[發明專利]一種改造型斷陷盆地原始沉積面貌恢復的方法

在審

• 申請號: 201710144840.9
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN107015290A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 劉池陽;趙俊峰;趙旭東
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00;G01N33/24
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

1.一種改造型斷陷盆地原始沉積面貌恢復的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)改造盆地的界定，判斷一個盆地是否經歷了后期改造，從地層邊界、上覆與下伏地層接觸關系、沉積相帶展布、地層厚度變化來考量，判斷是否遭受改造；

2)盆地構造-改造的表征與恢復：

a、成盆期區域構造格局，用動態的思維去理解盆地的演化和改造過程，將原始盆地置于其發育時期的古構造背景，區域構造背景方面的考量包括，原始盆地所處的大地構造位置，所處基底塊體的規模，周鄰盆山相互關系，深部作用的強弱和表現，探討區域構造背景及演化歷史，為恢復原始盆地沉積面貌提供必要的約束；

b、后期改造的表征，由于地殼差異抬升、構造擠壓、伸展走滑作用，導致沉積實體建造的剝蝕，即為盆地的后期改造，若經過多期次不同作用的迭加，則改造作用更為復雜，改造形式、期次和強度是表征后期改造特點的3個主要指標，將后期改造的形式歸納為抬升剝蝕、疊合深埋、熱力改造、構造變形、肢解殘留、反轉改造、流體改造和復合改造8種類型；

c、后期改造的恢復，對于多期次、多類型的后期改造，首先要厘定每個期次改造的樣式和強度，然后由新到老，逐構造層恢復，在地震剖面和地表露頭上，通過各構造層的變形樣式、協調性、不整合面的發育情況及削截現象的發育情況來確定改造樣式和強度，對于強烈擠壓變形、錯斷或長距離位移的同期地層實體，進行構造變形和位移恢復，對于肢解殘留性盆地，則要明確現今缺失地層的地區，判斷地層沉積時便存在的古隆起區還是后期抬升的產物，通過以下3種方法來進行后期改造的恢復：

①古地質圖的編制及其地質指示，某一地層與下伏和上覆地層的接觸關系，反映其沉積背景與后期所經受的改造程度，在沉積盆地內部，相鄰時代地層常為整合接觸，反映連續沉積，地勢低洼，以垂直升降運動為主；而在盆地邊緣，地層的接觸關系多為不整合，表現為上部地層的上超現象，當盆地沉積范圍較大時，地層接觸關系為恢復原始沉積范圍提供依據，通過統計大量鉆井和露頭地層接觸關系，編制目的層沉積前、沉積后古地質圖；

②構造變形、位移的恢復，平衡剖面恢復技術是根據物質守恒定律而推出的，分正演法和反演法，前者是指從未變形的狀態，向變形后的剖面模擬的過程，后者是指從復雜的解釋剖面入手，按照順序依次將變形的剖面恢復到未變形的狀態，并對所恢復剖面的合理性做出檢驗，根據地殼變形規律和物質守恒定律，推導出體積守恒、面積守恒和層長守恒的一系列平衡剖面恢復的幾何法則；

③采用裂變徑跡熱年代學方法，結合其他熱年代學方法得到更為準確詳細的冷卻歷史和構造的抬升歷史，最后應用于古構造的恢復；

3)盆地沉積建造的恢復：

a、在同期地層結構、層序特征對比，在古構造格局恢復的基礎上，應重點關注目的層的沉積實體建造，首先要確定地層的時代歸屬，進而建立目的地層等時對比格架，為原始盆地沉積古地理的統一性分析提供了等時性依據，通過鉆井、測井和露頭剖面分析，對周鄰殘存地層的巖性、厚度、上下接觸關系、分布情況及其生物化石組合特征及地層時代分別進行剖析；同一原始盆地是在單一動力學機制作用下產生的，其經歷的構造沉降、氣候變化、基準面升降變化及沉積-充填過程應具有一致性，因而層序地層學的思路和方法供原盆恢復借鑒，利用同期地層的旋回結構對比、分段性、特殊巖性夾層，即海相地層、煤層的發育特征提取原始沉積相關聯的信息，現今連續分布的殘留地層，顯然屬于同一原始盆地；現今分隔開來的殘留地層，屬于同一個原始盆地或者不是；

b、沉積相及其配置關系對比，在等時地層劃分對比的基礎上，從各殘留實體的沉積特征出發，分析沉積相帶的空間展布及演化特征，利用露頭和鉆測井資料，分析巖相特征，并結合巖電組合特征、古生物化石、沉積厚度，對同期地層沉積相類型進行解釋，在此基礎上，編制地層厚度、砂巖厚度、砂巖百分含量，殘留地層區沉積相平面分布圖、沉積相剖面對比圖基礎性圖件，剖析周鄰同期地層的沉積特征及其演化規律；

c、采用物源綜合分析，物源分析在示蹤造山帶隆升剝露過程和盆山系統間的物質交換過程、重塑沉積盆地古地貌及古河流體系、判識母巖性質和源區構造背景具有以下方法：

①、古水流分析方法,根據古水流的分布型式，判別各殘留盆地是否具共同的物源區,推測盆地的形態和邊界；

②、巖石學、礦物學分析方法，通過碎屑巖中的碎屑組分和結構特征能直接反映物源區和沉積盆地的構造環境，根據陸源碎屑組合推斷物源區母巖類型，及分析礦物的含量及比值、化學組分及類型、光學性質，用特定圖解進行源區構造環境判識；

③、沉積地球化學分析方法，鋯石顆粒在搬運和成巖過程中具有非常高的穩定性，沉積巖中的碎屑鋯石年齡能夠直接用來和潛在的母巖結晶年齡進行對比，通過實測盆地內碎屑巖單顆粒鋯石年齡，與盆地周緣毗鄰山體所出露巖體的年齡進行對比，判斷某時期盆地沉積物源區的方向性和相關性，并揭示不同時期盆地源區性質的變化過程；

4)在對改造盆地后期改造過程重建和沉積實體關聯性分析的基礎上，進行盆地原始沉積面貌的恢復，包括邊緣相帶的追索和地層剝蝕厚度恢復兩個方面：

a、邊緣相帶追索，邊緣相帶通過地震資料、鉆井、測井資料和露頭資料進行綜合識別，對邊緣相帶經后期改造而缺失的盆地，則通過回歸粗碎屑百分比定量計算公式，外推原始盆地的沉積邊界，其原理為，從物源區到較深湖區,隨搬運距離加大，砂礫巖層的厚度逐漸減小，而且在一定地區砂礫巖厚度和搬運距離之間應當有一定關系，通過統計本區鉆遇中生界各井的砂礫巖厚度數據，建立研究區目的層砂礫巖厚度與搬運距離之間的關系式，進而外推沉積邊界，該方法適用于勘探程度高、資料點較密集的地區，具體計算公式如下：

含礫碎屑巖百分比＝(礫巖厚度+砂礫巖厚度+礫狀砂巖厚度+含礫砂巖厚圖)/地層厚度×100％；

b、層剝蝕厚度的恢復，斷陷盆地受后期構造運動改造導致原始地層的剝蝕，其被剝蝕的地層與現存地層有一定的沉積聯系，遂采用“趨勢厚度法”對剝蝕地層進行恢復，其原理及方法步驟為：

①找出地層剝蝕原點A’，通常受地震剖面長度限制，未剝蝕地層和剝蝕地層的準確界面難以確定，一般選取剖面上最接近盆地中心的視剝蝕原點為地層剝蝕原點A’；

②確定地層變薄率，由地層剝蝕原點A’向盆地方向找出地層厚度相對穩定變化的層段,并選取B點，即地層厚度穩定變化起點，量出A’B的距離L，A’點和B點下方的視層段厚度h和H，利用下式(1)，求出變薄率K；

K＝(H-h)/L×100％ 式(1)，

③剝蝕地段原始厚度計算，由視剝蝕原點A’向被剝蝕地段確定求算點C1、C2、C3、…、Ci和各點到B的距離L1、L2、L3、…、Li，利用式(2)求出各點地層原始厚度Hi；

Hi＝H-K×Li,i＝1,2,3…,

④剝蝕厚度計算，利用各點的原始厚度Hi減去各點的殘留厚度hi，即得出各點的剝蝕厚度Hbi如式(3)所示，

Hbi＝Hi-hi,i＝1,2,3… 式(3)，

層段的選擇要在一定范圍內來追蹤且地層上下界面要容易識別，當研究地層較厚時，如果下部為上超充填的地層，則要去除上超部分；如果研究剖面中部有較大的隆起，則要在其二側分別尋找識別層段，并分別求取變薄率。