不同平衡剖面方法在伸展盆地中的应用研究 (1).docx

1、不同平衡剖面方法在伸展盆地中的应用研究常洪卫（中原油田分公司勘探开发科学研究院，河南濮阳457001）摘要：在研究伸展盆地的构造演化中，常利用GeoSec软件的平衡剖面技术进行构造演化，该演化技术有“特定模式回剥''和“人机交互式回剥”两种方法，通过伸展盆地构造演化实例将两种方法所得的演化剖面进行对比研究，得到演化的最优方法，即人机结合的交互式回剥可获得良好的构造演化效果。关键词：平衡剖面；构造演化3伸展盆地中图分类号:TE319+.2文献标识码:A文章编号：10067981（2014）19015103收稿日期：20140818作者简介常洪卫（1978年一），女，20084中国

2、石油大学北京）毕业，硕士研究生，工程师，现从事油藏地质和储量研兖工作。平衡剖面方法于1969年由Dahlstrom系统的提出后被广泛应用，并在构造定量研究中起到更大的作用，我国也利用平衡剖面技术来研究挤压区和伸展区的构'造变形&七以伸展盆地为例，伸展盆地的变形并不是单一的，如渤海湾盆地的内部就经历了多期构造运动，使得盆地内部的构造特征复杂，这就要求利用平衡剖面技术恢复时必须考虑多种影响因素,并选择最合理的方法进行剖面演化，以期得到最合理、准确的结果。GeoSec软件列出了多种计算方法供人们研究盆地变形，但针对复杂的研究对象，选择何种计算方法，如何研究已成为人们关注的焦点。南堡凹

3、陷是渤海湾地区新生代断裂形成的次一级构造单元，故以一条构造剖面演化为例来研究不同平衡剖面方法在伸展盆地中的应用。1方法简介在Geosec软件中对伸展盆地进行平衡剖面演化主要有“特定模式回剥”和“人机交互式回剥”两种方式。“特定模式回剥”是采用垂滑/斜滑的变形机制，操作人员通过修改滑移的角度，而无需考虑任何变形机制，按照内在设定程序进行剖面恢复小人机交互式回剥”则首先要求操作人员对实际的地质情况和变形机制有一定的了解，根据剖面来判定断层的变化，判定是采用垂滑/斜滑变形机制、塑滑变形机制和角度旋转机制中的哪一种，使其恢复后的剖面更接近实际的地质情况。2不同平衡剖面方法结果对比为了便于研究，将从伸展

4、盆地中提取的AB测线构造剖面图分为两大部分，即南侧的I区和北侧的区（图1）,将断层进行编号：l）-（16）c盆地内的断层大体分为三个等级，一级断层为控制盆地整个区域的主控断层，从图1中看出第16号断层即西南庄断层穿透基底，为早期的控盆断层;二级断层为控带断层，如第1、3、59、11、12号断层，这些断层控制盆地内地层的沉积和盆地内断层的发育；三级断层为后期形成的浅层断层，即馆陶后期发育的断层，如第2、10、14、15号断层。该凹陷属于同沉积盆地，盆地南部I区的主要断层为（1）（9）,盆地北部I区的主要断层为（10）一（16）。另外，由于去压实所采用的砂泥比值是一样的，所以在进行两种方法讨论时，

5、暂不进行去压实校正，即层层回剥后进行比较。2.1特定模式回剥Geosec软件中特定模式回剥的前提条件:a.地层无缺失，即使是被剥蚀掉的地层也必须补充完整；b.断层不能太复杂，如图2a现今剖面图中所示馆陶组后期出现的许多小断层在恢复时不起任何作用,但必须进行必要的删减。特定模式回剥遵循的是面积守恒原则，根据上述条件将剖面补充完整，删减小断层，然后根据软件提示的操作步骤进行回剥。在确定断层、地层、边界线以及隐伏断层后，选取垂直/倾斜滑动，再进一步选取地层或断层模版，选择回剥地层的顶面，则特定模式回剥完成。在回剥过程中，该软件提供了2种回剥方式:断层和地层。对于所研究的该区域的剖面，主要采用了断层特

6、定模式回剥方法，依靠90。垂直滑动对地层进行层层回剥。值得注意的是，该方法进行回剥时地层不能出现缺失（图2a中B所示的地层），必须将缺失的地层补充完整；断层不能太复杂，应根据需要对一些内部小断层（图2a中A所示）进行必要的删减；出现任何小的差错，都将使剖面无法正常恢复或者恢复的剖面不符合地质构造特征（图2a中的C和D）；伸展盆地中复式“y”形断层发育，当倾向相反的两条断层内部夹有小的断块体，并在其上发育多条断层时（如图2a现今剖面中第12和13两条断层之间所夹的复杂断块），该剖面采用特定模式回剥就会遇到解释不合理，甚至整个剖面的回剥无法进行下去。1000-r10002000-卜20003000

7、-r3000盖庙4000-40005000-卜50006000-60007000-70008000-800090009000深度/m0深0西南庄断层BB1南堡凹陷AB测线构造剖面图图2两种不同条件下南堡凹陷AB测线构造演化削面图角一特定模式回#!条件下的构造演化剖面图止一交互式回剥条件下的构造演化剖面图A晚期地层内部发育的小断层;B地层缺失逆断层.D-逆断层2.2人机交互式回剥Geosec软件中人机交互式回剥，首先要对研究区的地质概况进行了解，结合其形成机制和动力学过程，观察剖面的总体构造特征和断层间的相互关系。遵循面积守恒的原则，兼顾长度守恒，对剖面进行逐层回剥，获取不同时期的剖面图。在进行

8、剖面回剥时主要采取垂滑或斜滑机制，在复杂断块区，不能简单的利用垂滑/斜滑机制进行恢复，这时要考虑塑性物质的流动影响地层的变化，采取角度旋转以及塑性滑动等多种方法，选取最优的方法进行回剥。在此种方法中对剖面的恢复起影响因素的是：操作人员对该区的构造特征认识和了解；对研究区的动力学机制和总的大地构造背景认识问题;恢复所选用的方法。以上这些不同因素都可能导致所得到的演化剖面不同，影响判定结果。此方法将AB测线回剥得到的构造演化剖面图见图2b,从图2b中看,在现今、馆陶和东营组时期所得的各剖面与图2a中各时期大体一致，但与之不同的是，用“人机交互式回剥”所得的剖面不会出现与地质条件不符合的构造特征（如

9、逆断层），另外，对后期发育的小而密的断层也不要求进行特殊处理，对缺失地层按缺失处理就可以，无需补全缺失地层。3讨论通过对南堡凹陷AB测线进行“特定模式回剥”和“人机交互式回剥”两种不同方法所得到的演化剖面对比(见图和2b)。两种方法所得的各时期剖面总体相似,但其内部的断层和地层则存在差异，如图2a和2b中“Nm沉积前”的剖面图，第9号断层与其反向相交的断层(图2a中的C)出现逆断层，而图2b中则不存在此问题。另外，第10号断层在图2a中一直存在，图2b中“Nm沉积前”和“Ng沉积前”的剖面图中则消失.第13号断层与第10号断层相似。经过仔细对比，得出以下几点:“特定模式回剥”使用单一、简单的变

10、形机制,得到的结果就会出现与事实不符的结论，如一直受力处于拉伸状态的盆地内出现逆断层;“人机交互式回剥”所得到的演化采用多种变形机制，故没有违反常规的逆断层出现。“特定模式回剥”前期工作比较复杂，要去掉浅部的小断层和填补缺失地层，二者有一处没做到或做的不完善，操作系统都会提示有问题无法继续运行，而“人机交互式回剥”就不存在此类问题。“特定模式回剥''下如果剖面内的断层比较发育，断块多,共藐断层发育，这都会导致程序识别不清，无法做出正确的判断，使得程序运行终止，而操作人员则要找出问题所在广人机交互式回剥”则可根据实际情况来选择最优的回剥机制来回剥地层，使其更加合理、真实的反应古构

11、造剖面。剖面南部I区北倾发育的正断层(第1、3、5、7、8号断层)在两种方法回剥下没有大的变化，但第9号断层却有不同，在第9号断层上发育了次级反向的正断层，两条反向断层之间所夹的断块受反向正断层的同时作用，在“特定模式回剥"中就出现了解释后的逆断层，北部向南倾的正断层也出现类似情况。整个盆地所处的大背景是盆地长期受拉张力的作用，盆地内部断层多为同沉积断层，断层随着力的作用，时而活跃，时而停歇,这使得对AB测线剖面中的第11号断层解释发生不同。综上所述，在伸展盆地的构造恢复过程中，“人机交互式回剥”是在充分考虑地质条件的前提下，经去压实校正，根据操作人员对地质构造的掌握来进行恢复的，所

12、得到的剖面比“特定模式回剥”所得的剖面更有实际意义，更能真实的反映地质特征，根据最优原则，选取“人机交互式回剥”来对伸展盆地进行构造演化。4结论合理的进行构造解释是油气勘探至关重要的环节，而平衡剖面技术则是构造解释的重要手段和方法，为油气的形成与演化提供科学依据。GeoSec软件中提供的“特定模式回剥”和“人机交互式回剥”两种方法虽然都能对构造进行解释，但“特定模式回剥”对剖面进行回剥中存在以下缺点:笼统地利用单一的变形机制(如垂直滑动)进行剖面的恢复，不考虑其他因素的影响;在遇到地层缺失时，如不将缺失地层补全，系统将不能进行恢复;考虑的因素单一，局部回剥后出现逆断层;利用该方法进行回剥时,断

13、层和地层都必须按要求严格定义，否则系统运行过程中容易出错。相对而言，“人机交互式回剥”克服了以上的几种缺点，它可以对地层进行分层、分段，对各区块进行单独逐层恢复，将其误差限制在各地层单元内部。该方法可以从研究区的实际地质情况出发，结合该区域的动力学机制，采用比较合理的变形机制，再现古构造，在伸展盆地中选取“人机交互式回剥''方法更有利于油气勘探的研究。参考文献1 DahlstromCBalancedcrosssectionsJCanadianJournalofEarthSciences,1969,(6):743757.2 舒良树，吴俊奇,BrewerRC.徐州一宿州地区平衡剖面研究口中国区域地质,1996,(4)：373378.3 施泽进，张治昌，施央申，等.苏北渎潼凹