断层相关褶皱概念模型中的裂缝域.PDF

　 地　质　科　学 　 ２０１３年 １０月 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＬＯＧＹ ４８（４）：１１４０—１１４７ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０５６３－５０２０．２０１３．０４．０１２ 断层相关褶皱概念模型中的裂缝域 １ １，２ １ 祖克威 　曾联波 　巩　磊 （１．中国石油大学（北京）地球科学学院 北京　１０２２４９； ２．中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室 北京　１０２２４９） 摘　要　断层相关褶皱对裂缝的控制作用主要体现在岩层的几何形态对裂缝方位的影响和变 形对岩石破裂的控制程度。本文在断层相关褶皱概念模型的基础上提出了裂缝域，并以 Ｓｕｐｐｅ的平行膝折概念模型为对象，利用几何学方法对模型中区域性裂缝的裂缝域进行分区 描述，并提出了断层相关褶皱的曲线概念模型中区域性裂缝的分布规律。以新疆卡普沙良河 一处断层转折褶皱剖面上裂缝的实测数据为依据，对模型进行验证，发现测量结果同模型基本 一致。该方法为前陆冲断带地区断层相关褶皱对裂缝控制作用的定量预测提供了一种全新的 思路。 关键词　前陆冲断带　断层相关褶皱　区域性裂缝　裂缝域 中图分类号：Ｐ５４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０５６３－５０２０（２０１３）０４－１１４０－０８ １　前　言 前陆冲断带由于与造山带相毗连，因此构造样式复杂；断层相关褶皱是前陆盆地冲 断带构造变形的一种主要表现形式，其中断层转折褶皱、断层传播褶皱是最常见的两种 构造样式（ＷｉｌｌｉａｍｓａｎｄＣｈａｐｍａｎ，１９８３；Ｓｕｐｐｅ，１９８３；ＳｕｐｐｅａｎｄＭｅｄｗｅｄｅｆｆ，１９９０）。由 于前陆冲断带构造作用强烈，使得部分储层的孔隙度和渗透率不高，裂缝对这类储层物 性的改善起着极其重要作用。岩层中的裂缝根据控制其分布的地质因素来看，主要分为 两类：一类为分布与褶皱和断层具有特定时空关系的构造裂缝；另一类裂缝发育在构造 变形相对较弱的地层中，其方位变化相对较小，产状稳定，破裂面两侧无明显水平错动且 垂直于岩层面的区域裂缝（曾联波等，１９９９）。当区域裂缝系统与构造裂缝系统相叠加 时，可形成极好的裂缝性储集层。如在美国科罗拉多州皮申斯盆地 Ｍｅｓａｖｅｒｄｅ储集层中， 区域裂缝使储层的渗透率比基质渗透率增高几个数量级，并使其水平渗透率各向异性高 达 １００∶１以上。早期形成的区域裂缝会随着地层的弯曲变形、产状发生变化，但始终同 所在岩层面高角度相交或垂直，这个特点为通过断层相关褶皱的概念模型来预测区域裂 缝的方位提供了可能。 ２０世纪８０年代，Ｓｕｐｐｅ（１９８３）提出了断层相关褶皱的平行膝折概念模型，建立了褶 皱形态与断层形态和断层滑动之间的定量关系；ＳａｌｖｉｎｉａｎｄＳｔｏｒｔｉ（２００１）和 Ｌｉｎｅｔａｌ． 　 国家科技重大专项（编号：２０１１ＺＸ０５００３００２）和国家自然科学基金项目（编号资助。  祖克威，男，１９８６年 １１月生，博士，地质力学专业。Ｅｍａｉｌ：ｚｕｋｅｗｅｉ１２３４＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ ２０１３－０４－０６收稿，２０１３－０７－０９改回。 ４期 祖克威等：断层相关褶皱概念模型中的裂缝域 １１４１ （２０１０）应用定量关系对概念模型中不同构造部位的变形特征进行了分析。还有一些地 质学家根据断层端部的变形特点，提出了三角剪切模型（Ｅｒｓｌｅｖ，１９９１；Ａｌｌｍｅｎｄｉｎｇｅｒ， １９９８），并对模型的位移场和不同区域的速度特征进行了分析（Ｈａｒｄｙ，１９９５；Ｈａｒｄｙａｎｄ Ｆｏｒｄ，１９９７）。但是，国内外尚未利用断层相关褶皱概念模型的几何学特征来预测裂缝的 方位。 本文利用地质几何学特征，在断层相关褶皱概念模型的基础上提出裂缝域概念，并 对平行膝折模型和曲线概念模型中裂缝域的特点进行了描述。 ２　裂缝域的概念及意义 在一定范围内地层单元的产状一致或变化不大的区域称为