[发明专利]一种渤海湾盆地成因机制的物理模拟分析方法

权利要求书

1.一种渤海湾盆地成因机制的物理模拟分析方法，其特征是：包括：

步骤S1、基于渤海湾盆地的基本形态特征，设计相似比例的构造物理模型；

步骤S2、基于渤海湾盆地Ek-Es₄沉积时期的地层分布情况与断裂系统特征，采用北西-南东向伸展模式；

步骤S3、基于渤海湾盆地Es₃-Ed沉积时期的地层分布情况与断裂系统特征，采用近南-北向伸展模式；

步骤S4、基于渤海湾盆地Ng-Nm沉积时期的地层分布情况与断裂系统特征，采用反时针旋转模式；

步骤S5、将上述步骤S2-S4所得到的平面结果图与剖面结果图进行解释，并与渤海湾盆地实际的构造格架特征、地层分布特征及断层样式特征进行对比分析；

步骤S1具体包括：

实验模型以钢板A、钢板B代表渤海湾盆地的边界，钢板A呈“厂”字形，钢板B呈倒“厂”字形，钢板A、钢板B的横臂相对、竖臂相对，在钢板A、钢板B的横臂、竖臂之间形成中心区域；

钢板A、钢板B的横臂长均为40 cm，竖臂均为长70 cm，钢板的周缘嵌有螺丝钉，螺丝钉的间距为10 cm；中心区域放置一个固定棒，中心区域表面设置一层塑料薄膜，中心区域的长度为20 cm，宽度为11 cm，东北部地区的间距为0.5 cm；西南地区的间距为4 cm，两侧马达拉伸，拉伸速度0.5 mm/min，实验在室温下进行；

步骤S2具体包括：

步骤S21、在钢板A、钢板B及中心区域上铺设1 cm厚的沙层，铺设一层黑色标志层，在其上继续铺设1 cm厚的沙层，上设一层红色标志层，共同组成厚度约为2 cm厚的基底层；运动开始，金属板A和B沿着北西-南东方向分别运动了0.25 cm后停止运动，在模型的东北部地区和西南地区形成了伸展断裂，填充沙层于这些断裂之中用以模拟Ek₃沉积时期，其他未发生形变的区域不覆盖新的沙层，填充完毕之后在整个地区上覆一层红色标志层；

步骤S22、继续进行北西-南东向伸展运动，金属板A和B分别拉伸至0.5 cm时停止运动，并重复上一步的操作在变形区充填沙层用以模拟Ek2沉积时期；待填充完毕后在整个区域上覆一层蓝色标志层；

步骤S23、继续伸展运动，在金属板A和B分别拉伸至0.75 cm时停止，重复上一步操作完成Ek₁沉积时期的模拟，铺设蓝色标志层，待金属板分别运动至1 cm时停止运动；此时北西-南东方向的伸展变形模拟运动结束，共计伸展2 cm；

步骤S24、重复上一步操作填充Es₄沉积层；在整个区域上覆一层红色沉积层，更换伸展方向，开始近南-北向伸展模拟运动；

步骤S3具体包括：

步骤S31、金属板A和B分别沿着近南北向伸展至0.25 cm时停止运动；在全区上覆一层0.5 cm厚的沙层，上覆一层绿色标志层用以模拟Es₃^下沉积时期；继续拉伸，至全区伸展至0.5 cm时停止运动，并上覆一层0.4 cm厚的沙层用以模拟Es₃^上沉积时期，在其上覆盖一层黑色标志层；

步骤S32、继续铺设0.3 cm厚的沙层用以模拟E_s1-2沉积层，上覆一层红色标志层，全区拉伸至3 cm时停止运动；此时始新世近南北向伸展变形运动模拟过程全部结束，全区共计伸展3 cm；

步骤S4具体为：

铺设0.7 cm厚的沙层模拟Ed沉积时期，在其上铺设一层蓝色标志层，并沿着近南北向分别运动0.2 cm时停止运动；此时固定金属板A不动，金属板B沿着旋转点逆时针旋转8°后停止旋转，渐新世的旋转变形运动模拟结束；整个实验结束后，上覆一层厚度为0.5 cm的沙层，并浇水静置；

步骤S5具体为：

步骤S51、对实验结果平面图进行解释：北西-南东伸展开始后，在模型的东北部地区和西南部地区的边缘地带首先出现了地堑雏形；伸展至1 cm时，随着伸展量的增加，模型的东北部地区相继出现了一些小规模的伸展断层，且呈现出由边缘向中间发展的趋势；伸展至1.5 cm时，中部区域开始出现伸展断层的雏形，与此同时西南地区的伸展断层数量增长明显，有从边缘向中间发育的趋势；拉伸至2 cm时，中部地区的南北边缘出现类似走滑作用产生的雁列断层，东北部地区的伸展断层数量继续增长；近南北向伸展开始后，中部地区的南北边缘地带首先出现了两组明显的地堑，并随着伸展距离的增加，断层开始在中间区域出现，与此同时东部地区的边缘地带开始出现伸展断层；拉伸至3 cm时，全区的断层发育基本饱和，中部地区靠近边缘地带的断层倾向绝大多数向着边缘倾斜；反时针旋转8°，东北部地区由于受到了挤压作用断层出现构造反转，产生了3条逆断层，西南地区由于受到伸展作用产生了第三期伸展断层，且断层的幅度从中部地区向南逐渐增加;

步骤S52、对实验结果剖面图进行解释；

步骤S53、实验结果与渤海湾盆地新生代断裂系统的对比结果，模拟的实验结果与渤海湾盆地实际断裂系统间对比结果包括：

① 北西-南东向的伸展结果仅仅沿着东西两侧的边界断层发育有北东向伸展断裂带，这与渤海湾盆地Ek-Es₄沉积时期底层的分布范围以及变形样式相吻合；

② 近南北向伸展后的变形结果在模型的中部地区发育有很多近东西向的伸展断层，这与渤海湾盆地Es₃-Ed沉积时期的地层分布范围以及构造变形特征相一致；

③ 反时针旋转产生的压扭性反转构造与张扭性构造并存的格局与渤海湾盆地辽河西部凹陷内发育的反转构造及濮阳凹陷内发育的张扭性控陷断层吻合程度极高。