大巴山前陆弧形构造带形成机理分析

基于野外观察和构造测量,论述了大巴山前陆弧形构造带的基本构造特征,包括弧形带展布特征、分带特征、分段特征、分层特征、构造变形样式、叠加变形特征和古构造应力场特征等,在此基础上探讨了大巴弧形成的主要控制因素。指出大巴弧形成的机理不同于经典的碰撞造山模式,该弧形构造带经历了古生代大陆边缘伸展裂陷初始期、中晚三叠世碰撞造山雏形期和中晚侏罗世陆内造山定型期。造山作用前的古大陆边缘伸展作用及其产生的不规则边界形态对弧形带的形成起到了决定作用。其中先成的城口-房县弧形断裂带不仅控制了早古生代沉积-岩浆作用,同时成为大巴弧形成的主导边界条件,而弧形带两端的基底隆起也起到了重要的限制作用。根据实际地质资料设计的简单沙箱模型模拟了这个弧形带的形成条件和过程。

大巴山前陆西段叠加构造变形分析及其构造应力场特征

大巴山前陆西段发育典型的横跨叠加褶皱,清楚地记录了自身构造演化历史,为查明大巴山前陆构造体制转换提供了非常有利的条件。本文通过野外褶皱形态分析,结合层面和断层面滑动矢量的观测,获得大巴山前陆西段中生代主要的两期挤压构造应力场,即早期(T3—J1)的构造应力场以近南北向挤压为主,大巴山地区受其控制,发生近东西向展布褶皱变形,这期构造变形与印支运动有关;晚期,即J3—K1期间,大巴山构造体制发生重大转变,本区构造应力场由近南北挤压转变为近东西向强烈挤压,大巴山发生强烈构造变形,大巴山推覆构造带以断裂活动为主,镇巴—城口—房县断裂带强烈向大巴山前陆逆掩。而大巴山前陆则以强烈的近南北向延伸的褶皱变形为主,早期近东西向褶皱遭受强烈改造,形成大巴山前陆西段较为典型的横跨叠加褶皱构造。这期构造变形是燕山运动早期活动的结果。大巴山叠加变形的研究不仅为研究中国盆—山系统变形特征提供了具体例证,而且对大巴山前陆油气勘探起重要指导作用。

大巴山前陆北西向褶皱的厘定及其意义

大巴山位于南秦岭造山带与上扬子前陆交接部位,其西北缘地区发育规模大、方向各异、叠加特征明显的褶皱构造体系。通过关键地区的褶皱及其叠加变形的几何学、运动学及时空序列的研究鉴别出至少是三期褶皱构造,包括北东—近东西向、近南北—北北西向和北西向褶皱。本文详细介绍北西向褶皱的厘定依据和空间构造要素,研究其对晚侏罗世形成的大巴山弧形褶皱带的叠加改造及过程。根据区域变形的特征分析,以及下白垩统地层卷入北西向褶皱变形的事实,推测这组褶皱形成与早白垩世晚期或其后的收缩变形事件有关,但其地球动力学背景仍需进一步探讨。大巴山地区北西—南东向褶皱的厘定有助于完善和深化大巴山西缘地区构造演化及地壳变形历史的认识。

四川盆地北缘大巴山前陆构造中—新生代构造隆升史

大巴山前陆构造的抬升剥蚀与保存条件对其矿床和油气藏勘探潜力评价极为重要。应用磷灰石裂变径迹热年代学方法，通过研究大巴山前陆构造热演化史，恢复构造隆升过程，确定其中-新生代构造抬升剥蚀量，探讨大巴山前陆晚期构造隆升对矿床和油气资源的影响。结果表明：大巴山前陆构造在152 Ma以前快速沉降，沉降速率平均高达150·Ma^-1，此后便长期处于隆升过程；136～152 Ma时期为快速隆升阶段，隆升速率平均为56．3 m·Ma^-1，隆升量约为900 m，是燕山运动导致秦岭造山期后的一次陆内挤压；70～136 Ma时期为较缓慢隆升阶段，隆升速率平均为39．4 m·Ma^-1，隆升量约为2600 m，是秦岭造山晚期挤压的结果；0～70 Ma时期的隆升速率为42．8 m·Ma^-1，持续时间较长，隆升幅度约3000 m，是喜马拉雅构造运动的结果。中生代构造隆升对本区低温热液矿体和油气保存极为不利；上新统以来（8 Ma或5 Ma），青藏高原快速隆升向东扩展的远程效应对大巴山前陆构造的影响不明显。

大巴山前陆叠加构造力学特征的模拟研究

采用非线性有限元数值模拟技术和方法,研究大巴山前陆构造带应力场、位移场和形变场的流变学特征,分析叠加褶皱的相干形式和联合弧的形态特征,展现了大巴山弧形构造的发育、演化过程,提供了一组与大巴山前陆叠加构造相适应的边界外力和约束条件。研究表明:(1)模型选用的蠕变材料在变形过程中,应力场的变化非常缓慢,使得我们有条件通过应力迹线去研究构造变形的形态特征。(2)大巴山弧形构造带早晚两期褶皱的干涉形式大致为构造横跨叠加、斜跨叠加和共轴叠加三种。(3)大巴山弧形构造带形成的关键条件是北东向区域应力的作用和东西两个基底构造结的存在;而与大巴山弧联合构成收敛双弧的川东弧形构造带主要为来自南东方向的动力作用所致。

大巴山前陆盆地晚三叠世—侏罗纪沉积中心的迁移及古流向

晚三叠世上扬子北缘沉积中心主要在川西地区,但在大巴山前缘的达县—万源之间开始出现一个次级沉积中心,反映晚三叠世大巴山前陆盆地初始沉降;早-中侏罗世早期,上扬子北缘沉积中心东移到大巴山前缘,具有两个沉积中心,但沉积厚度不大;中侏罗世中、晚期,两个沉积中心向大巴山一侧北移,沉积厚度巨大,反映该期为大巴山前陆盆地强烈沉降期;晚侏罗世,两个沉积中心分别向东、西两侧迁移,东、西分异明显,沉积厚度较大,反映晚侏罗世大巴山前陆盆地的持续稳定沉降。

大巴山前陆冲断带古水动力演化阶段及其对油气藏形成和保存的影响

针对传统古水动力阶段划分存在的问题,结合大巴山前陆冲断带特殊构造特征,以油气成藏组合为单元,将大巴山前陆冲断带古水动力演化阶段划分为沉积水动力阶段、渗入水动力阶段、构造作用水动力阶段和埋藏水动力阶段。其中下部油气成藏组合主要经历了1个沉积水动力阶段、4个渗入水动力阶段、4个埋藏水动力阶段和3个构造作用水动力阶段,中部油气成藏组合主要经历了1个沉积水动力阶段、3个渗入水动力阶段、2个埋藏水动力阶段和3个构造作用水动力阶段,而上部油气成藏组合主要经历了渗入水动力阶段。二叠纪至早白垩世的埋藏水动力阶段有利于下部油气成藏组合油气的生成和运聚成藏,但是构造作用水动力阶段,对油气藏的调整和改造作用影响很大,晚白垩世之后的渗入水动力阶段,导致下部成藏组合的油气藏进一步遭到调整和破坏。在晚三叠世末至晚白垩世的埋藏水动力和构造作用水动力阶段,中部成藏组合的原油发生大量裂解,同时形成了许多调整-改造型油气藏,晚白垩世之后的渗入水动力和构造作用水动力阶段,大巴山前陆坳陷带中部成藏组合的油气藏发生了大量的调整和改造作用,而大巴山前陆基底拆离构造带和前陆盖层滑脱构造带中部成藏组合的油气藏则主要表现为改造和破坏作用。

大巴山前陆冲断带构造样式和演化过程的数值模拟

由于大巴山地区处于独特的构造背景,拥有丰富的油气资源,正吸引人们开展日益深入的研究。本文通过有限差分方法,利用平面应变的二维弹塑性本构模型,对大巴山前陆冲断带开展了系列数值模拟研究。结果表明,前陆区拥有相对软弱的滑脱层(含膏盐岩的中下三叠统),是大巴山前陆冲断带主滑脱面由后陆向前陆逐渐抬升的主控因素。该滑脱层的分布以及同构造沉积的分布限定了主前缘逆冲断裂(镇巴断裂)的位置,通过该断裂,大巴山后陆的强烈缩短应变由深滑脱层(震旦系下部)向南传递至浅滑脱层(三叠系中下统)。镇巴断裂和城口断裂一起,它们的长期活动性,可能调节了大巴山一半以上的总缩短应变。同构造沉积发生后,前陆区浅层侏罗山式褶皱往前扩展的同时,后陆的先成断裂也继续活动并发生顺时针旋转,构成无序逆冲扩展序列。主要断层的逆冲扩展和经典背驮式不同,缩短应变主要由主断层下盘向后陆深部俯冲来实现。模拟结果和大巴山地质原型的近似程度,说明了利用有限差分软件对地质构造进行模拟的可行性。

四川盆地北部大巴山山前带构造样式与变形机制

利用最新的地震和地表地质资料,对四川盆地北部大巴山山前构造进行综合解释。按构造样式差异,将大巴山山前构造带划分出3个构造带:通江—黄金口西NW向潜伏断褶带、五宝场—铁山坡NW—NE向构造交汇带及温泉井—奉节近EW向构造带;其对应的前缘构造样式分别为反冲断层型、褶皱滑脱型及双向冲断—褶皱型。中生代以来的构造变形主要有2期:印支晚期,以NE向褶皱作用为主;燕山中、晚期—喜马拉雅期,以NW向冲断—褶皱作用为主。大巴山前缘构造受不同方向挤压应力联合作用的控制。

多造山带控制下的四川复合前陆盆地初析

深入研究四川盆地的起源及其演化过程,对该区进一步的油气勘探开发具有重大的现实意义。为此,根据2008—2010年度国家科技重大专项攻关研究的成果,将川西前陆盆地和大巴山前陆盆地合二为一,通称为四川前陆盆地,并给出了支持这一观点的4点主要证据,即:相同的大地构造背景、形成机制对前陆盆地的影响、"形"与"质"两方面的统一性、共同拥有同一个前陆隆起带。重点分析了盆地区域构造背景及演化过程、原型盆地与主控造山带的关系,结果表明,四川前陆盆地经历了不同时期由不同造山带控制、沉积范围变化大、沉积中心频繁迁移的复杂演化过程,不同类型盆地的垂向叠置,不同时期原型盆地的横向叠加,构成了多造山带控制下的复合型前陆盆地。最后,对盆地构造区带进行了划分,共划分出:造山带后缘推覆构造带、造山带前缘出露前锋逆掩推覆构造带、造山带山前隐伏前锋构造带、前陆盆地中央坳陷带、前陆盆地前缘斜坡带、前陆盆地前缘隆起区等6个一级构造带以及15个次级构造带。

重庆云阳晚三叠世—侏罗纪古流向反转及其构造意义

目的探讨大巴山逆冲推覆作用与江南—雪峰逆冲推覆作用在川东地区的复合或联合构造作用的时序,进而分析大巴山前陆盆地的强烈沉降时期。方法以详细的野外剖面测制为基础,通过对重庆云阳南溪上三叠统—侏罗系剖面沉积序列及古流向的详细研究,确定晚三叠世—侏罗纪沉积体系及物源方向的演化规律,进而探讨大巴山逆冲推覆作用与江南—雪峰逆冲推覆作用在川东地区的影响时序的差异性。结果重庆云阳南溪上三叠统发育辫状河沉积体系,古流向向南,而中下侏罗统主要发育湖泊及三角洲沉积体系,古流向向北或西北,两时期古流向发生了反转。结论川东地区大巴山逆冲推覆作用早于江南—雪峰逆冲推覆作用,中侏罗世中晚期为大巴山前陆盆地强烈沉降期。

纤维状方解石脉与构造流体研究

纤维状方解石脉作为同构造期流体活动产物,被认为是在超高压构造应力作用下形成的一种高压流体排泄的标型矿物,记录了构造变形过程中的流体特征。从基本概念出发,介绍了纤维状方解石脉和构造流体的基本特征、形成机理和环境条件等。以大巴山前陆构造发育的纤维状方解石脉为例,综述了纤维状方解石脉和构造流体的研究方法、思路、内容及其构造意义,强调了构造脉体在古应力场恢复和构造变化研究中的重要意义。