断层相关褶皱的三维构造几何学分析：以川西三维地震工区为例

现有的断层相关褶皱理论均基于平衡剖面原理而建立的二维几何学模型。所谓的假三维模型则是通过一系列的二维剖面复合而成的,真正意义上的三维断层相关褶皱理论尚未确立,仍然处于探索阶段。本文采用Trishear4.0和GoCad软件,分别构建一系列不同位移量的断层转折褶皱和三剪断层传播褶皱的二维正演剖面,将这些正演剖面按照一定的线性位移梯度平行排列,从而建立起断层转折褶皱和三剪断层传播褶皱的假三维理论模型并加以分析和讨论。进而选取川西南盆地中三维地震勘探所覆盖的邛西断层转折褶皱和盐井沟断层传播褶皱,作为真三维实际解释模型的两个实例。研究表明,邛西背斜是一个典型的剪切断层转折褶皱,盐井沟背斜是一个典型的三剪断层传播褶皱;断层相关褶皱的假三维理论模型与实际解释模型的对比分析,可以看出沿背斜走向的位移梯度是控制三维构造几何学特征的基本因素,然而自然界断层面几何学的复杂多变以及岩层力学性质的各向异性,是造成断层相关褶皱真三维理论模型难以建立的主要原因。

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。

龙门山中段山前带构造楔的发现及其几何学、运动学特征:对青藏高原东南缘隆升动力学机制的约束

运用断层相关褶皱几何学原理,对龙门山中段山前的地震反射剖面进行解释。研究发现,龙门山中段山前带垂向上具有多套滑脱层。其中深层次滑脱层位于前震旦系基底深度约(19±2)km的地方,其上发育双重构造和叠加构造楔,构造楔是龙门山中段山前带重要的构造样式之一。工区A剖面深层构造楔模型以后展破裂式叠加形成,断层产生的滑移量达45.5 km;B剖面深层构造楔模型以前展破裂式叠加形成,断层产生的滑移量约16.6 km;构造楔的形成导致上部断裂和岩层隆升并褶皱变形,A、B剖面山前地层相对川西平原最大抬升量分别为8 km和3 km。构造楔沿龙门山中段山前带走向平面上呈带状分布,具有不同的规模和几何形态;分析其形成时间较晚,可能形成于喜马拉雅期。通过对深层叠加构造楔几何学和运动学的定量计算,其正演运动学模型与实际剖面解释相吻合。深层叠加构造楔的形成在龙门山中段前山带有着其相应的成因机制,在所能限定的空间范围内,其特殊的地理位置、构造特征与成因,可以为研究青藏高原东南缘隆升的动力机制提供一定的约束。

准南独山子背斜构造几何学和运动学参数的确定及其意义

独山子背斜位于准噶尔盆地南缘西部,早在上世纪30年代就在背斜东部浅层新近系的沙湾组(N1s)发现了石油,是我国新疆地区发现最早的油田。该区地震成像品质差,影响了人们对独山子背斜构造特征的明确认识,导致深层(古近系及以下地层)油气勘探滞步不前。该文综合分析了地震、钻井及露头多方面资料,采用地震正演、运动学数值模拟多技术配套、分步骤实现的定量化构造建模方法,以横跨独山子背斜主体的横剖面为蓝本,确定了独山子背斜的几何学和运动学参数,最终建立了独山子构造的模型,并揭示其背斜为一三角剪切-断层传播褶皱,位于主断裂——独山子断裂上盘并受其控制;主断裂倾角为43°,断层错断白垩系吐谷鲁群(K1tg)至新近系沙湾组(N1s)地层,滑脱面为白垩系吐谷鲁群塑性地层,前翼发育剪切三角变形区,顶角为25°。该模型有效降低了独山子背斜构造认识的多解性并表明:独山子背斜中-上侏罗统油气储集层与下白垩统盖层组成的储盖组合成藏条件较好,是下一步油气勘探的现实领域。该方法对我国中西部前陆冲断带广泛发育的断层相关褶皱的研究具有一定的借鉴意义。

龙门山前中段地震剖面的构造分析

磁峰场-鸭子河构造属于青藏高原东缘的龙门山山前中段推覆构造单元,其下盘隐伏着众多的油气构造圈闭, 是前陆盆地山前油气勘探的重要目标。应用现代构造地质学的几何变形解析方法,来搭建磁峰场-鸭子河地震勘探区地表至深部的构造变形类型、构造叠加组合样式以及相应的构造模型;以正演平衡地质剖面技术为手段,验证构造模型的合理与否,同时再现龙门山中段山前的构造演化过程;在构造建模的基础上对磁峰场-鸭子河构造进行了三维构造分析,配以计算机可视化成图技术,构建出三维构造模型。

阜康断裂带西段几何学分析及构造建模

阜康断裂带西段经历多期构造运动,发育复杂的断裂系统,使断裂的识别和构造建模较为困难。以断层相关褶皱理论为基础,分3步建立其三维构造模型:利用地质、测井和地震资料,对山前褶皱带中地震剖面空白带进行地层及地层倾角标定;对标定的地震剖面进行等倾角区划分和轴面分析,对全区骨架剖面进行几何学分析,以确定构造模式;进行二维、三维联合地震解释,将解释数据利用EarthVision软件建立全区的三维立体模型。研究结果表明,该区平面上发育东西向或近东西向展布的断裂系统,纵向上有2套构造层,其中阜康断裂与甘河子断裂之间的掩伏构造和岩性圈闭是油气勘探的有利区域。

库车断层相关褶皱的切角检验

库车再生前陆盆地地下构造复杂,正确的构造解释就成为了解盆地成因机理和油气圈闭的关键所在。利用断层相关褶皱几何学理论建立的构造几何模型,对库车地震剖面断层相关褶皱进行了切角检验,结果表明切角实测角度值与理论角度值一致,从而证明了在库车地区所建立的断层相关褶皱构造模型的合理性。

柴北缘冷湖地区构造建模和构造分析

通过采用先进的地质解释软件,对柴北缘冷湖地区的三维地震资料进行解释,建立起该区域新生代的三维构造模型。研究区新生代构造主要是由断层F2活动引起的断层相关背斜,发育3条主要断层F2、F5和F6,均具有右行走滑冲断的性质。结合区域地质资料及断层F2的几何学和运动学特征,认为该断层和它的相关背斜为油气的二次运移和聚集提供了较好的通道和构造圈闭。

一种断层相关褶皱定量建模的方法及应用

中国中西部前陆冲断带地表、地下构造复杂,地震资料成像品质普遍较差。针对复杂前陆冲断带的断层相关褶皱,提出了一种在构造复杂、地震资料品质较差地区褶皱的定量构造建模方法,即应用地震波动方程正演、平衡地质剖面数值模拟、构造物理模拟等技术,分步骤求取构造几何学、运动学参数,建立最终的定量化构造模型,从构造变形量、变形机制、变形时间和变形过程4个方面揭示构造变形特征。应用该方法对准噶尔盆地南缘独山子背斜进行定量化建模,确定独山子背斜几何学与运动学构造参数,取得了较好的应用效果。

准噶尔盆地南缘中段深层构造变形特征及构造转换关系

准噶尔盆地南缘属于环青藏高原盆山构造系统的一部分,受新生代以来青藏高原远距离构造传递作用的影响,深部构造期次多,变形十分复杂,地震剖面成像品质很差,导致对其构造变形特征和变形机制的认识存在争议,对横向构造转换关系和纵向构造传递过程方面的研究甚少。本文采用最新宽线地震资料,运用断层相关褶皱变形方法分析了准噶尔南缘中段霍玛吐背斜带中-深部隐伏构造变形特征;通过构造样式、变形强度对比与分析,阐述了霍玛吐背斜横向转换关系;在构造建模与精细解释的基础上,利用平衡剖面和构造正演模拟方法,分析了其构造演化过程,并阐述了纵向构造传递过程。分析认为,霍玛吐背斜带深部主要发育低幅度断层转折褶皱,中部发育复合型构造三角楔,并伴生有次级褶皱调节断层及小型反冲断层;浅部发育断层传播褶皱;横向上主要表现为构造样式相近、构造变形强度发生此消彼长的构造转换关系;纵向上表现为侏罗纪—中新世的低幅度构造变形,并以前展式向盆地方向发生构造挤压传递,上新世经强烈逆冲挤压,形成复合构造三角楔及派生的突发构造,后经强烈挤压逆冲,在浅部形成断层传播褶皱,并使山前带被强烈推举地表,遭受剥蚀。

斜向逆冲断层相关褶皱的正演模型与实例分析

斜向逆冲作用在自然界普遍存在,研究斜向逆冲断层相关褶皱的构造几何学特征,识别断层相关褶皱是否存在斜向逆冲有重要意义。文章采用Trishear 4.5、Gocad以及Trishear3D软件构建一系列不同滑移量的断层转折褶皱和断层传播褶皱的二维正演剖面,通过连接一系列不同排列方式的二维剖面建立了三种不同逆冲滑移方向的断层转折褶皱和断层传播褶皱的假三维模型,通过不同假三维模型的比较分析来探讨斜向逆冲断层相关褶皱的构造几何学特征。研究发现,斜向逆冲断层相关褶皱区别于正向逆冲断层相关褶皱的特征主要有两点:①正向逆冲断层相关褶皱层面等高线图上的最高点与后翼等高线中点的连线以及水平切面上的核心点与后翼中点的连线方向均与断层走向垂直,而斜向逆冲断层相关褶皱的最高点以及核心点与后翼中点的连线方向均与断层走向斜交,并且最高点与后翼等高线中点的连线方向或者核心点与后翼中点的连线方向均与逆冲滑移方向一致;②在褶皱平行断层走向纵剖面上,正向逆冲断层相关褶皱各个层面最高点的连线是直立的,而斜向逆冲断层相关褶皱各个层面最高点的连线发生倾斜。通过这两个特征可以判别褶皱是否存在斜向逆冲以及逆冲的方向。将模型分析结果运用到四川盆地西南部三维地震勘探资料所覆盖的邛西背斜和大兴西背斜的实例中。研究结果表明,两个背斜均存在右旋斜向逆冲,逆冲方向与各自断层走向的夹角均为70°左右,邛西背斜和大兴西背斜的逆冲方向分别是NE79°和NE77°左右,这与龙门山南段晚上新世以来的主应力方向以及反演的汶川地震最大主应力方向一致。

四川龙门山地区反转构造样式分析及其成因机制探讨

反转构造是当今构造地质学研究的新兴热点领域,本文尝试以反转构造和断层相关褶皱理论来探讨龙门山褶皱冲断带及川西前陆盆地中的反转构造样式及其成因。著者在综合前人研究成果的基础上,通过野外地质调查,室内构造分析与建模系统研究了龙门山地区典型的反转构造样式,讨论了龙门山带的反转性质,主干断裂的成因以及反转动力学机制。研究表明,龙门山的发育机制为一斜向正反转过程,区内发育有反转断层转折褶皱、被动陆缘型反转滑脱褶皱、反转断层传播褶皱以及受古生代裂谷控制的反转构造等反转构造类型;反转时期主要为印支期,本区在印支运动之前同时属被动陆缘和裂谷的构造背景;进入印支期后,受扬子陆块、华北陆块、羌塘陆块之间相互碰撞的影响而造山。该过程在本区不同地段表现存在差异,这种差异受控于前期的构造格局以及后期不同方向挤压应力的叠加。四川前陆盆地的发育和该过程有密切的联系,盆地内部具有裂谷构造反转的证据。

库车山地高陡复杂构造圈闭研究思路与方法

库车山地高陡复杂构造圈闭研究受地震资料品质差和构造建模困难等不利因素影响,圈闭研究精度难以满足需要。为了提高圈闭研究的精度,在找出高陡复杂构造研究难点的基础上,有针对性地提出:继续进行采集攻关和处理解释一体化,尽可能多地占有地震、钻井和露头资料;加强速度分析并且使多种速度研究方法相结合和相互验证;运用断层相关褶皱理论进行精细浅深层构造建模。

三角剪切模型及其在川东大池干构造解译中的应用

介绍了三角剪切模型的原理与方法,并利用该模型对川东大池干构造地震剖面进行了构造解译及应变分析。模型的正演模拟结果与地震资料中所观察到的构造几何形态基本相符,表明大池干构造是典型的三角剪切构造。利用模拟结果对该地区断层相关褶皱体系的应变和断层滑动量的检验表明,该模型能够准确地反映大池干构造的地下特征,最大限度地解释已知地质信息,有助于对该地区的构造模式和构造演化进行深入研究。

准噶尔盆地南缘古牧地背斜几何学与运动学分析

古牧地背斜是北天山山前典型的断层相关褶皱及其叠合的复杂构造单元,经历了强烈的构造变形。从过古牧地背斜地震剖面的构造分析入手,以地表露头和钻井揭示的构造现象为约束条件,通过断层相关褶皱分析确定浅层褶皱形态,并根据褶皱与断层形态在几何学上的定量关系,推测深部构造样式,建立与实际吻合的构造模型,并对古牧地构造进行了运动学恢复,再现了构造变形过程。分析表明,古牧地构造整体为一近东西走向背斜,构造变形发生在燕山运动Ⅲ幕至喜马拉雅运动中晚期;古牧地构造浅层构造东段为前缘突破的断展背斜,向西逐渐过渡为近似两边对称的滑脱型断展背斜,深部构造是以中侏罗统西山窑组煤层和二叠系芦草沟组为顶、底板的双重堆垛构造。

逆冲断层相关褶皱模型及其在四川盆地大池干构造解释中的应用

断层相关褶皱理论广泛应用于复杂构造研究尤其是逆冲断层带的构造解释,本文分析了四川盆地大池干构造的几何形态与构造样式,研究的结果表明大池干构造是典型的三角剪切构造。该模式的确立为进一步认识本地区的构造演化和油气勘探研究提供了新的思路和方法。

平衡剖面技术在国内外油气勘探中的最新应用

平衡剖面技术是油气勘探中的一项辅助解释技术,它提供正演与反演两种模拟过程.正演模拟过程可以迅速、有效地检验某种地质假设,为解释人员提供合理的解释模型,同时,正演过程可以动态显示构造变形历史,为研究油气藏的形成、演化提供依据;而反演模拟过程则可以迅速地对剖面解释结果进行合理性检验,避免解释中的随意性,提高剖面解释的质量和效率.本文对平衡剖面有关的概念、原理、应用条件及变形机制等进行了系统归纳与总结,并详细介绍了国内外平衡剖面技术在油气勘探中的最新应用实例.

齐古断褶带构造成因机理分析及构造建模

从过准噶尔盆地南缘齐古背斜的地震剖面构造分析着手,运用断层相关褶皱的构造几何分析方法,以地表、钻井数据、相邻地震剖面的对比为约束,建立了齐古断褶带构造几何模型,并通过正演平衡地质剖面的制作,再现齐古背斜几何变形的运动学过程。

霍尔果斯背斜构造变形特征及空间展布规律

霍尔果斯背斜位于准噶尔盆地南缘,受南北向挤压应力和滑脱层空间分布的控制,构造变形强烈。采用断层相关褶皱理论、平衡剖面技术、三维构造建模方法,解释高品质地震剖面、统计构造缩短量、厘清背斜空间展布规律。研究发现,垂向上,霍尔果斯背斜由深部的断层转折褶皱、中深部的复合型构造三角楔、浅部的突发构造和断层传播褶皱叠加而成;应力方向上,在持续挤压应力作用下依次发育断层转折褶皱、构造三角楔、突发构造、滑脱褶皱、断层传播褶皱,构造缩短量为4.5~10km;背斜走向上,构造样式相近,中段变形强度最强,向两侧逐渐减弱。

滑脱层在挤压构造变形中的作用--来自构造物理模拟实验的证据

为了研究滑脱层在挤压构造变形中的作用,通过物理模拟实验,观测了两种构造挤压方式(即单向挤压、双向挤压)作用下不同时期及不同部位地层的构造形成及其晚期演化特征。实验结果表明:①在滑脱层存在的地质条件下,地质体自下而上可以划分为三个构造变形单元,即“上构造层、滑脱层、下构造层”。②构造变形过程可以划分为3个时期,在变形初期,下构造层逐渐发育小规模的逆断层,上构造层发育断滑褶皱的雏形,在滑脱层中形成典型的顺层断层;构造变形中期,下构造层发育大量逆冲断层,断层倾角下陡上缓,上端逐渐尖灭于滑脱层之中,上构造层进一步形成断展褶皱;构造变形晚期,下构造层与上构造层的构造变形样式基本上不再变化,已经形成的多个构造样式发生继承性构造演化。③在构造变形中,滑脱层发生塑性流动,在不同地区会发生滑脱层增厚与减薄,并且在增厚与减薄部位,上构造层与下构造层分别具有不同的构造变形样式。