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.pdf

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1、卷(Volume)34，期(Number)2，总(SUM)125页(Pages)147—158，2010，5(May，2010)大地构造与成矿学GeotectonicaetMetallogenia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于福生，张芳峰，杨长清，李学良，冯自成(1．中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102249；2．内蒙古自治区第四地质矿产勘查开发院，内蒙古锡林浩特026000；3．中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都610081)摘要：关口断裂位于龙门山褶皱一冲断带前缘，根据构造线走向和典型

2、地震剖面构造变形样式可划分出北、中、南三段。北段走向为北东5O。，构造变形模式总体为不整合面所限制的基底卷入式前展型逆冲叠瓦式构造组合；中段走向为北东30。，构造变形模式为双滑脱层所控制的分层滑脱断层垂向叠加组合；南段走向为北东30。，变形模式为二叠系内滑脱层所控制的箱状背冲式构造组合。构造变形过程主要经历了印支晚期、燕山期、喜马拉雅期三个阶段。物理模拟实验证实北段变形的主控因素为斜向挤压(NW300。)和须家河组四段底部发育的高黏度滑脱层；中段变形的主控因素为正向挤压和双滑脱层的垂向叠置；南段变形的主控因素为正向挤压和二叠系内部低黏度厚层滑脱层的均匀

3、分布。利用剖面模拟实验结果估算出的关口断裂不同构造段不同时期挤压构造变形强度(缩短率)不同，总缩短率表现为中段最大(39．63％)，南段次之(34．93％)，北段最小(32．72％)。印支期缩短率与总缩短率特征相似，中段为28．79％，南段为19．88％，北段为14．68％，而燕山期缩短率却表现为北段最大(18．04％)，南段次之(15．05％)，中段最小(10．84％)。关键词：龙门山前缘；关口断裂；彭县断裂；变形特征；物理模拟中图分类号：P542文献标识码：A文章编号：1001—1552(2010)02—0147一l21)。前人关于龙门山构造带的研

4、究多集中在构造1前言变形特征(马永旺和杨尽，2001)、构造演化阶段(吴龙门山构造带是由多个逆冲岩席和岩片组成的山等，1999)、区域应力场特征(杨逢清等，1994；张总体走向北东、倾向北西的大型压扭性构造带，具有国伟等，2004)、成因模式(李月等，2008；刘树根等，明显的横向分段、纵向分带特征(贾东等，2003；金1991；罗志立，1984；王二七等，2001)和缩短量的估文正等，2008；汤良杰等，2008)。横向上自北西向南算(陈竹新等，2005)等方面，并提出叠瓦冲断带构东依次发育茂汶一汶川断裂、北川一映秀断裂、关口造(周建文等，2005；

5、金文正等，2007)、双重构造(肖断裂(灌县一安县断裂)和彭县断裂(龙门山山前隐富森等，2005；Jiaeta1．，2006)、花状构造(王二七伏断裂)等四条北东走向的区域性主干断裂，组成等，2001；Jiaeta1．，2006)、断展、断滑以及断弯褶宽约30～40kin的逆掩推覆构造带，可划分出五个皱(贾东等，2003；何登发等，2005；陈剑等，2005)等次级构造单元(刘树根等，1995)；纵向上以都江堰、多种构造样式。最近又对龙门山多层次滑脱带和滑绵竹一汉旺为界可划分出南、中、北三个构造段(图脱构造变形进行了详细讨论(汤良杰等，2008)，但收

6、稿日期：2009—06—11；改回日期：2009—10—21基金项目：中石化西南油气分公司勘探开发研究院“关口、彭县断裂带典型剖面构造形成过程物理模拟实验研究”、国家自然科学基金项目(40972091)资助。第～作者简介：于福生(1969一)，男，博士，副教授，主要从事构造地质教学与科研工作。Email：fushengyu@cup．edu．en148第34卷对这些挤压构造变形过程实验模拟研究工作较少，导的研究成果(Jiaeta1．，2009；张军龙，2009；田勤俭致对构造变形样式和演化过程的主控因素认识不一。等，2009，李勇等，2009)，设计了实

7、验模型，利用砂箱本文在对关口、彭县断裂不同构造段典型剖面精细解实验装置进行了模拟验证，对控制不同构造段变形的释基础上建立了构造变形模式，并结合5·l2大震后主控因素进行了细致分析，对变形强度进行了估算。图1龙门山褶皱一冲断带构造纲要图(据刘树根等，1995修改)Fig．1StructuraloutlinemapoftheLongmenmountainsthrust—foldbelt2典型剖面变形特征生长褶皱特点。中段构造变形模式总体为双滑脱层所控制的分通过对关口、彭县断裂北段、中段、南段典型测层滑脱断层垂向叠加构造组合。后缘断层为关口断线剖面解释对比分

8、析(图2)，认为不同构造段变形裂，直接出露至地表，上、下盘卷入的地层单元相同，特征差异明显。厚