平衡剖面技术在地震解释中的应用.docx

1、中国煤炭地质COALGEOLOGYOFCHINAVol.27No.05May.2015第27卷5期2015年5月doi：10.3969/j.issn.l674-1803.2015.05.16文章编1674-1803(2015)05-0063-03平衡剖面技术在地震解释中的应用刘卫(河南煤田地质局物探测员队，河南郑州450009)摘要：平衡剖面技术的原理是建立在与构造走向垂直的剖面上.地层长度、面积(2D)、或体积(3D)具有均衡性的基础上，并使用数学方法对构造发育史进行正演和反演模拟，以再现地质构造原始几何形态,揭示构造发育过程及对地震解释结果进行验证等。通过介绍平衡剖面技术制作过程中应遵循的

2、原则、制作步骤，对河南某区的构造演化过程进行了分析，认为该区的加里东期运动为海西期煤系的沉积提供了稳定的条件;而后来的印支期、燕山期以及喜山期等多期运动的登合，导致区内构造发育.并在早期形成的断层面或二I煤层之上的软弱层段建造了广泛的滑动构造格局。关键词:平衡剖面;滑动构造;构造运动;地震解释；中图分类号：P631.4文献标识码：AApplicationofBalancedCrossSectioninSeismicInterpretationLiuWei(GeophysicalProspectingandSurveyingTeam,HenanBureauofCoalGeologicalExpl

3、oration,Zhengzhou,Henan450009)Abstract:Theprincipleofbalancedcrosssectiontechnologyisbasedonthesectionperpendiculartothestructurestrike,whilethelength,area(2D)orvolume(3D)ofstratumhasproportionality.Usingmathematicalapproachcarriedoutforwardandinversionmodelingforstructuraldevelopmenthistorytoreprod

4、ucetheoriginalgeometryofgeologicalstructureandrevealstructuraldevelopmentprocessaswellasverifyseismicinterpretedresultsetc.Throughintroductionloprinciplesshouldbefollowedduringthebalancedcrosssectionmakingprocedure,analyzedstructuralevolutionprocessinaHenanregion,andconsideredthattheCaledonianorogen

5、yhadprovidedstableconditionfortheHercyniancoalmeasuresdeposition.SuperimposedlaterIndosinian,YanshanianandHimalayanmovementshaveresultedindevelopedstructuresintheareaandmadetheweakstratauponpreviousfaultplaneorcoalII1formedextensiveglidingtectonicspattern.Keywords:balancedcrosssection;glidingtectoni

6、cs;tectonicmovement;seismicinterpretation1概述20世纪初.ChamberLain首次应用平衡剖面原理估算了北美阿巴拉契亚山脉及落基山脉的底部滑脱面深度。1969年，加拿大学者Dahlstrom第一次系统地提出了平衡剖面方法的概念，从几何学角度研究了剖面平衡原理的应用。此后，众多学者深入研究，使得平衡剖面技术日趋成熟和完善。“平衡剖面”狭义上指构造发育剖面。平衡剖面技术就是依据在垂直构造走向的剖面上，地层长度和面积(2D)或体积(3D)是均衡的，不均衡的剖面一般不真实。在此原理基础上利用数学手段对构造发育史进行正演和反演模拟，再现地质构造的原始作者简介：

7、刘卫(1974-).男.河南洛阳人.高级r程师.1998年毕业于焦作学院地质矿产勘查专业.2005年获中国矿业大学硕士研究生.从事地球物理勘探研究。收稿日期：2015-03-27责任编辑:孙常长几何形态,演绎构造发育过程,为分析油气运移及聚集规律提供依据,使解释通过图形准确、直观地反映出来。平衡剖面恢复就是从现今所解释出来的构造出发，通过不同时期的地层剥离和断距消除来获得构造演化史。2平衡剖面制作2.1遵循的原则平衡剖面的基本原理是根据自然界中的物质守恒定律推导出来的。 体积守恒。依照变形前后岩层的体积不变来进行恢复,但很难应用。 面积守恒。依照变形前后岩层的面积不变来进行恢复,在平面无应变、

8、无走滑分量、剖面与构造线垂直的情况下使用，可以进行几何学分析、计算机模拟、计算缩短量和伸展量及滑脱面深度。 长度守恒。依照变形前后岩层的长度不变来进行恢复，在低温低压变形、无走滑分量、剖面与构造线垂直的情况下使用，可以进行几何学分析、计算机模拟、汁算缩短量和伸展量。 断层法则。断层引起的缩短在上下岩层一致，在低温低压变形、无走滑分量、剖面与构造线垂直的情况下使用，适用于局部构造解释,如断层、褶皱等。 能量最小原则。断层易产生在需要能虽最小的部位。在低温低压变形、无走滑分量、剖面与构造线垂直的情况下使用，适用于判断分枝断层产生的部位及切割关系。2.2制作步骤制作平衡剖面技术主要分为以下几个步骤叫

9、 剖面选择。选择恰当的剖面走向，并对所选剖面的地震剖面作初步解释。根据平衡剖面原理,最佳的剖面应该选择垂直于构造带走向的方向。平衡剖面的制作是在地震解释剖面基础上进行的，其形态和精度最终取决地震剖面质量和反射特征叫'建立研究区地质资料库。通过实测资料、钻井资料及地震、重力、磁力等物探资料建立研究区的地层柱状图，了解研究区内的主要构造期次及构造样式，建立区域地质构造框架。 压实与去压实。岩石在有限应变过程中，体积减小，而且沿走向的拉张作用也能产生垂直方向剖面面积的减少。为了准确反映构造变形量，在剖面平衡时,针对不同的平衡方法,须对岩层进行压实或去压实校正。 钉线确定。钉线是未受构造变动的

10、线，须与层理面相垂直.应设置在具有最小层间剪切作用的地方,可分为区域钉线和局部钉线两种,区域钉线一般设置在推覆体的前缘和尾缘，局部钉线则设置在每一个次级逆冲岩片的尾缘上。在设置钉线时，尽量避开强褶皱或者有明显次级干扰因素的地段。 模型选择。根据研究区的构造应力环境和剖面所反映的构造样式，选取相应的平衡模型。 剖面平衡。剖面平衡为一个反复调整的过程,根据几何学法则对剖面进行检验,使其平衡,这样可以提高地震剖面的解释质量。 剖面复原。固定区域钉线，将各岩层展平旦移回到变形前的位置和水平状态上。本次平衡剖面制作是在GEOSEC软件下完成的。该软件是基于线长平衡或面积平衡原理编制的,既适用于挤压地区也

11、适用于拉张地区,其制作平衡剖面的主要步骤是:在GEOSEC软件中，利用数字化的数据,建立基本解释剖面,如果数字化的剖面不是深度剖面，则需要进行时-深转换，得到反映真实地层和断层产状的深度剖面，才可用于平衡剖面计算;利用基本解释剖面制作平衡剖面，主要是对某地层进行断距消除和层拉平操作，并复制层拉平之后的模型，作为下部地层平衡的源地质模型,每一地层均完成上述操作，即可得到构造发育史的平衡剖面也见图1。图1平衡剖面制作流程图Figure1Balancedcrosssectionmakingflowchart将平衡剖面模拟结果输入绘图软件，绘制构造发育史的平衡剖面。绘图软件通常使用AutoCAD,用其

12、标注各种地质符号、深度数据、地层琪充颜色等，最终形成构造发育史平衡剖面的正式图件。3应用实例3.1勘探区构造概况河南某区位于华北板块南部，构造区划属嵩箕构造区，区内经过多期构造运动，使区域上的沉积盖层和煤系地层的连续性，完整性遭到破坏。区内发育有滑动构造,它与其它时期的构造叠合在一起,使本区的地震解释异常困难。本次通过做平衡剖面来分析本区的构造演化过程，指导解释工作。3.2构造演化本次利用帕拉代姆的GeoSec2D软件对DI1线地震时间剖面做了平衡剖面（图2）,结合区域构造运动,对勘探区的构造演化进行了分析，F现在构造C印文期B石炭二整沉枚后西期A石炭、Z*沉IRII加里东期图2滑面波在时间剖

13、面上特征Figure2Glidingplanewavefcalurrsonlimesection 加里东期。华北大陆整体大抬升，沉积中断,缺失K志留系、泥盆系、下石炭筑等，间断时间达1.5亿年，石炭系底部普遍分布的铁铝层代表风化壳沉积。加里东期延续时间很长的抬升.造成地表剥蚀夷平到准平原化，造成华北盆地基底面异常平坦，为华北晚古生代煤系在沉积上稳定性提供了良好的条件。 海西期，持续下降，连续沉积了石炭、二柱和三升系。 印支期。地壳抬升,形成近EW向宽缓褶皱和断裂，构成了整体构造的骨架。 燕山期.地壳抬升，沉积中断,缺失侏罗系和白垩系。在燕山运动早期，形成NW的断层和轴向NW向的次级褶曲。在燕山

14、运动晚期，形成NE的高角度正断层，切割早期形成的EW向和NW向构造。 喜马拉雅期。形成重力滑动构造，沿早期形成的的EW向、NW向的断层面或二,煤层之上的软弱层段形成滑动构造。4结论平衡剖面可以利用数学手段对盆地的构造发育史进行正演和反演模拟，直观地再现地下构造的原始几何形态，对地震剖面的构造解释方案的正确与否进行验证，为深刻认识构造发育史、分析油气运移及聚集规律提供依据,同时把地质观点通过图形准确、直观地反映出来，极大地提高了工作效率。参考文献：11DAHLSTROMCDA.Balancedcrossse<*tionsJ|.CanadianJournalofEanhSciences.19

15、69,6:743-757.2明喜.盆地走滑变形研究与古物构造分析M.西安:西北大学出版社.1993.|3汤济广.梅廉夫.沈传波，等.平衡剖面技术在盆地构造分析中的应用进展及存在的何题|J.油气地质与采收率.2006.(06).4刁博.程赎有.提高平衡削面应用价(ft的有效方法J.西北大学学2004.2(3).15梁慧社.张建珍.夏义平.平衡剖面技术及其在油气勘探中的应用M|北京:地震出版社,2002.6刘光炎.暮录全.平衡剖面技术与地震资料解释J|.石油地球物理勘探,1995,30(6):833-845.|7伽锦屏，李万程.一个重力滑动构造的范例一介绍河南芦店滑动构造几中国煤炭地质.2009,21(4).(8刘福胜.河南汝州矿区滑覆构造浅析UL中国煤炭地质(原中国煤田地质).2002.14(2).9徐志域.谢和平.河南省嵩箕地区北西向郴破的形成机耕及控煤作用探讨1J|.中国矿业大学学报.1988.(