石油勘探构造分析实习指导书(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：沈传波,唐大卿,张先平,唐永

出版社：中国地质大学出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

石油勘探构造分析实习指导书试读：

前言

石油勘探构造分析是资源勘查工程专业石油天然气地质方向本科生的专业课，也是能源地质工程和矿产普查与勘探专业的研究生专业选修课，是和当前石油行业生产实际联系最紧密的一门学科。课程以构造样式为主线，主要讲授应用现代石油勘探构造理论，结合国内外各种典型构造实例，分析不同构造环境下的含油气区域油气勘探中各类构造变形的几何样式、运动学过程、形成机制及其控油气作用。主要内容包括：构造样式的概念、分类、研究意义；伸展型、走滑型、挤压型盆地的构造样式以及底辟构造和反转构造的基本概念、基本特征、成因机制、研究方法及其与油气聚集的相互关系；流体作用类型、方式及流体作用与构造作用的相互关系；断层封闭性的定义、类型、封闭机制、评价方法及其油气意义等。教学的目的和内容决定了这门课程必须理论与实际相结合，重视实践教学。创新基于实践，始于问题。实践教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径，是培养具有创新意识的高素质专门人才的重要环节，更是培养学生科学思维方法、科学研究能力和创新能力，提高学生综合素质的重要平台。而地学教育本身最突出的特点就是其实践性。

为了加强学生实践能力的培养，结合新一轮教学计划，课程安排了一定学时的野外和室内实践教学，目的是为了突出对学生4个方面能力的培养。

1. 比较完整地建立起石油勘探中的构造观

石油勘探中的构造观是指在石油勘探中对各类构造的总体结构、形成和演化以及铸成构造的构造运动性质和动力来源的基本认识和观点。石油勘探中的构造观涉及到对构造地质学和石油地质学中一系列问题的综合认识及看法。通过实习要建立起一个对盆地构造认识的整体框架，如盆地内构造的空间几何形态、演化阶段的划分及构造形成的动力学机制，以及各级、各类构造与油气成藏及聚集相互关系的全面把握。

2. 能够有效地运用基本知识和理论进行构造分析

进行石油勘探构造分析时要以构造地质学和石油地质学的基本知识及理论为指导，并能有效地加以运用。石油勘探构造分析中需要运用的基本知识和理论主要有：构造地质学的应力分析原理、变形岩石应变分析基础、岩石破裂准则、构造的成因分析和构造样式等，石油地质学中有机成烃理论、烃类运移的流体动力学、成藏动力学及成油体系等理论。

3. 培养发现和分析相关构造问题的能力

在石油勘探研究分析中，发现和分析其中的构造问题，了解构造对油气成藏和聚集的影响、控制程度、空间范围、时间域是十分重要的。实习中要注意培养自己发现构造问题的能力，思考解决这些构造问题的相关理论知识和选择解决问题的方法及手段。

4. 掌握构造分析的基本内容、方法和流程

石油勘探构造分析涉及的学科方向多，要分析的内容及解决的问题多，可选择的方法和技术手段也多。因此，从不同的专业方向和研究角度对其基本内容、方法和流程有所不同和侧重。总的原则应该是以辩证唯物论作指导，以构造解析为基本原则（马杏垣，1983），该套方法较为系统地为观察、分辨、分析和处理构造建立了一条正确的构造观和方法论。构造解析包括几何学、运动学和动力学3个方面，而所谓“解析”是指一种思维方法，即“把整体分解为部分，把复杂的事物分解为简单的要素加以研究的方法。解析的目的在于透过现象看本质，因此，需要把构造现象的各个方面放在矛盾双方的相互联系、相互作用中去，放到构造的运动、演化中去，看看它们各在何种地位，各起什么作用，各以何种方式与其他方面发生相互制约又相互转化的关系等”。

本实习指导书是在多年科研和教学实践中不断总结经验的基础上编写而成。最早完成的简明实习讲义于2006年10月第一次试用于本科生的教学，截至目前已试用8届，取得了较好的教学效果，修课学生已逾600人，取得了明显的教学效益。本书前言、实习三、实习五、实习七、实习八由沈传波编写，实习一由唐大卿编写，实习二由张先平编写，实习四、实习六由唐永编写。全书由沈传波统稿。

在本书的编写中，引用了国内外大量的专著、教材、公开文献和内部资料；初稿完成后得到了梅廉夫、张树林、周江羽、石万忠等教授的审阅，提出了很多有益的修改意见；研究生葛翔、吴蕾、周俊林、赵志璞、姬红果等参与了部分工作。在此一并致谢！

本书可供选修含油气盆地构造学、石油勘探构造分析等课程的本科生和研究生教学实习使用。石油勘探构造涉及构造地质学和石油地质学中的很多领域，由于编著者水平有限，在实习内容安排和阐述上难免有疏漏和不妥之处，恳请广大读者批评指正。编著者2014年5月

实习一 构造样式的地震解释

一、实习目的和意义

地震解释是开展盆地沉积、构造、储层分析及油气成藏研究的重要基础工作，其核心是依据地震剖面反射特征，应用地震勘探原理、地质学理论及相关技术软件等，赋予地震反射信息明确的地质意义和概念模型。

本次实习将通过对不同构造背景下（伸展、挤压、走滑及反转）形成的典型构造样式进行精细构造解释，了解地震剖面的基本信息及其含义，明确开展地震资料构造解释的基本流程，掌握常见构造现象的地震反射特征及其识别标志，理解不同构造样式的发育背景及演化过程，能够独立进行地震资料构造解释以及对解释结果作出合理的地震地质综合分析。

二、实习内容

①伸展构造。基底反射特征、地堑或半地堑结构特征、边界正断层、潜山构造、地堑、地垒、断阶、牵引构造、不整合面等（实习剖面见附图1）。

②挤压构造。基底反射特征、褶皱、逆冲断层特征、断层性质及活动期次、不整合面、地层剥蚀特征、地层超覆特征及其地质意义等（实习剖面见附图2）。

③走滑构造。基底反射特征、地层变形情况、走滑断裂产状及平剖面特征、花状构造等（实习剖面见附图3）。

④反转构造。基底反射特征、断裂及褶皱、断层性质、活动期次、不整合面、地层剥蚀特征、地层发育特征及其地质意义等（实习剖面见附图4）。

三、实习要求

四、实习步骤

五、实习指导

构造样式是指同一期构造运动或在同一应力环境下所产生的构造变形组合，它们应具有相似或相同的构造特征和变形机理。构造样式分析包括几何学、运动学、动力学和时间四大要素（姚超等，2004）。几何学分析是通过地表观察和地震剖面解释来获得二维及三维构造图像，将各种变形组合的应变场和应力场结合起来；运动学分析是将构造样式置于板块运动背景中，对构造位移变化进行分析；动力学分析主要考虑构造形成机制，刘和甫（1993）以地球动力学背景为基础，强调构造样式与成盆动力学具有一致性，划分出伸展构造样式、压缩构造样式和走滑构造样式三大系统，如拉张环境形成的正断层及其组合——地垒和地堑，挤压环境形成的逆断层及其组合——背冲断块（断背斜、背冲隆起），对冲断块，冲断带等。此外，构造的形成具有一定时限，因此，构造样式不仅具有地区性，而且具有时代性，现今的构造样式既可能是某一特定地质时期构造运动的产物，也可能是多期构造运动叠加改造的产物。表1-1所列构造样式为中国含油气盆地同一期构造变形或同一应力作用下所产生的构造的总和，其中包括受构造应力、浮力和重力作用而形成的挤入构造，以及由其引起的地层剥蚀、尖灭、超覆、不整合等叠加在其上的更加丰富、复杂的构造。

在实习过程中，首先需要对各种盆地类型、板块构造位置、应力场特征、不同动力背景产生的典型构造样式等有个总体了解，在此基础上还应掌握研究地区或解释剖面的大地构造位置、所属盆地类型、地层发育特征、区域应力场的转换情况、不整合面特征、构造演化阶段等地质背景，进而正确高效地指导地震剖面构造解释工作并最终提出一套符合研究区地质规律的合理解释方案。

下面对本次实习所涉及的构造类型及其相关的基本地质特征作简要介绍。

1. 伸展构造

伸展构造是在水平伸展构造体制下形成的构造系统。马杏垣（1985）根据拉张构造发育于岩石圈演化的不同阶段和不同构造环境，将大型拉张构造划分为：地堑、裂谷、半地堑、盆-岭构造、大型断陷盆地、裂陷槽、滑脱断层及其相关的韧性流动带、岩墙群等，它们构成了不同尺度、不同层次的拉张构造典型样式。含油气盆地基本构造单元——断陷或箕状断陷均是一种大中尺度的拉张构造，而小尺度的构造是盆地内部的拉张构造，它们是油气聚集的有利圈闭场所。常见的断陷或箕状断陷盆地内部典型伸展构造样式包括地堑、地垒、正向或反向断阶、潜山构造、滚动背斜等。表1-1　中国含油气盆地构造样式分类表（据姚超等，2004）

实习剖面（附图1）选自渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷。渤海湾盆地是中国东部较为典型的中新生代复式断陷盆地，济阳坳陷面积为226 000 km，由东营、惠民、沾化、车镇凹陷和若干凸起组成。东营凹陷位于济阳坳陷的东南部，是济阳坳陷的一个次级构造单元，由民丰洼陷、滨南-利津洼陷、牛庄洼陷、博兴洼陷4个沉积洼陷及多个断裂带（又称中央隆起带或中央背斜隆起带）组成，它东西长90 km，2南北宽约65 km，总面积5 700 km，总体呈现为一北西正断、东南超覆的半地堑盆地（图1-1）。该区新生界自下而上依次发育古近系孔店组（细分为孔三段、孔二段和孔一段）、沙河街组（细分为沙四段、沙三段、沙二段和沙一段）、东营组（细分为东三段、东二段和东一段），新近系明化镇组与馆陶组。图1-1　东营凹陷构造区划及主要断裂体系分布图

2. 挤压构造

挤压构造的动力学背景为板块与板块碰撞形成造山带，在造山带一侧或造山带内部形成挤压型盆地，这些盆地在挤压应力作用下，形成各种样式的挤压构造（杨克绳，2006）。挤压构造主要分布在造山带前缘挤压盆地中，造山带前缘常常成排成带地出现冲断褶皱构造，挤压构造在靠近造山带常有基底卷入，而远离造山带一般只在盖层中滑脱，因此可分为基底卷入型厚皮构造和盖层滑脱型薄皮构造。常见挤压构造样式包括对冲构造、背冲构造、反冲构造、叠瓦状构造、断展褶皱、断弯褶皱、断滑褶皱等。

实习剖面（附图2）选自塔里木盆地巴楚隆起区。巴楚隆起位于塔里木盆地中央隆起带西端，是一个由西北向东南倾没的大型扭曲断隆。隆起西北边以柯坪塔格断裂为界与柯坪隆起相接，北东侧以阿恰—皮恰克逊断裂带、吐木休克断裂带和巴东断裂带为界与阿瓦提凹陷及塔中隆起分开，西南部以色力布亚-玛扎塔格断裂带为界与麦盖提斜坡相邻，东南部以塘北弧形断裂带为界与塘古巴斯凹陷接壤，总2面积约45 000 km（图1-2）。塔里木盆地从寒武纪以来经历了加里东期、海西期、印支—燕山期和喜马拉雅期4大演化阶段（张恺，1990；汤良杰，1994；林畅松等，2011），发育了8个关键构造变革期，即加里东早期、加里东中期Ⅰ幕、加里东中期Ⅲ幕、加里东晚期—海西早期、海西晚期、印支—燕山期、喜马拉雅中期和喜马拉雅晚期，而其余时期盆地构造相对稳定。在上述关键构造变革期中，塔里木板块既有水平方向的拉张与挤压，也有垂直方向的隆升与沉降，而且有的时期还具有不同应力场复合共存的特征，因此，处于盆地中西部的巴楚地区在不同的构造旋回中，其断裂发育特征具有显著的差别。

钻井与露头剖面揭示，巴楚隆起大部分地区缺失中生界，仅和2井、巴东2井钻遇三叠系，自上而下发育的沉积地层为第四系、第三系（古近系+新近系）、二叠系、石炭系、泥盆系、志留系、奥陶系、寒武系、震旦系，其中在巴楚隆起-麦盖提斜坡的中寒武统和麦盖提斜坡的古近系底部发育了两套膏盐层，成为本地区重要的滑脱构造层。图1-2　巴楚隆起构造区划及主要断裂体系分布图

3. 走滑构造

走滑作用是由扭应力或剪应力引起地壳或岩石圈沿着某些构造边界或特定的构造带发生走滑变形的构造作用。大陆动力学机制中走滑作用起到极为重要的作用，既调节造山带的斜压运动或差异压缩，也调节同造山期的伸展作用；既可以作为造山作用过程的机制，又成为盆地形成的机制（刘和甫等，1999）。走滑作用有3种方式，即平行扭动、聚敛扭动（压扭）和离散扭动（张扭）。走滑和扭动构造是地壳水平运动的重要表现形式，走滑构造的典型特征包括大尺度的走滑断裂、雁列构造、正（负）花状构造、海豚效应、丝带效应等。

实习剖面（附图3）选自伊通盆地岔路河断陷。伊通盆地位于吉林省长春市和吉林市之间，呈NE45°方向延伸，长140 km，宽12～220 km，面积约2 500 km；构造上位于郯庐断裂带北段的依兰-伊通分支断裂带南段，属于受北东向两边界走滑断裂控制、夹持在两大断隆之间的狭长盆地（图1-3）。伊通盆地西北侧以大黑山为界与松辽盆地相隔，东南侧为宽广的那丹哈达岭，西南侧以东辽河断裂为界与叶赫隆起相邻，东北侧以第二松花江断裂为界与舒兰断陷相邻。盆地次级构造单元包括莫里青断陷、鹿乡断陷和岔路河断陷3个二级构造单元，并可进一步划分为西北缘断褶带、尖山构造带、万昌构造带等14个三级构造单元。图1-3　伊通盆地构造位置与构造单元划分图

伊通盆地地表被第四系大面积覆盖，仅在盆地边缘见到零星分布的新近系、白垩系和侏罗系露头。据钻井和地震资料揭示，盆地基底岩系为海西期和燕山期花岗岩，年龄为67～152 Ma，局部为晚古生代变质岩。盆地内主要为古近系，地层厚度为2 000～6 000 m；侏罗系—白垩系在岔路河断陷内零星分布。新生代地层自下而上为始新世双阳组、奢岭组、永吉组，渐新世万昌组、齐家组和新近纪岔路河组及第四系，地层总体具有西北厚、东南薄的特征，齐家组主要分布于岔路河断陷，与上覆岔路河组之间发育了一个大型的区域性角度不整合面（Tn）。

4. 反转构造

在沉积盆地形成与演化过程中，很多断层（尤其是控盆、控坳的基底断层）往往经历了多期构造活动，而且在不同期次的活动过程中可能曾发生过错动方向和力学性质的变化。因此，我们观测到的或解释出的断裂状态通常为两期或多期断块运动叠加的现今总效果。根据力学性质和构造运动学特征，将构造反转分为正反转（Positive Inversion）和负反转（Negative Inversion）两种基本形式。早期的负向构造反转为正向构造、早期的正断层反转为逆断层等属于正反转，反之属于负反转。通过构造反转形成的地质构造称为反转构造（Inversion Structure）。二者的关系为过程与结果的关系，即因果关系。反转构造是一种特殊的叠加构造，其形成演化经历了两个独立而相反的变形阶段，即先伸展后收缩，或先收缩后伸展，前期构造面貌不同程度地被后期相反的构造面貌抵消、取代或复杂化。

若按广义的理解，反转构造也可以认为是地质构造演化过程中伸展构造系统和收缩构造系统相互转换及相互作用的产物，它与动力条件的改变有关，是在不同阶段的不同动力条件下，构造变形或体系的叠加构造样式。

油气勘探实践证明，构造反转是含油气盆地构造演化过程的一种常见形式，世界许多著名的含油气盆地都已发现了含油气的反转构造，如美国中蒙大拿盆地、新西兰塔拉纳基盆地、北海南部盆地、马来西亚盆地、东南亚海盆地等。我国众多含油气盆地是世界上研究反转构造的最理想区域。无论是东部盆地还是西部盆地群，其地质构造均经历了后期挤压隆升-侵蚀的正反转作用或后期拉张断陷的负反转作用，形成一系列风格不同、影响油气成藏的反转构造组合系统。

实习剖面（附图4）选自北海南部盆地。

实习二 构造演化的平衡剖面分析

一、实习目的和意义

平衡剖面就是指将剖面中的变形构造通过几何原则和方法全部复原的剖面，是全面准确地表现构造的剖面。利用平衡剖面技术对盆地的构造发育史进行复原，可直观地再现地下地质构造的原始几何形态，提供野外观测剖面、室内地震剖面的构造方案，并对解释结果进行正确性检验。

本次实习将以实习一中伸展盆地典型横剖面的精细解释结果为基础，利用目前广泛使用的2Dmove软件，进行平衡剖面恢复，使学生了解并掌握平衡剖面分析的软件及其操作方法，更深入地理解该类盆地的构造形成演化史。二、实习内容（1）了解渤海湾盆地东营凹陷的区域构造演化史。（2）了解平衡剖面技术的基本原理、计算方法、制作原则和基本步骤。（3）掌握2Dmove软件操作，选择东营凹陷完成其关键构造变革期的平衡剖面分析。（4）综合区域资料和实习获得的构造发育史剖面，分析东营凹陷的构造形成演化过程，完成课程实习报告。

三、实习所用资料

四、实习所用软件

2Dmove是一套功能强大的二维平衡剖面分析工具，可在局部和区域的尺度上建立、平衡、恢复和分析二维构造解释结果，通过它的一系列分析，可得出可信、平衡及复原的古构造模型，包括局部地壳均衡和弯曲均衡、去压实、深度转换和埋藏史分析等。它可解决构造解释中存在的不确定性问题，无论是野外地质观测剖面，还是二维、三维地震地质解释剖面，它的确能够严谨而有效地解决“所研究地质模型会怎样”和“地质模型最可能这样”的问题。本次实习中将采用的软件是2009.1的试用版。

五、实习步骤

1. 选择剖面，准备相应基础数据包

选择的剖面线方向应该与构造作用的方向一致或者趋于一致，也就是说，要垂直于构造的走向或者近似垂直于构造走向，本次实习选择实习一的附图1、附图2的剖面，并准备好其相应基础数据包。

2. 打开2Dmove软件，导入地震解释时间剖面图片文件（或加载地震数据体）

打开软件（图2-1），新建Section窗口，将会弹出相应对话框（图2-2）。在Units复选框中选择X、Y（一般选择km）、Z（一般选择ms）的坐标单位；在Position复选框中选择Section而不是World，再根据剖面特征填写剖面长度（Left一般为0、Right为剖面实际长度）和剖面深度（Top、Base填写导入剖面的顶底时间值）。

再在新建的Section窗口中导入解释好的地震剖面图片（图2-3），此时一定要注意让导入剖面的纵坐标时间轴和左侧时间刻度标尺一致［图2-3（a）］，而不是图片顶部和左侧时间零刻度一致［图2-3（b）］。具体做法就是裁剪掉剖面的顶、底部，使其顶、底值和图2-2中的Top、Base值一致。比如附图1顶、底裁至250 ms、3 250 ms刻度线上。

导入成功后，保存自命名的*.mve文件（为保证后期能正常打开和数据链接正确，建议保存在默认目录下）。

3. 时深转换，把时间域剖面转为深度域剖面

在主界面点击主菜单Operations→Depth Convert，进入Convert to Depth窗口（图2-4），在右下方下拉菜单中选择、给定时深关系式的对应函数。例如时深关系符合一元二次方程就选Quadratic，再依次填入a、b、c、d值，点击Apply，时间剖面就可转为深度剖面。

如果提前用别的方法和软件进行时间域到深度域的剖面转换，即导入的剖面就是深度域的剖面，就不需要在2Dmove软件中做时深转换了。

实践证明，利用2Dmove软件做时深转换，如果时深关系比较粗略、速度随深度变化较大，得到的深度剖面在水平方向上需放大5～10倍才能看着协调，所以建议直接导入深度剖面。

4. 描摹或解释层位和断层，矢量化深度域剖面

描摹断层线、层位线，即创建Polyline；加上剖面左右垂直边界线，即创建Post；利用每个断块周缘的Polyline线和Post线联合造区填色，即创建Polygon。图2-1　2Dmove软件初始界面图图2-2　新建Section弹出窗口图2-3　导入解释地震时间剖面图2-4　时深转换界面

创建Polyline和Post时先选择左侧颜色盒的颜色，再点击左下角对象工具栏的下拉箭头选择线的宽度，最后点选左下角的点折线快捷菜单（先选线属性再点击画线菜单可使其成为缺省值。每画一根线，需再点击一次点折线快捷菜单），沿已解释层位和断层进行描摹矢量化［图2-5（a）］。如果描摹过程中需要修改位置，可选中后点击右键菜单进入编辑状态，如需修改某条线的属性，如名称、颜色、粗细、线集合等，均可进入右键菜单中的属性窗口中修改。具体线操作的快捷方法可参看软件Help菜单提供的帮助。图2-5　描摹和造区界面

描摹完所有层位和断层线后，就可给每个断块造区填色，在创建Polygon时，一定要注意3个问题:一是先要用Post创建一个基准面线，即水平线；二是为保证层位线和断层线的充分闭合可对层位线进行必要延伸，再选择上部编辑工具栏中Tidy菜单去掉多余线头［图2-5（a）］；三是严格按照顺时针或逆时针选取断块周缘的每根线（包括Polyline中的层位线、断层线和Post中的边界线）来造区，需按住Ctrl键选择所有涉及Polyline和Post集合中的线条。

一定要注意每个层位都用不同颜色表示，但同一层位的多个断块填色要统一。每个断块都成功造区填色后［图2-5（b）］，再次保存自命名的*.mve文件（命名注意自明性）。在创建完Polygon后，可在左侧文件管理窗口中关掉底图Image。

5. 去压实恢复

在主界面点击主菜单Operations→Decompaction，进入Decompaction窗口［图2-6（a）］。首先在左侧Top Beds中填入要回剥掉的地层涉及的所有填色断块，比如图2-6（a）中先剥掉顶部的黄色地层，就在主窗口左侧文件管理窗口中按住Ctrl键选择所有黄色Polygon，再点击Decompaction窗口中Top Beds下方的Add键。其次在左侧Base Beds中填入剩下所有地层涉及的填色断块，比如把图2-6（a）中剩下的所有灰色地层断块Polygon点击Add键加入。最后在左侧的Intermediate Beds中填入除剥掉Polygon外的所有剩余Polygon、所有Polyline和Post集合中的线条，并勾选左下角Use Polygons前的方框。

在Decompaction窗口的右侧边界条件窗口中，可根据已知地区的实测数据补充填上。最后点击右上方Apply键，就可实现回剥地层后的剩余地层去压实回弹［图2-6（b）］。图2-6　去压实界面

在某套地层去压实结束后，去掉上部多余地层线，并保存阶段性*.mve文件。

6. 去断距恢复

在主界面点击主菜单Restoration→Fault Parallel Flow，进入Fault Parallel Flow窗口［图2-7（a）］。在左侧Move By复选窗口中选择Point方法消除断距。

图2-7（a）中上部Fault复选框中添加待消除断距的断层，这时可看到左侧Move By复选窗口下方的Pick菜单激活，点击它，沿断层面画上消除断距的钉线（可以是曲线）。一般假设下盘不动，如果是正断层，钉线箭头朝上。如果是逆断层，钉线箭头朝下。为保证消除断距精确，最好把待消除断距的断面附近放大若干倍，使钉线首尾两端准确吻合顶部地层沿断面的滑动轨迹。

图2-7（a）中下部Objects to be Moved复选窗中需添加待消除断距的断层上盘一侧的所有Polygon和Polyline，选取同区域不同属性物件的快捷方法是点击编辑工具栏中Select Freehand菜单，光标变成笔状，圈上所有待选的物件后，按住Ctrl键在所圈范围点击左键，光标变回十字形，点击Add键即可添加所圈物件。

上述设置完毕后，点击图2-7（a）右上方Apply键，就可恢复该条断层断距［图2-7（b）］。依此方法，消除该时期所有主要断层的断距（由主及次），在此阶段可去掉明显不控地层沉积的后生断层，并保存阶段性*.mve文件。

7. 剥蚀量恢复

若恢复断距后的阶段性剖面的顶部地层恰好具有剥蚀记录，则需按剥蚀范围、剥蚀厚度沿顶部层位线恢复剥蚀量，即把剖面上的顶部层位线、断层线恢复到剥蚀前的高度范围。与之相应的，顶部地层的层位线Polyline、断块填色区Polygon都要做相应修改调整，并保存恢复剥蚀量的阶段性*.mve文件。

若恢复断距后的阶段性剖面的顶部地层无剥蚀现象，则直接跳过该步骤而进入下一步。

8. 层拉平恢复

在主界面点击主菜单Restoration→Restore，进入Restore窗口［图2-8（a）］。在图2-8（a）左上侧Restore to复选窗口中选择Elevation来层拉平。左下方Template Line（s）复选窗口中选择待拉平的层位线［顶层的所有Polyline，若地层有部分剥蚀缺失，需先采用步骤7（剥蚀量恢复）方法恢复剥蚀量，若地层出现沉积间断，则需沿不整合面编辑补齐层位线］。在图2-8（a）中下方Other Objects复选窗口中选择所有剩余物件，包括Polygon和Polyline。最后点击图2-8（a）右上方的Apply键，就可层拉平该层［图2-8（b）］。在此阶段也可去掉明显不控地层沉积的后生断层，并保存阶段性*.mve文件。图2-7　去断距界面图2-8　层拉平界面

9. 构造恢复与分析

不断重复步骤5～8，就可恢复地质剖面不同沉积时期的古构造面貌，把关键构造变革时期的系列平衡剖面放到一起就组成了构造发育史图。在Coreldraw软件（或相关软件）上编辑这些系列图件，获得图文并茂的最终成果图件。

最后再结合区域构造背景、埋藏史就可综合分析该盆地的构造演化过程及其动力学机制，提交完整的课程实习报告。

六、实习指导

1. 平衡剖面制作原则

平衡剖面技术是地质思维与计算机技术的结晶，应用它对断裂、褶皱构造的研究提高到了定量的阶段，其依据是在垂直构造走向或近垂直构造走向的剖面上，地层长度（1D）、面积（2D）和体积（3D）是均衡的。平衡剖面方法是根据自然界物质守恒定律提出的，但鉴于地质问题的复杂多变性，为了便于进行研究，需要对复杂的地质问题进行合理的简化，使其达到能够利用数学手段解决地质问题的效果。所以平衡剖面的制作要遵循3个主要原则。

1）标志层长度一致原则

剖面中各个标志层的长度一致原则是在面积守恒的基础上提出的，其前提条件是在变形过程中地层的厚度没有发生明显的变化，地层只发生了断裂、褶皱。如果岩石间没有不连续面，则其恢复后的原始长度在同一剖面中应当一致，否则在长层与短层之间必须有不连续面的存在。

2）面积守恒原则

所谓面积守恒是指剖面由于缩短所减少的面积应当等于地层重叠所增加的面积，变形前后只是剖面的形态发生了变化，剖面的总面积没有改变。由于多数构造是在沉积后发生的，地层在变形前就已经受到压实作用，所以压实作用造成的面积或体积的损失不予考虑，对变形与未变形区域的同一种岩石，若密度或孔隙度基本不变，构造压实作用也可忽略不计。

3）地层沿同一断层位移量一致原则

位移量一致原则是进行断块间平衡的最有用工具。岩石发生断裂后沿着断裂面发生位移，原则上沿着同一条断层各对应层的断距应当一致，但实际上断距不一致的情况却很常见，应当做出合理的解释。断距不一致的情况可以用多种方法来解释，如断层向上发生分叉，各分支断层的断距之和等于主断层的断距；断层的位移也可以由向上的褶皱所代替。

平衡首先假设变形期间的体积基本不变，并且任何体积的变化可定量评估。为了精确地表示地质发展史，平衡必须考虑剥蚀、沉积压实作用、构造运动压实作用、压力压溶和沿着造山走向的伸展。现今通过计算机软件技术的优势，构造恢复和平衡能用更现代的手段进行。在此基础上MIDLIAND公司开发了平衡应用软件2Dmove，该软件构造恢复的基本准则如下：

①变形期间的岩石体积基本不变；②岩石体积仅被剥蚀和沉积压实改变；③主导变形方式是脆性断层；④褶皱与断层有关。

2. 平衡剖面恢复技术

平衡剖面的恢复技术主要有恢复法（由实际变形的剖面恢复到原始的、未经构造变形的剖面）和正演法（由原始未变形的剖面演化至经构造变形的剖面）。它们都需要对变形过程进行定量的分析，并且可以由此得到伸展量、缩短量等重要数据，正是这一点使地质构造的研究提高到了定量解析的水平。由于正演法实现起来复杂，涉及几何模型和变形模式的不确定性，所以目前广泛应用恢复法制作平衡剖面。

恢复法可分为非运动学恢复和运动学恢复。非运动学恢复主要有弯曲去褶皱（Flexural Slip Unfolding）、恢复到基准面(Restore)和“拼板恢复”等；运动学恢复主要有斜剪切（Inclined Shear）、弯曲滑动（Trishear）和断层平行流滑动（Fault Parallel Flow）等。

1）弯曲去褶皱

弯曲去褶皱算法可以应用于平行褶皱，该算法是通过去褶皱顶层和它内部的平行滑动系统到水平基准面或假定的区域来工作。滑动系统（平行于褶皱顶层）用来控制其他层的去褶皱，并作为层间联系和保持厚度变化。去褶皱时钉线或钉面和与它们相交的点不去褶皱或剪切，仅沿着钉线或钉面平移到基准面。钉线应对应于褶皱的轴面，或垂直于地层，且钉子长度要在大于层位纵向范围。平行剪切分量离开钉面而增加，而弯曲滑动分量随之减小（图2-9）。

该算法的原则如下：①模板层在去褶皱方向上长度不变；②所有平行于模板层的层长在去褶皱方向保持一致；③同一褶皱带的柱形或尖顶褶皱的面积保持不变；④面积不变；⑤相对层厚度恒定，层间的不连续滑动将沿着模板层在特定的点改变层厚。

2）恢复到基准面

恢复到基准面又称为垂直去褶皱，该算法允许地层被恢复到水平的或假定的区域基准面，通过垂直或斜剪切的方式去除形变而对每一层去褶皱（图2-10）。该算法的原则如下：①变形前后的层体积不变；②变形前后的去褶皱方向的长度是变化的；③变形前后的层面积是变化的。图2-9　弯曲去褶皱图2-10　恢复到基准面（垂直去褶皱）

3）拼板恢复

拼板恢复（图2-11）是一个为了鉴定岩石体积不足或超出、定义断块移动方向、形成初始地史模型而去除断距，进行恢复的快速查看过程。这种恢复类似于将拼板分片拼到一起。图2-11　拼板恢复

拼板恢复的步骤如下：①用恢复到基准面算法或弯曲去褶皱算法拉平感兴趣层的各个断块；②锁定层位使之仅能在水平基准面内移动；③移动并旋转断块拼在一起。断块重叠的区域可以推断为表示岩石体积的增长部分，空白带表示岩石体积解释不足。

4）斜剪切

斜剪切算法将断层上盘的变形特征与断层几何形态联系起来。斜剪切被用来模拟变形，指出现在滑动系统中，以与地层成一定角度为方向、穿透整个上盘的变形，而不是在层内的不连续的滑动（如弯曲滑动）。斜剪切算法用一系列用户首选的参数来控制恢复，这些参数包括移动方向、剪切矢量和水平断距等。

斜剪切算法在正演时是通过扩展上盘、指定移动方向和位移来进行（图2-12），这种扩展建立了上盘和断面间的空白带，然后上盘垮塌到断面上，垮塌的路径由剪切矢量控制，剪切矢量方向可以与断面垂直、同向或反向。因此，斜剪切假定变形在上盘沿着一系列平行剪切钉线发生，这些钉线穿过断层面，其水平距离由水平断距参数定义。剪切钉线的长度不随着变形而改变，所以，断层面的地形传递进上盘地层成为褶皱。图2-12　斜剪切算法正演模型

斜剪切算法的原则如下：①体积不变；②剪切矢量棒的长度不变，即沿矢量方向断层面和上盘的标志层之间的距离不变。

斜剪切算法对于犁状断层的恢复是很有效的，犁状断层被定义成倾角随深度减小的断层，这种曲率或倾角变化与上盘的变形是对应的。

5）弯曲滑动

弯曲滑动算法用来模拟在褶皱和逆冲带发现的断弯褶皱的几何和运动特征。当一个断块相向滑向另一断块时，不平的断层面肯定在其中的一个断块产生扭曲，在此假定变形限制在上盘之内。弯滑算法应用于断层几何形态为断坪—断坡—断坪的构造样式，且斜面角度小于或等于30°。

弯滑算法的原则如下：①上盘地层的体积不变；②下盘地层保持不变形且不运动；③上盘层长不变；④这一算法限制于具有单一的断坪—断坡—断坪形态的断层；⑤上盘层的真厚度不变；⑥假定在断层位移之前地层是水平和平行的；⑦假定层平行剪切。

6）断层平行流滑动

断层平行流滑动算法基于颗粒层流（颗粒沿断层斜面流动）理论。断层面被分割成不连续的倾斜段，每一个倾角变化点标记一个平分线。流线是通过将不同等分线上的离断层等距离的点连接起来构成的，上盘地层的颗粒沿着这些与断层平行的流线运动（图2-13）。

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