南大巴山冲断褶皱带区域构造大剖面的构建和结构分析

大巴山冲断带的结构复杂,在平面上城口-房县断裂将其分为北、南大巴山冲断褶皱带,北大巴山被认为是南秦岭造山带和扬子地块之间的拼合带,南大巴山代表了典型的前陆冲断褶皱带的特点。本文主要针对南大巴山冲断带进行构造解析。研究指出,南大巴山冲断带剖面上具有多层次和多期次滑脱变形的特点:浅层次的滑脱面为下三叠统嘉陵江组灰岩中的石膏层,卷入的层序为其后的中生界;深层次滑脱体系为沿着震旦系页岩和嘉陵江组膏盐层两个滑动面之间活动形成的冲断变形。完成了切过南大巴山不同构造部位的3条多资料约束的综合地质剖面,以此详细解析了冲断带深浅层次的冲断结构及分布规律,在平衡恢复的基础上,分析了该冲断带的几何结构和运动过程,确定了大巴山和川东两个不同构造单元的空间对接关系,提出南大巴山冲断带为一多层次、空间上强烈收缩的复杂薄皮冲断体系。

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。

南大巴山前陆冲断褶皱带断裂流体地球化学特征及构造保存研究

南大巴山前陆构造带位于城口断裂与铁溪-巫溪断裂之间,为研究该构造带断裂对烃类运移及构造对页岩气保存的影响,本文对该构造带内断裂流体的碳氧同位素和流体包裹体进行了测试分析。测试结果显示,研究区断裂流体碳氧同位素整体较围岩更为分散,δ^(13)C_(PDB)介于-2.9‰~3.9‰之间,属正常海相碳酸盐层的碳同位素值,坪坝断裂附近δ^(13)C_(PDB)呈明显亏损,具外来流体混合的特征。流体包裹体为含烃的气液二相盐水包裹体,气相成分为CH_4,液相为H_2O。包裹体均一温度以城口断裂附近最高,主要为311~336℃,频率峰值温度为328℃;往南叠瓦带流体均一温度主要位于183~269℃之间,峰值为230℃,断褶带峰值为213℃,滑脱褶皱带为170℃,整体表现为向盆内方向降低。盐度主要为4.43%~8.6%NaCl。研究表明,城口断裂作为大巴山构造带南北分界的主干断裂,古流体的形成温度和热演化程度最高,且从盆地向北至城口断裂,各构造带流体的热演化程度、成岩温度、古流体压力均逐渐升高,说明随着构造活动的增强,构造带中的流体更为活跃,持续时间更长,导致流体形成的深度和温度变化较大。构造带内的流体总体上形成于封闭体系,在主构造应力的驱动下,盆地深部含烃流体沿断裂向浅部运移,并与浅部地层流体发生混合,运移通道整体处于封闭状态;而构造带内的一些次级断裂,因其形成的时间以及向下延伸的深度不足以触及下古生界烃源岩层,因此其对流体封闭性的影响有限。

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。