浅表走滑构造系统砂箱物理模拟研究进展

摘要

地壳浅表走滑构造系统发育于多种类型的地球动力学背景,不仅具有较强地震危害性、也富集油气矿产等资源.自20世纪初以来,基于地质构造过程自相似性和"无理有效性"的砂箱物理模型为走滑构造系统演化特征与机制等研究提供了独立有效的手段.自然界走滑构造系统动力学上可分为板缘构造转换断层和板内走滑断层体制,空间几何学上可分为走滑断层弯曲类和走滑断层叠置类.基于吕德尔剪切和弥散性剪切砂箱物理模型实验共同揭示出,走滑剪切系统主走滑变形位移带发育五类断裂/破裂体系,即R型破裂、R′型破裂、P型剪切、张破裂和Y型破裂,尤其是在弥散性剪切变形过程中发育大量的RL和RL′型斜切剪破裂.浅表走滑剪切构造系统分段性及其走滑转换带差异变形特征受控于基底走滑断层应力?应变条件沿走向差异变化的特性,基底断层几何学(弯曲/叠置性、间隔性等)、砂箱动力学特性(纯走滑剪切、拉分走滑和挤压走滑剪切)、非均质性砂箱物质特征(黏土和膏岩等)、基底非均一性(塑性基底物质几何学等)等对走滑构造变形过程具有明显的控制作用.砂箱物理模拟实验能为走滑构造系统运动学、变形特征与机制等提供较好的解释模型,能有效再现走滑构造形成演化的四维过程与机制,在地震灾害机理、油气勘探等方面将发挥越来越重要的作用.