CN113050161B - 一种基于断层交面线的断裂走向断距图解计算方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于断层交面线的断裂走向断距图解计算方法，通过绘制典型地层界面等高线的断裂构造纲要图，并通过多种方法获取得到走向、倾向、倾角α、落差H落及延展长度L等基本地质产状，引入地质产状互相之间的数量关系，并通过图解方法，借用实际生产过程中地质产状实际数值与断裂纲要图地质产状数值之间的比例关系，通过相互之间的转换求得断层走向断距。上述的方法，可以提高矿产开采安全性，并降低矿产开采成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭地质勘探技术领域，具体涉及一种基于断层交面线的断裂走向断距图解计算方法。
背景技术
在矿产勘探过程中，矿层被断裂错断后断层两盘矿层相隔的距离是开发矿产不可缺少的资料，该数据对充分分析断层周缘安全煤柱的留置距离，进一步提高采煤生产产量，降低矿井开采安全事故发生具有重要意义。但相关技术人员仅关注断层沿倾斜方向的距离，即断层的落差与平错，而实际上断裂在走向上还有滑移距离，即走向断距，但前人关注不足。
目前，现有技术在计算沿断裂带走向断距的方法主要由以下几种：计算方法一：在已知断层总断距的基础上，通过求解总断距的倾伏角β来计算水平断距，即水平断距=总断距×cosβ；计算方法二：通过测量上覆地层扭动构造的压缩或拉伸量，估算出下伏断层的走滑方向的平移距离；计算方法三：通过计算研究区隆升或沉降速率与断层走向滑移速率之间的数值关系，间接求取走滑位移；计算方法四：将断层两侧同一时代地质体的位错距离，作为走滑运动指标来计算走滑断层平面位移大小；计算方法五：当沿着断层两侧的沉积体系相差甚大，找到断层两侧具有同一沉积体系的两个距离最短的对应层段，计算其最小走向滑移距离；计算方法六：在滑脱层与撕裂断层共同发育的区域，利用剖面上逆冲双重构造的几何学形态恢复，计算撕裂断层平面上的走滑距离，根据几何学上构造变形前后剖面面积守恒原理，推算出撕裂断层最终平面走滑位移大小，并受控于逆冲断层的数量、双重构造面积以及双重构造的高度；计算方法七：如CN110632654A公开的断块圈闭含油边界确定方法及装置，基于目标断层研究区的地震数据及测井数据得出断层及层位分布网格点，依此确定其走滑断距。
然而，现有技术中的上述方式至少存在有下述缺陷：1、基于上述计算方法一，断层的总断距很难求出，解决实际生产问题很困难。2、基于上述计算方法二，一般假设断面直立且无旋转，未考虑不同旋转角度的走滑位移计算方法，旋转情况下求解出的数值精度不高。3、基于上述计算方法三，主要适用于一些走滑拉分盆地中主动边界断层，不适用于其余构造内的小型构造的走滑断裂位移量计算。4、基于上述计算方法四及计算方法五，在断裂两侧找到具有同一标志性的特殊地质体的发现概率低，计算出概率较低。5、基于上述计算方法六，逆冲双重推覆构造的平面露头不易寻得，还需要忽略构造变形的横向拓展性，还需要考虑上覆地层滑移量、剥蚀情况及对盘逆冲分量的影响因素。6、基于上述计算方法七，地震数据与测井数据因精度不统一，不能很好地结合，且识别较困难，计算出概率较低。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种克服上述问题或者至少部分的解决上述问题的基于断层交面线的走向断距图解计算方法。
一种基于断层交面线的断裂走向断距图解计算方法，包括以下步骤：
步骤1，绘制区域内典型地层界面的标高等值线图；
步骤2，确定区域内断裂构造的基本产状，并将断裂基本产状绘制至标高等值线图上，构成研究区典型地层界面断裂纲要图；
步骤3，连接区域内断裂交面线两盘相同标高位置，并计算标高等值线间的图上距离数值；
步骤4，根据实际落差距离数值计算区域内断裂平错的实际数值；
步骤5，根据标高等值线间的图上距离数值和实际距离确定区域内单条断裂在断裂纲要图上的比例；
步骤6，根据步骤4得到的断裂平错实际数值和步骤5得到的单条断裂在断裂纲要图上的比例，计算断裂平错在断裂纲要图上的长度，并绘制断裂平错在图上的示意位置；
步骤7，连接断裂平错终止位置与另一条断层交面线相交位置，量取图上本段距离长度，即为单条断裂的走向断距图上距离，根据步骤5的比例计算断裂平错实际距离；
步骤8，根据区域构造演化背景，确定断裂走向方向，并在断裂纲要图上标上方向。
进一步地，所述步骤1中，基于典型地层界面，包括但不限于如煤层顶板、煤层底板、区域不整合面、凝灰岩特殊岩性段、铝土质泥岩特殊岩性段、底砾岩特殊岩性段的具有标志性的同时代层位，通过高程测量确定研究区各个位置的标高，并将其相同标高位置连接，绘制研究区典型地层界面的标高等值线图。
进一步地，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1，基于地质产状测量方法，包括但不限于如野外露头实测方法、地震资料解释方法、矿井地层勘察方法、钻井岩心揭露方法、井壁测井成像方法的地质产状测量方法，得到断裂的基本地质产状如走向、倾向、倾角α、延展长度L及落差H落；
步骤2.2，将由步骤2.1获得的基本地质产状，绘制到步骤1的研究区地层典型界面标高等值线图上，得到研究区典型地层界面断裂纲要图。
进一步地，所述步骤3中，连接研究区典型地层界面断裂纲要图上单条断裂两盘交面线W1及W2示意线上相同标高等值线A深度，以做出标高线，其中标高线延伸的方向代表断层面的走向，做过W2上标高等值线C深度垂直于标高线方向的垂线，其中垂线延伸的方向代表断层面的倾向；垂线的实际距离为标高等值线A深度与标高等值线C深度的绝对值。
进一步地，所述步骤4中，根据断层平错与落差之间的三角函数关系，计算得到断层平错的实际数值。
进一步地，所述步骤5中通过运用测量方法，包括但不限于量尺在纸质断裂纲要图图纸上进行量取，或电子计算机相关量尺软件在电子版本断裂纲要图图纸上量取距离；根据步骤3断层垂线的实际距离与量取的距离进行比例换算，得到单条断裂的比例，即X比。
进一步地，得到的断裂比例不与断裂纲要图的实际比例相同，每条断裂的实际比例因各条断层的基本产状的差异而皆不相同。
进一步地，所述步骤6包括以下步骤：
步骤6.1，通过运用根据步骤4得到的断裂平错实际数值和步骤5的比例X比，计算断层平错在断裂纲要图上的距离；
步骤6.2，将断层交面线W2上的任一点按此图上实际距离沿断层断面倾向方向移至平错终止处，即为该条断裂平错在断裂纲要图上的位置。
进一步地，所述步骤7包括以下步骤：
步骤7.1，将平错终止处沿断层面走向的方向朝断裂另一断层交面线W1移动，直至W1上，该条线便为该条断裂走向断距在断裂纲要图上的位置；
步骤7.2，通过运用步骤5的方法量取平错终止处和W2上点间图上距离，再按步骤5的比例X比换算成实际距离。
进一步地，所述步骤8中，在实际矿产生产或地质测算计算中，根据构造演化背景推断该典型地质界面的相对运动方向，并在断层一盘标记箭头指示该盘的相对运移方向。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：提出一种基于断层交线的走向断距图解计算方法，可以基于研究区目的层的构造纲要图上的地质基本产状，收集数据比较简单，考虑因素全面，易于操作和实现，并可以降低矿产开采的成本，提升用户的使用体验；本图解方法考虑到了走滑位移，求解出的数值精度高；不仅适用于一些走滑拉分盆地中主动边界断层，同时还适用于其余构造内的小型构造的走滑断裂位移量计算；本图解计算方法能够在断裂两侧找到具有同一标志性的特殊地质体，发现概率和计算出概率较高。
附图说明
图1是根据本发明实施例中的一种基于断层交线的走向断距图解计算方法的流程图。
图2是根据本发明实施例中的一种提供的走向断距图解计算方法的计算模型示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
图1示出本发明实施例中的一种基于断层交线的走向断距图解计算方法断裂纲要图绘制方式的流程图，如图1所示的走向断距图解计算方法，该方法包括：
步骤1：绘制研究区典型地层界面的标高等值线断裂纲要图。
其中，基于断层交线的断裂纲要图示意图可如图2所示。图2所示的基于断层交线的断裂纲要图示意图元素包括断裂一盘W1、断裂另一盘W2、标高等值线深度A、标高等值线深度B及标高等值线深度C。
步骤2：通过多种方法获取到断裂的基本地质产状，并将其标注至断裂纲要图上。
其中方法包括但不限于野外露头实测方法、地震资料解释方法、矿井地层勘察方法、钻井岩心揭露方法、井壁测井成像方法等地质产状测量方法；其中产状包括但不限于到断裂的走向、倾向Y、倾角α、延展长度L及落差H落等基本地质产状。
步骤3：做单条断裂相同标高的连接线，得到延伸方向的走向、倾向方向与距离。
其中单条断裂相同标高的连接线的绘制方法为连接研究区典型地层界面断裂纲要图上单条断裂两盘交线W1及W2示意线上相同标高等值线A深度上的两点P1及P2做标高线L1。
其中走向、倾向方向与距离代表方式为L1延伸的方向代表断层面的走向，做过W2上标高等值线C深度垂直于L1方向的H1，其中H1延伸的方向代表断层面的倾向，H1的距离代表标高等值线A深度与标高等值线C深度的绝对值H1实际，即H1实际=|A-C|。
步骤4：根据断层平错H平与落差H落之间的三角函数关系，计算可得到断层平错H平的实际数值H平实际。
其中三角函数关系为：H平实际=H落·tanα。
步骤5：通过运用测量方法量取纲要图距离为H1图，然后与实际距离进行换算，得到单条断裂的比例。
其中测量方法包括但不限于量尺在纸质断裂纲要图图纸上进行量取，电子计算机相关量尺软件在电子版本断裂纲要图图纸上进行量取。
其中比例换算方法：根据步骤3断层垂线H1的实际距离H1实际与量取的距离H1图进行比例换算，得到单条断裂的比例，即X比=H1实际/H1图，该断裂比例不与本断裂纲要图的实际比例相同，每条断裂的实际比例因各条断层的走向、倾向、倾角α、延展长度L及落差H落等基本产状的差异而皆不相同。
步骤6：通过比例，计算断层平错在断裂纲要图上的距离并绘制断裂平错位置。
其中断裂平错图上距离计算方式：运用步骤5的比例X比，计算断层平错在断裂纲要图上的距离H平图=(H平实际*H1图)/H1实际。
其中断裂平错图上绘制方式：将断层交线W2上的任一点P5按此图上实际距离H平图沿断层断面倾向方向移至平错终止处P4，即为该条断裂平错在断裂纲要图上的位置。
步骤7：计算断层走向断距的实际距离。
具体实施方式：将P4沿断层面走向（L1）的方向朝断裂另一断层交线W1移动，直至W1上的P3处，该条线便为该条断裂走向断距在断裂纲要图上的位置。
通过运用步骤5的方法量取P3和P4间图上距离H走图，再按步骤5的比例换算成实际距离H走实际，即为该断层的走向断距的距离。
步骤8：标识断裂相对运移方向。由于该断裂走向断距不仅有大小还有方向，在实际矿产生产或地质测算计算中，根据本研究区断裂构造演化背景，发现本断裂相对运移方向是朝向正上方运移，在断层一盘标记向上运移的箭头指示该盘的相对运移方向。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于断层交面线的断裂走向断距图解计算方法，其特征在于：所述图解计算方法包括以下步骤：
步骤1，绘制区域内典型地层界面的标高等值线图；
步骤2，确定区域内断裂构造的基本产状，并将断裂基本产状绘制至标高等值线图上，构成研究区典型地层界面断裂纲要图；
步骤3，连接区域内断裂交面线两盘相同标高位置，并计算标高等值线间的图上距离数值；
步骤3中，连接研究区典型地层界面断裂纲要图上单条断裂两盘交面线W1及W2示意线上相同标高等值线A深度，以做出标高线，其中标高线延伸的方向代表断层面的走向，做过W2上标高等值线C深度垂直于标高线方向的垂线，其中垂线延伸的方向代表断层面的倾向；垂线的实际距离为标高等值线A深度与标高等值线C深度的绝对值；
步骤4，根据实际落差距离数值计算区域内断裂平错的实际数值；
步骤4中，根据断层平错与落差之间的三角函数关系，计算得到断层平错的实际数值；
步骤5，根据标高等值线间的图上距离数值和实际距离确定区域内单条断裂在断裂纲要图上的比例；
步骤5中通过运用测量方法，包括量尺在纸质断裂纲要图图纸上进行量取，或电子计算机相关量尺软件在电子版本断裂纲要图图纸上量取距离；根据步骤3断层垂线的实际距离与量取的距离进行比例换算，得到单条断裂的比例，即X比；得到的断裂比例不与断裂纲要图的实际比例相同，每条断裂的实际比例因各条断层的基本产状的差异而皆不相同；
步骤6，根据步骤4得到的断裂平错实际数值和步骤5得到的单条断裂在断裂纲要图上的比例，计算断裂平错在断裂纲要图上的长度，并绘制断裂平错在图上的示意位置；
步骤6包括以下步骤：
步骤6.1，通过运用根据步骤4得到的断裂平错实际数值和步骤5的比例X比，计算断层平错在断裂纲要图上的距离；
步骤6.2，将断层交面线W2上的任一点按此图上实际距离沿断层断面倾向方向移至平错终止处，即为该条断裂平错在断裂纲要图上的位置；
步骤7，连接断裂平错终止位置与另一条断层交面线相交位置，量取图上本段距离长度，即为单条断裂的走向断距图上距离，根据步骤5的比例计算断裂平错实际距离；
步骤7包括以下步骤：
步骤7.1，将平错终止处沿断层面走向的方向朝断裂另一断层交面线W1移动，直至W1上，该条线便为该条断裂走向断距在断裂纲要图上的位置；
步骤7.2，通过运用步骤5的方法量取平错终止处和W2上点间图上距离，再按步骤5的比例X比换算成实际距离；
步骤8，根据区域构造演化背景，确定断裂走向方向，并在断裂纲要图上标上方向。
2.根据权利要求1所属的一种基于断层交面线的断裂走向断距图解计算方法，其特征在于：所述步骤1中，基于典型地层界面，包括煤层顶板、煤层底板、区域不整合面、凝灰岩特殊岩性段、铝土质泥岩特殊岩性段、底砾岩特殊岩性段的具有标志性的同时代层位，通过高程测量确定研究区各个位置的标高，并将其相同标高位置连接，绘制研究区典型地层界面的标高等值线图。
3.根据权利要求1所属的一种基于断层交面线的断裂走向断距图解计算方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1，基于地质产状测量方法，包括野外露头实测方法、地震资料解释方法、矿井地层勘察方法、钻井岩心揭露方法、井壁测井成像方法的地质产状测量方法，得到断裂的基本地质产状，包括走向、倾向、倾角α、延展长度L及落差H落；
步骤2.2，将由步骤2.1获得的基本地质产状，绘制到步骤1的研究区地层典型界面标高等值线图上，得到研究区典型地层界面断裂纲要图。
4.根据权利要求1所属的一种基于断层交面线的断裂走向断距图解计算方法，其特征在于：所述步骤8中，在实际矿产生产或地质测算计算中，根据构造演化背景推断该典型地质界面的相对运动方向，并在断层一盘标记箭头指示该盘的相对运移方向。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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