CN109324353B - 一种获取高角度节理膝折构造的方法 - Google Patents

一种获取高角度节理膝折构造的方法 Download PDF

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CN109324353B CN201710646002.1A CN201710646002A CN109324353B CN 109324353 B CN109324353 B CN 109324353B CN 201710646002 A CN201710646002 A CN 201710646002A CN 109324353 B CN109324353 B CN 109324353B
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Abstract

本发明公开了一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立地质体模型，地质体模型包括多层岩层；2)在地质体模型上间隔设置第一节理组和第二节理组；3)在地质体模型上膝折构造的形成过程中，确定第一节理组和第二节理组之间的第一部分岩层的运动量，并确定第一节理组外侧的第二部分岩层和第二节理组外侧的第三部分岩层的运动量；4)计算地质体模型上膝折构造形成后整体长度的缩短量和整体高度的增加量。本发明能够定量分析膝折构造的形成过程和形成机制。

Description

一种获取高角度节理膝折构造的方法
技术领域
本发明涉及一种获取高角度(倾角大于45度)节理(裂隙)膝折构造的方法，属于构造地质学领域。
背景技术
膝折带又称扭折带，在形成过程中伴随着地层的扩容和断裂的形成，对油气资源的运移和矿床的富集等具有重要影响。由一系列互相平行的膝折带组成的尖棱褶皱称为膝折褶皱。膝折带的规模可大可小，大者尺度可以达到几十千米，小者尺度可以为几个毫米，甚至是微米级别。膝折构造是多层岩系在水平剪切与弯滑作用下十分常见的褶皱变形。通过研究发现，中国的挤压盆地和伸展盆地中分别存在发育的膝折构造。而墨西哥湾盆地的膝折构造同时也是油气运聚的重要场所，即在膝折构造中发现有大量的油气。在现有技术中，虽然众多的文献对于膝折的形成机制做了深入探讨，但是均处在定性描述的范畴。而且一般以手绘图的方式再现膝折构造形成的过程，鲜见定量化模拟，从而导致不便于在工业上定量评价矿脉的经济价值。同时在油气地质勘探中，也不利于评价扩容和油气运移的关系。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种获取高角度节理膝折构造的方法。能够定量分析膝折构造的形成过程和形成机制。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立地质体模型，地质体模型包括多层岩层；2)在地质体模型上间隔设置第一节理组和第二节理组；3)在地质体模型上膝折构造的形成过程中，确定第一节理组和第二节理组之间的第一部分岩层的运动量，并确定第一节理组外侧的第二部分岩层和第二节理组外侧的第三部分岩层的运动量；4)计算地质体模型上膝折构造形成后整体长度的缩短量和整体高度的增加量。
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组之间的第一部分岩层的运动量包括第一部分岩层的旋转运动量和第一部分岩层中相邻两岩层之间的相对滑动量；第一节理组外侧的第二部分岩层的运动量包括第二部分岩层的平移运动量和第二部分岩层相邻两岩层之间的相对滑动量；第二节理组外侧的第三部分岩层的运动量第三部分岩层的平移运动量和第三部分岩层中的相邻两岩层之间的相对滑动量。
在所述步骤2)中，第一节理组和第二节理组呈平行布置；
在所述步骤2)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第一节理组所依据的方程为：
yl1＝kxl1+b1 (1)
式中，xl1为第一节理组上任意点的横坐标，yl1为第一节理组上任意点的纵坐标，b1为方程(1)的截距，以确定第一节理组的位置，k为斜率，k的绝对值为节理组的倾角，k的绝对值大于等于1，k的绝对值越大，表示节理组越陡；
在所述步骤2)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第二节理组所依据的方程为：
yl2＝kxl2+b2 (2)
式中，xl2为第二节理组上任意点的横坐标，yl2为第二节理组上任意点的纵坐标，b2为方程(2)的截距，以确定第二节理组的位置；
在所述步骤2)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第一部分岩层各岩层的左边界所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000021
式中，xzuo为确定第一部分岩层各岩层的左边界的横坐标，各岩层的左边界为一竖直的线段，各岩层左边界的纵坐标的最小值为ybottom+∑Thicki-1，各岩层左边界的纵坐标极大值为ybottom+∑Thicki，ratio为比例因子，0≤ratio≤1；此时ratio的地质意义是确保第一部分岩层中各岩层左边界的位置正好位于在由公式(1)确定的直线与相应岩层的顶边界和底边界的两个交点之间；
在所述步骤2)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第一部分岩层各岩层的右边界所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000031
式中，yyou为确定第一部分岩层各岩层右边界的横坐标，各岩层右边界为一竖直的线段，各岩层右边界的纵坐标的最小值为ybottom+∑Thicki-1，左边界纵坐标的极大值为ybottom+∑Thicki-1，此时ratio的地质意义是确保第一部分各岩层右边界的位置正好在由公式(2)确定的直线与相应岩层的顶边界和底边界的两个交点之间。
在所述步骤3)中，第一部分岩层中各岩层在旋转的同时还相互间发生滑动，第一部分岩层中各岩层之间形成相应空间分别容纳第二部分岩层和第三部分岩层的相应岩层；
确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动到点(x′A，y′A)的位置，其运动量所依据的公式为：
xrotate＝(xA-xo)cosα+(yA-y0)sinα+xo (5)
yrotate＝-(xA-xo)sinα+(yA-yo)cosα+yo (6)
Figure GDA0002402947890000032
Figure GDA0002402947890000033
式中，α为旋转角度，单位为弧度，逆时针旋转时α为负，顺时针旋转时α为正，xrotate为第一部分岩层上任意点(xA，yA)相对于旋转点ro旋转角度α后转动部分的x分量，yrotate为第一部分岩层上任意点(xa，yA)相对于旋转点ro旋转角度α后转动部分的y分量，xo为旋转点ro的横坐标，yo为旋转点ro的纵坐标，xA为第一部分岩层上任意点(xA，yA)旋转前的横坐标，yA为第一部分岩层上任意点(xA，yA)旋转前的纵坐标，
Figure GDA0002402947890000034
为第一部分岩层中各岩层相对其下伏岩层滑动部分的x分量，
Figure GDA0002402947890000035
为第一部分岩层中各岩层相对其下伏岩层的滑动部分的y分量，其中第一部分岩层的底部岩层不发生滑动，x′A为第一部分岩层上任意点(xA，yA)旋转和滑动后的横坐标，y′A为第一部分岩层上任意点旋转和滑动后的纵坐标；
在所述步骤3)中，确定第一部分岩层中相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000041
Figure GDA00024029478900000412
式中，
Figure GDA0002402947890000042
为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层滑动的x分量，
Figure GDA0002402947890000043
为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层滑动的y分量，
Figure GDA0002402947890000044
Figure GDA0002402947890000045
分别为消弭第一部分岩层中相邻两岩层由于旋转角度α后各层位之间造成的体积占位的x分量和y分量，
Figure GDA0002402947890000046
分别为消弭两节理组的斜率造成的第一部分岩层中相邻两岩层之间的体积占位的x分量和y分量，i为地质体模型上第i层的层号；
在所述步骤3)中，确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动到第一部分岩层上的另一点(x′A，y′A)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000047
Figure GDA0002402947890000048
在所述步骤3)中，确定第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层的滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000049
式中，Mi为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层的滑动量。
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第二部分岩层中各岩层的右上角顶点
Figure GDA00024029478900000410
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure GDA00024029478900000411
Figure GDA0002402947890000051
Figure GDA0002402947890000052
Figure GDA0002402947890000053
式中，xleft为点P的横坐标，yleft为点P的纵坐标，Δxleft为点P相对于第二部分岩层中各岩层的右上角顶点运动后相对于运动前沿x轴的变化量，Δyleft为点P相对于第二部分岩层中各岩层的右上角顶点运动后相对于运动前沿y轴的变化量，ybottom为地质体模型底部岩层的原始底边界对应的y轴坐标值，公式(14)和(15)的地质学含义表示第二部分岩层中相应岩层的右上角顶点也是第一部分岩层中各岩层的左上角顶点，其运动规律受到第一部分岩层运动准则的限制；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)，适应于第一部分岩层的运动，运动到位置(x＇L，y＇L)所依据的公式为：
x＇L＝xL+Δxleft (18)
y′L＝yL+Δyleft (19)
式中，x′L为第二部分任意点(xL，yL)运动后的横坐标，y′L为第二部分任意点(xL，yL)运动后的纵坐标，xL为第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动前的横坐标，yL为第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动前的纵坐标；
根据公式(14)～(19)，确定第二部分岩层上的任意点(xL，yL)运动到(x′L，y′L)的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000054
Figure GDA0002402947890000055
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第三部分岩层中各岩层的左下角顶点
Figure GDA0002402947890000056
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000061
Figure GDA0002402947890000062
Figure GDA0002402947890000063
Δyright＝yright-ybottom-∑Thicki-1 (25)
式中，xright为点Q的横坐标，yright为点Q的纵坐标，Δxright为点Q相对于第三部分岩层中各岩层的左下角顶点运动后相对于运动前沿x轴的变化量，Δyright为点Q相对于第三部分岩层中各岩层的左下角顶点运动后相对于运动前沿y轴的变化量，公式(22)和(23)的地质学含义表示第三部分岩层中各岩层的左下角顶点也是第一部分岩层中相应岩层的右下角顶点，其运动规律受到第一部分岩层运动准则的限制，∑Thicki-1为相应岩层的所有下伏岩层的总厚度，规定地质体模型底部岩层的∑Thicki-1为0，也就是∑Thick0＝0；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)适应于第一部分岩层的膝折构造变形，运动到(x′R，y′R)位置所依据的公式为：
x′R＝xR+Δxright (26)
y′R＝yR+Δyright (27)
式中，x′R为第三部分岩层任意点(xR，yR)运动后的横坐标值，y′R为第三部分岩层任意点(xR，yR)运动后纵坐标值，xR为第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动前的横坐标值，yR为第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动前的纵坐标值；
根据公式(22)～(27)，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到第三部分岩层上的另一点(x＇R，y＇R)的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000064
Figure GDA0002402947890000071
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动后的位置(x＇A，y′A)的旋转运动分量所依据的公式为：
xrotate＝(xA-xo)cosα+(yA-y0)sinα+xo (30)
yrotate＝-(xA-xo)sinα+(yA-yo)cosα+yo (31)
x＇A＝xrotate+(i-1)xslip (32)
y′A＝yrotate+(i-1)yslip (33)
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层中相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000072
Figure GDA0002402947890000073
式中，Height为地质体模型的原始总厚度，n为地质体模型的层数，
Figure GDA0002402947890000074
是每个岩层的厚度，
Figure GDA0002402947890000075
分别为消弭第一部分岩层中相邻两岩层由于旋转α角度后各层位之间造成的体积占位，
Figure GDA0002402947890000076
分别为消弭两节理组的斜率造成的第一部分岩层中相邻两岩层之间的体积占位的x分量和y分量，xslip为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层滑动部分的x分量，yslip为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层滑动部分的y分量；
根据公式(30)～(35)，确定第一部分岩层上任意点(xA，yA)运动到(x′A，y′A)的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000077
Figure GDA0002402947890000081
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层的滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000082
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第二部分岩层中各岩层的右上角顶点
Figure GDA0002402947890000083
Figure GDA0002402947890000084
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000085
Figure GDA0002402947890000086
Figure GDA0002402947890000087
Figure GDA0002402947890000088
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动到第二部分岩层上另一点(x′L，y′L)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000089
Figure GDA00024029478900000810
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第三部分岩层各岩层中左下角顶点
Figure GDA00024029478900000811
Figure GDA00024029478900000812
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure GDA00024029478900000813
Figure GDA00024029478900000814
Figure GDA00024029478900000815
Figure GDA00024029478900000816
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到第三部分岩层上的另一点(x′R，y′R)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000091
Figure GDA0002402947890000092
在所述步骤3)中，确定第二部分岩层中第i层左边界的点经过膝折构造变形后的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000093
式中，x′L(i)为第二部分岩层中第i层左边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在所述步骤3)中，确定第二部分岩层中第i-1层左边界上的点经过膝折构造后的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000094
式中，x′L(i-1)为第二部分岩层中第i-1层左边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在所述步骤3)中，确定第二部分岩层相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000095
在所述步骤3)中，确定第三部分岩层第i层右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标，所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000096
式中，x′R(i)为第三部分岩层第i层右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标，Length为地质体模型的整体长度；
在所述步骤3)中，确定第三部分岩层第i+1层右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000101
式中，x′R(i+1)为第三部分岩层第i+1层右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在所述步骤3)中，确定第三部分岩层相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000102
根据公式(51)和公式(56)，得出第二部分岩层和第三部分中相邻两岩层之间的相对滑动量不相等。
在所述步骤4)中，确定地质体模型中的点(0，Height)，并遵循第二部分岩层的运动准则，适应第一部分岩层的顶部岩层运动后的新位置的横坐标的公式为：
Figure GDA0002402947890000103
式中，x′Li为点(0，Height)经过运动后位置的横坐标；
在所述步骤4)中，确定地质体模型中的点(Length，0)，并遵行第三部分的运动准则，适应第一部分岩层的底部岩层运动后新位置的横坐标的公式为：
Figure GDA0002402947890000104
式中，x′Ri为点(Length，0)运动后位置的横坐标；
在所述步骤4)中，确定地质体模型膝折构造形成后的整体长度所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000105
在所述步骤4)中，确定地质体模型膝折构造形成后整体长度的缩短量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000111
式中，ΔL为地质体模型上膝折构造形成后整体长度的缩短量。
在所述步骤4)中，确定第二部分岩层的底部岩层经过适应第一部分运动后新位置的纵坐标：
Figure GDA0002402947890000112
Figure GDA0002402947890000113
y'R＝yR+yright-ybottom-∑Thicki-1 (63)
Figure GDA0002402947890000114
在所述步骤4)中，确定第三部分岩层的顶部岩层适应第一部分顶部岩层运动后新位置的纵坐标的变形公式为：
Figure GDA0002402947890000115
式中，Thicktop为顶部岩层的厚度；
在所述步骤4)中，确定地质体模型整体高度的增加量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000116
式中，ΔH为地质体模型上膝折构造形成后整体高度的增加量。
在所述地质体模型上膝折构造形成后所述第一部分岩层各所述岩层的拐角处与所述第二部分岩层和所述第三部分岩层对应的岩层之间分别形成多个三角形区域。
在所述步骤3)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第二部分岩层中各岩层的右上角顶点
Figure GDA0002402947890000117
Figure GDA0002402947890000118
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000121
Figure GDA0002402947890000122
Figure GDA0002402947890000123
Δyleft＝yleft-(ybottom+∑Thicki) (70)
在所述步骤3)中，根据公式(67)～(70)，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动到(x′L，y′L)位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000124
Figure GDA0002402947890000125
在所述步骤3)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第三部分岩层各岩层的左下角顶点
Figure GDA0002402947890000126
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000127
Figure GDA0002402947890000128
Figure GDA0002402947890000129
Δyright＝yright-ybottom-∑Thicki-1 (76)
在所述步骤3)中，根据公式(73)～(76)，确定第二部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到(x′R，y′R)位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000131
Figure GDA0002402947890000132
本发明带来了以下有益效果：1、本发明设置了地质体模型，能够模拟在多层介质中发育的高角度节理，在受到构造应力的作用下，形成膝折构造的过程，本发明能够定量分析膝折构造的形成过程和形成机制，应用范围广。2、本发明提出了确定第一部分岩层上的任意点运动到第一部分岩层上的另一点的旋转运动量所依据的公式，并提出了确定第一部分岩层中相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式，能够快速地计算出膝折构造的形成过程中第一部分岩层的运动量，同时能够快速地计算出膝折构造的形成过程中第一部分岩层上另一点的位置。3、本发明提出了确定第二部分岩层上的任意点运动到第二部分岩层上另一点所依据的公式，并提出了确定第三部分岩层上的任意点运动到第三部分岩层上另一点所依据的公式，能够快速地计算出膝折构造的形成过程中第二部分岩层上另一点的位置和第三部分岩层上的另一点的位置，从而能够快速地计算出膝折构造的形成过程中第二部分岩层和第三部分岩层的平移量。4、本发明提出了确定位于第二部分和第三部分岩层中相邻两岩层之间相对滑动量所依据的公式，能够快速地计算出膝折构造的形成过程中第二部分和第三部分岩层中相邻两岩层之间的相对滑动量。5、本发明不仅可以模拟一些矿脉的形成机理，探讨一些矿脉流动通道的形成机制，也可以模拟与膝折构造相关的盆地在埋藏过程中油气运移通道的形成机制。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是本发明地质体模型的结构示意图；
图2是本发明第一节理组和第二节理组均为直线时的结构示意图；
图3是本发明膝折构造形成过程中第一部分岩层运动形式的结构示意图；
图4是本发明膝折构造形成时第二部分岩层和第三部分岩层发生运动的结构示意图；
图5是本发明第一直立节理组和第二直立节理组的结构示意图；
图6是本发明第一直立节理组和第二直立节理组的膝折构造形成时的结构示意图；
图7是本发明具体实施例中地质体模型第一部分岩层旋转5度的结构示意图；
图8是本发明具体实施例中地质体模型第一部分岩层旋转10度的结构示意图；
图9是本发明具体实施例中地质体模型第一部分岩层旋转15度的结构示意图；
图10是本发明具体实施例中地质体模型第一部分岩层旋转20度的结构示意图；
图11是本发明具体实施例中地质体模型第一部分岩层旋转30度的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。同时以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语例如「上」、「下」、「左」、「右」、「内」「外」等，仅是参考附加图式的方式。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
本发明提出的获取高角度节理膝折构造的方法，包括以下步骤：
1)建立地质体模型1；由多层等厚或不等厚的水平平行岩层11组成(如图1所示)。
本发明也考虑非水平平行岩层地质体模型1，一般通过坐标变换(坐标系旋转-平移)，把非水平岩层地质体模型转换成水平岩层地质体模型，或者针对非水平平行岩层地质体建立“横轴水平的”坐标系的方式，把多层非水平岩层地质体模型当成多层水平岩层地质体模型。
膝折构造是在地质体模型1中发育的，由于地质体模型1在各种地质环境中普遍发育，因此变质岩层中多层状组合都可以成为膝折构造发育的基础。如在沉积盆地中，由于沉积环境的频繁更替，因此，导致硬度较高的砂岩和塑性较强的泥岩(膏盐岩)频繁互层。
2)在地质体模型1上间隔设置第一节理组12和第二节理组13；
在步骤2)中，第一节理组12和第二节理组13呈平行布置(如图2所示)；
在步骤2)中，确定第一节理组12所依据的方程为：
yl1＝kxl1+b1 (1)
式中，xl1为第一节理组12上任意点的横坐标，yl1为第一节理组上12任意点的纵坐标，b1为方程(1)的截距，以确定第一节理组12的位置，k为斜率，k的绝对值为第一节理组12和第二节理组13的倾角，k的绝对值大于等于1，k的绝对值越大，表示第一节理组12和第二节理组13越陡；
在步骤2)中，确定第二节理组所依据的方程为：
yl2＝kxl2+b2 (2)
式中，xl2为第二节理组13上任意点的横坐标，yl2为第二节理组13上任意点的纵坐标，b2为方程(2)的截距，以确定第二节理组13的位置。
在所述步骤2)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第一部分岩层各岩层的左边界所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000151
式中，xzuo为确定第一部分岩层各岩层11的左边界的横坐标，各岩层11的左边界为一竖直的线段，各岩层11左边界的纵坐标的最小值为ybottom+∑Thicki-1，各岩层11左边界的纵坐标极大值为ybottom+∑Thicki，ratio为比例因子，0≤ratio≤1；此时ratio的地质意义是确保第一部分岩层中各岩层11左边界的位置正好位于在由公式(1)确定的直线与相应岩层11的顶边界和底边界的两个交点之间；
在步骤2)中，各岩层11上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第一部分岩层各岩层11的右边界所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000161
式中，yyou为确定第一部分岩层各岩层11右边界的横坐标，各岩层11右边界为一竖直的线段，各岩层11右边界的纵坐标的最小值为ybottom+∑Thicki-1，左边界纵坐标的极大值为ybottom+∑Thicki-1，此时ratio的地质意义是确保第一部分岩层中各岩层11右边界的位置正好在由公式(2)确定的直线与相应岩层的顶边界和底边界的两个交点之间。
3)在地质体模型1上膝折构造的形成过程中，确定第一节理组12和第二节理组13之间的第一部分岩层的运动量，并确定第一节理组12外侧的第二部分岩层和第二节理组13外侧的第三部分岩层的运动量
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13之间的第一部分岩层的运动量包括第一部分岩层的旋转运动量和第一部分岩层中相邻两岩层11之间的相对滑动量(如图3所示)；第一节理组12外侧的第二部分岩层的运动量包括第二部分岩层的平移运动量和第二部分岩层相邻两岩层之间的相对滑动量；第二节理组13外侧的第三部分岩层的运动量第三部分岩层的平移运动量和第三部分岩层中的相邻两岩层11之间的相对滑动量(如图4所示)。
在步骤3)中，第一部分岩层中各岩层11在旋转的同时还相互间发生滑动，第一部分岩层中各岩层11之间形成相应空间，以分别容纳第二部分和第三部分的相应岩层；
确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动到(x′A，y′A)的位置，其运动量所依据的公式为：
xrotate＝(xA-xo)cosα+(ya-y0)sinα+xo (5)
yrotate＝-(xA-xo)sinα+(yA-yo)cosα+yo (6)
Figure GDA0002402947890000178
Figure GDA0002402947890000179
式中，α为旋转角度，单位为弧度，逆时针旋转时α为负，顺时针旋转时α为正，xrotate为第一部分岩层上任意点(xA，yA)相对于旋转点ro旋转角度α后转动部分的x分量，yrotate为第一部分岩层上任意点(xA，yA)相对于旋转点ro旋转角度α后转动部分的y分量，xo为旋转点ro的横坐标，yo为旋转点ro的纵坐标，xA为第一部分岩层上任意点旋转前的横坐标，yA为第一部分岩层上任意点旋转前的纵坐标，
Figure GDA00024029478900001710
为第一部分岩层中任意岩层11相对其下伏岩层的滑动部分的x分量，
Figure GDA00024029478900001711
为第一部分中岩层中任意岩层11相对其下伏岩层的滑动部分的y分量，其中第一部分岩层的底部岩层11不发生滑动，x′A为第一部分岩层上任意点(xA，yA)旋转和滑动后的横坐标，y′A为第一部分岩层上任意点旋转和滑动后的纵坐标；
在步骤3)中，确定第一部分岩层中相邻两岩层11的相对滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000171
Figure GDA0002402947890000172
式中，Thicki为第一部分岩层中任意岩层11的厚度，
Figure GDA0002402947890000173
为第一部分岩层中任意岩层11相对其下伏岩层滑动的x分量，
Figure GDA0002402947890000174
为第一部分岩层中任意岩层11相对其下伏岩层滑动的y分量，
Figure GDA0002402947890000175
分别为消弭第一部分岩层中相邻两岩层11由于旋转角度α后各层位之间造成的体积占位的x分量和y分量，
Figure GDA0002402947890000176
分别为消弭两节理组12、13的斜率造成的第一部分岩层中相邻两岩层11之间的体积占位的x分量和y分量，i为地质体模型上第i层的层号。
在步骤3)中，确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动到第一部分岩层上的另一点(x′A，y′A)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000177
Figure GDA0002402947890000181
在步骤3)中，确定第一部分岩层中任意岩层11相对其下伏岩层的滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000182
式中，Mi为第一部分岩层中任意岩层11相对其下伏岩层11的滑动量。
在步骤3)中，确定第二部分岩层中各岩层11的右上角顶点
Figure GDA0002402947890000183
Figure GDA0002402947890000184
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000185
Figure GDA0002402947890000186
Figure GDA0002402947890000187
Δyleft＝yleft-(ybottom+∑Thicki) (17)
式中，xleft为点P的横坐标，yleft为点P的纵坐标，Δxleft为点P相对于第二部分岩层中各岩层11的右上角顶点运动后相对于运动前沿x轴的变化量，Δyleft为点P相对于第二部分岩层中各岩层11的右上角顶点运动后相对于运动前沿y轴的变化量，ybottom为地质体模型1底部岩层的原始底边界对应的y轴坐标值，公式(14)和(15)的地质学含义表示第二部分岩层中相应岩层11的右上角顶点也是第一部分岩层中各岩层11的左上角顶点，其运动规律受到第一部分岩层运动准则的限制；
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13均为直线时，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)，适应于第一部分岩层的运动，运动到位置(x′L，y′L)所依据的公式为：
x′L＝xL+Δxleft (18)
y′L＝yL+Δyleft (19)
式中，x′L为第二部分任意点(xL，yL)运动后的横坐标，y′L为第二部分任意点(xL，yL)运动后的纵坐标，xL为第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动前的横坐标，yL为第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动前的纵坐标；
根据公式(14)～(19)，确定第二部分岩层上的任意点(xL，yL)运动到(x′L，y′L)的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000191
Figure GDA0002402947890000192
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13均为直线时，确定第三部分岩层中各岩层的左下角顶点
Figure GDA0002402947890000193
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000194
Figure GDA0002402947890000195
Figure GDA0002402947890000196
Δyright＝yright-ybottom-∑Thicki-1 (25)
式中，xright为点Q的横坐标，yright为点Q的纵坐标，Δxright为点Q相对于第三部分岩层中各岩层11的左下角顶点运动后相对于运动前沿x轴的变化量，Δyright为点Q相对于第三部分岩层中各岩层11的左下角顶点运动后相对于运动前沿y轴的变化量，公式(22)和(23)的地质学含义表示第三部分岩层中各岩层11的左下角顶点也是第一部分岩层中相应岩层11的右下角顶点，其运动规律受到第一部分岩层运动准则的限制，且第三部岩层的底部岩层11不发生滑动，∑Thicki-1为相应岩层的所有下伏岩层的总厚度，规定地质体模型1底部岩层11的∑Thicki-1为0，也就是∑Thick0＝0；
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13均为直线时，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)适应于第一部分岩层的膝折构造变形，运动到(x＇R，y′R)位置所依据的公式为：
x′R＝xR+Δxright (26)
y′R＝yR+Δyright (27)
式中，x′R为第三部分岩层任意点(xR，yR)运动后的横坐标值，y′R为第三部分岩层任意点(xR，yR)运动后纵坐标值，xR为第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动前的横坐标值，yR为第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动前的纵坐标值；根据公式(22)～(27)，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到第三部分岩层上的另一点(x′R，y′R)的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000201
Figure GDA0002402947890000202
在步骤3)中，各岩层11的厚度相等时，地质体模型1底部岩层11的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动后的位置(x′A，y′A)的旋转运动分量所依据的公式为：
xrotate＝(xA-xo)cosα+(yA-y0)sinα+xo (30)
yrotate＝-(xA-xo)sinα+(yA-yo)cosα+yo (31)
x′A＝xrotate+(i-1)xslip (32)
y′A＝yrotate+(i-1)yslip (33)
在步骤3)中，各岩层11的厚度相等时，地质体模型1底部岩层11的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层中相邻两岩层11的相对滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000203
Figure GDA0002402947890000204
式中，Height为地质体模型1的原始总厚度，n为地质体模型1的层数，
Figure GDA0002402947890000211
是每个岩层11的厚度，
Figure GDA0002402947890000212
分别为消弭第一部分岩层中相邻两岩层11由于旋转α角度后各层位11之间造成的体积占位，
Figure GDA0002402947890000213
Figure GDA0002402947890000214
分别为消弭两节理组12、13的斜率造成的第一部分岩层中相邻两岩层11之间的体积占位的x分量和y分量，xslip为第一部分岩层中任意岩层11相对其下伏岩层滑动部分的x分量，yslip为第一部分岩层中任意岩层11相对其下伏岩层滑动部分的y分量；
根据公式(30)～(35)，确定第一部分岩层上任意点(xA，yA)运动到(x′A，y′A)的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000215
Figure GDA0002402947890000216
在步骤3)中，各岩层11的厚度相等时，地质体模型1底部岩层11的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层中任意岩层11相对其下伏岩层的滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000217
在步骤3)中，各岩层11的厚度相等时，地质体模型1底部岩层11的原始底边界与横坐标轴重合，确定第二部分岩层中各岩层11的右上角顶点
Figure GDA0002402947890000218
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000219
Figure GDA00024029478900002110
Figure GDA00024029478900002111
Figure GDA00024029478900002112
在步骤3)中，各岩层11的厚度相等时，地质体模型1底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动到第二部分岩层上另一点(x′L，y′L)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000221
Figure GDA0002402947890000222
在步骤3)中，各岩层11的厚度相等时，地质体模型1底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第三部分岩层各岩层11中左下角顶点
Figure GDA0002402947890000223
Figure GDA0002402947890000224
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000225
Figure GDA0002402947890000226
Figure GDA0002402947890000227
Figure GDA0002402947890000228
在步骤3)中，各岩层11的厚度相等时，地质体模型1底部岩层11的原始底边界与横坐标轴重合，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到第三部分岩层11上的另一点(x′R，y′R)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000229
Figure GDA00024029478900002210
在步骤3)中，确定第二部分岩层中第i层11左边界的点经过膝折构造变形后的位置所依据的公式为：
Figure GDA00024029478900002211
式中，x′L(i)为第二部分岩层中第i层11左边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在步骤3)中，确定第二部分岩层中第i-1层11左边界上的点经过膝折构造后的位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000231
式中，x′L(i-1)为第二部分岩层中第i-1层11左边界上的点适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在步骤3)中，确定第二部分岩层相邻两岩层11的相对滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000232
在步骤3)中，确定第三部分岩层第i层11右边界上的点适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000233
式中，x′R(i)为第三部分岩层第i层11右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标，Length为地质体模型的整体长度；
在步骤3)中，确定第三部分岩层第i+1层11右边界上的点适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000234
式中，x′R(i+1)为第三部分岩层第i+1层11右边界上的点适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在步骤3)中，确定第三部分岩层相邻两岩层11的相对滑动量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000235
根据公式(51)和公式(56)，得出第二部分岩层和第三部分中相邻两岩层11之间的相对滑动量不相等。
在步骤4)中，确定地质体模型1中的点(0，Height)，并遵循第二部分岩层的运动准则，适应第一部分岩层的顶部岩层11运动后的新位置的横坐标的公式为：
Figure GDA0002402947890000241
式中，x′Li为点(0，Height)经过运动后位置的横坐标；
在步骤4)中，确定地质体模型1中的点(Length，0)，并遵行第三部分的运动准则，适应第一部分岩层的底部岩层11运动后新位置的横坐标的公式为：
Figure GDA0002402947890000242
式中，x′Ri为点(Length，0)运动后位置的横坐标；
在步骤4)中，确定地质体模型1膝折构造形成后的整体长度所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000243
在步骤4)中，确定地质体模型1膝折构造形成后整体长度的缩短量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000244
式中，ΔL为地质体模型上膝折构造形成后整体长度的缩短量。
在步骤4)中，确定第二部分岩层的底部岩层11经过适应第一部分岩层运动后新位置的纵坐标：
Figure GDA0002402947890000245
Figure GDA0002402947890000246
y'R＝yR+yright-ybottom-∑Thicki-1 (63)
Figure GDA0002402947890000247
在步骤4)中，确定第三部分岩层的顶部岩层11适应第一部分岩层顶部岩层运动后新位置的纵坐标的变形公式为：
Figure GDA0002402947890000251
式中，Thicktop为顶部岩层11的厚度；
在步骤4)中，确定地质体模型整体1高度的增加量所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000252
式中，ΔH为地质体模型1上膝折构造形成后整体高度的增加量。
在步骤3)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时(如图5所示)，确定第二部分岩层中各岩层11的右上角顶点右上角顶点
Figure GDA0002402947890000253
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000254
Figure GDA0002402947890000255
Figure GDA0002402947890000256
Δyleft＝yleft-(ybottom+∑Thicki) (70)
在步骤3)中，根据公式(67)～(70)，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动到(x′L，y′L)位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000257
Figure GDA0002402947890000258
在步骤3)中，各岩层11上的第一节理和第二节理均为直立节理时(如图5所示)，确定第三部分岩层各岩层11的左下角顶点
Figure GDA0002402947890000261
Figure GDA0002402947890000262
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000263
Figure GDA0002402947890000264
Figure GDA0002402947890000265
Δyright＝yright-ybottom-∑Thicki-1 (76)
在步骤3)中，根据公式(73)～(76)，确定第二部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到(x′R，y′R)位置所依据的公式为：
Figure GDA0002402947890000266
Figure GDA0002402947890000267
上述实施例中，在地质体模型1上膝折构造形成后第一部分岩层各岩层11的拐角处与第二部分岩层和第三部分岩层对应的岩层11之间分别形成多个三角形区域(如图4、图6所示)。
下面列举一具体的实施例：
首先建立二维地质体模型1，接着模拟地质体由未变形状态(如图1所示)至开始变形状态到第一部分岩层旋转30度状态(如图7～11)。地质体模型1包括10层岩层11，每层岩层11的厚度为5米。每层岩层11的岩性为坚硬的粉砂岩，每相邻两岩层之间夹有岩性为柔软的泥岩。地质体模型1的总厚度为50米，每层岩层11的长度均为200米，如图9所示，第一节理组12和第二节理组13分别为两条直线。其中，第一节理组12的方程为：
x1＝60 (79)
第二节理组13的方程为：
x2＝120 (80)
在挤压构造应力的作用下，第一部分岩层11发生整体旋转，且地质体模型1中相邻两岩层11之间均产生相对滑动。
如图7所示，第一部分岩层逆时针旋转5度，第一部分岩层中相邻两岩层11之间相对滑动量为0.218米，其中，水平分量为0.217米，垂向分量为0.019，第二部分岩层中相邻两岩层11之间的相对滑动量为0.218米，第三部分岩层中相邻两岩层11之间的相对滑动量也为0.218米。
如图11所示，第一部分岩层逆时针旋转30度，第一部分岩层11中相邻两岩层11之间相对滑动量为1.340米，其中水平分量为1.160米，垂向分量为0.670，第二部分岩层中相邻两岩层11之间的相对滑动量为1.340米，第三部分岩层中相邻两岩层11之间的相对滑动量也为1.340米。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)建立地质体模型，地质体模型包括多层岩层；
2)在地质体模型上间隔设置第一节理组和第二节理组；
3)在地质体模型上膝折构造的形成过程中，确定第一节理组和第二节理组之间的第一部分岩层的运动量，并确定第一节理组外侧的第二部分岩层和第二节理组外侧的第三部分岩层的运动量；
4)计算地质体模型上膝折构造形成后整体长度的缩短量和整体高度的增加量；
第一节理组和第二节理组呈平行布置；
在所述步骤2)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第一节理组所依据的方程为：
yl1＝kxl1+b1 (1)
式中，xl1为第一节理组上任意点的横坐标，yl1为第一节理组上任意点的纵坐标，b1为方程(1)的截距，以确定第一节理组的位置，k为斜率，k的绝对值为节理组的倾角，k的绝对值大于等于1，k的绝对值越大，表示节理组越陡；
在所述步骤2)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第二节理组所依据的方程为：
yl2＝kxl2+b2 (2)
式中，xl2为第二节理组上任意点的横坐标，yl2为第二节理组上任意点的纵坐标，b2为方程(2)的截距，以确定第二节理组的位置；
在所述步骤2)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第一部分岩层各岩层的左边界所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000011
式中，xzuo为确定第一部分岩层各岩层的左边界的横坐标，各岩层的左边界为一竖直的线段，各岩层左边界的纵坐标的最小值为ybottom+∑Thicki-1，各岩层左边界的纵坐标极大值为ybottom+∑Thicki，ratio为比例因子，0≤ratio≤1；此时ratio的地质意义是确保第一部分岩层中各岩层左边界的位置正好位于在由公式(1)确定的直线与相应岩层的顶边界和底边界的两个交点之间；
在所述步骤2)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第一部分岩层各岩层的右边界所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000021
式中，yyou为确定第一部分岩层各岩层右边界的横坐标，各岩层右边界为一竖直的线段，各岩层右边界的纵坐标的最小值为ybottom+∑Thicki-1，左边界纵坐标的极大值为ybottom+∑Thicki-1，此时ratio的地质意义是确保第一部分各岩层右边界的位置正好在由公式(2)确定的直线与相应岩层的顶边界和底边界的两个交点之间；
式中，ybotton为地质体模型底部岩层的原始底边界对应的y轴坐标值；
Thicki为第一部分岩层第i层岩层的厚度；
Thicki-1为第一部分岩层第i-1层岩层的厚度；
i为地质体模型上第i层的层号。
2.根据权利要求1所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组之间的第一部分岩层的运动量包括第一部分岩层的旋转运动量和第一部分岩层中相邻两岩层之间的相对滑动量；第一节理组外侧的第二部分岩层的运动量包括第二部分岩层的平移运动量和第二部分岩层相邻两岩层之间的相对滑动量；第二节理组外侧的第三部分岩层的运动量第三部分岩层的平移运动量和第三部分岩层中的相邻两岩层之间的相对滑动量。
3.根据权利要求1所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，第一部分岩层中各岩层在旋转的同时还相互间发生滑动，第一部分岩层中各岩层之间形成相应空间分别容纳第二部分岩层和第三部分岩层的相应岩层；
确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动到点(x′A，y′A)的位置，其运动量所依据的公式为：
xrotate＝(xA-xo)cosα+(yA-y0)sinα+xo (5)
yrotate＝-(xA - xo)sinα+(yA-yo)cosα+yo (6)
Figure FDA00024840866300000310
Figure FDA00024840866300000311
式中，α为旋转角度，单位为弧度，逆时针旋转时α为负，顺时针旋转时α为正，xrotate为第一部分岩层上任意点(xA，yA)相对于旋转点ro旋转角度α后转动部分的x分量，yrotate为第一部分岩层上任意点(xA，yA)相对于旋转点ro旋转角度α后转动部分的y分量，xo为旋转点ro的横坐标，yo为旋转点ro的纵坐标，xA为第一部分岩层上任意点(xA，yA)旋转前的横坐标，yA为第一部分岩层上任意点(xA，yA)旋转前的纵坐标，
Figure FDA0002484086630000031
为第一部分岩层中各岩层相对其下伏岩层滑动部分的x分量，
Figure FDA0002484086630000032
为第一部分岩层中各岩层相对其下伏岩层的滑动部分的y分量，其中第一部分岩层的底部岩层不发生滑动，x′A为第一部分岩层上任意点(xA，yA)旋转和滑动后的横坐标，y′A为第一部分岩层上任意点旋转和滑动后的纵坐标；
在所述步骤3)中，确定第一部分岩层中相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000033
Figure FDA0002484086630000034
式中，
Figure FDA0002484086630000035
为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层滑动的x分量，
Figure FDA0002484086630000036
为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层滑动的y分量，
Figure FDA0002484086630000037
Figure FDA0002484086630000038
分别为消弭第一部分岩层中相邻两岩层由于旋转角度α后各层位之间造成的体积占位的x分量和y分量，
Figure FDA0002484086630000039
分别为消弭两节理组的斜率造成的第一部分岩层中相邻两岩层之间的体积占位的x分量和y分量，i为地质体模型上第i层的层号；
在所述步骤3)中，确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动到第一部分岩层上的另一点(x′A，y′A)所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000041
Figure FDA0002484086630000042
在所述步骤3)中，确定第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层的滑动量所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000043
式中，Mi为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层的滑动量。
4.根据权利要求1所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第二部分岩层中各岩层的右上角顶点
Figure FDA0002484086630000044
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000045
Figure FDA0002484086630000046
Figure FDA0002484086630000047
Δyleft＝yleft-(ybottom+∑Thicki) (17)
式中，xleft为点P的横坐标，yleft为点P的纵坐标，Δxleft为点P相对于第二部分岩层中各岩层的右上角顶点运动后相对于运动前沿x轴的变化量，Δyleft为点P相对于第二部分岩层中各岩层的右上角顶点运动后相对于运动前沿y轴的变化量，ybottom为地质体模型底部岩层的原始底边界对应的y轴坐标值，公式(14)和(15)的地质学含义表示第二部分岩层中相应岩层的右上角顶点也是第一部分岩层中各岩层的左上角顶点，其运动规律受到第一部分岩层运动准则的限制；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)，适应于第一部分岩层的运动，运动到位置(x′L，y′L)所依据的公式为：
x′L＝xL+Δxleft (18)
y′L＝yL+Δyleft (19)
式中，x′L为第二部分任意点(xL，yL)运动后的横坐标，y′L为第二部分任意点(xL，yL)运动后的纵坐标，xL为第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动前的横坐标，yL为第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动前的纵坐标；
根据公式(14)～(19)，确定第二部分岩层上的任意点(xL，yL)运动到(x′L，y′L)的位置所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000051
Figure FDA0002484086630000052
式中，xo为旋转点的ro的横坐标；yo为旋转点的ro的纵坐标；α为旋转角度。
5.根据权利要求1所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第三部分岩层中各岩层的左下角顶点
Figure FDA0002484086630000053
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000054
Figure FDA0002484086630000055
Figure FDA0002484086630000056
Δyright＝yright-ybottom-∑Thicki-1 (25)
式中，xright为点Q的横坐标，yright为点Q的纵坐标，Δxright为点Q相对于第三部分岩层中各岩层的左下角顶点运动后相对于运动前沿x轴的变化量，Δyright为点Q相对于第三部分岩层中各岩层的左下角顶点运动后相对于运动前沿y轴的变化量，公式(22)和(23)的地质学含义表示第三部分岩层中各岩层的左下角顶点也是第一部分岩层中相应岩层的右下角顶点，其运动规律受到第一部分岩层运动准则的限制，∑Thicki-1为相应岩层的所有下伏岩层的总厚度，规定地质体模型底部岩层的∑Thicki-1为0，也就是∑Thick0＝0；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组均为直线时，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)适应于第一部分岩层的膝折构造变形，运动到(x′R，y′R)位置所依据的公式为：
x′R＝xR+Δxright (26)
y′R＝yR+Δyright (27)
式中，x′R为第三部分岩层任意点(xR，yR)运动后的横坐标值，y′R为第三部分岩层任意点(xR，yR)运动后纵坐标值，xR为第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动前的横坐标值，yR为第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动前的纵坐标值；
根据公式(22)～(27)，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到第三部分岩层上的另一点(x′R，y′R)的位置所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000061
Figure FDA0002484086630000062
式中，xo为旋转点的ro的横坐标；yo为旋转点的ro的纵坐标；α为旋转角度。
6.根据权利要求3所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层上的任意点(xA，yA)运动后的位置(x′A，y′A)的旋转运动分量所依据的公式为：
xrotate＝(xA-xo)cosα+(yA-y0)sinα+xo (30)
yrotate＝-(xA-xo)sinα+(yA-yo)cosα+yo (31)
x′A＝xrotate+(i-1)xslip (32)
y′A＝yrotate+(i-1)yslip (33)
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层中相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000071
Figure FDA0002484086630000072
式中，Height为地质体模型的原始总厚度，n为地质体模型的层数，
Figure FDA0002484086630000073
是每个岩层的厚度，
Figure FDA0002484086630000074
分别为消弭第一部分岩层中相邻两岩层由于旋转α角度后各层位之间造成的体积占位，
Figure FDA0002484086630000075
分别为消弭两节理组的斜率造成的第一部分岩层中相邻两岩层之间的体积占位的x分量和y分量，xslip为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层滑动部分的x分量，yslip为第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层滑动部分的y分量；
根据公式(30)～(35)，确定第一部分岩层上任意点(xA，yA)运动到(x′A，y′A)的位置所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000076
Figure FDA0002484086630000077
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第一部分岩层中任意岩层相对其下伏岩层的滑动量所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000078
。
7.根据权利要求4所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第二部分岩层中各岩层的右上角顶点
Figure FDA0002484086630000079
Figure FDA00024840866300000710
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000081
Figure FDA0002484086630000082
Figure FDA0002484086630000083
Figure FDA0002484086630000084
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动到第二部分岩层上另一点(x′L，y′L)所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000085
Figure FDA0002484086630000086
式中，Height为地质体模型的原始总厚度，n为地质体模型的层数。
8.根据权利要求5所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第三部分岩层各岩层中左下角顶点
Figure FDA0002484086630000087
Figure FDA0002484086630000088
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000089
Figure FDA00024840866300000810
Figure FDA00024840866300000811
Figure FDA00024840866300000812
在所述步骤3)中，各岩层的厚度相等时，地质体模型底部岩层的原始底边界与横坐标轴重合，确定第三部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到第三部分岩层上的另一点(x′R，y′R)所依据的公式为：
Figure FDA00024840866300000813
Figure FDA00024840866300000814
式中，Height为地质体模型的原始总厚度，n为地质体模型的层数。
9.根据权利要求4或5或7或8所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，确定第二部分岩层中第i层左边界的点经过膝折构造变形后的位置所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000091
式中，x′L(i)为第二部分岩层中第i层左边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在所述步骤3)中，确定第二部分岩层中第i-1层左边界上的点经过膝折构造后的位置所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000092
式中，x′L(i-1)为第二部分岩层中第i-1层左边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在所述步骤3)中，确定第二部分岩层相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000093
在所述步骤3)中，确定第三部分岩层第i层右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标，所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000094
式中，x′R(i)为第三部分岩层第i层右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标，Length为地质体模型的整体长度；
在所述步骤3)中，确定第三部分岩层第i+1层右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000095
式中，x′R(i+1)为第三部分岩层第i+1层右边界上的点为适应第一部分岩层中相应岩层的变形到达新位置的横坐标；
在所述步骤3)中，确定第三部分岩层相邻两岩层的相对滑动量所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000101
根据公式(51)和公式(56)，得出第二部分岩层和第三部分中相邻两岩层之间的相对滑动量不相等；
式中，xo为旋转点的ro的横坐标；yo为旋转点的ro的纵坐标；α为旋转角度；
Height为所有岩层的累计厚度；n为岩层的数目。
10.根据权利要求6所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤4)中，确定地质体模型中的点(0，Height)，并遵循第二部分岩层的运动准则，适应第一部分岩层的顶部岩层运动后的新位置的横坐标的公式为：
Figure FDA0002484086630000102
式中，x′Li为点(0，Height)经过运动后位置的横坐标；
在所述步骤4)中，确定地质体模型中的点(Length，0)，并遵行第三部分的运动准则，适应第一部分岩层的底部岩层运动后新位置的横坐标的公式为：
Figure FDA0002484086630000103
式中，x′Ri为点(Length，0)运动后位置的横坐标；
在所述步骤4)中，确定地质体模型膝折构造形成后的整体长度所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000104
在所述步骤4)中，确定地质体模型膝折构造形成后整体长度的缩短量所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000105
式中，ΔL为地质体模型上膝折构造形成后整体长度的缩短量；
Length为地质体模型的整体长度。
11.根据权利要求6所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤4)中，确定第二部分岩层的底部岩层经过适应第一部分运动后新位置的纵坐标：
Figure FDA0002484086630000111
Figure FDA0002484086630000112
y'R＝yR+yright-ybottom-∑Thicki-1 (63)
Figure FDA0002484086630000113
在所述步骤4)中，确定第三部分岩层的顶部岩层适应第一部分顶部岩层运动后新位置的纵坐标的变形公式为：
Figure FDA0002484086630000114
式中，Thicktop为顶部岩层的厚度；
在所述步骤4)中，确定地质体模型整体高度的增加量所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000115
式中，ΔH为地质体模型上膝折构造形成后整体高度的增加量。
12.根据权利要求1所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述地质体模型上膝折构造形成后所述第一部分岩层各所述岩层的拐角处与所述第二部分岩层和所述第三部分岩层对应的岩层之间分别形成多个三角形区域。
13.根据权利要求1所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第二部分岩层中各岩层的右上角顶点
Figure FDA0002484086630000116
Figure FDA0002484086630000121
运动到第二部分岩层上的点P(xleft，yleft)所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000122
Figure FDA0002484086630000123
Figure FDA0002484086630000124
Δyleft＝yleft-(ybottom+∑Thicki) (70)
在所述步骤3)中，根据公式(67)～(70)，确定第二部分岩层上任意点(xL，yL)运动到(x′L，y′L)位置所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000125
Figure FDA0002484086630000126
式中，xo为旋转点的ro的横坐标；yo为旋转点的ro的纵坐标；α为旋转角度。
14.根据权利要求1所述的一种获取高角度节理膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，各岩层上的第一节理和第二节理均为直立节理时，确定第三部分岩层各岩层的左下角顶点
Figure FDA0002484086630000127
运动到点Q(xright，yright)所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000128
Figure FDA0002484086630000129
Figure FDA00024840866300001210
Δyright＝yright-ybottom-∑Thicki-1 (76)
在所述步骤3)中，根据公式(73)～(76)，确定第二部分岩层上的任意点(xR，yR)运动到(x′R，y′R)位置所依据的公式为：
Figure FDA0002484086630000131
Figure FDA0002484086630000132
式中，xo为旋转点的ro的横坐标；yo为旋转点的ro的纵坐标；α为旋转角度。
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