構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究進(jìn)展

1、 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究進(jìn)展 學(xué)院：沉積院專業(yè)：沉積學(xué)導(dǎo)師： 學(xué)號(hào)：2014010137姓名： 斷層相關(guān)褶皺理論與應(yīng)用研究新進(jìn)展一 斷層相關(guān)褶皺基本理論自從Rich（1934）研究阿巴拉契亞前陸沖斷褶皺帶以來(lái)，在70多年的時(shí)問(wèn)里，人們對(duì)沖斷推覆構(gòu)造及斷層相關(guān)褶皺進(jìn)行了大量的理論研究與實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)地殼淺部的褶皺變形與下伏斷層的滑移有關(guān)。Suppe（1983）發(fā)表的斷層轉(zhuǎn)折褶皺的幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)一文，詳細(xì)地闡述了斷層轉(zhuǎn)折褶皺的幾何學(xué)特征，提出了上盤(pán)褶皺與下伏相關(guān)斷層滑移之問(wèn)的定量關(guān)系，為前陸沖斷褶皺帶的幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析奠定了基礎(chǔ)。隨后斷層相關(guān)褶皺理論被廣泛應(yīng)用在前陸褶皺沖斷帶構(gòu)造研究中。經(jīng)過(guò)多年的努力，人們

2、相繼總結(jié)了斷層轉(zhuǎn)折褶皺、斷層傳播褶皺和滑脫褶皺的構(gòu)造模型和成因機(jī)制，為定量化分析和研究前陸褶皺沖斷帶構(gòu)造幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)提供了理論依據(jù)（Suppe和Medwedeff，1990；Jamison，1987；Shaw等，2005）。隨著前陸盆地沉降，造山帶沖斷構(gòu)造向前陸盆地推進(jìn)，使前陸盆地沉積地層發(fā)生變形，形成各種褶皺與沖斷樣式，而且可以觀察到褶皺與沖斷層之問(wèn)的連鎖關(guān)系，如雙層構(gòu)造、疊瓦構(gòu)造和三角帶等。這種關(guān)系在斷坪或斷坡情況都可發(fā)育。在前陸褶皺沖斷帶中，褶皺與斷層作用是密切相關(guān)的，是脆性與韌性變形作用的綜合表現(xiàn)形式（Strayer和Hudleston，1997）。斷層巖層受地應(yīng)力作用后發(fā)生破裂，在

3、力的繼續(xù)作用下沿破裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造，稱為斷層。斷層的規(guī)模大小不一，其形態(tài)和類型繁多，分布廣泛，是地殼中最重要的構(gòu)造之一。大型斷層常構(gòu)成一個(gè)地區(qū)的構(gòu)造格架，不僅控制區(qū)域地質(zhì)的結(jié)構(gòu)和演化，而且影響區(qū)域成礦作用和煤田的分布；一些中小型斷層直接決定礦床和礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀，對(duì)石油、天然氣、地下水的分布、運(yùn)移、儲(chǔ)聚也有重要影響。現(xiàn)代活動(dòng)性斷層則直接影響水文工程建筑，甚至引發(fā)地震。因此，研究斷層具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。褶皺褶皺是指巖石受力發(fā)生的彎曲變形，它是由巖石中各種原來(lái)近于平直的面變成了曲面而表現(xiàn)出來(lái)的，形成褶皺的變形面絕大多數(shù)是沉積巖的層面，而變質(zhì)巖的劈理、片理或片麻理以及

4、巖漿巖的原生流面、巖層和巖體中的節(jié)理面、斷層面或不整合面，受力后也可變形而形成褶皺面。因此，褶皺是地殼中一種最常見(jiàn)的、最基本的地質(zhì)構(gòu)造。褶皺形象地反映地殼中巖石發(fā)生了連續(xù)塑性變形。褶皺的形態(tài)千姿百態(tài)，復(fù)雜多樣。褶皺的規(guī)模差別極大，從衛(wèi)星照片上巨大的褶皺系和構(gòu)造盆地到出現(xiàn)在個(gè)別露頭上或手標(biāo)本上的褶皺，以至顯微鏡下的微型褶皺。研究褶皺的形態(tài)、產(chǎn)狀、分布和組合特點(diǎn)及其形成方式和時(shí)代，對(duì)于揭示一個(gè)地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造的形成規(guī)律和發(fā)展史具有重要意義。許多礦產(chǎn)在成因、礦體產(chǎn)狀和空間分布上都與褶皺有密切關(guān)系。褶皺構(gòu)造還程度不同地影響水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件。因此，研究褶皺具有重要的理論意義和實(shí)際意義。斷層相關(guān)褶皺在

5、自然界野外露頭上常?？吹綌鄬雍婉薨櫹喟槎?。我們知道，斷層屬脆性破裂，而褶皺屬于塑性變形，這種脆性和韌性構(gòu)造在空間并存的現(xiàn)象看起來(lái)有些矛盾。巖石怎么能脆性破裂的同時(shí)發(fā)生韌性形變呢？關(guān)于斷層和褶皺空間并存的一種解釋是，構(gòu)造是在不同的時(shí)期，在不同的壓力和溫度下形成的。比如說(shuō)野外露頭看到的褶皺形成于5億年前地殼15公里深的地下，后來(lái)包含褶皺的巖體由于地殼運(yùn)動(dòng)隆升剝蝕至淺表，再遭受到另一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而形成斷層。很明顯，在這個(gè)例子中斷層切割了早期形成的褶皺，而與褶皺沒(méi)有幾何關(guān)系。但是在自然界中有很多例子表明斷層和褶皺是存在空間幾何關(guān)系的，這兩種構(gòu)造的形成是相互關(guān)聯(lián)的。我們把這種形成機(jī)制與斷層活動(dòng)有生成聯(lián)系

6、的褶皺稱為斷層相關(guān)褶皺。斷層相關(guān)褶皺理論是20世紀(jì)80年代以來(lái)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)取得的最重要的進(jìn)展之一。普林斯頓大學(xué)Suppe教授是這一理論的奠基人。1934年，Rich在研究阿巴拉契亞山低角度逆掩斷層時(shí)提出的斷層轉(zhuǎn)折褶皺的概念，半個(gè)世紀(jì)以后，Suppe（1983）將其定量化，建立了斷層形態(tài)與褶皺之間的幾何關(guān)系，以及斷層滑動(dòng)與褶皺發(fā)育的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。這種定量關(guān)系成為前陸褶皺-沖斷帶構(gòu)造解釋以及正演與反演模擬技術(shù)中平衡剖面方法的重要基礎(chǔ)。根據(jù)斷層性質(zhì)可以將斷層相關(guān)褶皺分為與逆斷層相關(guān)的斷層相關(guān)褶皺和與正斷層相關(guān)的斷層相關(guān)褶皺。自然界中，斷層相關(guān)褶皺按形成機(jī)制主要可以分為三種類型：斷層轉(zhuǎn)折褶皺、斷層傳播褶皺

7、和斷層滑脫褶皺。對(duì)這三種褶皺類型都已經(jīng)建立了較為成熟的幾何與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。一. 與逆（沖）斷層相關(guān)的褶皺在前陸地區(qū)，褶皺和逆（沖）斷層常常緊密伴生，關(guān)于褶皺和逆（沖）斷層的關(guān)系即褶皺作用和沖斷作用何者居于主導(dǎo)地位，地學(xué)界有兩種觀點(diǎn)。第一種觀點(diǎn)認(rèn)為在褶皺和逆沖斷層的形成中，褶皺作用占主導(dǎo)地位，褶皺變形由弱變強(qiáng)直至形成斷裂，如Hein（1921）的褶皺推覆模式以及Sitter（1964）關(guān)于褶皺和逆沖斷層關(guān)系的三種分類（延伸逆斷層、破裂逆斷層和剪開(kāi)逆斷層）。第二種觀點(diǎn)也是目前比較流行的斷層相關(guān)褶皺模式，認(rèn)為逆沖巖席在沿?cái)鄬踊瑒?dòng)過(guò)程中，當(dāng)從一個(gè)低層位斷坪經(jīng)斷坡爬升到高層位斷坪時(shí)或者當(dāng)斷面沿傾向終止時(shí)，

8、在斷坡處或者斷層端點(diǎn)處形成以背斜為主的褶皺，即斷層相關(guān)褶皺。在斷層相關(guān)褶皺中，斷面的形態(tài)和沿傾向的延伸取決于巖層的力學(xué)性質(zhì)。理論上，在泥頁(yè)巖、膏鹽巖等軟弱巖層中易形成斷坪，在此斷面常平行于巖層層面發(fā)育，即所謂的滑脫面；而在灰?guī)r、自云巖、致密砂巖等強(qiáng)硬巖層中，斷面以一定角度切截這些硬巖層而形成斷坡，或者終止于此?？梢?jiàn)滑脫面（層）的發(fā)育是斷層相關(guān)褶皺形成的基本條件之一。由于地層內(nèi)部的非均一性，這在軟硬相間的沉積巖層內(nèi)很容易實(shí)現(xiàn)。因此，由斷坪-斷坡構(gòu)成的臺(tái)階狀逆沖斷層以及與此相關(guān)的褶皺就成為前陸地區(qū)的常見(jiàn)構(gòu)造樣式。(1).斷層轉(zhuǎn)折褶皺斷層轉(zhuǎn)折褶皺的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型由Suppe（1983）建立。巖層變形發(fā)生

9、在活動(dòng)軸面和不活動(dòng)軸面之間的區(qū)域，這兩個(gè)軸面位于斷層的上方，活動(dòng)軸面下端位于斷層的拐點(diǎn)（斷層面傾角發(fā)生變化的位置）上。變形首先發(fā)生于活動(dòng)軸面，活動(dòng)軸面左側(cè)的巖層未發(fā)生傾斜變形，變形巖層沿?cái)鄬酉蛏匣?。不活?dòng)軸面代表了活動(dòng)軸面的原始位置，變形前不活動(dòng)軸面與活動(dòng)軸面重合，變形發(fā)生后不活動(dòng)軸面與活動(dòng)軸面分離，活動(dòng)軸面位置不變，不活動(dòng)軸面沿?cái)鄬用婊?，不活?dòng)軸面與活動(dòng)軸面之間的區(qū)域組成膝折帶，膝折帶的寬度等于斷層的滑移量。膝折帶遷移（加寬）形成斷層轉(zhuǎn)折褶皺，褶皺翼部?jī)A斜巖層的傾角不變，傾斜巖層的寬度與斷層滑移量呈正比關(guān)系。這樣形成的褶皺后翼長(zhǎng)（取決于下盤(pán)斷坡），前翼短，后翼平緩，前翼傾角可達(dá)10030

10、以上，背斜一般發(fā)育平頂。Suppe（1983）提出了一個(gè)定量方法，把褶皺形態(tài)與沖斷層的幾何學(xué)聯(lián)系起來(lái)，便于構(gòu)建理想的斷層轉(zhuǎn)折褶皺的平衡剖面。應(yīng)用Suppe的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，把變形構(gòu)造恢復(fù)到變形前狀態(tài)，需要以下幾個(gè)假定條件：斷坪一斷坡一斷坪的斷層形態(tài)形成于斷層滑動(dòng)之前或滑動(dòng)開(kāi)始之時(shí)；上盤(pán)在固定的下盤(pán)之上運(yùn)動(dòng)；下盤(pán)不變形；上盤(pán)斷坪上的斷層位移是不變的，而在上盤(pán)斷坡上，位移向上減?。∕cConnell等，1994，1997）。按斷層面的產(chǎn)狀，可將斷層分為向形斷層與背形斷層。向形斷層轉(zhuǎn)折褶皺形成于向上叫曲的向形斷層之上，其活動(dòng)軸面位于褶皺向斜區(qū)（斷層的拐點(diǎn)上）；不活動(dòng)軸面位于褶皺背斜區(qū)，隨斷層的滑移而遷移

11、。背形斷層轉(zhuǎn)折褶皺形成于向下凹曲的背形斷層之上；活動(dòng)軸面固定在斷層拐點(diǎn)上，通常位于褶皺背斜區(qū)；不活動(dòng)軸面則位于向斜區(qū)，并隨斷層上盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)。(2).斷層傳播褶皺在斷層生長(zhǎng)速率相對(duì)小于滑動(dòng)速率，或在斷層滑動(dòng)量增加而斷層端點(diǎn)固定時(shí)，就易形成斷層傳播褶皺。該類斷層前翼傾角大，有時(shí)陡立甚至倒轉(zhuǎn)；后翼相對(duì)寬緩。在斷層端點(diǎn)之上地層中背斜具有雙軸面，在斷層端點(diǎn)之下的背斜中具有單軸面（Suppe和Medwedeff，1990）。當(dāng)沖斷層斷坡自平行層面的斷層段向上傳播時(shí)，斷層傳播褶皺就開(kāi)始發(fā)育。斷層相關(guān)褶皺的沖斷層與褶皺之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系，曾用斷層傳播褶皺（Suppe和Medwedeff，1990；Chester

12、和Chester，1990）、突破沖斷褶皺（Fischer等，1992）和斷層位移梯度褶皺（Wickham，1995）來(lái)描述。這些模型都具有以下特征（McConnell等，1997）：褶皺陡翼的地層首先經(jīng)過(guò)一個(gè)傾斜的向斜樞紐；上盤(pán)在固定的下盤(pán)之上運(yùn)動(dòng)；下盤(pán)巖石不變形；斷坡上的位移向上均一減?。粩嗥虑写┫蛐睒屑~向上發(fā)育。為了描述斷層傳播褶皺的基本概念，假定剖面中的斷坡從滑脫面向上傳播（并不是所有的斷層轉(zhuǎn)折褶皺都是從滑脫斷層發(fā)育而來(lái)的）。換句話說(shuō)，斷層傳播褶皺是指由于斷層產(chǎn)狀的改變，逆沖斷層由深部層位向淺部層位擴(kuò)展時(shí)，由于應(yīng)力的減弱，斷裂變形被褶皺變形所取代，在其前鋒斷層端點(diǎn)處形成斷層傳播褶皺。褶

13、皺變形吸收了斷層的位移滑動(dòng)量。斷層傳播褶皺常形成于地殼淺層，多出現(xiàn)在沖斷構(gòu)造帶的前緣隱伏前鋒帶。斷層傳播褶皺的特點(diǎn)是：形態(tài)不對(duì)稱，前翼陡窄，后翼寬緩；向斜“固定”在斷層轉(zhuǎn)折處；隨深度加大褶皺越來(lái)越緊閉，淺部通常表現(xiàn)為不對(duì)稱箱狀背斜，深部逐漸過(guò)渡為尖棱狀褶皺；背斜軸面的分叉點(diǎn)與斷層端點(diǎn)在同一地層面上；背斜軸面在斷面上的終止點(diǎn)和斷層轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的距離即是斷層的傾向滑動(dòng)量；斷層滑動(dòng)量向上減小，至斷層端點(diǎn)處變?yōu)榱恪?3).斷層滑脫褶皺斷層滑脫褶皺也稱滑脫褶皺，它是在一個(gè)或多個(gè)滑脫層之上形成的收縮背斜（Dahlstrom，1990）。其形成往往與滑脫層底部或滑脫層中存在的一條或多條層平行斷層的運(yùn)動(dòng)有成生關(guān)

14、系，當(dāng)受到水平擠壓外力作用時(shí)，沿層平行斷層的位移傳遞到上盤(pán)地層中形成的褶皺即為滑脫褶皺。這類褶皺與沖斷層斷坡無(wú)直接關(guān)系，而滑脫斷層之上的分布式變形有關(guān)?；擇薨櫽?個(gè)基本特征：在滑脫層之下或之中往往存在一條或多條底部滑脫斷層；底部滑脫層在褶皺核部發(fā)生加厚；滑脫層之上的能干巖層，在變形過(guò)程中厚度、長(zhǎng)度不變；同生長(zhǎng)地層向褶皺頂部厚度減薄，褶皺翼呈扇狀旋轉(zhuǎn)。二. 與正斷層相關(guān)的褶皺在張性構(gòu)造環(huán)境中的正斷層活動(dòng)也能造成斷層相關(guān)褶皺。與之有關(guān)部分褶皺的樞紐與斷層的走向平行或近于平行，一般局限予緊鄰斷層面的區(qū)域。如反牽引褶皺（滾動(dòng)背斜）。反牽引褶皺（滾動(dòng)背斜）反牽引褶皺（滾動(dòng)背斜）的形成是沿向上彎曲（鏟式

15、）正斷層的運(yùn)動(dòng)所造成的，由于鏟式正斷層的運(yùn)動(dòng)在上、下盤(pán)之間形成了一種潛在的空隙，隨后上盤(pán)巖層在重力作用下彎曲垮塌進(jìn)入空隙，形成反牽引彎曲的褶皺。反牽引褶皺（滾動(dòng)背斜）的幾何形態(tài)受斷層面及上盤(pán)巖層充滿潛在空間機(jī)制的控制。變形機(jī)制包括垂直簡(jiǎn)單剪切、傾斜的簡(jiǎn)單剪切和撓曲滑動(dòng)。變形機(jī)制的類型取決于受影響的巖層的巖性。 另?yè)?jù)研究，松遼盆地深層徐家圍子斷陷中的“凹中隆”構(gòu)造就是正斷層相關(guān)褶皺的一種表現(xiàn)。圖1中說(shuō)明在拉張伸展環(huán)境下，正斷層相關(guān)褶皺演化形成“凹中隆”的過(guò)程，其中背斜構(gòu)成“凹中隆”，向斜可構(gòu)成斷陷盆地。此模式演化可分A、B、C、D、E五個(gè)演化階段。A.臺(tái)階狀正斷層初始形成期 原始近水平產(chǎn)狀的先存

16、沉積地層（由老到新分為l、2、3、4、5層），在拉張應(yīng)力作用下，追蹤早期節(jié)理及層及薄弱帶（如2層與3層之間）形成臺(tái)階狀正斷層雛形。在3層、4層上追蹤早期節(jié)理形成上斷坡，2層與3層之間追蹤層間薄弱帶形成上斷坪，1層、2層上追蹤早期共軛節(jié)理的一組形成下斷坡，最后在1層底部追蹤層間薄弱帶形成下斷坪（圖1-A）。B.拉張空間形成期 隨著拉張應(yīng)力的持續(xù)作用，正斷層上盤(pán)、下盤(pán)地層順臺(tái)階狀正斷層拉開(kāi)、拆離，在地表及地腹分別形成拉張空間I與隱伏拉張空間II（圖1-B）。C.“凹中隆”形成期 由于重力作用，上盤(pán)地層彎曲、塌陷填補(bǔ)拉張空間，從而在地表同時(shí)形成斷陷盆地I與斷陷盆地II，斷陷盆地I與斷陷盆地II之間則

17、出現(xiàn)一個(gè)背斜隆起的“凹中隆”構(gòu)造樣式（圖1-C）?！鞍贾新　钡囊?guī)模受臺(tái)階狀正斷層上斷坪長(zhǎng)度控制，圖1 臺(tái)階狀正斷層相關(guān)褶皺演化示意圖(據(jù)李忠權(quán)，2008)上斷坪長(zhǎng)度越長(zhǎng)，“凹中隆”背斜的可能寬度則越寬。斷陷盆地I與斷陷盆地II在控盆構(gòu)造特征上還存在一定的差異。斷陷盆地I可見(jiàn)拉張正斷層直接控制了斷陷盆地的發(fā)育；斷陷盆地II則表現(xiàn)為隱伏正斷層控制盆地的發(fā)育，地表看不出有斷層的直接控制作用，表現(xiàn)為塌陷盆地的特征。當(dāng)這兩個(gè)斷陷盆地被后期沉積物充填，則在盆地邊緣（如“凹中隆”接觸部位）可出現(xiàn)上超角度不整合。D.“凹中隆”演變期隨著拉張應(yīng)力的持續(xù)作用，正斷層位移量不斷加大，兩側(cè)斷陷盆地規(guī)模則隨之增大，“凹

18、中隆”規(guī)模則不斷縮小。此時(shí)，3層、4層上的拉張位移量與1層、2層上的拉張位移量可以不同，應(yīng)此可以出現(xiàn)斷陷盆地I與斷陷盆地II規(guī)模不一致的現(xiàn)象。為了保持“凹中隆”的存在，3層、4層上的伸展位移量應(yīng)小于上斷坪的長(zhǎng)度（圖1-D）。E.“凹中隆”消亡期 當(dāng)3層、4層上的拉張位移量大于上斷坪的長(zhǎng)度時(shí)，“凹中隆”構(gòu)造消失，斷陷盆地l與斷陷盆地II則聯(lián)為體，形成一個(gè)大型斷陷盆地（圖1-E）。以上這一演化過(guò)程揭示了由于斷層面產(chǎn)狀的臺(tái)階狀（彎曲狀）變化，在拉張應(yīng)力作用下，正斷層相關(guān)褶皺的演化過(guò)程，注意背斜“凹中隆”構(gòu)造從形成到消亡的全過(guò)程。這里只分析了兩個(gè)“斷坡一斷坪”的情況，如果“斷坡一斷坪”更多，則情況更復(fù)

19、雜。通過(guò)以上演化研究發(fā)現(xiàn)，背斜“凹中隆”這一局部隆起與其兩側(cè)的斷陷盆地形成時(shí)間相同，但分屬不同時(shí)期的沉積地質(zhì)體，是兩期盆地的產(chǎn)物，因此，它們之間表現(xiàn)為上超角度不整合接觸。二. 斷層相關(guān)褶皺研究新進(jìn)展自Suppe首次將其定量化，建立了褶皺形態(tài)與斷層形態(tài)和斷層滑動(dòng)之間的定量關(guān)系，奠立了斷層相關(guān)褶皺理論的基本模型。20年來(lái)，不但建立了斷層傳播褶皺、斷層滑脫褶皺等基本端員類型的幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，也建立與完善了斷層相關(guān)褶皺疊加樣式的幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，例如疊瓦構(gòu)造、構(gòu)造楔與干涉構(gòu)造等。研究同構(gòu)造沉積作用， 建立了生長(zhǎng)斷層相關(guān)褶皺的幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，將沉積作用與斷裂作用、褶皺作用及構(gòu)造隆升作用等有機(jī)地

20、聯(lián)系起來(lái)?？紤]地層的力學(xué)性質(zhì)與變形差異，提出與建立了剪切斷層轉(zhuǎn)折褶皺理論，并建立了斷層相關(guān)褶皺的一系列力學(xué)模型。20 年來(lái)，斷層相關(guān)褶皺的基本研究方法經(jīng)歷了由二維剖面與平面分析向全三維空間分析的轉(zhuǎn)變，由幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型向力學(xué)模型的轉(zhuǎn)變，實(shí)驗(yàn)?zāi)M技術(shù)與數(shù)值模擬技術(shù)在斷層相關(guān)褶皺理論模型的建立與檢驗(yàn)中發(fā)揮了重要作用。斷層相關(guān)褶皺的理論和方法在工程地質(zhì)、地震災(zāi)害預(yù)報(bào)與油氣勘探開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。中國(guó)在天山、祁連山和龍門(mén)山等相鄰的前陸盆地的活動(dòng)構(gòu)造與含油氣圈閉研究中， 應(yīng)用斷層相關(guān)褶皺的理論與方法取得了重要進(jìn)展。在斷層相關(guān)褶皺研究方法中，在以下幾個(gè)方面有比較新的發(fā)展：1.剖面復(fù)原的新技術(shù)構(gòu)造

21、地質(zhì)演化剖面廣泛應(yīng)用于構(gòu)造剖面解釋、檢驗(yàn)與古構(gòu)造分析中。例如， 要確定構(gòu)造解釋是否合理，構(gòu)造的形成時(shí)間，構(gòu)造發(fā)生改造的時(shí)間，或確定構(gòu)造形成時(shí)期與油氣生運(yùn)聚高峰期的匹配關(guān)系，就需要對(duì)現(xiàn)今構(gòu)造剖面進(jìn)行恢復(fù)或復(fù)原。但傳統(tǒng)的層拉平技術(shù)或根據(jù)厚度及孔隙度2深度關(guān)系的回剝技術(shù)往往產(chǎn)生很多假象，或者是給出面積不平衡的恢復(fù)剖面。對(duì)這樣的復(fù)原剖面，可信度很低且往往產(chǎn)生誤導(dǎo)。針對(duì)傳統(tǒng)方法的缺陷，Nunns、Shaw、Suppe 等學(xué)者逐漸建立了傾斜剪切復(fù)原技術(shù)。這一技術(shù)不受褶皺機(jī)制（例如膝折帶遷移、翼旋轉(zhuǎn)等）或構(gòu)造環(huán)境（伸展體制或擠壓體制）的約束，其復(fù)原剖面反而能為褶皺機(jī)制提供信息。這一技術(shù)遵循剖面面積守恒原理，

22、在復(fù)原的過(guò)程中采取平行褶皺軸面的傾斜恢復(fù)矢量向下移動(dòng)進(jìn)行逐層復(fù)原（或稱為拉平），傾斜恢復(fù)矢量與褶皺矢量大小相等、方向相反，反映原來(lái)褶皺應(yīng)被恢復(fù)的方位與大小。在根據(jù)地震、井、地表露頭建立的剖面上可以直接觀察褶皺軸面，從而確定其方位。褶皺軸面通常能滿足剖面進(jìn)行復(fù)原的條件，即面積守恒、合乎地質(zhì)原理。2. 二維平衡剖面向三維平衡模型的轉(zhuǎn)變隨著地表制圖、鉆井及三維地震勘探等不斷開(kāi)展，三維數(shù)據(jù)急劇增多。同時(shí)，計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力、可視化技術(shù)也不斷增強(qiáng)，促進(jìn)了由二維（平面、剖面）模型向三維模型的轉(zhuǎn)變。斷層相關(guān)褶皺模型從二維向三維的轉(zhuǎn)變表現(xiàn)在三個(gè)方面: 斷層相關(guān)褶皺的三維描述或表征、恢復(fù)、正演模擬的新技術(shù)不斷完善

23、；對(duì)斷層相關(guān)褶皺的自然實(shí)例或?qū)嶒?yàn)?zāi)Ｐ烷_(kāi)展了大量深入研究；對(duì)斷層相關(guān)褶皺的三維生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，例如褶皺側(cè)向終止、位移傳遞帶、跨走向的不連續(xù)性等的效應(yīng)或幾何學(xué)特征已有大量研究。對(duì)斷層相關(guān)褶皺的三維幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)的研究逐漸加深。三維復(fù)原方法借助于平衡約束條件與變形機(jī)制假設(shè)來(lái)恢復(fù)未變形的幾何學(xué)特點(diǎn)，最近取得較大進(jìn)展。在前人研究的成果基礎(chǔ)上，Rouby等建立了綜合的去褶皺與去斷層方法，應(yīng)用彎滑、均一傾斜剪切及非均一傾斜剪切等多種去褶皺機(jī)制， 可以對(duì)不同構(gòu)造環(huán)境（擠壓或伸展）的復(fù)雜的褶皺與斷層面進(jìn)行三維復(fù)原。先應(yīng)用有限三角元最佳擬合法去褶皺，再假設(shè)剛體斷塊運(yùn)動(dòng)在平面上通過(guò)多邊形元對(duì)斷層位移進(jìn)行恢

24、復(fù)從而去斷層。Rouby等的方法可以得到：三維位移場(chǎng)（為褶皺矢量與斷層矢量之和），反映變形的運(yùn)動(dòng)學(xué)；斷層滑動(dòng)方向，可用來(lái)分析三維位移總體格架中斷塊的活動(dòng)特點(diǎn)；應(yīng)變特點(diǎn)，對(duì)所恢復(fù)的面進(jìn)行應(yīng)變分析，可以顯示地下變形過(guò)程，從而確定高應(yīng)變區(qū)域，對(duì)油氣而言，這些部位常是有利儲(chǔ)集體發(fā)育區(qū)。3. 幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型向力學(xué)模型的轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)學(xué)模型依賴于速度分布，但不一定在力學(xué)機(jī)制上是完全可靠的。采取力學(xué)模擬的手段，可以檢驗(yàn)這些運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的不斷增大， 已開(kāi)發(fā)出三維力學(xué)模擬軟件，如Itasca公司的 PFC3D軟件。該軟件應(yīng)用固體力學(xué)原理，采取特征元方法可以進(jìn)行固體材料變形的數(shù)值模擬。St

25、rayer 等應(yīng)用該軟件對(duì)沖斷系統(tǒng)進(jìn)行了三維力學(xué)數(shù)值模擬，對(duì)沖斷層的運(yùn)動(dòng)學(xué)及力學(xué)作用過(guò)程開(kāi)展定量研究，研究表明，沖斷層側(cè)向傳播較縮短作用要快，沖斷位移與傳播長(zhǎng)度之比為61 5%；沖斷層在橫剖面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往也有向面外運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。Cardozo 等建立了斷層傳播褶皺的力學(xué)模型，并將其與三角剪切運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行對(duì)比。斷裂作用與傳播褶皺作用同時(shí)發(fā)生的力學(xué)過(guò)程，受控于三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)，即斷層的滑動(dòng)量，斷層的傳播量，斷層端點(diǎn)前方巖石的內(nèi)部應(yīng)變。對(duì)不可壓縮的材料而言，力學(xué)模型得到的褶皺幾何形態(tài)、有限應(yīng)變及速度場(chǎng)與三角剪切運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的結(jié)果完全一致。對(duì)可壓縮的摩擦材料而言，力學(xué)模型在斷層端線前方形成一個(gè)三角形剪切帶，在褶皺后翼產(chǎn)生一個(gè)共軛剪切帶，兩者都隨斷層端線的傳播而遷移；共軛剪切帶與斷層傾向相反，形成一個(gè)緩傾的背斜形后翼，但斷層并沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)折。4. 在工程地質(zhì)與地震災(zāi)害預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用斷裂在活動(dòng)過(guò)程中，在其轉(zhuǎn)折點(diǎn)的上方或傳播端點(diǎn)的前方將形成褶皺。根據(jù)褶皺的幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)可以推測(cè)隱伏其下的盲沖斷層的活動(dòng)特點(diǎn)。因此，斷層相關(guān)褶皺的原理與方法在工程地質(zhì)、地震災(zāi)害預(yù)報(bào)方面獲得了廣泛應(yīng)用并取得了極大成功。5. 在油氣勘探開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用斷層相關(guān)褶皺的原理與方法在油氣勘探與開(kāi)發(fā)領(lǐng)域獲得了極大的成功。表現(xiàn)在三個(gè)方面:（1）在資料較少或品質(zhì)不好的地區(qū)，可以建立構(gòu)造模型，根據(jù)構(gòu)造模型預(yù)測(cè)地下構(gòu)造的