CN109147531A

CN109147531A - 一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置

Info

Publication number: CN109147531A
Application number: CN201810831165.1A
Authority: CN
Inventors: 单亦先; 劳海港; 王永诗; 胡秋媛; 王晓蕾; 李晓芳
Original assignee: China University of Petroleum East China; North China University of Science and Technology
Current assignee: China University of Petroleum East China; North China University of Science and Technology
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2019-01-04

Abstract

本发明公开了一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置，属于构造地质学研究技术领域，其包括相对设置的左夹板和右夹板、设置在所述左夹板和所述右夹板之间的松散石英砂、变形块和变形滑轨，通过将变形断块的下部固定在可更换卡扣滑槽或可更换无卡扣滑槽，采用可更换卡扣滑槽和可更换无卡扣滑槽与变形滑轨相互配合，保证在模拟复杂基底卷入型构造发育的变形过程中，变形断块的运动和变形方向可控，防止了模拟试验过程中基底断块发生随机移动，有效控制构造性质反转模拟过程中主动变形盘的运动量大小，提高了复杂基底卷入型构造发育的模拟精度，可以实现不同构造环境下的基底卷入型构造发育的模拟。

Description

一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置

本申请要求于2017年06月26日提交中国专利局、申请号为201710491059.9、发明名称为“一种模拟复杂基地卷入型构造发育的变形装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及构造地质学研究技术领域，尤其涉及一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置。

背景技术

构造样式是构造地质学研究的一项重要内容。按照T、P、Harding和L、D、Lowell的分类原则，将盆地盖层变形是否受基底构造的控制分为基底卷入型和盖层滑脱型，其中基底卷入型构造不仅控制了盆地的构造格局，而且与矿产资源的形成聚集密切相关。基底卷入型的构造运动学与动力学的研究是根据现今的变形结果反推其构造演化，受构造形成的长期性、变形的有限性以及岩石流变的复杂性影响，往往造成构造成因的多解性。能够反演地质构造演化的物理模拟在地质学界的重视程度也越来越高。

作为基底卷入型构造的重要组成部分，基底断层直接影响着沉积盖层的构造类型和发育规模，其中最为经典的是钟大赉(1981)建立的基底构造对盖层构造控制的模式和张文佑(1984)的基底断裂对盖层褶皱控制的模型，两者均强调基底断裂组合形式、运动方式对晚期断裂的控制或影响，尤其在多期叠合盆地中基底断裂的研究，显得更为重要。目前，传统的构造模拟装置采用预先设计基底断层，而且模拟实验过程中基底断块随机移动，导致变形效果趋向多样性，尤其是经历多期构造活动和构造性质反转的复杂卷入型构造的模拟需要进行多次偶然性影响才可能达到预期目的，从而造成模拟的效果精度不高、理论误差太大甚至无法评价的情况。

发明内容

本发明提供一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置，旨在防止模拟试验过程中基底断块发生随机移动，有效控制构造性质反转模拟过程中主动变形盘的运动量大小，提高了复杂基底卷入型构造发育的模拟精度，可以实现不同构造环境下的基底卷入型构造发育的模拟。

本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置包括相对设置的左夹板和右夹板、设置在所述左夹板和所述右夹板之间的松散石英砂、变形块和变形滑轨，其中，所述变形块安装在所述变形滑轨上，所述松散石英砂设置在所述变形块的上部。

可选的，所述变形块包括变形断块、可更换卡扣滑槽和可更换无卡扣滑槽，其中，所述变形断块设置在所述可更换卡扣滑槽和所述可更换无卡扣滑槽的上部。

可选的，所述变形滑轨为工字型滑轨，所述可更换卡扣滑槽和所述可更换无卡扣滑槽均可滑动安装在所述工字型滑轨上。

可选的，所述变形断块与所述可更换卡扣滑槽或所述可更换无卡扣滑槽之间固定连接。

可选的，相邻的2个所述变形断块之间的连接面为完全贴合的变形断面。

可选的，所述变形断块的端面与用来固定所述变形断块的所述可更换卡扣滑槽或所述可更换无卡扣滑槽的端面形状相同。

可选的，所述变形装置还包括用于驱动所述左夹板和所述右夹板相对运动的马达。

可选的，所述变形断块的材质为6000系列铝合金，所述变形断块的厚度大于10cm，所述变形滑轨的材质为304不锈钢。

本发明的有益效果如下：

本发明实施例提供一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置，通过将变形断块的下部固定在可更换卡扣滑槽或可更换无卡扣滑槽，采用可更换卡扣滑槽和可更换无卡扣滑槽与变形滑轨相互配合，保证在模拟复杂基底卷入型构造发育的变形过程中，变形断块的运动和变形方向可控，防止了模拟试验过程中基底断块发生随机移动，有效控制构造性质反转模拟过程中主动变形盘的运动量大小，提高了复杂基底卷入型构造发育的模拟精度，可以实现不同构造环境下的基底卷入型构造发育的模拟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的一种可更换无卡扣滑槽的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种可更换卡扣滑槽的结构示意图；

图5为本发明实施例的一种变形滑轨的结构示意图；

图6为本发明实施例用于模拟准格尔盆地西北缘A区块的构造发育示意图；

图7为图6中模拟准格尔盆地西北缘A区块的构造发育的试验过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合图1～图7对本发明实施例的一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置进行详细的说明。

参考图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明实施例提供的一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置包括相对设置的左夹板4和右夹板5、设置在左夹板4和右夹板5之间的松散石英砂1、变形块2和变形滑轨3，其中，变形块2安装在变形滑轨3上，松散石英砂1设置在变形块2的上部。

进一步的，参考图1、图2、图3、图4、图5所示，变形块2包括变形断块201、可更换卡扣滑槽202和可更换无卡扣滑槽203，其中，变形断块201设置在可更换卡扣滑槽202和可更换无卡扣滑槽203的上部。变形滑轨3为工字型滑轨，可更换卡扣滑槽202和可更换无卡扣滑槽203均可滑动安装在工字型滑轨上。示例的，可更换卡扣滑槽202与工字型滑轨相互扣合，可更换卡扣滑槽202在工字型滑轨上左右滑动；可更换无卡扣滑槽203仅卡在工字型滑轨上，其中，可更换无卡扣滑槽203可以在模拟过程中脱离工字型滑轨。

进一步的，参考图1、图2、图3、图4、图5所示，变形断块201与可更换卡扣滑槽202或可更换无卡扣滑槽203之间固定连接。也即1个变形断块201与1个可更换卡扣滑槽202或1个可更换无卡扣滑槽203相固定。其中，1个变形断块201和1个可更换卡扣滑槽202通过内置的螺栓进行连接，形成一个独立的变形块；或者1个变形断块201和1个可更换无卡扣滑槽203通过内置的螺栓进行连接，形成一个独立的变形块。

需要说明的是，本发明实施例的变形装置中设置的变形断块的个数和具体边界形态可以根据模拟需要进行选择和设置，本发明实施例对此不做具体限定。其中，相邻的2个变形断块201之间的连接面为完全贴合的变形断面，形态取决于设计要求。变形断块201的端面与用来固定该变形断块的可更换卡扣滑槽202或可更换无卡扣滑槽203的端面形状相同。也即每2个相邻的变形块之间的接触面均为完全贴合的变形断面。

示例的，变形滑轨3可以是一个整体滑轨，也可以是针对每个变形断块201配备单独的变形滑轨，对此本发明实施例不做限定。

参考图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明实施例的变形装置还包括用于驱动左夹板4和右夹板5相对运动的马达6。也即左夹板4和右夹板5在马达6的驱动下相对运动，进而给变形断块201施加挤压力。

具体的，变形断块201的材质为6000系列铝合金，可以减轻变形断块在运动过程中的阻力。变形断块201的厚度大于10cm，变形滑轨3的材质为304不锈钢。示例的，变形断块201的厚度大于变形强度5cm。

示例的，在模拟有斜向滑动或者走滑实验中，需要将变形块2中的下部可更换卡扣滑槽202、可更换无卡扣滑槽203与上部变形断块201之间旋转一定角度(内部通过内置螺栓进行连接)，并且在每个变形块2的下部均配置一个变形滑轨3。

参考图6和图7所示，将本发明实施例的变形装置用于模拟准格尔盆地西北缘A区块的构造发育，其中，图7中b所示为试验过程，a所示为试验解释。通过地质资料综合分析认为，A区块由三个完整的基底断块、两条基底断层组成，示例的如图6所示。利用地震资料确定断层的产状，基于平衡剖面将构造演化阶段分为初期发育阶段、持续挤压阶段、稳定变形阶段和轻微伸展阶段4个阶段。

利用恢复的基底断块与断层的产状、演化阶段，在论证相似性的基础上设计了A区块的基底断块和基底断层(图6)，反演了断层的形成过程(图7)。

在初期发育阶段，即实验从初始至17min，相当于327Ma(百万年)～248Ma，在两侧动力***挤压下(其中左侧马达速度大、右侧马达速度小)，早期原始的水平地层中开始发育冲断层，冲断层上、下盘地层均有微量的弯曲；从17min～39min，相当于248Ma～144Ma，早期的冲断层持续活动，同时在其左侧发育另外一条基底卷入型的逆冲断层；从39min～65min，相当于144Ma～23Ma，两条基底卷入型逆冲断层持续活动，但构造格局与上一阶段基本一致，属于稳定变形阶段；从65min～70min，相当于23Ma～0Ma，通过后撤左侧的基底断块，构造环境由挤压向伸展反转，左侧的基底卷入型断层由冲断层反转为伸展断层，同时在最左边变形体(即砂体)上发育一个伸展断层，与反转的基底卷入型断层形成地堑组合。

实验结果解释与先期平面剖面解释结果基本一致，从而证实了该区断层构造解析的合理性，也印证了本发明实施例的一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置在模拟复杂基底卷入型构造发育时的精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种用于模拟复杂基底卷入型构造发育的变形装置，其特征在于，所述变形模拟装置包括相对设置的左夹板和右夹板、设置在所述左夹板和所述右夹板之间的松散石英砂、变形块和变形滑轨，其中，所述变形块安装在所述变形滑轨上，所述松散石英砂设置在所述变形块的上部。

2.根据权利要求1所述的变形装置，其特征在于，所述变形块包括变形断块、可更换卡扣滑槽和可更换无卡扣滑槽，其中，所述变形断块设置在所述可更换卡扣滑槽和所述可更换无卡扣滑槽的上部。

3.根据权利要求1或2所述的变形装置，其特征在于，所述变形滑轨为工字型滑轨，所述可更换卡扣滑槽和所述可更换无卡扣滑槽均可滑动安装在所述工字型滑轨上。

4.根据权利要求3所述的变形装置，其特征在于，所述变形断块与所述可更换卡扣滑槽或所述可更换无卡扣滑槽之间固定连接。

5.根据权利要求3所述的变形装置，其特征在于，相邻的2个所述变形断块之间的连接面为完全贴合的变形断面。

6.根据权利要求4所述的变形装置，其特征在于，所述变形断块的端面与用来固定所述变形断块的所述可更换卡扣滑槽或所述可更换无卡扣滑槽的端面形状相同。

7.根据权利要求1所述的变形装置，其特征在于，所述变形装置还包括用于驱动所述左夹板和所述右夹板相对运动的马达。

8.根据权利要求6所述的变形装置，其特征在于，所述变形断块的材质为6000系列铝合金，所述变形断块的厚度大于10cm，所述变形滑轨的材质为304不锈钢。