塔西南褶皱—冲断带变形控制因素物理模拟研究

【摘要】印度板块和欧亚板块的碰撞,导致了西昆仑造山带在新生代重新活动和帕米尔构造结向北突进,形成了变形复杂、空间差异性强的塔西南褶皱-冲断带。这一冲断带因含有丰富的地球动力学涵义,以及良好的油气勘探前景而备受国内外学者的关注,然而由于地震资料品质差、地表露头覆盖严重等,这一地区的研究程度还较低,特别是冲断带的变形机制方面。本文结合前人对该冲断带构造变形特征的研究,在构造分析的基础上,采用物理模拟的手段研究这一冲断带的变形机制,试图去解释为何该冲断带各构造带的变形差异如此显著,控制变形的因素是什么?本次研究取得了以下几点主要认识：(1)物理模拟研究表明,同沉积作用对褶皱-冲断带的变形具有重要的控制作用,同沉积尖灭点的位置是冲断带前锋断层发育的有利位置,导致褶皱-冲断带长距离、快速地向前陆盆地方向扩展。同沉积的厚度对下伏的脆性滑脱层(如泥岩等)的滑脱性具有重要影响,在薄层同沉积或者没有同沉积的情况下,层间的一套脆性滑脱层不易起到良好的滑脱效果,表现为滑脱层被逆冲断层所切穿,滑脱层上下的构造层协调变形；而在厚层同沉积情况下,会促使脆性滑脱层产生良好的滑脱效果,使得滑脱层上下的构造层变形不协调。同时,同沉积的厚度对褶皱-冲断带的构造样式具有重要的控制作用。同沉积会改变冲断楔体的动力学平衡,使得楔体处于“次临界状态”(坡角小于临界库伦楔角),此时在楔体内部会发生变形以使楔体重新达到临界状态。在厚层同沉积情况下,上覆同沉积抑制了底部逆冲断层向地表的传播,同时促使脆性滑脱层产生良好的滑脱效果,易在深部发育双重构造来增加坡角；薄层同沉积情况下,层间滑脱层不易起到滑脱效果,易在前陆发育大型的反冲断层来增加坡角。厚层同沉积的实验与柯东-柯克亚地区的构造变形非常相似,对该地区的构造变形机制具有重要的启示意义,表明柯东-柯克亚地区,厚层的新近系同沉积地层控制了该地区的构造变形。厚层的同沉积促使古近系阿尔塔什组膏泥岩产生良好的滑脱效果,抑制了深部断层向地表的突破,在深部形成了双重构造,并使得变形前锋远距离向前陆方向扩展,形成了捷得背斜。(2)物理模拟实验证实,褶皱-冲断带中早期的古隆起会对后期构造变形产生非常重要的控制作用,韧性滑脱层(野外如盐岩、石膏等)之下的古隆起位置是前锋突破性断层优先发育的有利位置。同时古隆起在盆地内部的分布范围对冲断带的变形有重要的影响,在挤压变形中往往在有古隆起分布的一侧会优先发育前锋断层,然后前锋断层向没有发育古隆起的一侧扩展撕裂,从而在地表形成一个弧形的冲断前锋。塔西南褶皱-冲断带乌泊尔构造段的变形前锋为乌泊尔断裂,乌泊尔断裂在地表呈现弧形展布,且断层东西两段在地表的表现不一,西段为强显露型冲出地表,而东段为隐伏型,被第四系所覆盖。本文的模拟实验表明,塔西南乌泊尔构造带西北缘的乌拉根古隆起对该构造带的变形产生了非常关键的控制作用。由于乌拉根古隆起的存在,在后续挤压的变形过程中导致在古隆起的部位优先发育了突破性前锋断层,然后向东侧逐步扩展撕裂,导致了乌泊尔断裂在地表呈现弧形展布,且西段为强显露型,东段为隐伏型。(3)塔西南地区,寒武系膏盐层滑脱层的分布表现出不均匀分布的特点,苏盖特地区寒武系膏盐层分布范围广,分布区域更加靠近造山带,而在柯东地区寒武系膏盐层分布离山前较远,在往北的固满地区才分布有寒武系膏盐层。物理模拟实验表明,寒武系滑脱层的分布状况对冲断带变形的样式以及变形前锋的传播也具有重要的控制作用。在有寒武系膏盐层分布的苏盖特地区,整体表现为薄皮式的变形特征,且变形前锋比东段传播得更远；而寒武系膏盐层分布较远离山前的柯东地区,山前表现为“基底卷入式”的冲断变形,往北直到有寒武系膏盐层分布的固满地区才发育薄皮式滑脱。
【作者】王春阳；
【导师】陈汉林；
【作者基本信息】浙江大学，构造地质学，2014，博士
【关键词】塔西南；褶皱-冲断带；变形控制因素；物理模拟；

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