四川盆地中部资阳地区张扭断裂三维构造模型、构造演化与油气地质意义

基于钻井和地震数据,通过平面-剖面构造解析、三维断层构造建模、垂向断距分析及平衡剖面恢复,对四川盆地资阳地区张扭(走滑)断裂系统进行研究。结果表明,资阳三维地震工区张扭断裂系统由北东走向、伸展变形主导的F_(Ⅰ)19和F_(Ⅰ)20断裂带以及北西走向、右旋剪切变形的3组雁列正断层构成。其中,F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带贯穿新元古界—中下三叠统嘉陵江组,表现出“S”形丝带状的三维结构,在二叠系沉积前及早三叠世至少经历两期构造叠加改造;北西向的3组雁列正断层由两两成对、倾向相反、部分左阶排列的小型正断层构成,在二叠系沉积前基本定型,对F_(Ⅰ)19断裂带向东的生长和扩展造成限制。F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带自深往浅沟通多套烃源岩和储层,断层活动时间与生烃高峰期匹配良好;在F_(Ⅰ)19、F_(Ⅰ)20断裂带两侧的局部低幅背斜带上,若叠加发育寒武系—三叠系有利沉积相带和储层,则该区有望成为天然气聚集有利区。

川东北何家营地区三维构造模型:来自高精度线束三维资料的约束

川东北地区方斗山构造带发育典型的多重滑脱构造,中生代以来受大巴山南北向挤压与雪峰山北西向挤压叠加改造。其构造模型在区域性滑脱层的分布,不同构造变形层构造样式的厘定以及不同构造变形层在空间上耦合特征等方面存在争议,因此定量分析不同变形层构造样式的差异、空间组合特征成为研究分层变形成因机制的关键。本文应用数字高程、浅表地质信息与线束三维地震数据等资料,开展方斗山北段何家营地区地层与断裂构造解析,建立了何家营地区的三维构造模型,讨论方斗山北段多重滑脱层体系下,垂向上不同构造变形层的差异变形特征及其控制因素。研究表明:何家营地区沉积盖层中存在中-下寒武统膏盐层、下志留统泥岩层、下三叠统嘉陵江组膏盐层等3套区域性滑脱层以及二叠系煤层局部滑脱层。区域性滑脱层控制了褶皱—冲断构造的变形样式,构造在垂向解耦,形成基底、深部、中部与浅部等4套变形层。基底变形层发育指向北西的构造楔;深部变形层夹持于寒武系与志留系滑脱层之间,发育双重构造,形成低幅度背斜;中部变形层为志留系与嘉陵江组之间的高角度冲断构造,二叠系煤层作为局部滑脱层,发育顺层剪切;浅部变形层,以嘉陵江组盐滑脱褶皱为主。不同变形层的垂向叠置,共同形成了现今的高陡背斜。不同构造变形层地层能干性组合与缩短量的差异决定了构造样式的差异。软弱层传递位移,中寒武统膏盐层、志留系页岩与下三叠统膏盐层,缩短量最大,变形最强,是控制区域变形的主要滑脱层。何家营地区发育倾向南东的基底断层,不同变形层的主干断层与褶皱轴迹方向一致,均以北东、北东东向为主,反映出何家营地区构造变形主要受控于来自雪峰山方向的挤压作用。

金伯利岩管三维构造模型找矿新方法

研究山东省西峪金伯利岩管产状特征与深部成矿潜力,探索金伯利岩管深部找矿的新方法。将三维构造模型定量分析作为金伯利岩管深部找矿的研究内容,定量分析与解释金伯利岩管的形成机制。结果表明金伯利岩的岩浆上涌通道位置可以借助主干构造、构造密度、构造交点等三维定量分析得到准确判断;而断裂构造频数、构造方位异常等特征的定量分析,是对岩管在空间上“上大下小,分支复合”的形态差异加以解释;圈定岩管2处深部成矿有利区。断裂构造与金伯利岩管在产状与成因方面具有相似性与关联性,三维构造模型定量分析是解析岩管产状特征的有效途径,金伯利岩管深部具有一定找矿潜力。

利用二维活断层探测资料构建焦作地区浅层三维构造模型

运用专业地震解释及构造建模软件,综合利用焦作地区地震数据、钻孔数据、地质信息对活断层二维浅层地震剖面进行层位与断层解释,同时对断层平面组合与空间展布规律进行研究,实现地质资料与地震数据的有机结合,构建近地表Q 3地层底界面、Q地层底界面、N地层底界面分布模型和第四纪断层模型。以第四纪断层模型为基本骨架,以近地表地层分布为主要分层,模拟Q-Q 3地质体、N-Q地质体的构造形态和断层发育情况,系统反映近地表N地层底界面至Q 3地层底界面的空间结构特征。

阿尔及利亚鲁尔德巴格勒油田三维构造模型的应用

鲁尔德巴格勒（Rhourde el Baguel）油田位于古达米斯（Ghadmes）盆地内，是阿尔及利亚最大油田之一，从海平面以下2300—3070m深度寒武系砂岩采油。该构造重新解释为与两条逆断层有关的挤压褶皱，这两条逆断层切割以前的一条正断层并使之变形。构造是在三个主要变形幕期间形成的：①三叠纪至侏罗纪里阿斯期拉张作用，结果形成有大幅度断距的正断层；②中侏罗世里阿斯期盐层流动，结果形成本单元内几个低幅度构造；③早白垩世时期奥地利运动产生挤压作用，结果形成一种基底卷入断层传播褶皱。修改的构造模型阐明了在构造西翼上几口深井中观察的各单元复杂的断层样式和异常厚度变化。此模型已经应用于某些现有深井侧钻进入油田范围内位置，并且优化油田内新钻井位置。

超级地幔树对全球构造的控制作用

全球横波低速异常体成像发现:Jason超级地幔柱与Tuzo超级地幔柱彷佛植根于地球外核顶部、生长在核幔边界(core-mantle boundary,CMB)上的两株榕树,我们将其命名为超级地幔树(super mantle tree),以突出Jason超级地幔柱与Tuzo超级地幔柱连接地核与地壳的纽带特征,强调它们在地球演化过程中对全球构造的作用。地幔柱仅是超级地幔树的局部分支。我们定义超级地幔树为4层结构:(1)植根于地球外核顶部;(2)1600~2890 km为“树干”;(3)110~1600 km为“树冠”;(4)110 km以上为“树枝”。“树枝”平面分布形态与全球板块轮廓大致相似,意味着板块构造可能起始于地球110 km处。推测地球深度1550~1600 km之间可能存在一个地球化学过渡层;Jason超级地幔树与Tuzo超级地幔树之间可能存在地球化学分隔面(简称地幔分隔面),地幔分隔面将地球划分为太平洋半球与大西洋半球;它的地面投影北端大致指向地磁北极,南端基本指向地磁南极。外核顶部脉动作用可能是地幔运动的动因,地核运动控制地幔运动。Tuzo超级地幔树逆时针旋转控制大西洋半球旋转形态,Tuzo超级地幔树的“细树干”伸向南大西洋,Tuzo超级地幔树“粗树干”伸向北大西洋,使得中大西洋脊减薄。Jason超级地幔树顺时针旋转控制太平洋半球旋转形态以及环太平洋地区地貌构造形态。青藏高原及邻区地质地球物理三维构造模型说明:向北运动的Tuzo超级地幔树“树枝”与向西运动的Jason超级地幔树“树枝”共同作用,形成青藏高原东构造结。

祁连山中东段三维构造物理模型及其在地震预报中的应用

利用近年来在祁连山中东段地区取得的丰富、完整、系统、可靠的地表活动构造定量化数据和测震学资料建立了本区全新世活动构造的三维构造物理模型 ,定性或半定量地描述了该区活动地块的运动状态 ,解释了不同活动块体的运动性质及块体之间的运动转换关系 ,归纳总结了不同块体内前兆异常及地震活动性特点 .

南天山库车秋里塔格褶皱带三维构造分析

笔者利用库车秋里塔格地区3000km的二维地震反射资料,结合地表构造测量成果,分段叙述秋里塔格褶皱带的构造几何学和运动学性质,说明构造交汇部位断层和褶皱的叠加过渡关系,并通过二维构造剖面的组合,建立秋里塔格褶皱带的三维构造几何模型。研究发现秋里塔格褶皱带为浅部断层传播褶皱与深部断层转折褶皱叠加形成的复合型背斜带,深部台阶状逆断层的叠加作用、叠加断层位移量的转换、断层断坡高度的变化造成地表背斜沿走向发生变化,笔者通过测量断层叠加方式、断层位移量转换、断层断坡高度,说明秋里塔格褶皱带背斜叠加、扭曲、分叉现象的构造机理,并且给出了秋里塔格褶皱带断层的滑移量。

川西盐井沟断层传播褶皱的三维构造建模与磁组构分析

当前断层相关褶皱研究的发展方向是从二维向三维的转换。文中基于Arcgis、Discovery以及Gocad等三维软件平台,对川西盐井沟地区地震资料进行精细的解析,得出盐井沟背斜是一个典型的三剪断层传播褶皱,并建立了它的三维模型。同时考虑到单纯符合几何约束的构造解释普遍存在着多解性和不确定性,结合几何学的三维建模和动力学的有限应变分析研究断层相关褶皱。在川西盐井沟地区18个采样点钻取了184块定向岩心样品,通过磁组构的分析结果发现,盐井沟地区的磁组构基本上都是弱应变的初始变形组构,褶皱前翼应变强度比后翼略强。断层传播褶皱三剪带是有限应变最为集中的区域,在模型预测的三剪带内,磁组构反映的有限应变也较为强烈。磁组构所指示的构造应力场大致为NW-SE向挤压缩短,与断层相关褶皱的几何学与运动学模型的预测相一致。

利用活断层探测资料构建银川探测区地下三维结构模型

在收集与整理前人资料的基础上,“银川市活断层探测与地震危险性评价”项目对银川隐伏断层、芦花台隐伏断层等断层开展了多学科的联合探测。文中对如何以银川市活断层探测成果资料构建银川活断层探测区地下三维构造模型的方法进行了探索,总结出的步骤是:收集活断层地震探测资料并进行数据预处理;在地震解释软件中进行断层及层位的解释,绘制层面构造图并输出断层及层位数据,也可在该软件中进一步完成三维可视化建模;在三维建模软件GOCAD中加载基础数据、层面及断层数据,进行断层面及层面修正构建与展示三维模型。鉴于地震探测资料的不规范会增加地震数据解释工作的难度并影响到解释精度,建议:规范原始探测数据的归档要求,在每条活断层的探测区上增加1条联络测线,在可能的情况下采用石油单位的区域时深转换关系,提高地震剖面的解释精度。

深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究——以汤加—克马德克地区俯冲板片为例

西南太平洋板块与澳大利亚板块之间的汤加-克马德克俯冲带，是研究地球动力学最重要的区域之一．本文研究根据MIT～P08地震数据，结合板块构造边界、地震活动分布、海岸地形数据等，基于GOCAD软件平台建立三维地震层析成像，对西南太平洋板块的汤加-克马德克俯冲板片进行三维解释．地震层析成像显示汤加-斐济地区地幔至少存在三个“高速”异常体．早期汤加-克马德克俯冲板片穿过地幔转换带，并进入下地幔，最大深度达1600km．三维构造模型揭示了汤加克马德克板片在深度600～800km处存在断折形变，该俯冲板片去褶皱恢复后，测量其俯冲的最大位移达2600km．汤加-克马德克板片开始快速俯冲的时间至少在30Ma之前，平均移动速率约为68～104mrn／a．俯冲板片三维构造重建和恢复，可以有效揭示俯冲板片几何学、运动学，为研究深源地震成因、地球深部变化过程和动力学机制提供约束．

鄂尔多斯盆地延安地区长7段陆相页岩气储层三维地质建模研究

以鄂尔多斯盆地延安地区长7段陆相页岩气储层为研究对象,采用petrel 2018建模软件,综合应用确定性建模与随机建模相结合、等时建模和沉积相控建模等建模原则,建立长7段陆相页岩气储层三维构造模型及GR、孔隙度、TOC、吸附气和抗压强度三维属性模型。依据三维地质模型,推导长7段页岩的TOC值、孔隙度值、吸附气量、抗压强度的井间数据,刻画各属性的平面展布特征。结果表明,页岩TOC值分布在0.5%~4.5%之间,TOC高值区位于研究区西南部;页岩孔隙度值分布在2.0%~5.0%之间,孔隙度高值区位于研究区中部;页岩吸附气量分布在0.4~3.5m^(3)/t之间,吸附气量高值区位于研究区西南部;抗压强度分布在80~250MPa之间,抗压强度高值区位于研究区东北部。对三维地质模型进行抽稀验证,实钻数据与模型数据趋势基本一致,该三维地质模型可靠性较高。

银川平原基于地球物理资料三维建模的深部地质构造研究

银川平原地质构造为一新生代断陷盆地,隶属于鄂尔多斯西缘裂陷带,被贺兰山隆褶带与陶乐-横山堡冲断带所夹持,同时受到鄂尔多斯地块西缘EW向拉张应力与阿拉善微陆块NE向的挤压应力,造就了该区现今复杂的地质构造特征,并且作为青藏地块、鄂尔多斯地块和阿拉善地块的分界及南北地震带的重要组成部分,银川断陷盆地成为中国大陆内活动性比较强的边界构造之一,历史上曾发生过多次强震。为解释银川断陷盆地深部地质构造,笔者以1∶20万区域重力资料为基础,钻孔、地震剖面、大地电磁测深剖面资料为约束,对银川平原进行2.5D人机交互反演,并以此成果为依据,构建了银川平原深部三维地质构造模型,为区域稳定性评价及地热资源勘探开发奠定坚实的基础。

珊溪水库地区三维构造特征与深部水库诱发地震环境研究

利用大地电磁测深法首次在珊溪水库地区开展三维地震深部构造特征探测,获得该地区70 km^(2)面积的三维电性结构,建立该区域深部三维地质构造模型,探讨水库地震发生的深部构造环境。结果表明:1)珊溪水库地下存在以双溪-焦溪垟断裂为主的3条断裂组成的向西南侧伏的三角形断块,2.5级以上地震基本发生在该特殊构造内。2)水库深部存在3个主要的“低阻通道”,地震活动集中在中部f_(11-3)“低阻通道”沿线,随着地下水沿f_(11-3)流体通道自东南向西北渗透,地震活动也沿该方向呈现阶段性迁移。3)水库东侧温州-泰顺断层及花岗岩阻隔双溪-焦溪垟断裂向东发展,造成地应力无法向东传播,可能是该断层以东无地震发生的主要原因。

开发地震构造建模技术的研究方法

某油田已注水开发40年,高井网密度条件下仍对某些微构造、断层认识不足。运用三维地震解释资料与开发井资料解释两项技术结合,优势互补,相互验证,形成了一套开发地震可视化构造建模技术,应用该项技术显著提高了断层的首尾部延伸、复杂断裂带断层的组合关系、无井断点控制的小断层识别精度,对油田特高含水期提高钻井成功率、油田精细调整挖潜具有重要意义。

汶川M_S8.0地震地表破裂带及其发震构造

震后应急野外考察表明,2008年5月12日汶川MS8.0地震在青藏高原东缘龙门山推覆构造带上同时使北川-映秀断裂和灌县-江油断裂两条倾向NW的叠瓦状逆断层发生地表破裂。其中,沿北川-映秀断裂展布的地表破裂带长约240km,以兼有右旋走滑分量的逆断层型破裂为主,最大垂直位移6.2m,最大右旋走滑位移4.9m;沿灌县-江油断裂连续展布的地表破裂带长约72km,最长可达90km,为典型的纯逆断层型地表破裂,最大垂直位移3.5m;另外,在上述两条地表破裂带西部还发育着1条NW向带有逆冲垂直分量、左旋走滑性质的小鱼洞地表破裂带,长约6km。这一地表破裂样式是近期发生的特大地震中结构最复杂的一次逆断层型地表破裂,地表破裂的长度也最长。利用已有的石油地震剖面,结合余震分布和地表破裂带特征等资料构建的三维发震构造模型表明,龙门山推覆构造带现今和第四纪时期以地壳缩短为主,斜滑逆冲型地震表明青藏高原中东部的水平运动在华南地块与巴颜喀拉地块之间的龙门山推覆构造带上转化为地壳的缩短和隆升。

涪陵页岩气田P区块储层三维地质建模及应用浅析

目前随着涪陵页岩气田二期区块勘探开发的不断深入进行,面临着与一期不同的地质背景问题,构造相对复杂,断层发育,埋深增加,开发难度明显增大,因此对储层描述的研究也逐渐由定性描述转向以建立准确、定量、精细的三维地质模型为目标。以P区块为例,运用Petrel商业化建模软件,进行气藏描述研究,先后建立起三维构造模型、三维属性模型、天然裂缝模型,较真实地描述了储层构造形态、属性特征及天然裂缝的几何分布特点,并为工业绘图、井轨迹优化及数值模拟等相关应用打下了基础。

杜坡油田核三段精细地质建模研究

杜坡油田储层复杂、非均质性较强,严重阻碍了油田后期的开发生产,因此亟需开展精细储层三维建模,为储层非均质性空间特征研究奠定基础。通过精细构造层面与断层组合研究,建立了研究区储层构造模型;在构造框架约束下,采用确定性和随机性建模方法,建立了研究区高精度储层沉积相模型。以相控储层参数建模为指导,分沉积相描述物性特征,建立符合储层特征的三维物性分布模型。模型从三维的角度精细表征了杜坡油田核三段储层空间分布特征,达到了开发地质综合研究的目的,为杜坡油田下一步开发调整、挖潜剩余油提供了有力的依据。

“深部综合信息矿产资源预测评价”专辑特邀主编寄语

深部综合信息矿产资源预测评价研究是地球系统科学研究中最具有交叉学科性质的领域。随着地表矿、浅部矿、易识别矿的日益减少,地质找矿工作逐步向第二深度空间发展。深部矿产资源三维预测已成为当前成矿预测研究的重点领域,地质学家们经过长期的持续研究,在该领域取得了一系列重大成果与重要认识。《地球学报》集中在2020年第2期刊发15篇文章作为“深部综合信息矿产资源预测评价”专辑,专辑涵盖了三个方向的研究成果:(1)矿产资源三维预测;(2)地质调查与研究;(3)地质、地化数据处理方法等。这些工作主要涉及矿产资源预测评价的两个方面,即预测方法和成矿规律,具体包括深部构造三维重建技术方法、同位素定年及示踪在成矿规律研究中的应用以及地球化学异常信息机器学习提取方法等方面的内容。本文将简要介绍收入本专辑论文的研究工作,对深入研究和认识深部综合信息矿产资源预测评价提供一定参考价值。

四川盆地中部高石梯-磨溪地区FI9走滑断裂带构造特征与演化

四川盆地中部高石梯-磨溪地区已识别出多组走滑断裂,为深化川中地区走滑断裂的构造几何学与运动学特征认识,基于川中地区深钻井及高精度三维地震资料,详细刻画高石梯-磨溪地区FI9走滑断裂带的构造几何学特征,建立断层三维构造模型.通过构造回剥反演重建其形成演化过程.FI9走滑断裂带整体为近东西走向,延伸长度60 km,表现为右行张扭性走滑断层.断裂带在平面上发育马尾构造、线性构造、斜列构造、叠覆构造,具有明显的分段特征;剖面上发育高陡线性构造、“Y”字形构造、花状构造等典型走滑构造样式.断裂带由7条主干断层组成,各断层片的规模、展布、倾向以及相互之间的连接方式等存在差异.FI9走滑断裂带在基底先存断裂的基础上,经历了3期构造叠加活动:晚震旦世-早加里东期的雏形发育阶段、晚加里东期-早海西期的强烈活动阶段以及晚二叠世的局部复活阶段.断层在元古界-下古生界中具有不同的生长模式:(1)断层由基底逐渐向上生长,上下地层断距一致或逐渐减小;(2)断层核部位于下古生界中,断层在活动期逐渐向上、下扩展,在下古生界中断距最大.