伸展构造区的平衡剖面恢复
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古地貌恢复方法介绍古地貌恢复是盆地分析的一项重要内容。
一般认为,古地貌是构造变形、沉积充填、差异压实、风化剥蚀等综合作用的结果,特别是构造运动,往往导致盆地面貌的整体变化,是其中最大的影响因素。
前人对古地貌恢复进行了较为深入的研究,无论是思路上还是方法上,都有过大胆的尝试,业已形成了丰富的方法和理论,一般主张从构造恢复和地层厚度恢复两个方面着手。
目前已有很多专业的软件投入使用,这给古地貌恢复带来了很大的便利。
但是由于地质条件尤其是构造条件的复杂性和多变性,古地貌恢复仍有很长的路要走。
§构造恢复2.1.1 构造恢复现状在盆地的演化过程中,正是由于基底沉降才使盆地得以形成和发展。
自Sleep 研究得出大西洋被动大陆边缘的基底沉降随时间的变化符合指数函数规律后,基底沉降分析已成为大陆边缘和板内张性盆地成因研究的重要途径。
实际上,基底沉降由构造沉降和负载沉降两部分构成。
构造沉降由地球动力作用引起,负载沉降则是指当构造沉降发生之后形成的盆地空间被沉积物充填时,沉积物本身的重量又使基底进一步下沉而形成被动增加的沉降。
因此,从基底沉降中剔除负载沉降即为构造沉降。
据现有研究成果,引起沉积盆地沉降的主要机制有均衡(Airy,1855)、挠曲[5]和热沉降[6],[7],[8]三种。
其中均衡模式基于阿基米德(Archimedes)原理,认为岩石田没有任何弹性,各个沉积柱间相互独立运动,故又称为点补偿模式或局部均衡模式。
挠曲模式也基于阿基米德原理,但把基底对负载的响应看成材科力学中受力弯曲的弹性板,认为其均衡补偿不仅发生在负荷点,而且分布在一个比较宽的范围之内,又称为区域均衡模式。
热沉降模式认为热效应导致岩石圈发生沉降,因为岩石圈增温快(如岩浆侵入),冷却则慢得多,而冷却岩石的密度和浮力比炽热岩石的低。
一般地,由热机制导出的沉降分初期快速沉降(由于岩石圈变薄)和后期快速沉降(由于岩石圈冷却收缩)2个阶段,McKenzie(1978)称早期为初始沉降,晚期为构造沉降。
东北地区新生代盆地登娄库组沉积与构造演化的耦合关系摘要:为明确东北地区新生代盆地登娄库组沉积与构造演化的耦合关系,本文利用某地区的岩心、钻井、测井、地震等资料,通过该地区登娄库组的沉积特征、层序地层格架、构造演化特征综合研究,分析该地区登娄库组沉积与构造演化的耦合关系,耦合是指两个体系之间通过各种相互作用而出现的具有成因联系的现象。
近些年,许多的地质学家们注意到地质过程中的“耦合性”,特别是沉积盆地的形成、演化与深部过程之间存在的耦合关系,登娄库组构造演化控制着沉积充填演化,各构造演化阶段沉积体系分布特征及沉积演化模式具有明显的差异性,即沉积充填特征与构造演化过程具有良好的耦合关系。
关键词:新生代盆地登娄库组构造演化沉积特征耦合关系前言构造活动对盆地的沉积物分散体系、沉降速率、可容纳空间等影响较大,分别控制盆地沉积充填过程和层序的形成,本文通过对登娄库组的构造演化特征、层序地层格架和沉积特征的深入研究,分析该地区登娄库组构造演化对沉积充填特征的控制作用,明确该地区登娄库组沉积与构造演化的耦合关系,对于推动该地区登娄库组储层砂体研究和生储盖组合关系预测,促进地区的天然气勘探具有重要的意义。
1 地质概况东北地区新生代盆地在深层构造单元上隶属于一级构造单元西部断陷区,横跨断陷、常家围子断陷和大庆断阶带3个二级构造单元, 该地区基底由元古代及早古生代中深变质岩系、晚古生代浅变质岩系和火山岩组成;沉积盖层主要是中新生代沉积岩,自下而上依次发育有上侏罗统火石岭组,下白垩统沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组,上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组,古近系依安组,新近系大安组、泰康组和更新—全新统, 其中登娄库组地层主要以冲积扇相、扇三角洲相、三角洲相、河流相、湖相(滨浅湖)和水下重力流相等沉积为主(朱德丰,任延广,2007)。
2登娄库组构造演化特征及层序地层格架登娄库组构造演化特征多数学者认为东北地区新生代盆地经历了断陷、坳陷和构造反转3个阶段, 相应地划分为上白垩统四方台组(k2s)—新生界(Cz);下白垩统登娄库组(k1d)—上白垩统嫩江组(k2n);上侏罗统火石岭组(j3h)—下白垩统营城组(k1yc);本文为了确定本地区登娄库组沉积时期的构造演化阶段及其内部各个时期的构造演化特征,基于构造特征分析,利用平衡剖面技术对本地区具有代表性剖面的构造发育史进行恢复可将登娄库组内部划分为4个构造演化阶段。
Petrel构造恢复解释(上)当工区构造比较复杂,断层发育,目标层所对应的地震轴可对比性比较差时,往往给解释人员带来很大挑战。
根据已经解释好的目标层对地震剖面进行拉平往往是比较有效的提高地震轴可对比性的辅助手段。
但是在断层发育的情况下,简单的等时拉平一般会造成剖面,尤其是断层附近的地震剖面畸变,使剖面更加难于解释。
为了解决复杂构造解释的挑战,Petrel提供了构造恢复解释功能(Seismic Reconstruction 2D),可以将地震剖面进行精细恢复归位,对层位进行更加合理的拉平恢复。
该功能不同于普通的等时拉平,而是利用了平衡剖面技术,基于内嵌的地质力学引擎,根据用户选定的断层和层位(可定义沉积类型,例如是剥蚀面、整合面、不整合面还是基底),进行构造恢复。
可帮助解释员基于标志层进行高级的精细拉平,以利于下部目标层的解释。
并且可以生成多种构造恢复属性,利于带着地质观点分析解释方案的合理性。
下面介绍构造恢复解释功能的使用方法。
一,工作流程。
构造恢复解释主要包括6大步骤,如图1所示:1. 浏览和分析地震数据,理解地质情况。
2. 解释断层。
3. 解释易于解释的标志层(如果存在的话)。
4. 进行地震剖面构造恢复。
5. 解释新层位6. 交互分析和调整解释方案及恢复参数。
图1:构造恢复解释的6大步骤该功能可以对三维地震数据的主测线(inline)或联络线(cross-line)、二维地震线(2D seismic line),或地震任意线(random seismic line)做构造恢复。
软件版本需要Petrel2012及以上版本,并且至少有G-core/combine core, Seismic interpretation 和Structural interpretation的许可证。
二,完成断层解释。
构造恢复解释是根据当前地震剖面上已有解释数据(断层、层位和地震剖面)对地震剖面进行构造恢复计算的。
伸展构造区的平衡剖面恢复
在伸展构造区中,平衡剖面可以反映地下岩层在伸展作用下的变形和演化过程。
平衡剖面的建立可以帮助我们更好地了解地下岩层的结构和特征,以及伸展构造的形成机制。
1.平衡剖面
是指剖面上的构造变形、变位通过几何准则可以复原的剖面。
它遵循在封闭体系中体积守恒、面积守恒和线长守恒三项基本原则。
在资料足够充分时,这种平衡剖面所复原的构造符合实际,可信度高。
在建立平衡剖面时,需要注意以下几点:
1. 建立平衡剖面需要综合考虑地质历史、地层学、古生物学、沉积学等多种因素,需要充分了解区域地质背景和地层特征。
2. 建立平衡剖面需要充分考虑沉积环境的变化,包括沉积速率、沉积相、古地理环境等因素。
3. 建立平衡剖面需要充分考虑地层变形和构造运动对沉积的影响,包括褶皱、断裂、地层错位等因素。
4. 建立平衡剖面需要充分考虑古气候和古环境对沉积的影响,包括气候变化、海平面变化等因素。
5. 建立平衡剖面需要充分考虑地球物理探测和数值模拟等方法的应用,以便更好地了解地下岩层的结构和性质。
2.伸展构造区建立平衡剖面,可以采用以下方法:
1.逐层回剥法,该方法可以建立具有演化特征的平衡剖面。
2.在拉伸构造区,需要考虑同沉积、同剥蚀、同生正断层、盐构造和阶段性演化等问题,通过消除后期构造变动的改造,重塑各断块的初始形态,然后从断块→剖面→平面和空间→时间逐步恢复古地质构造,再现拉伸。
3.平衡剖面恢复中考虑压实作用
伸展构造区中压实作用在平衡剖面恢复中起着重要的作用。
随着沉积物堆积,上覆水体和沉积物的负荷压力不断增加,沉积物中的孔隙度会逐渐降低,水分排出,体积逐渐缩小,这个过程就是压实作用。
压实作用可以分为机械压实作用和化学压实作用两种类型。
机械压实作用主要表现为颗粒的重新排列、塑性变形和破裂。
例如,在沉积物中,片状、针状和柱状颗粒会因为压力作用而发生重新排列,形成页岩的页理和沿页理方向的易裂性;化学压实作用也称为压溶作用,是指压力导致矿物选择性溶解的过程。
这种作用可以发生在未胶结的沉积物中,也可以发生在已胶结的沉积物中。
在压实作用下,沉积物的密度和稳定性会提高,这有助于恢复平衡剖面。
需要注意的是,在建立平衡剖面时,需要综合考虑多种因素,如地层学、古生物学、沉积学等。
同时,还需要考虑沉积环境的变化、地层变形和构造运动的影响以及古气候和古环境等因素。
只有通过综合分析这些因素,才能更好地恢复平衡剖面。
4.铲式断层(listric fault)在平衡剖面恢复中起着重要的作用。
铲式断层是指断层面呈弧形、上陡下缓、凹面朝上的断层。
这种断层通常是由旋转伸展作用形成的,导致断层面向上凹曲(个别情况下也有向下凹曲的)。
在平衡剖面恢复中,通过考虑铲式断层的影响,可以更准确地恢复地下岩层的结构和特征。
在平衡剖面恢复过程中,需要考虑铲式断层的以下方面:
1. 铲式断层的形态和分布:铲式断层通常呈弧形分布,断层面凹面朝上。
这种形态可以帮助恢复地下岩层的构造特征和变形历史。
2. 铲式断层对沉积的影响:铲式断层可以影响沉积物的堆积和分布,导致沉积物在横向和纵向上的差异。
这种影响可以通过沉积相分析和古地理环境的重建来了解。
3. 铲式断层对地层变形的影响:铲式断层可以导致地层的错位和变形,这种影响可以通过地层
学和构造地质学的分析来了解。
4. 铲式断层对地层稳定性的影响:铲式断层的存在会影响地层的稳定性,导致地层的厚度和性质发生变化。
这种影响可以通过地层稳定性的分析和评估来了解。
在建立平衡剖面时,需要考虑铲式断层的影响,以便更准确地恢复地下岩层的结构和特征。
5.对于与走向斜交的剖面,做平衡剖面恢复需要以下步骤:
1. 确定剖面的方向和位置:首先需要确定剖面的方向和位置。
通常情况下,剖面需要垂直于地层走向,但在斜交剖面中,需要根据实际情况进行调整。
2. 确定地层构造特征:需要确定地层的构造特征,包括地层的厚度、产状、变形等。
这些特征可以帮助恢复地下岩层的结构和特征。
3. 确定沉积相和古地理环境:需要确定剖面中的沉积相和古地理环境,包括沉积物的类型、分布、堆积方式等。
这些信息可以通过沉积相分析和古地理环境的重建来获取。
4. 确定地层变形历史:需要确定地层的变形历史,包括地层的错位、变形等。
这些信息可以通过地层学和构造地质学的分析来获取。
5. 确定压实作用和化学作用:需要确定压实作用和化学作用对地层的影响,包括压实作用的程度、化学作用的类型等。
这些信息可以通过地层稳定性和孔隙度分析来确定。
6. 建立平衡剖面:通过以上步骤获取的信息,可以建立平衡剖面。
在建立平衡剖面时,需要考虑多种因素的影响,包括地层学、古生物学、沉积学、构造地质学等。
需要注意的是,对于斜交剖面的平衡剖面恢复,需要考虑多种因素的综合作用,并且需要根据实际情况进行调整。
同时,建立平衡剖面的过程也需要考虑学术性原则,保证剖面建立的科学性和可靠性。
6.在平衡剖面中,伸展量的计算
伸展量是指剖面中地层发生的伸展变形量,可以通过以下公式计算:
伸展量 = (l1 - l0) / d
其中,l1是剖面中地层的原始长度,l0是地层在平衡剖面中的长度,d是地层的厚度。
这个公式表示了地层在平衡剖面中的伸展量,即地层长度的变化量。
通过这个公式,可以计算出地层在平衡剖面中的伸展变形情况,从而更好地了解地下岩层的结构和特征。
需要注意的是,伸展量的计算需要考虑多种因素的影响,包括地层学、古生物学、沉积学、构造地质学等。
同时,平衡剖面的建立也需要考虑学术性原则,保证剖面建立的科学性和可靠性。