张性断层断距分析方法精度控制定量模型研究

Fault displacement analysis comprises one of the most prevalent fault analysis techniques, which has been used to address fault kinematic evolution and growth histories. However, biases towards sampling interval and sampling position often influence the reliability of adopting this technique to conduct fault analysis, such as censoring and truncation effect. Revealing the relationship between maximum sampling interval and reliable fault displacement analysis for faults that are formed under different geological backgrounds and of various scales is the main aim of this research. This research project will use multiple-resolution, three-dimensional (3D) seismic data from Dongying Depression, Bohai Bay Basin, and Espírito Santo Basin, offshore SE Brazil to conduct fault displacement analysis as to 1) understand the kinematic evolution and propagation models of various scale normal faults in Dongying Depression, Bohai Bay Basin; 2) reveal the uncertainties when adopting fault displacement analysis to postulate fault growth histories, and 3) propose quantitative methods to constrain the use of fault displacement analysis techniques. The results will be significant to effectively understand fault growth histories when using fault displacement analysis techniques, and to help understand fault sealing behaviours and lithology conjugation analysis, and their relationship with fluid flow in petroliferous basins.

断层断距分析法是断层运动学特征和断层演化史研究的常用方法，然而常存在断距采样间隔和位置与结果可靠性之间的矛盾，比如能否对截断效应和截尾效应进行约束。不同构造背景和不同级别张性断层是否存在最小采样间隔与实际断距空间变化最接近的关系模型，揭示二者之间的客观规律，是本次选题研究的基础性问题。本研究将选取我国裂陷背景的东营凹陷为研究对象，选取巴西东南部海域含盐Espírito Santo盆地作为对比实例，以三维地震数据为载体，针对东营凹陷若干不同级别的典型张性断层，研究断层三维空间传播模型和演化历史并与Espírito Santo盆地的相关研究成果进行对比，剖析断层断距分析法应用于张性断层运动学分析中的不确定性，研究和提出约束断距分析方法精度控制的定量约束关系模型。本研究成果将有助于更有效地分析张性断层运动学特征及其演化模式，也有助于含油气盆地中断层启闭和岩性对接分析及其与油气运移关系的相关研究。

断层传播模型和演化史是研究大陆边缘演化，沉积盆地演化，石油和天然气运移和聚集，二氧化碳有效位置确定，地震灾害预测的重点内容，其研究结果的可靠性是断层相关研究亟待解决的核心问题。断层分析最常用的断层断距分析方法造成的截断效应和截尾效应没有得到有效的约束。本研究以东营凹陷发育不同类型断层为主要研究对象，选取巴西东南海域Espírito Santo盆地为对比实例，断层断距分析为主要手段来研究东营凹陷不同类型断层的传播模型和演化史，揭示断层采样间隔对断层分析的影响及建立约束断层断距分析方法精度的数学模型。研究结果表明：1）东营凹陷不同的次级洼陷主要发育三类断层：第一类为边界/控制性断层，该类断层对盆地演化、盆内断层演化和盆内断层活动性具有决定性影响；第二类为不同构造演化时期保存的大层间断裂，该类断层的活动演化史受边界断裂的控制，其对盆内不同期次构造活动具有重要指示意义；第三类为发育于层间的小断裂，该类型的断层通常指示盆内一期重要的流体活动。该结果与Espírito Santo盆地发育断裂系统一致，指示张性盆地中断层和流体活动耦合关系的普适性。2）盆内发育不同类型断层活动性具有明显差异：边界/控制性断层表现出明显的多期和继承性活动特点，大层间断裂部分表现出继承性活动特点，而层间断裂通常形成时间短，活动期次单一。3）对于盆内储层流体/超压保存而言，发育边界断裂的一类洼陷更有利于流体保存和强超压的发育，而边界断裂缺失的洼陷内，由于断层大规模的继承性活动，盆内通常发育中等超压，流体保存条件较差。4）对于断层传播模型而言，理论的四种典型模式对东营凹陷这种经历复杂的构造演化史，多期断层活动的盆地类型而言不具普适性，断层的传播历史通常是多种经典模型的组合。5）断层断距分析方法带来的截断效应主要表现于无边界传播类型断层，而截尾效应通常表现于边界/控制性断层。针对不同类型的断层，其采样间隔由不同的要求才能达到最佳的断距分析效果。