古构造应力场反演的理论与实践——基于断层滑动矢量分析.pdf

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1、l1哿地质论评GEOLOGICALREVIEWVoM1．av612N0o．135古构造应力场反演的理论与实践——基于断层滑动矢量分析陈鹏，施炜中国地质科学院地质力学研究所，北京，100081内容提要：古构造应力场恢复是重建区域地质演化历史的重要手段之一。断层作为地壳浅表发育的脆性变形构造，为恢复古构造应力场提供了重要地质条件。关于利用断层滑动矢量反演古构造应力场，前人进行了长期探索。目前其相关理论基础、研究方法与实际应用均取得重要进展。在断层滑动矢量反演古构造应力场的理论方面，改进的安德森模式描述了在发育先存薄弱带的情况下断层形成与演化的规律，克服了安德森模式只适用于均匀变形域的理论局

2、限性；在研究方法方面，突破了在沉积盆地内部变形相对单一的限制，在造山带前陆或者叠加褶皱区等复杂变形区有效地开展了相关研究，并通过断层相关褶皱与同褶皱变形的滑动矢量分析，厘定出同造山作用的古构造应力场。这一方法在大巴山造山带强变形区得到了有效应用，为探讨其构造演化提供了基础。关键词：古构造应力场；断层滑动矢量；脆性变形；改进的安德森模式；大巴山造山带古构造应力场恢复是分析区域地质演化历史和利用数值模拟、岩石磁组构、遥感图像、显微构造等构建地质演化模型的重要手段，是构造地质学研究方法来恢复古构造应力场，取得了一定进步(曾佐的一个重要方面。地壳在某一特定的演化阶段，构勋等，1992；曾联波和

3、漆家福，2008；YangWunianet造应力场是相对统一的，其主压应力方位基本保a1．，1997；PasschierandTrouw，2005)。实际上，区持不变。因此，可以通过多种地质方法反演古构造域最大主应力方向基本上就是地块的运动方向、板应力场方位，并利用应力场转换来重建某一地区构块内部的缩短方向以及裂谷的走向，最小主压应力造演化历史。目前，常用的古构造应力场重建方法方向就是板块内部的拉张方向。因此，也可采用沉主要是通过统计分析构造形迹的走向和夹角，来判积相带、沉积等厚线、火山岩带(岩脉带)等特征来断主压应力或张应力方向。如张裂隙走向指示最大辅助确定区域应力方向(万天丰，19

4、88)。近二三十主压应力方向，初始共轭节理的夹角平分线方向指年来，国际上在利用断层滑动矢量反演古构造应力示最大主压应力方向，垂直纵弯褶皱轴面的方向指场方面取得了重要进展，该方法主要是通过统计分示最大主压应力方向等，这些方法大多是定性或半析断层擦痕数据来恢复古构造应力场，进而构建上定量的(万天丰，1988；乐光禹等，1996；ShiWeiet地壳尺度的区域演化模型(Angelier，1984，1989；a1．，2013a，b)。其中利用共轭节理确定古构造应YinandRanalli，1993；Gapaiseta1．，2000；Kavenet力场方向是较为常用的方法，在构造应力场反演中a1

5、．，2011；Ratschbachereta1．，2003)。然而，这一得到了有效的运用(万天丰，1988；张泓等，1996；刘方法在我国的构造地质研究中的应用仍然十分有限顺等，2005；刘树根等，2006)。但多期次古构造应(Zhangeta1．，2003)，是亟需加强的部分。近年来，力场的叠加使得共轭节理的分期和配套往往不易判这一方法不仅在沉积盆地这种构造相对稳定、变形断，或者受露头条件限制以及在地层强烈变形区，难相对较弱区域得到了有效运用(ZhangYueqiaoet以区分平面x型共轭节理和剖面x型共轭节理，导a1．，2003；LiJianhuaeta1．，2013)，而且，在造

6、山带致野外工作中节理的分期和配套具有多解性，影响及其前陆的复杂变形区也得到了有效运用(ShiWei构造应力场分析结果的可靠性。为此，一些研究者eta1．，2012，2013a。b：LiJianhuaeta1．，2014)。注：本文为国家自然科学基金资助项目(编号41172184)的成果。收稿日期：2014-08-06；改回日期：2015-04-ll。责任编辑：章雨旭。Doi：10．16509／j．georeview．2015，03．007作者简介：陈鹏，男，1990年生。硕士研究生，构造地质学专业；Email：pengchen1208@sina．cn。通讯作者：施炜，男，1971年生。

7、副研究员构造地质学专业，主要从事中、新生代构造研究。Email：shiweinmg@163corn。第3期陈鹏等：古构造应力场反演的理论与实践——基于断层滑动矢量分析537OO1Ol图1Anderson断层模式(据Anderson，1951修改)Fig1Andersonfaultmodel(afterAnderson，1951)因此，针对近年来断层滑动矢量反演古构造应力场础，主要适用于连续均匀介质的脆弹性变形域。新所取得的进展，本文系统总结了其