走滑断裂带贯穿过程与发育模式的物理模拟
垦东-埕岛构造带构造物理模拟实验
ｍａ ｌ ｄ ｈ ｕ ｙ ＠ ｓｏ ． ｏ 。 ｉ： ｚ ｓ ｎ ｉ ｌｆ ｃ ｒ ｎ －
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第ｌ ３卷
第 ２期
孙怡 ： 垦东～埕岛构造带构造物理模拟 实验
・ ９・
该区的郯庐断裂带为一近北北东向直线型走滑 断裂系， 将走滑带的西侧断盘作为模拟实验的主要 研究对象 。西侧断盘的基底 由 ３部分组成 ： 北部为
程及形成机制等地质问题一直困扰着该构造带的油 气勘探部署。
２ 模 型设计
垦东一埕岛构造带为一断续的凸起带 ， 向近 走
北北西向 ， 其与走向近北北东 向的郯庐断裂交角约
为 ４ 卜 ５ 。据构造 剖面及平面 资料 推测 ， 长期 活
动的郯庐断裂带对该区的影响较大 。实验主要探讨 两者之间的关系， 即在郯庐断裂带的影响下 ， 垦东一 埕岛潜山披覆构造带的构造演化过程。根据垦东一
字形凹陷。橡皮 区以伸展为主， 原走滑挤 压带变为 走滑伸展带 ， 形成狭长的盆地 。这些正 断层 或走 滑
正断层 切割 原有 的构 造 ， 该 区原 本 不 完 整 的 区块 使
-郯庐断裂带
郯庐断裂带新第三纪以来的挤压活动
进入中新世，郯庐断裂带由早期的伸展活 动转变为受压逆冲，同时所控制的断陷盆地 因构造反转而受压、抬升、消亡。
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早期的断陷沉 积转变为N-Q 时拗陷下的披 盖式沉积，其 间出现区域性 不整合。
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郯庐断裂带早白垩世左行 平移中旁侧出现了 一系列的左行 平移断裂——郯庐断裂系
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郯庐断裂带的 周缘前陆变形 构造
1西侧出现徐淮弧形 逆冲构造； 2东侧出现受郯庐影 响的前陆变形，显示 主动盘变化特征，而 不是后期牵引
徐淮弧形 逆冲-推覆构造
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淮南地区 前陆逆冲-推覆构造
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桐城老丁两期糜棱岩
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桐城程坂 两期糜棱岩
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桐城长冲水库两期糜棱岩 FWSchroeder ‘06
No.1 糜棱岩
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No.2 糜棱岩
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郯庐走滑断裂带消逝端断裂特征与油气成藏
体 来看 该 区新近 系储层 发 育适 中 ， 储盖 组合 理想 。
渤南低凸起北侧缓坡 区被郯庐断裂西支贯穿 ，
并 向渤 中凹陷 内倾 没 、 消逝 。且 该 区紧邻 渤 中和黄 河 口两大 富烃 凹陷 Ｊ ， 因此 渤 南低 凸起 北侧 缓 坡
２ 断裂特征
２ ． １ 断裂 系统划 分
在 两侧 呈羽 状排 列 ， 并 以小 角度 与 主 滑 动 面 相交 ，
东二下段直接覆盖在潜山之上， 斜坡区地层较齐全 ，
收稿 Ｉ Ｚ ｔ 期： ２ ０ １ ４ １ ０ １ ７ ； 改回日期 ： ２ ０ １ ５ ０ ２ ０ ３ 基金项目： 国家科技 重大专项 “ 近海富烃 凹陷资源潜力再评价和新区 、 新领域勘探方 向” （ ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ２ ３ 一 Ｏ Ｏ １ ） 作者简介 ： 王玉秀（ １ ９ ７ ８ 一 ） ， 女， 工程师 ， ２ ０ ０ ２ 年毕业于石油大学（ 华东 ） 石油与天然气地质勘探专业 ， ２ ０ ０ ５年毕业于 中国石 油大学 （ 北京 ） 矿物学 、 岩石 学、 矿床学专业 ， 获硕士学位 ， 现在从事石油地球物理勘探研究工作。
１ 区域 地质 背景
研究区包括渤南低凸起和向渤中凹陷的斜坡区
２个三 级构造 单 元 ， 凸起 区潜 山地层 以古 生 界寒 武
系、 奥 陶系地 层为 主 ， 局 部残 留 中生 界地 层 ， 新 生界
２ ． ２ 断裂平面特征
古 近纪 时期 ， 渤 南 低 凸起 基 底 沿 Ｎ Ｎ Ｅ 向断 裂 右 旋走 滑 ， 表 现为 多支 断裂 ， 呈雁行 排列 ， 且 活动 性 强， 走 滑位移 量大 ， 产 生主滑 动 断面 ， 走 滑次 级断 裂
龙门山断裂带印支期左旋走滑运动及其大地构造成因
龙门山断裂带印支期左旋走滑运动及其大地构造成因王二七1,孟庆任1陈智樑2,陈良忠3(1.中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈构造演化开放实验室,北京100029;2.国土资源部成都地质矿产研究所,四川成都610082;3.云南省地质科学研究所,云南昆明650011)摘 要:位于青藏高原东缘的龙门山构造呈北东 南西向将松潘 甘孜褶皱带和华南地块分割开。
前者主要是由一套巨厚的三叠纪复理石沉积组成,分布在古特提斯海的东缘。
后者由前寒武纪基底和上覆的古生代和中生代沉积盖层组成。
位于汶川 茂汶断裂以东的前龙门山存在一系列倾向北西的逆掩断层,它们将许多由元古宙和古生代岩层组成的断片向南东置于四川盆地的中生代红层之上,构成典型的薄皮构造。
许多研究由此断定松潘 甘孜褶皱带和四川盆地之间在中生代发生过大规模的北西 南东向挤压。
然而,汶川 茂汶断裂西侧的松潘 甘孜褶皱带内部的挤压构造线大多是垂直于而不是平形于龙门山断裂带,这表明当时的挤压应力不是北西 南东向而是北东 南西向。
近年来在龙门山构造带内发现,在三叠纪时龙门山断裂带在发生推覆的同时还经历过大规模的北东 南西向的左旋走滑运动,协调走滑运动的主要构造为汶川 茂汶断裂。
走滑运动的成因与松潘 甘孜褶皱带北东 南西向缩短有关。
汶川 茂汶断裂的左旋走滑在龙门山的北东端被古特提斯海沿勉略俯冲带的消减和发生在大巴山的古生代/中生代岩层的褶皱和冲断作用所吸收,在龙门山的南西端被古特提斯海沿甘孜 理塘俯冲带的消减和松潘 甘孜三叠纪复理石的褶皱和冲断作用所吸收。
因此,汶川 茂汶断裂实际上为古特提斯海和华南地块之间的一个转换断层。
松潘 甘孜三叠纪复理石带的北东 南西向缩短很可能与其向西的逃逸运动有关。
这些复理石沉积原先大部分可能堆积在秦岭一带,在印支期华南地块和华北地块发生陆内汇聚的过程中被挤出。
除此之外,位于龙门山北东端的碧口断块可能也是从秦岭中挤出来的。
关键词:龙门山;松潘 甘孜三叠纪复理石带;印支期;转换断层;地壳逃逸中图分类号:P54 文献标识码:A 文章编号:10052321(2001)02037510收稿日期:20001120;修订日期:20010308基金项目:国家重大基础研究发展规划青藏高原研究资助项目(1998040800)作者简介:王二七(1951 ),男,研究员,博士生导师,美国麻省理工学院客座研究员,构造地质学专业。
渤海海域隐性走滑断层形成机理、识别方法与控藏作用
用，因此与显性走滑相对应，可称之为“隐性”走滑断 切活动为隐性走滑断层的产生提供了先决条件。郯
层。隐性走滑断层的发现和研究是建立在渤海海域 庐断裂带在渤海海域可分为３段［１５］，每段特征不尽
郯庐断裂带长期勘探实践的基础之上，不同于常规 相同，构造特征差异性决定了隐性走滑断层的密度、
走滑断层，它是区域与局部应力场、基底断裂活动及 活动强度和识别难度。在辽东湾段，郯庐断裂带走
晰识别、具有典型走滑特征的断裂之上，称之为“显 系和砂体的分布。
性”走滑断裂。在渤海海域多年的勘探实践中，也发 １２ 剪切应力背景
现了这样一类断层，它与显性走滑相伴生，不易识 郯庐断裂带贯穿渤海湾盆地，自中生代形成以
别，但对圈闭的形成、油气的运聚具有明显的控制作 来控制着渤海湾盆地的构造变形。郯庐断裂带的剪
２
中国海上油气
２０１９年１２月
郯庐走滑断裂带贯穿整个渤海海域，是渤海油 了走滑断层的典型几何学和运动学特征，“隐性”特
田最为重要的油气富集带［１８］。多年的油气勘探表 征凸显，识别难度增加。古近纪中晚期，西太平洋的
明，走滑断裂带附近发育各种类型的油气藏，约占渤 弧后扩张和印度板块向北碰撞中的构造挤出作用产
世，郯庐断裂带发育于伊泽纳崎板块向东亚大陆斜 世后，地幔底辟作用相对减弱，渤海海域走滑作用规
向高速俯冲背景下，发生大规模左行走滑运动，在渤 模逐渐扩大，通过利用和改造先存伸展断层面，形成
海海域古潜山依然保留该时期走滑运动证据，即走 了伸展和走滑构造系统相互叠加的构造样式。构造
滑断层在潜山内幕位移量大，向浅部活动性逐渐减 分析表明，大型伸展断层由于中间位移量大与末端
牛成民 薛永安 黄江波 郭 涛 王孝辕 李正宇
（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 ３００４５９）
活动断裂带的空间分布与构造模式
活动断裂带的空间分布与构造模式活动断裂带是地球上构造运动最活跃的地区之一，它是地壳中的断裂断层在地壳板块运动过程中发生的主要地区。
活动断裂带的空间分布与构造模式是地球动力学研究的重点之一，了解它们对于理解地壳运动、地震活动以及地质资源分布等都具有重要意义。
地球上的活动断裂带分布广泛，可以分为大陆活动断裂带和海洋活动断裂带。
大陆活动断裂带主要分布在板块边界及其附近，如欧亚大陆与印度板块的边界有喜马拉雅山脉断裂带、北美大陆与太平洋板块的边界有圣安德烈斯断裂带等。
海洋活动断裂带则主要分布在大洋脊及其附近，如东太平洋大洋脊断裂带、中大西洋大洋脊断裂带等。
活动断裂带的构造模式多种多样，取决于板块之间的相对运动方式。
在大陆活动断裂带中，常见的构造模式有逆冲断裂带和走滑断裂带。
逆冲断裂带是指板块在挤压作用下发生相对向上快速挤压运动，使地壳表层板块发生拗裂、隆起以及山脉形成等现象，如喜马拉雅山脉就是典型的逆冲断裂带。
而走滑断裂带是指板块之间沿着水平方向相对滑动，常见的走滑断裂带有圣安德烈斯断裂带，它是北美大陆板块与太平洋板块之间互相剪切的产物。
海洋活动断裂带的构造模式主要包括扩张断裂带和挤压断裂带。
扩张断裂带是指两个板块相对移动导致大洋脊裂谷扩张，岩浆上升填补裂谷，新的地壳形成。
东太平洋大洋脊断裂带是典型的扩张断裂带。
挤压断裂带则是两个板块互相挤压，形成冲断裂，如洛斯哥斯断裂带是南美大洋岩石板块与太平洋板块之间的挤压断裂带。
活动断裂带的空间分布与构造模式不仅与板块之间的相互作用有关，还与地球内部的构造和物质运动有关。
地球内部的热对流造成了板块的运动，而板块之间的相互作用则迫使地壳发生断裂活动。
通过对活动断裂带的研究，地球科学家能够揭示地壳运动的规律和原理，为地震的发生机理提供参考，并对矿产资源的形成和分布进行预测和评估。
总的来说，活动断裂带的空间分布与构造模式在地球动力学研究中起着重要的作用。
通过对不同类型断裂带的研究，可以深入了解地球内部的动力学过程，揭示地壳运动的机制，为地质灾害预防、资源勘探以及地质环境治理提供科学依据。
走滑断层的判识标志
走滑断层的判识标志由于产生于独特的应力背景之下，走滑断层具有一系列独特的几何学特征，这也是判识其是否存在的重要标志。
1、断层断面陡直，直插基底倾向断层的断面产状基本都呈上陡下缓的犁状，形态相对较复杂的坡坪式断层的总体趋势也是如此。
而走滑断层的情形与此相反，其断面大多表现为上缓下陡，到深部近于直立，深深插入沉积基底。
这是走滑断层在剖面上的最典型特征之一，见到这样的剖面特征，基本就可以认定为走滑断层。
但并非所有的走滑断层都具有这一特点，已知的两个特例分别是调节断层和继承性走滑断层。
调节断层的断面铲状一般较简单，多呈直立状，但调节断层是主构造变形的“副产品”，它的切割深度受控于主变形的主滑脱面的深度，不会深入到沉积基底。
另外一种情况是走滑作用在早期倾向断层的基础上发生，它继承了倾向断层的断面，因此在断层展布的绝大部分，其剖面特征与倾向断层十分相似。
当然，它会在其他方面产生一些与走滑有关的构造现象。
2、剖面上可能发育花状构造花状构造是走滑断层产生的最典型的变形构造样式，在横切走滑带的剖面上由一条主干断层（走滑断层）和若干派生断层共同组成一个类似“花”的结构。
主干断层一般倾角较陡，在深部近于垂直，向上有一定的倾斜。
派生断层自浅向深汇集，分别相交于主干断层，每一条派生断层就是一片“花瓣”。
由走滑作用产生的褶皱带的宽度通常较与倾向断裂伴生的褶皱带窄，且褶皱形态较为对称。
构成花状构造的最外侧的两个“花瓣”（派生断层）基本限定了褶皱变形的范围，在“花”的内部，地层产状发生强烈而复杂的变化；而在“花”的两侧，地层产状通常不会或很少受到走滑作用的影响。
物理实验表明，基底走滑断层对盖层变形的影响范围（宽度）取决于断层活动阶段、盖层厚度和能干性、扭动性质（张扭还是压扭）、断层走向与应力方向的角度大小等因素。
持续走滑在不同阶段对变形的影响有较大差异，深部断裂走滑活动早期对两侧变形的影响更大，随着走滑活动的继续，盖层相继破裂、并进而连通后，走滑活动对变形的影响迅速减弱；盖层厚度和能干性对基底断裂走滑活动导致盖层变形的响应也有较大差异，较薄、较能干岩层构成的盖层在深部断裂走滑活动时的变形宽度相对较小；在其他条件相同的情况下，斜向挤压走滑（压扭）比斜向引张走滑（张扭）对两侧变形的影响更大；同样是斜向挤压，斜压角度愈大，走滑隆起带的宽度愈大。
5前陆-走滑盆地机制
曲线断裂追踪
相交断裂的离散端
网状断裂
左旋扭动
断裂末端或入字型断裂形成的走滑盆地
主干断裂 右旋扭动 主干断裂
锐角指向断块运动方向
2. 拉裂盆地和转换伸长盆地
（1）步阶断层的超覆边缘发育的拉裂盆地 右旋扭动
3、简单剪切/纯剪切模型（Kuznier, 2000)
• 地壳（岩石圈）上部脆性带断裂逆冲，叠 置加厚，挠曲。 •下部韧性带呈纯剪切变形，岩石圈加厚，软 流圈顶面下降。
简单剪切/纯剪切模型
三、挤压挠曲沉降的定量模型
1)二维弹性薄板
Flemings(1981), Jordan (1999) 等认为， 用弹性流变模型近似地模拟盆地演化是可行的。 弹性薄板挠曲理论是当前广泛应用于前陆盆地 分析的基础性理论。
D、挠曲刚度（D）对盆地的形态可产生重要的影响
x=0 逆冲体 Wf0
foredeep
宽
xa
x0 =
Forebulge
浅
πa
2
a=4
4D ∆ ρg
窄
逆冲体 深
Forebulge
挠曲刚度D变大，岩 石圈有效弹性厚度变小， 盆地变窄、变深
挠曲刚 度D变大， 岩石圈有效 弹性厚度变 小，盆地变 窄、变深
一、前陆盆地形成的主要影响因素 前陆盆地形成的主要影响因素
• 构造活动的盆地边缘是探讨盆山耦合动力学过程的有利场所
前陆盆地的成因机制和动力学模型一直是盆地分 析领域的热点课题。多年来的研究表明，逆冲变形、 地幔补偿和地面侵蚀及沉积过程是形成盆地地层格架 的主要因素。 控制前陆盆地形成的主要因素有三个： (1) 逆冲带的构造负荷; (2) 盆地沉积物负荷; (3) 在造山过程中形成的地壳内部水平挤压力。 这三种应力同时作用于地壳，从而导致地壳在克 服地幔均衡反力作用的同时发生挠曲沉降.因此，前 陆盆地的沉降主要取决于地壳的变形性质。
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走滑断裂带贯穿过程与发育模式的物理模拟
结合实际地质资料设计9组砂箱模拟实验,并利用断层CT扫描技术研究简单剪切走滑带演化规律与发
育机制。结果表明,R(Riedel)剪切断裂形成早、数量多,并有一组与主走滑带低角度相交,P剪切断裂(与
R剪切断裂对称分布的压剪破裂)与Y剪切断裂(与主位移带近平行的剪切破裂)形成滞后,并在Y剪切
断裂发育后才从分段构造连接成贯穿的走滑带。走滑带贯穿连通过程可划分为4个阶段:萌芽阶段、R
剪切断裂发育阶段、P剪切与Y剪切断裂发育阶段、走滑带贯穿阶段。实验揭示了走滑断裂由基底向
盖层递进传播的发育过程,萌芽阶段剖面上断裂逐渐向上散开发育,R剪切断裂发育阶段平面上向外散
开后逐渐向主位移带收敛。雁列构造具有"螺旋-拖曳"发育模式,雁列断裂的长度增长速度呈约2倍于
深度增长速度线性增长,而与主位移带夹角随深度呈二次函数变小。分析表明,最大主应力方向、盖层
厚度是导致雁列构造"螺旋-拖曳"结构差异的主控因素。走滑断裂的物理模拟为塔里木盆地海相碳酸
盐岩断裂解析与分层、分段的勘探开发实践提供了模型基础。