Investigación sobre el campo regional de tensión tectónica antigua
1. Determinación del estrés paleotectónico
La intensidad de la actividad tectónica refleja la magnitud del estrés tectónico, y la magnitud del paleoestrés se puede estimar aproximadamente mediante analogía. El método de emisión acústica es un método más preciso para calcular el paleoestrés (Ding, 2000, 2001). Cuando se conocen las condiciones de contorno, el método de simulación numérica es el método más eficaz para determinar el campo de paleoestrés. No solo puede determinar los valores detallados de paleoestrés en la cuenca, sino también determinar la dirección del paleoestrés. Para comprender mejor las características estructurales y el mecanismo de formación de la Formación Guantao en la zona norte de la Depresión de Jiyang, es necesario ampliar el alcance regional y realizar investigaciones con la Depresión de Jiyang como objeto.
(1) Determinación de la dirección del paleoestrés
① La dirección del campo de estrés reflejada por estructuras regionales y mecanismos dinámicos. El afloramiento de material del manto profundo controla la extensión y el adelgazamiento de la corteza poco profunda, generando un campo de tensiones de tracción. A medida que el material del manto continúa aumentando, si la intensidad del afloramiento es demasiado fuerte, el levantamiento de la corteza será mayor que la extensión y el adelgazamiento de la corteza, y sufrirá un levantamiento y denudación a corto plazo cuando el ambiente de compresión tectónica regional ocurra más tarde; la deformación de la corteza causada por el afloramiento del manto Las fisuras en la cuenca de Bohe son principalmente de extensión, y se producirán fisuras de extensión en la cuenca después de una elevación a corto plazo. Este desequilibrio dinámico puede formarse varias veces durante el proceso de afloramiento del manto, lo que lleva a múltiples levantamientos tectónicos de corto plazo durante el proceso de rifting de la cuenca, hasta que la litosfera subcrustal alcanza el límite del equilibrio de acumulación-liberación de energía térmica y la litosfera se relaja térmicamente, se enfría y y aumenta de espesor, la cuenca entra en la etapa de depresión general. La evolución de la cuenca cenozoica de la cuenca de la bahía de Bohai tiene esta característica. Debido a que la relación de equilibrio de la corteza terrestre entre el adelgazamiento de la corteza y el aumento de la temperatura del manto superior se encuentra en un estado de desequilibrio continuo, el Movimiento Dongying se encuentra en el período de transición del rifting extensional a la depresión. La acumulación de este desequilibrio continuo provocó que el adelgazamiento de la corteza y el movimiento de rifting extensional de la cuenca alcanzaran su límite al final del Neógeno. También alcanzó el límite del equilibrio acumulación-liberación de energía térmica en la litosfera subcortal, provocando la cuenca. después de un corto período de elevación comenzó a encogerse, engrosando la litosfera.
La cuenca de la Bahía de Bohai estaba controlada por el equilibrio térmico en la etapa inicial de la depresión (deposición temprana de la Formación Guantao), y todavía había un débil adelgazamiento extensional residual a lo largo de la dirección norte-noroeste del Paleógeno. A medida que continúa la extensión, las fallas en los límites de la cuenca están marcadas por una intensa actividad volcánica. Las rocas volcánicas formadas durante el período de depósito de la Formación Guantao son principalmente basalto (Zeng Guangce, 1997). La zona de falla de Shanglin, la zona de falla de Gaoqing y la zona de falla de Bamianhe tienen actividades volcánicas, con desbordamientos principalmente tranquilos (Zong, 1999). Se cree que el basalto es producto de un entorno extensional. Zeng Guangce et al. (1997) estimaron que la velocidad de tracción de la Formación Guantao durante el período de depósito fue de aproximadamente 0,30 cm a- 1+0, que fue significativamente menor que los 0,45 cm a- 1+0 durante el fuerte período de rifting de el miembro de Shahejie 3.
Figura 2-20 Análisis del fondo tectónico del Neógeno de la Bahía de Bohai (modificado en base a Hou Guiting et al., 2001)
En el Neógeno (desde 24 Ma), debido al desplazamiento de la placa india hacia la placa euroasiática. Debido al movimiento convergente, el oeste de China escapa hacia el este (Hou Guiting, 2001) y se dispersa hacia el este, provocando un campo de tensiones deslizante entre diferentes masas de tierra. Al mismo tiempo, la Placa del Pacífico se retiró a la zona de subducción euroasiática, su ángulo de inclinación aumentó y la Cuenca del Mar de Japón comenzó a expandirse (Johansheng, 1999), empujando a la Cuenca de la Bahía de Bohai. De esta manera, se forma un campo de esfuerzos tectónicos de corte de rumbo en el límite de la cuenca de la Bahía de Bohai. El límite NNE soporta un esfuerzo de corte de rumbo lateral derecho. El NWW juega un papel en la regulación y el equilibrio del límite, principalmente en el izquierdo. -cizalla deslizante lateral (Figura 2-20).
② Dirección del campo de tensiones reflejada por las características estructurales y la actividad de la falla. La estructura de la Formación Guantao hereda principalmente el marco tectónico del Paleógeno, con una actividad de fallas fuerte en la etapa inicial y debilitada en la etapa posterior. En la etapa inicial, las fallas NEE y casi este-oeste estaban principalmente activas (Figura 2-21). La caída de la falla fue grande, generalmente más de 50 m, mientras que las fallas del noroeste estaban básicamente inactivas o solo ligeramente activas, y la caída fue. generalmente menos de 20 m, lo que indica que la falla norte-noroeste El campo de tensión tectónica de tracción en el área de tendencia NEE es de aproximadamente NNW340, que debería ser casi perpendicular a la falla de tendencia NEE, lo cual es beneficioso para este tipo de falla. Las fallas con tendencia noroeste también tienen cierta actividad, como la falla de Chennan, la falla en la parte sur de la falla Zizhen y la falla con tendencia noroeste adyacente a la falla Renfeng en el este. Sin embargo, la caída de estas fallas es mucho menor que la de las fallas con tendencia NEE, lo que indica que la tensión de tracción regional es relativamente débil y el ángulo entre la dirección del campo de tensión de tracción y la dirección de la falla es el factor de control. para la intensidad de la actividad de la falla.
Figura 2-21 Mapa de distribución de sistemas de fallas en la etapa sedimentaria temprana de la Formación Guantao en la Depresión de Jiyang
En comparación con la etapa temprana de la Formación Guantao, la actividad de fallas en Aunque la Formación Guantao tardía se debilitó significativamente (Fig. 2-22), la actividad de las fallas con tendencia noroeste aumenta significativamente. Por ejemplo, la caída temprana de la falla en la parte oriental de la falla de Chengnan es de sólo 30 m, y la caída tardía de la falla es de 90 m, lo que indica que el campo de tensión regional está desviado y la tensión principal mínima puede cambiar de NNW 340 en el etapa inicial hasta NNE 10° en la litosfera tardía.
Al final de la deposición de la Formación Minghuazhen, la dirección de la tensión principal mínima cambió a una dirección casi norte-sur, y la compresión se incrementó aún más. La actividad de fallas en Dongying Sag y Huimin Sag básicamente se ha detenido, y se han formado muchas fallas pequeñas de este a oeste y con tendencia NEE en la parte oriental de Zhanhua Sag y el área de Chengbei. El campo de tensión cambia gradualmente en la dirección del campo de tensión actual.
(2) Determinación del paleoestrés
Aunque no existe un método confiable para determinar la magnitud del paleoestrés, el rango de cambios de estrés se puede estimar aproximadamente mediante analogía. Se ha analizado antes que en la deposición temprana de la Formación Guantao, debido al equilibrio térmico de la litosfera, puede haber una tensión de tracción débil en la Depresión de Jiyang, y el componente de tensión de tracción máxima no debe exceder los 4 MPa (la resistencia a la tracción de la roca de la Formación Guantao es de aproximadamente 2 MPa). La tensión de tracción promedio debe estar dentro de 1 MPa, de lo contrario se generará un tensor grande, lo que resultará en una fuerte actividad de fractura. Los efectos a largo plazo de la colisión indo-tibetana y la subducción de la placa del Pacífico tienen un efecto relativamente pequeño en esta zona. Por un lado, es necesario atenuar y consumir el proceso de transferencia de tensiones; La formación se acumula cerca de la superficie y el entorno tectónico es relativamente estable. La tensión de compresión en el límite de la cuenca juega principalmente un papel restrictivo. No puede haber demasiada tensión de compresión en la cuenca y la tensión principal máxima debe ser menor que la tensión principal vertical a la misma profundidad. Debido a la influencia de la diferencia de altura del terreno, el borde convexo debe ser un área donde la tensión de compresión esté relativamente concentrada. De la misma manera, la tensión de compresión regional en el período de deposición tardía de la Formación Guantao y el período de deposición de la Formación Minghuazhen no será demasiado grande, y los resultados de las pruebas de emisión acústica pueden reflejar esto. La muestra fue tomada del Pozo Xin 2, con una profundidad actual de 2065,5 metros. La prueba de emisión acústica del núcleo de la segunda sección de la Formación Shahejie mostró que la tensión principal máxima al final de la Formación Guantao fue de 2,2 MPa. La tensión principal al final de la Formación Minghuazhen fue de 3,6 MPa (Xu Jianchun, 2004). Obviamente, la tensión de compresión de la Formación Guantao es más débil que la de la Formación Shahejie.
Figura 2-22 Diagrama esquemático del sistema de fracturas tardías en la Depresión de Jiyang
(3) El campo de tensiones antiguo se obtiene mediante simulación numérica.
①Principios básicos de la simulación numérica. La simulación numérica de campos de tensión suele utilizar el método de elementos finitos. La idea básica es simplificar el continuo en estudio en un modelo discreto compuesto de elementos finitos y luego utilizar una computadora para resolverlo numéricamente (Xu Jianchun, 2004). Un cuerpo geológico se discretiza en un número limitado de unidades continuas, que están conectadas a través de nodos, y a cada unidad se le asignan parámetros mecánicos reales de la roca. Resolver la función de campo continuo en el área de estudio se transforma en resolver el valor de la función de campo en puntos finitos discretos (nodos). Las variables básicas son el desplazamiento, la deformación y la tensión. De acuerdo con las condiciones de tensión límite y las condiciones de equilibrio de los nodos, se establece y resuelve un sistema de ecuaciones con el desplazamiento del nodo como cantidad desconocida y la matriz de rigidez general como coeficiente. El desplazamiento en cada nodo se obtiene mediante la función de interpolación, y luego. Se calcula la suma de tensiones en cada unidad. A medida que aumenta el número de unidades, cuanto más cerca esté del cuerpo geológico real, más realista y precisa será la solución. Los pasos básicos del método de elementos finitos son (Liu Zerong, 1983):
A Discretización de la estructura u objeto;
b. Seleccionar la función de interpolación de la variable de campo en la celda. ;
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c. Realizar cálculos unitarios para obtener matrices y matrices características de la unidad;
d. Realizar análisis globales, ensamblar matrices y matrices globales y establecer ecuaciones globales;
E. Calcular las variables de campo dentro de la celda.
②Condiciones simplificadas para la simulación. Las condiciones estructurales geológicas internas de la depresión de Jiyang son extremadamente complejas y las fallas fronterizas son irregulares. Se deben realizar algunas simplificaciones necesarias en la simulación del campo de tensiones para comprender el modo de acción de las tensiones y las condiciones de contorno.
A. El área total de la Depresión de Jiyang (incluyendo tierra, mar y periferia) es de unos 2,70 × 104 km2, y su longitud (unos 260 km) y su anchura (unos 194 km) son mucho mayores. que su espesor (Formación Guantao El espesor es generalmente de 300 ~ 900 m), lo que puede simplificar el problema de tensión y deformación tridimensional en un problema de tensión plana.
Figura 2-23 La depresión de Jiyang y sus límites principales periféricos (área objetivo de simulación del campo de tensión)
B. Tomando la depresión de Jiyang como el área objetivo de la simulación, su límite oriental está compuesto. del brazo oeste de la falla Tanlu, siendo el límite sur el levantamiento Luxi, el límite occidental cortado con el final de una falla importante en dirección norte (como la falla Zizhen) y el límite norte siendo el levantamiento Chengning (Figura 2-23). Este tipo de límite es extremadamente irregular y se puede expandir a una forma regular. El límite geológico principal se puede utilizar como límite de tensión de campo lejano para facilitar la aplicación de tensión y las restricciones de las condiciones de frontera. De esta manera, los límites de la simulación del campo de tensiones real son: la falla con dirección norte-noroeste del levantamiento norte de Chengning es el límite norte, la falla de Tanlu es el límite este, el levantamiento Luxi es el límite sur y el oeste El límite es la zona de falla de deslizamiento de rumbo norte-noreste (Figura 2-24).
C. Dado que es difícil conocer el tamaño del campo de tensión real en el Neógeno, la fuerza externa impone un valor virtual por analogía en la simulación. Siempre que la fuerza externa virtual se ajuste a las leyes geológicas objetivas, el campo de tensión simulado y el campo de tensión real pueden estar lo suficientemente cerca y la tendencia de cambio del campo de tensión es completamente consistente.
③Estándares de inspección por simulación de estrés en campo. Los resultados de la simulación numérica deben medirse y evaluarse mediante ciertos estándares de prueba para juzgar la efectividad y precisión de la simulación. Sin embargo, el campo de tensión antiguo está demasiado lejos de nosotros. Actualmente, no existe un método eficaz para evaluar el campo de tensión antiguo y no existen estándares de inspección maduros y confiables para los resultados de la simulación del campo de tensión. Este libro cree que una simulación exitosa del campo de tensiones antiguo debería alcanzar al menos los dos puntos siguientes:
A. El campo de tensiones simulado debe tener una buena correspondencia con la resistencia estructural del área simulada y los resultados de la simulación. se puede obtener del campo de tensión para explicar la naturaleza y la intensidad de la actividad tectónica.
b. El valor de tensión simulado debe cumplir con leyes geológicas objetivas, y la relación entre el valor de tensión y la resistencia de la roca, la profundidad de enterramiento, las características estructurales y otros factores deben considerarse completamente para garantizar la efectividad y precisión de los resultados de la simulación del campo de tensión. Si es posible, el campo de tensiones debe simularse con referencia a valores de tensiones medidos con un fondo tectónico similar.
Figura 2-24 El rango real de simulación del campo de tensiones después de extenderse hasta el límite estructural principal.
2. Simulación numérica del campo de paleoestrés en el período sedimentario temprano de la Formación Guantao.
(1) Modelo geológico
El establecimiento de un modelo geológico es el primer y más crítico paso en la simulación del campo de tensiones. Un buen modelo geológico no sólo facilita el cálculo de las tensiones y restricciones de campo lejano en el límite, sino que también refleja las características estructurales internas. Al modelar, la Depresión de Jiyang se utiliza como área objetivo para la simulación del campo de tensión. El límite norte se extiende hasta la zona de falla noroeste al norte del Levantamiento de Chengning, y el límite occidental se extiende a lo largo de la Falla de Lanliao en dirección noreste hasta el deslizamiento. zona de falla Por lo tanto, obtenemos áreas de límite regulares para simulaciones de campo de tensión para facilitar la aplicación de tensión y las restricciones de desplazamiento.
Con base en el mapa de distribución de fallas de la etapa de depósito inicial de la Formación Guantao en la Depresión de Jiyang (Figura 2-9), los límites principales del abultamiento y la depresión se proyectaron en este mapa base para extraer fallas digitalmente. Luego, las posiciones de las coordenadas de los límites convexo y cóncavo se ingresan en el software Ansys para establecer el modelo sólido (Figura 2-25, Figura 2-26).
En la Figura 2-25, el diagrama del modelo geológico tridimensional de la simulación del campo de tensión temprana de la sedimentación de la Formación Guantao, las letras seguidas de números indican el número de entidades regionales.
Figura 2-26 En el modelo geológico tridimensional del área de depresión simulada por el campo de tensión en la deposición temprana de la Formación Guantao, las letras seguidas de números representan el número de entidades regionales.
(2) Seleccionar parámetros mecánicos y división de unidades
Diferentes unidades estructurales tienen diferentes propiedades mecánicas en el plano. Generalmente, la resistencia de los estratos sedimentarios normales en las zonas de falla es débil, mientras que la resistencia de los estratos sedimentarios normales en las zonas de falla es débil. La resistencia de los estratos antiguos en áreas elevadas es fuerte. En los estratos nuevos en el área de hundimiento (Liu Zerong, 1983; Chen Bo, 1998), la resistencia de la roca en zonas de fallas grandes es más débil que en zonas de fallas pequeñas. Según la experiencia de simulación real, esta diferencia en las propiedades mecánicas tiene poco impacto en la distribución del campo de tensión, pero tiene un impacto significativo en la magnitud de la tensión. De acuerdo con la situación real, se asignan diferentes parámetros mecánicos a diferentes bloques en la simulación de tensión, y se simplifican y abstraen cuatro tipos: arenisca suelta y lutita depositada en la Formación Guantao, rocas relativamente densas y duras en el pre-Paleógeno del levantamiento. (o elevación), zonas de fallas primarias y secundarias debilitadas. Entre ellos, a las zonas de falla de primer y segundo orden en la depresión de Jiyang se les asigna un tipo de parámetros mecánicos, y a las zonas de falla de tercer orden y de menor orden se les asigna otro tipo de parámetros mecánicos. Los parámetros mecánicos se refieren a algunas pruebas experimentales (Song Shujun, 2003; You Mingqing, 2003), como se muestra en la Tabla 2-4.
Tabla 2-4 Tabla de parámetros mecánicos para la simulación del campo de tensiones de la Formación Guantao durante el período de depósito
Después de determinar los parámetros mecánicos, el modelo de elementos finitos se puede formar mediante división de malla.
Seleccione un elemento cuadrilátero plano con 4 nodos y cambie las opciones de parámetros mecánicos en la interfaz gráfica de usuario (GUI) de Ansys. Se seleccionaron a su vez áreas con parámetros mecánicos consistentes para mallar el modelo sólido, y se dividió un total de 89.271 unidades cuadriláteras, incluidas 87.288 unidades en la Depresión de Jiyang.
(3) Determinar el método de suma de fuerzas y las condiciones de contorno.
Debido al efecto de la colisión neógena indo-tibetana, la China continental se deslizó hacia el este y la Placa del Pacífico también se movió hacia Eurasia, restringiendo el movimiento hacia el este de la China continental y poniendo a toda la China continental en un estado de estrés compresivo. La zona de falla de Tanlu y la zona de falla de Lanliao muestran propiedades de deslizamiento lateral derecho débiles, y hay una tensión de tracción débil al norte-noroeste en la depresión de Jiyang. Por lo tanto, se determinó que las primeras fuerzas externas de Guantao eran la tensión de compresión y la tensión de corte dextral en los límites oeste y este, y la tensión de corte lateral izquierda en los límites sur y norte. Coloque restricciones de desplazamiento en los cuatro vértices de los límites sur y norte para evitar el movimiento rígido del cuerpo. Además, NNW340 ejerce una tensión de tracción débil en la depresión de Jiyang y las fallas límite de oeste a este son la falla Zizhen-Yangxin, la falla Chengnan y la falla límite sur del levantamiento de Bonan, con tendencia cercana al NE y NEE (Figura 2-). 27). Después de repetidas pruebas y cálculos, la magnitud de la tensión límite finalmente se determinó a partir de 57 planos: se aplicaron una tensión cortante dextral de 0,15 MPa y una tensión de compresión de 0,35 MPa al límite occidental; límite oriental (zona de falla de Tanlu); se aplica un esfuerzo cortante lateral izquierdo de 0,10 MPa al límite sur (levantamiento de Luxi); falla); se aplica un esfuerzo cortante lateral izquierdo de 0,10 MPa a la falla Zizhen-Yangxin, la falla Chengnan y el levantamiento de Bonan Sur. La fractura límite impone un esfuerzo de tracción de NNW 340 ± 0,15 MPa (Apéndice, Figura 2-27). Las fuerzas externas generalmente muestran una compresión débil, una extensión débil y un deslizamiento débil, lo que refleja las características del campo de tensión cercano a la superficie en la etapa inicial de la depresión.
(4) Cálculo de simulación y posprocesamiento
Utilice el software Ansys para calcular cada plan de simulación a través del programa de elementos finitos del plano elástico y llame al módulo de posprocesamiento para dibujar y calcular. Procese los resultados, genere mapas de contorno y mapas vectoriales de acimut que reflejen las características del campo de tensión (Figura 2-28 y Figura 2-29), analice y compare, y determine la implementación del siguiente plan hasta que surja un plan. Antes y después de la implementación de este plan, no importa cómo modifique el plan de simulación, si los resultados de la simulación son peores que este plan, la simulación se detendrá y se generarán los resultados de la simulación de este mejor plan, como se muestra en el estrés. diagrama de flujo de simulación de campo en la Figura 2-30.
Figura 2-27 Simulación del campo de tensiones y sus condiciones de contorno en el período sedimentario temprano de la Formación Guantao
Figura 2-28 El valor positivo del contorno de tensión principal mínimo horizontal de la Formación Guantao en la Depresión de Jiyang El valor es tensión de tracción.
Figura 2-29 El valor negativo del contorno de tensión principal máxima de Guantao en la depresión de Jiyang es tensión de compresión.
(5) Análisis de los resultados del cálculo
Las tensiones principales mínimas en la etapa sedimentaria temprana de la Formación Guantao son todas tensiones de tracción (Figura 2-28), que muestran "este-oeste". Zonificación" en la Depresión de Jiyang El patrón de distribución de tensiones de tracción es "alternante alto y bajo", con dos áreas de tensión alta y dos áreas de tensión baja que aparecen alternativamente de oeste a este. La primera área de concentración de tensiones está ubicada en el noroeste del hundimiento de Huimin; la segunda área de concentración de esfuerzos pasa a través del levantamiento Binxian aproximadamente a lo largo de la falla de Renfeng y la falla de Shicun, al oeste del hundimiento de Zhanhua, y luego se extiende hacia el norte hasta el hundimiento de Chezhen. hundimiento. El valor de tensión puede alcanzar 0,1~3,7 MPa. El área del cinturón con tendencia suroeste entre la falla de Zizhen y la falla de Yidong es la primera área de tensión de baja tensión, con un valor de tensión inferior a 500 Pa. La parte oriental de la falla de Shicun, sin pasar por la zona de elevación central del hundimiento de Dongying, la parte oriental del hundimiento de Chenjiazhuang, la parte oriental del hundimiento de Zhanhua y la vasta área en el norte de Chengbei constituyen la segunda zona de tensión de baja tensión. , con un valor de tensión de 0,01 ~ 0,05 MPa.
Las tensiones principales máximas son todas tensiones de compresión (Figura 2-29), que es exactamente lo opuesto a la tensión de tracción. En la depresión de Jiyang, hay un patrón de distribución de tensiones de "zonificación hacia el norte y el sur". , aumentando secuencialmente". Generalmente a lo largo de la dirección noreste, de oeste a este, desde Huimin Sag hasta Chezhen Sag, y luego hasta el área de Chengbei, la tensión de compresión es alta, con un valor de tensión de 0,3 ~ 10,2 MPa. El oleaje de Chenjiazhuang también se encuentra en esta zona. área en el sur de esta área, Dongying Sag Al norte del levantamiento central, forma la segunda área de tensión de compresión más alta con la Depresión de Zhanhua, con un valor de tensión de 0,2 a 0,34 MPa. Dongying Sag y Dongqing Sag al sur del levantamiento central son las áreas con la tensión de compresión más pequeña, y el valor de la tensión es generalmente inferior a 0,2 MPa.
El esfuerzo cortante horizontal general aparece como un corte a la izquierda en sentido antihorario (Figura 2-31), y el corte a la derecha solo ocurre en áreas locales.
Figura 2-30 Diagrama de flujo de simulación de campo de paleoestrés
Figura 2-31 Mapa de contorno de tensión de corte horizontal en la etapa sedimentaria temprana de la Formación Guantao en la Depresión de Jiyang (dirección negativa en sentido antihorario)
La dirección de la tensión principal máxima (tensión de compresión) es noroeste en el oeste de Huimin Sag, cambia casi de norte a sur en el medio y se desvía gradualmente casi de este a oeste en Dongying Sag. , Zhanhua Sag y Chezhen Sag en el este. El área de Chengbei se desvió aún más hacia el NEE (Figura 2-32). La tensión principal mínima (tensión de tracción) comienza a desplazarse del norte-noreste en el oeste de Huimin Sag, a casi este-oeste en el medio de Huimin Sag, y gradualmente pasa a casi norte-sur y norte-noroeste en el este ( Figura 2-32). La correspondencia de los resultados de la simulación del campo de tensión en la etapa inicial de la deposición de la Formación Guantao con el mapa de caída de fallas puede explicar bien las características de la actividad de la falla en la etapa inicial de la deposición de la Formación Guantao. Figura 2-29: El área de alta tensión de tracción corresponde al área de alta caída de la falla, lo que indica que la distribución del campo de tensión controla la actividad de la falla. El control de la actividad de la fractura por el campo de tensiones no sólo se refleja en la correspondencia uno a uno entre la caída de la falla y la tensión de tracción, sino que también está relacionado con los cambios en la dirección del campo de tensiones y la tensión diferencial. En la parte occidental de la Depresión de Huimin, debido a la gran tensión de tracción y compresión (Figura 2-29, Figura 2-30), se forma una gran tensión diferencial, que alcanza 0,6 ~ 4,0 MPa. Al mismo tiempo, la dirección NNE de la tensión principal mínima tiene un ángulo grande con estas fallas de tendencia cercana al NE y NEE, lo que favorece la actividad de fallas. Las diferencias en las secciones occidentales de la falla de Zizhen y la falla de Shanglin son grandes, ambas mayores de 70 m. El área central de Huimin Sag es un área de baja tensión de tracción y la dirección de la tensión de tracción se acerca al este-oeste. dirección y es casi paralela a la tendencia de la falla, por lo que la actividad de la falla es débil, como la falla Shanglin La caída máxima de las fallas al este de la falla Lin no excede los 20 m al este de la falla Renfeng, la falla Shicun, la falla Nanlin, y la falla de Beilin, la dirección de la tensión de tracción cambia casi de norte a sur y de norte a noroeste, intersectándose casi perpendicularmente con la falla principal. El valor de la tensión es relativamente alto y la actividad de la falla es fuerte, especialmente en el hundimiento de Chezhen, donde se encuentra la falla. la caída es generalmente grande al este de la falla de Shicun, al este del levantamiento de Chenjiazhuang, al este del hundimiento de Zhanhua y en el norte de la ciudad, aunque se conocen las direcciones de las tensiones y las fallas. La tendencia también es casi vertical, pero los valores de las tensiones de tracción generalmente son bajos, los valores de tensión diferencial son pequeños y la actividad de falla es débil.
Figura 2-32 Mapa de orientación de la tensión principal horizontal mínima en la Formación Guantao en la Depresión de Jiyang durante el período de deposición temprana
Figura 2-33 Tensión principal horizontal máxima en la Formación Guantao Formación en la Depresión de Jiyang durante la etapa inicial de deposición Mapa de orientación
3 Simulación numérica del campo de paleoestrés a finales del período Guantao.
La actividad de la falla de la última Formación Guantao es más débil que la de la etapa inicial, y muchas fallas han cesado su actividad. Obviamente, el modelo geológico de la Formación Guantao en la etapa inicial de deposición no se puede utilizar para análisis de campo de tensión posteriores, y es necesario establecer un nuevo modelo.
(1) Modelo geológico
Al modelar, la depresión de Jiyang todavía se utiliza como área objetivo de simulación, extendiéndose hacia afuera, con el límite oriental alcanzando la falla de Tanlu y el límite sur alcanzando del Levantamiento Luxi, el límite occidental está a lo largo de la falla de desgarro NNE en el oeste del Levantamiento Chengning a lo largo de la Falla Lanliao, y el límite norte es hasta la zona de la falla de desgarre NW en el norte del Levantamiento Chengning, sirviendo como el extremo -límite de tensión de campo y límite de restricción. Dado que los modelos geológicos de las etapas tardías y tempranas de la deposición de la Formación Guantao son básicamente los mismos, pero las fallas internas son diferentes, solo es necesario modificar algunas entidades durante el modelado, eliminar zonas de fallas innecesarias en el modelo de entidad que se muestra en la Figura 2. 25, y finalmente generar un nuevo modelo geológico, como se muestra en la Figura 2-34.
(2) Seleccionar parámetros mecánicos y división de unidades
Considerando que hay poca diferencia entre el período tardío y el período temprano, los sedimentos se acumulan principalmente cerca de la superficie, por lo que los parámetros mecánicos de La simulación del campo de tensión es consistente con las del período inicial. En la etapa posterior, el número de fallas se reduce considerablemente y es necesario volver a cuadricular el modelo sólido de la Figura 2-36 para generar un modelo de elementos finitos. Seleccione el elemento plano de 4 nodos y 4 bordes, cambie las opciones de parámetros mecánicos en la interfaz gráfica de usuario (GUI) de Ansys, seleccione áreas con parámetros mecánicos consistentes en secuencia (Figura 2-37), malla el modelo sólido y divídalo en 145359 elementos cuadriláteros, incluidas 143356 unidades en la depresión de Jiyang, como se muestra en la Figura 2-38. Para facilitar la aplicación de fuerzas externas en los límites en diferentes direcciones, se agregaron 437 "unidades de efecto de superficie" a los nodos en el área límite, de modo que en realidad participaron en el cálculo 145.819 unidades.
(3) Determinar el método de suma de fuerzas y las condiciones de contorno.
Guantao probó 20 planes de aplicación de fuerza en el período posterior, y el plan más satisfactorio fue: aplicar una tensión de corte dextral de 0,25 MPa y una tensión de compresión de 1,0 MPa al límite occidental; aplicar 0,25 MPa al límite oriental (Tanlu); zona de falla) Esfuerzo cortante dextral y esfuerzo de compresión de 0,65 MPa; esfuerzo cortante lateral izquierdo de 0,15 MPa y esfuerzo de compresión de 1,0 MPa en el límite sur (elevación de Luxi occidental se aplica un esfuerzo cortante lateral izquierdo de 0,15 MPa en el norte); límite (falla con tendencia NO en la parte norte de Chengning Uplift). Los desplazamientos están restringidos en los cuatro vértices del modelo (Figura 2-35). En comparación con el deslizamiento inicial por compresión en Guantao, la fuerza externa se fortaleció y la tensión de tracción regional desapareció. A partir de los resultados de la simulación del campo de tensión, la tensión de tracción ocurre principalmente localmente, que es el resultado del equilibrio de tensiones y refleja las características del campo de tensión cerca de la superficie de la transición gradual de la depresión temprana a la depresión integral.
Figura 2-34 Modelo geológico tridimensional para la simulación del campo de tensiones de la Formación Guantao en los períodos sedimentario tardío y Minghua Zhen
(4) Cálculo de simulación y posprocesamiento
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Simulación El proceso de cálculo y posprocesamiento es el mismo que el del período temprano de Guantao, como se muestra en la Figura 2-30. A diferencia de los resultados iniciales de la simulación del campo de tensiones, la tensión principal vertical es siempre cero y las dos tensiones principales horizontales pueden variar alrededor de cero, de modo que la tensión principal vertical puede ser la tensión principal máxima, mínima o intermedia en el plano tridimensional. espacio, porque An-sys El software genera valores de tensión en un espacio tridimensional según el tamaño, y solo las tensiones principales máxima y mínima en el plano son los resultados esperados. Por lo tanto, es necesario llamar al APDL (Ansys Parametric Design Language) del software Ansys para escribir el módulo de posprocesamiento correspondiente para generar resultados de simulación efectivos. Los resultados de las primeras simulaciones de campo de tensiones muestran que las tensiones principales máximas y mínimas en el plano son exactamente las tensiones principales máximas y mínimas en el espacio tridimensional, por lo que este paso es innecesario.
(5) Análisis de los resultados del cálculo
La Depresión de Jiyang entró en la etapa de depresión en el último período de depósito de la Formación Guantao, y el campo de tensión estuvo dominado por la compresión. La tensión principal mínima generalmente cambia de la tensión de tracción en la deposición temprana de la Formación Guantao a la tensión de compresión (área de tensión de compresión en la Figura 2-36), sólo en la zona de transición entre Huimin Sag y Dongying Sag, la parte oriental. de Chezhen Sag y la parte noreste de Zhanhua Sag. Hay una tensión de tracción débil en las áreas central y norte, y el valor de la tensión de tracción es inferior a 0,1 MPa. La tensión de tracción está controlada principalmente por las condiciones de los límites de la cuenca, es el resultado del ajuste y equilibrio del campo de tensiones y refleja las características locales.
Figura 2-35 Simulación del campo de tensiones y condiciones de contorno de la Formación Guantao en el período deposicional tardío
Figura 2-36 Esfuerzo principal mínimo horizontal en la etapa de deposición tardía de la Formación Guantao en el gráfico de contorno de la depresión de Jiyang (la tensión de compresión es negativa).
La tensión principal máxima de la Formación Guantao en el período sedimentario tardío se dividió en dos bloques: este-oeste y norte-sur. La parte oriental de Huimin Sag forma la primera área de tensión de compresión de bajo valor de oeste a este, con un valor de tensión de 0,5 a 1 MPa. Las áreas de Dongying Sag, Zhanhua Sag y Chengbei constituyen la segunda área de tensión de compresión de bajo valor. El levantamiento central de Chenjiazhuang es un área de tensión de compresión de alto valor, con un valor de tensión de aproximadamente 1,57 ~ 2,36 MPa. se divide en dos bloques (Fig. 2-37).
Figura 2-37 Diagrama de contorno de la tensión principal máxima horizontal de la Formación Guantao en la Depresión de Jiyang en el período deposicional tardío (la tensión de compresión es negativa)
Esfuerzo de corte plano en la etapa de depósito tardía de la Formación Guantao La manifestación principal es el deslizamiento lateral derecho en el sentido de las agujas del reloj, que es particularmente prominente en la parte central de la cuenca, y el esfuerzo cortante está entre 0,3 MPa y 2,3 MPa. En los lados este y oeste de la cuenca, el límite de equilibrio apunta hacia la derecha, mostrando un débil campo de esfuerzos cortantes en el lado izquierdo. El valor del esfuerzo cortante en el lado izquierdo es relativamente pequeño, generalmente inferior a 0,71 MPa (Figura 2-38).
La dirección de la tensión principal máxima está delimitada por la línea Yangxin Sag-Linfanjia-Binxian-Boxing, formando dos "remolinos". El campo de tensión en el oeste gira del NNW en la esquina suroeste de Huimin Sag al NNE en el norte de Huimin Sag, y luego a SEE en el sureste de Huimin Sag, formando un "remolino" del campo de tensión en el sentido de las agujas del reloj. La dirección de la tensión principal máxima en la región oriental cambia gradualmente de NE a NEE, formando un "vórtice" en sentido antihorario (Figura 2-39). La dirección mínima de la tensión principal muestra las características de convergencia de suroeste a noreste. De suroeste a noreste, la dirección de la tensión principal mínima pasa gradualmente de casi este-oeste a casi norte-sur, y de sureste a noreste, la dirección de la tensión principal mínima pasa gradualmente de norte-noroeste a casi norte-sur (Figura 2-40). ). El área de bajo valor de la tensión principal mínima corresponde al área con alta intensidad de actividad de falla, lo que determina que si bien la tendencia general de la actividad de falla en la Formación Guantao en el este de Huimin Sag es que la etapa temprana es más fuerte que la Etapa tardía, la etapa tardía es más fuerte que la etapa inicial.
Hay tensiones de compresión débiles y tensiones de tracción débiles en la parte norte de Zhanhua Sag, la parte oriental de Chezhen Sag y el área de Chengbei. La dirección de la tensión principal máxima es casi consistente con la dirección de la falla, que es. propicio para la aparición de actividad de fallas, y las fallas principales tienen una gran caída.
Figura 2-38 Mapa de contorno de tensión de corte horizontal de la Formación Guantao en la Depresión de Jiyang en el período sedimentario tardío (dirección negativa en sentido antihorario)
Figura 2-39 Depresión de Jiyang en el período tardío período sedimentario Diagrama de orientación de tensiones principales horizontales mínimas de la Formación Guantao
Figura 2-40 Diagrama de orientación de tensiones principales horizontales máximas de la Formación Guantao en la Depresión de Jiyang durante el período sedimentario tardío