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软弱层对褶皱变形的影响有限元数值模拟研究

马佳 何登发 鲁国 张伟康 刘驰悦

马佳, 何登发, 鲁国, 等, 2025. 软弱层对褶皱变形的影响有限元数值模拟研究. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024126
引用本文: 马佳, 何登发, 鲁国, 等, 2025. 软弱层对褶皱变形的影响有限元数值模拟研究. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024126
Jia MA, DengFa HE, Guo LU, et al., 2025. Finite Element Numerical Simulation Study on the Influence of incompetent layers on Fold Deformation. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024126
Citation: Jia MA, DengFa HE, Guo LU, et al., 2025. Finite Element Numerical Simulation Study on the Influence of incompetent layers on Fold Deformation. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024126

软弱层对褶皱变形的影响有限元数值模拟研究

doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2024126
基金项目: 上扬子克拉通盆地深层新元古代裂谷体系的结构、成因及其控油气作用(42330810)

Finite Element Numerical Simulation Study on the Influence of incompetent layers on Fold Deformation

Funds: Structure, Genesis and Hydrocarbon Control of Deep Neoproterozoic Rift System in Upper Yangtze Craton Basin(42330810)
  • 摘要: 软弱层作为控制构造变形的重要地质单元,广泛存在于沉积盆地中,具有相对较低的抗剪强度、硬度和显著的塑性流动性等特征。这些特性使其在侧向挤压的条件下不易发生脆性破裂,同时具有较高的封闭性,为油气成藏提供了优良的盖层条件。然而,软弱层的广泛发育也使得盆地内的构造变形样式更加复杂。因此,基于对软弱层力学特性及其相关构造变形演化分析的研究,选取典型的“坪-坡-坪”式断裂作为先存断裂构造,设置先存断裂之上有无软弱层的对照试验,利用有限元计算方法,对两组模型施加侧向挤压的条件进行数值模拟试验。通过对比两组模型的模拟结果,系统分析先存断裂上覆的软弱层在构造运动过程中对构造变形的控制作用,并探讨软弱层厚度与上覆褶皱波长的关系。研究结果表明:(1)软弱层是引发构造分层变形的重要因素之一。在侧向挤压条件下,软弱层发生塑性流动并伴随局部的增厚与减薄,其对下伏构造变形的应变具有显著吸收作用,从而在软弱层上下形成垂向解耦的变形模式;(2)软弱层的厚度与其上覆褶皱波长呈正相关关系。软弱层越厚,上覆褶皱的波长越大、波幅越小、水平延展规模越广,且分层变形的特征越明显;(3)软弱层对下伏构造变形具有调控作用。软弱层的存在使下伏构造的变形样式更趋陡倾,而上覆构造变形表现为相对平缓的褶皱形态。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-19
  • 修回日期:  2025-04-22
  • 录用日期:  2025-04-27
  • 预出版日期:  2025-05-19

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