平衡剖面技術(shù)在地震解釋中的應(yīng)用.docx

1、中國煤炭地質(zhì)COALGEOLOGYOFCHINAVol.27No.05May.2015第27卷5期2015年5月doi：10.3969/j.issn.l674-1803.2015.05.16文章編1674-1803(2015)05-0063-03平衡剖面技術(shù)在地震解釋中的應(yīng)用劉衛(wèi)(河南煤田地質(zhì)局物探測員隊(duì)，河南鄭州450009)摘要：平衡剖面技術(shù)的原理是建立在與構(gòu)造走向垂直的剖面上.地層長度、面積(2D)、或體積(3D)具有均衡性的基礎(chǔ)上，并使用數(shù)學(xué)方法對構(gòu)造發(fā)育史進(jìn)行正演和反演模擬，以再現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造原始幾何形態(tài),揭示構(gòu)造發(fā)育過程及對地震解釋結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證等。通過介紹平衡剖面技術(shù)制作過程中應(yīng)遵循的

2、原則、制作步驟，對河南某區(qū)的構(gòu)造演化過程進(jìn)行了分析，認(rèn)為該區(qū)的加里東期運(yùn)動(dòng)為海西期煤系的沉積提供了穩(wěn)定的條件;而后來的印支期、燕山期以及喜山期等多期運(yùn)動(dòng)的登合，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育.并在早期形成的斷層面或二I煤層之上的軟弱層段建造了廣泛的滑動(dòng)構(gòu)造格局。關(guān)鍵詞:平衡剖面;滑動(dòng)構(gòu)造;構(gòu)造運(yùn)動(dòng);地震解釋；中圖分類號：P631.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AApplicationofBalancedCrossSectioninSeismicInterpretationLiuWei(GeophysicalProspectingandSurveyingTeam,HenanBureauofCoalGeologicalExpl

3、oration,Zhengzhou,Henan450009)Abstract:Theprincipleofbalancedcrosssectiontechnologyisbasedonthesectionperpendiculartothestructurestrike,whilethelength,area(2D)orvolume(3D)ofstratumhasproportionality.Usingmathematicalapproachcarriedoutforwardandinversionmodelingforstructuraldevelopmenthistorytoreprod

4、ucetheoriginalgeometryofgeologicalstructureandrevealstructuraldevelopmentprocessaswellasverifyseismicinterpretedresultsetc.Throughintroductionloprinciplesshouldbefollowedduringthebalancedcrosssectionmakingprocedure,analyzedstructuralevolutionprocessinaHenanregion,andconsideredthattheCaledonianorogen

5、yhadprovidedstableconditionfortheHercyniancoalmeasuresdeposition.SuperimposedlaterIndosinian,YanshanianandHimalayanmovementshaveresultedindevelopedstructuresintheareaandmadetheweakstratauponpreviousfaultplaneorcoalII1formedextensiveglidingtectonicspattern.Keywords:balancedcrosssection;glidingtectoni

6、cs;tectonicmovement;seismicinterpretation1概述20世紀(jì)初.ChamberLain首次應(yīng)用平衡剖面原理估算了北美阿巴拉契亞山脈及落基山脈的底部滑脫面深度。1969年，加拿大學(xué)者Dahlstrom第一次系統(tǒng)地提出了平衡剖面方法的概念，從幾何學(xué)角度研究了剖面平衡原理的應(yīng)用。此后，眾多學(xué)者深入研究，使得平衡剖面技術(shù)日趨成熟和完善?！捌胶馄拭妗豹M義上指構(gòu)造發(fā)育剖面。平衡剖面技術(shù)就是依據(jù)在垂直構(gòu)造走向的剖面上，地層長度和面積(2D)或體積(3D)是均衡的，不均衡的剖面一般不真實(shí)。在此原理基礎(chǔ)上利用數(shù)學(xué)手段對構(gòu)造發(fā)育史進(jìn)行正演和反演模擬，再現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造的原始作者簡介：

7、劉衛(wèi)(1974-).男.河南洛陽人.高級r程師.1998年畢業(yè)于焦作學(xué)院地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè).2005年獲中國礦業(yè)大學(xué)碩士研究生.從事地球物理勘探研究。收稿日期：2015-03-27責(zé)任編輯:孫常長幾何形態(tài),演繹構(gòu)造發(fā)育過程,為分析油氣運(yùn)移及聚集規(guī)律提供依據(jù),使解釋通過圖形準(zhǔn)確、直觀地反映出來。平衡剖面恢復(fù)就是從現(xiàn)今所解釋出來的構(gòu)造出發(fā)，通過不同時(shí)期的地層剝離和斷距消除來獲得構(gòu)造演化史。2平衡剖面制作2.1遵循的原則平衡剖面的基本原理是根據(jù)自然界中的物質(zhì)守恒定律推導(dǎo)出來的。 體積守恒。依照變形前后巖層的體積不變來進(jìn)行恢復(fù),但很難應(yīng)用。 面積守恒。依照變形前后巖層的面積不變來進(jìn)行恢復(fù),在平面無應(yīng)變、

8、無走滑分量、剖面與構(gòu)造線垂直的情況下使用，可以進(jìn)行幾何學(xué)分析、計(jì)算機(jī)模擬、計(jì)算縮短量和伸展量及滑脫面深度。 長度守恒。依照變形前后巖層的長度不變來進(jìn)行恢復(fù)，在低溫低壓變形、無走滑分量、剖面與構(gòu)造線垂直的情況下使用，可以進(jìn)行幾何學(xué)分析、計(jì)算機(jī)模擬、汁算縮短量和伸展量。 斷層法則。斷層引起的縮短在上下巖層一致，在低溫低壓變形、無走滑分量、剖面與構(gòu)造線垂直的情況下使用，適用于局部構(gòu)造解釋,如斷層、褶皺等。 能量最小原則。斷層易產(chǎn)生在需要能雖最小的部位。在低溫低壓變形、無走滑分量、剖面與構(gòu)造線垂直的情況下使用，適用于判斷分枝斷層產(chǎn)生的部位及切割關(guān)系。2.2制作步驟制作平衡剖面技術(shù)主要分為以下幾個(gè)步驟叫

9、 剖面選擇。選擇恰當(dāng)?shù)钠拭孀呦?，并對所選剖面的地震剖面作初步解釋。根據(jù)平衡剖面原理,最佳的剖面應(yīng)該選擇垂直于構(gòu)造帶走向的方向。平衡剖面的制作是在地震解釋剖面基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其形態(tài)和精度最終取決地震剖面質(zhì)量和反射特征叫'建立研究區(qū)地質(zhì)資料庫。通過實(shí)測資料、鉆井資料及地震、重力、磁力等物探資料建立研究區(qū)的地層柱狀圖，了解研究區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造期次及構(gòu)造樣式，建立區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造框架。 壓實(shí)與去壓實(shí)。巖石在有限應(yīng)變過程中，體積減小，而且沿走向的拉張作用也能產(chǎn)生垂直方向剖面面積的減少。為了準(zhǔn)確反映構(gòu)造變形量，在剖面平衡時(shí),針對不同的平衡方法,須對巖層進(jìn)行壓實(shí)或去壓實(shí)校正。 釘線確定。釘線是未受構(gòu)造變動(dòng)的

10、線，須與層理面相垂直.應(yīng)設(shè)置在具有最小層間剪切作用的地方,可分為區(qū)域釘線和局部釘線兩種,區(qū)域釘線一般設(shè)置在推覆體的前緣和尾緣，局部釘線則設(shè)置在每一個(gè)次級逆沖巖片的尾緣上。在設(shè)置釘線時(shí)，盡量避開強(qiáng)褶皺或者有明顯次級干擾因素的地段。 模型選擇。根據(jù)研究區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境和剖面所反映的構(gòu)造樣式，選取相應(yīng)的平衡模型。 剖面平衡。剖面平衡為一個(gè)反復(fù)調(diào)整的過程,根據(jù)幾何學(xué)法則對剖面進(jìn)行檢驗(yàn),使其平衡,這樣可以提高地震剖面的解釋質(zhì)量。 剖面復(fù)原。固定區(qū)域釘線，將各巖層展平旦移回到變形前的位置和水平狀態(tài)上。本次平衡剖面制作是在GEOSEC軟件下完成的。該軟件是基于線長平衡或面積平衡原理編制的,既適用于擠壓地區(qū)也

11、適用于拉張地區(qū),其制作平衡剖面的主要步驟是:在GEOSEC軟件中，利用數(shù)字化的數(shù)據(jù),建立基本解釋剖面,如果數(shù)字化的剖面不是深度剖面，則需要進(jìn)行時(shí)-深轉(zhuǎn)換，得到反映真實(shí)地層和斷層產(chǎn)狀的深度剖面，才可用于平衡剖面計(jì)算;利用基本解釋剖面制作平衡剖面，主要是對某地層進(jìn)行斷距消除和層拉平操作，并復(fù)制層拉平之后的模型，作為下部地層平衡的源地質(zhì)模型,每一地層均完成上述操作，即可得到構(gòu)造發(fā)育史的平衡剖面也見圖1。圖1平衡剖面制作流程圖Figure1Balancedcrosssectionmakingflowchart將平衡剖面模擬結(jié)果輸入繪圖軟件，繪制構(gòu)造發(fā)育史的平衡剖面。繪圖軟件通常使用AutoCAD,用其

12、標(biāo)注各種地質(zhì)符號、深度數(shù)據(jù)、地層琪充顏色等，最終形成構(gòu)造發(fā)育史平衡剖面的正式圖件。3應(yīng)用實(shí)例3.1勘探區(qū)構(gòu)造概況河南某區(qū)位于華北板塊南部，構(gòu)造區(qū)劃屬嵩箕構(gòu)造區(qū)，區(qū)內(nèi)經(jīng)過多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使區(qū)域上的沉積蓋層和煤系地層的連續(xù)性，完整性遭到破壞。區(qū)內(nèi)發(fā)育有滑動(dòng)構(gòu)造,它與其它時(shí)期的構(gòu)造疊合在一起,使本區(qū)的地震解釋異常困難。本次通過做平衡剖面來分析本區(qū)的構(gòu)造演化過程，指導(dǎo)解釋工作。3.2構(gòu)造演化本次利用帕拉代姆的GeoSec2D軟件對DI1線地震時(shí)間剖面做了平衡剖面（圖2）,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng),對勘探區(qū)的構(gòu)造演化進(jìn)行了分析，F(xiàn)現(xiàn)在構(gòu)造C印文期B石炭二整沉枚后西期A石炭、Z*沉IRII加里東期圖2滑面波在時(shí)間剖

13、面上特征Figure2Glidingplanewavefcalurrsonlimesection 加里東期。華北大陸整體大抬升，沉積中斷,缺失K志留系、泥盆系、下石炭筑等，間斷時(shí)間達(dá)1.5億年，石炭系底部普遍分布的鐵鋁層代表風(fēng)化殼沉積。加里東期延續(xù)時(shí)間很長的抬升.造成地表剝蝕夷平到準(zhǔn)平原化，造成華北盆地基底面異常平坦，為華北晚古生代煤系在沉積上穩(wěn)定性提供了良好的條件。 海西期，持續(xù)下降，連續(xù)沉積了石炭、二柱和三升系。 印支期。地殼抬升,形成近EW向?qū)捑忨薨櫤蛿嗔?，?gòu)成了整體構(gòu)造的骨架。 燕山期.地殼抬升，沉積中斷,缺失侏羅系和白堊系。在燕山運(yùn)動(dòng)早期，形成NW的斷層和軸向NW向的次級褶曲。在燕山

14、運(yùn)動(dòng)晚期，形成NE的高角度正斷層，切割早期形成的EW向和NW向構(gòu)造。 喜馬拉雅期。形成重力滑動(dòng)構(gòu)造，沿早期形成的的EW向、NW向的斷層面或二,煤層之上的軟弱層段形成滑動(dòng)構(gòu)造。4結(jié)論平衡剖面可以利用數(shù)學(xué)手段對盆地的構(gòu)造發(fā)育史進(jìn)行正演和反演模擬，直觀地再現(xiàn)地下構(gòu)造的原始幾何形態(tài)，對地震剖面的構(gòu)造解釋方案的正確與否進(jìn)行驗(yàn)證，為深刻認(rèn)識構(gòu)造發(fā)育史、分析油氣運(yùn)移及聚集規(guī)律提供依據(jù),同時(shí)把地質(zhì)觀點(diǎn)通過圖形準(zhǔn)確、直觀地反映出來，極大地提高了工作效率。參考文獻(xiàn)：11DAHLSTROMCDA.Balancedcrossse<*tionsJ|.CanadianJournalofEanhSciences.19

15、69,6:743-757.2明喜.盆地走滑變形研究與古物構(gòu)造分析M.西安:西北大學(xué)出版社.1993.|3湯濟(jì)廣.梅廉夫.沈傳波，等.平衡剖面技術(shù)在盆地構(gòu)造分析中的應(yīng)用進(jìn)展及存在的何題|J.油氣地質(zhì)與采收率.2006.(06).4刁博.程贖有.提高平衡削面應(yīng)用價(jià)(ft的有效方法J.西北大學(xué)學(xué)2004.2(3).15梁慧社.張建珍.夏義平.平衡剖面技術(shù)及其在油氣勘探中的應(yīng)用M|北京:地震出版社,2002.6劉光炎.暮錄全.平衡剖面技術(shù)與地震資料解釋J|.石油地球物理勘探,1995,30(6):833-845.|7伽錦屏，李萬程.一個(gè)重力滑動(dòng)構(gòu)造的范例一介紹河南蘆店滑動(dòng)構(gòu)造幾中國煤炭地質(zhì).2009,21(4).(8劉福勝.河南汝州礦區(qū)滑覆構(gòu)造淺析UL中國煤炭地質(zhì)(原中國煤田地質(zhì)).2002.14(2).9徐志域.謝和平.河南省嵩箕地區(qū)北西向郴破的形成機(jī)耕及控煤作用探討1J|.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).1988.(