准噶尔盆地南缘多滑脱层褶皱-冲断带演化过程定量研究

本项目拟通过构造物理模拟实验技术和断层相关褶皱理论来分析多滑脱层褶皱-冲断带演化形态与滑脱层分布规律之间的定量关系，建立多滑脱层褶皱-冲断带构造演化的几何学和运动学定量化模型。结合准噶尔盆地南缘地质、地球物理资料的综合解释成果，采用平衡剖面和构造物理模拟相互补充的构造定量解析方法，并将断裂、褶皱作用与同沉积作用有机结合起来，构建系列有代表性的主干地质剖面演化模型，准确获取准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带各主要演化阶段的变形样式、变形量和变形速率的定量数据。在此基础上，深入分析准噶尔盆地南缘新生代构造变形历史和演化规律。该项目研究结果不仅对重新认识准噶尔盆地南缘的变形机制和了解北天山造山带新生代隆升过程具有重要意义，而且还可以用来解释其它造山带前缘发育的多排褶皱-冲断带成因演化机制，为造山带前缘构造圈闭落实和油气勘探开发战略部署提供理论依据。

准噶尔盆地南缘构造变形表现出的东西分段、南北分带、垂向分层特征的差异与多滑脱层褶皱-冲断带演化过程有关。因此，本项目主要目标是分析多滑脱层褶皱-冲断带在演化过程中的主控因素，根据砂箱模拟实验结果分析准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带变形历史及其变形差异，获取新生代变形量和变形速率数据，为探讨天山的隆升过程提供依据。项目研究内容包括：①多滑脱层褶皱-冲断带演化过程的主控因素模拟研究；②准噶尔盆地南缘不同区段主干地质剖面构造变形模式的构建；③准噶尔盆地南缘构造变形机制模拟研究；④准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带变形历史定量研究与演化规律分析。.项目取得的研究成果：①以微玻璃珠为滑脱层产生前展型逆冲叠瓦式断裂构造；以粘性材料硅胶作滑脱层产生冲断-褶皱构造，具有分层变形特征。②以微玻璃珠为滑脱层材料时，上部滑脱层厚度、上覆砂层厚度越大，越容易形成滑脱断层；当收缩率相同时，受力方向与挤压边界间的夹角较大者其推覆体前缘水平位移、垂向位移较快。③以硅胶为滑脱层材料时，下滑脱层硅胶粘度在500Pa•s～1000Pa•s之间，形成分层滑脱前展型逆冲叠瓦式构造变形；当硅胶粘度在2000Pa•s～2500Pa•s之间，在靠近挤压端先形成基底卷入式背冲构造，然后在上部滑脱层形成叠瓦式构造，在下部滑脱层形成对冲三角带构造、冲起背斜构造，或基底卷入式背冲构造。④建立了准噶尔盆地南缘东、西段构造变形模式，西段主要发育双层滑脱褶皱构造模式，东段主要发育基底卷入式冲断-褶皱构造模式。⑤准噶尔盆地南缘东、西段变形的平面差异主要与受力边界条件有关，南缘西段受北天山斜向挤压，挤压应力方向与受力边界间的夹角约为75°，形成北西向雁列式褶皱-冲断带。南缘东段受博格达山正向挤压，形成近东西向弧形褶皱-冲断带。⑥地震剖面解释和实验模拟结果对比表明准噶尔盆地南缘东段变形的主控物质因素主要为侏罗系煤层产生的单层滑脱作用；南缘西段变形的主控物质因素为侏罗系煤层和古近系泥岩层产生的双层滑脱作用。米泉-乌鲁木齐左行走滑断裂是准噶尔盆地南缘东、西段变形差异的先存基底条件。⑦准噶尔盆地南缘西段缩短量自西向东逐渐增大，独山子背斜剖面、安集海背斜剖面、齐古背斜剖面缩短量分别为13.06km、22.01km、29.30km；东段缩短量自西向东减小，古牧地背斜剖面、大龙口背斜缩短量分别为19.57km、14.98km。