南京大学学报(自然科学版) ›› 2019, Vol. 55 ›› Issue (5): 869–878.doi: 10.13232/j.cnki.jnju.2019.05.021

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断陷盆地正反转构造实验模拟及对茅东断裂带的启示

吴珍云1,2,3(),尹宏伟4,李长圣1,2,孙业君3,李丽梅3,杜航3,何奕成3,刘博雅3   

  1. 1. 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室，南昌，330013
    2. 东华理工大学地球科学学院，南昌，330013
    3. 江苏省地震局，南京，210014
    4. 南京大学地球科学与工程学院，南京，210023
  • 收稿日期:2019-07-19 出版日期:2019-09-30 发布日期:2019-11-01
  • 通讯作者: 吴珍云 E-mail:zyw5918@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(41602208);江苏省地震局青年基金重点项目(201602)

Experimental simulation of the positive inversion structure in rift basin and its enlightenment to Maodong fault zone

Zhenyun Wu1,2,3(),Hongwei Yin4,Changsheng Li1,2,yejun Sun3,Limei Li3,Hang Du3,Yicheng He3,Boya Liu3   

  1. 1. State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment，East China University of Technology，Nanchang，330013，China
    2. School of Geosciences，East China University of Technology，Nanchang，330013，China
    3. Earthquake Administrator of Jiangsu Province，Nanjing，210014，China
    4. School of Earth Sciences and Engineering，Nanjing University，Nanjing，210023，China
  • Received:2019-07-19 Online:2019-09-30 Published:2019-11-01
  • Contact: Zhenyun Wu E-mail:zyw5918@163.com

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783

摘要：

通过分析茅东断裂带地质构造和历史地震特征，结合离散元模拟实验，分析了挤压应力下断陷盆地构造反转及断裂活动特征，探讨了茅东断裂带作为断陷盆地在现今区域应力场作用下反转构造特性及正断层反转控震机制.结果表明：（1）挤压应力下，断陷盆地发生构造反转，促使盆地中先存正断层再活化以及浅部地层褶皱变形，但盆地中先存断层总体仍保持正断形态；（2）构造反转过程中，应力应变汇聚易优先发生在基底断层面上，并逐渐向沉积地层中传播，最终在浅表触发构造形变；（3）茅东断裂带属于活动断裂群，以茅东断裂等控盆边界断裂（基底断裂）活动为主，沿着该类断裂，应力应变汇聚明显，具备中、大地震的发震构造条件；断陷内其他隐伏的次级先存断裂也存在活动可能性，且断块间地层在压扭应力场下存在应力应变汇聚，同样具备浅源小震的发震构造条件.

关键词: 断陷盆地, 离散元模拟, 茅东断裂带, 构造反转, 断裂活动性

Abstract:

Based on the regional geological structure and the features of historical earthquakes of Maodong fault zone，combining with the simulation experiment of discrete element method，the characteristics of positive inversing structures and fault activity in rift basin under compressive stress are analyzed and the mechanism of earthquake controlling of normal fault inversion are discussed in Maodong fault zone as a rift basin under the current regional stress field. Research results show that: (1) due to the regional compressive stress field，tectonic inversion occurs in the rift basin，which leads to the reactivation of the pre?existing normal faults in the basin or the folding deformation in the shallow strata，but the faults in the middle and deep strata still show normal faults on the whole; (2) under the regional compressional stress field，strain convergence tends to occur preferentially on the basement fault plane，and gradually propagates to sedimentary strata，resulting in structural deformation on the surface finally; (3) Maodong fault zone belongs to active faults group，where Maodong fault and other basin?controlled boundary faults (basement faults) keep active mainly. Along these faults，stress and strain converge obviously in strata and have seismogenic tectonic conditions of moderate and large earthquakes; other hidden secondary pre?existing faults in the fault depression also have the possibility of activity，and there exists stress and strain convergence in interblock strata under transpression stress field. It possesses the seismogenic structural conditions of small earthquakes in shallow strata.

Key words: rift basin, discrete element simulation, Maodong fault zone, structural inversion, fault activity

中图分类号: 

  • P542，P65，P554

图1

研究区区域位置图及历史地震分布图"

图2

断陷盆地正反转构造控震典型震例"

图3

茅山断裂带区域地质构造特征"

图4

茅东断陷盆地勘探剖面图（据文献[8,13]）"

图5

断陷盆地构造反转的离散元数值模拟实验模型设计图"

表1

离散元实验模型颗粒物性参数"

颗 粒

类 型

半径

(m)

密度

(kg·m-3)

剪切模量

（Pa）

 泊松比
边界墙体 40 2200 2.9E9 0.2
沉积地层 40，60 2200 2.9E9 0.2
基 底 40，60 2500 3.2E9 0.2

图6

基于离散元实验模拟的断陷盆地构造正反转演化图"

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