中國(guó)中西部前陸盆地構(gòu)造建模技術(shù)與應(yīng)用

中國(guó)中西部前陸盆地構(gòu)造建模技術(shù)與應(yīng)用

0前陸盆地構(gòu)造模型前陸盆地是山區(qū)系統(tǒng)前方和相鄰克拉通之間的沉積盆地。這是一個(gè)由前陸構(gòu)造環(huán)境中的負(fù)荷、牽引效應(yīng)、升降和剝離、曲折畸變、沉積和填充相互作用形成的盆地。前陸盆地油氣資源豐富,但構(gòu)造變形十分復(fù)雜。我國(guó)中西部前陸盆地近年來(lái)勘探重大發(fā)現(xiàn)接連不斷。但前陸盆地的地表?xiàng)l件復(fù)雜,山地地震攻關(guān)難度大,地震成像差;復(fù)雜的構(gòu)造變形導(dǎo)致地震資料的處理與解釋成圖難度大;異常高壓的存在給鉆探帶來(lái)很大風(fēng)險(xiǎn)。因此,前陸盆地油氣勘探開(kāi)發(fā)面臨的挑戰(zhàn)也是前所未有的,需要分析每個(gè)前陸盆地具體的地質(zhì)條件,建立適合該盆地的有效勘探方法,例如地震采集方案、處理流程、成像方法與鉆井設(shè)計(jì)等。在此過(guò)程中,建立適合該區(qū)的構(gòu)造模型有重要指導(dǎo)作用。不同前陸盆地的構(gòu)造模型必有很大差別,而迥異的構(gòu)造模型又決定了不同前陸盆地的勘探方法各有千秋。隨著勘探程度提高,構(gòu)造模型將不斷修正,越來(lái)越適合該前陸盆地的特點(diǎn),所起的作用也隨之增大。1斷層滑動(dòng)與褶皺發(fā)育的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型根據(jù)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)原理,剛體物質(zhì)在不規(guī)則斷層上盤(pán)的運(yùn)動(dòng)遵循連續(xù)力學(xué)運(yùn)動(dòng)定律。如果斷層上盤(pán)物質(zhì)沿平行上部斷層段的方向運(yùn)動(dòng),會(huì)在兩個(gè)斷塊之間拉出一個(gè)空間或縫隙;而如果斷層上盤(pán)物質(zhì)沿平行下部斷層段的方向運(yùn)動(dòng),會(huì)在兩個(gè)斷塊之間產(chǎn)生物質(zhì)的重疊(見(jiàn)圖1a)。這兩種情況在自然界都不存在,實(shí)際情況是:在下部斷層段,斷層上、下盤(pán)緊密接觸,上盤(pán)平行于該斷面運(yùn)動(dòng);在上部斷層段,斷層上、下盤(pán)同樣緊密接觸,上盤(pán)平行于上部斷層段運(yùn)動(dòng);在斷層發(fā)生轉(zhuǎn)折的部位形成一個(gè)膝折帶,調(diào)整二者的運(yùn)動(dòng)方向(見(jiàn)圖1b)。這樣,上盤(pán)物質(zhì)通過(guò)斷層轉(zhuǎn)折點(diǎn)后的位移以發(fā)育膝折帶的方式形成斷層轉(zhuǎn)折褶皺。與斷層轉(zhuǎn)折點(diǎn)相連的軸面稱(chēng)為活動(dòng)軸面,斷層上盤(pán)的地層經(jīng)過(guò)它時(shí)將被褶皺,不活動(dòng)軸面或固定軸面表示原來(lái)在上盤(pán)活動(dòng)軸面處的物質(zhì)經(jīng)過(guò)斷層位移之后的位置。活動(dòng)軸面與不活動(dòng)軸面之間的距離就是斷層的位移量。大量地質(zhì)露頭、地震反射剖面與探井資料表明,大多數(shù)褶皺起源于下伏斷層傾角的變化(如斷層轉(zhuǎn)折褶皺),或斷層滑動(dòng)量向褶皺位移的逐漸傳遞(如斷層傳播褶皺、斷層滑脫褶皺)。RichJL在研究阿巴拉契亞山低角度逆掩斷裂作用時(shí),首次提出了斷層轉(zhuǎn)折褶皺的幾何學(xué),半個(gè)世紀(jì)后建立了斷層形態(tài)與褶皺形態(tài)之間的幾何學(xué)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,成為前陸褶皺-沖斷帶構(gòu)造解釋的重要基礎(chǔ)。假定褶皺過(guò)程中地層厚度與層長(zhǎng)守恒,則斷層形態(tài)與褶皺形態(tài)之間關(guān)系如下:φ=tan?1{?sin(γ?θ)[sin(2γ?θ)?sinθ]cos(γ?θ)[sin(2γ?θ)?sinθ]?sinγ}(1?1)β=θ?φ+(180?2γ)(1?2)φ=tan-1{-sin(γ-θ)[sin(2γ-θ)-sinθ]cos(γ-θ)[sin(2γ-θ)-sinθ]-sinγ}(1-1)β=θ-φ+(180-2γ)(1-2)式中θ——斷層轉(zhuǎn)折之前上盤(pán)地層的切截角(cutoffangle),(°);β——斷層轉(zhuǎn)折之后上盤(pán)地層的切截角,(°);γ——褶皺翼間角的半角,(°);φ——斷層傾角的變化量(即斷層轉(zhuǎn)折角),(°)。(1)式首次定量表述了褶皺形態(tài)與斷層形態(tài)之間的定量關(guān)系。當(dāng)知道(1)式中兩個(gè)角度值時(shí),另外兩個(gè)角度值就可以計(jì)算出或由(1)式的圖譜查出,據(jù)此可以定量計(jì)算或預(yù)測(cè)褶皺與斷層的幾何形態(tài)(見(jiàn)圖2)。斷層轉(zhuǎn)折褶皺理論建立后,逐漸建立與完善了斷層傳播褶皺理論、三角剪切斷層傳播褶皺理論、斷層滑脫褶皺理論以及它們的一系列疊加構(gòu)造(例如構(gòu)造楔、雙重構(gòu)造、疊瓦構(gòu)造與干涉構(gòu)造等等)的理論。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型描述構(gòu)造的幾何形態(tài),而力學(xué)模型描述運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的合理性,給予運(yùn)動(dòng)學(xué)模型充分的檢驗(yàn)與驗(yàn)證。這些理論模型是解釋前陸盆地構(gòu)造的重要手段。2地表、地下構(gòu)造前陸盆地構(gòu)造建模需采用地表和地下構(gòu)造、淺部和深部構(gòu)造相結(jié)合的方法。首先通過(guò)地表構(gòu)造測(cè)量和遙感構(gòu)造解譯進(jìn)行地質(zhì)填圖;然后進(jìn)行地球物理(重、磁、電、地震等)勘探,了解區(qū)域構(gòu)造輪廓、盆地-造山帶的邊界特點(diǎn)、構(gòu)造帶展布特點(diǎn),初步落實(shí)地下構(gòu)造;最后綜合地表地質(zhì)研究成果和用多種地球物理方法得出的認(rèn)識(shí),以數(shù)字地震資料為基礎(chǔ),應(yīng)用斷層相關(guān)褶皺理論建立合理的構(gòu)造模型。建立的構(gòu)造模型應(yīng)滿(mǎn)足如下條件:①能合理解釋地表和地下構(gòu)造,可近似代表構(gòu)造帶的構(gòu)造特點(diǎn);②對(duì)地震采集、處理和解釋有指導(dǎo)意義;③可平衡復(fù)雜的構(gòu)造變形;④可以用以某一類(lèi)構(gòu)造為基礎(chǔ)建立的構(gòu)造模型預(yù)測(cè)相似類(lèi)型構(gòu)造。根據(jù)上述思路,可將構(gòu)造建模分為4步:①地表構(gòu)造調(diào)查,目的是了解淺層褶皺和斷裂的基本特征,以約束深部構(gòu)造地震資料解釋。主要方法是通過(guò)地表地質(zhì)調(diào)查建立地表構(gòu)造地質(zhì)剖面;關(guān)鍵技術(shù)是軸面分析;資料來(lái)源于研究區(qū)遙感圖像、地形圖、地質(zhì)圖。②地震資料構(gòu)造解釋,目的是建立合理的構(gòu)造解釋方案。主要方法是標(biāo)定、對(duì)比和解釋地震反射層位,通過(guò)軸面分析確定斷層形態(tài),制作研究區(qū)斷裂系統(tǒng)圖和構(gòu)造平面、剖面圖,確定構(gòu)造的三維空間變化特征;關(guān)鍵技術(shù)是地震剖面時(shí)間-深度轉(zhuǎn)換、軸面分析、劃分等傾角區(qū)、變速成圖;資料來(lái)源于地表巖層傾角、地震反射剖面以及鉆井、測(cè)井資料。③幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,目的是確定構(gòu)造的變形機(jī)制、變形時(shí)間和變形量,建立合理的構(gòu)造模型。主要方法是斷層相關(guān)褶皺定量分析,關(guān)鍵技術(shù)是生長(zhǎng)地層分析、軸面平面圖制作與構(gòu)造趨勢(shì)分析和擬三維技術(shù);資料來(lái)源于地震反射剖面、構(gòu)造平衡剖面圖、斷裂系統(tǒng)圖。④模型檢驗(yàn)與完善,目的是驗(yàn)證構(gòu)造解釋成果的合理性。主要方法是建立平衡地質(zhì)剖面、進(jìn)行地震模擬;關(guān)鍵技術(shù)是剛性體復(fù)原、彎滑復(fù)原、單剪復(fù)原、面積復(fù)原和地震模擬;資料來(lái)源于以上構(gòu)造分析圖件。2.1野外地質(zhì)觀察通過(guò)閱讀與分析地質(zhì)圖和遙感構(gòu)造解譯,可確定前陸構(gòu)造帶的走向、構(gòu)造帶與造山帶的構(gòu)造關(guān)系、地層展布特征和褶皺、斷層平面展布特征,了解盆-山構(gòu)造關(guān)系。在野外實(shí)測(cè)典型的構(gòu)造剖面,觀察褶皺幾何形態(tài)、確定斷面位置及產(chǎn)狀并測(cè)量地表巖層傾角;之后在野外觀察的基礎(chǔ)上,劃分構(gòu)造剖面等傾角區(qū),繪制不同等傾角區(qū)之間的軸面,建立地表地質(zhì)剖面。如將塔里木盆地北秋里塔格背斜某條地震剖面周?chē)鷧^(qū)域的傾角測(cè)量成果數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖3a)沿地層傾向投影到地震測(cè)線(xiàn)上(見(jiàn)圖3b),然后應(yīng)用膝折法確定淺部構(gòu)造形態(tài)(見(jiàn)圖3c)。2.2地震數(shù)據(jù)的構(gòu)造解釋2.2.1深層構(gòu)造與“背斜”由于前陸沖斷帶構(gòu)造變形復(fù)雜,地層速度結(jié)構(gòu)、地震波傳播路徑在橫向和縱向變化劇烈,深部構(gòu)造的地震反射往往畸變。如在塔里木盆地庫(kù)車(chē)地區(qū)過(guò)南、北秋里塔格背斜的地震反射剖面中,深部地震T8反射層(新生界底)明顯存在兩個(gè)“背斜”(即西秋2號(hào)和3號(hào)構(gòu)造)(見(jiàn)圖4a),它們恰好對(duì)應(yīng)地表的南、北秋里塔格背斜,這顯然是淺層背斜核部的地震波速度較其兩翼高引起的(見(jiàn)圖4b),相鄰地震測(cè)線(xiàn)也有同樣特征。由圖4c可見(jiàn),深度剖面深層構(gòu)造兩翼同相軸的傾角明顯變緩,說(shuō)明時(shí)間剖面的構(gòu)造形態(tài)要比真實(shí)構(gòu)造形態(tài)陡。更為重要的是,當(dāng)速度拉升造成的“背斜”形態(tài)消失后,T8反射層呈臺(tái)階狀沉降,向北伸入拜城凹陷(見(jiàn)圖4c),這說(shuō)明現(xiàn)今秋里塔格構(gòu)造帶在中生代可能位于斷陷盆地邊緣。這對(duì)于認(rèn)識(shí)該構(gòu)造帶深部臺(tái)階狀斷層的形成機(jī)制有重要意義。2.2.2反射波同相軸等傾角區(qū)將地表地層傾角數(shù)據(jù)投影到地震測(cè)線(xiàn)上,沿測(cè)線(xiàn)大致有幾組產(chǎn)狀比較穩(wěn)定的區(qū)域,某一區(qū)域內(nèi)傾角相近,不同區(qū)域間的傾角則相差較大,這些區(qū)域稱(chēng)為等傾角區(qū)(dipdomains)。同樣,也可以劃分地震反射同相軸的等傾角區(qū),目的是在深部發(fā)現(xiàn)主要斷層及其大致位置,是完成最終地震資料解釋的一個(gè)步驟。簡(jiǎn)易的方法是:使用兩個(gè)三角板,將一個(gè)三角板沿某同相軸固定,然后沿其一邊滑動(dòng)另一個(gè)三角板,即可確定若干組平行的反射層。雖然由于速度變化或其他原因,在地震反射剖面上平行巖層有可能是并非完全平行的反射層(自然界中這些地層本身也有可能不嚴(yán)格平行),但許多實(shí)例應(yīng)用已證明這種方法是行之有效的。2.2.3斷層相關(guān)褶皺模型等傾角區(qū)之間被軸面(axialsurface)分隔。軸面常平分褶皺的翼間角,據(jù)兩個(gè)等傾角區(qū)的方位與傾角很容易得到軸面的產(chǎn)狀。但軸面不可能無(wú)限延伸,有3種終止方式:①終止于斷層;②被晚期斷層截切;③發(fā)生分叉或與其他軸面合并。軸面的終止方式是解釋構(gòu)造的重要依據(jù)。軸面向下終止于斷層面的多為斷層相關(guān)褶皺(fault-relatedfolds);例如,若背斜后翼向斜軸面向下終止于一斷坡底部,可能是斷層轉(zhuǎn)折褶皺或斷層傳播褶皺。若未終止于斷層面,要分析是否屬擠壓彎曲褶皺(bucklefolds)、披覆褶皺(drapefolds或forcedfolds)或塑性變形構(gòu)造(ductiledeformationstructures)等。至于具體發(fā)育哪種類(lèi)型的褶皺,取決于3方面:地層組成(mechanicalstratigraphy),環(huán)境因素(例如應(yīng)力控制),構(gòu)造因素(運(yùn)動(dòng)學(xué)歷史,褶皺中不同位置巖石經(jīng)歷的獨(dú)特運(yùn)動(dòng)史)。這些因素決定了主要的微觀變形機(jī)制、相關(guān)物質(zhì)的組成特點(diǎn)和褶皺與斷裂作用的相對(duì)速率。完成軸面分析之后,根據(jù)變形前后地層厚度不變的原理,在整個(gè)橫剖面上不同的傾向區(qū)域內(nèi)按地層實(shí)際厚度充填地層(可先從某關(guān)鍵層開(kāi)始),將地層邊界相連,就得到了初步的構(gòu)造解釋方案。由于深部地震資料品質(zhì)較差,在解釋中主要應(yīng)用斷層相關(guān)褶皺模型預(yù)測(cè)資料較差部位的構(gòu)造特征。例如,根據(jù)南秋里塔格深層背斜前翼主要有2個(gè)等傾角區(qū)(16～17°和40～42°),可以推斷深部構(gòu)造由兩次疊加而成。按照構(gòu)造疊加的傾角譜分析原理,推測(cè)疊加斷層F2和F3的斷坡傾角為15～16o,由于斷層F2的疊加作用,斷層F3被褶皺變形,斷層形態(tài)與下伏背斜形態(tài)一致,斷層F2、F3的斷坡高度約為1～1.5km(見(jiàn)圖5)。需要說(shuō)明的是,該軸面分析結(jié)果可能有多解性,因?yàn)閷?shí)際大多數(shù)背斜兩翼傾角的變化是逐漸過(guò)渡的,而且背斜前翼由緩變陡并不僅是構(gòu)造疊加作用的結(jié)果,背斜下伏斷層形態(tài)多次轉(zhuǎn)折或褶皺兩翼的旋轉(zhuǎn)同樣可以造成背斜前翼傾角由緩變陡。因此在解釋中,應(yīng)該對(duì)比相鄰地震測(cè)線(xiàn)的反射特征,從解釋資料品質(zhì)最好的地震反射剖面入手。2.3幾何和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析對(duì)已完成的地震資料解釋方案進(jìn)行幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,目的在于研究構(gòu)造的變形機(jī)制、變形量、變形時(shí)間,從而提高對(duì)構(gòu)造的認(rèn)知程度。2.3.1斷層相關(guān)褶皺的構(gòu)造變形模型斷層相關(guān)褶皺及其疊加構(gòu)造可分7種類(lèi)型:①斷層轉(zhuǎn)折褶皺;②端線(xiàn)褶皺,如斷層傳播褶皺、三角剪切褶皺、基底卷入褶皺(披覆褶皺)、反轉(zhuǎn)構(gòu)造;③滑脫褶皺;④剪切斷層轉(zhuǎn)折褶皺;⑤疊瓦斷層轉(zhuǎn)折褶皺;⑥構(gòu)造楔;⑦干涉褶皺等。前3種褶皺是斷層相關(guān)褶皺的3種端元類(lèi)型,自然界的斷層相關(guān)褶皺多是3種端元的組合類(lèi)型?；擇薨櫟膸缀涡螒B(tài)取決于強(qiáng)硬層之下軟弱層內(nèi)滑脫層的厚度、滑脫面的深度與擠壓縮短量,這是它在幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)機(jī)制方面不同于斷層轉(zhuǎn)折褶皺與斷層傳播褶皺的地方。斷層轉(zhuǎn)折褶皺與斷層傳播褶皺中,斷層上盤(pán)的幾何形態(tài)與斷坡角、斷層切截的地層厚度、翼間角、層長(zhǎng)與斷層位移量之間有定量的幾何學(xué)關(guān)系。2.3.2生長(zhǎng)斷層相關(guān)褶皺在褶皺形成過(guò)程中,如果伴有沉積作用,這些同構(gòu)造活動(dòng)的沉積物就稱(chēng)為生長(zhǎng)地層(growthstrata)。褶皺翼部的生長(zhǎng)地層不僅記錄了褶皺變形的運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程,也可用來(lái)判斷構(gòu)造形成時(shí)間。Medwedeff首先提出褶皺變形與生長(zhǎng)地層的幾何學(xué)分析方法,其后Suppe等、Poblet等進(jìn)一步建立了生長(zhǎng)斷層轉(zhuǎn)折褶皺(growthfault-bendfolding)、生長(zhǎng)斷層傳播褶皺(growthfault-propagationfolding)和生長(zhǎng)斷層滑脫褶皺(growthdetachmentfolds)的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。斷層相關(guān)褶皺的類(lèi)型不同,所產(chǎn)生的生長(zhǎng)地層形態(tài)也不同。對(duì)于以翼旋轉(zhuǎn)(limbrotation)為變形機(jī)制的褶皺,生長(zhǎng)地層通常呈楔形或扇形,地層厚度由背斜翼部向頂部逐漸減薄,地層傾角從深層到淺層逐漸變緩]。而對(duì)于以膝折帶遷移(kink-bandmigration)為變形機(jī)制的褶皺(如生長(zhǎng)斷層轉(zhuǎn)折褶皺),褶皺前翼生長(zhǎng)地層的長(zhǎng)度從生長(zhǎng)地層底界向上逐漸變短,從而構(gòu)成生長(zhǎng)三角(growthtriangle),其幾何形態(tài)還取決于構(gòu)造抬升速率、沉積速率和剝蝕速率三者之間的關(guān)系。無(wú)論變形機(jī)制是膝折帶遷移還是翼旋轉(zhuǎn)的生長(zhǎng)斷層相關(guān)褶皺,都可以通過(guò)確定生長(zhǎng)地層底界的時(shí)代來(lái)判斷構(gòu)造變形起始時(shí)間。在中西部前陸盆地,廣泛存在新近紀(jì)和第四紀(jì)的生長(zhǎng)地層。如南天山庫(kù)車(chē)地區(qū)克拉蘇構(gòu)造帶深層背斜的前翼生長(zhǎng)地層反映典型的生長(zhǎng)斷層轉(zhuǎn)折褶皺(growthfault-bendfolding)特征(見(jiàn)圖6),背斜前翼固定軸面a和生長(zhǎng)軸面b相交于A點(diǎn),A點(diǎn)以下為前生長(zhǎng)地層,地層厚度在固定軸面a兩側(cè)保持穩(wěn)定,而A點(diǎn)以上為生長(zhǎng)地層,地層厚度在越過(guò)活動(dòng)軸面b后變薄。A點(diǎn)(即生長(zhǎng)地層底界所在位置)位于中新統(tǒng)康村組內(nèi),說(shuō)明克拉蘇深層背斜形成于中新世。2.3.3層內(nèi)意識(shí)別軸面的垂直投影文獻(xiàn)提出制作軸面平面分布圖(axialsurfacemapping)進(jìn)行三維構(gòu)造趨勢(shì)分析的方法,其方法有平行投影法(PPM)和垂直投影法(VPM)。平行投影法是將軸面沿著軸跡投影到水平基準(zhǔn)面,對(duì)于單階(即僅發(fā)生一次斷層轉(zhuǎn)折)的斷層轉(zhuǎn)折褶皺,在水平基準(zhǔn)面上觀測(cè)到的翼部(膝折帶)寬度既等于翼長(zhǎng)也等于下伏斷層的位移量,因此制作的軸面分布圖記錄了褶皺翼部的寬度和斷層的位移量。垂直投影法則是將軸面從用于成圖的地層界面垂直投影到水平基準(zhǔn)面,因此軸面分布圖準(zhǔn)確地記錄了褶皺的空間位置,但觀測(cè)到的膝折帶寬度不等于褶皺翼部的寬度和斷層的位移量。軸面分布圖反映褶皺形態(tài)和斷層位移量變化的直接信息,根據(jù)軸面的平面分布,可以進(jìn)行精確的三維構(gòu)造分析。以秋里塔格構(gòu)造帶三維構(gòu)造模型中的模塊A和B(見(jiàn)圖7)說(shuō)明庫(kù)車(chē)塔吾背斜和南秋里塔格背斜交匯部扭曲的運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)理。模塊A的深層背斜為一斷層轉(zhuǎn)折褶皺,受臺(tái)階狀逆斷層F1的控制,深層背斜前翼發(fā)育被動(dòng)反沖斷層F3;在模塊B,斷層F2疊加在斷層F1下盤(pán),由于斷層F1的位移量逐漸向斷層F2傳遞,斷層F1的上覆背斜逐漸傾伏并向斷層位移方向偏移,表現(xiàn)為后翼活動(dòng)軸面和固定軸面之間的膝折帶寬度(等于斷層F1的位移量)逐漸變窄至零,而斷層F2的上覆背斜則逐漸抬升。由于淺層背斜受深層背斜前翼的被動(dòng)反沖斷層F3控制,斷層F2的“前列式”疊加必然造成淺層背斜位置由北向南遷移,在模塊A與模塊B之間形成扭曲。因此,斷層F1和F2之間的位移轉(zhuǎn)換造成庫(kù)車(chē)塔吾深層背斜和南秋里塔格深層背斜在走向上呈左列疊置。根據(jù)地震資料的系統(tǒng)解釋成果,二者在交匯處疊加形成長(zhǎng)約18km的雙重構(gòu)造帶,地表背斜軸線(xiàn)則在此區(qū)域向南遷移,形成顯著的“S”型扭曲(見(jiàn)圖7a)。2.4橫剖面的平衡構(gòu)造模型的檢驗(yàn)主要應(yīng)用平衡地質(zhì)剖面方法。在前陸盆地應(yīng)用平衡地質(zhì)剖面的概念已經(jīng)有30多年歷史了,在解釋構(gòu)造剖面時(shí)往往自覺(jué)或不自覺(jué)地在應(yīng)用平衡地質(zhì)剖面的概念或思維方式。平衡地質(zhì)剖面的概念并不神秘,簡(jiǎn)單來(lái)講就是一些幾何學(xué)法則。構(gòu)造模型滿(mǎn)足下列條件才是平衡的:①解釋的幾何形態(tài)必須反映觀察到的自然構(gòu)造;②一旦剖面被復(fù)原(去褶皺,除去斷層上的滑移量),變形前的地層與斷層的幾何形態(tài)必須合理;③變形剖面與復(fù)原剖面的質(zhì)量(也反映出橫剖面面積)必須守恒;④必須有物理學(xué)上可行的運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程來(lái)描述構(gòu)造的形成歷史。如果對(duì)每一條橫剖面都進(jìn)行構(gòu)造復(fù)原或平衡處理,往往相當(dāng)費(fèi)時(shí)。文獻(xiàn)提出不進(jìn)行復(fù)原就可快速有效評(píng)價(jià)滑脫擠壓剖面的速查法(見(jiàn)圖8),核心是檢查斷層上、下盤(pán)的斷坡與斷坪數(shù)目、卷入的地層及沿?cái)鄬拥奈灰?從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,求得進(jìn)一步解釋。這種方法可以在解釋過(guò)程的任一環(huán)節(jié)(例如在剖面建立期間或之后)使用,可用于時(shí)間或深度剖面,作為建立平衡剖面之前的預(yù)處理。雖然不能保證有唯一的或正確的橫剖面解釋,但能使地質(zhì)家將視線(xiàn)聚焦于剖面上有問(wèn)題的區(qū)域,進(jìn)行檢查或重新解釋。3前陸盆地構(gòu)造建模的關(guān)鍵和環(huán)節(jié)3.1晚中小期前陸盆地沖斷構(gòu)造格局中西部是中國(guó)前陸盆地分布的主要地區(qū),分別發(fā)育在天山、昆侖山、秦嶺、祁連山、賀蘭山和龍門(mén)山等造山帶與克拉通(陸塊)的結(jié)合部位。碰撞造山主要發(fā)生在古生代末期,并發(fā)育同期前陸盆地,構(gòu)造活動(dòng)持續(xù)到中生代,造山帶在新生代晚期復(fù)活,向盆地大規(guī)模逆掩推覆,形成現(xiàn)今的前陸盆地。由于中西部前陸盆地多期發(fā)育,疊加構(gòu)造普遍,被掩覆的常是侏羅系—白堊系斷陷盆地內(nèi)的含煤巖系(或石炭系內(nèi)陸坳陷或陸表海沉積),因此與典型前陸盆地差異明顯。以中西部前陸盆地的構(gòu)造邊界、構(gòu)造應(yīng)力、有無(wú)走滑斷層控制為標(biāo)準(zhǔn),可把其沖斷構(gòu)造劃分為兩大構(gòu)造類(lèi)型:沖斷構(gòu)造型、走滑-沖斷構(gòu)造型。進(jìn)一步可根據(jù)逆沖斷裂是否切入盆地基底更詳細(xì)地分類(lèi)。3.1.1盆地北緣及復(fù)合構(gòu)造型根據(jù)前陸盆地內(nèi)的逆沖斷裂特征,以基底是否卷入變形為劃分標(biāo)準(zhǔn),劃分為3個(gè)亞類(lèi)(見(jiàn)圖9)。①蓋層滑脫型(或薄皮構(gòu)造)主要見(jiàn)于前陸地區(qū),如庫(kù)車(chē)、喀什、川西龍門(mén)山、大巴山前、鄂爾多斯西緣中段和北段、吐哈盆地北緣等。主要特征是蓋層受控于滑脫面、地層厚度及巖石組成等因素發(fā)生多層次滑脫,基底不卷入變形;擴(kuò)展方式主要是前展式或稱(chēng)向前破裂式(break-forward)(見(jiàn)圖9a)。②基底卷入型(或厚皮構(gòu)造)主要特征是斷裂切入基底,基底卷入變形,蓋層變形受基底構(gòu)造控制;斷層擴(kuò)展方式變化較大(見(jiàn)圖9b)。常發(fā)生在造山帶內(nèi)部(如后龍門(mén)山、鄂爾多斯盆地西緣、準(zhǔn)噶爾盆地西北緣等)和前陸地區(qū)基底斷裂的繼承性活動(dòng)(如柴達(dá)木盆地北緣及南緣)或早期正斷層反轉(zhuǎn)等部位。③復(fù)合構(gòu)造型主要特征是基底和蓋層均卷入變形,基底變形和蓋層滑脫變形共存(見(jiàn)圖9c);斷層擴(kuò)展方式多無(wú)序。如塔西南前陸盆地、酒西坳陷南緣等。3.1.2橫向變形控制