平衡剖面技术在龙门山中段构造解释中的应用.docx

1、第41卷第4期2013年8月煤田地质与勘探COALGEOLOGY&EXPLORAHON文章编号：1001-1986(2013)04-0070-04平衡剖面技术在龙门山中段构造解释中的应用李素华，许国明，卢齐军(中国石化西南油气分公司勘探开发研究院海相所，贵州贵阳550004)摘要：龙门山推覆冲断带地形条件恶劣，构造断裂复杂，阻碍了该区油气资源的勘探进程。为搞清龙门山推覆冲断带下的构造样式，验证其构造解释方案，应用平衡割面技术，对龙门山中段具典型构造特征的地质、地震综合解释剖面进行平衡恢复.实例分析证明，平衡剖面技术可正确指导龙门山中段构造剧烈变形区的构造解释方案，并可定性、定量分析构造

2、变形期次和变形程度，为下一步油气勘探提供可靠依据.关键词：龙门山推覆冲断带；构造样式；地震资料解释；平衡剖面；构造变形期次中图分类号：P631文献标识码：ADOI:10.3969/j.issn.l001-1986.2013.04.017ApplicationofbalancedsectiontechniqueinstructuralinterpretationofmiddleLongmenmountainsLISuhua,XUGuoming,LUQijunBranchofMarineFacies,ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,South-

3、westOil&GasBranch,SINOPEC,Guiyang550004,China)Abstract:TheextremetopographicconditionsandcomplexstructuresofLongmenmountainsthrustbeltsholdbacktheprocessofoilresourcesexploration.InordertoinsightintothestructuralstylesofthrustbeltsinLongmenmountainsandverifytheschemeofstructuralinterpretation,th

4、ebalanced-sectiontechniquehasbeenusedinthebuild-upoftheinterpretationalmodelwiththetypicalseismologicalandgeologicalcharacteristicsinmiddleLongmenmountainsbasedonthedataofsurfacegeology,seismicandwells,whichalsocananalyzethetectonicprocessquantitativelyandverifythejustifiabilityofstructureinterpreta

5、tion.TheresultofexampleanalysisprovesthatthebalancedsectiontechniquecancorrectlyguidetheinterpretationschemeofcomplexlydeformedareainmiddleLongmenmountainsthrustbelt,andcanquantitativelyanalyzethestageanddegreeoftectonicdeformation,theresultcansupplyfaithfulfoundationforfurtherexploration.Keywords:L

6、ongmenmounteinsthrustbelt;structuralstyles;seismicinterpretation;balancedsectiontechnique;stageoftectonicdeformation收稿日期：2012-05-15作者简介：李素华(1980-),女，河北衡水人，硕士，工程师，从事地震资料解释及储层预测等研究工作.在龙门山推覆冲断带东缘盆地中已发现多个具有一定规模的气田，但多年来在推覆带上还未有突破。由于龙门山推覆冲断带地表条件十分恶劣，地震勘探成像精度不高，难以查清推覆冲断带下复杂的构造形态，造成多种不同的解释结果，阻碍了该区油气资源的勘探进程。

7、近年来，平衡剖面技术作为一种新方法和辅助工具在地震资料解释中得到了应用2刃。通过实例,应用平衡剖面技术，对龙门山中段具典型构造特征的地质、地震综合解释剖面进行平衡恢复，取得了好的效果。目前，平衡剖面技术已成为解决该区复杂构造地质问题的有效方法。1平衡剖面技术原理平衡剖面于20世纪60年代被Bally用于加拿大落基山脉的油气勘探地质解释研究而产生，1969年平衡剖面技术才被Dahlstrom正式提出和引用，从而诞生了研究前陆褶皱冲断带的方法Elliott认为，平衡的剖面是合理的，但不一定是真实的剖面，而不平衡的剖面却一定是错误的。这一认识表明，平衡剖面只具备正确解释的必要条件,即正确解释的剖面一

8、定是平衡的；而不具备充分条件，即平衡的剖面并不一定是正确的。1.1几何守恒原则平衡剖面技术从几何学角度恢复剖面，遵守以下原则9：a.面积(体积)不变原则;b.岩层厚度不变原则；c.岩层长度不变原则；d.地层沿一断层的位移最一致原则；e.伸缩量一致原则。但是，对于不同的构造环境，上述各种几何法则均有一定的应用前提条件。面积守恒的前提是变形主要发生在沿构造运动的方向上，而在构造走向上岩层没有发生变形。体积守恒的前提是变形过程中体积没有变化，发生变化的仅是构造形态。当不同岩层间变形过程是平行褶皱或顺层剪切的情况下，岩层厚度不变。当岩层处于脆性状态时，恢复后岩层长度必定不变。如果岩层间存在断层传播褶皱

9、、滑脱褶皱、断层分叉、同生断层时，各岩层的断层位移量就会出现不一致情况。岩层经过断裂、褶皱，其伸缩量应基本一致。1.2注意事项a. 单独从几何学角度考虑平衡剖面的恢复，对张性构造比较合适，但对于挤压性构造难免出现误差°）。如，处于水平沉积状态的一地质块体（图la）经构造应力挤压、挠曲变形后（图lb）,按几何学上的面积不变、层长一致的原则，恢复后得到的下伏地层仍然存在弯曲变形趋势（图lc）,而没有恢复到原始水平状态的块体（图la）o由图la和图1c对比，可以看出几何学上的平衡恢复存在缺点，而物理学平衡恢复就不会出现这种情况。物理平衡剖面法是依据物体变形机理和物质守恒原理，以法线不变原则

10、及变形匹配原则为基础，更多地考虑岩石变形的物理属性。但此方法目前在本区未推广应用。因此，运用几何学平衡剖面技术，对构造断裂系统复杂的挤压剖面进行恢复时，必须进行人工干涉，难免造成平衡恢复的多解性。(b)（c）图1几何学原则恢复的平衡剖面Fig.1Crosssectionrestoredfromgeometricprinciplea地质块体未变形时的形态；b经挤压和挠曲变形后的形态；c一经平衡恢复后的块体形态b. 对实际地震剖面进行平衡恢复时，首先需要对整个区域的地质构造演化特征、地层接触关系、断层组合、剥蚀量等有较深入的认识，然后才能对不同构造用不同的平衡恢复方法进行操作。如构造简单、断裂系统

11、单一，可采用剥层法，即先将最上部地层所有断距恢复为零，按层拉平法重建该地层沉积时的水平状态，然后剥去最上部地层依次重复操作下面的地层；如构造、断裂均复杂，将可能为同一期次构造变形的地层所有断距一次恢复；如存在滑脱面，将滑脱面上下不同的构造分别恢复。c. 对于区域剥蚀来说，其剥蚀童较为均匀，可以采用厚度趋势法进行合理估计；但对于发生过多期构造变形，且变形强度差异较大的不均匀剥蚀区来说，其剥蚀量呈无规律变化，因此，难于复原其剥蚀最。1.3不平衡情况的处理有两种情况导致剖面无法平衡：一是解释方案有问题；二是剖面本身就不平衡。如解释方案有问题，直接修改解释方案即可，反复修改使其达到平衡为止；如剖面本身

12、就不平衡，就要考虑可能引起剖面不平衡的地质因素，其中包括】：剖面线切过走滑断层；区域内存在地层塑性流动；剖面中地层有不整合存在；剖面上存在层间滑动；剖面中切割生长断层；沉积上的超补偿或欠补偿。对于不平衡的地质情况，在恢复时要根据具体情况具体对待，且勿将其错判为解释方案有问题，否则会导致错误的地质推理。如剖面线切过走滑构造，在二维空间无法恢复；如地层内存在塑性流动，可将塑性体分解，按面积守恒原则进行恢复；如地层中存在不整合面，在对研究区地质构造特征深入了解的情况下，假定是正反转构造造成的；如存在层间滑动，可采用滑脱面分层法进行恢复；如切割生长断层，可在恢复时先将其补齐；如存在超补偿和欠补偿，造成

13、同一岩层地层厚度不一致，这是断陷盆地中常见的现象，但不影响研究其构造演化过程。2实例分析2.1构造样式建立以龙门山中段延伸最长且地震资料品质较好的L线为例，由原始地震剖面可知，江油一都江堰断裂以西龙门山推覆冲断带下的地震反射同相轴杂乱、断续，反射特征明显不如江油一都江堰断裂以东的四川盆地内部反射特征清晰，因此，根据龙门山推覆冲断带地表地质、钻井及地震反射特征建立构造样式（图2）。由图2可知，北川一映秀断裂、江油一都江堰断裂和秀水一薄阳隐伏断裂等3条逆冲断裂将龙门山推覆冲断带划分为后山带、前山带及前峰带。北川一映秀断裂以西为后山带，主要由一些逆冲推覆的构造岩片组成线形紧密倒转的背向斜；北川一映秀

14、断裂和江油一都江堰断裂商前山带扇形叠瓦状推覆冲断特征清楚，断层相关的倒转褶Fig.2Fig.2图2龙门山中段L线构造样式StructuralstylealonglineLinmiddleLongmenmountains皱轴多为断层取代，向斜相对较完整；前峰带隐伏于舒缓东倾的J1底不整合面之下，T3及其以下层序发育由北西向南东的台阶式冲断。秀水一薄阳隐伏逆冲断裂、江油一都江堰逆冲断裂及J1底反冲断层3条断裂在川西坳陷西缘形成“逆冲三角带”构造。三角带内由于受到强烈的登瓦冲断作用，保存条件受到影响.而秀水一薄阳隐伏断裂下伏地层属“原地”构造体系，保存条件相对较好。P2底与Z底滑脱层形成楔状逆冲双重

15、构造。经地表地质、地震、钻井等资料证实S、D和C只出现在龙门山推覆冲断带内，在川西坳陷内缺失。2.2构造平衡恢复应用平衡剖面复原法将现今构造剖面，依据地表地质资料及区域构造变形期次，恢复到未变形的状态。在恢夏的过程中对剖面的合理性进行检验，依据几何守恒原则进行反复修改.使其平衡，将最终的修改结果反馈到原始解释剖面上，确立最终的解释方案。图3L线印支晚期变形前的构造平衡削面(a)及现今构造(b)Fig.3CrosssectionbeforelateIndochinadeformation(a)andpresentstructure(b)alonglineL图3a为恢复的印支晚期变形前的构造平衡剖

16、面，剖面的一端位于未变形的川西坳陷内（具体恢复过程见图4）。首先，按滑脱面上下不同构造分别恢复的原则，将J1底部顶板滑脱断层上部的J地层向川西坳陷内滑动（图4b）;再将P2底与Z底滑脱层间的楔状逆冲双重构造恢复（图4c）o北川一映秀断裂、江油一都江堰断裂和秀水一薄阳隐伏断裂3条断裂均从印支晚期开始逆冲推覆，只是推覆程度不同而已，因此按同一期次构造变形的地层所有断距一次恢复原则进行恢复。在北川一映秀断裂和江油一都江堰断裂间发育与断层相关的倒转褶皱，在逆冲推覆过程中地层被剥蚀，其厚度按未受剥蚀影响的“逆(a)(b)(c)(d)图4L线构造平衡剖面恢复过程Fig.4Therestoreprocess

17、oftectonicbalancedsectionoflineLa一现今构造；将Ji底部顶板滑脱断层上部的J地层向川西坳陷内滑动；c再将P2底与Z底滑脱层间的模状逆冲双重构造恢复；d北川一映秀断裂以西地层剥蚀最较大，未岌原该处地层厚度冲三角带''处的厚度趋势进行合理估计；而北川一映秀断裂以西地层剥蚀鼠较大，未复原该处地层厚度(图4d)o由平衡恢复的结果可知构造解释方案可行,并且证实了川西坳陷内钻井层位标定缺失S、D和C,是早期秀水一薄阳正断层控制了川西地区古生界的沉积，龙门山地区地层发育较全，而同期川西及川中隆升暴露遭受剥蚀。印支晚期龙门山开始遭受北西一南东方向的挤压、抬升和剥

18、蚀，形成逆冲推覆冲断构造；燕山一喜马拉雅期继续逆冲推覆和挤压，特别是喜马拉雅期运动，这与印度板块向亚洲板块的挤压是相关联的，至今仍在影响着研究区的构造活动(大地震)，形成现今复杂的构造带。将构造剖面(图3b)设定3个控制点4、B、C,经平衡恢复后(图3a)很容易得到每个控制点间相应延伸的距离，其中4控制点在印支晚期变形前至现今相应的缩短最为26.6km,缩短率为38.8%。3结论平衡剖面技术是地质构造研究与油气勘探工作的一项重要方法，将其应用在构造夏杂剧烈变形的龙门山推覆冲断带可正确指导构造解释方案的建立，并可定性、定量分析构造变形期次和变形程度；经平衡恢夏证实,龙门山推覆冲断带与川西坳陷对接的逆冲三角带下伏的“原地体系统"，是很好的油气聚集区，可作为川西地区下一步油气勘探的新区域。参考文献肖富森，李政文，张华军，等.门山构造带北段地震、地质嫁合解释J.天然气工业，2005,25(5)：37-39.1 张向麟，杨晓薇.平衡剖面技术的研究现状及进展J.煤田地质与勘探，2007,35(2)：78-80.2 周竹生，马翠莲，胡文武，等.平衡剖面技术在地震资料解耗中的应用U.煤田地质与勘探.2008.36(3)：67-70.3 BALLYAW,GORDYPL.S