川西北前陆扩展砂箱物理模拟及其深层晚期扩展变形特征
发布时间：2021-08-18 01:00
近年来油气勘探揭示了川西前陆北段油气资源的巨大潜力,但因受控于龙门山—川西前陆系统多期构造活动和山前带深埋藏等,川西前陆山前隐伏构造带含油气构造模型解释具有明显的多解性和不确定性。基于川西北前陆原型与实验室砂箱构造物理模型间几何学—运动学—动力学相似性原理,通过两组川西前陆北段扩展变形构造物理模型对比实验（即标准模型实验和断坪—断坡模型实验）,揭示川西冲断褶皱带—前陆盆地受控于中、下三叠统膏盐和下寒武统泥岩2套主滑脱层系,晚中生代—新生代呈现出分层式前陆扩展变形特征,基底断坪—断坡结构对川西北前陆深层冲断—冲起构造的控制影响作用最为明显。进一步结合川西北前陆双鱼石地区三维地震解释资料,揭示川西北前展式扩展晚期变形的古生界隐伏冲断—冲起构造构成了川西北深层主要的勘探潜力区。
【文章来源】：石油实验地质. 2020,42(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
川西北地区地质概况
表1 砂箱物理模型模拟实验比例系数特征Table 1 Scale coefficient for sandbox physical model of simulation experiments 参数 物理模型(M) 自然实例(N) 比例系数(M/N) 长度(L) /m 8.5×10-1 1.7×105 L*=5×10-6 缩短量(D)/m 0.30 6.0×104 D*=5×10-6 内聚力 20～100 Pa 5～20 MPa 重力加速度(g)/(m·s-2) 9.81 9.81 g* =1.0 密度(石英砂)/(kg·m-3) 1 550 2 200 ρ*1=0.70 密度(玻璃珠)/(kg·m-3) 1 370 2 400 ρ*2=0.57 密度(硅胶)/(kg·m-3) 960 2 300 ρ*3=0.42 应力 (σ) σ* =ρ*g*L* =6.60×10-6 动力黏度(η)/(Pa·s) 2.1×104 1.7×1019 η* =1.24×10-15 时间 1×105 s tN=tM/t*=8.44 Ma t* =η*/σ* =3.76×10-10 速率 0.003 mm/s 7.1 km/Myr 注:tN,tM分别代表自然实际和实验模型中的时间跨度,t*为实验—实例时间比例系数,η*为动力黏度比例系数。表中部分参数来源于文献[23],计算公式参考文献[4]。每组砂箱物理模型实验中,通过砂箱装置左侧活动挡板恒定速率挤压砂箱物质产生缩短变形。挤压缩短变形过程中,使用同步数码相机每间隔1.0 mm 缩短量记录物质变形过程,挤压缩短完成后使用图像编辑软件每间隔5 mm缩短量量化测量楔形体几何参数并进行对比研究,如:楔高、楔长、楔顶角等。
伴随持续挤压缩短过程,砂箱物质变形过程可以分为2个典型阶段,即前展式扩展变形阶段和双重构造扩展变形阶段。前展式扩展变形阶段中,楔形体后缘挤压缩短导致砂箱物质浅部和深部发生一致的构造变形,以从冲断带到前陆盆地的冲断扩展变形过程为主;楔形体楔高和楔长伴随砂箱物质前缘新生断层形成而快速生长,且楔长具有与新生断层形成相一致的跃迁性和阶段性(图4),每当新生断层形成后楔长伴随挤压缩短具有逐渐减小的特征,与砂箱物质明显的平行层挤压缩短变形特征相一致,如:当缩短量为40 mm时形成新生T2逆断层、楔长从75 mm快速生长至95 mm,随后挤压缩短过程中楔长逐渐减小至约80 mm(对应缩短量约为65 mm时)。双重构造扩展变形阶段中,伴随挤压缩短砂箱物质首先沿浅部滑脱层系发生前展式逆冲与扩展变形,形成浅部滑脱逆冲断层,随后发生深部逆冲断层及其相关断坪—断坡结构,形成典型的双重构造。由于砂箱物质浅部和深部先后分别发生前展式扩展过程,虽然本阶段楔形体楔长生长仍然与浅部滑脱逆冲断层新生具有一致性,呈现出阶段性生长过程,但其楔形体高度生长速率明显较早期阶段缓慢(图4)。图4 川西北段砂箱物理模型模拟楔形体几何学特征
本文编号：3348866
【文章来源】：石油实验地质. 2020,42(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
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川西北地区地质概况
表1 砂箱物理模型模拟实验比例系数特征Table 1 Scale coefficient for sandbox physical model of simulation experiments 参数 物理模型(M) 自然实例(N) 比例系数(M/N) 长度(L) /m 8.5×10-1 1.7×105 L*=5×10-6 缩短量(D)/m 0.30 6.0×104 D*=5×10-6 内聚力 20～100 Pa 5～20 MPa 重力加速度(g)/(m·s-2) 9.81 9.81 g* =1.0 密度(石英砂)/(kg·m-3) 1 550 2 200 ρ*1=0.70 密度(玻璃珠)/(kg·m-3) 1 370 2 400 ρ*2=0.57 密度(硅胶)/(kg·m-3) 960 2 300 ρ*3=0.42 应力 (σ) σ* =ρ*g*L* =6.60×10-6 动力黏度(η)/(Pa·s) 2.1×104 1.7×1019 η* =1.24×10-15 时间 1×105 s tN=tM/t*=8.44 Ma t* =η*/σ* =3.76×10-10 速率 0.003 mm/s 7.1 km/Myr 注:tN,tM分别代表自然实际和实验模型中的时间跨度,t*为实验—实例时间比例系数,η*为动力黏度比例系数。表中部分参数来源于文献[23],计算公式参考文献[4]。每组砂箱物理模型实验中,通过砂箱装置左侧活动挡板恒定速率挤压砂箱物质产生缩短变形。挤压缩短变形过程中,使用同步数码相机每间隔1.0 mm 缩短量记录物质变形过程,挤压缩短完成后使用图像编辑软件每间隔5 mm缩短量量化测量楔形体几何参数并进行对比研究,如:楔高、楔长、楔顶角等。
伴随持续挤压缩短过程,砂箱物质变形过程可以分为2个典型阶段,即前展式扩展变形阶段和双重构造扩展变形阶段。前展式扩展变形阶段中,楔形体后缘挤压缩短导致砂箱物质浅部和深部发生一致的构造变形,以从冲断带到前陆盆地的冲断扩展变形过程为主;楔形体楔高和楔长伴随砂箱物质前缘新生断层形成而快速生长,且楔长具有与新生断层形成相一致的跃迁性和阶段性(图4),每当新生断层形成后楔长伴随挤压缩短具有逐渐减小的特征,与砂箱物质明显的平行层挤压缩短变形特征相一致,如:当缩短量为40 mm时形成新生T2逆断层、楔长从75 mm快速生长至95 mm,随后挤压缩短过程中楔长逐渐减小至约80 mm(对应缩短量约为65 mm时)。双重构造扩展变形阶段中,伴随挤压缩短砂箱物质首先沿浅部滑脱层系发生前展式逆冲与扩展变形,形成浅部滑脱逆冲断层,随后发生深部逆冲断层及其相关断坪—断坡结构,形成典型的双重构造。由于砂箱物质浅部和深部先后分别发生前展式扩展过程,虽然本阶段楔形体楔长生长仍然与浅部滑脱逆冲断层新生具有一致性,呈现出阶段性生长过程,但其楔形体高度生长速率明显较早期阶段缓慢(图4)。图4 川西北段砂箱物理模型模拟楔形体几何学特征
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