利用鱼嘴构造恢复岩层初始厚度的初步方法

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1、第19卷第2期地球科学进展Vol.19No.22004年4月ADVANCEINEARTHSCIENCESApr.，2004文章编号：1001-8166（2004）02-0316-05곘利用鱼嘴构造恢复岩层初始厚度的初步方法吴武军，曾佐勋，刘立林（中国地质大学地球科学学院华中构造力学研究中心，湖北武汉430074）摘要：作为一种由于岩石能干性差异而形成的构造形迹，鱼嘴构造对于研究岩石变形和岩石流变性质具有独特的意义。基于此，根据其发育程度，将鱼嘴构造划分成A、B、C、D、E5种基本类型，研究了鱼嘴构造的形态特点以及鱼嘴的周缘长度与岩层初始厚度之间的关系，利用

2、物理模拟的手段，模拟出B、C、D、E4种类型的鱼嘴构造，相应地得出了利用这4类鱼嘴构造恢复岩层初始厚度的系数K1、K2，K3，K4并成功地运用于实际岩石能干层初始厚度恢复。关键词：鱼嘴（石香肠）构造；初始厚度；物理模拟中图分类号：P54文献标识码：A［4］石香肠构造（boudinagestructure）是位于连续介体内部凹进而形成的，这个凹进的部分在剖面上质中的能干层遭受平行层面的拉伸（垂直层面的压很像鱼嘴，因此被形象地称为鱼嘴构造。虽然这种缩）时，由于力学上的不稳定加剧而系统形成缩颈构造类型发现已久（Wegann1932），但长期以来没或断开的构造。前

3、者可称为膨缩（或肿缩）石香肠有人对其进行研究。直到最近，本课题组才利用不［1，2］［3］［15］构造或藕节状石香肠构造，后者称为断裂石对称鱼嘴构造来确定剪切运动的方向。以往利［4］香肠构造。石香肠构造的普遍性及其意义早就用香肠构造估计岩石流变参数时，没有能恢复香肠被人们所认识，在国外，一些学者对经典的石香肠构体初始厚度，而是用香肠体的平均厚度近似地代替［5，6］［7］造进行了研究，其中维尔逊等还对石香肠构能干层的初始厚度，或用膨缩型石香肠的最大厚度［3］造做了较为系统的阐述和总结。国内，马杏垣和代替能干层的初始厚度（R.Lacassin等，1993），这些

4、［8］刘如琦分别对北京西山和湖南长沙岳麓山砂岩方法比较简便，但会造成一定的误差；此外，作为一组的石香肠构造做了专题的研究。他们对石香肠构种由于岩石能干性差异而形成的构造形迹，鱼嘴构造的空间要素、几何形态和形成机制等进行了逐步造对于研究岩石的变形以及岩石的流变性质具有独深入的探讨。特的意义，因此，笔者提出利用鱼嘴构造来恢复地层近20年来，人们对石香肠构造的研究取得了新初始厚度的新方法。的进展。如利用石香肠构造进行有限应变的测量和［9，10］1方法的提出恢复岩石的古流变参数；辅助区域构造的解析；利用大型石香肠构造缩颈部位的流体作用进行矿床前面已经说过，鱼嘴构造

5、的形成实际上是在应［11］的定位。最近，对骨节状石香肠、复合石香肠的力转换条件下受到垂直于岩层的压缩和平行于岩层［12～14］研究也取得了新的进展。的拉伸作用，因而导致香肠体断裂面的弯曲。在构鱼嘴状石香肠（fishheadboudin）是由于先形成造形态上，断裂面的弯曲程度往往决定了石香肠的的断裂石香肠体在应力转换的条件下继续遭受垂直发育程度。从剖面上来看，断裂面上的A、B点分别层面的压缩和平行层面的拉伸而导致断裂面向香肠对应鱼嘴构造上的A＇、B＇点（图1），因此香肠体初始收稿日期：2003-06-16；修回日期：2003-10-15．곘*基金项目：国家自

6、然科学基金项目“香肠构造流变计研究”（编号：49972068）资助．作者简介：吴武军（1976-），男，湖北省通城人，硕士研究生，主要从事构造地质研究．E-mail：richard＿wwj＠etang.com第2期吴武军等：利用鱼嘴构造恢复岩层初始厚度的初步方法317厚度H0与鱼嘴凹弧长度S之间的关系，即能干层初始厚度与鱼嘴长度之间的关系成为了研究的关键。我们进行物理模拟时发现，鱼嘴状石香肠尽管形态各异，但是鱼嘴周缘的长度和能干层的初始厚度之间的对应关系为：当鱼嘴的弯曲程度越大时，香肠体变形后的厚度与初始厚度的变化比较明显；而当鱼嘴的弯曲程度较小时，香肠体

7、变形后的厚度与原始厚度的变化相对不明显。如图1所示，H0/H1的大小可以表征能干层的厚度变化的程度，S/H1则可以表征鱼嘴构造的形态。因此，我们试图建立鱼嘴状石香肠的形态与香肠体厚度的变化之间的关系，即利用鱼嘴和香肠体的形态（变形后的厚度和鱼嘴的图2鱼嘴状石香肠的变形过程弯曲程度）来恢复能干层的初始厚度。Fig.2Deformationprocessoffishheadboudin图3实验装置示意图图1鱼嘴状石香肠变形前后各参数Fig.3SketchmapofexperimentalinstrumentFig.1Parametersoffishheadbo

8、udinbeforeandafterdeformation型鱼嘴构