不同平衡剖面方法在伸展盆地中的應(yīng)用研究 (1).docx

1、不同平衡剖面方法在伸展盆地中的應(yīng)用研究常洪衛(wèi)（中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院，河南濮陽(yáng)457001）摘要：在研究伸展盆地的構(gòu)造演化中，常利用GeoSec軟件的平衡剖面技術(shù)進(jìn)行構(gòu)造演化，該演化技術(shù)有“特定模式回剝''和“人機(jī)交互式回剝”兩種方法，通過(guò)伸展盆地構(gòu)造演化實(shí)例將兩種方法所得的演化剖面進(jìn)行對(duì)比研究，得到演化的最優(yōu)方法，即人機(jī)結(jié)合的交互式回剝可獲得良好的構(gòu)造演化效果。關(guān)鍵詞：平衡剖面；構(gòu)造演化3伸展盆地中圖分類號(hào):TE319+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：10067981（2014）19015103收稿日期：20140818作者簡(jiǎn)介常洪衛(wèi)（1978年一），女，20084中國(guó)

2、石油大學(xué)北京）畢業(yè)，碩士研究生，工程師，現(xiàn)從事油藏地質(zhì)和儲(chǔ)量研兗工作。平衡剖面方法于1969年由Dahlstrom系統(tǒng)的提出后被廣泛應(yīng)用，并在構(gòu)造定量研究中起到更大的作用，我國(guó)也利用平衡剖面技術(shù)來(lái)研究擠壓區(qū)和伸展區(qū)的構(gòu)'造變形&七以伸展盆地為例，伸展盆地的變形并不是單一的，如渤海灣盆地的內(nèi)部就經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使得盆地內(nèi)部的構(gòu)造特征復(fù)雜，這就要求利用平衡剖面技術(shù)恢復(fù)時(shí)必須考慮多種影響因素,并選擇最合理的方法進(jìn)行剖面演化，以期得到最合理、準(zhǔn)確的結(jié)果。GeoSec軟件列出了多種計(jì)算方法供人們研究盆地變形，但針對(duì)復(fù)雜的研究對(duì)象，選擇何種計(jì)算方法，如何研究已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。南堡凹

3、陷是渤海灣地區(qū)新生代斷裂形成的次一級(jí)構(gòu)造單元，故以一條構(gòu)造剖面演化為例來(lái)研究不同平衡剖面方法在伸展盆地中的應(yīng)用。1方法簡(jiǎn)介在Geosec軟件中對(duì)伸展盆地進(jìn)行平衡剖面演化主要有“特定模式回剝”和“人機(jī)交互式回剝”兩種方式?！疤囟Ｊ交貏儭笔遣捎么够?斜滑的變形機(jī)制，操作人員通過(guò)修改滑移的角度，而無(wú)需考慮任何變形機(jī)制，按照內(nèi)在設(shè)定程序進(jìn)行剖面恢復(fù)小人機(jī)交互式回剝”則首先要求操作人員對(duì)實(shí)際的地質(zhì)情況和變形機(jī)制有一定的了解，根據(jù)剖面來(lái)判定斷層的變化，判定是采用垂滑/斜滑變形機(jī)制、塑滑變形機(jī)制和角度旋轉(zhuǎn)機(jī)制中的哪一種，使其恢復(fù)后的剖面更接近實(shí)際的地質(zhì)情況。2不同平衡剖面方法結(jié)果對(duì)比為了便于研究，將從伸展

4、盆地中提取的AB測(cè)線構(gòu)造剖面圖分為兩大部分，即南側(cè)的I區(qū)和北側(cè)的區(qū)（圖1）,將斷層進(jìn)行編號(hào)：l）-（16）c盆地內(nèi)的斷層大體分為三個(gè)等級(jí)，一級(jí)斷層為控制盆地整個(gè)區(qū)域的主控?cái)鄬樱瑥膱D1中看出第16號(hào)斷層即西南莊斷層穿透基底，為早期的控盆斷層;二級(jí)斷層為控帶斷層，如第1、3、59、11、12號(hào)斷層，這些斷層控制盆地內(nèi)地層的沉積和盆地內(nèi)斷層的發(fā)育；三級(jí)斷層為后期形成的淺層斷層，即館陶后期發(fā)育的斷層，如第2、10、14、15號(hào)斷層。該凹陷屬于同沉積盆地，盆地南部I區(qū)的主要斷層為（1）（9）,盆地北部I區(qū)的主要斷層為（10）一（16）。另外，由于去壓實(shí)所采用的砂泥比值是一樣的，所以在進(jìn)行兩種方法討論時(shí)，

5、暫不進(jìn)行去壓實(shí)校正，即層層回剝后進(jìn)行比較。2.1特定模式回剝Geosec軟件中特定模式回剝的前提條件:a.地層無(wú)缺失，即使是被剝蝕掉的地層也必須補(bǔ)充完整；b.斷層不能太復(fù)雜，如圖2a現(xiàn)今剖面圖中所示館陶組后期出現(xiàn)的許多小斷層在恢復(fù)時(shí)不起任何作用,但必須進(jìn)行必要的刪減。特定模式回剝遵循的是面積守恒原則，根據(jù)上述條件將剖面補(bǔ)充完整，刪減小斷層，然后根據(jù)軟件提示的操作步驟進(jìn)行回剝。在確定斷層、地層、邊界線以及隱伏斷層后，選取垂直/傾斜滑動(dòng)，再進(jìn)一步選取地層或斷層模版，選擇回剝地層的頂面，則特定模式回剝完成。在回剝過(guò)程中，該軟件提供了2種回剝方式:斷層和地層。對(duì)于所研究的該區(qū)域的剖面，主要采用了斷層特

6、定模式回剝方法，依靠90。垂直滑動(dòng)對(duì)地層進(jìn)行層層回剝。值得注意的是，該方法進(jìn)行回剝時(shí)地層不能出現(xiàn)缺失（圖2a中B所示的地層），必須將缺失的地層補(bǔ)充完整；斷層不能太復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)需要對(duì)一些內(nèi)部小斷層（圖2a中A所示）進(jìn)行必要的刪減；出現(xiàn)任何小的差錯(cuò)，都將使剖面無(wú)法正常恢復(fù)或者恢復(fù)的剖面不符合地質(zhì)構(gòu)造特征（圖2a中的C和D）；伸展盆地中復(fù)式“y”形斷層發(fā)育，當(dāng)傾向相反的兩條斷層內(nèi)部夾有小的斷塊體，并在其上發(fā)育多條斷層時(shí)（如圖2a現(xiàn)今剖面中第12和13兩條斷層之間所夾的復(fù)雜斷塊），該剖面采用特定模式回剝就會(huì)遇到解釋不合理，甚至整個(gè)剖面的回剝無(wú)法進(jìn)行下去。1000-r10002000-卜20003000

7、-r3000蓋廟4000-40005000-卜50006000-60007000-70008000-800090009000深度/m0深0西南莊斷層BB1南堡凹陷AB測(cè)線構(gòu)造剖面圖圖2兩種不同條件下南堡凹陷AB測(cè)線構(gòu)造演化削面圖角一特定模式回#!條件下的構(gòu)造演化剖面圖止一交互式回剝條件下的構(gòu)造演化剖面圖A晚期地層內(nèi)部發(fā)育的小斷層;B地層缺失逆斷層.D-逆斷層2.2人機(jī)交互式回剝Geosec軟件中人機(jī)交互式回剝，首先要對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)概況進(jìn)行了解，結(jié)合其形成機(jī)制和動(dòng)力學(xué)過(guò)程，觀察剖面的總體構(gòu)造特征和斷層間的相互關(guān)系。遵循面積守恒的原則，兼顧長(zhǎng)度守恒，對(duì)剖面進(jìn)行逐層回剝，獲取不同時(shí)期的剖面圖。在進(jìn)行

8、剖面回剝時(shí)主要采取垂滑或斜滑機(jī)制，在復(fù)雜斷塊區(qū)，不能簡(jiǎn)單的利用垂滑/斜滑機(jī)制進(jìn)行恢復(fù)，這時(shí)要考慮塑性物質(zhì)的流動(dòng)影響地層的變化，采取角度旋轉(zhuǎn)以及塑性滑動(dòng)等多種方法，選取最優(yōu)的方法進(jìn)行回剝。在此種方法中對(duì)剖面的恢復(fù)起影響因素的是：操作人員對(duì)該區(qū)的構(gòu)造特征認(rèn)識(shí)和了解；對(duì)研究區(qū)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制和總的大地構(gòu)造背景認(rèn)識(shí)問(wèn)題;恢復(fù)所選用的方法。以上這些不同因素都可能導(dǎo)致所得到的演化剖面不同，影響判定結(jié)果。此方法將AB測(cè)線回剝得到的構(gòu)造演化剖面圖見(jiàn)圖2b,從圖2b中看,在現(xiàn)今、館陶和東營(yíng)組時(shí)期所得的各剖面與圖2a中各時(shí)期大體一致，但與之不同的是，用“人機(jī)交互式回剝”所得的剖面不會(huì)出現(xiàn)與地質(zhì)條件不符合的構(gòu)造特征（如

9、逆斷層），另外，對(duì)后期發(fā)育的小而密的斷層也不要求進(jìn)行特殊處理，對(duì)缺失地層按缺失處理就可以，無(wú)需補(bǔ)全缺失地層。3討論通過(guò)對(duì)南堡凹陷AB測(cè)線進(jìn)行“特定模式回剝”和“人機(jī)交互式回剝”兩種不同方法所得到的演化剖面對(duì)比(見(jiàn)圖和2b)。兩種方法所得的各時(shí)期剖面總體相似,但其內(nèi)部的斷層和地層則存在差異，如圖2a和2b中“Nm沉積前”的剖面圖，第9號(hào)斷層與其反向相交的斷層(圖2a中的C)出現(xiàn)逆斷層，而圖2b中則不存在此問(wèn)題。另外，第10號(hào)斷層在圖2a中一直存在，圖2b中“Nm沉積前”和“Ng沉積前”的剖面圖中則消失.第13號(hào)斷層與第10號(hào)斷層相似。經(jīng)過(guò)仔細(xì)對(duì)比，得出以下幾點(diǎn):“特定模式回剝”使用單一、簡(jiǎn)單的變

10、形機(jī)制,得到的結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)與事實(shí)不符的結(jié)論，如一直受力處于拉伸狀態(tài)的盆地內(nèi)出現(xiàn)逆斷層;“人機(jī)交互式回剝”所得到的演化采用多種變形機(jī)制，故沒(méi)有違反常規(guī)的逆斷層出現(xiàn)?！疤囟Ｊ交貏儭鼻捌诠ぷ鞅容^復(fù)雜，要去掉淺部的小斷層和填補(bǔ)缺失地層，二者有一處沒(méi)做到或做的不完善，操作系統(tǒng)都會(huì)提示有問(wèn)題無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，而“人機(jī)交互式回剝”就不存在此類問(wèn)題?！疤囟Ｊ交貏?#39;'下如果剖面內(nèi)的斷層比較發(fā)育，斷塊多,共藐斷層發(fā)育，這都會(huì)導(dǎo)致程序識(shí)別不清，無(wú)法做出正確的判斷，使得程序運(yùn)行終止，而操作人員則要找出問(wèn)題所在廣人機(jī)交互式回剝”則可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇最優(yōu)的回剝機(jī)制來(lái)回剝地層，使其更加合理、真實(shí)的反應(yīng)古構(gòu)

11、造剖面。剖面南部I區(qū)北傾發(fā)育的正斷層(第1、3、5、7、8號(hào)斷層)在兩種方法回剝下沒(méi)有大的變化，但第9號(hào)斷層卻有不同，在第9號(hào)斷層上發(fā)育了次級(jí)反向的正斷層，兩條反向斷層之間所夾的斷塊受反向正斷層的同時(shí)作用，在“特定模式回剝"中就出現(xiàn)了解釋后的逆斷層，北部向南傾的正斷層也出現(xiàn)類似情況。整個(gè)盆地所處的大背景是盆地長(zhǎng)期受拉張力的作用，盆地內(nèi)部斷層多為同沉積斷層，斷層隨著力的作用，時(shí)而活躍，時(shí)而停歇,這使得對(duì)AB測(cè)線剖面中的第11號(hào)斷層解釋發(fā)生不同。綜上所述，在伸展盆地的構(gòu)造恢復(fù)過(guò)程中，“人機(jī)交互式回剝”是在充分考慮地質(zhì)條件的前提下，經(jīng)去壓實(shí)校正，根據(jù)操作人員對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的掌握來(lái)進(jìn)行恢復(fù)的，所

12、得到的剖面比“特定模式回剝”所得的剖面更有實(shí)際意義，更能真實(shí)的反映地質(zhì)特征，根據(jù)最優(yōu)原則，選取“人機(jī)交互式回剝”來(lái)對(duì)伸展盆地進(jìn)行構(gòu)造演化。4結(jié)論合理的進(jìn)行構(gòu)造解釋是油氣勘探至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，而平衡剖面技術(shù)則是構(gòu)造解釋的重要手段和方法，為油氣的形成與演化提供科學(xué)依據(jù)。GeoSec軟件中提供的“特定模式回剝”和“人機(jī)交互式回剝”兩種方法雖然都能對(duì)構(gòu)造進(jìn)行解釋，但“特定模式回剝”對(duì)剖面進(jìn)行回剝中存在以下缺點(diǎn):籠統(tǒng)地利用單一的變形機(jī)制(如垂直滑動(dòng))進(jìn)行剖面的恢復(fù)，不考慮其他因素的影響;在遇到地層缺失時(shí)，如不將缺失地層補(bǔ)全，系統(tǒng)將不能進(jìn)行恢復(fù);考慮的因素單一，局部回剝后出現(xiàn)逆斷層;利用該方法進(jìn)行回剝時(shí),斷

13、層和地層都必須按要求嚴(yán)格定義，否則系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中容易出錯(cuò)。相對(duì)而言，“人機(jī)交互式回剝”克服了以上的幾種缺點(diǎn)，它可以對(duì)地層進(jìn)行分層、分段，對(duì)各區(qū)塊進(jìn)行單獨(dú)逐層恢復(fù)，將其誤差限制在各地層單元內(nèi)部。該方法可以從研究區(qū)的實(shí)際地質(zhì)情況出發(fā)，結(jié)合該區(qū)域的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，采用比較合理的變形機(jī)制，再現(xiàn)古構(gòu)造，在伸展盆地中選取“人機(jī)交互式回剝''方法更有利于油氣勘探的研究。參考文獻(xiàn)1 DahlstromCBalancedcrosssectionsJCanadianJournalofEarthSciences,1969,(6):743757.2 舒良樹(shù)，吳俊奇,BrewerRC.徐州一宿州地區(qū)平衡剖面研究口中國(guó)區(qū)域地質(zhì),1996,(4)：373378.3 施澤進(jìn)，張治昌，施央申，等.蘇北瀆潼凹