導航金字塔技術在四川盆地高磨地區走滑斷裂識別中的應用

宋玉婷，鄔光輝，田威振，徐云貴，馬兵山

（西南石油大學 地球科學與技術學院，四川成都 610500）

走滑斷層是由左右兩盤斷塊形成相對滑動特征的斷層，對相關圈閉的形成與運移具有控制作用[1-2]。近幾年，塔里木地區發現了由走滑斷層控制的特大型碳酸鹽巖油氣田，發現了走滑斷層對儲層具有一定的建設作用，并且會有復雜的油氣分布產生[3]。前人對于四川盆地的走滑斷層研究較少，近期認為其可能存在走滑斷層，并對其走滑斷層進行了梳理，認為川中地區一共存在8條北西西向一級走滑斷層和多條北西西向、北東向次級走滑斷層[3-4]。但對于該地區的走滑斷層的識別精度較低，難以滿足后期的勘探開發需求。針對川中地區已存在的走滑斷層，如何提高其識別精度，研究其斷裂破碎帶問題，本文基于川中地區高精度三維地震數據，擬采用導航金字塔技術，識別斷層破碎帶，以期為走滑斷層控儲控藏研究提供依據。

1 地質背景

高石梯-磨溪地區在構造上位于川中平緩構造帶南部（圖1），屬于上揚子地區的最穩定地塊[5]。經歷了多期構造運動[6-7]，澄江運動后形成穩定基底，在晚震旦世發生桐灣運動，整體抬升，遭受風化剝蝕，受興凱地裂運動作用，形成克拉通裂陷。早寒武世發生地殼抬升活動，發育形成樂山-龍女寺古隆起。晚寒武紀世發生郁南運動，古隆起擴展，奧陶系超覆于寒武系。志留系末期發生廣西運動，古隆起持續抬升。中二疊世末期發生東吳運動，四川盆地整體抬升，川中地區茅口組遭遇強烈的風化剝蝕作用。三疊系發生安縣造山運動，整體抬升。最終經歷燕山運動和喜山運動后成型。

圖1 高石梯-磨溪地區位置及構造綜合柱狀圖

研究區發育有震旦系、寒武系、二疊系、三疊系、侏羅系，奧陶系保存不完整，缺失志留系、泥盆系、石炭系、白堊系。其中寒武系下部發育碎屑巖，中上部發育碳酸鹽巖，中上二疊統發育海相碳酸鹽巖，早中三疊統發育海相碎屑巖和碳酸鹽巖，上三疊統主要發育陸相含煤層碎屑巖，侏羅系主要發育紅色陸相碎屑巖地層[8]。

2 方法技術

隨著勘探開發的深入，相干體分析技術作為大尺度斷層識別方法，對于斷裂斷距的大小和構造變化的強弱，具有較好的響應。但是對于油田開發的中后期來說，其已經無法滿足精度要求，需要對隱蔽微小斷層進行識別。最近，對于導航金字塔的識別微小斷層的研究引起了廣泛的關注。導航金字塔技術是結合方向可控濾波器理論和圖像金字塔分解技術，運用方向濾波器的線性組合，在不同方向和不同的信號尺度上，對圖像進行金字塔分解得到子帶信息組成的可控方向金字塔，經過濾波，對子帶圖像進行反傅里葉變換，最后方向可控金字塔重構濾波圖像。

2.1 可控方向金字塔原理

一般以高斯函數G（x，y）作為濾波函數，并對其做x方向、y方向和xy方向的二階導數即為三個方向的基方向濾波器，空間中的任何方向均可用這三個方向的任意線性組合表示[9]。

2.2 圖像金字塔分解技術

圖像金字塔由一系列從下至上圖像尺度逐漸變化的圖像組成的金字塔結構，最下部圖像為大尺度、分辨率高，上部為小尺度圖像、分辨率低，除最底部圖像外，均由上層圖像經過濾波處理后降采樣得到[10]。

其中，Gk代表金字塔的第k層，W（m，n）代表具有低通特性的窗口函數。

3 結果分析

通過對高石梯-磨溪地區高精度三維地震數據體沿寒武系底部提取導航金字塔屬性與相干屬性（圖2），可以明顯看到導航金字塔屬性效果明顯優于相干屬性。首先在主干斷層部分，相干屬性僅展示了大部分主干斷層，而導航金字塔屬性對于主干斷層的顯示及其延伸性具有較好的響應。其次，對于微小斷裂以及分支斷裂顯示效果來看，導航金字塔屬性對于該類斷層的響應效果更好，斷層的方向性、延伸性更加清晰，并且對于斷層連接部位的構造樣式刻畫更為清晰。最后，對于隱蔽斷層的顯示，導航金字塔可以清晰識別出NE向的隱蔽小斷層，但其在相干屬性上僅有模糊線性特征。

圖2 高石梯-磨溪地區高精度三維地震數據寒武系底界屬性圖

結合平面的導航金字塔屬性與剖面上的斷層解釋，在高石梯磨溪地區寒武系識別出6條北西向大型走滑斷層，2條北西西向走滑斷層以及少量的北東向走滑斷層（圖3），研究區內走滑斷裂的構造樣式復雜多樣，平面展布清晰明了，斷裂帶分段差異明顯。在平面上可以明顯看到線性構造、雁列構造、拉分構造、辮狀構造、軟連接構造、側列疊覆構造以及研究區東南部的馬尾構造。部分走滑斷裂帶中的微型地塹，在早期繼承發育，受應力場影響，位置發生偏移，繼而疊加改造形成系列斜列/雁列斷裂帶。斷層的南部形成大型的地塹或地壘，二者的相互交替形成辮狀構造，辮狀構造剖面呈現花狀構造。從其典型剖面上可見，該地區剖面上帶具有復雜多樣的構造樣式，自北向南，斷層剖面在構造樣式和形態上呈現規律性變化，主要發育高陡線性構造、負花狀構造、上緩下陡以及傾向擺動等典型走滑構造，走滑斷層向下斷穿至基底，在寒武系底界延伸，在下二疊統變短消失，部分斷層繼承發育至下三疊統頂界，不同斷層在剖面上終止層位有所差異。高陡線性構造向下斷穿基底，向上終止于中寒武統，斷層兩盤相對位移較大，地層變形較強，走滑斷層多處于張扭環境。負花狀構造向上撒開，具有明顯的“下掉”特征，地層變形明顯，形成斷塹，表明斷層位于張扭性質的構造環境。

圖3 高石梯-磨溪地區平面斷裂綱要圖與典型剖面

由圖4可知，F3斷裂帶規模較大，具有明顯的分段性，存在不同的構造樣式，由辮狀段、線性/斜交段、斜列/雁列段和馬尾段四種構造樣式組成，與Allen年發表的經典走滑斷裂構造組合模型一致，屬于典型的走滑斷裂構造組合模式。圖4是基于三維高精度地震資料提取的導航金字塔屬性。平面上由主干斷層和分支斷層組成的斷裂帶，沿主干斷裂兩邊發育，分支斷裂在南東向呈馬尾狀撒開。A1段為主干斷層相互截切交織的辮狀段，走滑斷裂處于壓扭的構造環境中，發育正花狀構造。A2段線性延伸，斷裂規模大，在發育單一高陡斷層，傾向接近90°，斷層左右盤落差大，并發生傾向變化。A3段為小型斷裂組成的斜列段，下凹上凸，其剖面南部發育負花狀構造，張扭走滑斷層向下斷穿基底，向上發育至三疊系。A4段為斷裂帶的尾端，由多條分支斷裂組成，呈馬尾狀，發育為撒開斜交或花狀構造，走滑斷層從基底發育向上斷穿二疊系。

4 結論

1）導航金字塔屬性對于隱蔽斷層的響應效果更好，不僅能夠很好地反映走滑斷層的方向性與延伸性，而且對于斷層連接部位的刻畫更為清楚。

2）高石梯-磨溪地區內走滑斷裂的構造樣式復雜多樣，斷裂帶分段差異明顯。走滑斷層剖面在構造樣式和形態上呈現規律性變化，主要發育高陡線性構造、負花狀構造、上緩下陡以及傾向擺動等典型走滑構造。

3）F3斷裂帶規模較大，具有明顯的分段性，由辮狀段、線性/斜交段、斜列/雁列段和馬尾段四種構造樣式組成，屬于典型的走滑斷裂構造組合模式。