩、白云母石英片岩、片理化大理岩和石英砂岩组成。片理稳定倾向南东，但透入性不均，从北向南可分为四个强和弱变形亚带。石英组构分析表明强变形带中发生了动态重结晶向静态重结晶的转变。据石英组构推测强变形亚带的变形温度范围约为350—500℃之间。这一温度区间高于或近于白云母的封闭温度，因此白云山组强变形带中白云母的年龄可以代表变形年代。采自强变形亚带白云母的Ar／Ar等时线年龄为440．3±7．2Ma。考虑到样品所在地构造位置为造山带的弧前或岛弧地区，是板块俯冲作用的高应变带，因此该年龄应代表与俯冲有关的挤压变形事件的发生时代，即反映早古生代末期造山作用的时代。这条变形带的发现为解释图古日格地区造山带格局提供了构造变形方面的证据。研究区变形带的形成时代与温都尔庙地区高压变质事件在误差范围内相同，表明两个地区都受到早古生代末期造山作用的影响，也表明兴蒙造山带的南造山带从西部图古日格地区向东沿延至温都尔庙地区。

北京西山房山岩体西北部强变形带的成因新解

北京西山房山岩体西北缘不对称发育一条弧形塑性强变形带,前人根据岩体东南部组构缓倾和岩体内部强应变分布特征提出岩浆斜向底辟侵位模式(王人镜等,1990;张吉顺和李志中,1990)。本文在前人研究的基础上,对房山岩体的组构进行系统观测,研究了西北缘固态塑性强变形带地质特征,着重探讨了岩体侵位时围岩热结构状态。文章认为岩浆同侵位固态塑性强变形带的形成需要早期岩浆进入准固态-固态和后期岩浆膨胀动力这两个必要条件。房山岩体西北部的强变形带是由于岩体侵位时西部围岩的温度较低,岩浆较早进入准固态-固态,后期岩浆侵位时膨胀动力双重因素造成的,提出了围岩热结构状态是房山岩体不对称的固态塑性强变形带的控制因素,而不是岩浆斜向底辟侵位的结果。这一研究成果不仅较合理地解释了房山岩体强变形带不对称发育特征,而且对研究同类花岗质岩体的定位机制有一定启示意义。

西安地裂缝变形带中的剪切波速测试分析

文章依托西安地铁二号线工程,对跨地裂缝的地层进行剪切波速测试,通过对测试结果的分析确定了地裂缝变形带内的剪切波速变化规律,给出了地裂缝变形带地裂缝上盘影响带宽度小于3.5～5.7m,下盘影响带宽度小于2.0～3.3m,其结果与现行的相关规程中的参数吻合,为规程提供了强有力的科学依据。

碳酸盐岩变形带特征及其与油气关系——以塔里木盆地下古生界为例

深入了解变形带的差异性对碳酸盐岩储层渗流作用与油气勘探开发研究具有重要意义。通过野外露头、井下岩心的宏观与微观特征分析,发现塔里木盆地下古生界碳酸盐岩变形带发育,存在压实变形带、剪切变形带和膨胀变形带等3类成因变形带。根据变形带的发育演化特征可以进一步划分为8种类型:压实变形带又可分为解聚压实变形带、碎裂压实变形带和压溶压实变形带3种类型;解聚剪切变形带、碎裂剪切变形带和胶结剪切变形带则是3种常见的剪切变形带;膨胀变形带包括碎裂膨胀变形带和胶结膨胀变形带。不同类型变形带特征各异,以解聚压实变形带与碎裂剪切变形带最发育,各类变形带呈现从解聚型向剪切型和胶结型演变的趋势。不同于碎屑岩变形带渗透性急剧降低,塔里木盆地碳酸盐岩变形带的物性与围岩差别较小,不同次级类型变形带渗流特征不同,局部孔隙发育,并影响油气储层非均质性。受控于溶蚀、破裂与白云石化等三种后期改造作用,塔里木盆地下古生界碳酸盐岩发育高渗透变形带,可能形成有效渗流通道。

新疆觉罗塔格韧性变形带组构及动力学意义

新疆觉罗塔格韧性变形带，惯称秋格明塔什－黄山韧性剪切带，发育于吐哈地块和中天山地块之间的ＥＷ向石炭系火山－沉积建造中，由一组走向ＥＷ、产状陡立的透入性片理组成。韧性变形带内韧性构造形迹发育，并可分为４个等级：大型构造、小型构造、微观构造和超微观构造。不同级别构造形迹的组构分析表明，觉罗塔格韧性变形带的内部组构是对称的，这意味着其成因于对称的构造变形。与主界面平行的大量压性构造形迹的产出，说明该对称组构成因于与垂直变形带（面）的共轴挤压作用，即觉罗塔格韧性变形带是一个韧性挤压带。

铝合金中PLC变形带的轨迹观察和研究

本文采用了动态数字散斑干涉法 (DSPI) ,对恒定加载应变率下铝合金试件的拉伸实验作了直接地观察和研究。实验记录了三种类型的PLC(Portevin LeChatelier)变形带 (类型A、B、C)在试件表面的产生过程 ;追踪了它们产生和传播的空间轨迹 ;探讨了在室温下出现不同类型PLC带所必需的加载应变率范围 (当 ε≥ 5× 1 0 - 4 s- 1 时 ,变形过程中以A类型的PLC带为主 ;当 ε <3× 1 0 - 5s- 1 时 ,则大量出现C类型的PLC变形带 ;而B类型的带将出现于这两者之间 ) ;并对”锯齿形”应力曲线中应力下掉的幅值进行了统计研究。同时 ,针对连续传播的A类型带和跳动传播的B类型带 ,得到了变形带的传播速度在变形过程中的递减演化趋势。实验还观察到随着塑性变形量的增加 ,变形带的倾斜方向会发生对称迁移现象。A、B带在拉伸试验过半时迁移现象发生 。

海南东南部韧性剪切变形带锆石U-Pb年代学特征及其地质意义

海南东南部韧性剪切变形带断续出露于芒三水库—吊罗山林场—兴隆一线,走向北东,岩石有构造片麻岩和糜棱岩化花岗岩,主要矿物组成为长石、石英、黑云母。岩石发育"S-C"组构、"δ"型旋转碎斑系、云母鱼等变形组构,指示具有右行剪切活动的特点。根据矿物组成及变形特征,认为其变形环境相当于低角闪岩相,属于沿剪切带侵位并发生同步变形的产物。在芒三水库、吊罗山林场两地测得岩石锆石激光ICP-MS法年龄分别为284.3±1.3 Ma、265.9±1.3 Ma,属二叠纪形成。剪切变形带的发现及其年代学的厘定,对深入研究海南岛构造-岩浆作用具有重要的地质意义。