基于重力异常识别断裂的位错窗口相关法及其在大兴安岭与邻区的应用.pdf
《基于重力异常识别断裂的位错窗口相关法及其在大兴安岭与邻区的应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于重力异常识别断裂的位错窗口相关法及其在大兴安岭与邻区的应用.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 6 月 第 42 卷第 3 期June,2023Vol.42 No.3DOI:10.19597/J.ISSN.1000-3754.202202024基于重力异常识别断裂的位错窗口相关法及其在大兴安岭与邻区的应用李希元1,2 胡望水1,2(1.长江大学地球科学学院,湖北 武汉430100;2.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北 武汉430100)摘要:断裂的划分及位置的确定对区域地质研究具有重要的作用。通过分析重力的方向导数、小子域滤波等传统划分断裂的方
2、法,提出突出重力线状异常或梯度带拐点的划分断裂、确定断裂位置的位错窗口相关法。结果表明:与方向导数、小子域滤波等方法相比,位错窗口相关法能够有效提高强背景重力异常中断裂线状异常与梯度带的信息;以单一断层模型、剪切断层模型、正常埋深地质体与控凹边界断层模型、较深埋深地质体与控凹边界断层模型验证了位错窗口相关法具有准确识别断裂重力异常信息、确定断裂位置的作用;应用位错窗口相关法能够较好地指示大兴安岭及邻区的德尔布干断裂、大兴安岭莫霍面陡变带、嫩江断裂、孙吴双辽断裂和赤峰开源断裂的位置。研究成果为深化大兴安岭与邻区深部地质规律的认识提供了新的依据。关键词:位错窗口相关法;重力异常;线状异常;梯度带;
3、断裂识别;大兴安岭与邻区中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1000-3754(2023)03-0122-10Dislocation window correlation method based on gravity anomaly identifying fault and application in Greater Hinggan Mountains and its adjacent areasLI Xiyuan1,2,HU Wangshui1,2(1.School of Earth Science,Yangtze University,Wuhan 430100,China
4、;2.MOE Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources,Yangtze University,Wuhan 430100,China)Abstract:Division and location of faults play an important role in regional geological research.Based on analysis of gravity directional derivative and small domain filtering,a gravity d
5、islocation window correlation method is proposed to classify faults with prominent gravity linear anomalies or inflection points in gradient zones and to determine location of faults.The results show that dislocation window correlation method can effectively improve the information of fracture linea
6、r anomaly and gradient belts in strong background gravity anomaly compared with traditional methods such as directional derivative and small domain filtering.Single fault model,shear fault model,normal buried geological body and sag-controlling boundary fault model,deeper buried geological body and
7、sag-controlling boundary fault model verify that dislocation window correlation method can accurately identify gravity anomaly information and determine fault location.The location of Delbugan fault adjacent to Greater Hinggan Mountains and adjacent areas,Moho surface abrupt change zone of Greater H
8、inggan Mountains,Nenjiang fault,Sunwu-Shuangliao fault and Chifeng-Kaiyuan fault are well indicated by using dislocation window correlation method.The re收稿日期:2022-02-24 改回日期:2022-06-10基金项目:国家重点研发计划项目“北方东部复合造山成矿系统深部结构与成矿过程”(2017YFC0601300)。第一作者:李希元,男,1993年生,在读博士,从事盆地构造研究。E-mail:通信作者:胡望水,男,1963年生,教授,博
9、士生导师,从事盆地构造教学与研究。E-mail:第 42 卷 第 3 期李希元 等:基于重力异常识别断裂的位错窗口相关法及其在大兴安岭与邻区的应用search provides new basis for deepening understanding of deep geological laws in Greater Hinggan Mountains and its adjacent areas.Key words:dislocation window correlation method;gravity anomaly;linear anomaly;gradient belt;faul
10、t identification;Greater Hinggan Mountains and adjacent areas0引言断裂是地壳中广泛发育的一种构造形态及构造方式。在一定程度上,地球的构造演化史就是断裂发生、发展的演化史1。大多数大、中型断裂构造直接控制了矿产的分布与成矿类型24。断裂研究对于地球的构造演化、区域大地构造、油气及矿产资源分布规律的分析都具有十分重要的意义510。断裂使地质体在三维空间发生位移和错断,形成地层密度界面的陡变带。断裂的规模越大,界面间的密度差异越显著,界面陡变带规模越大,重力异常梯级带越明显。重力线状异常或梯度带是断裂最基本的重力异常特征。资源勘探实践表明
11、重力异常的识别是研究区域性断裂十分有效的手段1112。利用断裂在重力异常上大多表现为线状异常或梯度带的特征,前人研究了应用重力划分断裂与确定断裂位置的方法,最具代表性的是方向导数13、水平梯度矢量模1415、小子域滤波163 种,但这些方法均存在各自的不足。方向导数方法会使异常发生畸变,在突出线状与梯度带的同时,也使得不具一定走向的异常变成类似断裂的线状与梯度带异常;水平梯度矢量模方法克服了方向导数方法的不足,但由于导数的高通放大特性,增加了大量非线状异常信息的干扰;小子域滤波能够较好地突出断裂重力线状异常与梯度带的信息,不过要想取得良好的地质效果,必须要进行多次迭代,在迭代的过程中存在边缘损
12、失。此外,3种方法都不能有效地提高与增强隐藏在重力中的断裂线状异常与梯度带信息。本文通过分析断裂在重力异常上表现的特征,提出利用重力异常划分断裂与确定断裂位置的方法位错窗口相关法,通过对比位错窗口相关法与方向导数、水平梯度矢量模、小子域滤波3种方法在利用重力异常划分断裂与确定断裂位置上的优势,并应用位错窗口相关法较好地指示了大兴安岭及邻区的德尔布干断裂、大兴安岭莫霍面陡变带、嫩江断裂、孙吴双辽断裂和赤峰开源断裂的位置,展示了位错窗口相关法在断裂构造的重力异常研究方面的良好前景。1断裂在重力异常上的特征基于断裂在重力异常上的 6 种特征1进行断裂的划分。(1)存在明显差异的异常分界线(图1(a)
13、。重力异常具有明显差异的分界线,沿着一定走向分布的正、负异常之间存在断裂。由于断裂导致断裂两盘的地层发生差异性的沉降或抬升,使得同一深度的两盘相邻地层存在较大的密度差形成的线状重力异常。(2)异常等值线同形扭曲(图 1(b)。在地质体被断层错断的位置产生扭曲的重力异常。(3)存在串珠状异常(图 1(c)。反映沿断裂有岩浆侵入或密度明显不同于断裂内其他物质的较大块体。(4)沿着一定方向延展的梯度带(图 1(d)。由于两侧重力场特征不同,反映深大的断裂。断裂两侧发生较大规模的升降,使得断裂两盘所处的异常D oc umentPrPocsCD oo Pol:C yaMD oa umgYwPoD o B
14、k?r?D oe PoC?、?D of?l:CraM?Po图1断裂在重力异常上的特征Fig.1 Features of faults in gravity anomaly1232023 年大庆石油地质与开发差异大,下降盘为宽缓的低值异常,靠近断裂的重力异常呈现线状异常特征,在接近上升盘的部位,异常水平梯度较大。(5)异常线突然变窄、变宽(图 1(e)。平面投影呈现闭合的地质体在断裂两侧发生升降,产生重力异常突然变窄、变宽的特征。(6)梯度带等值线的扭曲(图 1(f)。表现为梯度带等值线扭曲、间距发生变化或等值线突然错动,反映大规模断裂被后期次级断裂所切割。从断裂在重力异常上所表现的特征可以看出
15、,重力线状异常或梯度带是断裂存在的基本特征。断裂能够产生以上重力异常特征,但这些特征并不是断裂特有的,不同密度的岩性界面也能产生类似的特征,因此,在应用重力异常识别断裂时,应结合地质和物探等资料进行综合判别。2位错窗口相关法2.1原理基于重力异常的位错窗口相关法的基本原理是利用断裂在重力异常上表现为线状异常或梯度带的特征,沿着2个大小适当的相邻窗口在同一线状异常或梯度带所取得的重力异常数据进行位错窗口相关的计算,在线状异常或梯度带异常的拐点处会出现2个相邻窗口对应异常相关系数的最大值。重力线状异常或梯度带在异常的拐点处的邻域内,可以用1个重力异常g(x,y)=Ax+By+C的平面来代替,系数A
16、、B、C能够很好地拟合任意方向的线状异常或梯度带。图 2 所示的计算点“O”处的主窗口重力异常的计算公式为gOW(xoi,yoi)=Axoi+Byoi+C(1)式 中:gOW 主 窗 口 重 力 异 常,mGal;xoi、yoi 主 窗 口 第i点 的 横 坐 标、纵 坐 标,i=1,2,N;A、B、C平面方程系数。在主窗口的邻域取与主窗口等尺寸的副窗口的重力异常计算公式为gMW(xmi,ymi)=Axmi+Bymi+C(2)式 中:gMW 副 窗 口 重 力 异 常,mGal;xmi、ymi 副 窗 口 第i点 的 横 坐 标、纵 坐 标,i=1,2,N。主、副窗口数据点的坐标具有xmi=x
17、oi+x和ymi=yoi+y的对应关系。因此gMW(xmi,ymi)=Axoi+Byoi+Ax+By+C(3)式中 x、y实际重力异常网格间距。设:gO(i)=Axoi+Byoi+C(i=1,2,N),gM(i)=Axoi+Byoi+Ax+By+C(i=1,2,N),则重力线状异常或梯度带拐点处主、副窗口所对应数据的相关系数为R=k=1NgO(k)gM(k)-Ng Og M()k=1Ng2O(k)-Ng 2O()k=1Ng2M(k)-Ng 2M(4)式中:R主、副窗口重力异常的相关系数;g O、g M主、副窗口重力异常的平均值,mGal;n主、副窗口点数;N主、副窗口重力异常点数,N=n n。
18、将主、副窗口的N个重力异常数据代入式(4)中得到主、副窗口重力异常的相关系数,当R=1.0时,为在具有线状重力异常或梯度带的拐点邻域内取得的最大相关系数,通常情况下,窗口宽度n取3或5时能获得理想的处理效果。在实际资料处理中,线状异常或梯度带在拐点邻域内也不可能完全在拟合的平面上,因此,线性相关系数(R)不可能为 1.0,但确实在线状异常或梯度带异常的方向上能够取得相关系数的极大值,这个极大值的延展方向就代表了线状异常或是梯度带异常所代表断裂位置的拐点的延展方向。利用该理论方法,不仅能够窄化异常突出断裂图2位错窗口相关法原理示意Fig.2 Schematic diagram of princi
19、ple of dislocation window correlation method124第 42 卷 第 3 期李希元 等:基于重力异常识别断裂的位错窗口相关法及其在大兴安岭与邻区的应用信息,而且还能够有效地增强隐藏在重力异常中的断裂线状异常信息。2.2计算步骤在实际资料处理时,计算位错窗口相关可分为4个步骤。(1)以重力网格计算重力异常的位错窗口相关(图 2)。在计算网格节点 O 处,获取以 O 为中心、窗口宽度为 3 或 5 的主窗口重力异常,再分别以M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8 为副窗口中心点依次获取与主窗口相同数量的重力异常并分别计算相关系数(R),取绝对值。(
20、2)求取8个位错窗口与计算网格点主窗口所对应重力异常相关系数的最大值,作为 O 点的位错窗口相关的结果。这8个位错窗口覆盖了网格点O 的 N、S、E、W、NW、SE、NE、SW 共 8 个方向,便于追踪重力拐点的延展方向。(3)移动到下 1 个网格点,重复步骤(1)和(2),直至重力异常覆盖区域的所有网格点,完成重力异常位错窗口相关的计算。(4)将计算结果绘制成可用于划分断裂的图件,彩色浮雕图的效果较好。2.3模型验证为展示位错窗口相关法突出断裂重力线状异常特征的作用,设计了单一断层、剪切断层以及具有地质体与控凹边界断层的 3 种模型,利用棱柱体17为计算单元分别正演了模型的理论重力异常,对模
21、型的重力异常进行了位错窗口相关计算。2.3.1单一断层模型单一断层为断层的基本样式(图 3(a),断层 沿 走 向 产 生 标 准 的 重 力 线 状 异 常 带(图 3(b),经过位错窗口相关处理清楚地显示了断层位于理论异常的拐点位置(图 3(c),且表示断裂位置的位错窗口相关具有显著的窄化特征,使断裂位置显示得更加准确可靠。2.3.2剪切断层模型剪切断层是另一种常见的断裂构造组合(图 4(a),常形成挤压应力下的共轭断裂。依据所设计的模型正演重力异常(图 4(b),并计算了其位错窗口相关结果(图4(c)。位错窗口相关结果简洁明了地显示了重力异常中剪切断层的信息,较好地再现了剪切断层的特征。
22、D oc umentProcssCoclD or rocs:CyD oa rocsMagYlwBk?222426283032图3单一断层模型的重力位错窗口相关效果Fig.3 Effect of gravity dislocation window correlation in single fault model图4剪切断层模型的重力位错窗口相关效果Fig.4 Effect of gravity dislocation window correlation in shear fault model1252023 年大庆石油地质与开发2.3.3含有地质体与控凹边界断层的模型2.3.3.1正常埋深
23、地质体与控凹边界断层模型在沉积盆地中,常见具有边界断层的断陷或凹陷。为分析位错窗口相关在含有地质体复杂构造中的应用情况,设计了正常埋深条件下含有地质体与控凹边界断层的模型(图 5(a),正演该结构模型的重力异常(图 5(b),并对重力异常进行了重力位错窗口相关处理(图5(c)。从图 5(c)可以看到,弯曲的边界断层、横切凹陷的断层及局部地质体的边界清晰,重力异常的位错窗口相关对于重力梯度异常具有良好的刻画能力,不仅能够突出断层产生的重力线状异常,而且还能够对具有密集带特征的地质体边界重力异常进行表征。2.3.3.2较深埋深地质体与控凹边界断层模型埋藏较深的地质体或深部断层,在地表产生的重力异常
24、不仅弱,而且也失去地质体在浅部具有的明显线状异常或梯度带的特征(图 6(a)。当含有地质体与控凹边界断层的模型(图 5(a)埋深很大时,重力异常所刻画的地质体的边界与断层所特有的异常消失,给识别地质体的边界与断层带来困难。但经过对图 6(a)所示的较深埋深地质体重力异常进行重力位错窗口相关处理后(图 6(b),地质边界与断层又被较为清晰地刻画出来,说明重力位错窗口相关法具有从重力异常中增强地质边界与断层的作用。2.4效果对比2.4.1位错窗口相关与方向导数前人常采用重力异常的方向导数方法对地质体的边界、断裂进行识别与划分。方向导数方法能够突出与求导方向相垂直方向上的线状构造。图 7(a)与图
25、7(b)分别为正常埋深地质体与控凹边界断层模型(图 5(b)重力异常沿x与y方向的导数,只突出了与求导方向相垂直方向的构造,不能如图 5(c)那样把全部存在的构造特征整体刻画出来。DocumentPr oc DocuesClrr os Docu:yanMgtYr ot wuBk?90786654423018图5正常埋深地质体与控凹边界断层模型的重力位错窗口相关效果Fig.5 Effect of gravity dislocation window correlation between normal buried geological body and sag-controlling boun
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 重力 异常 识别 断裂 窗口 相关 及其 大兴安岭 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。