平衡剖面技術(shù)恢復(fù)云南蘭坪—金頂?shù)貐^(qū)白堊紀(jì)地層縮短歷史及其意義.docx

1、文章編號(hào)：1006S16(2011)03-02434)6平衡剖面技術(shù)恢復(fù)云南蘭坪一金頂?shù)貐^(qū)白堊紀(jì)地層縮短歷史及其意義劉禮潔，郭福生，姜勇彪，朱志軍(東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西撫州344000)摘要：蘭坪盆地為中新生代陸內(nèi)盆地，地處歐亞板塊與印度板塊的拼合帶，其中蘭坪金頂?shù)貐^(qū)白堊系發(fā)育，很好地記錄了該區(qū)的區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征。通過(guò)野外實(shí)測(cè)和室內(nèi)資料整理，在蘭坪金頂?shù)貐^(qū)選擇一條北西一南東向地質(zhì)剖面，用平衡剖面技術(shù)恢復(fù)研究區(qū)白堊系因歐亞板塊與印度板塊碰撞而引起的北西一南東向地層縮短量，揭示盆地的性質(zhì)及變形歷史，檢驗(yàn)其地質(zhì)構(gòu)造解釋的正確合理性，并進(jìn)行數(shù)字化分析。研究結(jié)果表明，白堊系景星組下段至南新組沉

2、積期間地層總縮短量為2.938km,在南新組構(gòu)造活動(dòng)最為強(qiáng)烈。關(guān)鍵詞：蘭坪金頂?shù)貐^(qū)；白堊系；縮短量；平衡剖面技術(shù)中圖分類號(hào)：P534.53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A平衡剖面技術(shù)誕生于石油勘探實(shí)踐，從Dahlstrom(1969)提出此概念，至今經(jīng)歷了40余年的時(shí)間l，-31o在此期間，平衡剖面技術(shù)不斷得到完善，已成為油氣勘探中一項(xiàng)重要技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征分析，成為一種重要的模型解釋工具(4'8構(gòu)造剖面分為不平衡剖面、不能復(fù)原剖面、可復(fù)原或可承認(rèn)剖面、有價(jià)值平衡剖面4類。編制平衡剖面應(yīng)遵循體積守恒、面積守恒、層長(zhǎng)守恒、斷距守恒的原則。平衡剖面的制作有反演、正演和恢復(fù)3種方法。本文在云南

3、蘭坪盆地蘭坪金頂?shù)貐^(qū)選擇了一條有價(jià)值平衡剖面(北西一南東向剖面)，用平衡剖面技術(shù)方法恢復(fù)該區(qū)中生代白堊系縮短歷史，揭示其區(qū)域構(gòu)造意義。1研究區(qū)地質(zhì)背景云南蘭坪盆地位于云南省西部，地處歐亞板塊與印度板塊的拼合帶，是在海西褶皺帶基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的中新生代陸相裂谷沉積盆地，西以瀾滄江深大斷裂與保山盆地分界，東以哀牢山深大斷裂與滇中盆地分界：明。它是在瀾滄江洋和金沙江洋消亡后發(fā)展起來(lái)的一個(gè)中新生代陸內(nèi)盆地口"，由此形成了蘭坪金頂?shù)貐^(qū)的“推覆一滑動(dòng)”構(gòu)造體系。蘭坪思茅盆地勘探開(kāi)發(fā)研究工作起步早，地層學(xué)研究比較完善，目前地層命名已被廣泛收稿日期；2011-03-14基金項(xiàng)目：東華理工大學(xué)研究生創(chuàng)新

4、基金項(xiàng)目(DYCA10005),國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(UO9336O5)及中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(12120108180096)聯(lián)合資助。作看簡(jiǎn)介：劉禮潔(1986。，女，碩士研究生，專業(yè)方向沉積盆地分析，E-mail：lljl02510251025通訊作者：郭福生，E-mail：fsguo接受，白堊系按巖性、沉積旋PI等特征由老到新劃分為下白堊統(tǒng)景星組、上白堊統(tǒng)南新組及虎頭寺組。蘭坪金頂?shù)貐^(qū)下白堊統(tǒng)景星組由砂巖和泥巖組成，砂巖多為白色、灰綠色石英砂巖；上白堊統(tǒng)南新組為砂巖、砂礫巖及泥巖組成，巖石主要呈紫紅色，含灰質(zhì)較高；上白堊統(tǒng)虎頭寺組為一套單一的塊狀砂巖，一般含石英砂巖及長(zhǎng)石石英砂

5、巖，細(xì)粒為主，巖石常呈淺灰、黃灰或淺紅色。2平衡剖面恢復(fù)2.1測(cè)線剖面選取本文研究對(duì)象已建立了正確的地層柱狀圖模型，在一定的構(gòu)造變形研究基礎(chǔ)上，本次研究選取的剖面方向?yàn)楸蔽魑鞣较?，與本區(qū)主構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方向夾角小于30。，途徑蘭坪老縣城、金頂?shù)V區(qū)一帶，剖面全長(zhǎng)約為20.494km（見(jiàn)圖1）并由此制作出綜合剖面圖（見(jiàn)圖2）。依據(jù)平衡剖面編制復(fù)位的原理12_，3認(rèn)為這條剖面是相對(duì)塑性變形較小的地段，各套地層均可以確認(rèn)和對(duì)比，剖面上的主要構(gòu)造樣式清晰可辯，可以較好地兼顧盆地內(nèi)的構(gòu)造特征，是一條有價(jià)值平衡剖面。在剖面上選擇各標(biāo)志層面，分別為幻、T?、T3、T4,其中L至T2是南新組，T：至T是景星組上段，T

6、3至T是景星組下端。2.2平衡剖面恢復(fù)過(guò)程中參數(shù)的確定剝蝕補(bǔ)償：蘭坪金頂?shù)貐^(qū)乃至整個(gè)蘭坪盆地經(jīng)受過(guò)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，白堊系景星組與侏羅系壩注路組之間，白堊系虎頭寺組與古近系云龍組之間，地層存在著不整合面，需要對(duì)不整合面以下的地層進(jìn)行剝蝕補(bǔ)償。剝蝕量數(shù)據(jù)可以參考前人研究成果，但由于蘭坪金頂?shù)貐^(qū)缺乏可靠的剝蝕量數(shù)據(jù)，因此，主要采取厚度趨勢(shì)法進(jìn)行合理估算。斷距消除：在進(jìn)行平衡恢復(fù)之前，需要進(jìn)行斷距消除，重建地層沉積時(shí)的水平狀態(tài)。斷距消除時(shí)，淺部地層采取“彎滑機(jī)制”處理，深部地層采取“垂直/彎滑機(jī)制”處理,1314o去壓實(shí)：當(dāng)巖層厚度發(fā)生改變時(shí)，利用巖石的壓實(shí)曲線進(jìn)行去壓實(shí)校正，但只是針對(duì)巖性均勻的巖層，

7、對(duì)于巖性巖相橫向變化大的陸相盆地則無(wú)法直接使用，需要根據(jù)巖性的變化把剖面分割成巖性相對(duì)一致的區(qū)段分別進(jìn)行去壓實(shí)校正，再把校正后的各段重新拼接完成剖面（。本研究區(qū)各組內(nèi)巖性基本無(wú)變化，可認(rèn)為此剖面是巖性均勻的地層。3縮短率與縮短速率分析圖3為蘭坪盆地蘭坪金頂?shù)貐^(qū)北西西向平衡剖面恢復(fù)圖。通過(guò)平衡剖面恢復(fù)可以得到各演化階段剖面的構(gòu)造形態(tài)和長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。自景星組沉積以來(lái)，蘭坪金頂?shù)貐^(qū)始終處于擠壓變形狀態(tài)，各組地層沉積變形過(guò)程中均有地層縮短變形，并且從景星組到虎頭寺組，變形量逐漸增加。由圖3可以看出，南新組沉積期間有一個(gè)快速縮短變形期，反映蘭坪金頂?shù)貐^(qū)在這個(gè)時(shí)期地層變形量較大，盆地處于相對(duì)活動(dòng)期。表1為本次

8、平衡剖面的研究成果。本剖面現(xiàn)今長(zhǎng)度約為20.494km,景星組下段至南新組沉積期間地層總縮短量約為2.938kmo從縮短率的分配（見(jiàn)圖4）上可以看出剖面反映的變形縮短過(guò)程明顯呈現(xiàn)一個(gè)相對(duì)較快縮短期，并且地層由老到新，縮短最越來(lái)越大。景星組下段沉積期為一個(gè)相對(duì)較慢的縮短期，縮短量約為0.696km,占整個(gè)研究區(qū)間縮短量的23.690%。景星組上段，縮短址約為0.932km,占整個(gè)研究區(qū)間縮短量的31.722%0南新組沉積期為一個(gè)快速縮短期，縮短量約為1.310km,占整個(gè)研究區(qū)間縮短量的44.588%。0_2km國(guó)全新世司古新統(tǒng)果郎組'旬下白堊統(tǒng)景星級(jí)匕習(xí)實(shí)、推測(cè)地層界限目實(shí)逆掩斷層函更

9、新世應(yīng)古新統(tǒng)云龍組統(tǒng)組統(tǒng)組羅左«洞侏開(kāi)三組中花上山啟如普青質(zhì)日實(shí)測(cè)正斷層叼地層產(chǎn)狀圖1研究區(qū)附近地質(zhì)困Fig.1GeologicalmapofthestudiedareainLanping-Jindingarea全新世區(qū)，上新統(tǒng)三營(yíng)組叵漸新統(tǒng)？|KJ|景星組上段K/|景星組下段|V偵注路組Eb寶相寺組|Ey|古新統(tǒng)云龍組"丫|斷層圖2綜合地質(zhì)剖面困Fig.2Generalizedgeologicprofile£僉癥oooooo»ooooooo4321ooooooooooooo4321ooooooooooooo4321kmT,至L景星組下段圖3Fig3標(biāo)志

10、層長(zhǎng)度/km地層年代縮短策/km縮短率/%累計(jì)縮短率/%蘭坪金頂?shù)貐^(qū)北西-南東向平衡剖面恢復(fù)圖NW-SEbalancedsectionacrosstheLanping-Jindingarea衰1蘭坪金頂?shù)貐^(qū)北西一南東向平衡剖面白堊系地層縮短特征Tab1TheCretaceousstratashorteningcharacterfromaNW-SEprofileintheLanping-JindingareaT.21.97423.284K2n1.31044.588100.00024.216Kj0.93231.72255.41224.912KJ0.69623.69023.690合計(jì)2.938100

11、.000%、*ig虢方Be000000u8642_50縮短率/%景計(jì)縮短率/%圖4縮短率-時(shí)間曲線圖Fig.4Theshorteningratio-timecurvediagram4討論與結(jié)論劉棟梁等認(rèn)為，印度板塊自距今約55Ma開(kāi)始與亞歐板塊碰撞；宋廷光認(rèn)為，受印度板塊與歐亞板塊碰撞影響，整個(gè)中國(guó)西部地區(qū)處于擠壓縮短環(huán)境，出現(xiàn)許多同沉積逆沖斷層；覃功炯等認(rèn)為，蘭坪金頂?shù)貐^(qū)的喜馬拉雅構(gòu)造是東西兩邊的對(duì)沖形式。本文用平衡剖面方法恢復(fù)蘭坪金頂?shù)貐^(qū)的一條北西西向剖面，得出該剖面在整個(gè)白堊紀(jì)期間地層均有縮短變形，表明蘭坪盆地處于擠壓應(yīng)力場(chǎng)，白堊系處于長(zhǎng)期縮短變形狀態(tài)，與上述研究結(jié)果吻合。同時(shí)，可以清楚

12、地揭示蘭坪盆地屬于同沉積擠壓盆地。白堊系景星組下段到南新組沉積期間地層總縮短量為2.938km,而且從老到新縮短率明顯增加，表明白堊系擠壓越來(lái)越強(qiáng)烈，尤其南新組表現(xiàn)的最為強(qiáng)烈。研究結(jié)果深化了對(duì)金頂?shù)V床的成因認(rèn)識(shí)，為青藏高原東一北緣新生代Pb-Zn-Cu-Ag成礦系統(tǒng)及發(fā)育體制研究提供了區(qū)域構(gòu)造背景。因此，平衡剖面技術(shù)既檢測(cè)了前人對(duì)地質(zhì)構(gòu)造解釋的合理性，又可以對(duì)構(gòu)造變形進(jìn)行數(shù)字化分析，為區(qū)域構(gòu)造的認(rèn)識(shí)和油氣資源評(píng)價(jià)提供依據(jù)。參考文獻(xiàn)1DahlstromCDA.Balancedcrosssection(J.CanadianJournalofEarthSciences,1969,36(6):743-

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24、DINWFSD-1PENGHua1,2,MAXiu-min1,2,JIANGJing-jie12(1.KeyLabofNeotectonicMovementandGeohazrds,MinistryofLandandResources,Beijing100081,China；2.InstituteofGtomechanics,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100081,China)Abstract：Coredifferentialstrainanalysismethodisoneoftheprimarymeansofin-situstres

25、smeasurementinWFSD.Throughthepressurevessel,theexperimentalsamplestakenfromdifferentdepthsarepressured.Anditisobservedthattheproducedcracksarere-closedduetothepreviouslylossstratumstress.Thetechnologyisthatthesizeanddirectionofprincipalstressaredeterminedbydifferentialstainanalysisintheprocessofcrac

26、kclosure.Thisarticledescribestheprincipleanddataprocessingmethodofin-situstressmeasurementbydifferentialstrainanalysis(DSA)inWFSD-1.Andthestressprofileisestablishedwithdepthinthehole.TestresultsshowthatthestressstatesoftheupperandlowerplateintheYingxiu-Beichuanfaultaresignificantdifferences.Regional

27、in-situstressnotonlyincreaseswithdepth,butalsoconcernswiththegeologicalstructure,rockphysicalpropertiesandotherfactors.Keywords:WenchuanFaultScientificDrilling(WFSD)；Yingxiu-Beichuanfault；differentialstrainanalysis;in-situstressmeasurement；slidingcriterion(上接第248頁(yè))CRETACEOUSDEFORMATIONHISTORYDETERMINEDBYRESTORATIONOFTHEBALANCEDSECTIONACROSSTHELANPIN