[发明专利]一种陆内冲断构造的物理模拟实验方法及实验模型

说明书

本发明提供的一种陆内冲断构造的物理模拟实验方法及实验模型，通过设置两个相互接触的块体，并将两个块体相互挤压以模拟古造山带向盆地冲断的构造背景，使实验模拟的构造背景与实际的地质构造背景更具相似性。

技术领域

本发明属于地质构造模拟实验领域，尤其涉及一种陆内冲断构造的物理模拟实验方法及实验模型。

背景技术

山前带是油气勘探的四大领域之一。自98年发现克拉2气田、青西油田等大型油气田以来，近年来又在库车、准西、吐哈北缘、柴西、川西等山前取得重要进展。截止到2013年，中国中西部发育冲断带15个，石油资源量78.68亿吨，天然气10.98万亿方山前带，已探明石油约19.96亿吨，探明25％，天然气约1.1万亿方，探明率11％，勘探潜力巨大。但是，山前带在多期叠加冲断过程中造成“地表地形复杂”和“地下变形复杂”的双复杂构造现象，使地震剖面的成像品质差，造成地震解释和构造建模具有多解性，阻碍了圈闭落实和油气勘探进程。而构造物理模拟实验可以室内直接观察构造变形过程，并定量解析构造变形的几何学和运动学；同时，可以设定不同边界条件和物理参数，分析单因素控制作用和多因素叠合变形，以验证地质模型的合理性。

山前带断层相关褶皱变形中存在大量简单剪切变形，如南大巴山褶皱带、南天山冲断带；同时，山前带平衡剖面恢复表明滑脱层之上构造层挤压缩短量大于下构造层。前人对山前带进行了大量的地质研究和构造物理模拟实验。但是，实验模型均未能体现地质认识中的陆内变形和造山带向盆地冲断的构造背景，以及存在的简单剪切和差异收缩变形模式。而且，山前带领域目前还未有使用构造物理模拟实验解决上述问题的相关文献和专利。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本发明提供一种陆内冲断构造的物理模拟实验方法及实验模型，具体方案如下：

一种陆内冲断构造的物理模拟实验方法，两个相互接触的块体按预设挤压时间和挤压速度沿平行于水平面的方向相互挤压；

挤压结束后，参数化恢复构造变形全过程。

进一步的，在两个块体内分别设置具有牛顿流体特征的流变材料层；

代表古造山带的块体内设置流变材料层以模拟古造山带的弱地幔；

代表盆地的块体内设置流变材料层以模拟盆地的塑性滑脱层。

进一步的，记录挤压过程中的剖面二维瞬时图和平面三维瞬时图，剖面与水平面垂直且平行于挤压方向，平面为块体的上表面；

采用延时摄影法处理剖面二维瞬时图和平面三维瞬时图，以参数化恢复构造变形全过程。

进一步的，对一确定的实际地质模型，设置多组挤压时间和挤压速度进行多次实验，将挤压结束时刻的剖面二维瞬时图与该确定的实际地质模型的构造变形结果对比。

一种实现如上所述的陆内冲断构造的物理模拟实验方法的实验模型，其特征在于，包括相互接触的两个块体。

进一步的，两个块体内设置具有牛顿流体特征的流变材料层，以分别代表古造山带和盆地；

代表古造山带的块体，其流变材料层位于该块体内沿垂直于水平面方向的底层；

代表盆地的块体，其流变材料层在该块体内沿垂直于水平面方向朝上偏离居中位置。

进一步的，代表盆地的块体的主体部分由干燥松散的石英砂构成，石英砂粒径为200μm，内摩擦角为25～30°；

代表古造山带的块体的主体部分采用粘土或者在砂粒径为200μm、内摩擦角25～30°的干燥松散石英砂的基础上加入质量比为5％的水。

进一步的，流变材料的动态粘滞系数为1～4×10⁴Pa*s。