导航金字塔技术在四川盆地高磨地区走滑断裂识别中的应用

宋玉婷，邬光辉，田威振，徐云贵，马兵山

（西南石油大学 地球科学与技术学院，四川成都 610500）

走滑断层是由左右两盘断块形成相对滑动特征的断层，对相关圈闭的形成与运移具有控制作用[1-2]。近几年，塔里木地区发现了由走滑断层控制的特大型碳酸盐岩油气田，发现了走滑断层对储层具有一定的建设作用，并且会有复杂的油气分布产生[3]。前人对于四川盆地的走滑断层研究较少，近期认为其可能存在走滑断层，并对其走滑断层进行了梳理，认为川中地区一共存在8条北西西向一级走滑断层和多条北西西向、北东向次级走滑断层[3-4]。但对于该地区的走滑断层的识别精度较低，难以满足后期的勘探开发需求。针对川中地区已存在的走滑断层，如何提高其识别精度，研究其断裂破碎带问题，本文基于川中地区高精度三维地震数据，拟采用导航金字塔技术，识别断层破碎带，以期为走滑断层控储控藏研究提供依据。

1 地质背景

高石梯-磨溪地区在构造上位于川中平缓构造带南部（图1），属于上扬子地区的最稳定地块[5]。经历了多期构造运动[6-7]，澄江运动后形成稳定基底，在晚震旦世发生桐湾运动，整体抬升，遭受风化剥蚀，受兴凯地裂运动作用，形成克拉通裂陷。早寒武世发生地壳抬升活动，发育形成乐山-龙女寺古隆起。晚寒武纪世发生郁南运动，古隆起扩展，奥陶系超覆于寒武系。志留系末期发生广西运动，古隆起持续抬升。中二叠世末期发生东吴运动，四川盆地整体抬升，川中地区茅口组遭遇强烈的风化剥蚀作用。三叠系发生安县造山运动，整体抬升。最终经历燕山运动和喜山运动后成型。

图1 高石梯-磨溪地区位置及构造综合柱状图

研究区发育有震旦系、寒武系、二叠系、三叠系、侏罗系，奥陶系保存不完整，缺失志留系、泥盆系、石炭系、白垩系。其中寒武系下部发育碎屑岩，中上部发育碳酸盐岩，中上二叠统发育海相碳酸盐岩，早中三叠统发育海相碎屑岩和碳酸盐岩，上三叠统主要发育陆相含煤层碎屑岩，侏罗系主要发育红色陆相碎屑岩地层[8]。

2 方法技术

随着勘探开发的深入，相干体分析技术作为大尺度断层识别方法，对于断裂断距的大小和构造变化的强弱，具有较好的响应。但是对于油田开发的中后期来说，其已经无法满足精度要求，需要对隐蔽微小断层进行识别。最近，对于导航金字塔的识别微小断层的研究引起了广泛的关注。导航金字塔技术是结合方向可控滤波器理论和图像金字塔分解技术，运用方向滤波器的线性组合，在不同方向和不同的信号尺度上，对图像进行金字塔分解得到子带信息组成的可控方向金字塔，经过滤波，对子带图像进行反傅里叶变换，最后方向可控金字塔重构滤波图像。

2.1 可控方向金字塔原理

一般以高斯函数G（x，y）作为滤波函数，并对其做x方向、y方向和xy方向的二阶导数即为三个方向的基方向滤波器，空间中的任何方向均可用这三个方向的任意线性组合表示[9]。

2.2 图像金字塔分解技术

图像金字塔由一系列从下至上图像尺度逐渐变化的图像组成的金字塔结构，最下部图像为大尺度、分辨率高，上部为小尺度图像、分辨率低，除最底部图像外，均由上层图像经过滤波处理后降采样得到[10]。

其中，Gk代表金字塔的第k层，W（m，n）代表具有低通特性的窗口函数。

3 结果分析

通过对高石梯-磨溪地区高精度三维地震数据体沿寒武系底部提取导航金字塔属性与相干属性（图2），可以明显看到导航金字塔属性效果明显优于相干属性。首先在主干断层部分，相干属性仅展示了大部分主干断层，而导航金字塔属性对于主干断层的显示及其延伸性具有较好的响应。其次，对于微小断裂以及分支断裂显示效果来看，导航金字塔属性对于该类断层的响应效果更好，断层的方向性、延伸性更加清晰，并且对于断层连接部位的构造样式刻画更为清晰。最后，对于隐蔽断层的显示，导航金字塔可以清晰识别出NE向的隐蔽小断层，但其在相干属性上仅有模糊线性特征。

图2 高石梯-磨溪地区高精度三维地震数据寒武系底界属性图

结合平面的导航金字塔属性与剖面上的断层解释，在高石梯磨溪地区寒武系识别出6条北西向大型走滑断层，2条北西西向走滑断层以及少量的北东向走滑断层（图3），研究区内走滑断裂的构造样式复杂多样，平面展布清晰明了，断裂带分段差异明显。在平面上可以明显看到线性构造、雁列构造、拉分构造、辫状构造、软连接构造、侧列叠覆构造以及研究区东南部的马尾构造。部分走滑断裂带中的微型地堑，在早期继承发育，受应力场影响，位置发生偏移，继而叠加改造形成系列斜列/雁列断裂带。断层的南部形成大型的地堑或地垒，二者的相互交替形成辫状构造，辫状构造剖面呈现花状构造。从其典型剖面上可见，该地区剖面上带具有复杂多样的构造样式，自北向南，断层剖面在构造样式和形态上呈现规律性变化，主要发育高陡线性构造、负花状构造、上缓下陡以及倾向摆动等典型走滑构造，走滑断层向下断穿至基底，在寒武系底界延伸，在下二叠统变短消失，部分断层继承发育至下三叠统顶界，不同断层在剖面上终止层位有所差异。高陡线性构造向下断穿基底，向上终止于中寒武统，断层两盘相对位移较大，地层变形较强，走滑断层多处于张扭环境。负花状构造向上撒开，具有明显的“下掉”特征，地层变形明显，形成断堑，表明断层位于张扭性质的构造环境。

图3 高石梯-磨溪地区平面断裂纲要图与典型剖面

由图4可知，F3断裂带规模较大，具有明显的分段性，存在不同的构造样式，由辫状段、线性/斜交段、斜列/雁列段和马尾段四种构造样式组成，与Allen年发表的经典走滑断裂构造组合模型一致，属于典型的走滑断裂构造组合模式。图4是基于三维高精度地震资料提取的导航金字塔属性。平面上由主干断层和分支断层组成的断裂带，沿主干断裂两边发育，分支断裂在南东向呈马尾状撒开。A1段为主干断层相互截切交织的辫状段，走滑断裂处于压扭的构造环境中，发育正花状构造。A2段线性延伸，断裂规模大，在发育单一高陡断层，倾向接近90°，断层左右盘落差大，并发生倾向变化。A3段为小型断裂组成的斜列段，下凹上凸，其剖面南部发育负花状构造，张扭走滑断层向下断穿基底，向上发育至三叠系。A4段为断裂带的尾端，由多条分支断裂组成，呈马尾状，发育为撒开斜交或花状构造，走滑断层从基底发育向上断穿二叠系。

4 结论

1）导航金字塔属性对于隐蔽断层的响应效果更好，不仅能够很好地反映走滑断层的方向性与延伸性，而且对于断层连接部位的刻画更为清楚。

2）高石梯-磨溪地区内走滑断裂的构造样式复杂多样，断裂带分段差异明显。走滑断层剖面在构造样式和形态上呈现规律性变化，主要发育高陡线性构造、负花状构造、上缓下陡以及倾向摆动等典型走滑构造。

3）F3断裂带规模较大，具有明显的分段性，由辫状段、线性/斜交段、斜列/雁列段和马尾段四种构造样式组成，属于典型的走滑断裂构造组合模式。