逆冲-走滑作用叠加的复合构造变形机制砂箱模拟研究:以张家口-蓬莱断裂带渤海段为例

逆冲构造体受走滑作用影响形成新的复合构造体系在自然界中较为常见。新生代以来张家口-蓬莱断裂带渤海段的左旋走滑运动,改造了渤海湾盆地内燕山期挤压运动形成的逆冲构造。北西向的张家口-蓬莱断裂带渤海段受新生代以来太平洋板块俯冲驱动,与共轭的北东向郯庐断裂带共同控制了渤海湾盆地现今的构造样式,同时又是地震多发区和油气聚集区。本文通过砂箱模拟实验,研究不同走滑速率不同基底强度条件下,逆冲推覆构造受走滑作用改造的复合构造演化机制。实验结果显示,在挤压背景下,实验模型中先产生一系列的逆冲断层,形成逆冲推覆构造和冲起构造;叠加走滑作用后,走滑断层切割先存逆冲断层,具有明显的负花状构造特征。剖面上看,走滑速率越大,则断层数量越多,断层断距更大,花状构造更为复杂。在局部塑性基底模型中,无叠加的走滑构造区可形成断陷。结合研究区构造演化过程,模拟结果与张家口-蓬莱断裂带渤海段构造演化过程具有一定相似性,尤其沙北断裂、沙东断裂内部花状构造发育最为典型。走滑断裂对构造圈闭具有一定的控制作用,本模型可对逆冲叠加走滑复合区域的构造演变及动力机制分析提供参考和借鉴。

渤中8-4油田“S”型走滑转换带特征及其对浅层油气侧封的控制作用

新构造运动在渤海海域表现强烈,形成了渤中凹陷特有的走滑构造体系和浅层油气藏。前人研究集中在走滑运动论证和走滑转换带类型探讨上,缺乏对走滑构造带控藏作用的精细研究。利用地震资料,结合油田实例,探讨了渤中8-4油田走滑转换带特征和对油气侧封的控制作用。研究认为,渤中8-4油田主断裂为“S”型走滑转换带,发育释压带和增压带两类转换带。释压带地层陡,圈闭不发育,是油气由深向浅的充注段;增压带地层缓,背形特征清晰,低幅断鼻、断块圈闭集中发育,为油气汇聚区。建立了走滑断裂封闭指数以定量表征走滑转换带的侧封能力,通过近20个油田的统计分析,认为可以把走滑断裂封闭指数4作为走滑断层侧封的临界值。该成果为富砂背景下的浅层油气勘探工作提供了一种新的方法和思路。

基于改进的多分量频率-贝塞尔变换法研究郯庐断裂带潍坊段上地壳径向各向异性结构

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构和方位各向异性结构,对于上地壳径向各向异性结构特征鲜有报道.因此,研究该区域上地壳速度模型和径向各向异性结构,有助于更好地认识郯庐断裂带潍坊段浅地壳(<10 km)变形特征,评估该区域发生地震的可能性.我们利用2017年在潍坊段所布设的302个短周期地震仪采集的背景噪声数据,基于改进的多分量频率-贝塞尔变换(MMFJ)法,同时提取到潍坊段东南侧四个区域子阵列的Rayleigh波和Love波的基阶及高阶频散数据,并且进一步反演这些频散数据得到了SV波和SH波速度以及径向各向异性结构.数值实验结果表明,高阶模式频散数据的加入能够降低反演的非唯一性,更好地约束浅地壳径向各向异性结构.实例中的径向各向异性结果表明,郯庐断裂带潍坊段四个区域都有近似相同的变形特征:在约2 km以浅,径向各向异性为负(V_(SH)<V_(SV)),这可能主要源于潍坊段垂向断裂结构的控制作用;5~7.5 km,径向各向异性为正(V_(SH)>V_(SV)),这可能与早期地壳伸展沉积导致的水平变形结构有关.2~5 km,四个区域径向各向异性结构各有不同,但总体处于由负到正的转折状态.这可能因为2~5 km不仅受到断裂结构的控制作用,也受到水平沉积结构的影响,导致径向各向异性结构较为复杂.

苏北盆地走滑构造与复杂断块油气成藏

基于构造几何学、运动学分析,开展苏北盆地成盆成烃成藏研究。苏北盆地经历了断拗、断陷、拗陷3个演化阶段,在中国东部喜马拉雅期以伸展拉张为主的构造发育过程中,盆地内发育雁列、羽状、帚状等具有走滑作用的断层组合,并且已发现油藏和圈闭呈定向排列特征,也与走滑作用密切相关。伸展—走滑作用控制了盆地的成盆演化,造成了各凹陷呈多字形斜列,并且每个凹陷内部形成了多个生烃次凹;控盆控凹断裂差异发育特征控制了不同的油气主要运移方向,形成3种运移模式,雁列、羽状控凹断裂控制下的油气运移模式存在较大差异;次级断层组合和地层形变造就的断层转换带和构造高带是油气富集的重要场所,并形成多种类型的断鼻断块油藏。

东海陆架盆地西湖凹陷天台斜坡构造变换带发育特征及形成机理

东海陆架盆地西湖凹陷天台斜坡构造位置特殊,深层NW向断裂带从斜坡区通过,并对斜坡南、北部新生界的构造特征起到了明显的调节和变换作用。通过三维地震资料精细解释和平衡剖面复原,建立了天台斜坡深层NW向断裂和浅层断裂的发育模式,厘定了NW向变换带的构造属性,同时结合区域地质背景,探讨了构造变换带的演化过程和形成机理。结果表明:天台斜坡中生界发育包括天台西断裂和孤山断裂在内的NW向伸展滑脱断层,并对斜坡南、北部新生界地质结构、断裂发育和伸展强度等起到了明显的调节和变换作用。天台斜坡北部和南部分别表现为缓坡和陡坡结构特征,北部断裂密集发育,而且孤山断裂上盘发育弧形断裂,北部伸展强度也要明显大于南部。发育于天台西断裂和孤山断裂之间的NW向构造变换带明显不同于伸展背景下的变换构造,属于离散构造变换带。受秦岭-大别造山后碰撞伸展作用与欧亚板块和太平洋板块的碰撞、俯冲过程影响,天台斜坡构造变换带主要经历了晚侏罗世—早白垩世初期变换带孕育期、早白垩世中期—早始新世变换带雏形期、中晚始新世—渐新世早期变换带成熟期和渐新世晚期—现今变换带静止期4个演化阶段。

基于测量波阻抗相位特性的多端混合直流线路保护方案

电网换相换流器和模块化多电平换流器(line commutated converter-modular multi-level converter,LCC-MMC)并联型多端混合直流输电系统结合了基于电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter-high voltage direct current,LCC-HVDC)与基于模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multi-level converter-HVDC,MMC-HVDC)的技术优势,但因其不一致的边界特性、特殊的汇流母线结构、不同的换流站控制策略,导致现有的线路保护方案难以直接应用。为此,文中提出一种基于测量波阻抗相位特性的多端混合直流线路保护方案。首先,推导不同故障位置测点处测量波阻抗表达式,发现在高频段内,测点处测量波阻抗相位在区内外故障条件下差异显著,且相位特征与故障距离、类型和过渡电阻等因素无关;接着,利用S变换提取测量波阻抗相位信息,并结合行波高低频能量比判据,实现故障识别;最后,在PSCAD中进行仿真验证。结果表明,所提保护能够区分T区母线与其相邻线路末端故障,在满足快速性的同时具备一定的耐受过渡电阻(500Ω)和抗噪声干扰(20 dB)能力,满足多端混合直流系统线路主保护要求。

中国东部沿海管道海岸-断裂带复合效应

低频扰动地磁场在大地中感应出地磁感应电流(GIC)和地面感应电势(ESP),直接影响埋地管道管地电位(PSP)。为研究中国东部沿海地区海岸和断裂带复合效应对日东线管道PSP的影响,基于傅里叶变换和反变换的思想提出了管道傅里叶-有限元法,该方法采用地面磁场时频转换理论,建立低频地磁扰动下管道PSP计算模型以获取实时信息。本文首先建立了三维海岸-断裂带理论模型探索沿海地区的电场分布与断裂带电导率之间的关系;然后根据大地电磁测深数据构建了中石油日东线所在地区的大地三维电导率模型,应用地磁台磁场数据作为大地导体边界条件计算磁扰动期间实时管道PSP时空分布,以2016年10月12-14日期间的磁扰动为例对日东线PSP的计算值和实测值进行对比分析。在空间分布特性上分析了管道PSP的两种基本分布形态以及重要节点处受管道参数变化的影响,在时间分布特性上不仅验证了计算模型的准确性,还揭示了海岸-断裂带复合效应对沿海管道PSP的影响,为管道腐蚀防护提供了理论依据。

110kV变压器死区故障及防控措施研究

本文针对变压器中低压侧断路器与电流互感器间的死区故障,提出了两种防控措施:一是改变电流互感器安装位置:二是在变压器中、低压侧后备保护中增加第3时限。并结合实际电网运行情况对两种防控措施的优、缺点进行了分析,对解决主变死区故障具有重要的指导作用。

郯庐断裂南段研究进展与断裂性质讨论

据1∶5万区域地质调查和专题研究资料,就郯庐断裂带是否南延与消失的原因,其与大别-苏鲁造山带交截形成的假位错效应,以及与中新生代沉积盆地形成演化的关系等作了新的阐述。在此基础上,讨论了郯庐断裂带是否为巨大的左行平移断层或转换断层。认为郯庐断裂带可能是在“古郯庐带“的基础上于早侏罗世重新活动、白垩纪强烈活动的地堑型枢纽断裂带。

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟M_s7.0地震孕震机制

2017年四川九寨沟M_s7.0地震是继2008年汶川M_s8.0地震和2013年芦山M_s7.0地震之后,青藏高原东缘在不到十年的时间内发生的第三个震级M_s7.0以上的强震.这次地震发生在东昆仑断裂带东端,作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,东昆仑断裂带与东端其它构造之间的转换关系仍不清楚,因区内地质构造和地形复杂,东昆仑断裂带东端的主要构造仍缺少深入的研究.本文在总结区域地震构造活动特征、历史地震和现代地震基础上,通过东昆仑断裂带东端已有的和最近开展的活动构造定量研究结果,并结合现今GPS变形场资料和2017年九寨沟M_s7.0地震灾害特征分析,发现东昆仑断裂带最东段塔藏断裂上的左旋走滑除了一小部分继续向东传播转移到文县断裂带上外,大部分转化为其南侧的龙日坝断裂带北段、岷江断裂和虎牙断裂上的近东西向地壳缩短,这可能是岷山隆起的构造机制,而2017年九寨沟M_s7.0地震正是左旋走滑的东昆仑断裂带在东端继续向东扩展的结果.

垭紫罗断裂带深部构造分段特征及构造变换作用

垭紫罗断裂带深部构造分段特征及构造变换的研究对其两侧盆地的构造化演化、沉积充填、油气成藏的差异分析均有重要意义。运用重、磁、电、震等资料的综合分析表明,垭紫罗断裂带走向上可分为3段,具有由西北段(威宁段)的4条深断层转换为中段(关岭段)2条深断层、至东南段(紫云段)时演变为1条深断层的构造变换特征,且正断层的主体倾向亦由WS倾变换为NE倾;同时,该断裂带对古生代沉积具有由西北段向东南段迁移的控制作用,即西北段控制了志留纪槽盆的沉积范围,西北段至中段则限定了泥盆系向黔中隆起的超覆边界与石炭纪深水槽盆沉积区,东南段则为二叠纪深水沉积带。垭紫罗断裂带中段(关岭段)的构造演化经历了泥盆纪初始伸展期、石炭纪断陷期、二叠纪裂谷期、三叠纪构造反转期和侏罗纪以来的陆内收缩期等5个阶段,其变形样式表现为晚古生代地堑的边界断层发生反转而形成的扇形背冲结构,构造剖面的缩短率高达51.68%。

郯庐断裂带北延及中新生代构造体制转换问题的探讨

郯庐断裂带北段在进入东北地区后主要分为走向北东—北北东的三支断裂,由西向东依次为沈阳—长春—哈尔滨断裂、依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂。由于不同时期的大地构造背景和地球动力学的不同,它们在中、新生代的构造体制转换主要表现有如下5个阶段:(1)早、中侏罗世直到早白垩世时以拉张为主,形成一系列断陷盆地或坳陷盆地,并伴有中-酸性岩浆侵入和喷发,形成了独特的火山-湖相沉积盆地;(2)早白垩世末,为北西—南东向的压缩构造应力场,使盆地内的中、上侏罗统地层发生走向近北东的逆冲推覆构造;(3)晚白垩世,为北东向左行剪切构造应力场,区内侏罗系和早白垩世早期的沉积物发生褶皱,与上覆地层呈明显的不整合;(4)古近纪时为北西—南东向拉张构造应力场,日本海从古近纪开始逐渐拉开,直到新近纪完成现在的格局;(5)新近纪时又转换为挤压构造应力场,以北西—南东向挤压为主,使古近系沉积物发生轻微的褶皱。

南海西南次海盆洋中脊分段特征

通过对南海西南次海盆的古洋中脊地貌、重力、磁力异常的分析,确定是一个带有中央裂谷性质的古扩张中心,其转换断层两侧分别在地貌、重力、磁力上表现出不同的特征。根据这些特征,沿古洋中脊识别出4条转换断层,对所有转换断层的性质进行了分析,特别对第4条转换断层的性质做了详细探讨,认为该转换断层是西南次海盆中大陆裂谷与洋壳相互演化的一个转换带,这可能意味着该转换带两侧地壳结构属性会有所不同。

沂沭断裂带及附近地区垂直形变特征分析

利用小波变换分析方法提取沂沭断裂带及其分支断裂跨断层流动短水准和长水准趋势变化成分,计算分析不同断裂的垂直形变速率和受力状态,结果表明:沂沭断裂带及其北西向分支断裂近期垂直形变速率均较小,没有明显的速率异常和受力状态改变;同一断裂具有分段和分时活动特征,断裂活动性质与地质考察结果基本一致;大部分水准观测场地在1995年苍山5.2级、2011年日本9.0级地震前后断裂垂直形变速率和受力方式发生了变化;山东近几年出现的跨断层水准异常基本结束,仅存的冯家坊子水准异常存在一定干扰,沂沭断裂带及附近地区近期发生强震的形变背景尚不明显。

塔里木盆地顺北油气田1号和5号断裂带奥陶系油气藏特征

综合运用油气地球化学分析技术对顺北油气田1号和5号主干断裂带奥陶系油气藏进行研究,并结合油气物理性质和烃类相态特征等数据资料来开展不同断裂带上油气藏特征精细对比,从而探讨不同断裂带油气藏特征差异成因。结果表明,两条不同断裂带油气藏的油气源特征相似,均来自于还原性较强的腐泥型生烃母质,且均处于高成熟演化阶段,但顺北1号断裂带为未饱和挥发油藏,顺北5号断裂带为未饱和轻质油藏,1号断裂带油气成熟度明显高于5号断裂带。两条断裂带油气藏特征出现差异主要与顺北地区不同的油气充注过程和后期改造作用有关:顺北地区可能存在3期油气充注,5号断裂带油气藏为前两期油气的混合充注,最早一期油气遭到破坏,以第二期油气充注为主,而1号断裂带油气藏以最晚的第三期油气充注为主;两条断裂带油气藏均未经历明显的热裂解作用,但是1号断裂带原油经历轻微的硫酸盐热化学还原改造作用(TSR),而5号断裂带早期充注原油经历过生物降解作用(BSR)。不同的油气充注过程是导致顺北地区不同断裂带油气藏特征差异的主要因素。

河西走廊黑河鼎新至哨马营段河水与地下水转化途径分析

运用美国ＧＥＯＭＥＴＲＩＣＳ公司制造的ＳｔｒａｔａｇｅｍＥＨ４电导率成像系统，对黑河鼎新至哨马营河谷地带进行实地调查发现，此段存在一地堑式断层，为东西走向，古河道沿此断层形成，河流在此段大部分沿古河道转化为地下水，自西向东流去，在东部板滩井一带（盐碱沼泽地）以会向蒸发方式通过地表及植被排泄．古尔乃绿洲的形成与黑河河水通过断层转化成地下水有关．

根据重力数据研究黄海周边断裂带在海区的延伸

根据黄海及周边地区的布格重力资料 ,通过解析延拓、目标场提取、任意水平方向导数计算、离散小波变换等处理 ,得到各种有关断裂的信息 .经过与地质资料综合分析 ,选择1 2 3°E经线为典型剖面 ,以地震资料建立初始模型 ,对该剖面进行重力正反演迭代拟合 ,最终得到各模块的密度参数及分布 ,并在此基础上分析了研究区主要断裂的地质地球物理特征 ,给出了研究区的断裂带、块体结合带分布图 .重点对朝鲜半岛西缘断裂带和五莲—青岛—荣城断裂带进行了讨论 ,提出五莲—青岛—荣城断裂带并未进入朝鲜半岛与临津江断裂带相连 .认为朝鲜半岛西缘断裂带西侧属于扬子块体的部分曾受北向应力作用向北发生了平移 .由五莲—青岛—荣城断裂带和南黄海北部断裂带。

吐哈盆地台北凹陷北部山前带构造样式与油气成藏

台北凹陷北部山前带是吐哈盆地重要的富油气构造带之一。基于地震剖面解释和已发现油气藏的解剖工作,将山前带地质结构划分为6种构造样式:逆冲叠瓦构造、叠瓦扇构造、对冲构造、冲起构造、前冲构造及双重构造。对构造样式平面展布规律的研究发现,本区受3级不同规模的构造转换带控制,形成了纵向分带、横向分区的构造格局,按照构造变形机制可将冲断-褶皱带划分为逆冲推覆带、断阶带和冲断前缘带。变形带前缘是山前带最为有利的油气富集区,具变形带前缘冲起构造成藏模式和变形带前缘叠瓦扇构造成藏模式2种成藏模式;变形带后缘的对冲构造保存条件好,下盘是潜在的烃源灶发育区,且断层倾角陡、砂体连通性好,是下一步油气勘探的有利构造带。

南海北部晚中生代逆冲断裂带厘定与构造转换

古南海的构造演化对研究大陆边缘张裂和盆地形成模式有重大意义。关于南海的构造演化过程尚存有争议,基于对前人研究成果的收集及综合比对,同时结合地震剖面分析,对逆断层和褶皱等挤压构造进行识别以及展布的刻画;并对南海北部古逆冲断裂带的展布及活动进行了深入研究。在确定晚中生代南海北部区域构造应力背景的基础上,在研究区内识别出了一条中生代逆冲断裂带,并对其位置、展布、活动停止时间进行了分析,对南海晚中生代以来的构造演化提出了新的模式:晚中生代以前,南海北部地区构造应力以挤压为主,存在着碰撞造山过程,形成了岛弧型活动大陆边缘;晚白垩世至始新世,盆地应力背景由挤压向张裂过渡,并存在至西向东的转换延迟;渐新世以后逐步转为拉张应力背景。

环太平洋俯冲带内双地震带及其成因机制研究进展

俯冲带作为地球最为庞大的循环系统的重要组成部分,已成为地球科学的研究热点之一.很多俯冲带,特别是环太平洋俯冲带内的中深源地震,在空间上呈明显的分层分布,并且各层地震具有不同的震源机制,即所谓的双地震带现象.本文简要介绍了环太平洋双地震带形态特征与震源机制的空间分布,并回顾了双地震带的几种成因模型.根据形态特征和震源机制的差异,中源深度的双地震带可以分为两类,其中,一类双地震带对应上、下二层分别为压缩和张性的地震分布;另一类双地震带的震源分布较浅,且其浅部地震以横向压缩为主.此外,日本本州东北俯冲带的地震分布可能是由三层地震带组成的,而且汤加、伊豆-小笠原地区还发现深源深度的双地震带.通过对双地震带的形态特征以及其热力学条件的研究,人们从抗弯作用、脱水脆化、相变断层等多方面,尝试建立解释双地震带成因的模型.目前,大多数研究利用数值计算结果,结合蛇纹石脱水脆化、相变断层模型,能够不同程度地分别解释中源和深源双地震带成因.不过,这些模型几乎相互独立,并不能同时解释中源和深源双地震带.有人试图尝试用统一模型解释中深源地震成因,例如,先前存在的断层模型,不过该模型还不很具有说服力.也可能是多种因素的联合作用,共同影响着俯冲板内的温度场、应力场分布.