X型正断层构造特征及其构造物理模拟

张飞鹏, 陈兴鹏, 吴佳朋, 雒蓉, 李会慎, 张文婷. X型正断层构造特征及其构造物理模拟[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(9): 48-58. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.158
引用本文: 张飞鹏, 陈兴鹏, 吴佳朋, 雒蓉, 李会慎, 张文婷. X型正断层构造特征及其构造物理模拟[J]. 海洋地质前沿, 2022, 38(9): 48-58. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.158
ZHANG Feipeng, CHEN Xingpeng, WU Jiapeng, LUO Rong, LI Huishen, ZHANG Wenting. Structural characteristics and physical simulation of X-shaped normal faults[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(9): 48-58. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.158
Citation: ZHANG Feipeng, CHEN Xingpeng, WU Jiapeng, LUO Rong, LI Huishen, ZHANG Wenting. Structural characteristics and physical simulation of X-shaped normal faults[J]. Marine Geology Frontiers, 2022, 38(9): 48-58. doi: 10.16028/j.1009-2722.2021.158

X型正断层构造特征及其构造物理模拟

  • 基金项目: “渤海东部走滑断裂带形成机制及其控藏机理研究”(CCL2017TJTZLST0864)
详细信息
    作者简介: 张飞鹏(1988—),男,博士,主要从事油气区构造解析方面的研究. E-mail:fpzh2014@sina.com
  • 中图分类号: P618.13;P54

Structural characteristics and physical simulation of X-shaped normal faults

  • X型正断层是常见的伸展构造样式,其几何学特征、形成过程及成因机制缺乏系统研究。基于地震资料精细解释和构造物理模式实验,明确几何学特征,重构其形成过程,明确形成机制,并探讨控藏作用。研究结果表明,X型正断层分为新生型和继承型2大类。继承型X型正断层是基底断裂复活形成的,包括差异伸展和双向均匀伸展2种模式;新生型X正断层形成于张应力和剪应力配比关系为1:2~2:1范围内的应力背景;继承型X型正断层具有较好油气运移、储层改造等优势并且形成多类型圈闭,具有“多层楼”式的成藏模式。X型正断层的研究丰富了构造样式研究的理论认识,建立了合理的地质模型,为构造精细解释提供依据。

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  • 图 1  石臼坨地区区域位置图

    Figure 1. 

    图 2  明化镇组发育的X型正断层典型剖面(测线位置见图1)

    Figure 2. 

    图 3  深层X型正断层典型剖面(测线位置见图1)

    Figure 3. 

    图 4  X型正断层几何学参数示意图

    Figure 4. 

    图 5  继承型X型正断层物理模拟装置[10]

    Figure 5. 

    图 6  模型一双向均匀伸展构造物理模拟实验结果

    Figure 6. 

    图 7  模型一双向非均匀伸展构造物理模拟实验结果

    Figure 7. 

    图 8  模型二双向均匀伸展构造物理模拟实验结果

    Figure 8. 

    图 9  模型二双向非均匀伸展构造物理模拟实验结果

    Figure 9. 

    图 10  多应力叠加配比叠加装置及示意图

    Figure 10. 

    图 11  新生型X型正断层构造物理模拟实验剖面特征

    Figure 11. 

    图 12  继承型X型正断层形成模式图

    Figure 12. 

    图 13  新生型X型正断层形成模式图

    Figure 13. 

    图 14  典型继承型X型正断层油气成藏模式

    Figure 14. 

    表 1  石臼坨地区X型正断层几何学参数(测线位置见图1

    Table 1.  The geometric parameters of X-shaped normal faults (see Fig.1 for location of typical profiles)

    类型参数
    α1 /(°)α2 /(°)β1 /(°)β2 /(°)β3 /(°)Η/mW/mL/m测线号
    新生型74.57825.52247.51 5672 7000I-5000
    74.67625.41439.41 5502 0250I-4900
    69.673.521.416.537.91 6121 7500I-4800
    继承型66.462.823.627.2532 5937 8753 150I-4300
    63.37426.716502 4198 0002 550I-4200
    60.16329.927452 4944 9051 000I-4100
    65.66824.422462 2815 4001 800I-3900
    61.67028.420482 3336 0751 912T-3100
    66.469.323.620.7542 4004 5751 875T-3300
    70.76619.324452 0003 225525T-3500
    61.77128.319462 6194 350750T-3700
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    表 2  继承型X型断层构造物理模拟模型参数

    Table 2.  Geometric parameters of analogue modeling of the inherited X-shaped normal faults

    模型位移量模型参数模型位移量模型参数
    序号f1/cmf2/cmα1 /°α2 /(°H/cmL1/cm)L2/cm序号f1/cmf2/cmα1 /°α2 /°H/cmL1/cmL2/cm
    模型一双向均匀伸展14460601213.54.5模型二双向均匀伸展14460601592
    26660601213.54.526660601592
    38860601213.54.538860601592
    4101060601213.54.54101060601592
    5151560601213.54.5差异伸展10460601592
    差异伸展10460601213.54.522660601592
    22660601213.54.534860601592
    34860601213.54.5461060601592
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    表 3  伸展走滑配比实验参数

    Table 3.  Geometric parameters at different ratios of extension vs strike-slip

    实验序号张应力作用剪应力作用配比关系
    速率/(mm/s)最终位移量/mm速率/(mm/s)最终位移量/mm
    10.40800.10204:1
    20.20800.10402:1
    30.10400.10401:1
    40.10400.20801:2
    50.10200.40801:4
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出版历程
收稿日期:  2021-06-03
刊出日期:  2022-09-28

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