正断层组合模式及其合理性分析

陈 军

（中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州 225009）

正断层组合模式及其合理性分析

陈 军

（中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州 225009）

断层组合的正确解释是复杂断块圈闭描述的重要内容之一。在总结提炼前人研究成果的基础上，通过对复杂断块区局部构造样式的深入研究，剖析了两条正断层交汇组合方式和几何特点，归纳提出了双断层组合的相交、切割和封闭等三类十种组合模式；在此基础上，建立了双断层组合的立体、平面、剖面对应关系，形成了利用特定位置和走向的三条剖面来唯一地确定每一种组合模式的正断层组合解释方法。

断层组合；断层相交；断层切割；断层封闭；合理性分析

对于复杂构造带的构造解释和圈闭描述而言，断层平面组合的合理性至关重要，它直接关系到对区带构造特征的认识和圈闭的评价［1－5］。因此，无论是针对复杂构造带勘探的圈闭精细解释，还是针对老油区挖潜的精查细找而言，在地震剖面和平面切片上准确地把握断层的样式及其几何对应关系，合理地分析断层组合方案和正确地标定断层组合方式，使断层围限的地质体几何形态与各局部构造的划分准确可靠，是复杂断块圈闭描述的重要工作之一。

断层解释是地震资料构造解释的首要工作，前人对此做了大量的研究，但大多集中在断层的地震识别方法［6］，单断层的空间展布规律［7］以及断层的组合方法与实现步骤等方面［8］。而对于多条断层在平面、剖面上的组合方式以及组合的合理性尚缺乏系统性的分析论述。

人们通常把由复合构造样式表现出的特定断层组合称为断层模式，断层组合模式的正确应用使我们在构造解释中有了某种预见性［8］。复杂断块区断层密集，组合模式复杂多样，但任何复杂的多断层组合样式都可以分解为两条断层组合模式的拼合，也就是说双断层组合是复杂断块断层组合的基本单元。为此，基于对复杂断块油气藏断层解释的长期实践研究，在总结前人研究成果的基础上，笔者剖析了两条正断层交汇组合方式和几何特点，归纳提出了双断层组合各种可能的组合类型和典型组合模式，通过对这些组合类型和组合模式立体、平面及特定剖面几何对应关系的合理性分析，形成了利用特定位置和走向的3条剖面来唯一地确定每一种组合模式的正断层组合解释方法。

1 正断层组合类型与组合模式

通过对复杂断块区局部构造样式的深入研究，在总结提炼前人研究成果和仔细剖析两条正断层交汇组合方式及几何特点的基础上，归纳提出以下双断层组合的相交、切割和封闭等三种组合类型十种组合模式，建立了具有地质合理性和几何合理性的正断层组合模式及其立体、平面、剖面对应关系图版（图1）。

1.1 相交组合类型

这种组合类型是两条断层在某个点相交，平面上表现为一条次支断层终止于另一条主支断层上。通常主支断层为活动性较强、规模较大的断层或早期断层；次支断层为活动性较弱、规模较小的派生断层或晚期断层。该类型在斜坡带和断裂带常见［9］。

根据两条断层的倾向，该组合类型又可分为以下4种组合模式。

1）主支下盘同向相交组合模式：次支断层位于主支断层下盘，倾向相同。

2）主支下盘反向相交组合模式：次支断层位于主支断层下盘，倾向相反。

3）主支上盘同向相交组合模式：次支断层位于主支断层上盘，倾向相同。

4）主支上盘反向相交组合模式：次支断层位于主支断层上盘，倾向相反。

图1 两条正断层组合类型与组合模式及其立体、平面、剖面对应关系

1.2 切割组合类型

这种组合类型是两条断层交汇，并且其中一条断层被另一条断层截断。平面上表现为后期断层穿越早期断层。该类型多见于斜坡带［10］。

根据两条断层的倾向，该组合类型可分为以下两种组合模式。

1）同向切割组合模式：切割断层与被切割断层倾向相同。

2）反向切割组合模式：切割断层与被切割断层倾向相反。

1.3 封闭组合类型

这种组合类型是两条断层在走向上两点交汇，平面上表现为次支断层的延伸受制于主支断层的弧形弯曲，且终止于主支断层上，形成封闭断块。主支断层一般为活动性较强、规模较大的断层；次支断层为活动性较弱、规模较小的派生断层，也可能是与主支断层同期形成的断层。该类型多见于弧形大断层附近［11－12］。

根据两条断层的倾向，该组合类型又可分为以下4种组合模式，构成垒式、堑式和断阶式构造。

1）主支下盘同向封闭组合模式：次支断层位于主支断层下盘，倾向相同。

2）主支下盘反向封闭组合模式：次支断层位于主支断层下盘，倾向相反。

3）主支上盘同向封闭组合模式：次支断层位于主支断层上盘，倾向相同。

4）主支上盘反向封闭组合模式：次支断层位于主支断层上盘，倾向相反。

2 双断层组合模式的合理性分析

通过对双断层组合的立体、平面和剖面样式与特征的综合分析，筛选出不同方向、能够反映上述三类十种组合模式几何特征的三条剖面，利用这三条剖面上的断层与断层、断层与层位组合关系可以唯一地确定每一种双断层组合模式。以下给出各种组合模式所对应的三条剖面，分析每种组合模式在三条剖面上的样式及其组合关系的合理性。

2.1 相交型的四种组合模式

相交组合类型采用分别垂直于两条断层的A线、B线剖面和平行于主支断层且斜交次支断层的C线剖面确定。其中，A线垂直于次支断层且与主支断层斜交；B线垂直于主支断层且与次支断层斜交；C线平行于主支断层且斜交次支断层。

该组合类型的四种组合模式在A，B，C三条剖面上合理的断层、层位组合样式为：

1）主支下盘同向相交组合模式：A线剖面表现为倒“y”型断层组合结构；B线剖面表现为“y”型断层组合结构；C线剖面表现为次支断层和层位位于主支断层下部。

2）主支下盘反向相交组合模式：A线和B线剖面均表现为倒“y”型断层组合结构；C线剖面表现为次支断层和层位位于主支断层下部。

3）主支上盘同向相交组合模式：A线剖面表现为反“y”型断层组合结构；B线剖面表现为倒“y”型断层组合结构；C线剖面表现为次支断层和层位位于主支断层上部。

4）主支上盘反向相交组合模式：A线和B线剖面均表现为反“y”型断层组合结构；C线剖面表现为次支断层和层位位于主支断层上部。

2.2 切割型的两种组合模式

切割组合类型的同向切割模式采用的A线是过两断层上升盘交点与下降盘交点的连结测线；B线和C线是分别位于A线两侧垂直于后期切割断层且与被切割断层斜交的测线。切割组合类型的反向切割模式采用的A线是位于两断层切割部位且过被切割断层上升盘与下降盘测线；B线是位于堑块且与两断层斜交的测线；C线是位于垒块且与两断层斜交的测线。

两种组合模式在A，B，C三条剖面上合理的断层、层位组合样式为：

1）同向切割组合模式：A线剖面过两断层上升盘交点与下降盘交点，表现为后期切割断层①截断早期被切割断层②，上升盘层位位于两上升盘交点，下降盘层位位于两下降盘交点；B线剖面和C线剖面均表现为倒“y”型断层组合结构。

2）反向切割组合模式：三条剖面上均表现为共轭断层组合结构，所不同的是层位位置差异。A线剖面上层位位于被切割断层②的上升盘和下降盘，切割出的垒块和堑块中无层位；B线剖面上层位位于切割断层①、被切割断层②的上升盘及堑块中，垒块中无层位；C线剖面上层位位于切割断层①、被切割断层②的下降盘及垒块中，堑块中无层位。

2.3 封闭型的四种组合模式

封闭组合类型采用的A线为过封闭断块短轴且与两断层正交的测线；B线为过封闭断块长轴和两断层交点的测线；C线为位于封闭断块外，主支断层凹面且平行于B线的测线。

该组合类型的四种组合模式在A，B，C三条剖面上合理的断层、层位组合样式为：

1）主支下盘同向封闭组合模式：A线剖面表现为两断层上下相交的组合结构；B线剖面表现为主支断层①上凸和次支断层②下凹弯曲，且断层②在断层①之下，层位位于两断层之间，端点位于两断层的交点；C线剖面表现为主支断层①上凸和次支断层②下凹弯曲，且断层②在断层①之下，层位位于断层②之下。

2）主支下盘反向封闭组合模式：A线剖面表现为倒“y”型断层组合结构；B线剖面表现为主支断层①上凸和次支断层②上凸弯曲，且断层②在断层①之下，层位位于断层②之下，端点位于两断层的交点；C线剖面表现为主支断层①上凸和次支断层②下凹弯曲，且断层②在断层①之下，层位位于两断层之间。

3）主支上盘同向封闭组合模式：A线剖面表现为两断层上下相交的组合结构；B线剖面表现为主支断层①下凹、次支断层②上凸弯曲，且断层②在断层①之上，层位位于两断层之间，端点位于两断层的交点；C线剖面表现为主支断层①下凹、次支断层②上凸弯曲，且断层②在断层①之上，层位位于断层②之上。

4）主支上盘反向封闭组合模式：A线剖面表现为次支断层②交于主支断层①上，形成反“y”型组合结构；B线剖面表现为主支断层①和次支断层②下凹弯曲，且断层②在断层①之上，层位位于断层②之上，端点位于两断层的交点；C线剖面表现为主支断层①和次支断层②为下凹弯曲，且断层②位于断层①之上，层位在两断层之间。

3 实例分析

3.1 相交组合类型实例

图2为相交组合类型的解释实例。图2中1，3号为主支断层，2号为次支断层。A剖面上的解释方案为1，2号断层为倒“y”型结构，2，3号断层为反“y”型结构；B剖面上解释方案为1，2号断层为“y”型结构，2，3号断层为倒“y”型结构；C剖面上解释方案为2号断层位于1，3号断层之间。根据三条剖面上断层与断层、断层与层位的关系，可以确定1号和2号断层为主支下盘同向相交组合模式；2号和3号断层为主支上盘同向相交组合模式。

3.2 切割组合类型实例

图3所示为切割组合类型的解释实例。图3中1号断层为晚期发育的切割断层，2号断层为早起发育的被切割断层。在平面构造图和地震剖面上2号断层都有被切割后的位移现象。A，B，C三条地震剖面上均表现为共轭断层组合的关系，但层位关系不同，在A剖面上由1号和2号断层夹持的堑块和垒块中均无层位；B剖面上垒块中有层位，堑块中无层位；C剖面上垒块中无层位，堑块中有层位。层位位置可以通过恢复切割之前的状态，综合考虑地震反射特征和地层厚度规律来确定。根据剖面上断层、层位关系的分析，可以确定这两条断层为反向切割组合模式。

3.3 封闭组合类型实例

图2 主支下盘同向相交与主支上盘同向相交双断层组合模式解释实例

图4给出了封闭组合类型的解释实例。图4中2号断层为1号断层在长期活动过程中形成的次生断层，两断层组合形成纵向和横向封闭的断块构造。A剖面上表现为2号断层与1号断层上下交会的组合结构。B剖面上1号断层位于层位之上，呈凸形弯曲；2号断层位于层位之下，呈凹形弯曲，层位端点与两断层交点重合。C剖面上1，2号断层均位于层位之上，1号断层呈凸形弯曲；由于C测线与2号断层走向近似平行，所以在C剖面上2号断层线相对平直。据此可以确定，这两条断层为主支下盘同向封闭组合模式。

4 结束语

通过对正断层组合模式的系统归纳、分类和利用剖面样式进行其合理性的分析研究，建立了两条正断层组合的立体、平面、剖面对应关系图版，形成了利用特定位置和走向的三条剖面来唯一地确定每一种组合模式的正断层组合解释方法，对于复杂断块区构造精细解释和圈闭描述具有指导意义。在地震资料品质好的地区，可以利用特定位置和方向的测线剖面来标定断层组合模式；而在地震资料信噪比较低的地区，可以根据区域应力机制和断层发育特点，厘定断层组合模式，然后在模式指导下确定剖面的解释方案。

对于构造复杂、断层发育地区，在地震资料品质较差条件下，需要在充分消化井、震资料的基础上，根据不同区带地质、地震条件，通过综合分析与逐级分解、细化建立正确的断层模式，进而确立这个地区的地震解释方案，提高断层解释的可靠性和圈闭描述精度。

［1］刘玉瑞.苏北盆地油藏类型与成因机制探讨［J］.油气地质与采收率，2011，18（4）：6-9

Liu Y R.Feature and genesis of reservoir fluid distribution in Subei epigenetic-faulted basin［J］.Petroleum Geology and Recovery Efficiency，2011，18（4）：6－9

［2］陈安定.苏北盆地构造特征及箕状断陷形成机理［J］.石油与天然气地质，2010，31（2）：140-149

Chen A D.Tectonic features of the Subei Basin and the forming mechanism of its dustpan-shaped fault depression［J］.Oil ＆ Gas Geology，2010，31（2）：140-149

［3］刘东鹰.苏北—南黄海盆地的构造演化分析［J］.石油天然气学报，2010，32（6）：27-31

Liu D Y.Analysis on structural evolution of Northern Jiangsu-South Yellow Sea Basin［J］.Journal of Oil and Gas Technology，2010，32（6）：27-31

［4］陆基孟.地震勘探原理（上）［M］.东营：石油大学出版社，1993：30-55

Lu J M.The seismic exploration principle（I）［M］.Dongying：Petroleum University Press，1993：30-55

［5］刘泽容.复杂断块群油藏形成机制和构造模式［M］.北京：石油大学出版社，1998：20-29

Liu Z R.The formation mechanism and tectonic model of complex fault-block reservoir［M］.Beijing：Petroleum University Press，1998：20-29

［6］周志才，周杰，李崇灿，等.叠偏剖面的断层解释方法［J］.石油物探，2002，41（2）：207-210

Zhou Z C，Zhou J，Li C C，et al.A method for fault interpretation based on stacked migration section［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2002，41（2）：207-210

［7］张永华.三维地震资料综合解释方法探讨［J］.石油物探，2004，43（1）：49-53

Zhang Y H.Discussion on comprehensive 3Dseismic data interpretation［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2004，43（1）：49-53

［8］李东安.三维断层组合［J］.石油地球物理勘探，1992，27（4）：525-535

Li D A.Three-dimensional fault drawing［J］.Oil Geophysical Prospecting，1992，27（4）：525-535

［9］任红民，陈军，张春峰，等.精细地震解释技术在花庄北地区的应用［J］.石油地球物理勘探，2009，44（2）：179-184

Ren H M，Chen J，Zhang C F，et al.Application of fine seismic interpretation technique in Huazhuangbei Area［J］.Oil Geophysical Prospecting，2009，44（2）：179-184

［10］闫爱英，杨艳.高邮凹陷沙埝地区复杂地震资料的构造解释［J］.石油物探，2006，45（1）：93-97

Yan A Y，Yang Y.Structure interpretation to complex seismic data in Shanian Area of Gaoyou depression ［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2006，45（1）：93-97

［11］卢刚臣，孔凡东，李建英，等.乌马营地区一种特殊的断裂组合形式［J］.石油地球物理勘探，2001，36（6）：716-722

Lu G C，Kong F D，Li J Y，et al.A special fault-combined pattern in Wumaying Area［J］.Oil Geophysical Prospecting，2001，36（6）：716-722

［12］张宗檩.济阳坳陷低级序断层组合样式及成因机制［J］.石油大学学报，2004，28（3）：1-3

Zhang Z L.Mechanism and patterns of the lower-order faults in Jiyang Depression ［J］.Journal of the University of Petroleum，2004，28（3）：1-3

（编辑：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。

陈军（1968—），男，高级工程师，现从事地震资料解释工作。