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

1、文章編號：1006S16(2011)03-02434)6平衡剖面技術恢復云南蘭坪一金頂?shù)貐^(qū)白堊紀地層縮短歷史及其意義劉禮潔，郭福生，姜勇彪，朱志軍(東華理工大學地球科學學院，江西撫州344000)摘要：蘭坪盆地為中新生代陸內盆地，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)域構造運動特征。通過野外實測和室內資料整理，在蘭坪金頂?shù)貐^(qū)選擇一條北西一南東向地質剖面，用平衡剖面技術恢復研究區(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，揭示盆地的性質及變形歷史，檢驗其地質構造解釋的正確合理性，并進行數(shù)字化分析。研究結果表明，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,在南新組構造活動最為強烈。關鍵詞：蘭坪金頂?shù)貐^(qū)；白堊系；縮短量；平衡剖面技術中圖分類號：P534.53文獻標識碼：A平衡剖面技術誕生于石油勘探實踐，從Dahlstrom(1969)提出此概念，至今經歷了40余年的時間l，-31o在此期間，平衡剖面技術不斷得到完善，已成為油氣勘探中一項重要技術，并廣泛應用于區(qū)域構造運動特征分析，成為一種重要的模型解釋工具(4'8構造剖面分為不平衡剖面、不能復原剖面、可復原或可承認剖面、有價值平衡剖面4類。編制平衡剖面應遵循體積守恒、面積守恒、層長守恒、斷距守恒的原則。平衡剖面的制作有反演、正演和恢復3種方法。本文在云南

3、蘭坪盆地蘭坪金頂?shù)貐^(qū)選擇了一條有價值平衡剖面(北西一南東向剖面)，用平衡剖面技術方法恢復該區(qū)中生代白堊系縮短歷史，揭示其區(qū)域構造意義。1研究區(qū)地質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上發(fā)育起來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)展起來的一個中新生代陸內盆地口"，由此形成了蘭坪金頂?shù)貐^(qū)的“推覆一滑動”構造體系。蘭坪思茅盆地勘探開發(fā)研究工作起步早，地層學研究比較完善，目前地層命名已被廣泛收稿日期；2011-03-14基金項目：東華理工大學研究生創(chuàng)新

4、基金項目(DYCA10005),國家自然科學基金項目(UO9336O5)及中國地質調查局地質調查工作項目(12120108180096)聯(lián)合資助。作看簡介：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石石英砂

5、巖，細粒為主，巖石常呈淺灰、黃灰或淺紅色。2平衡剖面恢復2.1測線剖面選取本文研究對象已建立了正確的地層柱狀圖模型，在一定的構造變形研究基礎上，本次研究選取的剖面方向為北西西方向，與本區(qū)主構造運動方向夾角小于30。，途徑蘭坪老縣城、金頂?shù)V區(qū)一帶，剖面全長約為20.494km（見圖1）并由此制作出綜合剖面圖（見圖2）。依據(jù)平衡剖面編制復位的原理12_，3認為這條剖面是相對塑性變形較小的地段，各套地層均可以確認和對比，剖面上的主要構造樣式清晰可辯，可以較好地兼顧盆地內的構造特征，是一條有價值平衡剖面。在剖面上選擇各標志層面，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平衡剖面恢復過程中參數(shù)的確定剝蝕補償：蘭坪金頂?shù)貐^(qū)乃至整個蘭坪盆地經受過多期構造運動，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，需要對不整合面以下的地層進行剝蝕補償。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，主要采取厚度趨勢法進行合理估算。斷距消除：在進行平衡恢復之前，需要進行斷距消除，重建地層沉積時的水平狀態(tài)。斷距消除時，淺部地層采取“彎滑機制”處理，深部地層采取“垂直/彎滑機制”處理,1314o去壓實：當巖層厚度發(fā)生改變時，利用巖石的壓實曲線進行去壓實校正，但只是針對巖性均勻的巖層，

7、對于巖性巖相橫向變化大的陸相盆地則無法直接使用，需要根據(jù)巖性的變化把剖面分割成巖性相對一致的區(qū)段分別進行去壓實校正，再把校正后的各段重新拼接完成剖面（。本研究區(qū)各組內巖性基本無變化，可認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圖。通過平衡剖面恢復可以得到各演化階段剖面的構造形態(tài)和長度數(shù)據(jù)。自景星組沉積以來，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快速縮短變形期，反映蘭坪金頂?shù)貐^(qū)在這個時期地層變形量較大，盆地處于相對活動期。表1為本次

8、平衡剖面的研究成果。本剖面現(xiàn)今長度約為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（見圖4）上可以看出剖面反映的變形縮短過程明顯呈現(xiàn)一個相對較快縮短期，并且地層由老到新，縮短最越來越大。景星組下段沉積期為一個相對較慢的縮短期，縮短量約為0.696km,占整個研究區(qū)間縮短量的23.690%。景星組上段，縮短址約為0.932km,占整個研究區(qū)間縮短量的31.722%0南新組沉積期為一個快速縮短期，縮短量約為1.310km,占整個研究區(qū)間縮短量的44.588%。0_2km國全新世司古新統(tǒng)果郎組'旬下白堊統(tǒng)景星級匕習實、推測地層界限目實逆掩斷層函更

9、新世應古新統(tǒng)云龍組統(tǒng)組統(tǒng)組羅左«洞侏開三組中花上山啟如普青質日實測正斷層叼地層產狀圖1研究區(qū)附近地質困Fig.1GeologicalmapofthestudiedareainLanping-Jindingarea全新世區(qū)，上新統(tǒng)三營組叵漸新統(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綜合地質剖面困Fig.2Generalizedgeologicprofile£僉癥oooooo»ooooooo4321ooooooooooooo4321ooooooooooooo4321kmT,至L景星組下段圖3Fig3標志

10、層長度/km地層年代縮短策/km縮短率/%累計縮短率/%蘭坪金頂?shù)貐^(qū)北西-南東向平衡剖面恢復圖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2.938100

11、.000%、*ig虢方Be000000u8642_50縮短率/%景計縮短率/%圖4縮短率-時間曲線圖Fig.4Theshorteningratio-timecurvediagram4討論與結論劉棟梁等認為，印度板塊自距今約55Ma開始與亞歐板塊碰撞；宋廷光認為，受印度板塊與歐亞板塊碰撞影響，整個中國西部地區(qū)處于擠壓縮短環(huán)境，出現(xiàn)許多同沉積逆沖斷層；覃功炯等認為，蘭坪金頂?shù)貐^(qū)的喜馬拉雅構造是東西兩邊的對沖形式。本文用平衡剖面方法恢復蘭坪金頂?shù)貐^(qū)的一條北西西向剖面，得出該剖面在整個白堊紀期間地層均有縮短變形，表明蘭坪盆地處于擠壓應力場，白堊系處于長期縮短變形狀態(tài)，與上述研究結果吻合。同時，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越強烈，尤其南新組表現(xiàn)的最為強烈。研究結果深化了對金頂?shù)V床的成因認識，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)域構造背景。因此，平衡剖面技術既檢測了前人對地質構造解釋的合理性，又可以對構造變形進行數(shù)字化分析，為區(qū)域構造的認識和油氣資源評價提供依據(jù)。參考文獻1DahlstromCDA.Balancedcrosssection(J.CanadianJournalofEarthSciences,1969,36(6):743-

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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)CRETACEOUSDEFORMATIONHISTORYDETERMINEDBYRESTORATIONOFTHEBALANCEDSECTIONACROSSTHELANPIN