南大巴山前陆冲断带构造样式及变形机制分析

大巴山构造带位于秦岭造山带和四川盆地的过渡部位,形成于印支-燕山期,定型于喜山期。按照构造变形样式及其组合特征,从北东向南西可依次划分为北大巴山逆冲推覆构造带、南大巴山前陆褶皱-冲断带(又包括叠瓦断层带、断层-褶皱带和滑脱褶皱带等3个亚带)和四川盆地东北部低缓构造区等3个构造带(区)。南大巴山冲断带地表构造以类侏罗山式褶皱为显著特征,主要发育叠瓦断层系、断层相关褶皱、被动顶板双重构造、反冲断层系和冲起构造等变形样式。北东-南西向挤压应力和滑脱层是控制南大巴山及其前缘构造变形的主要因素,结合区域地质研究成果,建立了南大巴山及其前缘地区依次从震旦系-下寒武统-志留系-中下三叠统逐渐抬高的多层次滑脱前展模式。

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。

大巴山侏罗纪叠加褶皱与侏罗纪前陆

大巴山是NWW_SEE走向的中央造山带中惟一的向南凸出大型弧型褶皱带,与秦岭—大别造山带的构造特征明显不协调。研究表明,大巴山弧型构造卷入了侏罗纪地层,因此不属于三叠纪中央造山带。秦岭、大别山和大巴山最新的证据证实侏罗纪曾经发生陆内俯冲作用,大巴山是侏罗纪陆内造山作用的产物。大巴山西侧为典型的叠加褶皱变形样式,三叠纪近东西向褶皱叠加上近南北向褶皱构成横跨型干涉变形图像。由此,确立了侏罗纪复合前陆的存在,证明中国东部甚至亚洲东部侏罗纪陆内造山的广泛性,晚侏罗世的“燕山运动”是波及亚洲中东部的重要构造事件。

大巴山前陆构造带主断裂碳酸盐岩碳、氧同位素特征及其对流体的响应

综合运用主断裂处碳酸盐原岩及其节理充填方解石碳、氧同位素分析以及反演构造应力场等方法,对大巴山前陆构造带流体的来源及活动期次进行研究。结果表明:大巴山前陆构造带存在两次大的流体活动,分别对应于早期的(T3-J1)印支运动和晚期的(J3-K1)燕山运动;各断裂的流体来源复杂,城口断裂和鸡鸣寺断裂流体来源多样,有海相沉积水、低温热液及受火成岩影响的变质水,镇巴断裂和坪坝断裂流体来源单一,主要来自与断裂相接触的海相地层中的沉积水。

米仓山-大巴山前陆盆地下沙溪庙组高分辨率层序地层学特征

通过基准面旋回结构、叠加样式的沉积动力学分析,结合地表露头、钻井岩芯、测井资料的综合研究,运用高分辨率层序地层学理论和技术方法将米仓山-大巴山前陆盆地中侏罗统下沙溪庙组划分为1个长期、2个中期和10余个短期旋回层序;较为详细地讨论了短期、中期和长期旋回层序的结构类型、沉积序列和叠加样式;建立以长期旋回层序界面和最大洪泛面为等时地层格架,以中期旋回层序为等时地层单元的层序地层格架,以及地层格架中生储盖组合特征,认为下沙溪庙组下部具备良好的油气储、盖组合和形成大、中型次生油气藏的条件。

米仓山与大巴山交汇区构造分区与油气分布

米仓山与大巴山交汇区经历了至少两期以上的构造复合,表现为近东西向的米仓山背斜叠加在南北向的大巴山冲断褶皱带上,形成以米仓山基底变质岩为核心的东西向叠加背斜褶皱;其次为大致呈近东西向的通南巴主体构造,由于受大巴山构造推覆的影响使其东段构造轴向发生旋转,整体改造为一个完整的北东向背斜构造。通过研究区10余条骨干剖面平衡剖面地层缩短率的计算,指出大巴山前缘和米仓山前缘沿山前带到盆地方向,地层缩短率由大到小。据此,可将大巴山前缘和米仓山前缘划分为强变形带、中变形带和弱变形带。各带在通南巴地区相互影响、相互叠加。从构造变形强度和成藏条件分析,米仓山前叠瓦冲断区带、黑池梁、涪阳坝和南阳场4个区块为研究区勘探最有利的正向构造区块。

扬子地块与南秦岭造山带的盆山系统与构造耦合

本文重新厘定了扬子地块西北缘晚古生代至早中生代沉积盆地的原型,在综合分析南秦岭造山带和勉略缝合带形成规律的基础上,对于南秦岭造山带与扬子地块北缘的拼合演化历史以及盆山耦合关系进行了研究。指出在晚二叠世晚期(长兴组沉积上段)和早三叠世早期(飞仙关组沉积下段)发生点式碰撞,在两个不同的大地构造单元之间形成了与碰撞相关的裂谷盆地群(包括开江-梁平裂谷、城口-鄂西裂谷和东部的当阳裂谷等),碰撞裂谷群的持续演化时间为5～6Ma,这一阶段典型的沉积标志为水下早期阶段形成的海相磨拉石层序。至早三叠世的嘉陵江二段沉积时期,两个不同地块的持续拼合导致大巴山和米苍山地区与周缘前陆盆地相关的古冲断带的形成,该阶段在缝合带接触部位发育角度不整合和河流相沉积,扬子地块其余大部仍然是保持连续的海相碳酸盐岩沉积。晚三叠世南秦岭造山带与扬子北缘之间的残余大洋消失,为整体闭合的碰撞后期阶段,沉积了须家河组开始的陆相碎屑岩系,大巴山和米苍山地区进入到了以陆相磨拉石为主的前陆盆地阶段,在扬子北缘形成了神农架-黄陵隆起和米苍山隆起。晚三叠世以后大巴山和米苍山地区进入了比较复杂的后期改造阶段,产生了多期的收缩性构造活动,包括以形成区域性的假整合和小角度不整合为特征的晚侏罗世-早白垩世早期(J_3-K_1)的低幅度活动期;以大巴山和米苍山冲断带的强烈改造为主,形成薄皮冲断构造系统的早白垩世晚期变形和以形成大巴山弧形冲断带和米苍山基底卷入的冲断带为特征的新生代晚期变形。

大巴山地区晚奥陶世—早志留世“宜昌上升”的沉积响应

奥陶纪—志留纪之交,大巴山地区处于宜昌上升的"湘鄂西水下隆起"和西乡上升的米仓山地区之间,长期以来缺乏系统的沉积特征研究。对此,本文从沉积学角度出发,对该地区晚奥陶世临湘组—早志留世龙马溪组沉积特征进行垂向上分析,并开展横向上对比。结合前人的古生物研究成果,笔者等认为该地区晚奥陶世—早志留世存在两幕次的构造—沉积响应,时间上与宜昌上升同步,第一幕发生在凯迪早期临湘组沉积时期,波及范围广,为主幕,主要与扬子北缘扬子板块向华北板块持续俯冲有关,为扬子北缘被动大陆边缘前陆隆起向陆地一侧迁移的结果;第二幕发生在赫兰特期观音桥段沉积时期,可能还包含了凯迪末期和鲁丹早期,为次幕,由赫兰特期冰川作用导致海平面下降所致,位置上大体上与第一幕重合。大巴山东段神农架地区的局部抬升事件是扬子东南缘广西运动远程效应和扬子北缘扬子板块向华北板块俯冲共同作用的结果。这些成果认识对扬子北缘大巴山地区奥陶纪—志留纪之交的构造—沉积演化研究具有重要的地质意义。

龙门山中生代前陆盆地时间地层格架及其盆地生长的动态模型研究

通过沉积盆地地壳动力学分析及沉积体系的识别与划分，首次提出并建立了龙门山中生代前陆盆地等时地层格架的充填生长模式。中生代盆地的发育、生长可分两个时期：第一个时期（Ｔ３３—Ｊ１１）为大巴山－米仓山前陆盆地期，它是以北部大巴山、米仓山为物源区向南展布；第二个时期（Ｊ１２—Ｋ１）为龙门山－大巴山叠合前陆盆地期。早侏罗世中、晚期龙门山完全升起成为陆源剥蚀区，此时大巴山、米仓山仍为物源区，这两个物源区为线状并呈钝角相交向东南展布。

大巴山地区构造地貌特征及演化——基于DEM数据处理与应用

上扬子北缘的大巴山地区是秦岭造山带和扬子地块长期相互作用的地区,构造变形和地貌特征记录了印支期、燕山期,尤其是喜山期构造运动和地貌响应过程。本文以地理信息系统(GIS)为平台,通过对数字高程数据(DEM)的处理,结合地质图、构造水系图等各种数据,对大巴山及其前缘盆地的构造地貌特征进行综合分析研究,以坡度、地形起伏度、高程图和剖面图的统计为主,分析其构造地貌特征。研究表明,大巴山自晚燕山—喜山期前陆褶皱冲断形成以来,经历了多次隆升过程,特别是自喜山期以来,大巴山共经历了至少三次大规模的隆升。

四川盆地北部构造特征及盆山耦合分析

四川盆地北部受东北部大巴山和西北部龙门山的逆冲推覆作用,其地质构造相当复杂。通过对大巴山横向构造式样、剖面构造式样、龙门山地面构造、地腹构造特征分析,总结了四川盆地北部地区的基本构造特征。在构造运动、陆源碎屑物源及沉积充填特征等分析基础上,对龙门山造山带与龙门山前陆盆地盆山耦合关系进行了研究。得出了龙门山及其前陆盆地存在良好的耦合关系。对深入认识四川盆地构造与油气分布规律具有重要意义。