论文部分内容阅读
准噶尔盆地是一个形成于中、晚古生代的大型含油气盆地,位于中亚造山带的中、南部,作为中亚造山带的一部分,其形成演化与中亚造山带的地质演化过程密切相关。目前关于中亚造山带的增生演化机制存在“多地体拼贴”、“单岛弧拼贴”、“多岛弧拼贴”等不同的演化模式,而不同演化模式对准噶尔盆地在晚二叠世的大地构造动力学背景做出了不同的解释,导致准噶尔盆地在石炭.二叠纪盆地属性问题上存在巨大争议。本文在现有的几种人地构造演化模式基础之上,确立了盆地的边界条件,对晚二叠世准噶尔盆地及邻区的古构造应力场进行了数值模拟,并将模拟结果与实测结果进行了对比,最后根据拟合度与协调度的好坏来评价边界条件和模拟结果,同时验证大地构造演化模式的合理性,结果如下:
(1)准噶尔盆地西部有大量岩墙群产出,是良好的构造应力标志。研究发现,准噶尔西部岩墙群近直立分布,走向以NW和NE两组走向为主,少量岩墙呈NS走向;岩性包括闪长玢岩、闪长岩、煌斑岩、辉绿岩、辉绿玢岩和花岗斑岩,其中NW向岩墙的岩性主要为闪长岩和闪长玢岩,NE向岩墙的岩性则以辉绿岩和辉绿玢岩为主,大部分岩墙遭受了后期蚀变作用;K-Ar同位素测年揭示,岩墙群在石炭纪到侏罗纪皆有分布,但主要集中在二叠纪;对二叠纪岩墙走向进行统计,得到优势走向方位为295°;准噶尔盆地西部岩墙群侵位前的破裂系统具有张破裂的构造性质。
(2)通过对准噶尔盆地及周边地区各种构造应力标志的研究,确定二叠纪末准噶尔地区构造应力场的最大主应力方向为NW向,局部略有偏转。
(3)以肖文交等(2008)提出的北疆地区大地构造演化模式为基础,对准噶尔盆地在二叠纪末的古构造应力场进行了一系列数值模拟。结果发现,模拟构造应力场的最大主应力方向在盆地各个部位变化较大,整体呈现出“花状”特征,与实测的NW向最大主应力方向不能拟合,相差悬殊。这说明此模式不能很好的解释二叠纪末准噶尔盆地的大地构造动力学机制,同时推测此模式可能不适于解释北疆地区的二叠纪末的大地构造演化。
(4)在何国琦等(1994,1995,2004a,b)提出的准噶尔地区的大地构造格架基础之上,并结合其他人的研究成果确定边界条件,对准噶尔盆地的古构造应力场进行了数值模拟。结果表明,如果在NS向挤压作用下,准噶尔盆地周缘断裂没有发生走滑运动,那么模拟得到的最大主应力方向在整个研究区皆近NS向展布,这与实测的构造应力场特征相差甚远。相反,如果在NS向挤压应力作用下,盆地周缘的断裂带发生走滑运动,那么在适当的边界条件下(模拟9),就能得到的较理想的模拟结果。这表明走滑作用在晚二叠世准噶尔盆地及其邻区的构造应力场形成过程中起到了重要作用,准噶尔地块与周围的地块之间存在相对调整,而单纯的挤压机制可能不是本地区在这个时期的大地构造动力学特征。
(5)按照Sengor et al.(1993,1996)提出的阿尔泰造山带的构造演化模式,模拟了准噶尔盆地及周边在晚二叠世的古构造应力场。虽然在一定的边界条件下(模拟3、4),模拟结果与实测结果之间一度获得了较高的拟合度(70%),但是协调度自始至终没有发生改善,尤其在乌鲁木齐附近,模拟结果与实测结果之间始终相差较大,计算得到的最大主压应力方向与实测的最大主压应力方向相差30°~90°。这表明此种人地构造动力学背景不能很好的解释晚二叠世准噶尔地区古构造应力场的形成机制。
(6)Allen et al.(1995)继承并修改了Sengor et al.(1993)的构造演化模式,提出了准噶尔盆地的形成机制。以此建立地质模型,确立了相应的边界条件,同时进行了多次构造应力场的数值模拟,并在合适的边界条件下(模拟4),获得了理想的模拟结果:所有实测点的最大主压应力方向与计算得到的最大主压应力方向之间的夹角皆小于30°,同时拟合度达到了60%,而且协调度较好。这说明此种构造演化模式所提供的人地构造动力学背景能较好的解释晚二叠世准噶尔地区构造应力场的形成机制,同时也说明准噶尔盆地形成于此种张扭性构造机制,而且盆地周缘断裂带的走滑运动在准噶尔盆地的形成过程中起到了重要作用。