数值模拟在沉积盆地褶皱冲断构造变形研究中的应用与发展

数值模拟是一种利用电子计算机,通过数值计算和图像显示的方法,研究工程问题、物理问题乃至自然界各类问题的方法。随着高性能计算的不断发展,数值模拟方法在沉积盆地构造变形研究中的应用不断扩大,学术界和工业界将数值模拟方法广泛应用于盆地构造变形特征与变形机制的定量研究,取得了丰硕的成果。本文在系统分析前人数值模拟成果的基础上,阐述了有限元、有限差分、边界元和离散元四种常用数值模拟实验方法的特征和应用。同时,本文对近年来数值模拟方法在沉积盆地褶皱冲断构造变形中的研究进展进行了分类总结,重点介绍这一方法在构造特征与变形机制研究中取得的成果,为数值模拟方法在盆地构造变形领域应用的不断扩大和深入提供参考。最后,本文对数值模拟技术在目前应用中面临的问题和未来的发展方向提出了一些看法和建议。

秦岭南缘大巴山褶皱-冲断推覆构造的特征

秦岭造山带南缘的大巴山巨型逆冲推覆构造主要是在秦岭造山带板块俯冲碰撞造山与中、新生代以来陆内造山过程中长期复合作用形成的。详细的室内外构造研究表明,巴山逆冲推覆构造可以巴山弧形断裂带为界划分为北大巴山逆冲推覆构造和南大巴山逆冲推覆构造。北大巴山自北而南依次由安康-武当推覆体、紫阳-平利推覆体、高桥-镇坪推覆体和高滩推覆体逆冲叠置而成。南大巴山则以镇巴-阳日断裂为界,分为北部的前陆冲断褶皱带和南部的前陆褶皱带。北大巴山主要是印支期碰撞造山作用和燕山期陆内逆冲推覆作用叠加改造的结果,南大巴山则主要是燕山期递进变形过程中的产物。构造变形北强南弱,北以冲断褶皱变形为特征,南以皱褶作用为主;北部褶皱紧闭复杂,向南渐变为宽缓的薄皮构造。逆冲作用在时序上具有由北向南扩展传递的特点。

博格达山北缘前陆褶皱冲断带构造特征及其动力学意义

博格达山北麓褶皱逆冲带是现代地质学研究的一个热点,但是大部分的研究都集中于古生代和新生代的构造变形,对于中生代多期构造变形少有关注。本文通过野外地质观测和卫星照片解析,结合前人地震剖面,识别出中生代以来博格达山北麓褶皱逆冲带内3期不同的构造变形:1)是由于印度—欧亚板块碰撞远程效应所引起的新生代逆冲推覆构造,表现为一系列逆冲断层及相关的褶皱;2)是侏罗纪末—白垩纪初博格达山遭受挤压变形,在山前形成宽缓的褶皱;3)是博格达三叠纪末—侏罗纪初的构造变形,可能对应于博格达山的初始隆起,这期构造变形表现为博格达山北麓上二叠统的强烈褶皱变形。这些结果表明博格达山的隆升具有多期次的特点,主要受亚洲板块南缘不同时期小陆块碰撞的控制。

黔西南中部卡林型金矿床冲断-褶皱构造的地震勘探证据及意义

地震勘探资料对黔西南中部卡林型金矿赋存层位上二叠统龙潭组煤系地层、东吴不整合面和广西不整合面显示良好。该地区卡林型金矿主要受冲断-褶皱构造的控制。在地震剖面上,根据卡林型金矿在冲断-褶皱构造中的位置,可以将其划分为两类,即断层控制型金矿和断层伴生型金矿。在断层控制型金矿床中,断层"上陡下缓",为低角度逆冲断层,断层上盘常发育不对称背斜构造,断层向下在上二叠统龙潭组煤系地层、"大厂层"凝灰岩和东吴运动形成的不整合面间滑脱,金矿体产于低角度逆冲断层中,在浅部为脉状矿体,在深部渐变为缓斜穿层矿体。断层伴生型金矿床发育于由高角度断层引起的层间滑动带,呈似层状。印支晚期华南古特提斯洋的相继闭合是形成北西向和北东向两组主要冲断-褶皱构造的主控因素。地震勘探资料揭示,黔西南中部还存在与已经发现卡林型金矿的冲断-褶皱构造带类似的构造,找矿前景较好。

济阳坳陷新生代褶皱—冲断构造的厘定及其动力学背景分析

以钻井和三维地震剖面的解释为基础,在济阳坳陷首次发现了在沙四段沉积末期形成的近南北向分布的、由东向西逆冲的褶皱-冲断构造,该构造代表了盆地古近纪充填序列中一次重要的构造反转事件,是济阳运动在该区重要的地质表现;通过界面年龄的确定和区域板块构造运动的分析,认为该期构造事件的发生具有区域性,而且与晚始新世初期印度洋板块和太平洋板块重大的运动学调整过程密切相关;该期构造反转事件的确定对于中国东部新生代盆地形成演化的动力学机制的研究和盆地深层油气勘探有重要的意义。

印支晚期冲断-褶皱活动在黔西南中部卡林型金矿成矿中的作用——以地震勘探资料为例

地震勘探资料对黔西南中部卡林型金矿赋存层位上二叠统龙潭组煤系地层、东吴不整合面和广西不整合面显示良好。该地区卡林型金矿主要受古隆起和冲断-褶皱构造的双重控制。根据卡林型金矿在冲断-褶皱构造中的位置,可以将其划分为2类,即断层控制型金矿和断层伴生型金矿。在断层控制型金矿床中,断层"上陡下缓",为低角度逆冲断层,断层上盘常发育不对称背斜,断层向下在上二叠统龙潭组煤系地层、"大厂层"凝灰岩和东吴运动形成的不整合面间滑脱,并造成地层明显增厚,金矿体产于低角度逆冲断层中,在浅部为脉状矿体,在深部渐变为缓倾斜穿层矿体。断层伴生型金矿床发育于由高角度断层引起的层间滑动带中,呈似层状。印支晚期华南古特提斯洋的相继闭合是形成北西向和北东向两组主要冲断-褶皱构造的构造动力学背景。尽管前期古隆起对卡林型金矿具有初始富集作用,但冲断-褶皱活动则是金矿形成的关键。地震勘探资料揭示,黔西南中部还存在找矿前景较好的冲断-褶皱构造。

准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带分析

讨论了与准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带有关的4个问题。(1)准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带具有纵向分带、横向分段和垂向构造分层的特征:纵向上由南至北可分为逆冲推覆构造带、基底卷入褶皱-冲断带和滑脱型褶皱-冲断带三个带;横向上,基底卷入褶皱-冲断带从西至东按横向调节带分为5个段,构造特征表现为反冲断层从不发育到向南反冲的位移逐渐增大、反冲断层所滑脱的层位亦逐渐加深;滑脱型褶皱-冲断带以红车断裂为界划分为西段和东段,西段构造运动弱,构造变形具双层结构;东段构造运动较强,发育大型冲向后陆的反向逆冲断层,构造变形多具有3层结构。(2)逆冲断层-褶皱类型按其形成机制分为基底卷入型冲断-褶皱、滑脱型冲断-褶皱以及基底卷入-滑脱混合型冲断-褶皱3大类,其中,基底卷入型冲断-褶皱的特征是褶皱作用发生在逆冲断裂之前,而滑脱型冲断-褶皱以冲断和褶皱同时或冲断层先于褶皱形成为特征。(3)本区存在横向和纵向传递带。横向调节带一般分布于基底卷入型褶皱-冲断带,主要为左旋走滑断层;纵向传递带分布于滑脱型褶皱-冲断带,以逆冲断层系斜列分布和位移纵向斜列传递为特征。(4)褶皱-冲断带形成的主控因素主要有:近南北向的水平挤压作用,上新世末—早更新世末和晚侏罗世末发生的构造变形以及古近系、下白垩统和下—中侏罗统发育的三套异常高压泥岩层相关的滑脱作用。

黔西南泥堡金矿床构造特征及其控矿作用

位于扬子板块西南缘的右江盆地是我国卡林型金矿的集中分布区之一,素有滇-黔-桂“金三角”之称。泥堡金矿是右江盆地西北侧一个大型矿床,矿区构造主要有NEE向泥堡背斜、二龙抢宝背斜和同方向的F_(1)、F_(3)、F_(4)、F_(5)和F_(9)断层,以及产于F_(1)断层下盘的层间破碎带等。详细构造调查和新近勘查资料的综合研究表明:F_(1)、F_(5)和F9为逆冲断层,F_(3)和F_(4)为正断层,二龙抢宝背斜属断展褶皱。由F_(1)、F_(5)、F_(9)逆冲断层以及二龙抢宝背斜所组成的NEE向冲断-褶皱构造是矿区主要控矿构造,其次为F_(1)断层下盘的层间破碎带控矿。其中,F_(1)断层中赋存有占全区资源储量80%的Ⅲ号主矿体,是矿区最主要的导矿和容矿构造,且断层倾向上由陡变缓部位为有利的赋矿部位。区内构造活动先后经历了早期挤压、中期拉张和晚期再次拉张的作用过程。其中,前两期构造活动与金成矿关系密切,分别控制了泥堡矿区第一期和第二期成矿,两期成矿的构造作用环境可能分别对应于燕山早期的挤压和燕山晚期的伸展。晚期构造作用形成的F_(3)正断层破坏矿体并造成了上盘矿体断失。F_(1)断层中的矿体具有向西侧伏特点,F_(3)正断层铅直地层断距约400 m,因此,F_(1)断层西段的深边部和F_(3)断层的上盘可作为矿区今后的探矿方向。