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徐家围子断陷是松辽盆地的一个次级断陷,断陷深部油气资源丰富,是松辽盆地目前最重要的天然气勘探区之一。本文综合运用构造地质学、地球物理学、构造几何学与运动学、计算机技术以及有限元数值模拟技术等多种方法理论对徐家围子深部的断裂体系特征进行了定量分析和研究。
论文采用断层位移—长度关系方法分析和探讨了研究区主要断层在不同时期的生长活动特征和构造演化史;根据平衡剖面原理,编制了6条平衡剖面,分析和探讨了断陷内不同时期成盆机制的差异。
徐家围子深层断裂的空间分布特征表明,该区在断陷期主要处于东西向的左旋张性应力场中;徐西断裂和徐中断裂是本区的2条控陷大断层,由多条次级断层持续发育而成,并控制着断陷的形成和演化。沙河子期和营城期是研究区断裂最主要的活动时间,其中沙河子期的最大断层位移超过10千米,登娄库期以后断裂活动逐渐趋于平静。
断裂伸展量计算和平衡剖面的恢复结果表明,断陷伸展率具有从早到晚逐渐减小的规律,在不同构造位置其伸展特征存在一定的差异。在断裂主体部位伸展作用强烈,在断裂之间过渡带伸展作用迅速减弱。其中沙河子期是断陷强烈伸展期,伸展率在0.15~0.3之间,平均值0.19,约占全部伸展量的50%左右;营城、登娄库和泉头期的伸展率平均值分别为0.08、0.04和0.01,而营城期在伸展背景下发生过局部挤压运动,也是断层活动速率最大的时期。
建立了6类典型的简单地质模型,并利用有限元软件FEPG模拟了这些模型在不同边界条件下的应力场分布特征。数值模拟结果表明,在断层两端和底部最大库伦剪应力有明显的应力集中现象,是次级断层最发育的位置;在一定的条件下,左旋应力场会引发挤压作用。
徐家围子深部在断陷期的应力场以张性为主,局部表现为挤压性质。挤压比较强烈的区域多位于现今的构造高位置,徐西斜坡和丰乐低隆起,宋站凸起等地方相对明显。营城组沉积期间不一定发生过区域性的挤压运动,在左旋的张性环境下也可以形成挤压构造。