新华夏构造体系结构面“米字型”分布与演化的数学模拟研究

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.064

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (05): 1251-1259.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.064

新华夏构造体系结构面“米字型”分布与演化的数学模拟研究

吕古贤¹(), 王红才¹^,², 韩璐¹, 张宝林³, 胡宝群⁴, 吕承训⁵, 马立成¹, 焦建刚⁶, 毕珉峰⁷

1.中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081
2.新构造运动与地质灾害重点实验室,北京 100081
3.中国科学院矿产资源研究重点实验室,中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029
4.东华理工大学地球科学学院,江西南昌 330013
5.中国地质调查局发展研究中心,北京 100037
6.长安大学地球科学与资源学院,陕西西安 710054
7.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037

收稿日期:2020-03-20 修回日期:2020-07-24 出版日期:2021-10-10 发布日期:2021-11-04
作者简介:吕古贤,男,研究员,博士生导师, 1949年出生,构造地质学专业,主要从事地质力学、区域成矿、矿产预测及矿田地质学和构造物理化学方面的研究。Email: lvguxian@126.com。
基金资助:
山东黄金矿业(玲珑)有限公司科研项目(LLYY-2019-001);中国地质调查局项目(121201081305);国土资源部科技发展计划项目(2002201);国家计委科技找矿项目(GJ9471110);国家科委基础研究特别支持项目(94-83);中国地质调查局项目(20023046);国家攀登项目(G1999043214);国家攀登项目(95-39(预)-6-3)

Numerical Simulation on Distribution and Evolution of Double-cross Surface Pattern in the Neo-Cathaysian Structural System

LÜ Guxian¹(), WANG Hongcai¹^,², HAN Lu¹, ZHANG Baolin³, HU Baoqun⁴, LÜ Chengxun⁵, MA Licheng¹, JIAO Jiangang⁶, BI Minfeng⁷

1. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China
2. Key Laboratory of Neotectonic Movement and Geohazard, Beijing 100081, China
3. Key Laboratory of Mineral Resources, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029, China
4. School of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang,Jiangxi 330013, China
5. Geological Survey Center, China Geological Survey, Beijing 100037, China
6. School of Earth Sciences and Resources, Chang’an University, Xi’an,Shaanxi 710054, China
7. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China

Received:2020-03-20 Revised:2020-07-24 Online:2021-10-10 Published:2021-11-04

摘要/Abstract

摘要：

构造体系由多方向、多应力-应变性质和多重次序的结构构造组成,这些结构面在构造应力场中有较为固定的分布型式。经过区域成矿带、矿田、矿床等不同层次地质研究,揭示了新华夏构造体系的共轭剪切、挤压和引张三种类型结构面,它们在平面上组成“米字型”构造。通过应力-应变有限元法模拟,将“米字型”构造分为三个形成阶段:第一期共轭构造阶段,发育NNW 345°方向(大义山式)张扭断裂和NEE 75°方向(泰山式)压扭构造;第二期挤压构造阶段,产生NNE 25°方向挤压断裂和褶皱;第三期横张构造阶段,产生NWW 300°方向(长江式)的横张断裂,给出了有利于控矿成矿的应力-应变场特征,为地质找矿指明了方向。三个阶段相比,构造带内主干拉应力以第一期NNW向构造带内为最大,第三期NWW向“长江式”构造带次之,第二期NNE向和第一期NEE向构造带内拉应力微弱,拉应力总体呈现出时间由老到新从最高下降至微弱之后再回升的趋势;最大主压应力从第一期NEE向构造带为中等,演进到第二期NNE向构造带为最大,第三期NWW向“长江式”构造带和NNW向构造带为最小,表现出时间由老到新,先增强至最高值再下降至最小的趋势。

关键词: 新华夏构造体系, “米字型”构造, 有限元法模拟, 应力应变分析

Abstract:

The structural system is composed of multi-directional, multi-stress-strain properties and different multi-order structures, which have relatively consistent distribution patterns in the stress field. Through geological study of regional metallogenic belts, orefields, and ore deposits, we reveal that the structural plane of the Neo-Cathaysian tectonic system includes three types, i.e., conjugate shear, extrusion, and tensional, forming a double-cross pattern. Using the stress-strain finite element simulation method, the formation of three-stage double-cross pattern is analyzed: the stage-1 conjugate structure developed the NNW 345° (Dayishan-type) tension-torsion fault and NEE 75° (Taishan-type) compression-torsion structure; stage-2 extrusion structure developed the NNE 25° extrusion fracture and fold; stage-3 transverse-tension structure developed the NWW 300° (Yangtze-type) cross-tension fracture. This gives the stress-strain field characteristics favorable of ore control and provides direction for future geological prospecting. The main regional tensile stress is the largest in the stage-1 NNW-trending tectonic belt, followed by the stage-3 NWW-trending “Yangtze” tectonic belt, and then by the stage-2 NNE-trending and stage-1 NEE-trending tectonic belts. The main tensile stress decreases first from the highest to the lowest and then rises again. The maximum compressive stress of the three stages increases from the stage-1 NEE-trending tectonic belt to the largest in the stage-2 NNE-trending tectonic belt, and then decreases to the minimum in the NWW-trending “Yangtze” tectonic belt and the NNW-trending tectonic belt. This shows a trend that increases to the maximum compressive stress and then decreases to the minimum.

Key words: Neo-Cathaysian structural system, double-cross tectonic pattern, FEM tectonic stress field modeling, stain-stress analysis

中图分类号:

P548
P552

吕古贤, 王红才, 韩璐, 张宝林, 胡宝群, 吕承训, 马立成, 焦建刚, 毕珉峰. 新华夏构造体系结构面“米字型”分布与演化的数学模拟研究[J]. 现代地质, 2021, 35(05): 1251-1259.

LÜ Guxian, WANG Hongcai, HAN Lu, ZHANG Baolin, HU Baoqun, LÜ Chengxun, MA Licheng, JIAO Jiangang, BI Minfeng. Numerical Simulation on Distribution and Evolution of Double-cross Surface Pattern in the Neo-Cathaysian Structural System[J]. Geoscience, 2021, 35(05): 1251-1259.

图/表 6

图1 新华夏构造体系结构面组成的“米字型”示意图 1.新华夏挤压构造;2.“泰山式”压剪构造;3.“大义山式”张扭构造;4.“长江式”张性构造;5.等效作用力

Fig.1 Schematic diagram of the double-cross surface in the Neo-Cathaysian structural system

图2 新华夏构造体系结构面 “米字型”的形成阶段图 1.新华夏挤压构造; 2.“泰山式”压剪构造;3.“大义山式”张扭构造;4.“长江式”张性构造;5.等效作用力;(a)NNW和NEE向共轭构造带;(b)NNE向主干构造带;(c)NWW向构造带

Fig.2 Schematic diagram showing the evolution stages of the double-cross surface of the Neo-Cathaysian structural system

图3 应力场有限元模型 (a)第一期,NNW向构造和NEE向构造带共轭发育;(b)第二期,NNE向主干构造带;(c)第三期,NWW向“长江式”构造带

Fig.3 Stress field finite element model

图4 新华夏构造体系第一期构造带应变应力分布图

Fig.4 Strain and stress distribution of stage-1 Neo-Cathaysian structural system

图5 新华夏构造体系第二期构造带应变分布图

Fig.5 Strain and stress distribution of stage-2 Neo-Cathaysian structural system

图6 新华夏构造体系第三期构造带应变分布图

Fig.6 Strain and stress distribution of stage-3 Neo-Cathaysian structural system

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