正斷層組合模式及其合理性分析

陳 軍

（中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚(yáng)州 225009）

正斷層組合模式及其合理性分析

陳 軍

（中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇揚(yáng)州 225009）

斷層組合的正確解釋是復(fù)雜斷塊圈閉描述的重要內(nèi)容之一。在總結(jié)提煉前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過對復(fù)雜斷塊區(qū)局部構(gòu)造樣式的深入研究，剖析了兩條正斷層交匯組合方式和幾何特點(diǎn)，歸納提出了雙斷層組合的相交、切割和封閉等三類十種組合模式；在此基礎(chǔ)上，建立了雙斷層組合的立體、平面、剖面對應(yīng)關(guān)系，形成了利用特定位置和走向的三條剖面來唯一地確定每一種組合模式的正斷層組合解釋方法。

斷層組合；斷層相交；斷層切割；斷層封閉；合理性分析

對于復(fù)雜構(gòu)造帶的構(gòu)造解釋和圈閉描述而言，斷層平面組合的合理性至關(guān)重要，它直接關(guān)系到對區(qū)帶構(gòu)造特征的認(rèn)識和圈閉的評價［1－5］。因此，無論是針對復(fù)雜構(gòu)造帶勘探的圈閉精細(xì)解釋，還是針對老油區(qū)挖潛的精查細(xì)找而言，在地震剖面和平面切片上準(zhǔn)確地把握斷層的樣式及其幾何對應(yīng)關(guān)系，合理地分析斷層組合方案和正確地標(biāo)定斷層組合方式，使斷層圍限的地質(zhì)體幾何形態(tài)與各局部構(gòu)造的劃分準(zhǔn)確可靠，是復(fù)雜斷塊圈閉描述的重要工作之一。

斷層解釋是地震資料構(gòu)造解釋的首要工作，前人對此做了大量的研究，但大多集中在斷層的地震識別方法［6］，單斷層的空間展布規(guī)律［7］以及斷層的組合方法與實(shí)現(xiàn)步驟等方面［8］。而對于多條斷層在平面、剖面上的組合方式以及組合的合理性尚缺乏系統(tǒng)性的分析論述。

人們通常把由復(fù)合構(gòu)造樣式表現(xiàn)出的特定斷層組合稱為斷層模式，斷層組合模式的正確應(yīng)用使我們在構(gòu)造解釋中有了某種預(yù)見性［8］。復(fù)雜斷塊區(qū)斷層密集，組合模式復(fù)雜多樣，但任何復(fù)雜的多斷層組合樣式都可以分解為兩條斷層組合模式的拼合，也就是說雙斷層組合是復(fù)雜斷塊斷層組合的基本單元。為此，基于對復(fù)雜斷塊油氣藏斷層解釋的長期實(shí)踐研究，在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，筆者剖析了兩條正斷層交匯組合方式和幾何特點(diǎn)，歸納提出了雙斷層組合各種可能的組合類型和典型組合模式，通過對這些組合類型和組合模式立體、平面及特定剖面幾何對應(yīng)關(guān)系的合理性分析，形成了利用特定位置和走向的3條剖面來唯一地確定每一種組合模式的正斷層組合解釋方法。

1 正斷層組合類型與組合模式

通過對復(fù)雜斷塊區(qū)局部構(gòu)造樣式的深入研究，在總結(jié)提煉前人研究成果和仔細(xì)剖析兩條正斷層交匯組合方式及幾何特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，歸納提出以下雙斷層組合的相交、切割和封閉等三種組合類型十種組合模式，建立了具有地質(zhì)合理性和幾何合理性的正斷層組合模式及其立體、平面、剖面對應(yīng)關(guān)系圖版（圖1）。

1.1 相交組合類型

這種組合類型是兩條斷層在某個點(diǎn)相交，平面上表現(xiàn)為一條次支斷層終止于另一條主支斷層上。通常主支斷層為活動性較強(qiáng)、規(guī)模較大的斷層或早期斷層；次支斷層為活動性較弱、規(guī)模較小的派生斷層或晚期斷層。該類型在斜坡帶和斷裂帶常見［9］。

根據(jù)兩條斷層的傾向，該組合類型又可分為以下4種組合模式。

1）主支下盤同向相交組合模式：次支斷層位于主支斷層下盤，傾向相同。

2）主支下盤反向相交組合模式：次支斷層位于主支斷層下盤，傾向相反。

3）主支上盤同向相交組合模式：次支斷層位于主支斷層上盤，傾向相同。

4）主支上盤反向相交組合模式：次支斷層位于主支斷層上盤，傾向相反。

圖1 兩條正斷層組合類型與組合模式及其立體、平面、剖面對應(yīng)關(guān)系

1.2 切割組合類型

這種組合類型是兩條斷層交匯，并且其中一條斷層被另一條斷層截斷。平面上表現(xiàn)為后期斷層穿越早期斷層。該類型多見于斜坡帶［10］。

根據(jù)兩條斷層的傾向，該組合類型可分為以下兩種組合模式。

1）同向切割組合模式：切割斷層與被切割斷層傾向相同。

2）反向切割組合模式：切割斷層與被切割斷層傾向相反。

1.3 封閉組合類型

這種組合類型是兩條斷層在走向上兩點(diǎn)交匯，平面上表現(xiàn)為次支斷層的延伸受制于主支斷層的弧形彎曲，且終止于主支斷層上，形成封閉斷塊。主支斷層一般為活動性較強(qiáng)、規(guī)模較大的斷層；次支斷層為活動性較弱、規(guī)模較小的派生斷層，也可能是與主支斷層同期形成的斷層。該類型多見于弧形大斷層附近［11－12］。

根據(jù)兩條斷層的傾向，該組合類型又可分為以下4種組合模式，構(gòu)成壘式、塹式和斷階式構(gòu)造。

1）主支下盤同向封閉組合模式：次支斷層位于主支斷層下盤，傾向相同。

2）主支下盤反向封閉組合模式：次支斷層位于主支斷層下盤，傾向相反。

3）主支上盤同向封閉組合模式：次支斷層位于主支斷層上盤，傾向相同。

4）主支上盤反向封閉組合模式：次支斷層位于主支斷層上盤，傾向相反。

2 雙斷層組合模式的合理性分析

通過對雙斷層組合的立體、平面和剖面樣式與特征的綜合分析，篩選出不同方向、能夠反映上述三類十種組合模式幾何特征的三條剖面，利用這三條剖面上的斷層與斷層、斷層與層位組合關(guān)系可以唯一地確定每一種雙斷層組合模式。以下給出各種組合模式所對應(yīng)的三條剖面，分析每種組合模式在三條剖面上的樣式及其組合關(guān)系的合理性。

2.1 相交型的四種組合模式

相交組合類型采用分別垂直于兩條斷層的A線、B線剖面和平行于主支斷層且斜交次支斷層的C線剖面確定。其中，A線垂直于次支斷層且與主支斷層斜交；B線垂直于主支斷層且與次支斷層斜交；C線平行于主支斷層且斜交次支斷層。

該組合類型的四種組合模式在A，B，C三條剖面上合理的斷層、層位組合樣式為：

1）主支下盤同向相交組合模式：A線剖面表現(xiàn)為倒“y”型斷層組合結(jié)構(gòu)；B線剖面表現(xiàn)為“y”型斷層組合結(jié)構(gòu)；C線剖面表現(xiàn)為次支斷層和層位位于主支斷層下部。

2）主支下盤反向相交組合模式：A線和B線剖面均表現(xiàn)為倒“y”型斷層組合結(jié)構(gòu)；C線剖面表現(xiàn)為次支斷層和層位位于主支斷層下部。

3）主支上盤同向相交組合模式：A線剖面表現(xiàn)為反“y”型斷層組合結(jié)構(gòu)；B線剖面表現(xiàn)為倒“y”型斷層組合結(jié)構(gòu)；C線剖面表現(xiàn)為次支斷層和層位位于主支斷層上部。

4）主支上盤反向相交組合模式：A線和B線剖面均表現(xiàn)為反“y”型斷層組合結(jié)構(gòu)；C線剖面表現(xiàn)為次支斷層和層位位于主支斷層上部。

2.2 切割型的兩種組合模式

切割組合類型的同向切割模式采用的A線是過兩斷層上升盤交點(diǎn)與下降盤交點(diǎn)的連結(jié)測線；B線和C線是分別位于A線兩側(cè)垂直于后期切割斷層且與被切割斷層斜交的測線。切割組合類型的反向切割模式采用的A線是位于兩斷層切割部位且過被切割斷層上升盤與下降盤測線；B線是位于塹塊且與兩斷層斜交的測線；C線是位于壘塊且與兩斷層斜交的測線。

兩種組合模式在A，B，C三條剖面上合理的斷層、層位組合樣式為：

1）同向切割組合模式：A線剖面過兩斷層上升盤交點(diǎn)與下降盤交點(diǎn)，表現(xiàn)為后期切割斷層①截斷早期被切割斷層②，上升盤層位位于兩上升盤交點(diǎn)，下降盤層位位于兩下降盤交點(diǎn)；B線剖面和C線剖面均表現(xiàn)為倒“y”型斷層組合結(jié)構(gòu)。

2）反向切割組合模式：三條剖面上均表現(xiàn)為共軛斷層組合結(jié)構(gòu)，所不同的是層位位置差異。A線剖面上層位位于被切割斷層②的上升盤和下降盤，切割出的壘塊和塹塊中無層位；B線剖面上層位位于切割斷層①、被切割斷層②的上升盤及塹塊中，壘塊中無層位；C線剖面上層位位于切割斷層①、被切割斷層②的下降盤及壘塊中，塹塊中無層位。

2.3 封閉型的四種組合模式

封閉組合類型采用的A線為過封閉斷塊短軸且與兩斷層正交的測線；B線為過封閉斷塊長軸和兩斷層交點(diǎn)的測線；C線為位于封閉斷塊外，主支斷層凹面且平行于B線的測線。

該組合類型的四種組合模式在A，B，C三條剖面上合理的斷層、層位組合樣式為：

1）主支下盤同向封閉組合模式：A線剖面表現(xiàn)為兩斷層上下相交的組合結(jié)構(gòu)；B線剖面表現(xiàn)為主支斷層①上凸和次支斷層②下凹彎曲，且斷層②在斷層①之下，層位位于兩斷層之間，端點(diǎn)位于兩斷層的交點(diǎn)；C線剖面表現(xiàn)為主支斷層①上凸和次支斷層②下凹彎曲，且斷層②在斷層①之下，層位位于斷層②之下。

2）主支下盤反向封閉組合模式：A線剖面表現(xiàn)為倒“y”型斷層組合結(jié)構(gòu)；B線剖面表現(xiàn)為主支斷層①上凸和次支斷層②上凸彎曲，且斷層②在斷層①之下，層位位于斷層②之下，端點(diǎn)位于兩斷層的交點(diǎn)；C線剖面表現(xiàn)為主支斷層①上凸和次支斷層②下凹彎曲，且斷層②在斷層①之下，層位位于兩斷層之間。

3）主支上盤同向封閉組合模式：A線剖面表現(xiàn)為兩斷層上下相交的組合結(jié)構(gòu)；B線剖面表現(xiàn)為主支斷層①下凹、次支斷層②上凸彎曲，且斷層②在斷層①之上，層位位于兩斷層之間，端點(diǎn)位于兩斷層的交點(diǎn)；C線剖面表現(xiàn)為主支斷層①下凹、次支斷層②上凸彎曲，且斷層②在斷層①之上，層位位于斷層②之上。

4）主支上盤反向封閉組合模式：A線剖面表現(xiàn)為次支斷層②交于主支斷層①上，形成反“y”型組合結(jié)構(gòu)；B線剖面表現(xiàn)為主支斷層①和次支斷層②下凹彎曲，且斷層②在斷層①之上，層位位于斷層②之上，端點(diǎn)位于兩斷層的交點(diǎn)；C線剖面表現(xiàn)為主支斷層①和次支斷層②為下凹彎曲，且斷層②位于斷層①之上，層位在兩斷層之間。

3 實(shí)例分析

3.1 相交組合類型實(shí)例

圖2為相交組合類型的解釋實(shí)例。圖2中1，3號為主支斷層，2號為次支斷層。A剖面上的解釋方案為1，2號斷層為倒“y”型結(jié)構(gòu)，2，3號斷層為反“y”型結(jié)構(gòu)；B剖面上解釋方案為1，2號斷層為“y”型結(jié)構(gòu)，2，3號斷層為倒“y”型結(jié)構(gòu)；C剖面上解釋方案為2號斷層位于1，3號斷層之間。根據(jù)三條剖面上斷層與斷層、斷層與層位的關(guān)系，可以確定1號和2號斷層為主支下盤同向相交組合模式；2號和3號斷層為主支上盤同向相交組合模式。

3.2 切割組合類型實(shí)例

圖3所示為切割組合類型的解釋實(shí)例。圖3中1號斷層為晚期發(fā)育的切割斷層，2號斷層為早起發(fā)育的被切割斷層。在平面構(gòu)造圖和地震剖面上2號斷層都有被切割后的位移現(xiàn)象。A，B，C三條地震剖面上均表現(xiàn)為共軛斷層組合的關(guān)系，但層位關(guān)系不同，在A剖面上由1號和2號斷層夾持的塹塊和壘塊中均無層位；B剖面上壘塊中有層位，塹塊中無層位；C剖面上壘塊中無層位，塹塊中有層位。層位位置可以通過恢復(fù)切割之前的狀態(tài)，綜合考慮地震反射特征和地層厚度規(guī)律來確定。根據(jù)剖面上斷層、層位關(guān)系的分析，可以確定這兩條斷層為反向切割組合模式。

3.3 封閉組合類型實(shí)例

圖2 主支下盤同向相交與主支上盤同向相交雙斷層組合模式解釋實(shí)例

圖4給出了封閉組合類型的解釋實(shí)例。圖4中2號斷層為1號斷層在長期活動過程中形成的次生斷層，兩斷層組合形成縱向和橫向封閉的斷塊構(gòu)造。A剖面上表現(xiàn)為2號斷層與1號斷層上下交會的組合結(jié)構(gòu)。B剖面上1號斷層位于層位之上，呈凸形彎曲；2號斷層位于層位之下，呈凹形彎曲，層位端點(diǎn)與兩斷層交點(diǎn)重合。C剖面上1，2號斷層均位于層位之上，1號斷層呈凸形彎曲；由于C測線與2號斷層走向近似平行，所以在C剖面上2號斷層線相對平直。據(jù)此可以確定，這兩條斷層為主支下盤同向封閉組合模式。

4 結(jié)束語

通過對正斷層組合模式的系統(tǒng)歸納、分類和利用剖面樣式進(jìn)行其合理性的分析研究，建立了兩條正斷層組合的立體、平面、剖面對應(yīng)關(guān)系圖版，形成了利用特定位置和走向的三條剖面來唯一地確定每一種組合模式的正斷層組合解釋方法，對于復(fù)雜斷塊區(qū)構(gòu)造精細(xì)解釋和圈閉描述具有指導(dǎo)意義。在地震資料品質(zhì)好的地區(qū)，可以利用特定位置和方向的測線剖面來標(biāo)定斷層組合模式；而在地震資料信噪比較低的地區(qū)，可以根據(jù)區(qū)域應(yīng)力機(jī)制和斷層發(fā)育特點(diǎn)，厘定斷層組合模式，然后在模式指導(dǎo)下確定剖面的解釋方案。

對于構(gòu)造復(fù)雜、斷層發(fā)育地區(qū)，在地震資料品質(zhì)較差條件下，需要在充分消化井、震資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同區(qū)帶地質(zhì)、地震條件，通過綜合分析與逐級分解、細(xì)化建立正確的斷層模式，進(jìn)而確立這個地區(qū)的地震解釋方案，提高斷層解釋的可靠性和圈閉描述精度。

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（編輯：朱文杰）

Chen Jun，Geological Scientific Research Institute of Jiangsu Oilfield Branch Company，SINOPEC，Yangzhou 225009，China

Normal fault patterns and their rationality analysis

Chen Jun

GPP，2013，52（2）：201～206

Correct interpretation of fault patterns is one of the important aspects for the characterization of complex faulted traps.On the basis of the published research achievements，we carry out deep study on the local structure pattern in complex faulted area，analyze crossing pattern and geometry characteristics of two normal faults，and conclude three types（ten kinds）double fault patterns including intersection，cutting and sealing.Then，the corresponding relationship of the double faults in space，plane and profile is established.Moreover，a normal fault pattern interpretation method is developed，which use triple profiles at particular position and strike to uniquely identify one kind of fault pattern.

fault pattern；fault crossing；fault cutting；fault sealing；rationality analysis

10.3969/j.issn.1000-1441.2013.02.013

P631.4

A

1000-1441（2013）02-0201-06

2012-04-02；改回日期：2013-02-27。

陳軍（1968—），男，高級工程師，現(xiàn)從事地震資料解釋工作。