伸展构造区的平衡剖面恢复
盆地构造分析PPT课件第八讲 平衡地质剖面的实践与模拟-以挤压构造为例
地震解释的基本方法
（4）断层迹线的解释。膝折法的最后一步就是利用构造几何模 式略图和概念化模式来推断主要构造及层序面的位置，尤其是逆 冲断层的位置。这最后一步比前三步带有更多的解释性，已进入 探讨与假说的范畴。在这个阶段所作出的解释在相当大的程度上 可能反映了解释者的经验和想像。下面将用具体实例予以说明。
可以看到有一条很可能是正断层的陡倾断层从下盘切层线处向
下、向右延伸。这条正断层也许在更新世曾再活化为逆断层，因 而产生了断弯褶皱。然而，断层倾角大于30°的简单的台阶式断 弯褶皱，如果在逆冲席内没有前翼地层的减薄作用或剪切作用是 不可思议的。结果如图20－9所示，这些地层可以绕弯相连。这个 剪切断层的解释显然是正确的，因为在右边 540号和 570号爆破点 处的轴面显示了名符其实的、重要的、层间性质的剪切作用。
配横过该构造的地震地层，能确定出一个位于构造上部的清楚的 标志层的存在部位（图20一8）。剖面右侧的标志层虽近于水平， 但是其高程却比较低，注意到这一现象是有重要意义的。因为这 表明，在挤压变形作用以前，这个背斜区内已经存在某种构造， 可能是一条具有差异压实作用或披盖作用的正断层。检查附近背 斜构造不明显地区的层序可以证实这一猜测。实际上，在这条剖 面和附近剖面上，几条正断层是十分明显的，其中之一明显向上 延伸至1.3秒处的下盘切层线。
图20--4是覆盖在地震剖面上透绘的反映等倾角区的工作薄膜 。按膝折法的基本步骤：1）描绘出几组清楚的平行区段；2）暂 时确定出轴面的位置；3）标出轴面的终端，轴面C、D和E显然 向下终止在约1秒的深度上，轴面A、B、A’和B’向上终止于约1 秒到 1.2秒的深度，向下终止在约2秒的深处；4）对断层迹线解 释。
现在，我们已经识别出了一条出现在大约1.3秒处的上滑脱构 造和约2.7秒处的下滑脱构造。滑脱面以约10°的倾角向上升高， 而上滑脱面则向下成为一条陡倾的（60°）逆断层，后者可能是 一条经过再活化的正断层。这两条断层是否相连？如果相连的话 ，又是如何相连的？
第三章 构造解析
构造样式：是指一组相关构造的总体特征， 2）构造样式：是指一组相关构造的总体特征， 这些特征可以与其它地区或不同时代的另一组相 关构造进行区别和比较 主要是指几何形态， 主要是指几何形态，也兼具力学成因意义 在相同的力学条件下可以出现不同的构造样式
五个构造族
水平收缩构造族： 水平收缩构造族：岩层发生构造变形后的剖面长度比变形前的原 收缩构造族 始剖面长度缩短 差异垂直位移构造族： 差异垂直位移构造族：岩层的构造变形主要是差异垂直位移的结 果；内部主要构造要素表现为差升降运动 水平伸展构造族：地层发生构造变形后的剖面长度比变形前的原 水平伸展构造族： 伸展构造族 始剖面长度相对伸长 差异水平位移（走滑位移）构造族： 差异水平位移（走滑位移）构造族：岩层的构造变形主要是差异 水平位移的结果， 水平位移的结果，研究区侧面边界上或主要构造要素的相对走滑 位移分量大于其倾滑位移分量 区域垂直位移构造族：区域性隆升或沉降， 区域垂直位移构造族：区域性隆升或沉降，形成不整合面构造和 垂直位移构造族 拗陷盆地
衡 地 质 剖 面 恢 复 古 构 造
裂陷盆地在演化过程中沿水平方向的伸展变形
4、地震构造解释的基本原则 、
1）优先标定构造层的地层标定原则 ） 2）优先符合地质学平衡的原则 ） 3）优先接受简单构造解释的原则 ） 4）局部构造符合全区构造、同类型构造具有 ）局部构造符合全区构造、 系统性的原则 地震剖面构造解释的陷阱
断层面与岩层面等高线图的吻合
断层面等高线图
3、可接受性确认 、
一个可接受的构造解释模型必须符合这一区或类似区域已经基本 “证实”的构造变形几何学特征 构造可接受性确认就是确认解释模型中的构造样式是否合理，是 否与研究区域岩层变形规律协调，是否与同一地区的已知构造样 式相适应和属于同一构造变形族系
构造分析-伸展构造
变质核杂岩的主要特点
• mcc由强烈变形、变质的基底（下盘）和 轻微变形（变质）的盖层（上盘）构成。 • 外形呈圆形或椭圆形，直径一般十余公里 或数十公里，呈孤立分散的穹隆状产出。
变质核杂岩的主要特点
• 基底与盖层之间以规模巨大的低角度拆离断层 分隔；
Metamorphic core complexes
51
岩浆作用引起的伸展作用
岩浆作用
地壳增厚导致失稳作用 热及流体作用引起拆离断层作用 岩浆作用 热窿 滑覆
伸展
拆沉作用
俯冲－增厚 拆 沉
软流圈的上涌 岩石圈的反弹 伸 展
-岩石圈伸展
High and low convergent rates
伸展拆离-
断陷部分熔融-
均衡补偿
刘俊来等，2006
4. 区域伸展构造组合
欧亚大陆东部地区早白垩世伸展构造系
（四） 盆岭构造
美国西部内华州盆岭区构造
在伸展区，掀斜构造、阶梯状断层、地堑、地垒等共同 产出，形成由不对称的纵列单面山、山岭及其间宽广盆 地组合成的构造-地貌单元，即盆岭构造。
5. 大陆伸展模式
• Lister（1986）：
– 纯剪模式 – 单剪模式 – 分层剪切模式
Gueydan et al., 2008
Buck, 1991
• 要点:
– – – –
（1) 纯剪切伸展模式 （Pure shear model)
共轭高角度正断层系、对称地堑、裂谷盆地 岩石物理状态与岩石圈变形 水平拉伸纯剪变形与非旋转应变 上部地壳至下部地幔的均匀变形
四、伸展动力来源
造山带垮塌
造山带挤压缩短 增厚的不稳定造山带楔体 不稳定根部 伸 展
《油区构造解析》第二章 水平伸展构造
伸展构造的基本样式
背向和相向倾 斜的伸展断层 之间的几种变 换构造样式
伸展构造的基本样式 同向倾斜的伸展断层之间的几种变换构造样式
伸展构造的基本样式
相向倾斜、平行延伸的伸展断层之间 的几种变换构造样式
伸展构造的基本样式 同向倾斜、平行延伸的伸展断层之间的变换构造样式
伸展构造的基本样式
主干伸展断层与次级断层之 间的变换构造样式
伸展构造的基本样式
如果地堑深部发育拆离断层或近水平滑脱层（剪切层），当伸展位移 量到达一定程度后，地堑中的断块体的下降受到水平滑脱层的限制， 断块体内部将进一步破裂形成新的条件正断层。
伸展构造的基本样式
由于受到拆离断层的限制，随着伸展位移的增加，非旋转平面 式正断层有向旋转平面式正断层或铲式正断层演化的趋势
盆地基底面
凸起
(a)
(b)
伸展构造的基本样式
铲式正断层与滚动背斜构造
6
5
4
5
3
4
2
3
1
2
盆地基底面
1
背斜转折端形态与铲式正断层形态相关，背斜 轴面自下而上向断层面方向迁移
伸展构造的基本样式
伸展构造的基本样式
伸展构造的基本样式
七、伸展断层系统中的变换构造
accommodation zone （调节带）和transfer zone （变 换带，或译为“传递带”、“转接带”、“转换带”等）， accommodation fault和transfer fault等概念没有本质的 区别，都是指由于主干伸展断层位移构造变形， 后者强调这些诱导出的构造在变形场中的作用。
正断层上盘下降形成的次级逆断层
伸展构造的基本样式
伸展构造的基本样式
伸展构造
二、伸展构造的形成模式
1. 大陆伸展模式
纯剪模式
脆性上地壳
韧性地壳
Moho
软流圈
岩石圈地幔
单剪模式
分层滑动 模式
岩浆 岩浆
一、伸展构造的形成模式
2. 造山期后伸展模式----岩石圈拆沉作用
地壳
造
岩石圈地幔
山
伸展前增厚的地壳
期
后
伸
展
非均匀地壳变形和区域尺度流动
模
式
岩石圈剪切带 均匀的纯剪伸展
不对称非均匀的岩石圈伸展
4 4
J Pz 4
中央坳陷区
4 Pt
Q+N
K1q K1d
E 北2 海拔(km)
5 0
5
5
-2
J 4 4 4
K2m-明水组
-4
K2s-四方台组
K2n-嫩江组
K2y-姚家组 K1qs-青山口组
-6
K1q-泉头组
K1d-登娄库组
东南隆起区
松辽盆地J-K期间的地堑与地垒
S
海拔(km)
渤中28-1-6
10km
陶乐地区01695地震剖面
陶 乐
1
号
陶 乐 2 号
断
断
层
层
陶 乐
3 号
断 层
E
K J2-3 J1y T3y T1－2 C3t上－P2s ∈Pt－2 O－C3t下
AnPt2
西缘逆冲带
天环坳陷
银川盆地与鄂尔多斯盆地西缘逆冲构造带 之间的过渡关系
双程走时（秒）
一、伸展构造的表现形式
英国北海地堑系
一级构造单元界线 二级构造单元界线
海拔(m)
高等构造地质学(3)-伸展构造
4、牌组式构造组合：以面正断层为主，断层与断层之间保持相同 方向的倾斜，所有断层大致在相同时期向同一方向伸展，断层夹 持的岩体沿剪切破裂面发生旋转掀斜，形成一系列倾向相同的半 地堑。牌组式构造组合形成的半地堑与断层倾角有关，断层倾角 小时，半地堑的面积较大，但深度可能较浅；而断层倾角大时， 半地堑深度较大，面积可能较小。
3、背倾式构造组合：是以多个 主干铲形正断层背向倾斜，上 盘岩体相背水平狠展，并背向 旋转掀斜，形成背向倾斜的半 地堑群。背倾式构造组合是在 水平伸展作用下，岩体发生破 裂，产生背向倾斜的铲形正断 层，断层上盘岩体旋转掀斜， 形成半地堑群，半地堑以背向 倾斜为特征。背向倾斜的半地 堑间为高凸起，以垂直上升作 用来调节两侧的水平伸展量， 以求达到新的平衡。
从中国沉积盆地的地震资料分析来看，无论是东部盆 地还是西部盆地，在伸展构造发育期均以铲形正断层 为主，断面平直呈面状的正断层很少发现。绝大多数 正断层均为上陡下缓、凹面向上的铲形正断层。这些 断层上盘岩体沿水平轴发生不同程度的旋转，并产生 新的空间，沉积了新的地层，构成了半地堑。其向下 逐渐归并于沉积盖层的软弱带和壳内韧性剪切带，沿 水平方向发生拆离、滑脱或构造剥蚀，导致地壳减薄。
2、反帚状构造组合：是由一 主干铲形正断层与反倾向的正 断层以顿角相交组合而成。此 类组合通常由两个世代的正断 层组合而成。主干铲形正断层 上盘岩体沿主干铲形正断层面 滑脱旋转掀斜、水平伸展，形 成第一世代断陷。上盘岩体掀 斜旋转滑移过程中必然释放应 力，以求达到新的平衡，即二 次纵张，产生第二代铲形正断 层，并反向旋转掀斜、水平伸 展，形成了第二世代半地堑断 陷。
伸展构造的结构要素
伸展构造是由正断层组合而成，因而不同尺度、不同 世代、几何形态各异的正断层，在伸展变形过程中起 着重要的作用。美国地质学家B.Wernicke等（1982） 将组成伸展构造的正断层按其几何学和运动学的特征 分为两大类：
古地貌恢复方法介绍
古地貌恢复方法介绍古地貌恢复是盆地分析的一项重要内容。
一般认为，古地貌是构造变形、沉积充填、差异压实、风化剥蚀等综合作用的结果，特别是构造运动，往往导致盆地面貌的整体变化，是其中最大的影响因素。
前人对古地貌恢复进行了较为深入的研究，无论是思路上还是方法上，都有过大胆的尝试，业已形成了丰富的方法和理论，一般主张从构造恢复和地层厚度恢复两个方面着手。
目前已有很多专业的软件投入使用，这给古地貌恢复带来了很大的便利。
但是由于地质条件尤其是构造条件的复杂性和多变性，古地貌恢复仍有很长的路要走。
§构造恢复2.1.1 构造恢复现状在盆地的演化过程中，正是由于基底沉降才使盆地得以形成和发展。
自Sleep 研究得出大西洋被动大陆边缘的基底沉降随时间的变化符合指数函数规律后，基底沉降分析已成为大陆边缘和板内张性盆地成因研究的重要途径。
实际上，基底沉降由构造沉降和负载沉降两部分构成。
构造沉降由地球动力作用引起，负载沉降则是指当构造沉降发生之后形成的盆地空间被沉积物充填时，沉积物本身的重量又使基底进一步下沉而形成被动增加的沉降。
因此，从基底沉降中剔除负载沉降即为构造沉降。
据现有研究成果，引起沉积盆地沉降的主要机制有均衡(Airy，1855)、挠曲[5]和热沉降[6],[7],[8]三种。
其中均衡模式基于阿基米德(Archimedes)原理，认为岩石田没有任何弹性，各个沉积柱间相互独立运动，故又称为点补偿模式或局部均衡模式。
挠曲模式也基于阿基米德原理，但把基底对负载的响应看成材科力学中受力弯曲的弹性板，认为其均衡补偿不仅发生在负荷点，而且分布在一个比较宽的范围之内，又称为区域均衡模式。
热沉降模式认为热效应导致岩石圈发生沉降，因为岩石圈增温快(如岩浆侵入)，冷却则慢得多，而冷却岩石的密度和浮力比炽热岩石的低。
一般地，由热机制导出的沉降分初期快速沉降(由于岩石圈变薄)和后期快速沉降(由于岩石圈冷却收缩)2个阶段，McKenzie（1978）称早期为初始沉降，晚期为构造沉降。
东北地区新生代盆地登娄库组沉积与构造演化的耦合关系
东北地区新生代盆地登娄库组沉积与构造演化的耦合关系摘要：为明确东北地区新生代盆地登娄库组沉积与构造演化的耦合关系，本文利用某地区的岩心、钻井、测井、地震等资料，通过该地区登娄库组的沉积特征、层序地层格架、构造演化特征综合研究，分析该地区登娄库组沉积与构造演化的耦合关系，耦合是指两个体系之间通过各种相互作用而出现的具有成因联系的现象。
近些年，许多的地质学家们注意到地质过程中的“耦合性”，特别是沉积盆地的形成、演化与深部过程之间存在的耦合关系，登娄库组构造演化控制着沉积充填演化，各构造演化阶段沉积体系分布特征及沉积演化模式具有明显的差异性，即沉积充填特征与构造演化过程具有良好的耦合关系。
关键词：新生代盆地登娄库组构造演化沉积特征耦合关系前言构造活动对盆地的沉积物分散体系、沉降速率、可容纳空间等影响较大，分别控制盆地沉积充填过程和层序的形成，本文通过对登娄库组的构造演化特征、层序地层格架和沉积特征的深入研究，分析该地区登娄库组构造演化对沉积充填特征的控制作用，明确该地区登娄库组沉积与构造演化的耦合关系，对于推动该地区登娄库组储层砂体研究和生储盖组合关系预测，促进地区的天然气勘探具有重要的意义。
1 地质概况东北地区新生代盆地在深层构造单元上隶属于一级构造单元西部断陷区，横跨断陷、常家围子断陷和大庆断阶带3个二级构造单元, 该地区基底由元古代及早古生代中深变质岩系、晚古生代浅变质岩系和火山岩组成；沉积盖层主要是中新生代沉积岩，自下而上依次发育有上侏罗统火石岭组，下白垩统沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组，上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组，古近系依安组，新近系大安组、泰康组和更新—全新统, 其中登娄库组地层主要以冲积扇相、扇三角洲相、三角洲相、河流相、湖相（滨浅湖）和水下重力流相等沉积为主(朱德丰，任延广，2007)。
2登娄库组构造演化特征及层序地层格架登娄库组构造演化特征多数学者认为东北地区新生代盆地经历了断陷、坳陷和构造反转3个阶段, 相应地划分为上白垩统四方台组（k2s）—新生界（Cz）；下白垩统登娄库组（k1d）—上白垩统嫩江组（k2n）；上侏罗统火石岭组（j3h）—下白垩统营城组（k1yc）；本文为了确定本地区登娄库组沉积时期的构造演化阶段及其内部各个时期的构造演化特征，基于构造特征分析，利用平衡剖面技术对本地区具有代表性剖面的构造发育史进行恢复可将登娄库组内部划分为4个构造演化阶段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
伸展构造区的平衡剖面恢复
在伸展构造区中，平衡剖面可以反映地下岩层在伸展作用下的变形和演化过程。
平衡剖面的建立可以帮助我们更好地了解地下岩层的结构和特征，以及伸展构造的形成机制。
1.平衡剖面
是指剖面上的构造变形、变位通过几何准则可以复原的剖面。
它遵循在封闭体系中体积守恒、面积守恒和线长守恒三项基本原则。
在资料足够充分时，这种平衡剖面所复原的构造符合实际，可信度高。
在建立平衡剖面时，需要注意以下几点：
1. 建立平衡剖面需要综合考虑地质历史、地层学、古生物学、沉积学等多种因素，需要充分了解区域地质背景和地层特征。
2. 建立平衡剖面需要充分考虑沉积环境的变化，包括沉积速率、沉积相、古地理环境等因素。
3. 建立平衡剖面需要充分考虑地层变形和构造运动对沉积的影响，包括褶皱、断裂、地层错位等因素。
4. 建立平衡剖面需要充分考虑古气候和古环境对沉积的影响，包括气候变化、海平面变化等因素。
5. 建立平衡剖面需要充分考虑地球物理探测和数值模拟等方法的应用，以便更好地了解地下岩层的结构和性质。
2.伸展构造区建立平衡剖面，可以采用以下方法：
1.逐层回剥法，该方法可以建立具有演化特征的平衡剖面。
2.在拉伸构造区，需要考虑同沉积、同剥蚀、同生正断层、盐构造和阶段性演化等问题，通过消除后期构造变动的改造，重塑各断块的初始形态，然后从断块→剖面→平面和空间→时间逐步恢复古地质构造，再现拉伸。
3.平衡剖面恢复中考虑压实作用
伸展构造区中压实作用在平衡剖面恢复中起着重要的作用。
随着沉积物堆积，上覆水体和沉积物的负荷压力不断增加，沉积物中的孔隙度会逐渐降低，水分排出，体积逐渐缩小，这个过程就是压实作用。
压实作用可以分为机械压实作用和化学压实作用两种类型。
机械压实作用主要表现为颗粒的重新排列、塑性变形和破裂。
例如，在沉积物中，片状、针状和柱状颗粒会因为压力作用而发生重新排列，形成页岩的页理和沿页理方向的易裂性；化学压实作用也称为压溶作用，是指压力导致矿物选择性溶解的过程。
这种作用可以发生在未胶结的沉积物中，也可以发生在已胶结的沉积物中。
在压实作用下，沉积物的密度和稳定性会提高，这有助于恢复平衡剖面。
需要注意的是，在建立平衡剖面时，需要综合考虑多种因素，如地层学、古生物学、沉积学等。
同时，还需要考虑沉积环境的变化、地层变形和构造运动的影响以及古气候和古环境等因素。
只有通过综合分析这些因素，才能更好地恢复平衡剖面。
4.铲式断层（listric fault）在平衡剖面恢复中起着重要的作用。
铲式断层是指断层面呈弧形、上陡下缓、凹面朝上的断层。
这种断层通常是由旋转伸展作用形成的，导致断层面向上凹曲（个别情况下也有向下凹曲的）。
在平衡剖面恢复中，通过考虑铲式断层的影响，可以更准确地恢复地下岩层的结构和特征。
在平衡剖面恢复过程中，需要考虑铲式断层的以下方面：
1. 铲式断层的形态和分布：铲式断层通常呈弧形分布，断层面凹面朝上。
这种形态可以帮助恢复地下岩层的构造特征和变形历史。
2. 铲式断层对沉积的影响：铲式断层可以影响沉积物的堆积和分布，导致沉积物在横向和纵向上的差异。
这种影响可以通过沉积相分析和古地理环境的重建来了解。
3. 铲式断层对地层变形的影响：铲式断层可以导致地层的错位和变形，这种影响可以通过地层
学和构造地质学的分析来了解。
4. 铲式断层对地层稳定性的影响：铲式断层的存在会影响地层的稳定性，导致地层的厚度和性质发生变化。
这种影响可以通过地层稳定性的分析和评估来了解。
在建立平衡剖面时，需要考虑铲式断层的影响，以便更准确地恢复地下岩层的结构和特征。
5.对于与走向斜交的剖面，做平衡剖面恢复需要以下步骤：
1. 确定剖面的方向和位置：首先需要确定剖面的方向和位置。
通常情况下，剖面需要垂直于地层走向，但在斜交剖面中，需要根据实际情况进行调整。
2. 确定地层构造特征：需要确定地层的构造特征，包括地层的厚度、产状、变形等。
这些特征可以帮助恢复地下岩层的结构和特征。
3. 确定沉积相和古地理环境：需要确定剖面中的沉积相和古地理环境，包括沉积物的类型、分布、堆积方式等。
这些信息可以通过沉积相分析和古地理环境的重建来获取。
4. 确定地层变形历史：需要确定地层的变形历史，包括地层的错位、变形等。
这些信息可以通过地层学和构造地质学的分析来获取。
5. 确定压实作用和化学作用：需要确定压实作用和化学作用对地层的影响，包括压实作用的程度、化学作用的类型等。
这些信息可以通过地层稳定性和孔隙度分析来确定。
6. 建立平衡剖面：通过以上步骤获取的信息，可以建立平衡剖面。
在建立平衡剖面时，需要考虑多种因素的影响，包括地层学、古生物学、沉积学、构造地质学等。
需要注意的是，对于斜交剖面的平衡剖面恢复，需要考虑多种因素的综合作用，并且需要根据实际情况进行调整。
同时，建立平衡剖面的过程也需要考虑学术性原则，保证剖面建立的科学性和可靠性。
6.在平衡剖面中，伸展量的计算
伸展量是指剖面中地层发生的伸展变形量，可以通过以下公式计算：
伸展量 = (l1 - l0) / d
其中，l1是剖面中地层的原始长度，l0是地层在平衡剖面中的长度，d是地层的厚度。
这个公式表示了地层在平衡剖面中的伸展量，即地层长度的变化量。
通过这个公式，可以计算出地层在平衡剖面中的伸展变形情况，从而更好地了解地下岩层的结构和特征。
需要注意的是，伸展量的计算需要考虑多种因素的影响，包括地层学、古生物学、沉积学、构造地质学等。
同时，平衡剖面的建立也需要考虑学术性原则，保证剖面建立的科学性和可靠性。