用于断陷盆地的逆断层构造带发育演化的平衡剖面恢复方法

摘要

本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种用于断陷盆地的逆断层构造带发育演化的平衡剖面恢复方法。包括以下步骤：选择研究区中典型逆断带地震剖面，进行时深转换，形成构造剖面；采用回剥的方法，将构造剖面作为底图，在CorelDRAW上新建图层对地层逐层进行回剥，恢复各时期构造的形态；根据剖面地质结构，从地质逻辑上分析出被剥蚀的地层及其厚度，再按照平衡剖面原理进行补偿。本发明方法通过分阶段、分批次对逆断带进行回剥处理，得到的平衡剖面更加合理，解决了以往断陷盆地的逆断层构造带研究区构造演化不清晰的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种用于断陷盆地的逆断层构造带发育演化的平衡剖面恢复方法。

背景技术

平衡剖面的概念始于20世纪初期，Chamberlain(1910)首次提出了平衡原理，假定在系统构造变形时，上部地层剖面面积是恒定的。20世纪70年代末期，薄皮构造机制(thin-skinned tectonics)的提出促进了平衡剖面技术的快速发展，产生了恢复法、面积平衡法、剩余面积法等(Elliott，1983；Corredor，1996；张进铎，2007)，其中反演法一般采用回剥法(back-stripping method)。回剥法是依据剖面面积及层长守恒的原则，将现今剖面上的地质构造恢复成未变形状态，研究其发育演化过程的一种反演技术(Dahlstrom，1969；Depaor，1988)。在挤压构造变形区，反演法的应用已经较为成熟(Suppe，1983；Williamsand Fischer，1984；卢华复等，2003)，如在阿尔卑斯、天山、喜马拉雅等造山带，不仅复原了造山带原始构造形态，而且定量分析了其演化过程(Spencer，1992；Jadoon et al.，1994；Allen et al.，1999)。在伸展盆地区，反演法也逐渐用于构造形态的恢复和盆地演化的过程研究(漆家福等，2001；颜丹平等，2003)。

中国专利申请CN109975872A公开了一种利用Croel DRAW软件直接编制平衡剖面的方法，包含以下步骤：A、根据剖面构造样式变化，选取或者拼接盆地主干地震剖面；B、对主干地震剖面进行数字化处理，获取地震解释层位、断层的时间散点数据；C、借助标准井时间-深度关系，将步骤B获取的散点时间数据转化为深度数据；D、将深度数据导入Sufer，用不同符号表示地层及断层，导出Emf格式矢量图到Coerl DRAW软件，并以散点为控制圆滑连线编制地质剖面；E、将地质剖面群组处理，双击对象并将旋转中心移动到相应位置，旋转剖面，将层面逐段拉平，将对应的下部地层描绘生成不同层段沉积前地质剖面，消除不控制沉积的断层，从而形成反映盆地构造演化的平衡剖面。

中国专利申请CN111913232A公开了一种地层平衡剖面恢复方法，该方法包括：通过获取目标区域深度域的当前时期地质结构剖面，当前时期地质结构剖面包括N层不同属性的地层，相邻地层间以地层线区分，在当前时期地质结构剖面中设置矩形阵列，矩形阵列包括(N-1)*M的矩形，矩形阵列的(N-1)行矩形分别设置在最接近地表的地层之外的N-1层地层，每列的矩形位于同一垂向方向，从地表到地底的顺序，依次将每层地层的矩形朝地表的方向垂向位移，直至该层地层的矩形的顶边与地表贴齐，获得该层地层对应时期的平衡恢复后的地质结构剖面，以获得当前时期之前N-1个不同时期的平衡恢复后的地质结构剖面，因此，能更加准确地对复杂构造变形地质结构进行平衡剖面的恢复。

断陷盆地为正断层控制的构造变形区，但深部往往发育有逆断带，区内断层发育多、断块变形强，且盆地内部的构造变形往往存在构造叠加或反转。而目前，针对断陷盆地逆断带发育演化的平衡剖面的恢复，尚未有相关报道。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种用于断陷盆地的逆断层构造带发育演化的平衡剖面恢复方法，本发明方法通过分阶段、分批次对逆断带进行回剥处理，得到的平衡剖面更加合理，解决了以往断陷盆地逆断带研究区构造演化不清晰的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种用于断陷盆地的逆断层构造带发育演化的平衡剖面恢复方法，其包括以下步骤：选择研究区中典型逆断带地震剖面，进行时深转换，形成构造剖面；采用回剥的方法，将构造剖面作为底图，在CorelDRAW上新建图层对地层逐层进行回剥，恢复各时期构造的形态；根据剖面地质结构，从地质逻辑上分析出被剥蚀的地层及其厚度，再按照平衡剖面原理进行补偿。

进一步地，在对地层进行回剥时，在CorelDRAW新图层上画出研究区构造剖面的外边框，上边界作为水平基线，由新到老选择地层界面，确定被剥蚀层，边框与剥蚀层下界面重合，确定钉线，依次恢复钉线以左的下伏地层。

进一步地，若被剥蚀层下界面不是一条平直的线，而是弯曲的线，需要旋转水平基线使其与东营组下界面分段重合，后重新确定钉线，依次画出钉线以左下伏地层。

进一步地，若研究区存在控制沉积的大型断层和浅部小断层，回剥浅部小型断层时需要采用分段重合法，每重合一段后将水平基线重新转至近水平状态，再恢复控制沉积的大型断层。本发明发现对于复杂的多期构造叠加盆地，存在控制沉积的大型断层和浅部小断层，浅部小断层活动时对大型断层产状产生的影响较小，回剥浅部小型断层时需要采用分段重合法，每重合一段后将水平基线重新转至近水平状态，再恢复控制沉积的大型断层。

更进一步地，分段重合法具体步骤为：选中新建图层上画出的所有地层及边框，挪动图层使底图中的断层视相当点归位，后采用分段重合画出钉线以左的下伏断层及地层。

进一步地，若研究区中存在部分发生反转的逆断层，回剥至逆断层时，根据断层中视相当点归位画出钉线以左下伏地层；当回剥到逆断层上盘浅部小型断层时，采用分段重合画出钉线以左小型断层控制的地层，后将水平基线转至水平，画出逆断层及深部地层。

进一步地，所述方法还包括对弯曲地层进行拉平处理。本发明发现由于存在区域挤压作用，盆地整体发生构造反转形成褶皱，浅部每剥去一层，深部地层即相应消除该时期产生的应力叠加效应，因此需要对弯曲地层进行拉平处理。

本发明的研究区域为断陷盆地的逆断层构造带，其特点为：第三系为正断层控制的构造变形区，前第三系发育有逆断层，区内断层发育多、断块变形强，且盆地内部的构造变形存在构造叠加或反转。区内的逆断带的存在说明该区至少叠加了两期构造应力作用，在前期的挤压应力背景下，区内地层发生褶皱或逆冲形成逆断带，在后期由于构造应力发生反转，该区受伸展应力控制，导致先期存在的逆断带发生部分反转、完全反转或者未反转，本发明发现对此类复杂断层在回剥时需要分伸展和挤压应力两个阶段分期进行处理。对于未反转逆断层，只需在挤压阶段对其进行回剥处理；部分反转的逆断层，往往为上正下逆，其浅部为正断层，深部为逆断层，对其进行回剥处理时，需要在伸展阶段消去其正断距，后在挤压阶段继续消去其逆断距；对于完全反转的逆断层，现今其表现为正断性质，进行回剥时，首先在伸展阶段消去其正断距，随后通过分析补偿其逆断距，后在挤压阶段再次消去其逆断距。对剥蚀的地层进行恢复，从地质逻辑上分析出被剥蚀的地层及其厚度，再按照平衡剖面原理进行补偿。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明方法针对断陷盆地逆断带研究区构造演化的平衡剖面进行恢复，对于完全或者部分反转的逆断层，现今表现为正断层或者上正下逆特点的断层，进行平衡剖面恢复时，需要先消去其正断距，再通过分析补偿其逆冲断距，最后在挤压阶段再次消去其逆冲断距。对剥蚀的地层进行恢复，从地质逻辑上分析出被剥蚀的地层及其厚度，再按照平衡剖面原理进行补偿。

本发明解决了断陷盆地逆断层构造带平衡剖面的恢复问题，合理补偿了逆断层在挤压应力场发育时期的逆冲断距和地层剥蚀厚度，以及拉张应力场发育时期的正断层断距，解决了叠加了早期挤压构造的伸展构造区的演化问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例2所述方法所得平衡剖面图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

所述用于断陷盆地的逆断层构造带发育演化的平衡剖面恢复方法，包括以下步骤：

(1)选择典型逆断带地震剖面，进行时深转换，形成构造剖面。

(2)采用回剥的方法，将构造剖面作为底图，在CorelDRAW上新建图层对地层逐层进行回剥，恢复各时期构造的形态。

地层恢复：若存在区域挤压作用，盆地整体发生构造反转形成褶皱，浅部每剥去一层，深部地层即相应消除该时期产生的应力叠加效应，需要对弯曲地层进行拉平处理。

断层恢复：对于复杂的多期构造叠加盆地，若存在控制沉积的大型断层和浅部小断层，浅部小断层活动时对大型断层产状产生的影响较小，回剥浅部小型断层时需要采用分段重合法，每重合一段后将水平基线重新转至近水平状态，再恢复控制沉积的大型断层。

(3)根据剖面地质结构，从地质逻辑上分析出被剥蚀的地层及其厚度，再按照平衡剖面原理合理地补偿。

实施例2

以某一断陷盆地逆断带为例，所述用于断陷盆地的逆断层构造带发育演化的平衡剖面恢复方法，具体包括以下步骤：

(1)选择典型逆断带地震剖面，进行时深转换，形成构造剖面。

(2)采用回剥的方法，将构造剖面作为底图，在CorelDRAW上新建图层对地层逐层进行回剥，恢复各时期构造的形态：

首先在CorelDRAW新图层上画出馆陶组沉积前剖面的外边框，上边界作为水平基线，由新到老选择地层界面，以东营组地层作为被剥蚀层，边框与东营组地层下界面重合，确定钉线，依次恢复钉线以左的下伏地层。由于构造剖面中东营组下界面不是一条平直的线，而是弯曲的线，因此需要多次旋转水平基线使其与东营组下界面分段重合，后重新确定钉线，依次画出钉线以左下伏地层。

在回剥过程中遇到断层，选中新建图层上画出的所有地层及边框，挪动图层使底图中的断层视相当点归位，后采用分段重合画出钉线以左的下伏断层及地层。

对于构造图中部分发生反转的逆断层F1，其主要控制了中生代及之后沉积的地层，在中生代之前为逆断层，新生代时期其浅部反转为正断层，深部仍为逆断层。回剥至F1断层时通过上一步骤视相当点归位画出钉线以左下伏地层；当回剥到F1上盘浅部小型断层时，由于浅部小型断层对F1断层和深部地层没有产生影响，采用分段重合画出钉线以左小型断层控制的地层即可，后将水平基线转至水平，画出F1断层及深部地层，重复此步骤直至画完东营组下伏所有地层及断层。

以此类推，以孔店组底界作为剥蚀层，画出其下伏地层及断层。

至燕山末期时，F1逆断层上下盘中生界地层厚度差异较大，F1下盘中C、P地层存在减薄现象，结合这些地质事实，认为F1逆断层是燕山早期发育的，F1上盘的正断层是后期完全反转的逆断层。回剥至燕山早期时，去掉了F1逆断层，反转形成的正断层恢复回逆断层。其他逆断层F2、F3、F4、F5按照上述步骤正常回剥画出下伏断层和地层。消去该时期挤压应力的叠加效应，对下伏弯曲的地层进行拉平处理，断层以西地层呈小角度西倾。

至燕山早期时，以侏罗纪底界为剥蚀面进行回剥，结合C、P地层出现两处减薄现象，推测印支期地层中只发育两条逆断层，采用上述回剥方法画出下伏地层，使其小角度西倾。

(3)适当恢复C、P地层中被剥蚀厚度，用虚线画出其地层顶部。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。