河海大学海洋学院硕士生蒋丹琦、宋功化分别在地质学国际知名期刊上发表论文

发布时间:2020-05-17浏览次数:27

  逆冲断层相关褶皱三维模型的演化研究需要了解其时空变形特征,对于构造分析、油气圈闭勘探和地震灾害评估具有重要意义。高分辨率数据的丰富和研究方法的发展为研究挤压逆冲褶皱三维模型演化机制提供了有利的条件,但相关研究目前仍处于探索阶段。前人基于地震反射剖面解释、沙箱模拟和数值模拟等方法对挤压逆冲褶皱三维演化机制及影响因素进行了一定研究。然而,对于单个构造的变形机制能否沿走向上发生转变以及其演化机制的研究相对较少。

  海洋学院海洋地质系2017级硕士研究生蒋丹琦等通过三维地震数据解释和正演模拟来探究构造样式和断层位移—距离关系对逆冲褶皱三维演化的影响,提出了四川盆地苏码头背斜的时空演化模型,并表明该构造变形机制的横向转变是由于构造不同段处于不同的褶皱变形阶段。该研究成果发表在2020年2月地学知名期刊《Journal-of-Structural-Geology》(2019年IF=3.128,中科院分区2区)上。

  蒋丹琦等人的研究对四川盆地苏码头背斜高精度三维地震数据体进行了精细解释,并对地下结构进行了三维构造建模。研究重点关注褶皱构造样式和断层位移—距离关系对褶皱变形机制沿走向变化的影响。三维地震数据解释结果表明苏码头背斜构造由北西倾向的逆冲断面上的滑动产生,且构造样式自北向南由断层传播褶皱向断层转折褶皱转变。该构造的位移梯度沿走向的变化特征同样证明了这一转变过程。然而,苏码头背斜的断层位移—距离关系统计结果基本呈现出线性递减的趋势,与断层传播褶皱的关系模式相对应,并没有表现出沿走向转变的特征。

  针对这一现象,蒋丹琦等人对三种可能的变形机制转变模型进行了正演数值模拟,并结合实际解释数据得到苏码头背斜构造在横向发育的过程中由早期的断层传播褶皱向断层转折褶皱转变。值得注意的是,褶皱构造变形机制沿走向变化的现象在四川盆地、日本南海海槽和非洲西海岸尼日尔三角洲等其他自然界构造实例中也有出现。通过对这些自然界实例的进一步分析,蒋丹琦等人认为苏码头背斜变形机制沿走向的变化可能是因为该构造不同段处于不同的褶皱变形发育阶段。该研究结果表明在分析挤压逆冲褶皱构造的三维演化机制时,不仅要分析构造变形的几何学特征,还需要确定断层的位移—距离关系,以便更准确地了解褶皱的时空演化机制。

  “在确定好研究的大方向之后,我们需要认真做好前期文献调研工作,并对数据处理抱有谨慎细致的态度。最重要的是,善于发掘数据结果中值得进一步探讨的问题,并不断与导师交流探讨以解决这一问题。这样,科研的过程也会充满乐趣。”蒋丹琦在总结自己研究过程中的体会时这样说。


2017级海洋地质专业硕士研究生 蒋丹琦

  近日,同一课题组的2017级硕士研究生宋功化基于川西前陆盆地的高精度三维地震反射数据,系统地描述了复杂的逆冲构造系统的横向发育和连接过程,构建了构造横向发育和连接的几何学与运动学过程,相关成果发表在《Basin Research》上。《Basin Research》是沉积学和盆地研究领域的权威期刊,也是国际沉积学家协会和欧洲地球科学和工程师协会的会刊。2019年IF=3.542,中科院分区2区。


  构造连接常出现在构造横向发育过程中,存在于各种类型的构造环境,例如挤压 环境下的逆断层和伸展环境下的正断层。构造连接在盆地、造山带、大陆边缘、俯冲带、断陷盆地中广泛存在,而这些构造单元与人类活动息息相关。油气圈闭、流体运移、地震灾害和矿产资源等受到构造活动的控制,而构造横向发育和连接正是构造活动过程中一项重要的环节。构造连接在伸展环境中的研究非常深入,但在挤压逆冲构造中的认识还很不足,这主要是由于研究手段较为单一且缺乏相关资料。

  宋功化通过对川西前陆盆地邛西断层的三维地震反射数据的解释和沿构造走向的定量分析,揭示了挤压逆冲构造的横向发育和连接限制了主断层的发育,并产生了构造缩短量和断层位移量之间的亏损,限制了主断坡上的位移量,促进了次级断层的发育。论文详细地刻画了断层撕裂过程,总结出单个背斜的三个断层段之间在狭窄区域内就可以表现出不同的连接过程和运动学模式。该研究为构造转换区油气圈闭、流体运移和地震灾害评估等多方面提供了指导,为后续物理模拟和数值模拟实验提供了边界条件,也为解释其他的挤压逆冲构造转换区和成像质量不足的地震反射剖面提供了另一种策略。


2017级海洋地质专业硕士研究生 宋功化

  蒋丹琦和宋功化两位同学是海洋学院海洋地质系王毛毛副教授课题组的成员,该课题组主要研究方向是海沟俯冲带、盆地构造、活动构造、海洋油气资源以及构造变形的物理模拟与数值模拟等。蒋丹琦同学还于近期获得了美国得克萨斯大学奥斯汀分校(2020USNews世界大学排名第34,地质学全美第1)的offer,将赴该校Jackson地球科学学院攻读海洋构造与地球物理的博士学位。