几种典型断层和断裂系的解释

1、 PAGE 9几种典型断层和断裂系的解释论文提要大家都知道地壳是不断运动的，在地壳运动的影响下，组成地壳的岩层不断发生变形和变位，使这些岩层的原始产状改变，形成一定的地质形态，岩层变动后形成各式各样的几何形体。岩层受力后发生断裂，两盘岩层断裂面发生显著位移时，这种构造成为断层。组成断层的基本要素有断层面、断层线、断盘、断距等。断层的主要类型有正断层、逆断层、平推断层和断层的组合形式。地壳受力是比较复杂的，再加上各种复杂的自然现象。因此断层不是想象中那么的规则，我们要根据采集来的数据进行具体的分析解释。断层是一种普遍存在的地质现象，对各种与断层有关的构造的形成和油气的运移以及其重要控制作用。因此

2、，对断层的解释是地震解释的重要内容。一下就对各种断层的形成机理和各种断层的特征与识别作出阐述。希望读者通过此文能对断层有个更生的了解。正文张性断裂系在断层复杂地区，经常遇到断层切割问题。采用地震剖面分析断层切割问题时，因从地质角度出发，根据本区各组断层发育的历史，结合地震剖面特征，按照各断层特点及其规模大小，确定出各组断层间的相互顺序及主次关系是解释的关键；只有认真分析主要断裂和次要断裂间的相互关系，才能在剖面上合理的解释断层间的相互切割问题。比如，根据一般地质规律，只断深层不断浅层的，是较老断层；深浅层都断，落差随深度增大而增大的，是长期发育的断层。图一 Y字形断裂系剖面特征在张性为主的各类

3、盆地中，地震剖面上常见的断层相互切割关系，大体上有“Y”字形，“X”形、“人”字形、包心菜形和阶梯状断裂系等各种样式；其中，“Y”字形断裂系中，向深层延伸较长断层一般是长期发育且规模较大的主断层，而延伸较短的是伴生断层（图一）。阶梯状断裂系有反向阶梯状断裂系和正向阶梯状断裂系，前者断层倾向于地层倾向相反；后者断层倾向于地层走向一致这类断裂系多发育在盆地缓坡，一般规模较小，不断入盆地基地（图二）。这类断裂的形成主要与盆地沉降过程中缓坡翘倾产生的滑落或隆张等作用有关。包心菜式断裂系一般发育在张性盆地隆升构造顶部，断层由外向内由老变新依次下降，剖面特征似空心菜。图二 反向阶梯状断裂系剖面特征图三为受

4、边界生长断层控制与其相关半生发育的次级正断层与逆牵引构造，在逆牵引构造顶部发育包心菜式断裂系，在逆牵引构造侧翼发育“Y”字形断裂系。图三中，边界断层上升盘及基地岩系中出现的反射同相轴与凹凸不平的断面反射有关。图三 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生长断层的解释技巧生长断层又名同生断层，是一种张性环境下形成的同沉积断层。生长断层的生长机理主要有两种，一种是受区域构造运动控制，由于地壳的垂直运动产生的基地断裂，而是上覆沉积盖层发育生长断裂（图三）；另一种是沉积盖层自身的重力以及由此产生的重力滑动、沉积压实异常孔隙流体压力和塑性流动而形成生长断裂系。前者主要是控制盆地边界和次级构

5、造单元的边界大断裂，后者大多数位于局部构造形管的小型断裂系。他们在剖面特征上是有差别的。一般来说，受基底控制的生长断层，单条生长断层规模较大延伸长达数十千米，平面上凹向盆地方向，上升盘遭受剥蚀。下降盘遭受沉积，并对沉积三角洲和扇形三角洲等沉积体系具有明显控制作用。地震剖面上上升盘为空白反射，下降盘为超覆反射。生长断层的一般识别标志是：（一）生长断层下降盘地层增厚，时间剖面上相应层段地震反射同相轴增多，时差增大。剖面上上陡下缓，凹面向盆地中心方向，顶部角度达60度，底部收敛于软弱地层或不整合面。（二）由于逆牵引作用，近断层处下降盘反射层形成逆牵引背斜，逆牵引背斜的脊轴与断层平行，且随断层的位移而

6、位移；再不发育逆牵引的剖面上，下降盘反射同相轴向断层超覆或上翘。（三）在塑性泥岩发育区，断层面消失在欠压实泥岩层中。泥岩塑性体一般为空白反射或紊乱反射，无明确分界线，且层速度较低。如图四所示，为一与页岩地辟有关的两个特征截然不同的断层系。左边一个的特点主要是向着盆地的正向断层，这可能是由于差异压实作用形成简单破裂作用而形成的；右边一个的特点具有很多反向断层，这可能是由于海底斜坡环境中大量沉积物在重力作用下沿高的滑动形成的。图四 底劈构造与生长断层对于欠压实页岩和不同的砂岩、页岩比，断层两边的速度有可能不同，这种速度差异有可能造成错误的解释。如图五所示，断层左边由于存在高流体压力的塑性体，使速度

7、下拉形成假向行构造；断层右侧下降盘由于砂岩增厚形成假背形构造 。对于这种速度变化的情况，具有真正的地质和速度模型有利于处理和解释的正确性。图五 生长断层与砂岩体差异压实和速度上拉的关系三、微小断层解释一般来说，较大的断层是容易解释的，对于微小断层采用前述断层的解释方法是较为困难的。微小断层解释的关键是地震资料的解释的分辨率问题。在勘探后期和油田开发阶段，解释和弄清微小断层的分布对于落实可采储量、产能建设、油藏管理和油藏挖潜等具有极为重要的意义。下面分别从理论模型（图六）和解释实践两方面予以探讨。 图六 微小断层理论模型（一）理论模型：为了证明小断层解释的可行性，通过二维模型实验加以说明，图六设

8、计的地质模型与合成记录，地层单层厚度均设计为20MS；断距T分别设计为4MS、8MS、12MS、16MS、20MS。途中合成记录显示结果：断距为4MS时，小断层难以识别；当断距为8MS、12MS以上时，断层均显示较为清楚；按3000M/S的层速度计算，断距约为12M和18M（二）微小断层解释基本技巧：实践证明，小断层是可以解释出来的。一般来说，只要同相轴有规律的错断10M以上，便可以解释为小断层。通过叠加偏移后的的剖面，小断层收敛较好断块能正确反映出来，断点清楚，解释中尽量用偏移剖面作参考。再钻井资料较多的地区，充分利用井资料提供的大量断点是十分重要的。特别是合成记录的制作与准确的层位标定，有

9、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镜子来确定的断点的对应关系；在地震资料不可靠的情况下，应与钻井为主。钻井资料确定断层的依据和手段是多方面的，处地层对比外，根据相应层段岩性和电性特征，较易判断断层；此外，油气水关系和压力测试、油田开发过程的动态数据也是可以利用的重要资料，即当油气水关系与苏厨的构造位置不符，或相邻压力系统差异太大时，其间必存在断层。有时微小断层在同相轴上未发生错断，但同相轴振幅强度发生变化；一般来说，相邻侧线相同位置振幅点有规律的突然变强或变弱，即可能是岩性尖灭点或小断层，这是需要结合振幅点变化的连线与相近断裂系，亦称其体系的展布关系

10、作出判断。大多情况下，小断层与相邻的大断层有一定的成生和控制关系，横向延伸不远，或错断或消失；岩性尖灭点相对延伸较远 ，且不受相邻大断层的控制。另一特点，小断层可能影响上下相邻的一组同相轴，岩性尖灭点仅是某一层的反映。图七是发育在断层间生长小断层，从图中可以看出，该断层上部错断一段同相轴，具有同相型和小型的逆牵引构造，断层向下收敛于下伏的同相轴。需要注意的是，在解释小断层中还有一种水力压裂断层 ， 水力压裂断层是在盆地快速沉降和沉积过程中， 由于欠压实、生烃和热力等方面的因素形成异常高的流体压力，当这种异常高的流体压力高于上覆地层的破裂压力时，就会刺破上覆底层而断裂。近年来，水利压裂断层在我国

11、东部原生盆地相继得到证实。这类断裂规模较小。图八 发育在北海中央区水利压断裂层系仅在层间发育，在地震剖面上影响一段同相轴，表现为微小错断。平面展布受多种因素控制，图八是发育在北海中央区水利压断裂层系，主要是由于体压力释放与泥岩收缩产生的；图九是发育在松辽盆地泉头组顶部水力压裂断层系，其形成于流体压力释放和构造活动双重作用有关。 图九 发育在松辽盆地泉头组顶部水力压裂断层系四、逆冲断层逆冲断层系主要与区域挤压应力作用有关，其表现特征主要有两类：高角度的逆冲断层或称逆断层；低角度的逆冲断层或称掩断层。高角度逆冲断层一般与基底断裂或基底断块挤压逆冲活动有关；低角度逆冲断层与基底和表层滑脱或挤压揉皱变

12、形等因素有关。 逆冲断层系在挤压应力作用下，大多数情况地层变形，断裂和构造较均复杂，加上受地面条件的制约，剖面的反射质量均较差，需要通过较详细的地质调查和构造分析，建立典型的构造样式剖面，进行指导解释。图十 具三重结构的逆充复合体剖面特征图十为具三重结构的逆冲复合体，即上三叠统逆冲在白垩系-三叠系之上；第三系和上白垩统由逆冲在上三叠统逆冲块体之上；这种复杂的断裂结构关系在剖面上是很难解释的。因此，届时工作人员只有在熟悉区域地质特点的前提下，首先区分出地震反射结构和波组特征的差异，然后，通过典型的结构模式指导解释。从图中可以看出，第三系和上白垩统为一套平行连续反射，与上三叠统在波组和反射结构构均

13、不协调，上三叠统内主要反射结面不连续，发生错断和重复；与下伏反射层也不协调。总之，在进行复杂逆冲断层复合体解释时，仔细分析剖面上不同部位的反射结构和波组特征是十分重要的，也是一个成熟的解释者所必须具备的素质。图十一 具低角度的逆冲推覆断裂系剖面特征图十一为具低角度的逆冲推覆断裂系，从图十一中可以看出在基底滑脱面之上，剖面右段基本为平行连续反射结构，剖面在左段可见高角度断面和同相轴不连续反射，其反射结构、波组特征与剖面右短有较大的差异性，结合区域构造特征分析解释为低系。大多数逆冲断层与挤压背斜伴生，特别在挤压作用较强、构造较活跃的造山带前缘前陆盆地，上覆地层遭受强烈的褶皱变形，使得断裂和构造形态复杂化，并在剖面上发生较大畸变，形成散射和偏移不归位；真确解释和识别复杂地区挤压背斜构造是解释工作中应注意的难点之一。结论：地层剖面上断层特征与地质剖面特征相应，一般情况下，底层错断反射