大巴山陆内造山带构造流体及其形成条件研究

构造脉体作为构造流体的宏观标志记录了与构造运动有关的流体来源、形成环境条件和动力学等信息。大巴山构造带是一个典型的陆内造山带,发育了代表构造前、同构造期和构造后3期构造流体的方解石脉(V1、V2和V3)。本文在对构造后伸展背景下形成的方解石脉(V3)野外产状、几何特征和围岩力学性质统计分析基础上,通过其形成古应力场恢复和同位素地球化学分析,研究V3脉体形成环境条件及其流体来源。结果表明,V3脉体走向以NE-SW向为主,脉体倾角较陡,大多近于直立,其形成的主应力轴σ_1,σ_2和σ_3方位分别为67°∠76°、200°∠13°和293°∠10°,形成时的应力场为NW-SE向拉张。V3脉体形成时流体压力pf<σ_2<σ_1,流体超压Δsi在92~167 MPa,形成最大深度为1.8~7.2km。δ^(13)C-δ^(18)O反映V3方解石脉形成与围岩碳酸盐岩脱CO_2作用有关,V3方解石脉流体包裹体水的δD-δ^(18)O同位素分析表明其为盆地内部变质建造水向浅部迁移并有浅部表生水的参与。结合大巴山前陆构造广泛存在的异常高压流体,认为大巴山前陆在晚白垩世—古近纪时期处于伸展构造背景下,原来封存在深部的异常高压流体超压Δsi突破围岩形成裂缝,并上升到浅部与表生流体混合沉淀形成了V3脉体。

秦岭造山带大巴山弧形构造带中生代构造变形

大巴山构造带位于秦岭造山带南部,一直被认为是华北、扬子板块碰撞带前陆逆冲-推覆构造带。研究表明,位于城口—房县断裂之南的大巴山弧形构造带,经历了两次明显的叠加变形过程。大巴山弧形构造带由轴向弧形延伸的线状褶皱与弧形弯曲的逆冲断层组成(D2),是南大巴山主期变形产物。弧形构造带西段褶皱轴向为北北西—近南北向,叠加在先前轴向近东西向的开阔宽缓的褶皱(D1)之上,形成典型横跨叠加构造。弧形构造带中段和东段,褶皱轴向逐渐转变为近东西向。构造填图显示,在弧形带形成之前,发生过一期轴向北东到北北东向褶皱为主的变形(D1)。据变形序列、卷入的地层以及区域构造关系判断,西段与中、东段D1变形时代均为晚三叠世—早侏罗世,很可能与华北、扬子的碰撞相关。而相关的地质、同位素年代学及磷灰石裂变径迹资料显示,大巴山弧形构造带主期变形(D2)的变形时代为晚侏罗世—早白垩世(160～110Ma),所以大巴山弧形构造带记录了两期不同系统构造变形的叠加,这对研究秦岭造山带的演化,具有重要意义。

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。

大巴山前构造带油气苗分布及油气成藏特征

大巴山前构造带构造变形强烈,油气成藏过程复杂,勘探程度低。从地表油气显示分布特征分析入手,结合露头烃源岩与含烃流体包裹体资料,探讨了大巴山前构造带油气成藏演化过程。研究结果表明:大巴山前构造带油气成藏演化具有"递进变形、油气分带、差异成藏"的特征;大巴山前构造带的构造由北东向西南呈现多期递进变形特征,并相应控制了油气的分带性,其中冲断带主要分布油气苗,滑脱褶皱带见沥青与气藏;根据大巴山前构造带不同区带油气藏成藏时序与油气藏后期改造的差异性,总结出3种油气成藏类型,即破坏型、局部残存型和内部调整型,其中铁溪-万源滑脱褶皱带属于内部调整型,油气勘探潜力大。

大巴山西段高川地体的构造变形特征及其意义

勉略缝合带是华北与华南大陆于印支期完成拼合的主要拼接带,在中国大陆的形成与演化中占据重要地位。但是,勉略带的东、西延伸至今没有确定的结论,尤其陕西省勉县以东到湖北随州一带,还没有找到确凿的缝合带的证据。已发表的文章多认为勉略带在勉县以东到达宁陕县两河口之后向南转折,沿着高川岩片的位置顺大巴山弧形构造带向东延伸到湖北随州一带。本文的研究表明,高川岩片是一个独立于大巴山构造带的外来地质体,称之为高川地体。高川地体是一个由近南北向右行走滑断层与轴向近南北向的走滑剪切褶皱构造组成的右行走滑构造系统,是大巴山冲断推覆构造向南推覆过程中从原勉略缝合带中挤过来的一片,仅仅是被挟持在大巴山冲断-推覆构造带与大巴山前陆构造带之间的地壳浅层地质体。因此,高川地体现在的位置不能代表勉略带向东的延伸,大巴山弧形构造带也不是中国南北大陆最终碰撞拼贴的位置。

构造驱动大巴山前陆烃类流体排泄:含烃包裹体纤维状方解石脉证据

含烃包裹体纤维状方解石脉被认为是超高压下油气流体形成和排泄的标志。大巴山前陆构造带一些断裂和下古生界黑色泥岩和泥灰岩烃源岩微裂隙中分布有含烃包裹体纤维状方解石脉,成分分析表明其为低镁方解石。纤维状方解石脉δ13CVPDB和δ18OVPDB比围岩碳酸盐岩的明显变轻,前者δ13CVPDB和δ18OVPDB变化范围分别为-1.9%～-4.8‰和-8.4%～-12.8‰,后者分别为-1.7%～+3.1‰和-8.7%～-4.5‰,且δ13C与δ18O具有明显的线性关系,反映出纤维状方解石脉具有成岩有机流体与浅部流体混合的流体特征。纤维状方解石脉含有共生的固体沥青包裹体、含甲烷液相包裹体和气液二相盐水包裹体等多相态包裹体,其中沥青包裹体为油气运移的残余沥青。气液二相盐水包裹体均一温度主要位于140℃和196℃之间(峰值为179℃),盐度较高(平均为9.7wt%NaCl)。分别应用盐水包裹体和甲烷包裹体等溶线P—T相图确定出含烃包裹体纤维状方解石脉形成的流体压力为150～200 MPa,属于异常超高压流体。地质和地球化学特征分析认为,大巴山含烃包裹体纤维状方解石脉不具有泥岩因压实成岩作用而形成的超高压流体特征。结合沉积和构造演化历史分析认为,印支碰撞造山运动和燕山前陆构造作用导致大巴山褶皱隆起并伴随天然气藏破坏和改造,挤压环境下的超高压构造应力驱动天然气流体排泄,大巴山前陆构造带含烃包裹体纤维状方解石脉就是超高压构造应力驱动天然气排泄的产物。

大巴山陆内造山带高压古流体及其运移动力学机制研究

陆内造山带普遍存在的高压流体与金属矿产与油气形成与分布关系十分密切。大巴山陆内造山带发育有大量同构造期方解石脉,碳氧同位素反映其为围岩碳酸盐岩成岩流体产物。通过对方解石脉中盐水包裹体分析测试,应用包裹体p-T-X相图确定的大巴山构造带同构造期古流体压力自北而南由高变低,即从大巴山逆冲构造带、大巴山前陆构造带到大巴山前陆坳陷古流体压力分别为240~270 MPa、220~240 MPa和170~190 MPa,而恢复的古流体压力梯度分别为2.2 MPa/100m、2.3 MPa/100m和2.0 MPa/100m,明显高于正常静水压力,表明大巴山陆内造山期古流体为典型异常高压流体。综合分析表明,大巴山陆内造山带和四川盆地自古至今普遍存在异常高压流体。结合区域地质研究认为,处于大巴山推覆体前缘、受志留系泥岩滑脱层和逆掩断层控制的高压体系具有压力封存箱特征。大巴山陆内造山带高压流体是在埋藏过程中形成的,其形成深度在2 800m左右,异常高压是大巴山构造带驱动流体迁移的主要动力之一。

川东北大巴山地区油气保存条件综合分析

大巴山前构造带经历了多期构造运动,油气的保存条件复杂。通过对川东北大巴山地区构造形态和断裂特征、地层出露情况及盖层发育特征等进行综合分析,结合已有地层水矿化度数据和油气显示情况为约束,综合分析大巴山地区油气保存条件。研究结果表明:(1)大巴山地区保存条件整体较差,由于北大巴山地区构造带断裂破碎作用强烈,断裂分布密集,大气水下渗作用强烈,水型以NaHCO_(3),Na_(2)SO_(4)型为主,出露地层以震旦系—志留系为主,油气藏保存条件受到严重影响,为油气保存不利区域;(2)但因受到不同断裂带的强烈破碎作用和抬升剥蚀作用,大巴山地区油气保存条件有明显的分带性和分段性,往盆地内方向过渡区域构造变形强度逐渐减弱,断裂数量减少,水型以MgCl_(2),Na_(2)SO_(4)型为主,出露地层以泥盆系—二叠系为主,油气保存条件整体逐渐变好;(3)南大巴山前陆冲断带铁溪—巫溪隐伏断裂盆地方向受到中下三叠统的膏盐岩和侏罗系泥质岩盖层的封盖作用,大气水下渗被阻挡,出露地层多为三叠系以上地层,断裂分布较少,水型以CaCl_(2)为主,为油气保存有利区域。

应用航磁资料研究大巴山地区基底构造的初步结果

对大巴山地区最新1:20万航磁资料进行处理,分析大巴山地区航磁异常特点,找出推覆体下磁性结晶基底存在的证据;通过帕克尔界面反演法定量反演计算出磁性结晶基底的深度及范围,确定四川盆地的结晶基底应以陕西安康-竹山断裂为界;重新厘定盆地东北部边界,计算出大巴山推覆带推覆距离约100 km,并推测推覆带下可能存在四川盆地沉积地层。为巴山地区深浅部构造关系的系统解析以及四川盆地油气勘探远景提供一定的参考。

城口–房县断裂带的构造变形分析

城口–房县断裂带位于上扬子板块北缘,以其为界可进一步将大巴山构造带划分为南大巴山弧形构造带(南大巴山)和北大巴山逆冲推覆构造带(北大巴山)。城口–房县断裂带不仅控制着该地区的岩浆活动和沉积作用,同时对大巴山的构造演化起到了重要的主导作用。综合大量的野外调查、构造解析和显微构造观察,对城口–房县断裂带进行了分段性的构造解析,厘定出城口–房县断裂带发育两条不同走滑性质的走滑断裂带,并追踪其展布范围。右行走滑断裂带自西向东贯穿城口–房县断裂带,与扬子板块相对华北板块的斜向俯冲碰撞有关;左行走滑断裂带发育于城口–房县断裂带东段,形成于陆内造山阶段,并改造了东段早期的右行走滑构造。在板块碰撞造山之前,早期的城口–房县断裂带处于伸展环境中呈线状分布。在陆内逆冲推覆过程中,由于东西两侧砥柱的阻碍作用,城口–房县断裂带发生弧形弯曲呈现SW向弧形展布。

四川盆地秭归复向斜构造变形机制及构造意义

为剖析大巴山构造带变形前缘与湘鄂西褶皱带变形前缘的叠加复合方式,通过分析秭归复向斜的浅部资料和深部最新的地震剖面,对秭归复向斜南、北两侧的地质结构和变形过程进行了分析。研究表明:深部构造楔的活动是促使秭归复向斜南、北两翼发生构造变形的主要原因,秭归复向斜南翼构造楔以连接志留系滑脱层和基底滑脱层的南倾断面为底板前冲断裂,以志留系滑脱层及其上部的北倾断面为顶板反冲断裂,由志留系页岩层至震旦系顶部及其深部的一部分基底物质组成构造楔参与变形;向斜北翼深部的构造楔,以向斜北翼基底滑脱层为顶板反冲断裂,以北翼下方深部滑脱层为底板前冲断裂,构造楔整体由基底物质组成。进一步的分析认为:秭归复向斜南翼的形成受控于湘鄂西褶皱带晚侏罗世至早白垩世初向北的递进构造变形,北翼及其内部次级褶皱的形成受控于早白垩世中期至早白垩世晚期大巴山构造带内南大巴冲断带向南的挤压推覆;大巴山构造带早白垩世中期至晚白垩世的变形叠置于湘鄂西褶皱带晚侏罗世的变形之上是两构造带叠加变形的基本模式。

宣汉县添子城复背斜南西翼矿区地质构造特征分析

本文综合分析了添子城复背斜南西翼矿区的褶曲、断层等构造形迹特征,研究了构造体系复合特征。研究发现,龙洞背斜、三墩向斜是对本矿区起主要控制作用的地质构造;断层对区内煤层的影响明显,次级褶皱影响较小;矿区显示的各种构造形迹主要属于北西向构造带的构造。本次分析成果对今后该区域进一步工作及其他地质工作有明确的指导作用。

上扬子地块北缘灯影组硅质岩系硅、氧同位素特征及其成因!

通过对上扬子地块北缘大巴山构造带与碑坝穹窿构造带中震旦系灯影组硅质岩的硅、氧同位素进行研究以探究其成因.结果显示,研究区硅质岩及石英脉中δ30Si值为0.6‰～1.6‰,全为正高值,与沉积成因硅质岩的δ30Si值十分接近,并且该地区当时处于浅海陆棚环境,沉积物受陆源碎屑影响较大,也说明其为沉积成因;另外,硅质岩及石英脉中δ18 O值为20.3‰～21.6‰,与沉积成岩石英的δ18O一致,通过硅质岩氧同位素地质温度计计算得出,该地区硅质岩形成温度明显的高于古海水温度,表明研究区有海底热水的参与.最后推断研究区硅质岩系是沉积成因的,且在沉积过程中有海底热水的参与.

上扬子地块北缘灯影组硅质岩系地球化学特征及其成因

通过野外调研,表明大巴山构造带和米仓山构造带震旦系灯影组发育多套硅质岩系,并与海相碳酸盐岩相伴产出。微量、稀土元素分析结果表明,硅质岩系具有热水成因特征。其中,Ba含量较高,Ba/Sr值大于1;Th/U值小于1,Th-U图解中所有样品均投到热水沉积物区;Zr元素较为富集,Zr-Cr图解中样品全部投到热水沉积物趋势线附近;硅质岩系REE总量低,Ce总体为负异常,Eu正异常明显,硅质岩HREE富集,硅质白云岩HREE富集不明显。Ce/Ce*、LaN/CeN、V/Y值表明灯影组硅质岩形成于大洋盆地到大陆边缘的过渡地带;Th/Sc、Th/U、V/Cr、V/(V+Ni)值表明硅质岩主要形成于还原环境中,部分形成于氧化环境中。综合硅质岩稀土、微量元素特征并结合震旦纪区域地质构造演化,本区硅质岩应形成于复杂大陆边缘富氧的浅海陆棚环境及缺氧的陆内裂陷槽环境中。

巫溪县西溪河北岸高位高危碎屑流滑坡特征与机理研究

巫溪县构造上位于南大巴山弧形褶皱带的核心部位,八面山弧形褶皱构造带的北缘,地理上位于三峡库区奉节—巫山段北部,区内以发育近平行的褶皱构造为主,岩层中构造节理裂隙发育。区内地形切割强烈、起伏大,表现为中高山峡谷地貌,年降雨量大,地质环境条件脆弱。研究区西溪河北岸多发育高位高危碎屑流型滑坡,具有隐蔽性强、危害性大等特点。论文在Lidar影像分析、野外详查、钻探等手段的基础上,详细分析了滑坡地质环境背景、滑坡的特点及运动堆积过程,认为风化层厚度大、高陡的地形地貌、特殊的构造条件、典型的斜坡结构是滑坡发育的主要因素,持续性的降雨是滑坡发育的直接诱发因素,斜坡上部二叠系炭质灰岩、灰岩的崩落是导致斜坡中下部原本就处于孔隙水饱和状态下的志留系粉砂岩碎屑失稳并转化为碎屑流的重要因素。针对这类高位高危碎屑流型滑坡,提出了高位崩滑—高速启动—碰撞解体—高速铲刮—抛射堆积的成灾模式,为三峡库区此类滑坡的防治提供技术依据。