[发明专利]地质断层的模拟形成装置和模拟形成方法

说明书

本发明实施例提供一种地质断层的模拟形成装置和模拟形成方法，通过在箱体内设置至少两个体型结构为三棱柱的刚体，每一刚体与箱底分别通过相应的刚体的第一侧棱以可旋转的方式相连接，在预设方向上，最前方的刚体通过垫块支撑该刚体的第二侧面使该刚体的第一侧面处于水平面上，且后一刚体以前一刚体的第三侧面作为支撑面，并且后一刚体的第三侧棱与前一刚体的第二侧棱相接触时，每一刚体的第一侧面共同形成一个水平面，地质模拟层设置于共同形成的水平面上，移动垫块使最前方的刚体发生旋转并促使其他刚体同方向旋转，以使水平面断裂而造成对地质模拟层的形变而产生断层，从而模拟了基底旋转对上覆地层构造变形的影响以形成多米诺式断层伴生构造。

技术领域

本发明实施例涉及地质学技术领域，更具体地，涉及一种地质断层的模拟形成装置和模拟形成方法。

背景技术

目前，多米诺式伸展构造广泛的分布在我国东部渤海湾盆地、苏北盆地等裂陷盆地之中，深刻的理解多米诺式伸展构造及上覆地层伴生构造的形成和演化机制对裂陷盆地的油气勘探来说具有很好的现实意义。

构造模拟实验已经有200多年的发展历程，这种研究方法主要以构造地质学研究为基础，把数学研究和岩石力学中的量值关系引入到了地质学中，在石油地质学中应用广泛，可以很好的为我们再现含油气构造系统的形成和演化过程，是帮助地质学家认识构造变形过程和研究构造形成机制的重要途径。构造物理模拟现在已经有了成熟的实验理论、实验技术和实验材料。相似性的理论被广泛的应用于构造物理模拟之中，依据相似理论可以确定各项实验相似系数，包括几何相似系数、时间相似系数和实验材料力学参数的相似系数等；经过多年来的发展，实验技术也发生了很大的进步，实验装置由手动操作逐步变为自动控制，定量施力，同时实验数据和图像也实现了自动采集；在实验材料选取方面也更加精细化和科学化，已使用了多种具有不同力学参数、相态、粒径的实验材料。

通过砂箱构造模拟地质断层已经被证实是研究盆地内部伸展构造的有效手段，对于多米诺式伸展构造及基底旋转断层对上覆地层构造变形的影响，其形成具有自身的特点，目前还没有一种模拟装置，能够简单、便捷的模拟基底旋转对上覆地层构造变形的影响。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种地质断层的模拟形成装置和模拟形成方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种地质断层的模拟形成装置，包括：箱体、至少两个刚体、垫块和地质模拟层；箱体至少包括箱底、第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁，第一侧壁和第二侧壁的内壁为相互平行的平面，第三侧壁分别与第一侧壁、第二侧壁和所箱底的内壁相贴合，且第三侧壁可延前向方向运动，前向方向为同时平行于水平面、第一侧壁和第二侧壁的内壁且指向箱体外部的方向；每一刚体的空间构型为三棱柱，每一刚体沿前向方向依次设置于箱体内，每一刚体的两个底面分别与第一侧壁和第二侧壁的内壁相贴合，每一刚体与箱底分别通过相应的刚体的第一侧棱以可旋转的方式相连接，每一刚体的第一侧面和第三侧面之间的夹角为钝角；对于距离第三侧壁最近的第一刚体，垫块设于第一刚体下方的箱底上，并且垫块可相对于箱底滑动，垫块连接至第三侧壁，垫块通过支撑第一刚体的第二侧面的预设位置以使第一刚体的第一侧面处于水平面上；对于除第一刚体以外的每一刚体，在前向方向上，后一刚体以前一刚体的第三侧面作为支撑面，并且后一刚体的第三侧棱与前一刚体的第二侧棱相接触时，每一刚体的第一侧面共同形一个水平面；地质模拟层设置于每一刚体的第一侧面共同形成的水平面上。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于上述模拟形成装置的地质断层的模拟形成方法，包括：根据待模拟的地质层的地层特征，并基于材料相似原理调整地质模拟层中每一层的材料；根据待模拟的地质层的断层的形成速度，并基于时间相似性原则，确定牵引速度；以牵引速度牵引箱体的第三侧壁沿前向方向运动，以使第三侧壁带动垫块沿前向方向运动，并使每一刚体分别绕相应的刚体的第一侧棱旋转以造成对地质模拟层的形变，以获得对待模拟的地质层中伴生断层的模拟形成过程。