Question

地层倾角测井构造地质学研究

Answer 1

测井资料的构造地质研究，主要是褶皱、断层和不整合三类地质现象的地层产状和构造要素的准确确定。研究构造的主要测井资料是地层倾角测井和井壁成像测井资料。

（一）褶皱构造

1.对称背斜

当井没有穿过轴面，矢量图为绿色模式显示（图4-15），与单斜构造显示相同。但是在轴面两侧钻井，两口井的矢量图在同一岩层出现倾向相反的倾角。

如果井钻在背斜的顶部，这时测得的地层倾角就很小，倾斜方位角也就很乱（图4-16）。只有钻在两翼上，才会显示出倾角较大、方位角一致的绿色模式。

图4-15 对称背斜的绿模式

2.不对称背斜

当不对称背斜和轴面重合，井钻遇的不对称背斜次序是缓翼—脊面—陡翼时，矢量图有下列特征（图4-17）。

1）在缓翼地层中，构造倾角与倾斜方位角基本一致，矢量图呈绿色模式。

2）由缓翼地层逐渐接近构造脊面，倾角随深度增加而减小，矢量图呈蓝色模式。在背斜脊面处倾角接近零度。

3）有背斜脊面向陡翼地层过渡时，倾角随深度增加而增大，倾向与上翼地层相反，矢量图成红色模式。

4）在陡翼地层中，倾角稳定，倾角比缓翼地层大，倾向与缓翼地层相反，矢量图呈绿模式。

其模式组合为绿—蓝—红（反）—绿（反、大）。

图4-16 对称背斜的乱模式

图4-17 非对称背斜井眼穿过轴面的地层倾角矢量图特征

3.倒转背斜

倒转背斜的特点是下翼倾角比上翼大，两翼倾向相同。当井穿过倒转背斜轴面时，矢量图有下列特征显示（图4-18）。

1）在上翼地层中，矢量图呈绿色模式，倾角和倾向基本不变。

2）由上翼地层至背斜脊面，矢量图呈蓝色模式，倾角随深度增加而减小。

3）由背斜脊面至背斜轴面，矢量图呈红色模式，倾向相反。至倒转背斜转折面，倾角随深度增大，一直增加到90°直立为止。有的倒转背斜在此部分，由于弯曲太大造成断裂，矢量图不为红色模式而以散乱模式显示。

4）由转折面进入下翼地层，矢量图呈蓝色模式，倾角由最大值随深度增加而减小，倾向与上翼地层相同。

图4-18 倒转背斜的矢量模式

5）在下翼地层中，矢量图呈绿色模式；但倾角比上翼地层大，倾斜方位与上翼地层基本一致。

此种倒转背斜的模式组合为绿—蓝—红（反）—蓝—绿（大）或绿—蓝—乱—蓝—绿（大）。

对于其他类型的褶皱构造，可以采用同样方式确定其倾角矢量模式组合。

（二）地层倾角测井的断层研究

1.断层面没有变形的断层

图4-19为正断层，在井眼中E层缺失。由于断层面没有变形，矢量图显示与单斜构造一样，不能用倾角资料判断、确定这类断裂。同样倾角测井也不能确定断层面没有变形的逆断层。

图4-19 断层面没有变形的正断层在矢量图上显示

2.有破碎带的断层

当地层很硬时，岩层沿断层面形成破碎带。由于破碎带中地层倾向没有固定方向，故矢量图为绿—乱—绿模式（图4-20）。

图4-20 断裂破碎带断层

3.有拖曳现象的断层

塑性岩层上下盘沿断层面作相对运动时，由于摩擦力的作用，地层层面在断层面处发生形变，就有可能从矢量图上认出断层。

（1）断面与层面倾向相同的正断层

图4-21为带有拖曳现象的正断层，断层面与地层面向同一方向倾斜。由于上盘顺断层面下滑，下盘沿断层面上推，使上下盘在拖曳区倾角变大，矢量图上有下列特征。

图4-21 反向牵引正断层

1）在上盘岩层中，层面为未受拖曳影响，矢量图呈绿模式。此时的倾角和方位角为上盘岩层的倾角与方位角。

2）进入上盘拖曳区，倾角增大，至断层面，倾角最大。矢量图为红色模式显示。此时最大倾角的深度为断点深度，其倾角及方位角为断面的倾角及方位角。

3）进入下盘拖曳区，倾角减小，矢量图为蓝色模式。

4）进入下盘，未受拖曳影响的岩层倾角稳定，矢量图为绿色模式显示。

矢量图显示为绿—红—蓝—绿模式组合，方位始终一致。

（2）断面与层面倾向相反的正断层

图4-22为带拖曳现象的正断层，断层面与地层面倾向相反。由于上盘下滑，在拖曳区出现小向斜；下盘上推，在拖曳区出小背斜。整个矢量图显示为绿—蓝—红（反）—蓝（反）—红—绿模式组合。红（反）模式最大倾角处的深度为断点深度，其矢量点倾角和方位角接近断层面的倾角和方位角。

图4-22 同向牵引正断层

（3）断面与地层面倾向相同的逆断层

带有拖曳现象的逆断层，断层面与地层面倾向相同时，上盘在拖曳区出现小背斜，下盘拖曳区出现小向斜。整个矢量模式组合为绿—蓝—红（反）—蓝（反）—绿模式（图4-23）。断点处倾角矢量模式组合为红（反）—蓝（反）模式组合。红模式倾角最大处对应断点埋深，断层面倾向与红（反）模式矢量方向相反。这种情况下不能确定断层面倾角。

（4）断面与层面倾向相反的逆断层

图4-24为带有拖曳现象的断层，断层面与地层面倾向相反，由于上盘顺断层面上推，下盘沿断层面下滑，使上下盘在拖曳区倾角变大。矢量图显示为绿—红—蓝—绿模式，倾角最大深度为断点深度。

综合上述分析，拖曳断层显示有两种模式，即绿—红—蓝—绿和绿—蓝—红（反）—蓝（反）—红—绿。但是，怎样判断绿—红—蓝—绿是断面与层面相同的正断层，还是断面与层面相反的逆断层?同理怎样判断绿—蓝—红（反）—蓝（反）—红—绿是断面与层面倾向相反的正断层，还是层面与断面倾向相同的逆断层?这就需要用地质资料、测井资料综合判断。

图4-23 同向牵引逆断层

图4-24 反向牵引逆断层

（三）地层倾角测井的不整合面研究

1.平行不整合（假整合）

当侵蚀面的倾角与方位角没有变化时，假整合右倾角图上就无显示。当侵蚀面有风化带时，倾角图显示为乱倾角，假整合就有可能识别。如果侵蚀面侵蚀后产生局部的高点和低点，再沉积时在低洼处形成充填式沉积，倾角图为红色模式（图4-25）或蓝色模式显示，假整合也有可能识别。

图4-25 假整合（有倾斜层再沉积）

2.角度不整合

角度不整合在倾角矢量图上表现为倾角或倾向突变，一般情况下整合上部地层倾角较小，下部地层倾角较大（图4-26）。这种突变在区域上可以对比，不同于断层仅引起局部地层产状突变。

图4-26 角度不整合

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