基于源-汇系统的古地貌恢复方法

摘要

本发明公开了一种基于源‑汇系统的古地貌恢复方法，包括：S1、选取待恢复区及确定地质历史时期；S2、基于残余地貌基础上划分出地质历史时期的源‑汇单元；S3、基于待恢复区的构造演化规律，明确差异沉降规律和沉积基准面，进行差异沉降校正；S4、基于待恢复区不整合界面特征和不同岩性地震相差异，界定出剥蚀区、超剥区和超覆区范围，基于源‑汇系统物质守恒原理对剥蚀区和超剥区进行剥蚀量恢复；S5、将步骤S3和步骤S4获得的图像进行叠加，完成古地貌格架的恢复。本发明更直观、科学地恢复剥蚀区物质来源和物质总量，从而建立沉积时期古地貌和原型盆地，为剥蚀和沉积区物质分配、地貌演化以及储层特征、有利储集体分布等研究提供指导。

说明书

技术领域

本发明涉及古地貌和原型盆底技术领域，尤其涉及一种基于源-汇系统的古地貌恢复方法。

背景技术

通过古地貌恢复来明确物源动态演化是目前古地貌研究和应用的一个重要领域和有效手段。盆外区域物源具有物源方向单一、经历地质历史时期长、物源演化和转变简单等特点。相对于盆外物源，盆内后期被覆盖的低凸起在沉积早期都有可能是物源区，动态物源的物源供给和分配随时间的变化而变化，不同层序位置，湖平面变化不同阶段，物源区大小均是变化的，同时不同古地貌位置物源供给与分配差异也存在变化。

回剥法恢复古地貌是目前最常用的古地貌恢复方法手段之一，也是可信度和可操作性较强的古地貌恢复方法之一。回剥法古地貌恢是基于地层厚度后期无明显变化，地层无明显剥蚀的情况之下，对原始地貌的沉积恢复，侧重于对地层参数和特征的充分分析。

原始坡角恢复法基于高精度层序地层学理论，强调沉积体等时性和在低位、海侵和高位时期不同沉积体和沉积地貌沉积模式差异下的坡角变化，在这个坡角变化之下可以对原始古地貌由新到老进行恢复，原始坡角恢复法可以还原地层未经剥蚀和改造的原始地貌格局。

断层分析法是研究盆内断裂活动强烈地区，与断层有关的三角洲发育相关的古地貌恢复的最有效方法之一。断层分析法是对针对构造运动影响强烈的待恢复区对不同时期断裂活动和地貌格局差异化分析，明确不同时期断裂和古地貌时空演化差异，是对盆内与低凸起伴生的断层活动性参数的充分分析。

上述的几种方法主要针对于沉积地层剥蚀量和古地貌的恢复，未考虑到剥蚀区的影响，具有一定局限性，无法有效恢复剥蚀区基底的剥蚀量和沉积时期古地貌。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述提出的现有技术缺陷，提供一种基于源-汇系统的古地貌恢复方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于源-汇系统的古地貌恢复方法，包括以下步骤：

S1、选取待恢复区及确定要进行古地貌恢复的地质历史时期；

S2、基于待恢复区在所确定的所述地质历史时期的残余地貌基础上，划分出所述地质历史时期的源-汇单元；

S3、基于待恢复区的构造演化规律，明确差异沉降规律和沉积基准面，进行差异沉降校正；

S4、基于待恢复区不整合界面特征和不同岩性地震相差异，界定出剥蚀区、超剥区和超覆区范围，基于源-汇系统物质守恒原理对剥蚀区和超剥区进行剥蚀量恢复；

S5、将步骤S3获得的图像和步骤S4经校正后获得的图像进行叠加，完成古地貌格架的恢复。

优选地，步骤S2中，在刻画所得到的图像上，对分水线、脊线和凸起群边界线进行拾取，利用所述凸起群边界线划分出多个独立的凸起群单元；

在每一个独立的所述凸起群单元内，基于分水线和脊线按照覆盖范围和规模大小划分出一级源-汇单元、二级源-汇单元和三级源-汇单元，其中一级源-汇单元包含多个二级源-汇单元，一个二级源-汇单元包含多个三级源-汇单元，完成源-汇单元的划分。

优选地，选取夷平面为沉积基准面，对所述沉积基准面进行回剥法或层拉平处理，校正沉积后期差异沉降量，完成差异沉降的校正。

优选地，利用地层延伸法完成超剥区的剥蚀量恢复；

剥蚀区的剥蚀量恢复方法如下：对所述源-汇系统中超覆区残留地层沉积体总量和超剥区的剥蚀总量进行累加，得到剥蚀区物质总量；根据分水线和脊线平面位置不变原则，利用三角体模型对剥蚀区物质总量在剥蚀区进行物质分配，完成剥蚀区的剥蚀量恢复。

优选地，所述古地貌恢复方法还包括以下步骤：

S6、在恢复的古地貌格架基础上，对剥蚀区和超覆区的多级源-汇单元进行划分，并在此基础上建立不同流域和超覆区对应关系，完成原型盆地的恢复。

优选地，步骤S6中，多级源-汇单元包括一级源-汇单元、二级源-汇单元和三级源-汇单元；对应地，一级源-汇单元包括一级物源区，二级源-汇单元包括二级物源区，三级源-汇单元包括三级物源区。

优选地，步骤S6中，在恢复的古地貌格架基础上，整合凸起群单元的剥蚀区和超覆区，将多个二级或三级物源区物源汇聚于同一水系且汇聚于同一个出水口的凸起群整合成一个完整的流域单元，并和沉积区结合整合成一个完整的一级或二级源-汇单元。

本发明的基于源-汇系统的古地貌恢复方法，更直观、科学地恢复剥蚀区物质来源和物质总量，从而建立沉积时期古地貌和原型盆地，为剥蚀和沉积区物质分配、地貌演化以及储层特征、有利储集体分布等研究提供指导。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的古地貌恢复方法的流程框图；

图2是本发明一实施例中源-汇单元划分结构示意图；

图3是本发明一实施例中沉积基准面的拉平变化示意图；

图4是本发明一实施例中差异沉降校正示意图；

图5是本发明一实施例中剥蚀区、超剥区和超覆区识别和剥蚀量恢复示意图；

图6为本发明一实施例中剥蚀区、超剥区和超覆区分布图；

图7为本发明一实施例中超剥区剥蚀量恢复图；

图8为本发明一实施例中剥蚀区剥蚀量恢复图；

图9为本发明一实施例中沉积时期古地貌格架恢复图；

图10为本发明一实施例中沉积时期流域划分及原型盆地恢复图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，本发明一实施例的基于源-汇系统的古地貌恢复方法，可包括以下步骤：

S1、选取待恢复区及确定要进行古地貌恢复的地质历史时期。

选取的恢复区如图2所展示的区域。地质历史时期包括有始新世下文昌期、上文昌期、上恩平期和下恩平期等各种时期。

可以理解地，所选取的待恢复区和确定进行古地貌恢复的地质历史时期取决于生产、研究、勘探实践等的具体需要。

S2、基于待恢复区在所确定的地质历史时期的残余地貌基础上，划分出该时期的源-汇单元。

其中，根据所选取的待恢复区在所要恢复的地质历史时期沉积的地层底界面残余地貌作为地形基础，以分水线、脊线作为构造高点进行物源区的边界限定，划分出该地质历史时期的源-汇单元。

具体地，如图2所示，在本实施例中，在刻画所得到的图像上，对分水线、脊线和凸起群边界线进行拾取，利用凸起群边界线划分出多个独立的凸起群单元。在每一个独立的凸起群单元内，基于分水线和脊线划分出一级源-汇单元、二级源-汇单元和三级源-汇单元，完成源-汇单元的划分。通常，一级源-汇单元包含多个二级源-汇单元，一个二级源-汇单元包含多个三级源-汇单元。

如图2所示，其示出的一级源-汇单元包括有A、B、C……H，二级源-汇单元包括有Aa、Ab、Ba、Bb……Ha、Hb，三级源-汇单元包括有A1、A2、A3、B1B2……H1、H2、H3等。一个字母所对应的一级、二级和三级源-汇单元对应在一个凸起群单元内。

S3、基于待恢复区的构造演化规律，明确差异沉降规律和沉积基准面，进行差异沉降校正。

其中，基于恢复区的构造演化规律，主要明确断陷期和凹陷期的主要分布时期，寻找待恢复古地貌的上覆的第一个夷平面作为沉积基准面，将待恢复古地貌界面与确定的上覆第一个夷平面进行回剥处理，完成后期的差异沉降校正。

具体地，该步骤中，在所选取的待恢复区的垂向剖面上，选取夷平面为沉积基准面，对沉积基准面进行回剥法或层拉平处理，校正沉积后期差异沉降量，完成差异沉降的校正。

其中，夷平面为无明显断裂活动的沉积界面；夷平面对应的地层为趋近于等厚、无显著剥蚀地层。参考图3，选取的夷平面是T70面，对其进行层拉平过程如图中从上至下变化所示。其中T70为第一个夷平面，T72、T80、T83分别是断陷形成后凸起剥蚀和洼陷填充过程的中间阶段，Tg界面为待恢复区要恢复的古地貌。

对待恢复区古地貌进行差异沉降量校正，差异沉降校正结果如图4所示，图中A至H分别为一级源-汇单元，差异沉降校正是还原待恢复地貌(即待恢复区要恢复的古地貌)在后期被上覆地层掩埋之后，由于不同区域地层受重力作用之后导致的变形差异产生的差异沉降。

S4、基于待恢复区不整合界面特征和不同岩性地震相差异，界定出剥蚀区、超剥区和超覆区(也称沉积区)范围，基于源-汇系统物质守恒原理对剥蚀区和超剥区进行剥蚀量恢复。

界定出的剥蚀区、超剥区和超覆区(也称沉积区)如图5、图6所示，图5为根据地层不整合类型(剥蚀和超覆)以及不同地震相类型(剥蚀区地震相为杂乱反射，超剥区和沉积区为连续楔状反射)划分的剥蚀区、超剥区和超覆区特征图，图6为一个实例中剥蚀区、超剥区和超覆区的划分结果图。

其中，对于剥蚀区和超剥区的剥蚀量，选取不同的方法进行恢复。对于超剥区，利用地层延伸法完成超剥区的剥蚀量恢复，具体操作方法为：根据所确定要进行古地貌恢复的地质历史时期的沉积地层顶底界面地层倾角沿剥蚀区方向进行延伸至交点重合，计算该区域内剥蚀体积总量，恢复后如图7所示。

利用源-汇系统物质守恒原理对剥蚀区的剥蚀总量进行恢复，具体方法为：对所确定要进行古地貌恢复的地质历史时期每个源-汇系统的超覆区残留地层沉积体总量和超剥区的剥蚀总量进行累加，得到剥蚀区物质总量；根据分水线和脊线平面位置不变原则，利用三角体模型对剥蚀总量在剥蚀区进行物质分配，完成剥蚀区剥蚀量恢复，恢复结果如图8所示。

S5、将步骤S3获得的图像和步骤S4经校正后获得的图像进行叠加，完成古地貌格架的恢复，如图9所示。

进一步地，本发明的古地貌恢复方法还包括以下步骤：

S6、在恢复的古地貌格架基础上，对剥蚀区和超覆区的多级源-汇单元进行划分，并在此基础上建立不同流域和超覆区对应关系，完成原型盆地的恢复。

其中，多级源-汇单元包括一级源-汇单元、二级源-汇单元和三级源-汇单元，可参考上述步骤S2的记载及图2所示。每一源汇单元由物源区与沉积区两个核心组成要素构成。对应地，一级源-汇单元包括一级物源区，二级源-汇单元包括二级物源区，三级源-汇单元包括三级物源区。

具体地，参考图9至图10，在恢复的古地貌格架基础上，整合凸起群单元的剥蚀区和超覆区，将多个二级或三级物源区物源汇聚于同一水系且汇聚于同一个出水口的凸起群整合成一个完整的流域单元，并和对应的沉积区结合整合成一个完整的一级或二级源-汇单元。数字1-17分别表示划分的各源-汇单元的物源区范围。

综上所述，本发明通过发展原有地层趋势法古地貌恢复方法，结合地貌演化规律，利用源-汇系统定量化研究核心思路，对关键时期残余古地貌进行源-汇单元划分，明确物质来源和物质总量，选取沉积基准面进行差异沉降量校正，同时通过对剥蚀范围和沉积体积的标定，对剥蚀区物质总量和物质来源进行剥蚀量恢复，最终结合差异沉降校正和剥蚀量恢复完善沉积时期古地貌，在沉积时期古地貌基础上对各源汇单元进行划分，完成原型盆地的恢复。

本发明中，在地层趋势法分析的基础之上，利用源-汇系统定量化思量，针对性进行剥蚀区和沉积区的古地貌和原型盆地恢复。其中能针对性的恢复剥蚀区的物质来源和物质总量，能更直接、更科学的表征不同源-汇单元和不同时期的物质来源及物质总量的动态变化，完善和理清动态物源区的剥蚀-沉积动态演化关系。针对物质来源和物质总量的古地貌和原型盆地恢复是源-汇系统定量化研究方法和地球物理资料相结合的最新成果和学科领域的新思路，具有可操作性好，针对性强等优点。

本发明的基于源-汇系统恢复的古地貌和原型盆地，为研究区各源-汇单元物源来源和沉积体系研究创造很很好的格架。各源-汇单元母岩类型、物源强度、沉积体系展布以及它们的时空演化规律能在恢复的原型盆地上清楚直观的表现出来；可以直接指导和预测石油勘探中的有利储集体，为利用地震资料进行古地貌和原型盆地恢复提供一种可操作性强、直观的方法，解决油气勘探中所涉及到的基于地震资料恢复物源来源和沉积区有利储层排序问题，具有很广泛的用途和广阔的市场前景。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。