[发明专利]一种由旋转-滑动构建扩容膝折构造的模拟方法

说明书

本申请提供了一种由旋转‑滑动构建扩容膝折构造的模拟方法，包括：构建二维地质体剖面模型，二维地质体剖面包括多个相互平行堆叠的岩层以及沿岩层厚度方向贯穿地质体剖面的相互平行的第一节理和第二节理；第一节理和第二节理之间所夹持的膝折带受侧向挤压发生旋转；膝折带两侧的上盘部分和下盘部分均由于膝折带的旋转而发生滑动和反向于膝折带旋转方向的旋转，并且上盘部分的岩层之间和下盘部分的岩层之间均发生相对滑动。通过本申请，定量化模拟膝折构造形成的动态过程，再现膝折构造形成的演化过程，以探讨膝折构造形成的机制以及在膝折形成过程中的效应。

技术领域

本发明涉及构造地质学领域，尤其涉及一种由旋转-平移构建扩容膝折构造的模拟方法。

背景技术

膝折又称扭折，也称为膝褶，膝折实质上是具有一定宽度的剪切带，由于受到构造应力的作用，带内岩石与两侧岩石作相对剪切滑动，而使其中的层理或面理发生急剧改变。如果为两翼等长的对称褶皱，称为人字型褶皱或手风琴式褶皱。两个倾向相反的共轭膝折带组成箱状褶皱，也称共轭褶皱。膝折带的规模可大可小，大者可达几十千米，小者尺度几个厘米，甚至是微米级别。

自1897年膝折概念被提出以来，膝折和膝折带的几何学、运动学、形成机理的研究备受地质学家关注。经由早期对矿物晶体内显微膝折带的观测，发展到对地震资料中膝折带的精细识别，从对膝折带几何学定性描述和试验模拟到对其形成机制的理论探讨。

在地质环境上，主要在盆地内和造山带内观测到膝折，例如在造山带内、在沉积岩中，对澳大利亚Mystery海湾地区膝折带做了研究，研究认为膝折带与主控断层存在时空关系，即断裂对邻区膝折带发育起控制与制约作用；Tasmania北部沉积岩中可能存在的超大型膝折带；在墨西哥湾深水盆地，对褶皱带内的地震资料重新处理和解释，发现控制该褶皱带的主构造样式不是以往传统认为的“背冲断裂”组合或断层相关褶皱，而是“膝折型褶皱和共轭膝折带”。国内研究提出柴达木盆地油泉子构造为共轭膝折型背斜构造样式，塔里木盆地巴楚隆起区的形成也与大型膝折带构造密切相关；在四川盆地内部地震剖面上识别出膝折构造，并强调膝折型箱状褶皱是控制川东地区天然气藏的主要构造样式之一。

纵观众多文献，大多以手绘图示的方式对于膝折的形成过程做了大量定性描述和探讨，鲜见定量化的数学-数字模拟研究。

发明内容

基于此，本发明提供一种由旋转-平移构建扩容膝折构造的模拟方法，一方面，通过有针对性设计算法，定量化模拟膝折构造形成的动态过程，再现膝折构造形成的演化过程，用于探讨膝折构造形成的机制以及在膝折形成过程的效应。另一方面，由于这种类型的膝折在形成演化过程中出现扩容现象，这种方法的提出有利于在工业上定量评价矿脉的经济价值，以及由于扩容造成的通道是否相关矿液流动，在油气地质勘探中，有利于评价扩容和油气运移的关系等。

为达到上述目的，本发明提供了一种由旋转-平移构建扩容膝折构造的模拟方法，包括：构建二维地质体剖面模型，所述二维地质体剖面包括多个相互平行堆叠的岩层以及沿岩层厚度方向贯穿所述地质体剖面的相互平行的第一节理和第二节理；所述第一节理和所述第二节理之间所夹持的膝折带受侧向挤压应力发生旋转；所述膝折带两侧的上盘部分和下盘部分均由于所述膝折带的旋转而发生滑动和反向于所述膝折带旋转方向的旋转，并且所述上盘部分的岩层之间和所述下盘部分的岩层之间均发生相对滑动。

在其中一个实施方式中，所述膝折带每一岩层中均有一旋转点，每一岩层中各点均围绕其各自旋转点发生等角度旋转，且所述旋转点位于贯穿所述膝折带的旋转轴上，所述膝折带中每一岩层中的任意一点(x，y)围绕旋转点(x_ri，y_ri)旋转α角度后的坐标为：

x_k＝(x-x_ri)cosα+(y-y_ri)sinα+x_ri