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地震讲义3-地震解释基本方法-断层

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第二节 断层解释断层是一种普遍存在的地质现象,对于油气的运移和聚集起重要的控制作用,因此,对断层的解释是地震解释的重要内容.实际对比中由于断层附近地层产状的变化,形成不同类型的断层,在断层附近地震反射波错断特征变的十分复杂,因而,做好断层解释是时间剖面构造解 释 的关健 ,第二节断层解释一、断层在地震剖面上的一般标志1.反射波发生错断2.反射波同相轴数目突然增加、减少或消失3.反射同相轴形状突变、反射零乱并出现空白反射。4.反射波同相轴发生分叉、合并、扭曲和强相位转换等,一般是小断层的反映 。图 3 波组和波系错断图 3 反射波同相轴突然增加、减少或消失,下盘地层增厚图 3射波同相轴突然消失,上盘出现空白或杂乱反射图 3同相轴扭曲并错断二 、 断层模型的剖面特征1. 水平地层中的断层剖面反射特征与实际模型基本一致 , 断层棱点间出现绕射波 。2. 倾斜地层中的断层(1) 正向断层和反向断层:上下盘地层倾向与断面倾向一致称为正向断层;上下盘地层倾向与断面倾向相反称为反向断层。在水平选加剖面上,正向断层的两盘反射和断面波都向下倾方向偏移;反向断层的两盘反射向断面波相反方向偏移。图 3水平地层中断层模型与反射同相轴形态a. 直立断层 c. 逆断层(2)屋脊断层:上下盘地层倾向相反,形成上凸状屋脊形称为屋脊断层 (图 c)。屋脊断层上下盘断点距离大于实际断点的距离。屋脊断层上下两盘的反射波中断点间应空开,绕射尾巴不受干涉。( 3) 反屋脊断层:上下盘地层倾向相反 , 形成上凹状屋脊形称为反屋脊断层 (图 d)。 反屋脊断层上下盘断点距离小于实际断点的距离 , 上下盘地层发生交叉或重迭 。 以上 、 下盘反射中断点连线作为断面 , 会错误的改变断层性质 , 造成断面反向 。图 3斜地层中断层模型与反射同相轴形态a. 正向断层 c. 屋脊断层 d. 反屋脊断层3. 断层的牵引现象断层的牵引作用在断层附近形成的曲界面有凹界面和凸界面 。 这些不同性质地质现象产生的波相互干涉 , 形成比较复杂地震反射 。凹界面反射波拉宽近似绕射波 , 曲率相同时则叠加在一起 , 能量增强形成强波 。 回转波的能量较强且均匀 , 绕射波则衰减较快 , 回转波比绕射波弯曲程度大上 。凸界面凸界面反射波的曲率半径与绕射波曲率半径相近 , 容易把凸界面反射波当做测线与断层斜交的绕射波。 凸界面反射波弯曲程度小于绕射波 。1正断层与逆牵引图 3-8 图 3-8 逆牵引背斜上下形态相近 , 较实际背斜开阔宽缓 , 断面波分几段出现在背斜核部 , 上下盘反射出现交叉 。正数层逆牵引模型与地震剖面( 2)逆断层与挤压褶皱图 以看出地震剖面的形态复杂的多断面波偏向下倾方向与上盘反射相交,上盘地层反射仅在 自断层棱点的绕射波与凸界面反射波重叠形成较强反射,下盘受断层牵引曲率加大出现回转波 。图 3逆断层挤压褶皱地质模型与地震响应图 3断层挤压褶皱地质模型与地震剖面4.断层面影响( 1) . 断层面对反射波能量的屏蔽作用由于岩层错断 , 断面两侧岩石波阻抗往往是不同的 , 有时甚至差别很大 , 使断层面可能成为良好反射界面 , 使断层面以下界面反射能量大大削弱 。 屏蔽常造成断层面下出现空白区 。( 2).断层面对射线的畸变作用当地震波入射到断层面两侧岩性差异的端点时,将产生两条射线路径。一条是经过无岩性差异 O→A→E→C 路径 ,在 地面 另一条路线是经过有岩性 0→A→F→B→D 路径, 在地面 地面上 的反射波,形成空白区;而在 断层面以下反射界面的产状及深度发生变化,使断层下盘反射层产状发生畸变。图 3倾角 α与真倾角 β之间的关系(3). 断层在不同测线方向上的反映 ,同一断层在不同方向的测线上断面的走向和视倾角反映是不一样, 这主要受断层走向和测线的夹角的影响 。图 3 与真倾角 β 之间的关系的图 。 ’在地面的交角 θ 以及断面视倾角 α 之间的关系为 当测线由平行于断层面 (到与断层面正交时( 断面视倾角 α 由 ,断面倾角在测线上的表现就不同 。 例如当断层走向和测线夹角在 600至 00时 , 视倾角逐渐变小 , 直到剖面上出现水平的断层 ;而当测线和走向断层成弧形相交时 (断面是一个弧形曲面 )剖面图上会出现 “ 锅底或 “ 反锅底 ” 状断层 (图 3—12)。图 3— 13 锅底与反锅底断层切割关系三 、 断层基本要素的确定从地震剖面上如何可靠地确定断层的位置 。 断层面的形态 、 产状及断层性质 , 对于提高圈闭高点的精度和准确度具有十分重要的意义 .1.断层面的确定。将剖面上浅、中、深反射同相轴的中断点,即断层棱点连接起来就是断层面。在确定断棱处反射同相轴的中断点时,要与回转波、断面彼的干涉造成的假断点区别。有时由于受断层面的屏蔽作用,在断层下盘往往出现产状畸变,反射杂乱带及三角形空白带等等,断层下盘的反射层中断点或产状突变点位置不能准确地反映断层面位置,先不宜用下盘地层反射的中断点来确定断层 。四、偏移对断层的影响在使用偏移进行断层解释是要考虑偏移对断层的影响。偏移对断层的影响可概括以下几方面。( 1)当地层倾斜,时间剖面上的断点都向地层下倾方向偏移,偏移距和倾角大小与埋藏深度成正比。( 2)当断层两侧地层倾向一致,倾角相近时,其断点间距变化较小;但当两侧倾角相差较大小,断点间距可能变大 或 变小。( 3)当断层两侧地层倾向相背时,时间剖面上断点间的水平距离明显变大,当两侧地层倾向相向时,断点间水平距离变小,甚至迭覆。( 4)当地层倾角大于 20°时,偏移距较大,应进行空间校正后才能确定真实的断点位置。三、几种典型断层和断裂系的解释1、张性断裂系图 3Y”字形断裂系剖面特征图 3反向阶梯状断裂系剖面特征三 、 同生断层的解释技巧生长断层是一种张性环境下形成的同沉积断层 , 对于油气聚集具有重要作用 . 平行于古岸线 , 平面上凹向盆地方向, 对沉积具明显控制作用:一 、 生长断层的识别标志1)生长断层下降盘地层增厚 , 时间剖面上对比层位变厚2)剖面上凹面向盆地方向 , 顶部角度达 60)在塑性泥岩发育区 , 断层面消失在欠压实泥岩向盆地一例中;泥岩塑性体特征是空白反射或紊乱反射 . 无明确分界线 , 且为低速度 );4)近断层处下降盘反射层为逆牵引 , 有时上升盘的反射向着断层抬起 。襄城凹陷南部边界断裂剖面特征( 636测线)图 3与边界生长断层有关的正断层系相互切割关系和逆牵引构造图 3辟构造与生长断层图 3—18 生长断层与砂体差异压实和速度上拉的关系舞阳凹陷北部边界断裂剖面特征( 、微小断层解释图 3—19微小断层合成模型与垂向分辨率关系1)理论模型2)微小断层解释基本技巧1、 充分利用井资料提供的大量准确断点是十分重要的 。 特别是合成记录的制作与准确的层位标定 , 有利于确定微小断层 。 当地震与钻井资料对断层解释出现矛盾时 , 找出地震剖面上的断层与井资料确定断点的对应关系;2、 根据相应层段岩性和电性特征 , 较易判定断层; ,3、 油气水关系和压力测试 、 油田开发过程的动态数据也是可利用的重要资料 , 即当油气水关系与所处的构造位置不乎 , 或相邻压力系统差异较大时 , 其间必存在断层 .图 3育在层间小型生长断层(莺歌海盆地)图 3发育在北海中央区水力压裂断层系4、水力压裂断层图 3发育在松辽盆地泉头组顶部水力压裂断层系图 3冲断层图 3层基本要素的确定1、断层面的确定1) 断面不能穿过可靠的反射波同相轴;2) 断层造成牵引现象要与绕射 “ 尾巴 ” 的弯曲以及挠曲地层反射加以区别;3)在相邻的平行剖面上,同一断层面的形态、倾角大小及断开层位和断层性质基本一致;对不同方向测线,同一断面倾角大小不同,与断层走向垂直的断面倾角最大。第三节断层基本要素的确定与组合2、 断层要素的确定图 3点位置确定从地震剖面上判别断层位置 , 简要的概括为以下几方面:1) 当地层倾斜 , 时间剖面上的断点都向地层下倾方向偏移 ,偏移距和倾角大小与埋藏深度成正比 。2) 当断层两侧地层倾向一致 , 倾角相近时 , 其断点间距变化较小;但当两侧倾角相差较大小 , 断点间距可能变大 , 也可能变小 。3) 当断层两侧地层倾向相背时 , 时间剖面上断点间的水平距离明显变大 , 当两侧地层倾向相向时 , 断点间水平距离变小 , 甚至迭覆 。4) 当地层倾角大于 20° 时 , 偏移距较大 , 应进行空间校正后才能确定真实的断点位置 。二、断层组合的一般规律断点的组合应符合地质规律 , 一般来说 , 在区域拉张应力条件下不可能出现逆断层;在挤压应力条件下 ,以逆冲或逆断层为主 , 但也发育有正断层;在剪切应力作用下 , 既可能出现逆断层 , 又可能出现正断层和平移断层 。 断层的这些规律性要参考构造地质学等有关文献 。下面仅讨论在时间剖面上的一些规律 。图 3相同断点的几种不同组合方案二、 断点组合应先组合断裂特征明显,断层规模较大的区域大断层或者二级断层。区域大断层一般平行区域构造走向,断层两侧波组有明显差异,对盆地和陷具有明显的控制作用 。断点组合应先从上而下进行,其理由是:(1)上部地震剖面特征明显、断点较落实;(2)受构造运动影响较少,断裂系统较中下部地层简单,便于组合。质相同; 断层面,断盘产状相似,断开的地层层位一致,或有规律地变化;靠近所确定的断点位置,相邻剖面断距相近,或沿断层走向有规律地增加或减少。地层产状的变化应有规律。在平地测线方向数十公里范围内 特点相似。循断裂力学机制的规律 ,对岩石的力学性质,受力方式以及不同的受力方式所产生的断裂系统要充分了解。例如,在水平挤压应力条件下的纵弯褶皱可能在背斜顶部出现平行构造轴向的纵张断裂和次一级的横张断裂,翼部则可能出现与地层产状斜交的追踪张性断层和次级平移 造性质和其成因类型。 不同成因烃型的构造其产生的断裂系统变化是很大的。断块构造一般以锯齿型短的张性断层为主,挤压褶皱一般以延伸较长的线状断层为主,平移褶皱一般具雁行排列的断裂系统;在张性环境下的次级断块和断阶一般发育弧形断层,放射性断层系,等等。识-修改-再认识 的过程。地质历史中断层的形成是复杂过程,是多种因素综合作用的产物,人们不可能在勘探初期把这样复杂的问题一次弄清楚。随着勘探程度的深入,资料的积累,以往所建立的断裂系统要不断修改,以致于初期所编绘的断裂系统可能与后期所确定的断裂系统相差很大,甚至完全改变巴 楚 隆 起 断 裂 体 系 图
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