基于粒子成像测速（PIV）技术的褶皱冲断带砂箱构造物理模拟研究

在前人对褶皱冲断带的研究基础上，为进一步深入分析对比滑脱层数量、强度、深度等对褶皱冲断带的制约，设计了6组砂箱模拟实验，并运用粒子成像测速（PIV，Particle Image Velocimetry）技术的实时监测，计算出各阶段模型剖面上的速度场和涡度场，对褶皱冲断带的运动学过程和变形机制进行详细刻画和定量分析。实验结果表明，滑脱层的强度和深度均制约着褶皱断层的构造演化，滑脱层的强度越小，其上覆地层中的变形传播越远，滑脱层深度越深，对整个构造样式更具有控制作用，变形也就传播得更远。以微玻璃珠组成的滑脱层主要产生前展型逆冲叠瓦式构造，上部推覆体前缘水平位移较快；以硅胶组成的滑脱层上部形成叠瓦式构造，下部形成冲起构造，上、下两部分具有明显的分层变形特征。PIV监测结果显示，当上盘速度骤停，并且前缘涡度值骤降时，断坡形成并发展成断坪一断坡组合构造样式；下一条断层以相同方式在前缘形成，从而使褶皱冲断带向前陆方向扩展。将实验结果与龙门山南段褶皱冲断带进行了对比分析，得到了较好的印证。