多边形断层系统为一套非构造成因的正断层组合，多出现于以黏土沉积物为主的沉积单元中，因其平面几何形态呈现为多边形而得名。由于三维地震方法的快速发展，全球已经在100多个大陆边缘盆地中发现了多边形断层构造。多边形断层系统为低渗透性泥岩中的流体运移提供了高效通道，也为地质学家提供了一种了解促成多边形断层形成的泥岩物理和化学条件的独特视角。目前，多边形断层的形成机制存在广泛争议，严重制约了对多边形断层系统的进一步深入理解。
图1.莺歌海盆地梅山组多边形断层特征(a-c)及及剖面特征
中国石油大学（华东）郝芳院士团队以南海莺歌海盆地中中新世梅山组为研究对象，利用高分辨率三维地震及地震属性数据，识别出梅山组发育的层控多边形断层，对其空间分布、几何样式和连通性进行了精细刻画，揭示了多边形断层形成于梅一段沉积末期，由于砂质沉积物快速沉积并过载至未固结的黏土质沉积物之上引发断层成核，梅二段沉积物负载作用导致断层发生同沉积传播，断层活动于梅山组沉积末期终止。此外，研究还发现地形和重力效应对断层的走向和几何特征也起到一定的影响。本研究新提出的多边形断层形成机制为南海莺歌海盆地的深层输导体系、烃源岩层系排烃模式等研究提供了有效指导，同时也为泥页岩断裂力学机制提供了新的思路，对类似构造背景下的非构造成因断层的形成机制具有一定的借鉴意义。
研究成果近期发表在地学领域重要国际期刊Basin Research。论文第一作者和通讯作者为中国石油大学（华东） 郝芳院士团队孟庆峰教授。本研究受到崂山实验室十四五重大项目（LSKJ202203403）国家自然科学基金创新研究群体（41821002）及泰山学者研究基金的资助。
论文信息：Meng*, Q., Hao, F., 2024. Penecontemporaneous polygonal faulting triggered by sand overloading onto unconsolidated clays: evidence from the northern South China Sea. Basin Research, http://doi.org/10.1111/bre.12853.
