地学前缘 ›› 2010, Vol. 17 ›› Issue (4): 140-151.

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基于地层力学结构的三维构造恢复及其地质意义

管树巍,Andreas Plesch,李本亮,陈竹新,何登发   

  1. 1中国石油勘探开发研究院 盆地构造与油气成藏重点实验室, 北京 100083
    2 Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA
    3中国地质大学(北京) 能源学院, 北京 100083
  • 收稿日期:2010-01-17 修回日期:2010-03-01 出版日期:2010-07-01 发布日期:2010-07-01
  • 作者简介:管树巍(1970—),男,高级工程师,构造地质学专业,主要从事复杂构造解析和建模研究。Email: guan@petrochina.com.cn
  • 基金资助:

    国家科技重大专项课题(2008ZX05003001);国家重点基础研究发展计划“973”项目01课题(2006CB202301);国家自然科学青年基金项目(40802047)

Volumetric structural restorations based on mechanical constraints and its geological significance.

 GUAN  Shu-Wei, Andreas  Plesch, LI  Ben-Liang, CHEN  Zhu-Xin, HE  De-Fa   

  1. 1Research Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina, Beijing 100083, China
    2Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA
    3School of Energy Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China
  • Received:2010-01-17 Revised:2010-03-01 Online:2010-07-01 Published:2010-07-01
  • Supported by:

    国家科技重大专项课题(2008ZX05003001);国家重点基础研究发展计划“973”项目01课题(2006CB202301);国家自然科学青年基金项目(40802047)

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摘要：

三维构造恢复不仅可以验证构造解释在三维空间的一致性,也可用于计算构造内部的应变状态,确定构造位移变化路径及地层力学结构对构造生长过程的影响。在Gocad三维平台上综合遥感、地震和钻井等资料,建立准噶尔盆地南缘主要勘探目的层古近系古新统—始新统紫泥泉子组(E12z)的面模型和霍尔果斯深层背斜的体模型,并在体模型的三维域中设置剪切模量、拉梅常数以及岩层密度,以求真实反映实际地层力学结构。在此基础上利用基于Gocad平台开发的三维构造恢复插件对两者开展恢复试验。面模型恢复结果表明,准噶尔盆地南缘山前逆冲断层上盘的恢复应变椭球长轴多呈北西方向,与该位置天山山体和山前断裂带走向斜交,这一特征印证了晚新生代以来的斜向挤压作用。但在山前第二排背斜带东西300 km的范围内,恢复应变椭球长轴由霍尔果斯背斜处的近南北逐渐向东西两侧的北北东向和北西向过渡,揭示出深部隐伏断裂可能具有前陆地区典型的弧形冲断特征。体模型恢复结果表明,霍尔果斯深层背斜内部的应变状态与其所经历的运动学过程并没有显著的对应关系,恢复应变分布主要受相邻地层之间力学结构的差异控制,这就导致同一断块不同地层内部的应变状态具有不同的分布特征。在石油勘探开发领域,针对圈闭范围小尺度构造的恢复应变计算可用于构造裂缝性质、方位和分布的预测。

关键词: 三维构造恢复, 面模型, 体模型, 力学模型, 恢复应变, Gocad平台

Abstract:

三维构造恢复不仅可以验证构造解释在三维空间的一致性,也可用于计算构造内部的应变状态,确定构造位移变化路径及地层力学结构对构造生长过程的影响。在Gocad三维平台上综合遥感、地震和钻井等资料,建立准噶尔盆地南缘主要勘探目的层古近系古新统—始新统紫泥泉子组(E12z)的面模型和霍尔果斯深层背斜的体模型,并在体模型的三维域中设置剪切模量、拉梅常数以及岩层密度,以求真实反映实际地层力学结构。在此基础上利用基于Gocad平台开发的三维构造恢复插件对两者开展恢复试验。面模型恢复结果表明,准噶尔盆地南缘山前逆冲断层上盘的恢复应变椭球长轴多呈北西方向,与该位置天山山体和山前断裂带走向斜交,这一特征印证了晚新生代以来的斜向挤压作用。但在山前第二排背斜带东西300 km的范围内,恢复应变椭球长轴由霍尔果斯背斜处的近南北逐渐向东西两侧的北北东向和北西向过渡,揭示出深部隐伏断裂可能具有前陆地区典型的弧形冲断特征。体模型恢复结果表明,霍尔果斯深层背斜内部的应变状态与其所经历的运动学过程并没有显著的对应关系,恢复应变分布主要受相邻地层之间力学结构的差异控制,这就导致同一断块不同地层内部的应变状态具有不同的分布特征。在石油勘探开发领域,针对圈闭范围小尺度构造的恢复应变计算可用于构造裂缝性质、方位和分布的预测。

Key words: 三维构造恢复, 面模型, 体模型, 力学模型, 恢复应变, Gocad平台

中图分类号: