论文部分内容阅读
华南板块内部川东-雪峰褶皱-冲断带存在中、上地壳构造指向(或倒向)反转现象,即:中地壳构造呈现与上地壳以及NW向区域构造挤压力方向截然相反的构造指向。褶皱-冲断带构造指向反转是自然界罕见、难以用经典库仑冲断楔理论加以解释、且在实验室中不易重现的构造现象。目前对于川东-雪峰褶皱-冲断带这一颇具特色的构造指向反转现象的机制尚不十分清楚,笔者采用物理模拟这一构造变形过程和机制研究的有效手段对这一问题开展系统研究。本论文根据9组概念模型与7组相似模型的实验结果,得出以下主要认识:(1)单滑脱层实验条件下,侧向摩擦力的作用对后冲式褶皱冲断楔的形成起着至关重要的作用。初始侧向摩擦力与初始基底摩擦力的比值极大时(初始τs/τd≥1.19),后冲式褶皱冲断楔形成;初始侧向摩擦力与初始基底摩擦力比值较大时(0.15≤初始τs/τd<1.19),双冲式褶皱冲断楔形成;初始侧向摩擦力与初始基底摩擦力比值极小时(0<初始τs/τd<0.15),前冲式褶皱冲断楔形成。(2)双滑脱层实验条件下,分层滑脱作用制约着上下层的变形特征。冲断楔上下两层的变形特征及样式大体上是遵循单滑脱层下的变形规律,特别是双滑脱层实验条件下层的后冲式变形完全遵循概念模型所得出来的结论:初始τs/τd≥1.19时,冲断楔内的构造全部指向后陆,即所谓的非库伦后冲式褶皱冲断楔。变形异常的地方出现在上层的变形过程中,上层相应变形特征的初始τs/τd比值并没有完全落在概念模型中相应变形特征初始τs/τd比值所限定的区间之内。上层后冲式变形与双冲式变形的初始τs/τd的临界值不再是1.19,而是介于0.81和0.98之间。即双滑脱层的实验条件下上层产生非库伦后冲式断层的条件是:初始τs/τd>0.81;同理双滑脱层的实验条件下上层产生双冲式断层的条件是0.34<初始τs/τd≤0.81;双滑脱层的实验条件下上层产生前冲式断层的条件是初始τs/τd≤0.34。与概念模型单滑脱层的结论{当初始τs/τd≥1.19时,冲断楔内的构造全部指向后陆,即所谓的非库伦褶皱冲断楔;当0.15≤初始τs/τd<1.19时,形成双冲式褶皱冲断楔;当0<初始τs/τd<0.15时,形成前冲式褶皱冲断楔}相比较而言,双滑脱层实验条件下上层产生非库伦冲断楔和前冲式冲断楔的初始τs/τd的限定区间变大了,相反上层产生双冲式冲断楔的初始τs/τd的限定区间变小了。(3)二维条件下,侧向摩擦力导致的最大主应力σ1方向的反转是后冲式褶皱冲断楔形成的力学机制。这对三维研究有一定的启示意义。(4)川东-雪峰褶皱冲断楔中上地壳构造指向反转的机制极有可能是因为中上地壳之间初始τs/τd比值不同而造成的。即中地壳存在极为软弱的基底(初始基底摩擦力τd=7.9×105Pa)和极大的τs/τd比值(初始τs/τd=13),所以构造变形是后冲式的非库伦冲断楔;上地壳的初始τs/τd比值较小(初始τs/τd=0.07),冲断楔变形方式为双冲式的隔槽式褶皱冲断楔。