平衡剖面技術在地震解釋中的應用.docx

1、中國煤炭地質COALGEOLOGYOFCHINAVol.27No.05May.2015第27卷5期2015年5月doi：10.3969/j.issn.l674-1803.2015.05.16文章編1674-1803(2015)05-0063-03平衡剖面技術在地震解釋中的應用劉衛(wèi)(河南煤田地質局物探測員隊，河南鄭州450009)摘要：平衡剖面技術的原理是建立在與構造走向垂直的剖面上.地層長度、面積(2D)、或體積(3D)具有均衡性的基礎上，并使用數學方法對構造發(fā)育史進行正演和反演模擬，以再現地質構造原始幾何形態(tài),揭示構造發(fā)育過程及對地震解釋結果進行驗證等。通過介紹平衡剖面技術制作過程中應遵循的

2、原則、制作步驟，對河南某區(qū)的構造演化過程進行了分析，認為該區(qū)的加里東期運動為海西期煤系的沉積提供了穩(wěn)定的條件;而后來的印支期、燕山期以及喜山期等多期運動的登合，導致區(qū)內構造發(fā)育.并在早期形成的斷層面或二I煤層之上的軟弱層段建造了廣泛的滑動構造格局。關鍵詞:平衡剖面;滑動構造;構造運動;地震解釋；中圖分類號：P631.4文獻標識碼：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世紀初.ChamberLain首次應用平衡剖面原理估算了北美阿巴拉契亞山脈及落基山脈的底部滑脫面深度。1969年，加拿大學者Dahlstrom第一次系統(tǒng)地提出了平衡剖面方法的概念，從幾何學角度研究了剖面平衡原理的應用。此后，眾多學者深入研究，使得平衡剖面技術日趨成熟和完善?！捌胶馄拭妗豹M義上指構造發(fā)育剖面。平衡剖面技術就是依據在垂直構造走向的剖面上，地層長度和面積(2D)或體積(3D)是均衡的，不均衡的剖面一般不真實。在此原理基礎上利用數學手段對構造發(fā)育史進行正演和反演模擬，再現地質構造的原始作者簡介：

7、劉衛(wèi)(1974-).男.河南洛陽人.高級r程師.1998年畢業(yè)于焦作學院地質礦產勘查專業(yè).2005年獲中國礦業(yè)大學碩士研究生.從事地球物理勘探研究。收稿日期：2015-03-27責任編輯:孫常長幾何形態(tài),演繹構造發(fā)育過程,為分析油氣運移及聚集規(guī)律提供依據,使解釋通過圖形準確、直觀地反映出來。平衡剖面恢復就是從現今所解釋出來的構造出發(fā)，通過不同時期的地層剝離和斷距消除來獲得構造演化史。2平衡剖面制作2.1遵循的原則平衡剖面的基本原理是根據自然界中的物質守恒定律推導出來的。 體積守恒。依照變形前后巖層的體積不變來進行恢復,但很難應用。 面積守恒。依照變形前后巖層的面積不變來進行恢復,在平面無應變、

8、無走滑分量、剖面與構造線垂直的情況下使用，可以進行幾何學分析、計算機模擬、計算縮短量和伸展量及滑脫面深度。 長度守恒。依照變形前后巖層的長度不變來進行恢復，在低溫低壓變形、無走滑分量、剖面與構造線垂直的情況下使用，可以進行幾何學分析、計算機模擬、汁算縮短量和伸展量。 斷層法則。斷層引起的縮短在上下巖層一致，在低溫低壓變形、無走滑分量、剖面與構造線垂直的情況下使用，適用于局部構造解釋,如斷層、褶皺等。 能量最小原則。斷層易產生在需要能雖最小的部位。在低溫低壓變形、無走滑分量、剖面與構造線垂直的情況下使用，適用于判斷分枝斷層產生的部位及切割關系。2.2制作步驟制作平衡剖面技術主要分為以下幾個步驟叫

9、 剖面選擇。選擇恰當的剖面走向，并對所選剖面的地震剖面作初步解釋。根據平衡剖面原理,最佳的剖面應該選擇垂直于構造帶走向的方向。平衡剖面的制作是在地震解釋剖面基礎上進行的，其形態(tài)和精度最終取決地震剖面質量和反射特征叫'建立研究區(qū)地質資料庫。通過實測資料、鉆井資料及地震、重力、磁力等物探資料建立研究區(qū)的地層柱狀圖，了解研究區(qū)內的主要構造期次及構造樣式，建立區(qū)域地質構造框架。 壓實與去壓實。巖石在有限應變過程中，體積減小，而且沿走向的拉張作用也能產生垂直方向剖面面積的減少。為了準確反映構造變形量，在剖面平衡時,針對不同的平衡方法,須對巖層進行壓實或去壓實校正。 釘線確定。釘線是未受構造變動的

10、線，須與層理面相垂直.應設置在具有最小層間剪切作用的地方,可分為區(qū)域釘線和局部釘線兩種,區(qū)域釘線一般設置在推覆體的前緣和尾緣，局部釘線則設置在每一個次級逆沖巖片的尾緣上。在設置釘線時，盡量避開強褶皺或者有明顯次級干擾因素的地段。 模型選擇。根據研究區(qū)的構造應力環(huán)境和剖面所反映的構造樣式，選取相應的平衡模型。 剖面平衡。剖面平衡為一個反復調整的過程,根據幾何學法則對剖面進行檢驗,使其平衡,這樣可以提高地震剖面的解釋質量。 剖面復原。固定區(qū)域釘線，將各巖層展平旦移回到變形前的位置和水平狀態(tài)上。本次平衡剖面制作是在GEOSEC軟件下完成的。該軟件是基于線長平衡或面積平衡原理編制的,既適用于擠壓地區(qū)也

11、適用于拉張地區(qū),其制作平衡剖面的主要步驟是:在GEOSEC軟件中，利用數字化的數據,建立基本解釋剖面,如果數字化的剖面不是深度剖面，則需要進行時-深轉換，得到反映真實地層和斷層產狀的深度剖面，才可用于平衡剖面計算;利用基本解釋剖面制作平衡剖面，主要是對某地層進行斷距消除和層拉平操作，并復制層拉平之后的模型，作為下部地層平衡的源地質模型,每一地層均完成上述操作，即可得到構造發(fā)育史的平衡剖面也見圖1。圖1平衡剖面制作流程圖Figure1Balancedcrosssectionmakingflowchart將平衡剖面模擬結果輸入繪圖軟件，繪制構造發(fā)育史的平衡剖面。繪圖軟件通常使用AutoCAD,用其

12、標注各種地質符號、深度數據、地層琪充顏色等，最終形成構造發(fā)育史平衡剖面的正式圖件。3應用實例3.1勘探區(qū)構造概況河南某區(qū)位于華北板塊南部，構造區(qū)劃屬嵩箕構造區(qū)，區(qū)內經過多期構造運動，使區(qū)域上的沉積蓋層和煤系地層的連續(xù)性，完整性遭到破壞。區(qū)內發(fā)育有滑動構造,它與其它時期的構造疊合在一起,使本區(qū)的地震解釋異常困難。本次通過做平衡剖面來分析本區(qū)的構造演化過程，指導解釋工作。3.2構造演化本次利用帕拉代姆的GeoSec2D軟件對DI1線地震時間剖面做了平衡剖面（圖2）,結合區(qū)域構造運動,對勘探區(qū)的構造演化進行了分析，F現在構造C印文期B石炭二整沉枚后西期A石炭、Z*沉IRII加里東期圖2滑面波在時間剖

13、面上特征Figure2Glidingplanewavefcalurrsonlimesection 加里東期。華北大陸整體大抬升，沉積中斷,缺失K志留系、泥盆系、下石炭筑等，間斷時間達1.5億年，石炭系底部普遍分布的鐵鋁層代表風化殼沉積。加里東期延續(xù)時間很長的抬升.造成地表剝蝕夷平到準平原化，造成華北盆地基底面異常平坦，為華北晚古生代煤系在沉積上穩(wěn)定性提供了良好的條件。 海西期，持續(xù)下降，連續(xù)沉積了石炭、二柱和三升系。 印支期。地殼抬升,形成近EW向寬緩褶皺和斷裂，構成了整體構造的骨架。 燕山期.地殼抬升，沉積中斷,缺失侏羅系和白堊系。在燕山運動早期，形成NW的斷層和軸向NW向的次級褶曲。在燕山

14、運動晚期，形成NE的高角度正斷層，切割早期形成的EW向和NW向構造。 喜馬拉雅期。形成重力滑動構造，沿早期形成的的EW向、NW向的斷層面或二,煤層之上的軟弱層段形成滑動構造。4結論平衡剖面可以利用數學手段對盆地的構造發(fā)育史進行正演和反演模擬，直觀地再現地下構造的原始幾何形態(tài)，對地震剖面的構造解釋方案的正確與否進行驗證，為深刻認識構造發(fā)育史、分析油氣運移及聚集規(guī)律提供依據,同時把地質觀點通過圖形準確、直觀地反映出來，極大地提高了工作效率。參考文獻：11DAHLSTROMCDA.Balancedcrossse<*tionsJ|.CanadianJournalofEanhSciences.19

15、69,6:743-757.2明喜.盆地走滑變形研究與古物構造分析M.西安:西北大學出版社.1993.|3湯濟廣.梅廉夫.沈傳波，等.平衡剖面技術在盆地構造分析中的應用進展及存在的何題|J.油氣地質與采收率.2006.(06).4刁博.程贖有.提高平衡削面應用價(ft的有效方法J.西北大學學2004.2(3).15梁慧社.張建珍.夏義平.平衡剖面技術及其在油氣勘探中的應用M|北京:地震出版社,2002.6劉光炎.暮錄全.平衡剖面技術與地震資料解釋J|.石油地球物理勘探,1995,30(6):833-845.|7伽錦屏，李萬程.一個重力滑動構造的范例一介紹河南蘆店滑動構造幾中國煤炭地質.2009,21(4).(8劉福勝.河南汝州礦區(qū)滑覆構造淺析UL中國煤炭地質(原中國煤田地質).2002.14(2).9徐志域.謝和平.河南省嵩箕地區(qū)北西向郴破的形成機耕及控煤作用探討1J|.中國礦業(yè)大學學報.1988.(