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基于离散元数值模拟的构造变形机制分析方法——以准噶尔盆地南缘为例

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石油地球物理勘探 2024年第5期59卷 1080-1098页

作者：于宝利刘可禹郭泊洋林煜陈鹏庞志超中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266555 东方地球物理公司河北涿州072751 东方地球物理公司研究院河北涿州072751 中国石油新疆油田公司勘探开发研究院新疆克拉玛依834000

受多期构造运动影响,准噶尔盆地南缘前陆冲断褶皱带具横向东西分段、南北分带,纵向构造叠置的变形特征。但该区构造变形机制及样式的不同认识在一定程度上制约了油气勘探的深入。为探究准南缘新生代以来构造变形机制及其变形过程,本文... 详细信息

受多期构造运动影响,准噶尔盆地南缘前陆冲断褶皱带具横向东西分段、南北分带,纵向构造叠置的变形特征。但该区构造变形机制及样式的不同认识在一定程度上制约了油气勘探的深入。为探究准南缘新生代以来构造变形机制及其变形过程,本文利用高精度地震、钻井和岩石力学等资料,根据实际地质条件,重点考虑滑脱层的数量、强度及厚度变化,结合滑脱层纵向组合、横向分布范围及同沉积作用、先存构造等因素,共设计了10组模型,并采用离散元数值模拟方法开展了对比实验。实验结果表明,滑脱层强度、厚度及其组合主要控制冲断褶皱带构造纵向叠置关系及构造样式,滑脱层分布及同沉积作用主要控制其横向变形范围,先存构造主要影响后期构造的继承性发育。在此基础上,分段开展了多因素组合模拟实验并与实际地震剖面进行对比,重构了准南缘构造变形过程,揭示了新生代以来其构造变形机制,即先存断裂、古凸起、三套不同性质滑脱层纵向叠置关系和同沉积作用共同控制了西段构造的形成与演化,“下强上弱”“下薄上厚”两套纵向叠置滑脱层控制了中段构造的形成与演化,先存断裂及单套较弱滑脱层控制了东段构造的形成与演化。该方法可为类似的复杂构造变形区提供参考。

关键词：准噶尔盆地南缘前陆冲断褶皱带离散元数值模拟滑脱层先存构造同沉积作用

风尘堆积常见的同沉积和沉积后改造特征及其环境意义

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第四纪研究 2007年第2期27卷 295-302页

作者：尹秋珍肖国桥郭正堂葛俊逸郝青振袁宝印中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室

黄土堆积作为气下沉积,任何一个深度都曾经暴露于地表,因而必然受到相关地表过程的作用。由于这些过程均发生于特定的环境条件下,形成的特征多数具有明确的环境意义;而黄土在沉积后也可能受到各种地质过程的改造,从而对研究中常用的气... 详细信息

黄土堆积作为气下沉积,任何一个深度都曾经暴露于地表,因而必然受到相关地表过程的作用。由于这些过程均发生于特定的环境条件下,形成的特征多数具有明确的环境意义;而黄土在沉积后也可能受到各种地质过程的改造,从而对研究中常用的气候代用指标有一定影响。文章基于野外、微形态等分析,结合前人成果,对我国北方新近纪风尘堆积中常见的同沉积和沉积后改造特征、形成过程及环境意义进行研究。由于一些特征在黄土堆积中具有普遍性,可作为识别风成堆积的标志和环境事件研究的指标,并有助于全面理解常用的替代指标的环境意义。

关键词：黄土同沉积作用沉积后作用微形态古环境

滇东南地区岩子脚锰矿床矿物学特征及其指示意义

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矿物学报 2015年第S1期35卷 200-201页

作者：段建兵符亚洲肖加飞张正伟中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院大学北京100049

滇东南地区是我国典型的中三叠世锰成矿域和主要的优质富锰矿产区,具有地域小而矿床分布集中的特点。目前该区已发现斗南、老乌、岩子脚、大箐、汤得、倘甸等矿床、矿点30余处,其中以斗南最为著名,有斗南锰矿带之称。前人对斗南锰矿带... 详细信息

滇东南地区是我国典型的中三叠世锰成矿域和主要的优质富锰矿产区,具有地域小而矿床分布集中的特点。目前该区已发现斗南、老乌、岩子脚、大箐、汤得、倘甸等矿床、矿点30余处,其中以斗南最为著名,有斗南锰矿带之称。前人对斗南锰矿带进行了许多矿床地质和岩相古地理等方面的研究(牟传龙等,1991;罗崇迅等,1992),但由于该区锰矿床矿物组成较为复杂且矿物结晶程度差、多为隐晶质或显微隐晶质,因此,系统的矿物学工作开展较少,总体认识程度偏低。

关键词：锰矿床斗南锰矿滇东南隐晶质倘甸褐锰矿矿床分布岩相古地理同沉积作用矿物学特征

陕西省山阳县南宽坪地区铜铅锌矿地质特征及控制因素

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陕西省山阳县南宽坪地区铜铅锌矿地质特征及控制因素

作者：李小兵长安大学

学位级别：硕士

研究区位于南秦岭褶皱带,其中褶皱、断层等构造相当发育,为成矿创造了绝佳的条件,山（阳）柞（水）旬（阳）贵、有色金属成矿区便位于其中。近年来,在研究区内（银厂沟—古墓沟、莲花池一带）及周边地区（陕南镇旬、大河坝—观音庵、凤... 详细信息

研究区位于南秦岭褶皱带,其中褶皱、断层等构造相当发育,为成矿创造了绝佳的条件,山（阳）柞（水）旬（阳）贵、有色金属成矿区便位于其中。近年来,在研究区内（银厂沟—古墓沟、莲花池一带）及周边地区（陕南镇旬、大河坝—观音庵、凤太、马元）等发现了大量铅锌及铜银多金属矿床。笔者通过区内和周边矿区分析研究后,对研究区内矿体地质特征及控矿因素得出以下认识。区内出露地层主要为志留系—.泥盆系,志留系岩性为一套细碎屑岩组合,主要为深灰色含炭板岩、灰色千枚岩、炭硅质岩、炭质板岩夹含炭结晶灰岩。泥盆系底部发育有一套热水沉积岩,岩性主要为砂屑灰质燧石砾岩、含砾砂岩,上部岩性为含粗粒细砂岩、粉砂岩、含砾长石石英粗砂岩夹生物灰岩、砂质白云岩等。区内主要构造现象为褶皱、断层,南宽坪复背斜构造作用强烈,形态较复杂,往往形成不同级次的褶皱,早期断层主要为同沉积断层,形成于区域性伸展运动期间。根据断层、旋转碎斑系、雁列脉、S-C面理等构造推断,区内构造主要受南北向挤压作用控制及左旋剪切作用的影响。矿体硫同位素研究显示其来源较单一为沉积成因。单个包裹体均一温度（Th）都在95～135℃间具中低温成矿特征。盐度为4.9～11.5wt·%NaCI,多集中于7～10wt·%NaCI。是正常海水盐度（3.5wt·%NaCI）的2倍左右。区内矿体受到多种因素的控制,包括构造、层位和岩相等,矿体一般赋存在复背斜（Ⅱ级褶皱）次级向斜（Ⅲ级褶皱）的转折端,断裂构造对矿体的控制作用表现为：①对沉积盆地的控制,进而控制矿体的分布范围;②为含矿热液提供通道;③对矿体的改造富集。西岔河组下段及公馆组地层是区内的控矿层位。砾屑硅质岩、含砾砂屑硅质岩及白云岩是主要的赋矿岩石。成矿盆地无论在岩石组合特征还是矿化特征同周边地区均有显著差异,反映了岩相、岩性对成矿的控制作用。区内矿体成矿大致经历了正常沉积—热水沉积—构造改造作用。通过研究对比得知区内矿床属于沉积—改造型多金属矿床。

关键词：南宽坪地区铜铅锌矿体泥盆系同沉积作用复背斜

砂-土互层中同沉积地裂缝破裂扩展模型试验研究

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砂-土互层中同沉积地裂缝破裂扩展模型试验研究

作者：杨亚磊长安大学

学位级别：硕士

地裂缝是地表岩土体在自然或人为因素作用下开裂,并在地面形成一定长度和宽度裂缝的地质现象。作为一种新的、独立的地质灾害类型,地裂缝灾害在世界上许多国家都有发生,其中在汾渭盆地、华北平原和苏锡常地区较为严重。地裂缝发育不仅... 详细信息

地裂缝是地表岩土体在自然或人为因素作用下开裂,并在地面形成一定长度和宽度裂缝的地质现象。作为一种新的、独立的地质灾害类型,地裂缝灾害在世界上许多国家都有发生,其中在汾渭盆地、华北平原和苏锡常地区较为严重。地裂缝发育不仅会对工程建设造成危害,也会对人民生命财产安全构成威胁。在地裂缝野外调查过程中发现,在一些地区中常见地裂缝发育呈现同沉积构造特征,因而本文依托自然科学基金项目“同沉积作用下地裂缝破裂扩展机理及效应研究”,以砂、土互层中同沉积地裂缝为研究对象,在查明地裂缝发育特征的基础上,开展地裂缝破裂扩展物理模型试验,并利用PFC2D进行数值仿真,揭示砂土互层中同沉积地裂缝破裂扩展过程与特征,为实现地裂缝灾害有效防控提供重要理论支撑。本文取得的主要成果如下:（1）通过大量的文献调研和野外调查,发现了同沉积地裂缝不同深度的地层断距随地层深度的增大而增大,相同地层的地层厚度下降盘大于上升盘的典型特征。（2）通过物理模型试验研究,发现单个沉积层地裂缝破裂扩展与非同沉积地裂缝破裂扩展特征基本一致,土体破裂主要产生了拉张裂缝和剪切裂缝。按照地裂缝延伸特征,将拉张裂缝分为垂直裂缝和反倾裂缝,垂直裂缝自地层表面向下逐渐扩展,并具有向预设隐伏裂缝延伸的趋势。反倾裂缝首先产生在预设裂缝尖端,伴随地裂缝活动呈反倾向地表扩展。剪切裂缝通常产生在预设裂缝顶部与垂直裂缝端部的之间土体中,具有形成与预设裂缝同一倾角的趋势,且能够起贯通垂直裂缝与预设裂缝的作用。在同沉积作用下,随着新沉积层的覆盖,下覆沉积层中形成的反倾裂缝会逐渐闭合,且再次发生地裂缝活动时不会发生再次扩展。新沉积层在地裂缝活动时重新产生垂直裂缝和反倾裂缝,其中反倾裂缝的开端是从下覆沉积层形成的垂直裂缝的尖端开始反向延伸,垂直裂缝又通过剪切裂缝与下覆地层形成的贯通裂缝的顶端（即垂直拉张裂缝顶端）贯通,最终完成同沉积作用下地裂缝向上延伸扩展。此外,通过对模型平剖面中土体破裂、应力和应变监测发现地裂缝影响范围随沉积层厚度的增加而增加。（3）通过数值模拟试验,发现在同沉积作用下土体破裂特征与物理模型试验结果基本一致,在新沉积层中反倾裂缝的开端是从下覆沉积层形成的垂直裂缝的尖端开始反向延伸,下覆沉积层中已形成的反倾裂缝会逐渐闭合,且不会随地裂缝活动再次破裂扩展。此外,试验结果还表明同沉积作用下地裂缝的向上破裂扩展依然会沿自身倾向方向。

关键词：地裂缝同沉积作用破裂扩展物理模型试验数值模拟

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同沉积地裂缝破裂扩展倾角效应研究

同沉积地裂缝破裂扩展倾角效应研究

作者：孙凯长安大学

学位级别：硕士

地裂缝是在构造运动等自然因素和资源开采等人为因素下,在地表形成一定长度和宽度的裂缝。在我国地裂缝灾害的调查研究中,发现部分地区的地裂缝具有同沉积构造特征,且深部隐伏的构造型地裂缝在向地表延伸扩展过程中,若倾角不同,所导致... 详细信息

地裂缝是在构造运动等自然因素和资源开采等人为因素下,在地表形成一定长度和宽度的裂缝。在我国地裂缝灾害的调查研究中,发现部分地区的地裂缝具有同沉积构造特征,且深部隐伏的构造型地裂缝在向地表延伸扩展过程中,若倾角不同,所导致的影响带范围和灾害特征也存在差异。本文基于同沉积构造的研究方法,在进行60°倾角同沉积地裂缝破裂扩展物理模型试验基础上,分别利用有限差分软件FLAC和离散元软件PFC,模拟了不同沉积时期、不同倾角同沉积地裂缝的破裂扩展过程,揭示了同沉积地裂缝破裂扩展的基本规律和倾角效应。本文取得的主要成果如下:(1)通过野外调查和资料整理,发现同沉积地裂缝与同沉积构造在几何形态、运动学、动力学成因机制、发育因素等方面有很多相似之处,具体表现为多个地区的同沉积地裂缝断距随着地层深度的增加而增加,同一沉积层上盘厚度大于下盘厚度。(2)通过60°倾角同沉积地裂缝破裂扩展物理模型试验,发现每一期同沉积活动结束之后都产生一条反倾裂缝和至少一条陡倾裂缝;根据应力应变监测结果,发现反倾裂缝和陡倾裂缝均属于拉张裂缝;平面特征主要表现为弧形和平行状,剖面特征主要表现为反向“Y”型、复合反向“Y”型、“拱”型和复合“拱”型;将同沉积地裂缝破裂扩展发育模式划分为三种类型:同一沉积时期内地裂缝破裂扩展模式、不同沉积时期之间地裂缝破裂扩展模式和多期沉积之间地裂缝破裂扩展“拱型”模式;结合应力应变监测结果,确定了地裂缝破裂扩展的影响宽度,并将其划分为主变形区和微变形区两种类型。(3)分别利用有限差分软件FLAC和离散元软件PFC模拟了三种不同倾角(60°、75°和90°)同沉积地裂缝破裂扩展过程。结果显示:在同沉积活动中,反倾裂缝和陡倾裂缝出现的位置分别位于隐伏裂缝顶端最大拉应力处和地面水平方向最大拉应力处,与物理模型试验中应力应变监测结果相互佐证,验证了陡倾裂缝和反倾裂缝均属于拉张型地裂缝;裂缝倾角越小,在新沉积土层产生的拉应力区域越大,地裂缝活动对土体的牵引力越大、时间越快,在地表产生的应力区变化越大;微裂隙发育过程和位置与物理模型试验基本一致,陡倾裂缝出现在水平方向最大位移变化处,反倾裂缝自上一沉积时期产生的陡倾裂缝附近向上延伸,其位置主要出现在最大位移变化处;预设裂缝倾角越小,新覆盖层产生的反倾裂缝与水平面夹角越大,影响带宽度越大。

关键词：地裂缝同沉积作用破裂扩展裂缝倾角物理模型试验数值模拟

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沉积盆地同沉积构造活动的沉积记录