CN106781961A - 一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法，包括以下步骤；S1：构造物理模拟实验的前期准备；S2：对尾端帚状构造进行构造物理模拟实验；S3：利用统计学方法得出构造物理模拟实验中帚状构造帚状断层在主干断层上投影的实验距离与实验走滑量之间的函数关系；S4：由相似性原理，将函数关系推广至实际走滑断层；S5：计算得出实际走滑量。本发明以构造物理模拟实验的相似性原理为基础，并结合了统计学原理和图像处理技术，实现对走滑断层走滑位移量的精确计算，计算方法简单，计算精度高，操作方便，适用范围广，并为地质研究提供方便。

Description

一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法
技术领域
本发明涉及构造物理模拟实验技术领域，尤其涉及一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法。
背景技术
走滑构造也被称之为扭动构造，是地壳或岩石圈在位移矢量近水平的剪切应力作用下产生的构造变形，包括走滑主位移带及各种由断层走滑位移引起的伴生构造。具体的走滑构造样式与走滑断层的位移方式有关。走滑断层以两盘断块体相对走滑位移为主要运动特征，按照位移方式一般有张扭、压扭和平行扭动3种。一般来讲平行扭动形成“真正的”简单剪切走滑变形，而张扭和压扭位移方式，由于走滑断层的位移向多与断层线斜交，进而引起断层两盘断块或走滑断层上覆地层变形。前人对于走滑构造的识别进行了大量的研究，其典型的识别标志位剖面的花状构造、丝带效应和海豚效应、断层两侧地层厚度不协调；而在平面上主要表现为深部构造层，走滑断层主断面连续分布，中部构造层，随着走滑作用的减弱，走滑断层主断面逐渐“羽化”，平面上首尾相接，表现出帚状特征，局部或有雁列特征，浅部构造层，主断面不发育，大量次级断层构成雁列式的带状展布。
走滑作用造成断层两盘地质体发生明显的错动，前人对于走滑量的估算进行了大量的研究，提出了很多走滑量估算的方法，主要有相当点对比法、体积守恒法、地壳变形速度估算法和古地磁法。
目前几种主要的走滑位移量的计算方法存在以下不足：(1)相当点对比法对于相当点的确定较为困难；(2)古地磁法对于较小位移量的走滑断层误差较大；(3)体积守恒法只适用于典型的走滑拉分盆地，局限性大；(4)地壳变形速度估算法的难点在于如何全面而清楚的搞清走滑断层的构造演化过程，并准确确定各构造期次中两盘的地壳变形速度的大小。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法。
一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法，包括以下步骤；
S1：构造物理模拟实验的前期准备，明确需要计算走滑位移量的走滑断层，取得走滑断层地震数据体，取得该走滑断层走滑运动完成时期的水平切片，量取走滑断层主干断层的长度，明确走滑断层开始走滑与结束走滑运动的时期，明确两个时期间的地层厚度；
S2：对尾端帚状构造进行构造物理模拟实验，取得实验结果的系列照片，并对实验结果的系列照片进行量化处理，过帚状构造中每条断层尾端端点做走滑断层的垂线，统计帚状断层在主干断层上投影的实验距离X，研究走滑断层尾端帚状断层在主干断层上投影的实验距离X与实验走滑量的关系，具体的研究方法是选取50cm×40cm的砂箱，基底断层长度为20cm，进行三组实验，且三组实验的砂层厚度分别取1cm、2cm、5cm，对三组实验结果所得图像进行数字化处理，测量帚状断层在主干断层上投影的长度并取平均值，利用统计学方法对投影长度平均值与实验走滑量进行拟合，得的如下关系式
1cm：D＝2.5x-39.146
2cm:D＝0.6007x-1.2775
5cm：D＝1.5197x-58.362，证明走滑断层尾端帚状断层在主干断层上的投影投影的实验距离X与实验走滑量之间存在线性关系；
S3：利用统计学方法得出构造物理模拟实验中帚状构造帚状断层在主干断层上投影的实验距离X与实验走滑量D之间的函数关系；
S4：由相似性原理，将函数关系推广至实际走滑断层，对S1步骤中的水平切片的尾端帚状构造部分进行量化处理，过帚状构造中一条断层尾端端点做走滑断层的垂线，得出帚状断层在主干断层上投影的实际距离X＇；
S5：将帚状断层在主干断层上投影的实际距离X＇带入S3步骤中的函数关系式中即得到实际走滑量D＇。
本发明提供一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法，以构造物理模拟实验的相似性原理为基础，并结合了统计学原理和图像处理技术，实现对走滑断层走滑位移量的精确计算，计算方法简单，计算精度高，操作方便，适用范围广，并为地质研究提供方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
本发明提出的一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法，包括以下步骤；
S1：由相关地质资料可知断层的走滑运动开始于沙河街组三段早期，结束于馆陶组末期，断层地区馆陶组末期的水平切片中断层的长度为40km，馆陶组顶面至沙河街组三段底面的地层厚度为4km；
S2：对断层进行构造物理模拟实验，砂箱大小为50cm×40cm，基底断层长度为20cm，砂层厚度为2cm，取得实验结果的系列照片，并对实验结果的系列照片进行量化处理，过帚状构造中每条断层尾端端点做走滑断层的垂线，统计帚状断层在主干断层上投影的实验距离X，得到如下数据：
走滑量 断层1投影 断层2投影 断层3投影 投影平均值
30 48.16 50.54 57.01 51.9033333
32 56.64 51.79 61.23 56.5533333
34 59.96 52.98 64.14 59.0266667
36 65.84 53.81 65.65 61.7666667
38 75.45 54.47 66.94 65.62
40 81.16 55.48 68.92 68.52
42 86.25 56 69.84 70.6966667
44 91.78 58.94 71.08 73.9333333
46 103.65 60.42 73.73 79.2666667
48 109.38 63.27 76.99 83.2133333
S3：利用统计学方法，对归纳出帚状断层在主干断层上投影的实验距离X取平均值后的值与实验走滑量D的函数关系为：D＝0.6007x-1.2775；
S4：对S1步骤中的水平切片的尾端帚状构造部分进行量化处理，过帚状构造中一条断层尾端端点做走滑断层的垂线，得出帚状断层在主干断层上投影的实际距离X＇为5.345km；
S5：将S4步骤所得的实际距离X＇带入S3步骤所得的函数关系中，得到断层的实际走滑量D＇为1.93km。
本发明中，断层采用渤海湾盆地中的辽中1号断层。
本发明的实施例参考施炜等2003年利用断层两盘标志物位移法测量计算的郯庐断层中段自新构造运动“复活”以来的走滑量，其结果为2km，与本文的实验结果相当，为本发明方法的可靠性提供了佐证。
本发明提供一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法，以构造物理模拟实验的相似性原理为基础，并结合了统计学原理和图像处理技术，实现对走滑断层走滑位移量的精确计算，计算方法简单，计算精度高，操作方便，适用范围广，并为地质研究提供方便。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1：构造物理模拟实验的前期准备，明确需要计算走滑位移量的走滑断层，取得走滑断层地震数据体，取得该走滑断层走滑运动完成时期的水平切片，量取走滑断层主干断层的长度，明确走滑断层开始走滑与结束走滑运动的时期，明确两个时期间的地层厚度；
S2：对尾端帚状构造进行构造物理模拟实验，取得实验结果的系列照片，并对实验结果的系列照片进行量化处理，通过帚状构造中每条断层尾端端点做走滑断层的垂线，统计帚状断层在主干断层上投影的实验距离X，研究走滑断层尾端帚状断层在主干断层上投影的实验距离X与实验走滑量D的关系；
S3：利用统计学方法得出构造物理模拟实验中帚状构造帚状断层在主干断层上投影的实验距离X与实验走滑量D之间的函数关系；
S4：由相似性原理，将函数关系推广至实际走滑断层，对S1步骤中的水平切片的尾端帚状构造部分进行量化处理，过帚状构造中一条断层尾端端点做走滑断层的垂线，得出帚状断层在主干断层上投影的实际距离X＇；
S5：将帚状断层在主干断层上投影的实际距离X＇带入S3步骤中的函数关系式中即得到实际走滑量D＇。
2.根据权利要求1所述的一种通过构造物理模拟实验计算走滑量的方法，其特征在于，所述走滑断层尾端帚状断层在主干断层上投影的实验距离X与实验走滑量D存在线性关系。
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