珠江口盆地珠一坳陷边界断裂生长联接及其相关褶皱研究

发布时间：2017-06-08 03:00

  本文关键词：珠江口盆地珠一坳陷边界断裂生长联接及其相关褶皱研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：一般而言,断陷盆地从断层级别上可划分出一级控盆断裂,二级控凹断裂,三级控带断裂,四级控圈断裂。其中二级控凹断裂作为边界断裂,其特征和演化通常制约凹陷的几何学特征、形成和演化。边界断裂的演化往往是孤立正断层的生长联接过程,分析断层的生长联接模式一直是伸展盆地的研究热点和长期关注的科学问题。断层和褶皱作为盆地中最为常见的两种构造类型,两者的关系讨论由来已久,断裂作用与褶皱作用之间存在着成因上的联系,通常断裂作用往往形成与断层相关的褶皱。早期对断层相关褶皱的研究主要认为是在挤压或走滑构造应力环境下所形成的,与拉张作用形成的伸展褶皱相对薄弱。近年来随着伸展盆地构造变形研究的不断深入,伸展断层相关褶皱逐渐成为国内外学者研究的热点。不同学者对断层相关褶皱的类型有不同的观点,由于相关褶皱成因和类型的多样,虽从伸展褶皱的几何学和成因机制上划分出了不同类型的伸展褶皱特征,但并未从断层联接和演化的角度对伸展断层相关褶皱进行讨论。针对上述存在的主要问题,本文选取珠江口盆地珠一坳陷作为研究对象,探讨伸展盆地的边界断裂生长联接特征以及不同断层联接模式下形成的主要伸展褶皱类型。珠江口盆地作为非典型的被动大陆边缘盆地,南海在33Ma前后打开分离出南海南北大陆,使之具有被动大陆边缘盆地的基本属性。盆地的区域构造范围涵盖了大陆壳和洋陆转换带部分,并过渡到洋壳。在珠江口盆地的复杂构造背景下,珠一坳陷发育了丰富的边界断裂及多种类型的伸展褶皱,具有展开此项研究良好的研究对象基础。本文基于井控高精度三维地震资料,通过对边界断裂几何学特征精细描述,层序界面的解释,以及三级层序构架下的“四级小层”精细刻画,并结合断层研究的基本理论和方法,剖析珠江口盆地珠一坳陷各个凹陷的南北边界断裂的生长和联接特征,并提出珠江口盆地珠一坳陷边界断裂不同的生长联接模式。同时,珠一坳陷边界断裂的演化过程中形成断层相关褶皱,基于断裂与褶皱的成因联系,利用高精度三维地震资料,从断层相关褶皱的几何学特征描述,与断层联接和演化的响应关系两方面着手,讨论不同断层联接模式下的断层相关褶皱发育模式。通过对珠一坳陷恩平凹陷,西江凹陷和惠州凹陷的11条南、北边界断裂的几何学和运动学特征的研究,明确了珠一坳陷边界断裂具有东、西分带构造格局。研究结果表明,珠一坳陷东带,以惠州凹陷为主体,边界断裂多为高角度铲式,断-拗长期继承性活动断层,走向复杂多变,平面上呈弧形；珠一坳陷西带,包括恩平凹陷和西江凹陷,边界断裂为低角度铲式,早期活动断层,只控制断陷期文昌组和恩平组沉积,走向以NE向为主。基于层序地层构成和发育特征与边界断裂的响应关系,及其断陷盆地内部沉积物记录了沉积史与断裂演化史之间的相互作用的理论基础,通过高精度3D地震资料准确识别边界断裂形态,并利用钻井资料精确标定层序界面,在三级层序界面的构架下,发展“四级小层”精细刻画技术,结合断层活动性和断层位移距离关系曲线法等常规断层研究技术手段对珠一坳陷南、北边界断裂的生长联接和演化展开研究。研究结果表明三级层序内“四级小层”的迁移演化能直观地反映出边界断裂的生长联接过程,通过层序迁移演化重建了边界断裂的伸展过程,首次提出了断层复合联接和转换模式。断层复合联接和转换是断层在演化过程中具有“硬联接”和“软联接”协同发展构成纵向联接和横向联接的复合结构模式。断层复合联接和转换模式的提出,不仅指出了边界断裂具有沿走向伸展的传统纵向联接模式,同时还具有垂直走向上的横向联接模式。横向联接即在转换斜坡带破裂的演化阶段中斜坡内新生的横向断层的生长联接,其也具有复合联接和转换特征。横向联接模式的提出揭示了转换斜坡破裂阶段并不是由一条新生横向断层联接两侧正断层的简单联接模式,转换斜坡破裂也经历了复杂的演化过程,按其问横向断层的生长联接过程可分为孤立正断层、同向叠置和硬联接三个阶段。通过对珠一坳陷动力学机制的探讨,从区域应力与局部应力双重制约断层生长发育的角度开展珠一坳陷边界断裂联接模式研究。研究结果表明珠一坳陷边界断裂除具有纵向联接和横向联接的生长联接模式外,还具有斜向联接模式。珠一坳陷不同分布区域,由于受到基底属性和先存构造的影响,导致各个区域边界断裂的局部应力与区域应力方向具有不一致性,造成珠一坳陷南、北边界断裂呈现出多走向,多类型的复杂特征。当区域应力及局部应力方向一致时,断层的生长发育主要以纵向联接模式相互作用,具有纵向-分段式和纵向-末端生长式的伸展方式；当区域应力与局部应力方向斜交时,斜向联接模式是断层的生长联接的主要方式,断层的斜向联接表现出多条分段断层的相互叠置迭代和转换,导致控凹角色的变换。通过对珠一坳陷南北边界断裂的活动强度,断层控制下的地层厚度以及层序发育旋回的统计和对比分析,讨论不同的断层生长联接模式和同一联接模式不同演化阶段下边界断裂对凹陷或洼陷发育的影响程度。研究结果表明,不同的联接模式对凹陷或洼陷发育的控制作用具有差异性,其中纵向-分段式联接的断层活动性最强,控制地层厚度最大,断陷期沉积层序发育最多最全,斜向联接次之,纵向-末端生长式最弱,这也表明多段式的断层联接反映了断陷期断层的强烈活动,对凹陷或洼陷的发育控制作用强烈,单段式的断层发育对凹陷的控制作用相对分段式较弱。除此之外,边界断裂同一联接模式下不同演化阶段对凹陷或洼陷发育的控制作用也具有差异性。按断层的演化阶段将同一联接模式的断层划分为早期型,中期型和成熟型三种基本联接模式,早期型即断层以孤立正断层形式发育,中期型即断层之间开始相互作用和联接阶段,成熟型即断层由早期小型孤立正断层伸展联接为一条大型断裂。同样基于断层的活动性,地层厚度和层序发育的对比分析,揭示出断层联接早期型,中期型,成熟型对洼陷发育的控制作用依次增强。基于高精度3D地震资料识别边界断裂处发育的断层相关褶皱类型,通过对断层相关褶皱的几何学特征统计和分析,明确了珠一坳陷边界断裂不同联接模式下具有不同的断层相关褶皱发育模式。其中,纵向-分段联接模式下,断层相关褶皱发育模式为横向发育模式,褶皱枢纽垂直于断层走向,形成于断层联接处,主要发育横向位移-梯度褶皱；纵向-末端生长联接模式下,断层相关褶皱发育模式为纵向发育模式,褶皱枢纽平行于断层走向,以牵引褶皱最为普遍；斜向联接模式下断层相关褶皱表现为斜向发育模式,以斜向断层转换褶皱,斜向断弯褶皱为典型代表。斜向断层转换褶皱发育于分段断层的联接点处,其褶皱轴与断层倾向近似一致或斜交,前者与高角度边界断裂有关,后者相对应的边界断裂为低角度正断层,两者的褶皱枢纽均斜交于断层走向,而斜向断弯褶皱是一类与断层面形态有成因关系的斜向断弯褶皱,褶皱形成于断层倾角变化处,褶皱枢纽斜交于断层走向。
【关键词】：联接与转换 边界断裂 断层相关褶皱 珠—坳陷 珠江口盆地
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P542
【目录】：

• 作者简介6-7
• 摘要7-10
• ABSTRACT10-16
• 第一章 绪论16-30
• §1.1 选题的来源、目的和意义16-17
• §1.2 选题的国内外研究现状及主要存在问题17-24
• 1.2.1 伸展断陷盆地边界断裂研究现状17-21
• 1.2.2 伸展盆地断层相关褶皱研究现状21-23
• 1.2.3 主要存在问题23-24
• §1.3 选题研究内容、方法及技术路线24-26
• 1.3.1 研究内容24
• 1.3.2 研究方法与技术路线24-26
• §1.4 研究阶段及完成的主要工作量26-27
• §1.5 取得的主要成果及创新点27-30
• 1.5.1 主要成果27-29
• 1.5.2 创新点29-30
• 第二章 区域地质背景30-38
• §2.1 珠一坳陷地质概况30-34
• 2.1.1 研究区构造位置30-31
• 2.1.2 研究区构造背景31-34
• §2.2 珠一坳陷地层发育特征34-36
• §2.3 珠一坳陷油气地质条件36-38
• 第三章 珠一坳陷边界断裂特征38-69
• §3.1 惠州凹陷边界断裂特征39-56
• 3.1.1 HZ10断裂39-48
• 3.1.2 HZ24断裂48-49
• 3.1.3 HZ22断裂49-52
• 3.1.4 HZ26断裂52-53
• 3.1.5 HZ13断裂53-55
• 3.1.6 XJ23断裂55-56
• §3.2 西江凹陷边界断裂特征56-61
• 3.2.1 XJ36断裂56-58
• 3.2.2 XJ27断裂58-59
• 3.2.3 PY4断裂59-61
• §3.3 恩平凹陷边界断裂特征61-63
• 3.3.1 EP17断裂61-62
• 3.3.2 EP18断裂62-63
• §3.4 珠一坳陷边界断裂整体构造特征63-69
• 3.4.1 边界断裂整体展布特征63-66
• 3.4.2 珠一坳陷边界断裂东、西分带特征66-69
• 第四章 珠一坳陷边界断裂生长联接模式及差异性研究69-95
• §4.1 边界断裂联接模式类型划分69-87
• 4.1.1 纵向联接70-78
• 4.1.2 横向联接78-80
• 4.1.3 斜向联接80-87
• §4.2 边界断裂联接模式成因及对比87-95
• 第五章 珠一凹陷边界断裂相关褶皱特征95-118
• §5.1 伸展盆地断层相关褶皱类型95-98
• §5.2 珠一坳陷断陷期边界断裂相关褶皱98-110
• §5.3 实例—HZ10断层相关褶皱及局部构造110-118
• 结论118-120
• 致谢120-121
• 参考文献121-128

【参考文献】

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本文编号：431101