几何弯曲断层活动性的模拟

运用有限元法建立大尺度几何弯曲断层(长约750 km)的二维模型,并利用接触单元技术模拟断层间的作用,模拟了几千年时间尺度内走滑断层的活动,探讨了具有一定几何形态断层对断层系统活动的影响.几何弯曲的断层导致了应力的集中,而且在断层的地震事件中起到了抑制作用,但是也为孕育大震提供了条件.和平直断层的模拟结果比较得知,断层的儿何弯曲不仅影响地震破裂长度、改变了地震滑移量,也很大程度影响了能量释放的空间位置,改变了地震轮回周期.此外,弯曲断层应力的不均匀也使主震前往往有前震发生.另外通过模拟可以看出.弯曲断层活动表现出明显的特征地震,使得地震一频次曲线偏离GR公式,说明了对单个断层而言,特征地震可能更能体现断层的地震活动,这对我们进行地震预测和危险性分析有着很重要的参考意义.

数值模型显示的隐伏弯曲断层同震地表位移特征

余震精定位资料显示,芦山7.0级地震破裂面可能为弯曲程度较高的三维弯曲断层。相关研究显示,这种弯曲断层的位错方式和破裂面同震应力加卸载模式与普通平直断层有明显不同。文中采用无限半空间位错模型模拟显示,隐伏弯曲断层和平直逆断层引起的地表位移特征相似,但是弯曲断层引起的地表水平位移更接近区域整体的地壳缩短方向,缩短方向水平位移的量明显高于同等规模的平直逆断层,因此能更好地传递断层上盘大范围物质的水平运动。相对于平直断层,弯曲断层下盘水平位移随距离衰减十分明显。同等规模的弯曲断层导致的同震地表抬升小于平直逆断层或左旋逆断层引起的同震抬升,但能造成更明显的地表下降。由于地震规模较小,GPS等低密度空间分布的形变观测可能无法有效分辨芦山地震震源结构是否为弯曲断层。对震源结构的细节研究,还有待于利用高空间密度和高分辨率的形变观测资料。

芦山7.0级地震：特殊的弯曲断层地震

精定位结果显示芦山7.0级地震余震的空间分布类似"半碗"形,据此推测主震破裂面为弯曲程度较高的曲面.运动学分析显示,即使断层两盘之间为单一方向的水平相对运动,这种曲面断层的位错方式也存在显著的横向变化.断层面上以逆断为主,但在断层面北翼边缘存在明显的正断位错;另外,断层面的北翼和南翼分别呈现左旋和右旋特征.余震的分布规模显示断层面可能还没完全破坏;曲面断层面上的同震库仑应力变化分析显示,与位错区相邻部位的应力有显著加载,相关部位的地震危险性有可能增加.同震应力分析还显示,曲面断层面上的地震不一定导致位错区应力卸载,显示出芦山地震断层是一种特殊的断层结构,其特殊性可能与断层面高度弯曲有关.

断层弯曲与交错断层的矢量分析

本文描绘了交错断层或剪切带与岩石圈板块三联点之间的类似性。矢量分析表明,断层的交汇对刚性断块来讲总是不稳定的,但可因扭折带的出现或各断块内体积的变化而稳定化。这种方法可对任意断层的可能产出位置及围岩应变方向作出迅速的估计,并可检验用于解释野外数据的动力学模型。

复杂构造油藏精细断层建模方法与应用

在精细油藏描述过程中,处理复杂构造油藏复杂的断层交切关系一直是高精度三维构造建模的难点。针对复杂构造油藏中削截断层和大位移、弯曲断层,探讨建立断层模型的几种处理方法。针对不同地质特征油藏,选用合适的建模方法,建立南堡凹陷高尚堡油田Es_(3)^(2+3)油藏高精度的断层模型和构造模型。不仅保证断层模型的准确性,为后期精细的属性建模、数值模拟和剩余油的分布和开发方案的调整奠定坚实的地质基础,同时也为中国东部断陷盆地相同类型油藏断层模型的建立提供技术支持和方法借鉴。

塔里木盆地玛扎塔格弧形构造及斜向逆冲

塔里木盆地巴楚隆起南部边缘玛扎塔格山地表构造为一倾向南的新近纪单斜地层,而中深部则为凸向北玛扎塔格背斜弧形构造带。根据该区构造展布特征,依据地震和钻井资料,对玛扎塔格构造进行了详细分析研究。首先从平面上分析了该构造主挤压应力方向,然后建立起弧形构造不同部位构造接触关系,引进斜向逆冲断层褶皱概念,分析了所解释的地震剖面,并对其进行部分平衡恢复。结果表明:弧形构造主挤压应力方向垂直弧顶(中部),与弧形构造东、西两段斜交;弧形构造中部与东段之间发育撕裂断层——玛4井东走滑断层,弧形构造中部与西段之间的分界构造为玛7井西侧向断坡;无逆冲断层的部分恢复剖面显示弧形构造中部位移较为均衡,古生界地层从上到下缩短量基本一致,说明构造基本上为纯挤压作用形成的滑脱褶皱;弧形构造西段滑脱褶皱北翼的寒武系—奥陶系地层缩短量大于石炭系—二叠系地层缩短量,说明滑脱褶皱的北翼存在斜向剪切作用,其形成的构造可与混合剪切断层弯曲褶皱类比;而弧形构造东段的部分恢复剖面表明中上寒武统—中下奥陶统缩短量增加很快,而石炭系—二叠系缩短量逐渐减少,说明该构造存在斜向剪切作用,其形成的褶皱类似于简单剪切断层弯曲褶皱;玛扎塔格弧形构造属于旋转弧形构造类型,即早期平直构造被晚期挤压导致逐渐弯曲形成的弧形构造,这与剖面上观察到的生长地层得到变形时间认识完全一致。

塔西南逆冲带前缘英吉莎背斜的多期变形

塔里木盆地西南缘位于西昆仑山前,发育多个逆冲构造带,并发现了多个油气田。应用断层相关褶皱理论,根据钻井和二维地震资料,对塔西南山前的英吉莎背斜构造进行了精细的构造解释,发现了位于中新统安居安组泥岩和膏泥岩中的浅层滑脱层,浅层发育简单的被改造的断层弯曲褶皱,据此提出英吉莎背斜由浅层、中—深层和深层3个构造层垂向叠合而成。中—深层发育楔形构造,为多个逆冲断层的叠瓦状构造,深层为简单的楔形构造。根据生长地层及构造变形样式,浅层构造形成最早,其后为中—深层构造,深层构造形成最晚。总之,由西昆仑山向塔里木盆地呈现多期幕式逆冲,塔西南逆冲构造具多期幕式活动,不同时期发育的构造在垂向上叠加,形成现今的构造样式。

西太平洋俯冲带岩石圈变形研究

全球海洋岩石圈的最大弯曲与大地震发生在俯冲带。当弯曲应力超过岩石承受范围,就会产生正断层和地震,海水沿着正断层进入上地幔并发生蛇纹石化,引发浅源地震并可能造成灾难性海啸。选取西太平洋最具代表性的日本、伊豆-小笠原、马里亚纳和雅浦俯冲带以及汤加-克马德克俯冲带,归纳近些年的地球物理观测及地球动力学模拟的结果,对比分析了不同俯冲带挠曲正断层的分布特征,并探讨了俯冲板块变形与地震之间的相关性,以揭示俯冲板片弯曲变形及相应的正断层与潜在板块水化特征。