“伸展-走滑”复合作用下构造变形的物理模拟

新生代渤海湾盆地为典型的"伸展-走滑"复合盆地,NNW-SSE向伸展作用和NE-SW向走滑作用的复合效应导致盆地内部构造样式的复杂性和多样性。本文针对走滑作用方向与伸展作用方向垂直的情况,就不同"伸展-走滑"复合条件下的断裂发育特征与演化过程开展了3类13组构造物理模拟实验,结果表明:①在先伸展后走滑的条件下,早期发育的伸展断层被晚期走滑断层强烈切割、改造,平面上表现为雁列式组合或主走滑断层,剖面上发育花状构造;②先走滑后伸展的条件下,平面上表现为早期雁列式的R剪切复活,作为晚期伸展正断层的转换断层,剖面上表现为似花状构造;③伸展和走滑同时作用的情况下,伸展与走滑作用的强弱配比关系影响断裂的发育特征,可建立"走滑强于伸展"、"走滑伸展强度相近"和"伸展强于走滑"三类模式。实验结果在辽东湾坳陷得到了印证,可为渤海湾盆地及类似伸展-走滑复合盆地的构造解析及动力成因机制分析提供指导和借鉴。

走滑-伸展断裂叠合特征及其控藏作用

渤海湾盆地(海域)新生代受伸展和走滑双重作用控制,形成了复杂的走滑-伸展叠合构造区。基于全区三维地震和钻井等资料,对渤海湾盆地(海域)南北部构造特征、动力学机制的差异性及其对油气成藏的控制作用进行了研究,得出了以下结论:盆地南部和北部走滑-伸展叠合作用方式存在明显差异,南部的黄河口和莱州湾凹陷为始新世—渐新世的弱伸展和新近纪的强走滑作用近平行叠加;北部的辽东湾坳陷为始新世—渐新世的强伸展和新近纪的弱走滑作用近垂直叠加。叠合作用方式的不同控制了南北部油气差异成藏,南部油气主要分布于凹陷区的走滑带,成藏层系以新近系为主;北部辽东湾坳陷油气主要分布于陡坡带和凸起区,成藏层系以古近系为主。该研究对渤海湾盆地不同构造区油气差异成藏理论研究具有重要意义。

文昌B凹陷差异伸展-走滑机制及控藏作用研究

为查明文昌B凹陷油气富集差异性的原因,基于断裂展布和形成期次、构造样式组合、构造演化和断层活动的差异等标志,建立了差异伸展-走滑机制,识别出19洼为伸展-强走滑、14洼为伸展-中等走滑、30洼为伸展-弱走滑。差异伸展-走滑作用控制了优质烃源岩的展布和供烃方向,控制输导体系类型和运移动力,提供物源通道和改造储层,还控制了圈闭类型和力学性质。进一步深化了走滑增压理论,基于先存断裂形态、伸展应力场右旋演化和应变差异,建立了走滑增压圈闭识别方法,识别出S型增压、右行左阶增压、斜交型增压3种走滑增压构造。研究表明,文昌B凹陷的油气富集受伸展-走滑构造背景、源-运时空配置关系所控制,强—中等走滑变形、发育优质中深湖源岩的文昌19洼和14洼是油气富集区。该研究成果成功推动了文昌凹陷近期的多个勘探发现。

走滑构造体系盆山耦合与区带分析

走滑构造体系盆山耦合常由于走滑断层弯曲所产生 ,结合油气勘探中盆地—区带—圈闭 3个层次 ,相应地划分为 3类走滑断层 :(1)转换断层为控盆断层 ;(2 )转移断层为控带断层 ;(3)撕裂断层为控藏断层。走滑断层伴生盆地按力学性质可以划分为 :(1)走滑伸展盆地 ;(2 )走滑挤压盆地及 (3)走滑旋转盆地。转移断层可以与裂谷盆地或前陆盆地复合 ,发育断裂互联网络 ,形成雁列褶皱或雁列断块油气区带 ;撕裂断层与低角度正断层或逆冲断层相交时常形成有利圈闭 ,如活板构造等。

新疆乌拉根中-新生代沉积盆地和前陆冲断褶皱带对铜铅锌-天青石-铀-煤成矿控制规律

塔西地区是我国典型盆山原镶嵌构造区,乌拉根中-新生代沉积盆地为铜铅锌-石膏-天青石-铀-煤-天然气同盆共存富集区。这种特色陆内成矿单元因复杂构造形成演化史,多矿种同盆共存富集成矿内在关系不明。在对塔西地区构造岩相学垂向相序结构研究基础上,经原型盆地恢复、盆地动力学、盆地形成演化与构造变形史等综合研究,将构造-岩石地层系统划分为元古宙中高级变质断块(下基底构造层)、晚古生代地层(上基底构造层),下三叠统、侏罗系、白垩系、古近系和新近系为盆地充填地层体,认为乌拉根中-新生代沉积盆地经历了早三叠世-早侏罗世山体隆升与山前断陷山盆转换、早-中侏罗世主成盆期、中-晚侏罗世构造反转期、白垩纪-古近纪挤压-伸展转换主成盆期、新近纪陆内周缘山间盆地等五个主要期次。其中早侏罗世康苏期和中侏罗世杨叶期为聚煤期,形成了半环状煤矿带和煤系烃源岩。燕山早期(J2-3)和燕山晚期(K1-E1a)两次前陆冲断作用导致盆地发生构造反转,构造沉降-沉积中心从NW向转为近EW向。白垩纪-古近纪挤压-伸展转换成为主成盆期,盆地动力学为受同生断裂带控制。挤压走滑抬升隆起形成乌拉根半岛;走滑拉分断陷的构造扩容空间形成了乌拉根局限海湾瀉湖盆地,为克孜勒苏群和古近系提供了沉积容纳空间。阿尔塔什组底部热卤水沉积交代-改造型天青石矿床和石膏矿床形成于古近纪初。石膏岩-含膏泥岩-含膏泥质白云岩不但为区域滑脱构造面,也是阿克莫木天然气田良好的盖层。始新世伊普里斯阶-普利亚本阶(55.8~33.9 Ma)为铅锌-铀-天然气成藏成矿高峰期,与喜山早期三幕区域挤压构造环境和相关海退过程有显著的时间-空间耦合关系。中新世阿启坦阶-布尔迪加尔阶(23.03~15.97 Ma)形成天然气充注成藏事件。安居安组砂岩型铜矿床与该期天然气充注和西南天山隆升事件关系密切,主要与喜山中期区域挤压应力场、干旱气候环境下,在物质-时间-空间上耦合关系显著。综合研究认为,我国塔西盆山原耦合与转换的特色陆内成矿单元内,铜铅锌、石膏、天青石、煤、铀等矿床储矿层位和天然气田储集层形成于中-新生代陆内走滑拉分断陷成盆动力学背景下。铅锌-铀-天然气成藏成矿高峰期与喜山期多幕次的陆内挤压收缩体制关系密切。挤压应力场驱动了煤系烃源岩发生生排烃事件、成矿流体大规模运移和聚集。冲断褶皱带和向斜构造为圈闭构造。帕米尔北缘南倾北向冲断褶皱岩片与西南天山南缘北倾南向冲断褶皱岩片组成了对称型薄皮式冲断褶皱带。南天山深部盲冲型冲断带为叠瓦状后展式基底卷入型前陆冲断带。

胶东半岛牟平—即墨断裂带晚中生代运动学转换历史

牟平—即墨断裂带不仅构成了苏鲁造山带与胶北地块(华北地块)的边界,也是中国东部巨型郯庐走滑断裂系(即郯城—庐江走滑断裂系)的主要组成部分。基于野外断层滑动矢量分析和古构造应力场反演、侵入岩和火山岩锆石U-Pb离子探针和Ar-Ar测年分析,结合海域地球物理资料解释成果,研究了该断裂带平面展布形态和晚中生代构造演化历史。结果表明,牟平—即墨断裂带在晚侏罗世—白垩纪时期经历了挤压左旋平移—引张伸展—右旋走滑拉分等3个显著不同的运动学转变历史。晚侏罗世是重要的挤压作用时期,沿断裂带发生显著的左旋走滑活动,牟平—即墨断裂带东支桃村—东陡山断裂记录了约30km的左旋错移量。早白垩世时期,构造体制以引张伸展活动为主,引张应力方向为NW—SE至近W—E向,沿断裂带形成一系列深而狭长的断陷盆地;盆地中侵入岩和火山喷发岩锆石U-Pb离子探针和Ar-Ar测试,获得了一致的年龄在106～123Ma。晚白垩世—古新世时期,断裂带以右旋走滑活动为主,右旋剪切拉分作用控制了胶县—莱阳伸展断陷盆地的发育,沿断裂带局部凹陷区控制了晚白垩世王氏群沉积。早、晚白垩世之间发生一期构造挤压事件,挤压方向NW—SE,导致断陷盆地构造反转和断裂带左旋走滑活动,但这期走滑位移量不大。牟平—即墨断裂带运动学历史和构造应力场演化较完整地记录了中国东部晚中生代构造体制转换过程,并对构造体制转换过程的动力学背景提供了重要的构造地质学制约。

盆地-山岭耦合体系与地球动力学机制

盆山耦合分析应该将地球动力学环境和板块运动学序列结合起来 ,根据地球动力学环境所提出的 :伸展构造体系、挤压构造体系、走滑构造体系和克拉通构造体系进行定性与定量分析 ;依照板块运动学序列所划分的主要旋回 :裂解阶段、俯冲阶段、碰撞阶段和后造山阶段进行定位与定时分析 .伸展构造体系在离散期为陆内裂陷盆地及伸展造山带 ;在聚合期为弧后裂陷盆地及张性岩浆弧造山带 ;在后造山期为后继裂陷盆地及晚期伸展造山带 .挤压构造体系在俯冲期为弧后前陆盆地及俯冲造山带 ;在碰撞期为周缘前陆盆地及碰撞造山带 ;在再活动期为再生前陆盆地及再生造山带 .走滑构造体系在伸展期为走滑拉分盆地及剪张山岭 ;在挤压期为走滑挠曲盆地及剪压造山带 .克拉通构造体系在裂解期为克拉通内部盆地 ;在拼合期为克拉通边缘盆地 .

纵向伸展断背斜类型及成因

纵向伸展断背斜是伸展断陷中重要的油气勘探领域。按照断背斜的几何形态将纵向伸展断背斜划分为双断型断背斜、单断型断背斜和叠合y型断背斜。根据渤海湾盆地新生代地质资料,讨论这3类纵向伸展断背斜的成因:(1)双断型断背斜发育于裂谷期,受对向双断断陷控制,主要是由于早期伸展过程中岩层局部缩短作用、晚期差异沉降和断块翘倾作用形成,其形成机制不同于前陆盆地的区域挤压作用产生的背斜;(2)单断型断背斜(或称逆牵引背斜)发育于裂谷期,受单断断陷控制,是由于控陷断层下降盘岩层下滑过程中岩层以逆牵引方式回倾、差异沉降和岩层弹性挠曲作用造成的,但岩层长度局部缩短作用仍是一个重要因素;(3)叠合y型断背斜发育于裂谷期后,受对称断陷和其中y形断洼控制,其形成与以纯剪切方式伸展运动和多期次断裂活动有关。它与走滑-伸展断背斜成因存在根本性差别,后者实质上不属于纵向伸展断背斜的范畴。

西天山那拉提-红柳河缝合带构造组合样式与变形分析

那拉提-红柳河板块缝合带主体构造组合样式为NEE向展布的巨型挤压-剪切构造系统,递进变形过程中逐渐转化为走滑构造系统,主导变形机制为中深部层次的"转换压缩变形",主变形期对应于晚泥盆世至早石炭世初哈萨克斯坦-准噶尔板块伊犁-伊赛克湖微板块与塔里木-华北板块南天山微板块间的斜向陆陆碰撞.缝合带内挤压-剪切构造系统经历了3个主要变形阶段:早期(同碰撞期)斜向逆冲推覆型韧性剪切;中期(碰撞后期)脆韧性正向斜滑剪切;晚期(后碰撞期)韧脆性左旋走滑剪切.缝合带内糜棱岩系主体形成于中低绿片岩相变质条件.构造动力学分析显示,缝合带具巨型构造动力特征,主导变形由一般剪切占主导作用逐渐向纯剪切占主导作用转化,反映哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木-华北板块间是以碰撞挤压-剪切为主的斜向汇聚方式.

金湖凹陷断裂特征及其石油地质意义

金湖凹陷自晚白垩世-新生代发育复杂断裂系统,在统一应力场的作用下凹陷内形成伸展断裂、走滑断裂和挤压断裂。断裂系统的演化分为初始伸展、继承伸展、强烈伸展和走滑叠加四个阶段。初始伸展阶段凹陷伸展作用较弱,除主边界断层外,其他断层对沉积地层控制作用较弱;继承伸展阶段,凹陷持续伸展,部分早期断层停止活动;强烈伸展阶段,构造活动集中于主断层之上,形成主要沉积凹陷;走滑叠加阶段,凹陷内断层发生右旋走滑作用,在伸展构造之上叠加了走滑构造,该构造运动奠定了金湖凹陷现今的构造格局。杨村断层和石港断层为受基底断层控制的持续活动断层,而铜城断层是晚期形成调节石港断层和杨村断层走滑应力的变换断层。断裂活动受区域应力场和基底先存断裂的共同控制,表现为两期构造的叠加。两期构造运动控制了金湖凹陷油气的形成、运移和聚集。

鸭绿江断裂带的主要特征及其研究意义

鸭绿江断裂带是郯庐断裂带东侧的一个次级断裂,也是辽宁东部规模较大的断裂带,具有多期活动特点,先后经历了晚印支—早燕山期(T3—J1)左行平移韧性剪切活动、中燕山期(J2-3)早期低角度伸展滑脱和晚期挤压逆冲活动、晚燕山期(K1)至末燕山期(K2)左行正走滑活动、末燕山晚期—喜马拉雅早期(N)右行走滑活动等4个阶段.它控制着侏罗纪、白垩纪岩浆岩、沉积盆地和矿产的分布,也控制着白垩纪中酸性、中基性火山岩喷发.该断裂带为切割地壳硅镁层的深断裂.最大左行平移20km,最大垂直断距4km.该断裂带两侧地质构造特征可以对比,对其研究具有重要的指导意义.

垦东—埕岛构造带构造物理模拟实验

在区域构造条件综合分析和三维构造精细解释的基础上,利用平面构造物理模拟的方法,分析了垦东—埕岛构造带的构造演化和形成机制。模拟结果表明,垦东—埕岛构造带的演化可以划分为3个阶段,即前中生代基底形成阶段、中生代末期挤压作用阶段和新生代以来的断陷—拗陷阶段。该构造带中的凸起带形成于中生代郯庐断裂左旋走滑挤压期,凹陷带形成于新生代。郯庐断裂的活动是构造带形成和发展的动力源。

试论南中国海盆地新生代板块构造及盆地动力学

南海地处欧亚、印度—澳大利亚和菲律宾海板块的交互带,是西太平洋地区面积最大的边缘海之一,其成因机制和演化过程对探讨特提斯构造域和太平洋构造域相互作用及油气勘探等问题具有重要意义,虽备受关注但仍存争议。综合目前该区及外围已有的大地构造等方面的资料,本文从探讨南海外围的构造格架及中-新生代演化过程入手,分析了南海及外围板块构造早第三纪、晚第三纪和第四纪期间的板块演化序列及相应的沉积过程,以期对南海盆地的成盆动力学过程提供约束和启示。此外,还进一步概括了南海北、西和南部大陆边缘性质及其相应的盆地变形特征。

珠江口盆地顺德凹陷深水古近系石油勘探突破及其意义

珠江口盆地是南海北部油气勘探的主战场之一。顺德凹陷位于珠二坳陷西侧,早期勘探程度低、凹陷内无钻井。基于顺德凹陷新采集的三维地震及周边钻井资料,开展了区域石油地质研究。通过系统分析顺德凹陷的构造演化与断裂特征,研究了构造作用对烃源岩、储-盖组合、圈闭特征和运聚条件的控制并建立了成藏模式,提出了油气的优势运聚方向。研究结果表明:①顺德北凹断陷期的强烈伸展作用控制了凹陷结构和半深湖亚相烃源岩沿凹陷带—斜坡带分布,发育东、西2个主力烃源灶;②断坳期的伸展-走滑作用控制了沿断裂带分布的大型扇三角洲—辫状河三角洲储集体及断鼻-断块圈闭群;③伸展-走滑作用形成的正向构造与长期活动断裂,共同控制了油气运移与聚集;④建立了伸展-走滑作用控藏模式,提出顺德北凹的近凹鼻状构造带、南斜坡带、凹中地垒带是油气的优势运聚方向。顺德北凹的凹中地垒带钻探的W36a井揭示厚度超过45 m的油层,测试获得产油量超过100 m3/d的高产工业油流,实现了南海北部深水区新凹陷、新领域石油勘探的重大突破,证实顺德北凹在强断陷期发育优质厚层半深湖亚相烃源岩,对顺德凹陷乃至南海北部石油勘探具有重要指导和借鉴意义,展现顺德凹陷及其边缘凹陷具有发育亿吨级油田群的勘探前景。