CN109325246B - 一种获取扩容膝折构造的方法 - Google Patents

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CN109325246B CN201710646003.6A CN201710646003A CN109325246B CN 109325246 B CN109325246 B CN 109325246B CN 201710646003 A CN201710646003 A CN 201710646003A CN 109325246 B CN109325246 B CN 109325246B
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Abstract

本发明公开了一种获取扩容膝折构造的方法，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)在地质体模型上获取第一节理组和第二节理组，第一节理组与第二节理组呈间隔平行布置；3)在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，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，确定第一部分岩层中相邻两岩层之间的扩容量，并确定地质体模型的整体长度变化量和整体高度变化量。本发明能够定量分析膝折构造的形成过程和形成机制，并能够定量分析膝折构造形成过程中出现的扩容现象。

Description

一种获取扩容膝折构造的方法
技术领域
本发明涉及一种获取扩容膝折构造的方法，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均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。另外，通过对一般构造恢复软件的调查，由于目前的商业软件还没有针对膝折构造的算法和模块，因此无法分析膝折构造形成过程中出现的扩容现象。导致不便于在工业上定量评价矿脉的经济价值，以及扩容造成的通道是否相关矿液流动。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扩容膝折构造的方法。能够定量分析膝折构造的形成过程和形成机制，并能够定量分析膝折构造形成过程中出现的扩容现象。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种获取扩容膝折构造的方法，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)在地质体模型上获取第一节理组和第二节理组，第一节理组与第二节理组呈间隔平行布置；3)在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，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，确定第一部分岩层中相邻两岩层之间的扩容量，并确定地质体模型的整体长度变化量和整体高度变化量。
第一节理组包括多个沿地质体模型各岩层上、下依次布置的第一节理；第二节理组也包括多个沿地质体模型各岩层上、下依次布置的第一节理；
①第一节理组和第二节理组分别为直线：
在所述步骤2)中，第一节理组为直线时，确定第一节理组所依据的公式为：
yA＝kxA+b1 (1)
式中，xA为第一节理组上任意点的横坐标，yA为第一节理组上任意点的纵坐标，b1为公式(1)的截距，b1确定第一节理组的位置；
在所述步骤2)中，第二节理组为直线时，确定第二节理组所依据的公式为：
yB＝kxB+b2 (2)
式中，xB为第二节理组上任意点的横坐标，yB为第二节理组上任意点的纵坐标，b2为公式(2)的截距，b2确定第二节理组的位置；
k是公式(1)和(2)的斜率，确定第一节理组和第二节理组的倾斜程度；
②位于地质体模型上每一岩层上的第一节理均为一条线段，位于地质体模型上每一岩层上的第二节理也均为一条线段，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状；
在所述步骤2)中，第一节理组呈锯齿状时，确定各岩层中第一节理所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000021
式中，ybottom为地质体模型底边界的纵坐标，∑Thicki-1第i层的下伏岩层的累积厚度，Thicki为第i层的厚度，Factora为比例因子；
在所述步骤2)中，第二节理组呈锯齿状时，确定各岩层中第二节理所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000022
在地质体模型上设置旋转轴，旋转轴与第一节理组和第二节理组呈平行布置，在旋转轴与各岩层的横向中心线相交的位置设置成各岩层对应的旋转点，在构造应力的作用下，各岩层分别绕各岩层上相应的旋转点旋转，膝折构造形成后，旋转角度为α；
在所述步骤3)中，确定旋转轴所依据的公式为：
yE＝kxE+b3 (5)
式中，xE为各岩层旋转点的横坐标，yE为各岩层旋转点对应的纵坐标，b3为公式(5)的截距，b3确定旋转轴的位置；
在所述步骤3)中，确定每一岩层的旋转点所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000031
y(i,0)＝ybottom+∑Thicki-1+Factorb×Thicki (7)
式中，x(i,0)为第i岩层旋转点的横坐标值，y(i,0)为第i岩层旋转点的纵坐标值，Factorb为比例因子，Factorb的数值确定第一部分岩层各岩层旋转中心的位置，从理论上，Factorb以为一切实数，Factorb一般介于0～1之间，Factorb为0时，代表旋转点位于每一岩层的底部，Factorb为1时，代表旋转点在每一岩层的顶部。
第一部分岩层中每一岩层上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)；
在所述步骤3)中，确定点(x'S，y'S)所依据的公式为：
x'S＝(xS-x(i,0))cosα+(yS-y(i,0))sinα+x(i,0) (8)
y'S＝-(xS-x(i,0))sinα+(yS-y(i,0))cosα+y(i,0) (9)
式中，x'S为地质体模型上每一岩层上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)的横坐标，y'S为地质体模型上每一岩层上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)的纵坐标，xS为地质体模型上任意点(xS，yS)的横坐标，yS为地质体模型上任意点(xS，yS)的纵坐标。
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'1，y'1)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000032
y1＝ybottom+∑Thicki (11)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'1，y'1)所依据的公式为：
x'1＝(x1-x(i,0))cosα+(y1-y(i,0))sinα+x(i,0) (12)
y'1＝-(x1-x(i,0))sinα+(y1-y(i,0))cosα+y(i,0) (13)
根据公式(6)、(7)和(10)～(13)，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)到达点(x'1，y'1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000041
Figure GDA0003284645620000042
根据公式(14)和(15)，第二部分任意岩层上点(xI，yI)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000043
Figure GDA0003284645620000044
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000045
y2＝ybottom+∑Thicki-1 (19)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式为：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (20)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (21)
根据公式(6)、(7)和(18)～(21)，确定第三部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000046
Figure GDA0003284645620000047
根据公式(22)和(23)，第三部分任意岩层上的点(xΙΙ，yΙΙ)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000051
Figure GDA0003284645620000052
根据公式(14)和公式(22)，确定地质体模型中每一岩层整体长度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000053
根据公式(15)和公式(23)，确定地质体模型中每一岩层的高度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000054
确定地质体模型整体高度的变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000055
式中，Height为地质体模型的原始整体高度，Thicktop为地质体模型顶部岩层的原始高度，Thick1地质体模型底部岩层的原始高度。
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'1，y'1)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000056
y1＝ybottom+∑Thicki (30)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'1，y'1)的位置，所依据的公式为：
x'1＝(x1-x(i,0))cosα+(y1-y(i,0))sinα+x(i,0) (31)
y'1＝-(x1-x(i,0))sinα+(y1-y(i,0))cosα+x(i,0) (32)
根据公式(6)、(7)和(29)～(32)，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)到达点(x'1，y'1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000057
Figure GDA0003284645620000058
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第二部分任意岩层上点(xI，yI)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000061
Figure GDA0003284645620000062
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000063
y2＝ybottom+∑Thicki-1 (38)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式为：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (39)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (40)
根据公式(6)、(7)和(37)～(40)，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000064
Figure GDA0003284645620000065
根据公式(41)和(42)，第三部分岩层中任意岩层上的点(xII，yII)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000066
Figure GDA0003284645620000067
根据公式(33)和(41)，确定地质体模型中每一岩层整体长度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000068
根据公式(34)和(42)，确定地质体模型中每一岩层高度的变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000069
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第二部分岩层中每一岩层的右边界中点(xo，yo)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'o，y'o)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，确定第二部分岩层中每一岩层的右边界中点(xo，yo)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000071
yo＝ybottom+∑Thicki-1+0.5×Thicki (48)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'o，y'o)的位置，所依据的公式为：
x'o＝(xo-x(i,0))cosα+(yo-y(i,0))sinα+x(i,0) (49)
y'o＝-(xo-x(i,0))sinα+(yo-y(i,0))cosα+y(i,0) (50)
根据公式(6)、(7)和(47)～(50)，确定第二部分岩层中每一岩层的右边界中点(xo，yo)到达点(x'o，y'o)后位置的变化量(Δxo，Δyo)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000072
Figure GDA0003284645620000073
根据公式(51)和(52)，第二部分任意岩层上点(xI，yI)，为了适应第一部分的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000074
Figure GDA0003284645620000075
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第三部分岩层中每一岩层的左边界中点(xu，yu)响应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'u，y'u)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，确定第三部分岩层中每一岩层的左边界中点(xu，yu)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000076
yu＝ybottom+∑Thicki-1+0.5×Thicki (56)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'u，y'u)所依据的公式为：
x'u＝(xu-x(i,0))cosα+(yu-y(i,0))sinα+x(i,0) (57)
y'u＝-(xu-x(i,0))sinα+(yu-y(i,0))cosα+y(i,0) (58)
根据公式(6)、(7)和(55)～(58)，确定第三部分岩层中每一岩层的左边界中点(xu，yu)到达点(x'u，y'u)后位置的变化量(Δxu，Δyu)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000081
Figure GDA0003284645620000082
根据公式(59)和公式(60)，第三部分任意岩层上的点(xΙΙ，yΙΙ)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000083
Figure GDA0003284645620000084
根据公式(51)和(59)，确定地质体模型中每一岩层的整体长度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000085
根据公式(52)和公式(60)，确定地质体模型中每一岩层高度的变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000086
地质体模型各岩层等厚时，确定各等厚岩层旋转点所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000087
Figure GDA0003284645620000088
式中，n为岩层数量，定义地质体模型的底层为第一层，地质体模型的顶层为第n层，此时，i为各岩层的层号；
地质体模型底层的底边界与横坐标轴重合，每一岩层的旋转点位于各岩层的厚度平分线上，确定地质体模型中每一岩层的旋转点所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000089
Figure GDA00032846456200000810
第一节理组和第二节理组分别为直线时，初始地质体模型的底层的底边界为横坐标轴重合，第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'1，y'1)；
在所述步骤3)中，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000091
Figure GDA0003284645620000092
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'1，y'1)所依据的公式为：
x'1＝(x1-x(i,0))cosα+(y1-y(i,0))sinα+x(i,0) (71)
y'1＝-(x1-x(i,0))sinα+(y1-y(i,0))cosα+y(i,0) (72)
根据公式(67)～(72)，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)到达点(x'1，y'1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000093
Figure GDA0003284645620000094
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000095
Figure GDA0003284645620000096
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (77)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (78)
根据公式(67)、(68)和(75)～(78)，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000097
Figure GDA0003284645620000098
根据公式(73)和(79)，确定地质体模型中每一岩层的整体长度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000099
根据公式(74)和(80)，确定地质体模型的整体高度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000101
所述地质体模型为二维模型；记录所述第一节理组与所述地质体模型中任意一原始岩层的顶部和底部分别交于点A和点E，由点A向相应所述原始岩层的底部做垂线交于点H，记录任意所述原始岩层的厚度AH，同时记录所述第一节理组的斜率，膝折构造形成后，由A点向扩容后的相应岩层底部的延长线做垂线交于点D，并记录膝折构造形成后的所述第一部分岩层中各所述岩层的厚度AD；
在所述步骤3)中，确定AH的长度所依据的公式为：
AH＝Thicki (83)
在所述步骤3)中，确定AE的长度所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000102
在所述步骤3)中，确定AD的长度所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000103
由公式(83)和(85)，膝折构造的形成后，确定所述地质体模型中每一所述岩层的扩容量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000104
根据公式(86)，当arctan(-k)+α＝π/2时，其地质含义表示所述第一部分岩层中的各所述岩层旋转到和由公式(1)或(2)确定的直线垂直时，每一所述岩层之间出现扩容的空间呈极大值。
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第一节理和第二节理，在受到挤压构造应力的作用下，形成扩容膝折构造的过程，本发明能够定量分析扩容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节理组和第二节理组之间的第一部分岩层中相邻两岩层之间的扩容量的公式，并提出了确定地质体模型的整体长度变化量的公式和整体厚度变化量公式，本发明能够准确且快速地计算扩容膝折构造的形成过程中的扩容量，同时能够准确地地质体模型上任意点的计算运动量。3、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，还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是本发明第一节理组和第二节理组均为锯齿状时的结构示意图
图4是本发明旋转轴的结构示意图；
图5是本发明地质体模型第一部分岩层各岩层绕旋转轴旋转的结构示意图；
图6是本发明地质体模型膝折构造形成时的结构示意图；
图7是本发明地质体模型膝折构造形成时测量第一部分岩层中各岩层厚度的结构示意图；
图8是本发明地质体模型第一部分岩层旋转5度的结构示意图；
图9是本发明地质体模型第一部分岩层旋转10度的结构示意图；
图10是本发明地质体模型第一部分岩层旋转15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。
2)在地质体模型1上获取第一节理组12和第二节理组13；第一节理组12与第二节理组13呈间隔平行布置。
第一节理组12包括多个沿地质体模型1各岩层11上、下依次布置的第一节理(裂缝)。第二节理组13也包括多个沿地质体模型1各岩层11上、下依次布置的第一节理。
①第一节理组12和第二节理组13分别为直线(如图2所示)：
在步骤2)中，第一节理组12为直线时，确定第一节理组12所依据的公式为：
yA＝kxA+b1 (1)
式中，xA为第一节理组上任意点的横坐标，yA为第一节理组上任意点的纵坐标，b1为公式(1)的截距，b1确定第一节理组12的位置，k是斜率，确定第一节理组12的倾斜程度。
在步骤2)中，第二节理组13为直线时，确定第二节理组13所依据的公式为：
yB＝kxB+b2 (2)
式中，xB为第二节理组上任意点的横坐标，yB为第二节理组上任意点的纵坐标，b2为公式(2)的截距，b2确定第二节理组13的位置，k是斜率，确定第二节理组13的倾斜程度。
其中，根据公式(1)能够确定地质体模型1中每一岩层11的左边界，根据公式(2)能够确定地质体模型1中每一岩层11的右边界。
②位于地质体模型1上每一岩层11上的第一节理均为一条线段，位于地质体模型1上每一岩层11上的第二节理也均为一条线段，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状(如图3所示)。
在步骤2)中，第一节理组12呈锯齿状时，确定各岩层11中第一节理所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000121
式中，ybottom为地质体模型1底边界的纵坐标，∑Thicki-1为第i层的下伏岩层11的累积厚度，对于地质体模型1的底层岩层11的下伏岩层的累计厚度定义为0(这显然和实际相悖，但这是为了进行模拟计算作的一种假设)，Thicki为第i层的厚度，Factora为比例因子。
第二节理组13呈锯齿状时，确定各岩层11中第二节理所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000131
3)在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，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，确定第一部分岩层中相邻两岩层11之间的扩容量，并确定地质体模型1的整体长度变化量和整体高度变化量。
在步骤3)中，如图4～6所示，在地质体模型1上设置旋转轴14，旋转轴14与第一节理组12和第二节理组13呈平行布置，在旋转轴14与各岩层11的横向中心线相交的位置设置成各岩层11对应的旋转点(x(i,0)，y(i,0))，在构造应力的作用下，各岩层11分别绕各岩层上相应的旋转点旋转，膝折构造形成后，旋转角度为α。
在步骤3)中，确定旋转轴14所依据的公式为：
yE＝kxE+b3 (5)
式中，xE为各岩层11旋转点的横坐标，yE为各岩层11旋转点对应的纵坐标，b3为公式(5)的截距，b3确定旋转轴的位置。
在步骤3)中，确定每一岩层11的旋转点(x(i,0)，y(i,0))所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000132
y(i,0)＝ybottom+∑Thicki-1+Factorb×Thicki (7)
式中，x(i,0)为第i岩层11旋转点的横坐标值，y(i,0)为第i岩层11旋转点的纵坐标值，Factorb为比例因子，Factorb数值确定第一部分岩层各岩层11旋转中心的位置，从理论上，Factorb可以为一切实数，在实际应用中，Factorb一般介于0～1之间，Factorb为0时，代表旋转点位于每一岩层11的底部，Factorb为1时，代表旋转点在每一岩层11的顶部。
第一部分岩层中每一岩层11上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层11的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)。
在步骤3)中，确定点(x'S，y'S)所依据的公式为：
x'S＝(xS-x(i,0))cosα+(yS-y(i,0))sinα+x(i,0) (8)
y'S＝-(xS-x(i,0))sinα+(yS-y(i,0))cosα+y(i,0) (9)
式中，x'S为地质体模型1上每一岩层11上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)的横坐标，y'S为地质体模型上每一岩层11上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)的纵坐标，xS为地质体模型1上任意点(xS，yS)的横坐标，yS为地质体模型任意点(xS，yS)的纵坐标。
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别为直线时，第二部分岩层中每一岩层11的右上角顶点(x1，y1)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'1，y'1)。
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别为直线时，确定第二部分岩层中每一岩层11的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000141
y1＝ybottom+∑Thicki (11)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'1，y'1)所依据的公式为：
x'1＝(x1-x(i,0))cosα+(y1-y(i,0))sinα+x(i,0) (12)
y'1＝-(x1-x(i,0))sinα+(y1-y(i,0))cosα+y(i,0) (13)
根据公式(6)、(7)和(10)～(13)，确定第二部分岩层中每一岩层11的右上角顶点(x1，y1)到达点(x'1，y'1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000142
Figure GDA0003284645620000143
根据公式(14)和(15)，第二部分任意岩层上点(xI，yI)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000144
Figure GDA0003284645620000145
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别为直线时，第三部分岩层中每一岩层11的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)；
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别为直线时，确定第三部分岩层中每一岩层11的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000151
y2＝ybottom+∑Thicki-1 (19)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式为：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (20)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (21)
根据公式(6)、(7)和(18)～(21)，确定第三部分岩层中每一岩层11的右上角顶点(x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000152
Figure GDA0003284645620000153
根据公式(22)和(23)，第三部分任意岩层11上的点(xΙΙ，yΙΙ)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000154
Figure GDA0003284645620000155
根据公式(14)和公式(22)，确定地质体模型1中每一岩层11整体长度(横轴方向，也称缩短量)变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000156
根据公式(15)和公式(23)，确定地质体模型1中每一岩层11的高度(纵轴方向)变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000157
确定地质体模型整体1高度的变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000158
式中，Height为地质体模型1的原始整体高度，Thicktop为地质体模型1顶部岩层的原始高度，Thick1原始地质体模型1底部岩层的原始高度。
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，第二部分岩层中每一岩层11的右上角顶点(x1，y1)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'1，y'1)；
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，确定第二部分岩层中每一岩层11的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000161
y1＝ybottom+∑Thicki (30)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'1，y'1)的位置，所依据的公式为：
x'1＝(x1-x(i,0))cosα+(y1-y(i,0))sinα+x(i,0) (31)
y'1＝-(x1-x(i,0))sinα+(y1-y(i,0))cosα+x(i,0) (32)
根据公式(6)、(7)和(29)～(32)，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)到达点(x'1，y'1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000162
Figure GDA0003284645620000163
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，第二部分任意岩层11上点(xI，yI)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000164
Figure GDA0003284645620000165
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，第三部分岩层中每一岩层11的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层11的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)；
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，确定第三部分岩层中每一岩层11的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000166
y2＝ybottom+∑Thicki-1 (38)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式为：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (39)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (40)
根据公式(6)、(7)和(37)～(40)，确定第三部分岩层中每一岩层11的左下角顶点(x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000171
Figure GDA0003284645620000172
根据公式(41)和(42)，第三部分中任意岩层11上的点(xΙΙ，yΙΙ)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000173
Figure GDA0003284645620000174
根据公式(33)和(41)，确定地质体模型1中每一岩层11整体长度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000175
根据公式(34)和(42)，确定地质体模型中每一岩层11高度的变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000176
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，第二部分岩层中每一岩层11的右边界中点(xo，yo)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'o，y'o)；
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，确定第二部分岩层中每一岩层11的右边界中点(xo，yo)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000177
yo＝ybottom+∑Thicki-1+0.5×Thicki (48)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'o，y'o)的位置，所依据的公式为：
x'o＝(xo-x(i,0))cosα+(yo-y(i,0))sinα+x(i,0) (49)
y'o＝-(xo-x(i,0))sinα+(yo-y(i,0))cosα+y(i,0) (50)
根据公式(6)、(7)和(47)～(50)，确定第二部分岩层中每一岩层11的右边界中点(xo，yo)到达点(x'o，y'o)后位置的变化量(Δxo，Δyo)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000178
Figure GDA0003284645620000181
根据公式(51)和(52)，第二部分任意岩层11上点(xI，yI)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000182
Figure GDA0003284645620000183
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，第三部分岩层中每一岩层11的左边界中点(xu，yu)响应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'u，y'u)；
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别呈锯齿状时，确定第三部分岩层中每一岩层11的左边界中点(xu，yu)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000184
yu＝ybottom+∑Thicki-1+0.5×Thicki (56)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'u，y'u)所依据的公式为：
x'u＝(xu-x(i,0))cosα+(yu-y(i,0))sinα+x(i,0) (57)
y'u＝-(xu-x(i,0))sinα+(yu-y(i,0))cosα+y(i,0) (58)
根据公式(6)、(7)和(55)～(58)，确定第三部分岩层中每一岩层11的左边界中点(xu，yu)到达点(x'u，y'u)后位置的变化量(Δxu，Δyu)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000185
Figure GDA0003284645620000186
根据公式(59)和公式(60)，第三部分任意岩层11上的点(xΙΙ，yΙΙ)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000187
Figure GDA0003284645620000188
根据公式(51)和(59)，确定地质体模型1中每一岩层11的整体长度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000189
根据公式(52)和公式(60)，确定地质体模型中每一岩层11高度的变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000191
上述实施例中，地质体模型1各岩层11等厚时，确定各岩层11旋转点所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000192
Figure GDA0003284645620000193
式中，n为岩层11的数量，定义地质体模型1的底层为第一层，地质体模型1的顶层为第n层，此时，i为各岩层的层号；
地质体模型1底层的底边界与横坐标轴重合，每一岩层11的旋转点位于各岩层11的厚度平分线上，确定地质体模型中每一岩层11的旋转点所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000194
Figure GDA0003284645620000195
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别为直线时，初始地质体模型1的底层的底边界为横坐标轴重合，第二部分岩层中每一岩层11的右上角顶点(x1，y1)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x′1，y′1)；
在步骤3)中，确定第二部分岩层中每一岩层11的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000196
Figure GDA0003284645620000197
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x′1，y′1)所依据的公式为：
x′1＝(x1-x(i，0))cosα+(y1-y(i，0))sinα+x(i，0) (71)
y′1＝-(x1-x(i，0))sinα+(y1-y(i，0))cosα+y(i，0) (72)
根据公式(67)～(72)，确定第二部分岩层中每岩层11的右上角顶点(x1，y1)到达点(x′1，y′1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000198
Figure GDA0003284645620000199
在步骤3)中，第一节理组12和第二节理组13分别为直线时，第三部分岩层中每一岩层11的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层11的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)，确定第三部分岩层中每一岩层11的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000201
Figure GDA0003284645620000202
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (77)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (78)
根据公式(67)、(68)和(75)～(78)，确定第三部分岩层中每一岩层11的左下角顶点x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000203
Figure GDA0003284645620000204
根据公式(73)和(79)，确定地质体模型1中每一岩层11的整体长度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000205
根据公式(74)和(80)，确定地质体模型1的整体高度变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000206
在步骤3)中，如图7所示，记录第一节理组12与地质体模型1中任意一原始岩层11的顶部和底部分别交于点A和点E，由点A向相应岩层11的底部做垂线交于点H，记录任意原始岩层11的厚度AH，同时记录第一节理组12的斜率，膝折构造形成后，由A点向扩容后的相应岩层11底部的延长线做垂线交于点D，并记录膝折构造形成后的第一部分岩层各岩层11的厚度AD。
在步骤3)中，确定AH的长度所依据的公式为：
AH＝Thicki (83)
在所述步骤3)中，确定AE的长度所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000207
在所述步骤3)中，确定AD的长度所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000211
由公式(83)和(85)，膝折构造的形成后，确定所述地质体模型中每一所述岩层的扩容量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000212
根据公式(86)，当arctan(-k)+α＝π/2时，其地质含义表示所述第一部分岩层中的各岩层11旋转到和由公式(1)或(2)确定的直线垂直时，每一岩层11之间出现扩容的空间呈极大值。
上述实施例中，在步骤3)中，地质体模型1中各岩层11的原始厚度相等时，
在步骤3)中，确定AH的长度所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000213
在步骤3)中，确定AE的长度所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000214
在步骤3)中，确定AD的长度所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000215
由公式(86)和(88)，膝折构造的形成后，因为地质体模型1为二维模型，因此确定地质体模型中每一岩层11厚度的变化量所依据的公式为：
Figure GDA0003284645620000216
根据公式(89)，当arctan(-k)+α＝π/2时，其地质含义就是当第一部分岩层中的各岩层11旋转到和由公式(1)或(2)确定的直线垂直时，每一岩层11之间出现扩容的空间呈极大值。
上述实施例中，在步骤3)中，地质体模型1的第一部分岩层中各岩层11绕旋转轴旋转时，k值为负，逆时针旋转，k值为正，顺时针旋转。
上述实施例中，地质体模型1为二维模型。
下面列举一具体的实施例：
本实施例模拟了地质体由未变形状态(如图1～4所示)到轻度膝折再到膝折构造形成状态(如图6、图8～10所示)。建立地质体模型1，地质体模型1包括10层岩层11，每一岩层11的厚度均为5米。每一岩层11的岩性均设置成坚硬的粉砂岩，相邻每两岩层11之间设置成薄层，岩性均为柔软泥岩。地质体模型1的总厚度为50米，每一岩层11的长度均为200米。
第一节理组12和第二节理组13为两条互相平行的直线，其中，第一节理组12的公式为：
yA＝-1.732xA+137.603 (91)
第二节理组13的公式为：
yB＝-1.732xB+258.846 (92)
两条直线的斜率均为-1.732，每一直线与x轴正方向的夹角为均为120度，两条直线的水平宽度为70米。相邻两岩层11的垂向厚度为50米，膝折构造形成后相邻两岩层11的厚度为60.62米。
旋转轴14与第一节理组12重合，旋转点(x(i,0),y(i,0))位于第一节理组12上。下盘固定，第一部分岩层和第三部分岩层中的各岩层11按照运动准则发生构造运动。接着第一部分岩层中各岩层11均被抬升，第三部分岩层中各岩层11也被抬升且同时向第二部分岩层方向运动。当膝折构造形成后，第一部分岩层的各岩层与第一节理组12和第二节理组13垂直时，第一部分岩层中各岩层11之间的扩容量达到呈极大值，同时，地质体模型1的整体长度变短。
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 (9)

1.一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)建立地质体模型，地质体模型包括多层岩层；
步骤2)在地质体模型上获取第一节理组和第二节理组，第一节理组与第二节理组呈间隔平行布置；
步骤3)在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，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，确定第一部分岩层中相邻两岩层之间的扩容量，并确定地质体模型的整体长度变化量和整体高度变化量；
第一节理组包括多个沿地质体模型各岩层上、下依次布置的第一节理；第二节理组也包括多个沿地质体模型各岩层上、下依次布置的第二节理；
①第一节理组和第二节理组分别为直线：
在所述步骤2)中，第一节理组为直线时，确定第一节理组所依据的公式为：
yA＝kxA+b1 (1)
式中，xA为第一节理组上任意点的横坐标，yA为第一节理组上任意点的纵坐标，b1为公式(1)的截距，b1确定第一节理组的位置；
在所述步骤2)中，第二节理组为直线时，确定第二节理组所依据的公式为：
yB＝kxB+b2 (2)
式中，xB为第二节理组上任意点的横坐标，yB为第二节理组上任意点的纵坐标，b2为公式(2)的截距，b2确定第二节理组的位置；
k是公式(1)和(2)的斜率，确定第一节理组和第二节理组的倾斜程度；
②位于地质体模型上每一岩层上的第一节理均为一条线段，位于地质体模型上每一岩层上的第二节理也均为一条线段，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状；
在所述步骤2)中，第一节理组呈锯齿状时，确定各岩层中第一节理所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000011
式中，ybottom为地质体模型底边界的纵坐标，∑Thicki-1为第i层的下伏岩层的累积厚度，Thicki为第i层的厚度，Factora为比例因子；
在所述步骤2)中，第二节理组呈锯齿状时，确定各岩层中第二节理所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000021
2.根据权利要求1所述的一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，在地质体模型上设置旋转轴，旋转轴与第一节理组和第二节理组呈平行布置，在旋转轴与各岩层的横向中心线相交的位置设置成各岩层对应的旋转点，在构造应力的作用下，各岩层分别绕各岩层上相应的旋转点旋转，膝折构造形成后，旋转角度为α；
在所述步骤3)中，确定旋转轴所依据的公式为：
yE＝kxE+b3 (5)
式中，xE为各岩层旋转点的横坐标，yE为各岩层旋转点对应的纵坐标，b3为公式(5)的截距，b3确定旋转轴的位置；
在所述步骤3)中，确定每一岩层的旋转点所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000022
y(i,0)＝ybottom+∑Thicki-1+Factorb×Thicki (7)
式中，x(i,0)为第i岩层旋转点的横坐标值，y(i,0)为第i岩层旋转点的纵坐标值，Factorb为比例因子，Factorb的数值确定第一部分岩层各岩层旋转中心的位置，Factorb为一切实数，Factorb介于0～1之间，Factorb为0时，代表旋转点位于每一岩层的底部，Factorb为1时，代表旋转点在每一岩层的顶部。
3.根据权利要求1所述的一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，第一部分岩层中每一岩层上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)；
在所述步骤3)中，确定点(x'S，y'S)所依据的公式为：
x'S＝(xS-x(i,0))cosα+(yS-y(i,0))sinα+x(i,0) (8)
y'S＝-(xS-x(i,0))sinα+(yS-y(i,0))cosα+y(i,0) (9)
式中，x'S为地质体模型上每一岩层上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)的横坐标，y'S为地质体模型上每一岩层上的任意点(xS，yS)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'S，y'S)的纵坐标，xS为地质体模型上任意点(xS，yS)的横坐标，yS为地质体模型上任意点(xS，yS)的纵坐标，x(i,0)为第i岩层旋转点的横坐标值，y(i,0)为第i岩层旋转点的纵坐标值。
4.根据权利要求2或3所述的一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'1，y'1)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000031
y1＝ybottom+∑Thicki (11)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'1，y'1)所依据的公式为：
x'1＝(x1-x(i,0))cosα+(y1-y(i,0))sinα+x(i,0) (12)
y'1＝-(x1-x(i,0))sinα+(y1-y(i,0))cosα+y(i,0) (13)
根据公式(6)、(7)和(10)～(13)，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)到达点(x'1，y'1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000032
Figure FDA0003341102760000033
根据公式(14)和(15)，第二部分任意岩层上点(xI，yI)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000034
Figure FDA0003341102760000035
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000036
y2＝ybottom+∑Thicki-1 (19)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式为：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (20)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (21)
根据公式(6)、(7)和(18)～(21)，确定第三部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000041
Figure FDA0003341102760000042
根据公式(22)和(23)，第三部分任意岩层上的点(xΙΙ，yΙΙ)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000043
Figure FDA0003341102760000044
根据公式(14)和公式(22)，确定地质体模型中每一岩层整体长度变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000045
根据公式(15)和公式(23)，确定地质体模型中每一岩层的高度变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000046
确定地质体模型整体高度的变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000047
式中，Height为地质体模型的原始整体高度，Thicktop为地质体模型顶部岩层的原始高度，Thick1为地质体模型底部岩层的原始高度。
5.根据权利要求2或3所述的一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)围绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'1，y'1)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000051
y1＝ybottom+∑Thicki (30)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'1，y'1)的位置，所依据的公式为：
x'1＝(x1-x(i,0))cosα+(y1-y(i,0))sinα+x(i,0) (31)
y'1＝-(x1-x(i,0))sinα+(y1-y(i,0))cosα+x(i,0) (32)
根据公式(6)、(7)和(29)～(32)，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)到达点(x'1，y'1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000052
Figure FDA0003341102760000053
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第二部分任意岩层上点(xI，yI)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000054
Figure FDA0003341102760000055
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000056
y2＝ybottom+∑Thicki-1 (38)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式为：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (39)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (40)
根据公式(6)、(7)和(37)～(40)，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000057
Figure FDA0003341102760000061
根据公式(41)和(42)，第三部分岩层中任意岩层上的点(xΙΙ，yΙΙ)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000062
Figure FDA0003341102760000063
根据公式(33)和(41)，确定地质体模型中每一岩层整体长度变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000064
根据公式(34)和(42)，确定地质体模型中每一岩层高度的变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000065
6.根据权利要求2或3所述的一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第二部分岩层中每一岩层的右边界中点(xo，yo)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'o，y'o)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，确定第二部分岩层中每一岩层的右边界中点(xo，yo)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000066
yo＝ybottom+∑Thicki-1+0.5×Thicki (48)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'o，y'o)的位置，所依据的公式为：
x'o＝(xo-x(i,0))cosα+(yo-y(i,0))sinα+x(i,0) (49)
y'o＝-(xo-x(i,0))sinα+(yo-y(i,0))cosα+y(i,0) (50)
根据公式(6)、(7)和(47)～(50)，确定第二部分岩层中每一岩层的右边界中点(xo，yo)到达点(x'o，y'o)后位置的变化量(Δxo，Δyo)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000067
Figure FDA0003341102760000068
根据公式(51)和(52)，第二部分任意岩层上点(xI，yI)，为了适应第一部分的运动，运动到(x'I，y'I)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000071
Figure FDA0003341102760000072
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，第三部分岩层中每一岩层的左边界中点(xu，yu)响应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'u，y'u)；
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别呈锯齿状时，确定第三部分岩层中每一岩层的左边界中点(xu，yu)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000073
yu＝ybottom+∑Thicki-1+0.5×Thicki (56)
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'u，y'u)所依据的公式为：
x'u＝(xu-x(i,0))cosα+(yu-y(i,0))sinα+x(i,0) (57)
y'u＝-(xu-x(i,0))sinα+(yu-y(i,0))cosα+y(i,0) (58)
根据公式(6)、(7)和(55)～(58)，确定第三部分岩层中每一岩层的左边界中点(xu，yu)到达点(x'u，y'u)后位置的变化量(Δxu，Δyu)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000074
Figure FDA0003341102760000075
根据公式(59)和公式(60)，第三部分任意岩层上的点(xΙΙ，yΙΙ)，为了适应第一部分岩层的运动，运动到(x'ΙΙ，y'ΙΙ)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000076
Figure FDA0003341102760000077
根据公式(51)和(59)，确定地质体模型中每一岩层的整体长度变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000078
根据公式(52)和公式(60)，确定地质体模型中每一岩层高度的变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000079
7.根据权利要求1或2所述的一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，地质体模型各岩层等厚时，确定各等厚岩层旋转点所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000081
Figure FDA0003341102760000082
式中，n为岩层数量，定义地质体模型的底层为第一层，地质体模型的顶层为第n层，此时，i为各岩层的层号；Height为地质体模型的原始整体高度；
地质体模型底层的底边界与横坐标轴重合，每一岩层的旋转点位于各岩层的厚度平分线上，确定地质体模型中每一岩层的旋转点所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000083
Figure FDA0003341102760000084
8.根据权利要求7所述的一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，初始地质体模型的底层的底边界为横坐标轴重合，第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'1，y'1)；
在所述步骤3)中，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000085
Figure FDA0003341102760000086
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'1，y'1)所依据的公式为：
x'1＝(x1-x(i,0))cosα+(y1-y(i,0))sinα+x(i,0) (71)
y'1＝-(x1-x(i,0))sinα+(y1-y(i,0))cosα+y(i,0) (72)
根据公式(67)～(72)，确定第二部分岩层中每一岩层的右上角顶点(x1，y1)到达点(x'1，y'1)后位置的变化量(Δx1，Δy1)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000087
Figure FDA0003341102760000088
在所述步骤3)中，第一节理组和第二节理组分别为直线时，第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)绕相应岩层的旋转点旋转角度α后到达点(x'2，y'2)，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000091
Figure FDA0003341102760000092
根据公式(8)和公式(9)，确定点(x'2，y'2)所依据的公式：
x'2＝(x2-x(i,0))cosα+(y2-y(i,0))sinα+x(i,0) (77)
y'2＝-(x2-x(i,0))sinα+(y2-y(i,0))cosα+y(i,0) (78)
根据公式(67)、(68)和(75)～(78)，确定第三部分岩层中每一岩层的左下角顶点(x2，y2)到达点(x'2，y'2)后位置的变化量(Δx2，Δy2)所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000093
Figure FDA0003341102760000094
根据公式(73)和(79)，确定地质体模型中每一岩层的整体长度变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000095
根据公式(74)和(80)，确定地质体模型的整体高度变化量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000096
9.根据权利要求1所述的一种获取扩容膝折构造的方法，其特征在于，所述地质体模型为二维模型；记录所述第一节理组与所述地质体模型中任意一原始岩层的顶部交于点A，记录所述第一节理组与所述地质体模型中任意一原始岩层的底部交于点E，由点A向相应所述原始岩层的底部做垂线交于点H，记录任意所述原始岩层的厚度AH，同时记录所述第一节理组的斜率，膝折构造形成后，由A点向扩容后的相应岩层底部的延长线做垂线交于点D，并记录膝折构造形成后的所述第一部分岩层中各所述岩层的厚度AD；在构造应力的作用下，各岩层分别绕各岩层上相应的旋转点旋转，膝折构造形成后，旋转角度为α；
在所述步骤3)中，确定AH的长度所依据的公式为：
AH＝Thicki (83)
在所述步骤3)中，确定AE的长度所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000097
在所述步骤3)中，确定AD的长度所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000101
由公式(83)和(85)，膝折构造的形成后，确定所述地质体模型中每一所述岩层的扩容量所依据的公式为：
Figure FDA0003341102760000102
根据公式(86)，当arctan(-k)+α＝π/2时，其地质含义表示所述第一部分岩层中的各所述岩层旋转到和由公式(1)或(2)确定的直线垂直时，每一所述岩层之间出现扩容的空间呈极大值。
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