CN106556869A - 一种拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，属于地质勘探技术领域，能够定量刻画不同地质历史时期断层的走滑位移量。该技术方案包括以下步骤：选取研究区，根据地质数据标定层位并做层位解释，利用断层的地震响应特征识别断层，筛选出正断层，通过位于不同地震剖面中的若干断层点进行正断层解释；对同一正断层对应的若干断层点数据进行网格化处理得到三维曲面，将多个正断层的三维曲面组合形成正断层三维模型；通过逐层扫描研究区地层得到水平切片，将水平切片与正断层三维模型叠加得到切片组合图，选取切片组合图中的断层两侧岩层存在地震相错动的正断层，并以断层两侧岩层地震相错动的位移量来表征断层走滑位移量。
Description
技术领域
本发明属于地质勘探技术领域，尤其涉及一种拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法。
背景技术
断层是由于地壳受力发生断裂，两侧岩块沿破裂面发生显著相对位移而形成的构造，其中，上盘相对下降、下盘相对上升的断层称为正断层。在陆相断陷盆地中，在拉张环境下发育形成的正断层多数可起到控盆、控圈、控藏等关键作用，因而，对正断层形成过程中伴随的走滑作用进行描述与刻画是盆地构造特征和构造演化分析中不可忽视的一部分。然而，由于断层的走滑作用具有较强的隐蔽性，其解释难度和分析难度较大。
目前，国内外研究者提供了多种不同的技术方法对断层的走滑作用进行分析，主要可分为野外露头资料法、卫星影像法、物理-数值模拟法、地震资料法四大类方法，其中，地震资料法由于操作简单、成本低等优势被广泛应用于研究断层走滑作用，常用的地震资料方法有：地震属性法(例如倾角属性)、方差体切片法、地震剖面法等。例如，董月霞提供了一种利用地震剖面对断层的走滑作用进行定性分析的方法，通过研究柏各庄-西南庄断层深部地震剖面，分析得到柏各庄-西南庄断层的形成过程中伴随有左行走滑。
然而，上述这种现有地震资料方法主要是针对断层平面形态的描述，通过断层平面走势来推测走滑位移性质，仍局限在定性分析阶段，无法确定正断层发育过程中是否同时具有走滑分量，也无法定量刻画走滑分量的大小，即无法定量刻画断层走滑位移。
发明内容
本发明针对上述的现有断层走滑分析方法无法定量刻画断层走滑位移的技术问题，提出一种拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，能够定量刻画不同地质历史时期断层的走滑位移量。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，包括以下步骤：
解释断层：选取研究区，根据研究区的地质数据标定层位并做层位解释，利用断层的地震响应特征识别研究区对应地震剖面中的断层，筛选出正断层，通过位于不同地震剖面中的若干断层点进行正断层解释；
构建断层三维模型：对同一正断层对应的若干断层点数据进行网格化处理，得到每条正断层对应的三维曲面，将多个正断层的三维曲面组合形成研究区的正断层三维模型；
测量断层走滑位移量：通过逐层扫描研究区地层得到不同历史时期地层对应的水平切片，将水平切片与正断层三维模型叠加得到切片组合图，选取切片组合图中的断层两侧岩层存在地震相错动的正断层，并以断层两侧岩层地震相错动的位移量来表征断层走滑位移量。
作为优选，解释断层时，所述断层点的选取原则为：对于地震剖面中显示的顺直断层，选取断层顶点和底点作为断层点；对于地震剖面中显示的弯曲断层，选取断层顶点、底点和断层发育变形过程中的拐点作为断层点。
作为优选，解释断层步骤中，通过Landmark软件进行层位解释和正断层解释。
作为优选，构建断层三维模型步骤中，通过Petrel软件对断层点数据进行网格化处理，并构建正断层三维模型。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明通过断层三维模型与水平切片技术相结合，直观显示出不同历史时期断层的情况，进一步结合地震相分析，实现了断层走滑作用的识别，通过测量地震相错动的位移量可定量刻画不同地质历史时期断层走滑位移。
2、本发明提供的拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，既能够清晰识别断层，又能定性、定量分析断层走滑特征，步骤简单、准确度高，可为拉张作用与走滑作用并存地区的精细油气勘探提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的走滑断层两侧地震相错动的示意图；
图3为本发明实施例1所提供的渤海湾盆地东营凹陷青坨子凸起西缘地区的地层示意图；
图4为本发明实施例1所提供的渤海湾盆地东营凹陷青坨子凸起西缘地区沙三组与馆陶组地层对应的第一张地震剖面图；
图5为本发明实施例1所提供的以⑤号断层为例的网格化处理流程示意图；
图6为本发明实施例1所提供的断层三维模型的示意图；
图7为本发明实施例1所提供的水平切片与断层三维模型叠加过程的示意图；
图8为本发明实施例1所提供的T＝1149ms的切片组合图；
图9为本发明实施例1所提供的T＝1200ms的切片组合图；
图10为本发明实施例1所提供的T＝1225ms的切片组合图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，其流程图如图1所示，包括以下步骤：
S1解释断层：选取研究区，根据研究区的地质数据标定层位并做层位解释，利用断层的地震响应特征识别研究区对应地震剖面中的断层，筛选出正断层，通过位于不同地震剖面中的若干断层点进行正断层解释。
在本步骤中，需要说明的是，由于断层会产生断面波、反射空白、波组错乱等不同的地震响应，因而，利用这些地震响应特征可准确识别每张地震剖面中包含的断层。为了提高断层解释的精确度，可选取尽可能多的地震剖面图，而且，选取的地震剖面图以相互平行为宜，有利于准确判断不同地震剖面中断层的对应关系。另外，由于本发明提供的拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法只适用于正断层，而对逆断层不适用，因此本步骤中进行了正断层的筛选，下面所述断层均可理解为正断层。本步骤中采用若干断层点来解释正断层，这种断层解释方法简单易行、解释更为精细，便于表征断层的走向和倾向，可以理解的是，本领域技术人员还可以采用其他常用方法解释断层。此外，还需要说明的是，所述地质数据可以为井分层数据，通过井分层数据可知该地区的地层分层情况，根据地层分层情况可完成层位解释。本步骤能够梳理全部断层系统整体的走向与倾向，为后续断层三维模型的构建提供充足的数据。
S2构建断层三维模型：对同一正断层对应的若干断层点数据进行网格化处理，得到每条正断层对应的三维曲面，将多个正断层的三维曲面组合形成研究区的正断层三维模型。
在本步骤中，需要说明的是，由于断层点数据为空间上不均匀分布的数据，通过网格化处理可将这些空间上分散的点数值转换成规则分布的网格数据，根据网格数据即可得到三维曲面。采用的网格化处理方法为常规数据网格化方法，如克里格法、趋势面拟合法或其他适当的数值推算方法。通过本步骤构建的断层三维模型，能够直观有效地表征断层立体结构，可以观察断层各个角度、不同深度的发育情况，有利于对断层进行三维分析。
S3测量断层走滑位移量：通过逐层扫描研究区地层得到不同历史时期地层对应的水平切片，将水平切片与正断层三维模型叠加得到切片组合图，选取切片组合图中的断层两侧岩层存在地震相错动的正断层，并以断层两侧岩层地震相错动的位移量来表征断层走滑位移量。
在本步骤中，需要说明的是，通过将不同历史时期地层对应的水平切片与断层三维模型叠加，可以确定不同水平切片中断层的对应关系，进而可以分析每条断层在不同历史时期的发育情况。根据地震相分析原理可知，在一定地理范围内，类似的岩层沉积环境具有相似的地震相(即地震反射特征)，相似地震相在水平切片中表现为相似灰度。因而，通过观察切片组合图，若正断层两侧岩层存在地震相错动，则说明该正断层在发育过程中伴有走滑作用，如图2所示，图2中地震相错动的位移量即为因断层剪切作用造成的走滑位移量。本步骤通过断层三维模型与水平切片技术相结合，直观显示出不同历史时期断层的情况，进一步结合地震相分析，实现了断层走滑作用的识别，通过测量地震相错动的位移量可定量刻画不同地质历史时期断层走滑位移。
在一优选实施例中，解释断层时，所述断层点的选取原则为：对于地震剖面中显示的顺直断层，选取断层顶点和底点作为断层点；对于地震剖面中显示的弯曲断层，选取断层顶点、底点和断层发育变形过程中的拐点作为断层点。为了进一步提高断层解释效率，本实施例具体限定了断层点的选取原则，这种断层点选取原则在保证断层解释准确性的同时，使选取的断层点数量达到最少，有利于提高断层解释效率。
在一优选实施例中，解释断层步骤中，通过Landmark软件进行层位解释和正断层解释。为了提高断层解释效率、减小人工工作量，本实施例采用Landmark软件进行层位解释和断层解释，完成断层解释后输出每条断层对应的全部断层点数据。需要说明的是，Landmark软件为断层解释通用软件，其中文名称译为兰德马克软件，相比于其他断层解释软件，该软件在断层解释时更为便捷，且准确率高。可以理解的是，本领域技术人员还可以采用其他合理的断层解释软件，如Jason、Petrel、Geoframe和Geoeast等软件。
在一优选实施例中，构建断层三维模型步骤中，通过Petrel软件对断层点数据进行网格化处理，并构建断层三维模型。为了提高建模效率和准确性，本实施例进一步采用Petrel建模软件进行断层三维模型的构建，将Landmark软件输出的每条断层对应的全部断层点数据输入Petrel软件中，利用Petrel软件将输入的断层点数据通过数据点连接转换为线性化断层数据，进一步对线性化断层数据做适当的平滑得到平滑优化的断层数据，进一步通过网格化得到断层的三维曲面，依据不同断层的位置关系，将多个断层的三维曲面组合即可得到研究区的断层三维模型。需要说明的是，Petrel软件为三维地质建模通用软件，相比于其他建模软件，该软件的建模步骤简单、效率更高。可以理解的是，本领域技术人员还可以采用其他合理的建模软件，如Jason、Landmark等软件。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
渤海湾盆地东营凹陷青坨子凸起西缘地区由于靠近凸起，诸多层位不发育或者被剥蚀，如图3所示，该地区发育层位从深至浅主要有震旦系(基底)、沙河街四砂组(简称沙四组)、沙河街三砂组(简称沙三组)、馆陶组、明化镇组、第四系。随着东营运动的发育，沙三组、沙四组与上覆馆陶组地层直接接触，形成有大规模角度不整合，该地区正断层活动频繁，其断层走滑作用的识别较为困难，因此，选取渤海湾盆地东营凹陷青坨子凸起西缘地区的沙三组与馆陶组地层作为研究区，对其进行断层走滑位移的定量刻画，步骤如下：
S1解释断层：
选取渤海湾盆地东营凹陷青坨子凸起西缘地区的沙三组与馆陶组地层作为研究区，在Landmark软件中，根据该地区的井分层数据标定层位并做层位解释。根据该地区对应的112张地震剖面，利用地震剖面中断层的地震响应特征识别每张地震剖面图中的断层，该地区内共识别出10条断层，断层性质均是正断层，断层走向主要为北北西向。以第一张地震剖面图为例，如图4所示，从图4中可识别7条正断层，对正断层分别编号，同理可识别其余地震剖面中的断层，并对新出现的正断层进行依次编号。
在Landmark软件中，通过位于不同地震剖面中的若干断层点进行正断层解释，断层点的选取原则为：对于地震剖面中显示的顺直断层，选取断层顶点和底点作为断层点；对于地震剖面中显示的弯曲断层，选取断层顶点、底点和断层发育变形过程中的拐点作为断层点。
以⑤号断层为例说明断层点的选取，从图4中可以看出，⑤号断层为弯曲断层，因此，选取断层顶点C1、断层发育变形过程中的3个拐点(C2-C4)和底点C5作为断层点，同理，在第二张地震剖面中选取C6-C10作为断层点，依次类推，共选取位于15张地震剖面中的C1-C75共计75个断层点解释⑤号断层。同理，对其余正断层分别进行解释，完成断层解释后，通过Landmark软件输出每条正断层对应的全部断层点数据。
S2构建断层三维模型：
将Landmark软件输出的每条正断层对应的全部断层点数据输入Petrel软件中，对同一正断层对应的若干断层点数据进行网格化处理，图5为网格化处理的示意图。如图5所示，以⑤号断层为例，利用Petrel软件将输入的断层点数据通过数据点连接转换为线性化断层数据，进一步对线性化断层数据做适当的平滑得到平滑优化的断层数据，进而通过网格化得到正断层的三维曲面。将10个正断层的三维曲面组合形成研究区的正断层三维模型，如图6所示。
S3测量断层走滑位移量：
通过逐层扫描研究区地层得到T＝1149ms、T＝1200ms、T＝1225ms时对应的3张水平切片，将水平切片与正断层三维模型叠加，叠加过程如图7所示，得到的切片组合图如图8-图10所示。图8-图10中深色表示强地震相，观察3张切片组合图可见，①号、②号、④号和⑤号断层的两侧岩层均存在地震相错动，因此，①号、②号、④号和⑤号断层在发育过程中伴有走滑作用，以断层两侧岩层地震相错动的位移量来表征断层走滑位移量，数据如表1所示。表1断层走滑位移量的数据统计表
Claims (4)
1.一种拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，其特征在于，包括以下步骤：
解释断层：选取研究区，根据研究区的地质数据标定层位并做层位解释，利用断层的地震响应特征识别研究区对应地震剖面中的断层，筛选出正断层，通过位于不同地震剖面中的若干断层点进行正断层解释；
构建断层三维模型：对同一正断层对应的若干断层点数据进行网格化处理，得到每条正断层对应的三维曲面，将多个正断层的三维曲面组合形成研究区的正断层三维模型；
测量断层走滑位移量：通过逐层扫描研究区地层得到不同历史时期地层对应的水平切片，将水平切片与正断层三维模型叠加得到切片组合图，选取切片组合图中的断层两侧岩层存在地震相错动的正断层，并以断层两侧岩层地震相错动的位移量来表征断层走滑位移量。
2.根据权利要求1所述的拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，其特征在于，解释断层时，所述断层点的选取原则为：对于地震剖面中显示的顺直断层，选取断层顶点和底点作为断层点；对于地震剖面中显示的弯曲断层，选取断层顶点、底点和断层发育变形过程中的拐点作为断层点。
3.根据权利要求1或2所述的拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，其特征在于：解释断层步骤中，通过Landmark软件进行层位解释和正断层解释。
4.根据权利要求3所述的拉张环境下定量刻画断层走滑位移的方法，其特征在于：构建断层三维模型步骤中，通过Petrel软件对断层点数据进行网格化处理，并构建正断层三维模型。
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