川东侏罗山式褶皱构造带的物理模拟研究_解国爱
齐岳山断裂东侧盆山过渡带褶皱特征及其变形机制
齐岳山断裂东侧盆山过渡带褶皱特征及其变形机制柏道远;熊雄;杨俊;钟响;姜文【摘要】雪峰造山带与四川盆地之间的盆山过渡带以齐岳山断裂为界,分为西部的隔档式褶皱带和东部的隔槽式褶皱带.对盆山过渡带内褶皱的成因和形成机制有多种不同观点,其中以“雪峰西推模型”影响最大并广为研究者接受.该模型认为盖层(南华系及以上地层)在雪峰造山带推覆体的推动下向NW发生多层次拆离推覆及递进挤压而形成隔槽式与隔档式褶皱.本文通过实测构造剖面、地球物理剖面及区域地质资料分析,选择桑植-石门复向斜和沿河地区褶皱对齐岳山断裂以东地区的褶皱变形特征、形成机制进行了解剖研究,取得以下主要认识:(1)桑植-石门复向斜内褶皱具“复杂褶皱”组合样式,主要形成于中三叠世后期印支运动;沿河地区褶皱为典型隔槽式褶皱,主要与早燕山运动NWW向挤压有关;(2)褶皱主要受区域挤压体制下包括褶皱基底和盖层在内的原地岩层体的整体水平收缩及其导生的冲断、滑脱作用所控制,其中桑植-石门复向斜内褶皱基底变形主要以逆冲断裂为主,沿河地区褶皱基底变形则以滑脱背斜为主;(3)区域挤压下整体水平收缩变形机制,可以很好地解释雪峰西推模型不能解释的若干重要地质事实,包括褶皱轴面和逆冲断裂无向东或南东倾斜极性、雪峰造山带未发生向西侧褶皱带的大规模推覆、盆山过渡带具大幅度整体性构造抬升等,同时也不存在雪峰西推模型中地质剖面无法平衡的问题.【期刊名称】《大地构造与成矿学》【年(卷),期】2015(039)006【总页数】14页(P1008-1021)【关键词】隔槽式褶皱;复杂褶皱;变形机制;盆山过渡带;齐岳山断裂【作者】柏道远;熊雄;杨俊;钟响;姜文【作者单位】湖南省地质调查院,湖南长沙410016;湖南省地质调查院,湖南长沙410016;湖南省地质调查院,湖南长沙410016;湖南省地质调查院,湖南长沙410016;湖南省地质调查院,湖南长沙410016【正文语种】中文【中图分类】P542卷(Volume)39, 期(Number)6, 总(SUM)149页(Pages)1008~1021, 2015, 12(December, 2015)盆山过渡带是当今油气勘探的一个新领域, 近年来国内外不少新的油气发现即位于盆山过渡区的冲断构造带和构造三角带(杜春国等, 2009; 王瑞瑞等, 2010)。
通过物理模拟实验对重力滑脱作用形成挤压性构造的可能性研究——以龙门山地区为例
本模拟实验 以重力为动力，模 型使用层状模拟材料 ，材 料物质为硅胶 、石 膏、石英砂、重晶石粉；以模型 的逐渐倾 斜模拟再现差异隆升作用 ， 各模拟层仅 随模 型倾斜角度 的增 加而发生变形 。设计 思路为 ：当逐渐增加模型倾角时，因重 力滑脱作用 ，在滑脱． 流变层 的影 响下 ，上 覆地 层发生构造
图 １ 龙 门山盆 地 冲断 内的滑 脱构 造 （ 据汤 良杰，２ ０ ） ０ ８
上个 世 纪 ９ 年代 ，研 究 者 在 龙 门 山盆 地 冲 断 带 的 勘 探 ０ 研 究 中 发 现 ，在 盆 地 深 部 壳 幔 的 位 置 ，存 在标 志 断 裂 系 统 的 晚 Ｉ麓鞲 捍静 三醋 ｝ 翔 印
实验在正常重力场 中进行 ，重力加速度的 比值 ｇ ｌ ＝ 。实
验 材 料 中 使 用 的 硅 胶 比 重 为 １ ， 石 英 砂 的密 度 约 为 １ ｇ ． ２ ．／ ５ ｃ ， 石 膏 混 合 层 经 重 晶 石 粉 加 重 后 ， 实 际 密 度 约 为 ｍ １ ３ ／ｍ ，故 当对 实 际 岩 石 的密 度 值 取 ２７ ／ 时 ，密 度 比 ． ｇｃ ４ ．ｇｃ ｍ
变形。
为平行不整合；在龙门山前 山带 ，此界面上下地层的接触关 系有时表现为角度不整合 ，下伏地层发生强度不等的褶皱 。 该界面在局部表现为整合 接触 ，无 明显 的不连续界面 。
据 刘 树 根 等 学 者 的研 究 ， 门 山地 区确 曾经 历 过 拉运动” ］ 【。该构造运动中可 以分为 ３ ３
高阻值域 。该 高阻值域深度涉及地表 下 ２ ～１０ ｍ，在 剖面 ０ ０ｋ
上 ， 呈现 为 上 半 部 倾 向 ＮＷ ，下 半 部 倾 向 Ｓ ［ 见 图 ２ 。 Ｅ＿ ｚ ＿（ ）
《构造地质学》复习资料(试的题目形式,含答案)
《构造地质学》复习资料一、名词解释：1、构造应力场：地壳一定范围内某一瞬间的应力状态。
(4分)2、盐丘：由于盐岩和石膏向上流动并挤入围岩，使上覆岩层发生拱曲隆起而形成的一种构造。
(4分)3、底劈构造：由变形复杂的高塑性层（如岩盐、石膏和泥质岩类等）为核心，刺穿变形较弱的上覆脆性岩层的一种构造。
一般分为底劈核、核上构造、核下构造三个部分。
(4分)4、飞来峰：当逆冲断层和推覆构造发育区遭受强烈侵蚀切割，将四周外来岩体剥掉，在原地岩块上残留小片孤零零的外来岩体，称为飞来峰。
(4分)5、构造窗：当逆冲断层和推覆构造发育区遭受强烈侵蚀切割，将部分外来岩体剥掉而露出下伏原地岩块，表现为在一片外来岩块中露出一小片由断层圈闭的原地岩块，称为构造窗。
(4分)6、窗棂构造：是强硬岩层组成的形似一排棂柱的半园柱状大型线理构造。
(4分)7、石香肠构造：不同力学性质互层的岩系受到垂直或近于垂直岩层的挤压时，软弱层被压向两侧塑性流动，夹在其中的硬岩层不易塑性变形而被拉伸，以致拉断，形成剖面上形态各异、平面上呈平行排列的长条形岩块，即为石香肠。
(4分)8、破劈理：指岩石中一组密集的剪破裂面，裂面定向与岩石中矿物的定向排列无关。
间距一般为数毫米至数厘米。
(4分)9、流劈理：为变质岩和强烈变形岩石中最常见的一种次生透入性面状构造，它是由片状、板状或扁园状矿物或几何体平行排列构成，具有使岩石分裂成无数薄片的性能。
(4分)10、递进变形：在变形过程中，物体从初始状态变化到最终状态的过程是一个由许许多多次微量应变的逐次叠加过程，这种变形的发展过程称为递进变形。
(4分)11、柱状节理：为玄武岩中常见的一种原生破裂构造，总是垂直于溶岩的流动层面，在平缓的玄武岩内，若干走向不同的这种节理将岩石切割成无数个竖立的多边柱状体；其形成与熔岩流冷凝收缩有关，横断面为六边形、四边形、五边形及七边形等多种形态。
(4分)12、枕状构造：枕状构造是水下基性熔岩表面具有的一种原生构造。
物理模拟实验在构造地质学中的应用——以黄岛地区NW向断裂研究为例
物理模拟实验在构造地质学中的应用——以黄岛地区NW向断裂研究为例杨光;胡秋媛;郭建伟;李萧;徐成龙;臧家超;姜颜良【摘要】为进一步研究物理模拟实验在构造地质学中的应用,系统梳理其近年来发展历程的基础上,以黄岛地区NW向断裂为例,结合区内大量基础地质资料建立地质模型,应用物理模拟实验方法再现研究区NW向断裂构造的发育演化过程.实验结果半定量-定量表明,黄岛地区晚侏罗世以来主要经历了晚白垩世、古新世和第四纪等强烈活动时期;在形成机制上,其主要受控于NW-SE向的拉张应力场,断裂系统的活动时间约为晚白垩世晚期.这为前期动力学演化研究提供了有力证据,对黄岛地区动力学演化机制取得了新的认识.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2018(037)009【总页数】4页(P101-104)【关键词】物理模拟实验;构造地质学;黄岛地区;NW向断裂【作者】杨光;胡秋媛;郭建伟;李萧;徐成龙;臧家超;姜颜良【作者单位】中国石油大学胜利学院油气工程学院,山东东营257000;中国石油大学胜利学院油气工程学院,山东东营257000;中国石油西南油气田公司输气管理处,成都610051;中国石油大学胜利学院油气工程学院,山东东营257000;中国石油大学胜利学院油气工程学院,山东东营257000;中国石油大学胜利学院油气工程学院,山东东营257000;中国石油大学胜利学院油气工程学院,山东东营257000【正文语种】中文【中图分类】P5480 引言物理模拟实验是在实验室条件下，基于地质学的基本理论，利用相似性原理建立地质模型，模拟再现地质构造的变形过程，分析变形特征及力学机制，探讨其成因机制的一种物理实验方法[1-3]，具有重要的实践意义。
近年来，随着物理模拟实验的发展，其被广泛运用于各类构造研究中，包括工程地质、环境地质、构造地质及石油地质勘探领域[4-6]。
目前，物理模拟实验已发展成为一门独立的、涉及多学科的专门技术，但仍存在一些不足。
构造地质学试题
构造地质学试题一、名词解释（20分，每小题2分）1.递进变形；2.枢纽；3.张节理；4.地垒与地堑；5.水平断距；6.飞来峰和构造窗；7.叶理；8.流线；9.韧性剪切带；10.应变1.2.3.45.6.7.1.2.简述纵弯褶皱作用与横弯褶皱作用的区别。
3.简述角度不整合的特点及其研究意义。
4.什么是叠加褶皱，简述其基本类型。
5.绘图说明走滑断层与转换断层的区别。
四、论述题（25分）1.沉积岩地区如何确定断层的存在（9分）；2.里卡德（Richard）褶皱位态分类的原则、划分哪几种褶皱类型、各种类型由什么特点？（10分）3.用莫尔圆绘图表示双轴应力状态，并说明其物理意义（6分）一、名词解释（20分，每小题2分）1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.应变：在应力作用下物体形状和大小的改变量。
二、填空（15分，每空1分）1.岩层的接触关系包括（整合）、（平行不整合）和角度不整合；2.岩层的产状要素包括（走向）、（倾向）和（倾角）;3.兰姆赛（Ramsay）依据褶皱横截面上等倾斜线型式和褶皱岩层厚度将褶皱划分为（III）类（V）型；4、逆冲推覆构造是由倾角小于（30°）的低缓逆冲断层面及上盘推覆距离大于（5km）的推覆体或逆冲席体构成的外来岩块组合构成的构造型式；5.劈理可以划分为（破劈理）、（板劈理）和（褶劈理）等基本类型；6.水平岩是指倾角小于（5°）的岩层；7.1.2.123.不整角度不4.什么是叠加褶皱，简述其基本类型。
叠加褶皱又称重褶皱，是已经褶皱的岩层再次弯曲变形而形成的褶皱。
类型I—穹-盆式：晚期滑褶皱的滑动方向与早期褶皱的轴面平行或低角度相交，但与早期褶皱的枢纽高角度相交或垂直。
这种叠加型式相当于所谓的“横跨褶皱”或“斜跨褶皱”。
两期背形叠加形成穹隆构造，两期向形叠加形成构造盆地，类型II 新月-蘑菇型叠加：晚期褶皱的滑动方向与早期褶皱轴面夹角很大，两期褶皱枢纽呈中等或大角度相交。
正牵引构造形成过程的物理模拟及其油气勘探意义:以克-百断裂带为例
正牵引构造形成过程的物理模拟及其油气勘探意义：以克-百断裂带为例熊连桥;于福生;姚根顺;安源;赵进雍【摘要】Fault drag has long been recognized as an important hydrocarbon exploration field.With the development of tectonic sedimentology,great achievements have been made in understanding of the contemporaneous reverse drag structures.However,studies on normal drag structures are relatively rare,which makes it a research subject.The structure formation mechanism of the Ke-Bai Fault Belt in this study area is still in debate,and the relevant physical modeling of the structures has not yet been carried out.This paper described the deformation characteristics of the normal drag structures developed in the Ke-Bai fault belt,Junggal Basin,China,and discussed its formation mechanism on the basis of stress field analysis.Evolution of the normal drags was simulated with physical experiments,which provided the new evidence of compressional theory for Ke-Bai fault belt.The study shows that the normal drags of the Ke-Bai fault belt was formed in the compress process during the Indosinian-Yanshanian periods,and it belongs to a contemporaneous thrust fault system.Development of plastic formation is a premise of the formation of normal drag structure.The activeness of faults decreased with the increase of fault angle,which is favorable for the hanging wall shrinkage and accordingly,the formation of normal drags.The paper proposed that evolution of the normal drags in the study area can be divided into threestages:(1) Prototype stage,where the fold axial plane was parallel to the fault plane;(2) Development stage,where the fold axial plane rotated apart from the fault plane and the scale of the fold extended;and (3) Inherited contemporaneous sedimentary bined with previous studies,this paper shows that the contemporaneous thrust faults in the study area could be the migration paths of hydrocarbon,while the structural highs of the normal drags may not be the favorable reservoirs.Bed form formed by normal drags controlled the distribution of sand bodies.Lithologic reservoirs can be formed at the lower parts of the normal drag structures in the second evolution stage,and structural or strata reservoirs could be formed at the higher parts in the third evolution stage.%长期以来牵引构造被视为油气勘探的重点领域,随着构造沉积学的发展,同沉积逆牵引构造已经取得了大量的进展,但是对正牵引构造的研究还比较少,使其成为了研究热点.关于克-百断裂带的构造成因机制尚还存在争论,与正牵引构造相关的物理模拟在国内尚未见报道.本文通过地震解释资料描述了准噶尔盆地西北缘克-百断裂带正牵引构造的变形特征,结合应力场分析,讨论了正牵引构造的成因机制;并设计物理模型对正牵引构造的形成演化进行了模拟,给出了克-百断裂带为挤压成因的新论据.研究认为,克-百断裂带的正牵引构造是在印支期、燕山期挤压推覆过程中形成的,属于同生逆断层体系;塑性地层的发育是正牵引构造产生的前提;随着前冲断层倾角变大,断层活动性减弱,为断层上盘地层收缩形成正牵引构造创造了条件.此次研究提出正牵引构造的形成演化模式分为三个阶段:第一阶段为褶皱轴面紧贴断层面的雏形阶段;第二阶段为褶皱轴面旋转,规模扩展阶段;第三阶段为继承性同沉积阶段.结合前人研究成果,认为同生逆断层可作为油气运移通道,但是正牵引构造的高部位并不一定是有利的油气聚集区;正牵引构造第一阶段形成的底形控制了砂体的展布,在第二阶段,构造低部位能形成岩性油气藏;而正牵引构造发育的第三阶段,可在构造高部位形成构造或地层圈闭油气藏.【期刊名称】《高校地质学报》【年(卷),期】2017(023)001【总页数】9页(P125-133)【关键词】正牵引构造;演化模式;物理模拟;油气藏类型;克-百断裂带【作者】熊连桥;于福生;姚根顺;安源;赵进雍【作者单位】中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油杭州地质研究院,杭州310023;中国石油大学(北京)地球科学学院,北京102249;中国石油杭州地质研究院,杭州310023;中国石油大学(北京)地球科学学院,北京102249;中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院,克拉玛依834000【正文语种】中文【中图分类】P618.130.2克-百断裂带位于准噶尔盆地西北缘，发育了一系列后展式高角度逆断层(王平在等，2002；何登发等，2004)，关于研究区的构造成因机制长期以来一直存在争论，主张挤压论的学者从20世纪80年代就开始提出准噶尔地西北缘是逆冲推覆的结果(尤绮妹，1983；兰廷计，1986；吴庆福，1986)，20世纪90年代初学者们进一步提出研究区逆冲断层与基底卷入有关(赵白，1992；蔡忠贤等，2000；陈发景等，2005；孟家峰等，2009)；有主张走滑论的学者提出，克-百断裂带的高角度逆冲断层与达尔布特走滑断层有关，是走滑断层的分支(张越迁等，2011；邵雨等，2011；汪仁富，2011；陈石等，2016)，然而更多的学者认为西北缘是前陆逆冲体系(王平在等，2002；何登发等，2004；赖世新等，1999；魏国齐等，2005；况军和齐雪峰，2006；陈书平等，2008)；基于走滑成因，王鹤华等(2015)认为研究区的高角度断层能与达尔布特断层形成“花状构造”，并对其形成过程进行了物理模拟，但是其模拟结果表现出的却是前展式逆冲断层系统，与研究区为后展式断层(何登发等，2004；孟家峰等，2009)这一事实不符。
四川盆地东部渠县地区侏罗系沙溪庙组“泡砂岩”存在的工程问题研究
四川盆地东部渠县地区侏罗系沙溪庙组“泡砂岩”存在的工程问题研究文摘四川盆地东部广泛分布着侏罗系沙溪庙组泥岩与砂岩，尤其以南充、渠县一带以南区域尤为广泛，为河湖相沉积红色砂岩与泥岩。
该套地层主要由多个砂岩—泥岩不等厚沉积韵律层组成。
泥岩紫红色，砂岩黄灰色、灰紫色、灰色。
整体均为泥质胶结，少量钙质胶结，力学性质较差。
但其中局部以“透镜体”形式无规律分布着大量胶结极差的砂岩，该部分砂岩力学性质极差，四川地区俗称为“泡砂岩”。
该层“泡砂岩”在工程建设中，力学性质表现极差，常表现为类砂土状，处治不当往往会引起诸多工程问题。
关键词侏罗系沙溪庙组“泡砂岩”强度处治手段四川盆地东部广泛分布着侏罗系沙溪庙组泥岩与砂岩，尤其以南充、渠县一带以南区域尤为广泛，为河湖相沉积红色砂岩与泥岩。
渠县位于四川盆地东部，达州市西南部。
地理坐标北纬30°38′～31°16′、东经106°36′～107°15′之间。
该套地层主要由多个砂岩——泥岩不等厚沉积韵律层组成。
其中泥岩：紫红色，泥质结构，泥质胶结，中～厚层构造，矿物成分主要为黏土矿物为主，次为长石。
属软质岩，为易软化岩，局部可见长石富集。
RQD＝40～90％。
岩层产状近似水平。
一般全风化厚度不大，厚度约0.5～4.1m，结构、构造基本破坏；强风化厚度总体不大，厚度约1.0～7.2m左右；中风化岩体厚度巨大，节理裂隙中等发育，岩体较完整。
砂岩：黄灰色、灰紫色、灰色，细粒结构，层状构造，泥质胶结。
以长石矿物为主，含少量石英、云母等矿物，层理较清晰。
砂岩整体胶结较好，承载力相对较高，饱和抗压强度较高。
全风化厚度不大，厚度约0.6～2.3m，结构、构造基本破坏；强风化厚度总体不大，厚度约0.6～8.0m左右；中等风化岩体厚度巨大，钻孔未揭穿，节理裂隙中等发育，岩体较完整。
1、目前存在的问题根据我公司在渠县范围内多个勘察项目实施，在其过程中，我公司在渠县范围内采取了大量的侏罗系中统沙溪庙组地层中的泥岩和砂岩样品。
龙门山褶皱冲断带典型地震剖面平衡剖面恢复及构造演化分析
注 ：本 文为国家重大专项 “大型油气 田及煤层 气开发 ”（编 号 ：２０１７ＺＸ０５０３５００３）和 四川 省应用 基础研 究项 目（编号 ：２０１７ＪＹＯ１７６）资助成 果 投稿 日期 ：２０１６—０９—２９；改 回 日期 ：２０１８－０２．０２；责 任 编 辑 ：刘 志 强 。 Ｄｏｉ：１０．１６５０９／ｊ．ｇｅｏｒｅｖｉｅｗ．２０１８．０２．００４ 作 者 简介 ：范 增 辉 ，男 ，１９８３年 生 ，博 士 研 究 生 ，工 程 师 ，长 期 从 事 构造 地 质 和地 震 地 质 综 合 研 究 工 作 。 通讯 地址 ：６１０２１３，四川 省 成 都 市 天 府新 区华 阳镇华 阳大道 １段 ２１６号中国石油集 团东方地球物理勘探有限责任公司西南物探分公 司。Ｅｍａｉｌ：ｃｄｕｔｆｚｈ＠１２６ ｍ。
龙 门山褶皱 冲 断带是 国内外专 家学 者研究 复 杂
逆 冲构 造 、推覆 构 造 以及 隐伏 断 裂 的天 然 场所 。多 年来 ，相关 学者 和专 家 在 龙 门 山地 区开 展 了断 层 相 关褶皱 、磁 组构 与有 限应 变 、几 何 构造 、冲断 系统结 构形 成演 化 、地 震灾 害评估 、构造 解析 与川西 前 陆盆 地发育 、青 藏高原 东南 缘 隆升机 制 、基底 特征 及其 隆 升作用 等方 面取得 了许多 的研究 进展 。在断 层相关 褶 皱方 面 ，贾 东 等 （２００２，２０１１）在选 取 的典 型 断层 相 关褶 皱构 造剖 面进行 上三 叠统须 家河 组地 层进行 磁组 构研 究 ，鉴别 出 ６种 特 征的磁组 构类 型 ，揭示 出 磁 组构 所 指 示 的构 造 应 力 场 主要 为 ＮＷ—ＳＥ向 的 挤 压缩 短 ，与龙 门 山褶 皱 冲 断带 的 区域 挤 压 应 力方 向一致 的规 律 。同时 利用假 三维理 论模 型对 断层转 折 褶皱 和 三剪断层 传 播 褶 皱 进 行研 究 ，识 别 出邛西 背 斜是一 个 典型 的剪 切 断 层转 折褶 皱 ，盐 井 沟 背斜 是 一个 典型 的三剪 断层 传播 褶皱 。在 三维构 造建模 方 面 ，李 一泉 等 （２００７）则对 盐 井 沟断 层传 播 褶皱 的
龙门山前缘关口断裂典型构造剖面的物理模拟实验及其变形主控因素研究
ห้องสมุดไป่ตู้卷 （ ｏｕ ｅ ３ ， （ ｕ ｅ ） 总 （ ＵＭ） ２ Ｖ ｌ ｍ ） ４ 期 Ｎ ｍｂ ｒ ２， Ｓ １５
页Ｐｅ １ —８０，Ｍ ， １ （ｇ ４ １，１５ ａ２０ ａ ） ７ ２０（ｙ ０） ｓ ５
大 构 造 与 成 矿 学 地
Ｇｅ ｔｃ ｏ ｃ ｔＭ ｅａｌ ｇ ｎ ａ ｏ ｅ ｔｎｉａ ｅ ｔｌｏ ｅ ｉ
等 ， ０ １ Ｊ ｔ １ ， ０ ６ 、 展 、 滑 以及 断 弯 褶 ２ ０ ； ｉ ｅ ａ． ２ ０ ） 断 ａ 断 皱 （ 东 等 ，０ ３ 何 登 发 等 ，０ ５ 陈剑 等 ，０ ５ 等 贾 ２０ ； ２０ ； ２０ ） 多种 构造 样式 。最 近 又对 龙 门 山多层次 滑脱 带 和滑
明显 的横 向分 段 、 向分 带 特 征 （ 东 等 ， ０ ３ 金 纵 贾 ２０ ；
文正 等 ，０ ８ 汤 良杰等 ，０ ８ 。横 向上 自北西 向南 ２０ ； ２０ ）
东依 次发 育茂 汶 一汶 川断 裂 、 川 一映 秀断 裂 、 口 北 关
断裂 （ 县 一安县 断裂 ） 灌 和彭 县 断裂 （ 门山 山前 隐 龙 伏断 裂 ） 四 条 北 东 走 向 的 区 域 性 主 干 断 裂 ， 成 等 组 宽约 ３ ４ ｋ 的逆 掩 推 覆 构 造 带 ， 划 分 出 五 个 ０～ ０ ｉ ｎ 可
南 段 次 之 （ ５ ０ ％ ） 中段 最 小 （ ０ ８ ％ ） １ ．５ ， １ ．４ 。 关 键 词 ： 门 山前 缘 ； 口断 裂 ； 县 断裂 ； 形 特 征 ； 理 模 拟 龙 关 彭 变 物
龙门山北段天井山构造特征及成因模拟
龙门山北段天井山构造特征及成因模拟李卿;李忠权;刘爱疆;张玮;罗春;李娟【摘要】根据地震资料、钻井和野外调查等研究,认为天井山构造带广泛发育重力滑动构造、断层转折褶皱、倒转背斜和双重构造等构造样式.天井山构造带变形具有垂向分层特点:上部构造主要为断层转折褶皱,02tjs10测线附近变形强度最大,向两端变形逐步减弱；下部构造为多个逆冲岩片叠置所构成的双重构造.通过构造物理模拟实验,证实天井山构造带在北西—南东向挤压应力作用下变形序列为前展式逆冲叠瓦式构造组合；天井山构造带存在多个滑脱层系,才会形成分层变形、垂向叠置的不协调收缩构造变形.该研究可以为天井山构造带乃至龙门山油气勘探提供指导.%According to the comprehensive study of the earthquake and field surveys, Tianjing mountain Tectonic zone has wide range of developmental of structural styles such as gravitational gliding tectonics, fault-bend fold, overturned anticline and dual structure. The deformation characteristics of Tianjing mountain Tectonic zone is vertical stratification. By the construct physical simulation experiments, proving that the Tianjing mountain tectonic zone thin-skinned structure which developed in Indosinian is controlled by south-north compressive stress and northwest-southeast gravity gliding. In the Himalayan period, the deformation sequence of Tianjing mountain tectonic zone is piggy-back thrust imbricate structure combination controlled by south-north compressive stress. The Tianjing mountain tectonic zone has more than one detachment systems. In the decollement, there are hierarchical deformation and vertical stacking of uncoordinated contraction of tectonic deformation formed.【期刊名称】《东北石油大学学报》【年(卷),期】2012(036)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】龙门山北段;天井山;物理模拟;造山过程;挤压应力;滑脱层系;构造样式【作者】李卿;李忠权;刘爱疆;张玮;罗春;李娟【作者单位】成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点试验室,四川成都610059;成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点试验室,四川成都610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都610059;成都理工大学地球物理学院,四川成都610059;四川省地质矿产勘查开发局水文地质工程中心,四川成都610081;成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点试验室,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】TE121.20 引言近年来，随着油气勘探技术研究的深入，处于扬子地块、秦岭造山带、松潘—甘孜地槽褶皱带汇聚交接地带的龙门山前陆推覆—冲断带和前陆盆地成为油气勘探的重要区域.该区域西北部的天井山构造带地表发现大量沥青点，有的已形成巨大沥青脉，且自二叠系直到寒武系有大量油气苗显示，预示古油藏的存在，具有广阔的油气远景［1-4］.该地区经历多次碰撞造山运动，构造变形十分复杂，导致多口探井失败.根据相邻区域和山前冲断带的勘探经验，认为对于复杂山前带油气勘探，变形特征、构造演化和构造格架对于油气藏的聚集和成藏至关重要［3-4］.人们对天井山构造带的变形样式、区域应力场特征、成因模式、构造演化及成藏等进行研究，并取得重要认识，如刘和甫等认为龙门山冲断带内的构造变形样式按卷入深度可划分为基底冲断系与盖层褶皱冲断系；李勇等认为彭灌断裂与广元—大邑断裂之间属变形构造地层带；梁慧社等认为彭灌断裂与广元—大邑断裂之间属宽缓褶皱带；刘树根等认为龙门山褶皱冲断带由川西前陆盆地深部岩石圈沿相对弱带由东向西多级俯冲潜滑，导致龙门山褶皱冲断带由西向东、从深部到浅部多层次逆冲的前展式构造变形模式［5-8］.这些成果缺乏成因机制及模拟验证的研究，也缺少直接证据和定量分析.因此，笔者结合地震剖面解释和野外地质调查，由构造变形特征的角度分析天井山构造带变形，并使用构造物理模拟天井山构造带成因机制，以重现天井山构造带的构造变形过程，为天井山构造带乃至龙门山的油气勘探提供借鉴.1 地质概况龙门山构造带位于松潘—甘孜褶皱带和扬子板块西缘分界线上，北起广元地区，与秦岭构造带斜角相交；南抵天全，与康滇地轴相聚；全长约为500km，宽度约为30km，总面积约为2.2km2；既是四川盆地的西缘，也是青藏高原的东界.龙门山构造带主要有3条大断裂：汶川—茂汶断裂带、映秀—北川断裂带和灌县—马角坝断裂带.3条大断裂将龙门山划分为3个带：映秀—北川断裂带以西为龙门山后山，映秀—北川断裂带以东、灌县—马角坝断裂带以西为龙门山前山，灌县—马角坝断裂带以东为龙门山山前带.根据地史发展和沉积构造差异，将龙门山分为3段：安县以北为龙门山北段，都江堰以南为龙门山南段，都江堰—安县之间为龙门山中段.龙门山具有南北分段、东西分带的特征［1-11］，研究区主要范围为龙门山山前带的天井山构造带（见图1［3］）.天井山构造带东边区域跨入广元市境内罗妙真（属剑阁县），东南起于江油市厚坝—广元盐店一线，西北达江油市沉永—雁门一线内；构造带内主要正向构造为天井山背斜，其次为苟家垭倒转背斜和水跟头倒转背斜等.研究区内断裂众多，主要区域性大断裂为雁门坝断裂和马角坝断裂（也称彭—灌断裂），出露地层为寒武系、志留系、泥盆系、二叠系、三叠系和侏罗系地层，缺失奥陶系和石炭系地层.由于受到多期构造运动的强烈影响，构造复杂，推覆岩片（体）及断层十分发育，地层褶皱变形强烈，地层倾角陡且产状多变［9-11］（见图2）.2 构造样式构造样式是指同一期构造变形或同一应力作用下产生的构造总和，能够揭示地质构造发育的规律［12］.天井山构造带自震旦纪到新生代主要经历拉张与挤压动力学背景的构造运动共同作用后，形成丰富的构造样式，广泛发育重力滑动构造、断层转折褶皱、倒转背斜和双重构造等构造样式.2.1 重力滑动构造重力滑动构造是指岩层在重力作用的控制和影响下向下坡滑动形成的构造变动.前缘挤压形成冲断性质和发育次级分支冲断断裂，岩块挤压变形强烈；后缘拉张形成张性正断裂或张裂隙，中部形成堆叠揉皱［13］.在印支期重力作用下，天井山构造带前缘形成冲断性质断裂，岩块受挤压强烈变形（见图3）.2.2 双重构造双重构造是天井山构造带中最典型的构造组合样式，由顶板逆冲断层和底板逆冲断层及夹于其中的一套叠瓦式逆冲断层和断块组合而成，表现为正向冲断构造［14］.在天井山背斜地腹，主要出现在冲断带前缘下的三叠系及其下伏地层中（见图4）.2.3 倒转背斜倒转背斜是指在地壳运动的挤压作用下，岩层发生变形向上拱起而形成褶皱，褶皱两翼倾向基本一致，且褶皱一翼为新地层覆盖在老地层之上；另一翼地层反生倒转，由老地层覆盖在新地层之上［14］.在天井山构造带地表发现倒转背斜，核部出露地层为寒武系，照片的左翼产状为315°∠40°，右翼产状为292°∠87°（见图5）.2.4 断层转折褶皱断层转折褶皱前翼岩层的倾角大于后翼岩层的，表现为前翼较陡，后翼平缓；褶皱前翼的长度比后翼的短，表现为前翼短、后翼长（断层的部分位移量消耗在褶皱变形中），因此可以用褶皱两翼岩层的长度和倾斜度判断褶皱下方逆冲断层的运动方向［15］.在二郎庙附近沙溪庙组地层中见到一小型断层转折褶皱，断层面产状为180°∠46°，前翼产状为325°∠35°，后翼产状为192°∠14°（见图6）.3 构造变形样式根据天井山构造带二维地震测线和钻井成果，结合研究区野外调查，认为天井山构造带具有垂向分层的构造变形特征，深浅层构造变形样式有明显差异.02tjs05测线位于地面天井山构造南部EF剖面（见图2）.该剖面主要处在山前冲断构造带内，位于天井山构造西北翼，西北、东南两端分别延伸至山前推覆构造带和前陆盆地内.地层主要为倒转的三叠系至泥盆系地层组成，断层和地层倾向北东，断层上陡下缓.浅部发育3条主断裂，分别向上产生多个分支，形成帚状构造.断层向下在寒武系地层中滑脱；向上出露地表或消失于须家河组及印支晚期不整合面以下.深部发育4条北西倾向的叠瓦状逆冲断层，断层呈前展式发育，断层发育时伴随产生3条反向调节断层，形成冲起构造.反向调节断层切割前期断裂或受前期断层限制.4条北西倾向断层向上消失于下三叠统地层，向下汇聚于寒武系地层中的底板断层（见图7）.02tjs10测线位于地面天井山构造中部CD剖面（见图2），在1720CDP点附近有1口预探井，即天井1井.该井位于天井山背斜桉子山构造高点，在马角坝断裂带与天井山主高点之间.该剖面主要处在山前冲断构造带内，西北、东南两端分别延伸至山前推覆构造带和前陆盆地内.地层由三叠系至泥盆系地层组成，地层倒转，发育多条断层，断层和地层倾向北西，断层上陡下缓，最终与马角坝断裂合并.浅部发育多条断裂，断面在后期挤压过程中发生弯曲，浅层主要为断层转折褶皱.深部主要发育3条台阶状断层及其产生的冲起构造.断层向上消失于下三叠统飞仙关组上部紫红色砂泥岩层，向下汇聚于寒武系地层—震旦系底板断层（见图8）.02tjs14测线位于地面天井山构造北部AB剖面（见图2）.该测线浅层推覆构造单元与02tjs10测线相似；浅部发育帚状构造，主要为断层转折褶皱.深部西侧由2条北西倾向的叠瓦状逆冲断层组成双重构造，东侧为1条北西倾向的逆冲断层及其伴生的2条反向调节断层组成的冲起构造断层（见图9）.天井山构造带各构造单元不仅具有不同的变形特征，而且变形强度也明显不同，浅部构造主要为断层转折褶皱，02tjs10测线附近变形强度最大，向两端逐步减弱，深部为多个逆冲岩片叠置所构成的双重构造［16-18］.4 物理模拟构造物理模拟主要是研究随应变量增加模型的变形特征和演化过程，是重现构造变形过程、研究构造变形等问题的有效方法之一［19］.根据天井山构造带的构造变形特征，对于含有多套滑脱层的构造变形，物理模拟实验是最主要的研究手段［20-25］.为了探索影响构造变形的应力条件和物质因素，在厚度不变的条件下，选择tjs10测线解释方案（见图10），设计4组实验，分别考虑基底坡度和滑脱层性质等条件.实验模型数据见表1.由表1可见，以第4组物理模拟实验结果与实际变形最为相近.4.1 实验设置及结果天井山构造带构造物理实验模型长度为160cm，高度为150cm，宽度为20cm，两侧为有机玻璃，一端由马达驱进的活动挡板.实验选择硅胶和玻璃珠模拟膏岩层，选择石英砂模拟脆性地层，硅胶密度为926kg／m3，黏滞系数为1.2×104 Pa·s，石英砂密度为1 297kg／m3，玻璃珠直径为0.2～0.3mm.4.1.1 实验模型1先铺设一层厚为5mm的石英砂作为水平基底.在基底上面铺设一套长度为400mm，厚度为5mm的滑脱层，以硅胶作为该套滑脱层的材料，代表志留系滑脱层；然后在玻璃珠上面依次铺设石英砂、玻璃珠、石英砂，厚度分别为为5mm、5mm、6mm，分别代表D-P、T1f、T2-J2地层，总长度为400mm，总缩短量为135mm，压缩率约为33%，符合原始剖面压缩量（实验模型数据见表1）.实验时马达由左向右推进，速度为0.025mm／s，照片的时间间隔为8s.表1 实验模型数据实验序号对应的地层（由上到下）材料长度／mm 厚度／mm 实验层形态T2-J2 白色石英砂 400 6 1水平T1f 玻璃珠 400 5 水平D-P 白色石英砂 400 5 水平S硅胶 400 5 水平基底白色石英砂 400 5 水平T2-J2 白色石英砂370 6 2水平T1f 玻璃珠 370 5 水平D-P 白色石英砂 370 5 水平S玻璃珠 370 5 水平基底白色石英砂 370 25-5 3°斜坡T2-J2 白色石英砂 800 12 3水平T1f 玻璃珠 800 5 水平D-P 白色石英砂 800 10 水平S硅胶 800 5 水平基底白色石英砂800 42-5 3°斜坡T2-J2 白色石英砂 400 6 4水平T1f 玻璃珠 400 5 水平D-P 白色石英砂 400 5 水平S硅胶 400 4 水平基底白色石英砂 400 25-5 3°斜坡开始挤压后，当伸缩量达到70mm时，开始出现倾角约为30°的后冲断层，随后出现1条倾角约为40°的前冲断层，2条断层组成不对称背斜；当伸缩量达到80mm时，在不对称背斜的前缘出现倾角平缓的4号断层，在变形的过程中发育调节性3号断层，2条断层组成一个平顶背斜；继续挤压，当伸缩量达到100mm时，出现5号断层；当伸缩量达到130mm时，出现倒转背斜和6号断层. 4.1.2 实验模型2实验模型2以实验模型1为基础，对2套滑脱层厚度和铺设范围进行调整：先铺设一层左侧高为25 mm，右侧高为5mm的石英砂基底，该基底的坡度大约为3°.在基底上面铺设一套长度为370mm，厚度为5mm的滑脱层，以玻璃珠作为该套滑脱层的材料，代表志留系滑脱层；然后在玻璃珠上面依次铺设石英砂、玻璃珠、石英砂，厚度分别为为5mm、5mm、6mm，分别代表D-P、T1f、T2-J2地层，总长度为370 mm，总缩短量为130mm，压缩率约为34%，符合原始剖面压缩量（实验模型数据见表1）.实验时马达由左向右推进，速度为0.025mm／s，照片的时间间隔为8s.开始挤压后，伸缩量达到30mm时，出现断层，组合表现为背冲式构造；当伸缩量达到70mm时，断层进一步发育，在2号断层旁发育3号断层；当伸缩量达到90mm时，出现4号断层；当伸缩量达到130 mm时，断层更加发育，在4号断层处发育有小型调节性断层.前缘产生前展式逆冲构造，断层呈平行状组合.模型2断层的发育过程与模型1类似.随挤压量的增大，玻璃珠上覆砂层中逆断层的数量逐渐增加，当缩短量达到130mm时，在硅胶上覆砂层总共发育3条逆冲断层.对比实验2与实验1模型结果，其共同点是：模型总体保持楔体形态，靠近推进挡板厚，向推进方向逐渐减薄.玻璃珠以上变形则以推覆构造为主.由于模型参数调整，实验2与实验1模型的结果也有不同：第一、基底二的形状为3°斜坡，基底形态对剖面形态有一定的控制作用；第二、玻璃珠以上为砂层，变形的剖面形态发育比较均一，表现为3条产状相似的推覆构造.4.1.3 实验模型3实验模型3：先铺设一层左侧高为42mm，右侧高为5mm的石英砂作为基底，该基底的坡度大约为3°.在基底上面铺设一套长度为800mm，厚度为5mm的滑脱层，以硅胶作为该套滑脱层的材料，代表志留系滑脱层；然后在硅胶上面依次铺设石英砂、玻璃珠、石英砂，厚度分别为为10mm、5mm、12mm，分别代表D-P、T1f、T2-J2地层，总长度为800mm，总缩短量为350mm（实验数据见表1）.实验时马达由左向右推进，速度为0.025mm／s，照片的时间间隔为5s.当缩短量达到50mm时，靠近受力端首先出现背冲构造，随后断层前展式发育，形成断层3；当伸缩量达到100mm时，断层进一步发育，出现4号和5号断层，组合表现为背冲构造；当伸缩量达到160mm时，出现6号断层；当伸缩量达到200mm时，断层更加发育，在6号断层旁发育有调节性断层（7号断层）；当伸缩量达到350mm时，出现一系列背冲构造.在早期水平挤压过程中，上部沙层主要发生褶皱变形，并且在褶皱变形过程中形成次级的调节逆冲断层；下部沙层沿底部软弱层发生一定的滑脱形成冲起构造；硅胶层在上部沙层滑脱背斜核部聚集增厚.在后期水平挤压过程中，上部沙层滑脱背斜的波长、波幅增大，随着背斜逐渐紧闭，沙层发生滑塌，并在其前翼发育冲断层；硅胶层随上、下沙层发生被动变形，在背斜核部脱顶部位和下部沙层逆冲断层下盘增厚.在模型砂层之间夹的硅胶层主要起滑脱层作用，使模型分层收缩变形.在物理模拟实验中，随着侧板向沙层推挤，软弱的硅胶层有阻挡下部逆冲断层向上扩展和上部沙层变形的滑脱层作用，将砂层分为2个变形层，并且上下变形层之间的滑脱导致硅胶层局部加厚：第一、下砂层形成冲断褶皱的倒转翼部位，软弱层有加厚的趋势；第二、硅胶层下砂层的收缩变形相对集中，硅胶层上砂层的变形相对分散，说明软弱的硅胶层有顺层滑动位移.4.1.4 实验模型4实验模型4基底同样为一楔形，基底的材料为石英砂，左侧高为25mm，右侧高为5mm，坡度大约为3°.在基底上面铺设一套长度为400mm，厚度为5mm的滑脱层，以硅胶作为该套滑脱层的材料，代表志留系滑脱层；然后在硅胶上面依次铺设石英砂、玻璃珠、石英砂，厚度分别为为5mm、5mm、6mm，分别代表D-P、T1f、T2-J2地层，总长度为400mm，总缩短量为130mm（实验模型数据见表1）.实验时马达由左向右推进，速度为0.025mm／s，照片的时间间隔为8s. 开始挤压后，伸缩量达到70mm时，开始出现断层，组合表现为背冲构造，发育反向断层，并且反向断层为主断层；当伸缩量达到120mm时，断层进一步发育，出现3号、4号和5号断层，组合表现为背冲构造；当伸缩量达到130mm时，出现6号断层及倒转背斜.实验4模型主要特点：第一、变形主要集中在硅胶的两端，两端之间的变形不明显，对应前端增厚区的前端变形为一箱状背斜，开始发育时间较早，发育距离远；第二、靠近挤压端的强烈变形带发育一倒转褶皱；第三、硅胶主要有2个聚集区，分别对应变形的前端和变形后端的前部，上覆沉积负载的硅胶流向两边的聚集区.4.2 结果讨论（1）4组实验代表多套滑脱层的挤压应力条件下的变形，整体上变形样式一致，发育叠瓦式逆冲构造和冲起构造.（2）实验4模型与实际剖面相似程度较高，变形序列为后缘褶皱变形—前缘褶皱—回跳至中间变形.与天井山构造带的构造发育过程和构造变形形态比较一致，形成前端的平顶背斜构造后，在挤压应力和左端重力滑覆的共同作用下，导致马角坝断层发生反转，由正断层逆转为逆断层，发育一系列高角度逆断层，也生成天井山背斜、苟家垭倒转背斜和水跟头倒转背斜等重力滑动构造.（3）物理模拟实验结果不足之处在于剖面变形特征没有完全一致，原因是无法进行多轴应力和重力滑覆实验.5 结论（1）天井山构造带广泛发育重力滑动构造、断层转折褶皱、倒转背斜、双重构造、冲起构造和叠瓦式构造等构造样式.（2）天井山构造带变形具有垂向分层的特点.上部构造主要为一个断层转折褶皱，02tjs10测线附近变形强度最大，向两端逐步减弱；下部构造为多个逆冲岩片叠置所构成的双重构造.（3）滑脱层的黏度和基底的形态对褶皱—冲断带的构造变形有显著影响，多套滑脱层的存在是导致天井山构造带众多倒转背斜发育的重要原因.致谢：成都理工大学杭文艳高级工程师对作者给予指导和帮助！参考文献：［1］周文，邓虎成，丘东洲，等.川西北天井山构造泥盆系古油藏的发现及意义［J］.成都理工大学学报，2008，34（4）：412-417.［2］邓绍强，胡明，颜其彬，等.龙门山北段构造模式及油气勘探方向［J］.西南石油大学学报，2009，31（4）：364-370.［3］刘树根，罗志立，赵锡奎，等.龙门山造山带一川西前陆盆地系统形成的动力学模式及模拟研究［J］.石油实验地质，2003，25（5）：432-438.［4］李耀华，陈更生，张健，等.川西前陆盆地天然气成藏条件及勘探前景［J］.中国石油勘探，2008，7（1）：37-39.［5］李勇，孙爱珍.龙门山造山带构造地层学研究［J］.地层学杂志，2000，24（3）：201-206.［6］梁慧社.龙门山及天山北麓褶皱—冲断带构造研究［D］.北京：中国地质大学（北京），1990：59-62［7］刘和甫，梁慧社，蔡立国，等.川西龙门山冲断系构造样式与前陆盆地演化［J］.地质学报，1994，68（2）：101-118.［8］刘树根.龙门山冲断带与川西前陆盆地的形成演化［M］.成都科技大学出版社，1993：17-21.［9］刘顺.论龙门山中北段东缘印支运动晚幕的性质［J］.成都理工学院学报，1998，25（4）：527-528.［10］贾东，陈竹新，贾承造，等.龙门山前陆褶皱冲断带构造解析与川西前陆盆地的发育［J］.高校地质学报，2003，9（3）：403-404.［11］罗志立，龙学明.龙门山造山带崛起和川西陆前盆地沉降［J］.四川地质学报，1992，12（1）：1-17.［12］刘树根，罗志立，戴苏兰，等.龙门山冲断带的隆升和川西前陆盆地的沉降［J］.地质学报，1995，69（3）：205-214.［13］马杏垣.重力作用与构造运动［M］.北京：地震出版社，1989：44-68. 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第８ ７卷 第６期２ ０ １ ３年６月 地 质 学 报 ＡＣＴＡ ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｖｏｌ．８７ Ｎｏ．６Ｊｕｎｅ ２ ０ １ ３注：本文为南京大学科研项目“大巴山前陆构造带构造物理模拟研究”资助的成果。
收稿日期：２０１２－０３－０７；改回日期：２０１２－１０－２３；责任编辑：黄敏。
作者简介：解国爱，男，１９６５年生，博士，副教授。
构造地质学专业，现主要从事构造地质和物理模拟研究。
Ｅｍａｉｌ：ｎｊｕｘｉｅ＠ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
川东侏罗山式褶皱构造带的物理模拟研究解国爱，贾东，张庆龙，吴晓俊，沈礼，吕赟珊，邹旭南京大学地球科学与工程学院，南京，２１００９３内容提要：川东地区发育一系列ＮＥ走向的侏罗山式褶皱构造，按照褶皱的组合形态，自东向西发育隔槽式褶皱和隔档式褶皱，齐岳山断裂是二者的分界线。
本文采取物理模拟手段对川东侏罗山式褶皱形成的控制因素进行实验研究，选取硅树脂模拟滑脱层，石英砂和微玻璃珠模拟沉积盖层，改变盖层与基底之间摩擦力、盖层的物性、滑脱层的埋藏深度等因素。
模拟实验研究表明，滑脱层的深度和盖层性质是川东侏罗山式褶皱形成的主要控制因素。
齐岳山断裂以东地区主要是下寒武统膏页岩充当滑脱层，滑脱层埋深较大，地表构造形态表现为隔槽式褶皱；齐岳山断裂以西地区，下二叠统泥质灰岩充当滑脱层，埋深较浅，盖层表现为隔档式褶皱。
微玻璃珠是模拟侏罗山式褶皱较好的实验材料，推测川东薄皮构造带形成时候以塑形变形为主。
关键词：川东地区；侏罗山式褶皱；物理模拟；基底滑脱 侏罗山式褶皱发育于沉积盖层之中，属薄皮构造，为盖层沿基底滑动的结果（Ｊｏｈｎ ｅｔ ａｌ．，１９７８；Ｓｏｍｍａｒｕｇａ，１９９９））。
侏罗山式褶皱特点是基底并没有卷入变形，盖层发育的背斜和向斜变形强度不同，背斜宽向斜窄称为隔槽式褶皱，向斜宽背斜窄称为隔档式褶皱。
前人利用物理模拟手段确定薄皮褶皱－冲断带构造样式主要控制因素，包括基底摩擦系数、滑脱层性质、盖层物性、同构造沉积或构造剥蚀等（Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａｌ．，１９８３，１９８５；Ｃｏｔｔｏｎ ｅｔ ａｌ．，２０００；Ｎｉｅｕｗｌａｎｄ ｅｔ ａｌ．，２０００；Ｋｏｎｓｔａｎｔｉｎｏｖｓｋａｙａ ｅｔ ａｌ．，２００９），然而，对于侏罗山式褶皱的控制因素研究较少，尤其是隔档式和隔槽式褶皱的形成机制和主控条件尚需深入研究。
本文选取川东地区作为研究对象，该区发育典型的侏罗山式褶皱，不同部位发育的背斜和向斜变形程度不同。
以齐岳山断裂为界，断裂ＳＥ侧发育隔槽式褶皱，ＮＷ侧发育隔挡式褶皱，该区是研究侏罗山式褶皱样式的最佳场所。
前人在该区做了大量的研究工作，认为滑脱层是控制该区侏罗山式褶皱的主要因素，然而，对不同类型的侏罗山式褶皱形成机制没有达成共识，也很少从定量角度加以论证。
本文在综合分析前人研究成果的基础上，采取构造物理模拟手段，探索滑脱层埋深、盖层性质对侏罗山式褶皱构造样式的控制作用。
１ 川东地区构造背景川东地区地处四川盆地东部、雪峰山构造带西侧，北侧为秦岭造山带。
构造带宽约４００ｋｍ，长约６００ｋｍ，整体上呈ＮＮＥ—ＮＥ向延伸、向ＮＷ凸出的宽广弧形构造带。
该带发育一系列背斜和向斜相间的侏罗山式褶皱及相关逆冲叠瓦推覆构造，为扬子板块西部重要的板内变形（Ｙａｎ Ｄ Ｐ ｅｔ ａｌ．，２００３；汤良杰等，２００７；张岳桥等，２０１０；王瑞瑞等，２０１１）。
川东构造带西侧边界为华蓥山断裂，东界为大庸断裂，齐岳山断裂将其划分为东西两个部分，齐岳山断裂是隔档式褶皱带和隔槽式褶皱带的分界断层（颜丹平等，２０００；徐政语等，２００４；胡召齐等，２００９）（图１）。
研究区内滑脱层主要由页岩、膏盐层、砂页岩和粘土层等抗剪强度较低的偏塑性物质组成。
自下而上主要滑脱层包括：①下寒武统黑色页岩，控制其下古生界隔槽式褶皱变形样式，盖层变形简单，起伏平缓，在地表构造上常表现为极宽缓的背斜，地表逆冲断层较少出露，背斜通常比向斜出露宽，向斜核部由三叠系组成，背斜核部通常出露寒武系或奥陶系；②志留系巨厚泥质岩，沿其上卷入变形的地层包括志留系－中三叠统巴东组，主要形成ＮＥ－ＮＮＥ向箱状褶皱，并出露于齐岳山断裂以东、恩施断裂以西，背斜和向斜大体等宽出露，背斜核部出露古生界，向地 质 学 报ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎ／ｄｚｘｂ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐｘ２０１３年图１ 川东地区构造纲要简图（据Ｙａｎ Ｄ Ｐ ｅｔ ａｌ．，２００３；胡召齐等，２００９修改）Ｆｉｇ．１ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍａｐ ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈｅ Ｊｕｒａ－ｔｙｐｅ ｆｏｌｄｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｓｉｃｈｕａｎ（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｆｒｏｍ Ｙａｎ Ｄ Ｐ ｅｔ ａｌ．，２００３；Ｈｕ Ｚｈａｏｑｉ ｅｔ ａｌ．，２００９）（ａ）—川东地区构造纲要平面图；（ｂ）—ＡＢ剖面图（ａ）—Ｐｌａｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｓｉｃｈｕａｎ；（ｂ）—ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ Ａ－Ｂ ｉｎ Ｆｉｇ．１（ａ）斜核部主要为三叠系；③下二叠统栖霞组，泥质灰岩，其上覆地层为上二叠统—三叠系，主要构成川东ＮＥ－ＮＮＥ向高陡背斜带，即隔档式褶皱带，出露在华蓥山断裂以东，齐岳山断裂以西区域，向斜核部及背斜两翼主要为侏罗系，背斜核部主要出露三叠系。
该区受到来自雪峰山隆起的挤压，在基底之上产生滑脱变形，形成数百公里宽的滑脱褶皱。
滑脱层是控制侏罗山式褶皱的主要因素（刘尚忠，１９９５；李本亮等，２００１；李忠权等，２００２；Ｙａｎ Ｄ Ｐ ｅｔ ａｌ．，２００３；胡召齐等，２００９；颜丹平等，２００８；张必龙等，２００９）。
４７７第６期解国爱等：川东侏罗山式褶皱构造带的物理模拟研究然而，对川东地区隔槽式和隔挡式褶皱的形成机制有不同的解释。
李忠权等（２００２）认为早期拉张形成与正断层有关的隔槽式褶皱，晚期受挤压反转形成隔档式褶皱。
刘尚忠（１９９５）认为隔档式、城跺式和隔槽式褶皱是在统一的薄皮构造中呈上下叠置关系，川东构造带西段后期遭受抬升剥蚀，而出露隔档式褶皱，东段剥蚀作用较弱，呈现隔槽式褶皱。
颜丹平等（２０００）通过构造变形分析认为，早期先形成隔档式褶皱，随着挤压推覆进行，由隔档式褶皱发展形成城跺式褶皱，最终演化成隔槽式褶皱，即前端为隔档式褶皱，中间为城跺式褶皱，后端为隔槽式褶皱。
张必龙等（２００９）采用数值模拟的研究方法，认为东带层间能干性差异小，出现隔槽式褶皱，西带能干层差异大，浅部出现隔档式褶皱，深部推测为隔槽式褶皱。
２ 实验材料及相似条件干燥的石英砂变形遵循莫尔－库仑破坏准则，内摩擦角为３１ｏ左右，与上地壳地层的内摩擦角大致相当（ＭｃＣｌａｙ，１９９０），石英砂颗粒直径为２００～３００μｍ，密度为１３００ｋｇ／ｍ３，人工染色的石英砂基本不改变其物性，铺设成１ｍｍ左右的薄层插入模型中，作为标志层便于观察和测量构造变形过程。
由于石英砂具有较低的粘聚力，是模拟上地壳脆性变形的理想材料（Ｈｕｂｂｅｒｔ，１９３７；Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａｌ．，１９８３；Ｄａｈｌｅｎ，１９８４）。
硅树脂常常被用来模拟上地壳塑性变形（Ｗｅｉｊｅｒｍａｒｓ ｅｔ ａｌ．，１９８６），硅树脂在低应变速率情况下具有牛顿流体性质，测得室温下本实验采用的硅树脂粘度为１．２×１０４Ｐａ．Ｓ，密度为０．９２６ｇ／ｃｍ３，铺设３ｍｍ厚在基底之上，模拟基底之上的滑脱层，在变形过程中起滑脱作用。
薄层微玻璃珠通常用来模拟弱的滑脱层（Ｋｏｎｓｔａｎｔｉｎｏｖｓｋａｙａ ｅｔ ａｌ．，２００９），表面光滑球状微玻璃珠粘聚力几乎为零，内摩擦角约为２５ｏ（Ｄｏｎａｔｅｌｌａ ｅｔ ａｌ．，２００６）。
本实验采用玻璃珠模拟铺设在硅胶层之上，与硅胶层比较其强度相对较小，二者在同一应力场作用下，硅胶层仍然起到滑脱层的效果，而玻璃珠则不能成为滑脱层，与滑脱层之间表现为不协调构造变形，主要形成褶皱构造样式。
实验使用的玻璃珠直径为４００μｍ左右，单层厚度大于２ｍｍ，玻璃珠层间铺设染色的石英砂薄层作为分层标志。
根据物理模拟相似原理（Ｈｕｂｅｒｔ，１９３７；Ｒａｍｂｅｒｇ，１９８１），即模型的尺度与材料的选择满足相似原理的要求，物理模型与地质原型的相似因子如下：（１）重力相似因子ｇ＊＝１，模型和地质原型都在自然界重力场中进行，二者相等；（２）密度相似因子ρ＊≈０．５，实验材料的密度约等于地层密度的一半；（３）粘度相似因子η＊≈１．２×１０－１５，地层的粘度约为１×１０１９ｋｇ／ｍ３，硅树脂的粘度为９２６ｋｇ／ｍ３；（４）长度相似因子ｌ＊＝１０－５，模型的１ｃｍ大致等于地质原型的１ｋｍ。
以下两个方程可求出物理模型与地质原型之间的时间相似因子（ｔ＊）：σ＊＝ρ＊ｇ＊ｌ＊（１）η＊＝σ＊ｔ＊（２）从式中得ｔ＊≈２．４×１０－１０，即模拟１ｈ相当于地质时间４．８×１０５ａ。
３ 模拟实验３．１ 第一组实验３．１．１ 实验装置和实验过程本组实验设置３个模型，初始大小均为５００ｍｍ×２５０ｍｍ×２０ｍｍ，模型１底板水平，模型２和３距离固定端１３０ｍｍ处底板升高８ｍｍ，升高的基底呈楔形与底板连接，楔角为３０ｏ。
模型１和２全部使用石英砂作为实验材料，模型３底部有一层３ｍｍ厚的硅胶滑脱层。
模型的两侧为钢化玻璃，在钢化玻璃内侧面涂上一层透明润滑油，减小侧面摩擦系数，减小边界效应的影响（图２）。
模型都是从右侧施加挤压力，推动右侧活动端向左运动，推板运动速度均为０．０１ｍｍ／ｓ，模型１和２总缩短量为２４０ｍｍ，缩短率为４８％，模型３总缩短量为１６０ｍｍ，缩短率为３２％。
３．１．２ 实验结果（１）模型１模型１的底部没有硅树脂滑脱层，盖层与底部之间摩擦力较大，受到单侧水平挤压，变形向前陆方向逐次传播，形成叠瓦状前冲断裂构造，靠近活动端则发育堆叠背形构造，不发育反冲断层（图３），该实验与前人实验结论基本一致（Ｌｉｕ Ｈ ｅｔ ａｌ．，１９９２；Ａｇａｒｗａｌ ｅｔ ａｌ．，２００２；Ｎｏｂｌｅ ｅｔ ａｌ．，２０１１）。
（２）模型２模型２与模型１的区别是挤压前方增加了抬升的底板，因而随着缩短率的增加，由挤压端向前缘逐５７７地 质 学 报ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎ／ｄｚｘｂ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐｘ２０１３年图２ 川东侏罗山式褶皱构造带物理模拟实验１（ａ）、实验２（ｂ）和实验３（ｃ）装置示意图Ｆｉｇ．２ Ｓｋｅｔｃｈ ｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ １（ａ），ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ２（ｂ）ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ３（ｃ）个形成叠瓦状前冲断裂构造（图４），但由于前方抬升基底的影响，楔体的长度和高度均有变化。