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本文通过对琼东南盆地形成的深部动力学过程、不同构造演化阶段的应力场分布特征、盆地构造热演化过程中流体运聚的数值模拟研究,取得以下认识及成果:
利用盆地现有的地质、地球物理、盆地动力学的研究成果及地震地层学的原理和方法,系统分析了南海盆地区域大地构造背景及其构造演化特征,研究了琼东南盆地构造及沉积特征,以及盆地岩石圈结构及岩石物理特征。
建立了琼东南盆地形成机制的数学模型,模拟了自白垩纪以来早期岩石圈经历的热减薄过程、后期岩石圈在区域伸展应力场和地幔上涌联合作用下持续减薄过程。研究了琼东南盆地形成的深部动力学过程,提出了伸展应力场和地幔上涌联合作用是琼东南盆地形成的主要原因。
恢复了盆地构造演化历史,划分了盆地构造演化的主要阶段,研究了盆地不同演化阶段的构造特征,确定了地质时期地质剖面的初始形态,计算了盆地在各个构造演化阶段的伸展量。
模拟了琼东南盆地主要演化阶段的应力场分布特征。强张裂阶段,最大主应力、最小主应力及差应力在盆地上部地层和断层带内最小,在下部地层及远离断层带最大;断坳转换阶段,应力大小变化规律与强张裂阶段相似,但其应力值比强张裂阶段增大,同时在盆地左侧中部和右侧上部,出现高应力值封闭的低应力值区域;热沉降阶段,最大主应力、最小主应力大小分布与上述演化阶段相似,但差应力则是上部地层最小,中部地层最大,下部地层次之,并集中分布在中部区域,且呈条带状展布。本阶段盆地中下部,出现了高应力值封闭的低应力值区域,但在下部地区也出现了低应力值封闭的高应力值区域。
探讨了应力场分布与变形构造的关系。在盆地各构造演化阶段,应力场明显地受断层带的影响,呈现出不均匀分布的特征。在断层带的上盘和断层末端或转折处往往出现高应力值分布区,这些应力异常高值一般都超出岩石弹性变形范围,致使该处岩石发生破裂、塑性变形或其它形式的变形。这些应力高值区往往是断层优先扩展或者产生裂缝的区域。
模拟并研究了琼东南盆地构造热演化过程中流体的运聚特征,指出了盆地陵水和长昌两个深水凹陷流体运移的样式和聚集的有利部位。分析了热场和应力场对盆地流体运移的影响,盆地的热作用使流体流量和初始流速增大,明显加速了盆地流体的运移。随着盆地伸展量的增大,流体流量增大,但流体速度减小,流体由盆地的中心向斜坡带运移,流体聚集的有利部位是断层带周围倾斜的砂岩层。