大陆层控构造论文选集
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作者李扬鉴 等 著
出版社科学出版社
ISBN9787030526250
出版时间2017-05
装帧精装
开本16开
定价248元
货号1201514176
上书时间2024-12-12
商品详情
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目录
湖北枫林矿区褶曲构造中断裂系统力学成因研究 1
压剪性正断层的成因机制与能量破裂理论——以枫林矿区等为例 25
论正断层上盘逆牵引构造的成因机制——与W.K.汉布林等的不同认识 36
论纵弯褶曲构造应力场及其断裂系统的分布 47
On the Structural Stress Field of the Longitudinal Bend Fold and its Distribution with Respect to the Fault System 59
中国东部中、新生代断陷盆地成因机制新模式 74
An Alternative Model for the Formation of the Meso-Cenozoic Down-Faulted Basins in Eastern China 87
弧后盆地成因机制新模式 91
A New Model of the Formation Mechanism about Back-Arc Basin 96
论辽东-吉南地区硼矿床控矿构造及找矿方向 100
青藏高原隆起及其断裂系统成因的探讨 112
中国东部中新生代盆-山系及有关地质现象的成因机制 118
大陆层控构造论——盆-山系与造山带成因及演化新模式 126
Continental Layer-Bound Tectonics—A New Model for the Origin and Evolution of Basin-Mountain System and Orogen 131
层控构造与板块构造 136
大陆层控构造论——个新的大地构造学说 141
关于厄尔尼诺成因的新认识 144
解开厄尔尼诺成因之谜 150
论秦岭造山带及其立交桥式构造的动力学与流变学 154
略论地台区的海进、海退与相邻地槽区的造盆、造山运动伴生的原因 173
大陆层控构造与油气资源 182
大陆层控构造学说的内容、由来及意义 202
沿着玄武岩找油——访李扬鉴高级工程师 216
论陨击事件与全球性造山运动和板块构造诞生的关系——大地构造动力学的重大新进展 222
陨星撞击事件与全球性造山运动和板块构造诞生关系的思考 231
论松辽盆地形成及演化的动力学和流变学 234
东海陆架盆地形成演化的动力学与流变学 247
冲绳海槽弧后盆地成因机制新认识 263
南海晚白垩世—新生代地质构造及其油气成因机制新认识 275
内容摘要
本书这29篇文章,是作者昔日创立大陆层控构造学说重要的理论基础和尔后该学说的重要发展。这些文章,突破了就地球论地质的局限性,提出了在漫长的地质历史长河中,长期的渐变的造陆运动(降升运动),主要受重力作用控制;短暂的突变的全球性造山运动(水平运动),乃至板块构造的诞生,则是陨星撞击的产物。这些文章,还创立了压剪性正断层、扇型逆冲断层新断裂类型和纵弯褶曲应力应变场、盆-山系、弧后盆地、俯冲型冲叠造山带、仰冲型冲叠造山带等成因机制新模式,并论证了它们与油气资源和其他矿产资源的关系。
精彩内容
湖北枫林矿区褶曲构造中断裂系统力学成因研究
李扬鉴
（化学工业部化学矿山地质研究所）
当前对纵弯褶曲构造应力场，一般还局限于弯矩所派生的纵向张、压应力，以及纵向剪应力的定向定性描述；对重力在一些断裂形成过程所起的作用也缺乏认识。因而使其中一些断裂，尤其是纵弯褶曲翼部扇型逆冲断裂和压剪性正断层的成因，未能得到确切说明。
本文根据材料力学纵弯杆（压杆）应力分布情况和重力作用，从定量角度研究了枫林矿区纵弯褶曲中5种断裂系统的力学成因，探讨了纵弯褶曲中弯矩所派生的纵向张、压应力，以及轴向压应力、横向剪应力和纵向剪应力的分布，论证了重力在张性、张剪性和压剪性正断层整个形成过程中所起的作用，揭示了剪性断裂面与三个主应力轴的斜交关系，解释了一些复杂的地质构造现象，解决了一些生产实际问题。
文中将玫瑰图应用于断层线与褶曲枢纽夹角、断层面与煤系层面法线夹角的统计，并提出了断层强度新概念，用断层强度曲线和矿层、煤系厚度曲线反映矿井大量实际资料的数理统计成果，为应力的定量分析提供了可靠的依据。
1 概述
枫林矿区位于湖北省阳新县境内，在秦岭印支造山带南侧。该矿为赋存于上二叠统龙潭煤系（以下简称煤系）中沉积型黄铁矿床。煤系由黄铁矿层、煤层等组成，厚1.5~3m。矿石主要为含结核状黄铁矿黏土页岩，含星散状黄铁矿泥岩仅局部见及。两者一般不共层，为同期异相产物。矿层及整个煤系原生厚度稳定。煤系顶底板为中厚层至厚层石灰岩，两者肉眼不易辨别。
矿区位于淮阳山字型构造弧顶南侧及其偏西部位，在通山复背斜之东缘。区内有纬向构造、华夏式构造、新华夏系构造和山字型构造四个体系[1，2]。上述构造体系，形成于中三叠世末以来的印支运、燕山运动和喜马拉雅运动。区内地层从三叠系至奥陶系均有出露，并且还有燕山早期花岗岩和喜马拉雅期玄武岩与纬向构造伴生。
纬向构造分布于矿区的中部和北部，形成*早，规模*大程度，挤压*强烈。它主要由东西向的封山洞向斜和枫林背斜组成（图1）。单个褶曲长80~160km，宽6~9km。两者相间而生，背斜自南向北倒转，并在倒转翼产生次一级的鸡笼山向形和火农泉背形①。向形、背形单个长56~60km，宽1~2km，两翼倾角一般为7°~30°，褶曲平缓。鸡笼山向形中又产生更次一级的3个东西向小型褶曲。单个褶曲宽350~400m，幅度24~40m，两翼倾角为7°~20°。
图1 湖北东部地区枫林倒转背斜及其扇型逆冲断层剖面图
Q.第四系；T2.三叠系中统；T1.三叠系下统；P2.二叠系上统；P1.二叠系下统；C2.石炭系中统；D3.泥盆系上统；S2.志留系中统；S1.志留系下统
华夏式构造分布于矿区南部。它的形成时间、规模和挤压程度仅次于早期纬向构造。主要由北东向的杨柳山背斜、坡山向斜和樟桥背斜组成。单个褶曲长9~14km，宽2~4km，两翼倾角一般为20°~51°，仅坡山向斜局部倒转。
新华夏系构造与纬向构造、华夏式构造复合，不发育，主要由8个北北东向的小型褶曲组成。单个褶曲长一百余米至数百米，宽35~116m，幅度为4~14m，翼部倾角为15°~25°，褶曲平缓。具有向形、背形和挠曲三种形态。
区内山字型构造为王家铺山字型构造脊柱的一部分[2]。煤系地区主要由22个南北向的小型褶曲组成，与纬向构造复合。单个褶曲长一百余米至数百米，宽18~120m，幅度一般为4~20m，个别达40m，翼部倾角为4°~40°。南北向褶曲的规模和挤压程度与北北东向褶曲相若，未见两者复合，成生次序尚难判断。
上述四个构造体系的褶曲所派生的，包括层间剪切运动在内的断裂，控制着矿区黄铁矿床厚度的次生变化。
煤系强度低，可塑性大，系坚硬的石灰岩顶底板构造变动的自由空间。在地应力作用下，煤系及其毗邻岩层形变较为强烈。所以在三维空间进行广泛揭露的采矿工程中研究地质构造，不仅是生产的需要，而且也是了解一般地质构造变动规律的有利场所。
矿区各个构造体系的褶曲，都是水平挤压或水平扭动的产物，均属于纵弯褶曲类型。它们派生有下列5种断裂系统（图2）。
图2 纵弯褶曲中5种断裂系统的分布
2 矿区褶曲构造中5种断裂系统的分布
2.1 褶曲翼部扇型逆冲断层（F1）
区内规模较大、挤压较强烈的东西向和北东向褶曲之翼部，尤其是陡翼，一般都有扇型逆冲断层伴生（图1）。
矿区东部枫林背斜与封山洞向斜之间的倒转翼，出现一条长十余千米的逆冲断层，志留系仰冲于二叠系之上，造成泥盆系和石炭系断失。沿断层带有花岗岩侵入。这一断层带往西没入阳新盆地，但是在其延伸方向上，分布着或明或暗的玄武岩，显示这一东西向逆冲断层带往西伸展不下数十千米。
在杨柳山背斜两翼、坡山向斜西北翼和樟桥背斜东南翼也有逆冲断层伴生。断层方向与褶轴大致平行，长7~13km，不越出所在褶曲范围，断距从数十米至数百米不等。
这些断层的逆冲方向，背斜一盘仰冲，向斜一盘俯冲。
2.2 褶曲翼部层间剪切运动（F2）
各个构造体系的褶曲的层间剪切运动，使矿层及整个煤系在翼部减薄、尖灭，在转折端加厚。
根据横穿褶曲的巷道之编录图所作的数理统计，背形轴部和挠曲上下转折角统计单位的矿层（或煤系，下同）厚度为0.75~1.9m，翼部的厚度为0~0.65m，前者平均厚度为后者的4倍（图3）。
矿层厚度统计运用滑动平均法。根据所在地段断层密度和褶曲规模，在编录图上选取每5m或2.5m为一个点，量取该点矿层厚度。为了筛去断层对矿层厚度的影响，每6个点（30m或15m）为一组，组的矿层厚度为组内各点厚度平均值。组与组间3个点重复。图中横坐标表示水平距离，纵坐标分别表示顶板高程和组的矿层厚度。
图3 各种褶曲构造中矿层厚度曲线图
1.煤系顶板及其高程点；2.黄铁矿层厚度
褶曲翼部越陡，其矿层减薄现象越强烈。例如，25号背形东翼倾角为4°，矿层厚0.5m/15m；其西侧的26号向形，西翼倾角为9°，矿层厚0.4m/15m，东翼倾角为20°，矿层尖灭。
在褶曲翼部矿层强烈减薄处，煤系下伏岩层凹凸不平的假整合面都磨成镜状，并有大量擦痕和方解石伴生，有的还在顶底板中产生分支断裂。从这些分支断裂与煤系层面的关系来看，顶底板间剪切运动方向是顶板朝上，底板朝下。
例如，东西向2号背形南翼，在矿层强烈减薄处的底板中，产生3条叠瓦状逆冲断层和1条正断层。前者断层面向南倾斜，上盘自南往北仰冲；后者断层面向北倾斜，北盘下滑。断距仅数十厘米，均没有切入顶板，为煤系层面的分支断裂。从这些压剪性逆冲断层和张剪性正断层的产状可以看出，顶底板间剪切运动方向是顶板朝北（上），底板朝南（下）。
褶曲越宽，翼部矿层减薄带也越大。例如，100m宽的25号背形，减薄带宽20m；350m宽的2号背形，减薄带宽47m（图3）。
2.3 褶曲轴部顺层张性、张剪性断裂（F3，简称纵断裂系统）
各个构造体系的褶曲中，纵张性、张剪性断层的断层面与煤系层面的交线（以下简称断层线），前者及后者的锐夹角平分线与褶曲枢纽平行。其中与褶曲枢纽夹角在5°以内的纵张性断层*发育，占纵断层的36.8%~75%。张剪性断层之间的锐夹角一般为34°~52°（图4）①，在层面上呈X型。
图4 各种褶曲构造中纵断层系统的断层线与褶曲枢纽夹角玫瑰花图
纵张性断层有的呈锯齿状，齿的边长从数十厘米至数米不等。
纵断层系统绝大多数为正断层，个别为高角度逆断层。一般断距为数十厘米至2m，没有切穿煤系，所以顶板断层和底板断层通常各自独立。
根据横穿褶曲的巷道之编录图所作的数理统计，背形轴部、向形轴部两侧和挠曲上转折角的顶板纵断层系统断层强度为4.4~9.4m/20m，翼部为0~1.9m/20m，前者平均强度为后者的7.8倍（图5）。
图5 各种褶曲构造中纵断层系统断层强度曲线图
1.煤系顶板及其高程点；2.顶板纵断层强度；3.底板纵断层强度
为了更为准确地表述断层的发育程度，作者把断层密度和断层断距两种属性结合在一起，创立了断层强度新概念。断层强度统计也运用滑动平均法。根据所在地段的断层密度和褶曲规模，选取每20m巷道为一个统计单位。统计单位断层强度为该段同系统断层的断距之和。单位与单位之间10m重复。断层强度曲线图横坐标表示水平距离，纵坐标分别表示顶板高程和统计单位断层强度。
褶曲幅度越大，纵断层系统断层强度越强。例如，幅度9m的24号挠曲，上转折角顶板的纵断层系统断层强度为5.1m/20m；幅度14m的5号挠曲，上转折角顶板的纵断层系统断层强度则达7.8m/20m（图5）。
规模较大的鸡笼山向形和坡山向斜的底板深处，有由纵断裂发育而成的地下暗河存在，已知长度分别为400m和1000m，*大程度涌水量分别为100m3/h和200~300m3/h。
2.4 褶曲轴部内侧逆冲断层（F4）
褶曲轴部逆冲断层罕见，仅在两个背形轴部的顶板和两个向形轴部的底板中各发现1条。其中1条位于幅度24m的背形，其余均见于幅度2~4m的褶曲中。
逆冲断层的断层线与褶曲枢纽平行，断层面与煤系层面交角为16°~45°，断距为0.5~3m。顶板断层运动盘俯冲，底板断层运动盘仰冲。煤系在运动盘减薄，在另一盘加厚（图6、图7）。
图6 顶板逆冲断层两盘矿层厚度变化情况剖面图
1.煤系顶板石灰岩；2.煤系，上为黄铁矿层，下为硅质页岩；3.逆冲断层及其错动方向
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