平衡剖面實(shí)踐擠壓構(gòu)造為例PPT演示文稿課件

1、第四講 平衡地質(zhì)剖面的實(shí)踐與模擬以擠壓構(gòu)造為例一、地震剖面資料的平衡解釋 地震資料為構(gòu)造橫剖面提供了大量信息，有利于解決“空白區(qū)”問題，因而對構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)的分析日益重要。這里將介紹一種易于使用的定量地震資料解釋的方法，一般被稱為“膝折法”。地震解釋的基本方法 地震解釋的膝折法，可歸納為以下幾個(gè)基本步驟： 等傾角區(qū)的確定； 等傾角區(qū)之間軸面的確定； 軸面終端或分枝處的主要構(gòu)造不連續(xù)面的確定； 根據(jù)斷層跡線解釋軸面終止原因。 現(xiàn)對這些基本步驟分述如下：地震解釋的基本方法 （l）等傾角區(qū)的確定：作為地震解釋的第一步，就是要確定出每一個(gè)等傾角的區(qū)段。 首先，在地震剖面上，確定幾組平行的反射層位置。 其

2、方法是：使用兩個(gè)直角三角形。將一個(gè)三角形固定，沿其某一邊滑動另一個(gè)三角形。通過這一步驟就可以確定出若干組平行的反射層，然后可將它們繪制于鋪在地震剖面上面的透明工作薄膜上。其目的是為了在深部發(fā)現(xiàn)主要斷層及其大致的跡線。圖204 表示Sanwan地震剖面等傾角區(qū)的工作薄膜(見圖203)(Suppe和Chang,1983) 圖203 臺灣西部Sanwan地區(qū)地震剖面(Suppe和chang,1983) 地震解釋的基本方法 （2）軸面位置的確定：第二步就是在工作薄膜上沿著等傾角區(qū)之間的樞紐帶繪制出軸面。在地質(zhì)剖面上，軸面通常平分褶皺兩翼之間的夾角（圖201a）；但是，在水平和垂直比例尺不相等的地震剖面

3、上，軸面一般不平分褶皺兩翼夾角（圖201b，c）。為此，軸面必須據(jù)若干個(gè)清晰反射層的褶皺樞紐的位置來確定。在未偏移和偏移有誤的剖面上，由于產(chǎn)狀較陡的反射層并未歸位到正確的相對位置，軸面定位可能會產(chǎn)生誤差（圖201d）。圖201 顯示膝折褶皺的地震剖面上的一些反射層型式的略圖(Suppe和Chang,1983) 地震解釋的基本方法 （3）軸面分枝和終端的確定。軸面不可能無限延伸，而它們的終止位置是解釋構(gòu)造的重要資料。軸面可以四種方式終止：第一，它們可能在深處終止于形成斷彎褶皺或斷展褶皺作用的斷層（圖202）。第二，軸面可能被上、下的晚期斷層截切。第三，它們可能分枝或與其它軸面合并。第四，軸面可能

4、延出剖面的頂部。圖202 斷展褶皺(上)和斷彎褶皺(下)略圖 (Suppe和Chang,1983) 圖204 表示Sanwan地震剖面等傾角區(qū)的工作薄膜(見圖203)(Suppe和Chang,1983) 地震解釋的基本方法 （4）斷層跡線的解釋。膝折法的最后一步就是利用構(gòu)造幾何模式略圖和概念化模式來推斷主要構(gòu)造及層序面的位置，尤其是逆沖斷層的位置。這最后一步比前三步帶有更多的解釋性，已進(jìn)入探討與假說的范疇。在這個(gè)階段所作出的解釋在相當(dāng)大的程度上可能反映了解釋者的經(jīng)驗(yàn)和想像。下面將用具體實(shí)例予以說明。圖204 表示Sanwan地震剖面等傾角區(qū)的工作薄膜(見圖203)(Suppe和Chang,19

5、83) 圖205 Sanwan地震剖面的解釋(見圖203和204)(Suppe和Chang,1983) Sanwan地震測線實(shí)例 臺灣西部Sanwan地震測線是一條較短的測線（5km），只穿越了一個(gè)大構(gòu)造的一部分；但可顯示膝折法對地震解釋的作用。 圖203是未加解釋的剖面。可注意到，在反射速度小于1秒的淺部，連續(xù)的反射面清楚地控制了一個(gè)背斜構(gòu)造。在1秒到3秒之間的深度內(nèi)出現(xiàn)了散布的、不連續(xù)的反射層。圖203 臺灣西部Sanwan地區(qū)地震剖面(Suppe和chang,1983) 圖20-4是覆蓋在地震剖面上透繪的反映等傾角區(qū)的工作薄膜。按膝折法的基本步驟：1）描繪出幾組清楚的平行區(qū)段；2）暫時(shí)確

6、定出軸面的位置；3）標(biāo)出軸面的終端，軸面C、D和E顯然向下終止在約1秒的深度上，軸面A、B、A和B向上終止于約1秒到 1.2秒的深度，向下終止在約2秒的深處；4）對斷層跡線解釋。圖203 臺灣西部Sanwan地區(qū)地震剖面(Suppe和chang,1983) 圖204 表示Sanwan地震剖面等傾角區(qū)的工作薄膜(見圖203)(Suppe和Chang,1983) Sanwan地震測線實(shí)例 在未經(jīng)解釋的剖面上，最明顯的構(gòu)造不協(xié)調(diào)出現(xiàn)在軸面C右側(cè)的緩傾斜反射層區(qū)，該軸面在約1秒的深處終止于一個(gè)近水平的反射面；其下的反射層均接近水平。因此，把該不連續(xù)面解釋為一條與下盤地層平行的、但切割了上盤的逆沖斷層。

7、實(shí)際上，這條斷層即是西部Yunghoshan背斜中有名的Luchukeng逆沖斷層。當(dāng)向剖面左側(cè)追蹤該斷層時(shí)，可以看到，軸面C是由于該斷層從切割上盤巖層轉(zhuǎn)為與上盤巖層平行的變化而導(dǎo)生的。軸面D與E與下盤中的斷層彎曲有關(guān)。因此，Luchukeng逆沖斷層以上的這一背斜是由斷彎褶皺作用形成的。圖204 表示Sanwan地震剖面等傾角區(qū)的工作薄膜(見圖203)圖203 臺灣西部Sanwan地區(qū)地震剖面(Suppe和chang,1983) Sanwan地震測線實(shí)例 在Luchukeng逆沖斷層以下的反射層既不清晰又不連續(xù)，但是，通過傾角區(qū)的劃分，在剖面的左側(cè)（南）清楚地顯示出一個(gè)隱伏背斜。該構(gòu)造很容易

8、被解釋為一個(gè)由2秒左右深處的滑脫面的臺階所引起的斷彎褶皺。這條逆沖斷層命名為Sanwan逆沖斷層。圖204 表示Sanwan地震剖面等傾角區(qū)的工作薄膜(見圖203)(Suppe和Chang,1983) 至此，膝折法用于Sanwan地震剖面的過程已經(jīng)完成。 然而，這只是提供了一種不完整的解釋，要達(dá)到完美的解釋必須輔以別的方法進(jìn)行地層解釋，看是否配套（圖205）。Luchukeng逆沖斷層以上的地層是由3Km以外的YSH2控制井所確定的。Luchukeng逆沖斷層以下的地層是與其它剖面的地層地震反射界面的比較作的解釋。圖205 Sanwan地震剖面的解釋(見圖203和204)(Suppe和Chan

9、g,1983) 對比較復(fù)雜情況的探討 這里以臺灣西部近海岸的一條地震剖面的平衡解釋為例。 在運(yùn)用膝折法對這條地震測線進(jìn)行分析時(shí)（圖20一7），在工作薄膜上（圖20一8）得到的第一個(gè)想法是，右邊向斜的軸面（610炮點(diǎn)）可能為一與下盤的斷坡起點(diǎn)有關(guān)的斷彎向斜。通過找到該軸面下端最初的近水平層位向上拐折的地方，就可以確定往上變陡的逆沖斷層的位置。由平行層面轉(zhuǎn)變?yōu)閿鄬拥南卤P斷坡的切層線已經(jīng)標(biāo)在工作薄膜上。該滑脫面深度為2.7秒處。 圖208 用于確定“L”構(gòu)造同傾斜區(qū)的工作薄膜(見圖207)(Suppe,1984) 圖207 臺灣西部近海岸“L”構(gòu)造的偏移地震剖面(Suppe,1984) 對于右邊向斜

10、軸面的解釋是暫時(shí)性的。此外，出現(xiàn)了一些令人困惑的問題。中部背斜為什么后傾區(qū)會比前傾區(qū)寬得多（特別是在1.5秒以上和2秒以下的深度）？這一事實(shí)或許表明了斷展作用的存在。在滑移量相同的情況下，斷展褶皺作用可以產(chǎn)生比斷彎褶皺作用寬得多的后傾區(qū)。因此，有理由認(rèn)為，這里曾發(fā)生過斷展褶皺作用。寬的后傾區(qū)和陡傾甚致倒轉(zhuǎn)翼這是斷展褶皺的典型特征。圖207 臺灣西部近海岸“L”構(gòu)造的偏移地震剖面(Suppe,1984) 斷展褶皺(上)和斷彎褶皺(下)略圖用于確定“L”構(gòu)造同傾斜區(qū)的工作薄膜 下一步解釋集中到490號爆破點(diǎn)附近約1.3秒深處的一個(gè)顯著的正斷層的錯(cuò)位上。這表明存在著一條沿層面的滑脫構(gòu)造。當(dāng)向右追蹤時(shí)

11、，可以看到，它與520號爆破點(diǎn)附近背斜前傾翼底部的近水平的逆沖斷層連在了一起。上、下盤的正斷層切層線的明顯錯(cuò)位基本上一樣，這樣就肯定了近水平斷層的存在。 這說明更有可能是斷彎褶皺模式，而不是斷展褶皺模式。圖207 臺灣西部近海岸“L”構(gòu)造的偏移地震剖面(Suppe,1984) 用于確定“L”構(gòu)造同傾斜區(qū)的工作薄膜 進(jìn)一步的解釋就是利用斷彎褶皺模型確定斷層的去向。通過對比橫過該構(gòu)造的地震地層，能確定出一個(gè)位于構(gòu)造上部的清楚的標(biāo)志層的存在部位（圖20一8）。剖面右側(cè)的標(biāo)志層雖近于水平，但是其高程卻比較低，注意到這一現(xiàn)象是有重要意義的。因?yàn)檫@表明，在擠壓變形作用以前，這個(gè)背斜區(qū)內(nèi)已經(jīng)存在某種構(gòu)造，可

12、能是一條正斷層。檢查附近背斜構(gòu)造不明顯地區(qū)的層序可以證實(shí)這一猜測。實(shí)際上，在該剖面和附近剖面上，幾條正斷層是十分明顯的（事實(shí)上剖面右側(cè)上下各標(biāo)志層均越來越低于左側(cè)）。圖207 臺灣西部近海岸“L”構(gòu)造的偏移地震剖面(Suppe,1984) 用于確定“L”構(gòu)造同傾斜區(qū)的工作薄膜 當(dāng)試著用Super(1983)量板和測量的褶皺斷層形態(tài)參數(shù)擬合前傾部分的標(biāo)志層時(shí)，就會發(fā)現(xiàn)，前傾角太陡，背斜頂部標(biāo)志層也太高了，我們或許希望有一條逆斷層往上切穿前傾區(qū)，但兩側(cè)地層似乎并未明顯錯(cuò)斷，也許有更好的解釋？如果只是將前傾部分的兩段標(biāo)志反射層連接起來，就會看到，一個(gè)褶皺軸面將平分這個(gè)夾角。所以，可以認(rèn)為，地層是簡單

13、褶皺，只是傾角過大。用于確定“L”構(gòu)造同傾斜區(qū)的工作薄膜圖2012 “L”構(gòu)造地震剖面的構(gòu)造解釋 現(xiàn)在我們可以根據(jù)近60的軸角Y來計(jì)算斷層彎角（褶皺必須是簡單的臺階式的，見圖112）。所得斷層彎角約為 30。如果將斷層從下盤切層線處（530號爆破點(diǎn)）的斷層彎曲向右側(cè)延伸，將發(fā)現(xiàn)30傾角的斷層無法通過反射層連續(xù)性良好的地區(qū)。所以，斷彎褶皺的預(yù)測與實(shí)際資料不符。我們必須用別的設(shè)想來試一試。用于確定“L”構(gòu)造同傾斜區(qū)的工作薄膜圖2012 “L”構(gòu)造地震剖面的構(gòu)造解釋 可以看到有一條很可能是正斷層的陡傾斷層從下盤切層線處向下、向右延伸。這條正斷層也許在更新世曾再活化為逆斷層，因而產(chǎn)生了斷彎褶皺。然而，

14、斷層傾角大于30的簡單的臺階式斷彎褶皺，如果在逆沖席內(nèi)沒有前翼地層的減薄作用或剪切作用是不可思議的。結(jié)果如圖209所示，這些地層可以繞彎相連。這個(gè)剪切斷層的解釋顯然是正確的，因?yàn)樵谟疫?540號和 570號爆破點(diǎn)處的軸面顯示了實(shí)際存在的、重要的、層間性質(zhì)的剪切作用。圖209 在具有大于30o切層角的斷彎褶皺作用過程中巖層厚度守恒要求的順層剪切分布圖(Suppe,1983) 用于確定“L”構(gòu)造同傾斜區(qū)的工作薄膜 現(xiàn)在，我們已經(jīng)識別出了一條出現(xiàn)在大約1.3秒處的上滑脫構(gòu)造和約2.7秒處的下滑脫構(gòu)造。下滑脫面以約10多的傾角向上升高，而上滑脫面則向下成為一條陡傾的（60）逆斷層，后者可能是一條經(jīng)過再

15、活化的正斷層。這兩條斷層是否相連？如果相連的話，又是如何相連的？ 剖面顯示兩條斷層相連，如果該構(gòu)造只是一個(gè)斷彎褶皺，就會出現(xiàn)一個(gè)預(yù)期的高角度的反傾區(qū)，即巖層向上爬過這條正斷層時(shí)所發(fā)生的地層向斜褶皺區(qū)。根據(jù)該構(gòu)造右側(cè)連續(xù)的地震反射層來看，顯然不是這種情況，所以，必然存在其它的情況。用于確定“L”構(gòu)造同傾斜區(qū)的工作薄膜圖2012 “L”構(gòu)造地震剖面的構(gòu)造解釋 由于該構(gòu)造寬闊而又后翼平緩反傾，作者最初曾提出它是一個(gè)斷展褶皺的設(shè)想（剛開始就懷疑過？）。然而，他們設(shè)想的構(gòu)造不同于圖202中示意的斷展褶皺。如果一條先存的正斷層對該構(gòu)造起了隔檔作用，則斷層左邊的地層就不會卷入褶皺作用。 如果將正斷層下盤看作

16、一個(gè)硬壁，就會出現(xiàn)圖20一10所示的構(gòu)造。但它需要相反的層間剪切作用，這種解釋顯然不能令人滿意。這里，我們希望下部大的水平位移量能轉(zhuǎn)換成上部較小的垂直位移量；同時(shí)，在逆沖席下部發(fā)生水平位移時(shí)，需要一種能容納斷展褶皺緊閉部分以上的水平縮短分量的機(jī)制，使之不出現(xiàn)反向剪切作用。圖2010 斷展褶皺與先存正斷層下盤(被看作剛體)相互作用的圖解模式。此模式已被否定 (Suppe,1983) 斷展褶皺(上)和斷彎褶皺(下)略圖 簡易的解決辦法是使正斷層的相應(yīng)部分發(fā)生順層剪切，以保證層長平衡。圖2011就是把地震剖面的有關(guān)部分的斷層及角度作了這樣解釋的（要同時(shí)考慮地震剖面上的反射波是否相符）。此圖表現(xiàn)的是斷

17、展褶皺形成的早期階段，由逆沖斷層通過斷展褶皺的倒轉(zhuǎn)翼轉(zhuǎn)移到正斷層上的垂直位移。因此，正斷層下盤中受到剪切的部分也就是斷展褶皺倒轉(zhuǎn)翼上方?jīng)_擊的部分。 圖2010 斷展褶皺與先存正斷層下盤(被看作剛體)相互作用的圖解模式。此模式已被否定 (Suppe,1983) 圖2011 斷展褶皺與先存正斷層相互作用的圖解模式。其中滑動達(dá)到正斷層時(shí)分解成一平行于正斷層的分量和一平行于層理的分量。這一模式使用于“L”構(gòu)造的地震剖面。 將上述模式和討論應(yīng)用于該地震剖面解釋中（圖2012）。其它小的變形是由一條下部逆沖斷層的滑動產(chǎn)生的，該逆沖斷層在斷展褶皺的左側(cè)以臺階狀延伸。這條逆沖斷層及其伴生的斷彎褶皺作用的細(xì)節(jié)在

18、地震剖面中不甚清楚。 上述討論表明，編制精確的幾何模式剖面，確實(shí)有助于人們以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞教角笠粋€(gè)復(fù)雜構(gòu)造的合理的解釋。圖2012 “L”構(gòu)造地震剖面的構(gòu)造解釋 (Suppe,1984) “L”構(gòu)造的工作薄膜圖2011 斷展褶皺與先存正斷層相互作用的圖解模式。二、利用地質(zhì)資料編制平衡剖面的實(shí)例 （一） 繪制非餅狀地層的平衡剖面的實(shí)例 圖25l是橫穿愛達(dá)荷懷俄明猶他逆沖帶的Moxa穹隆北端的剖面。該橫剖面與構(gòu)造運(yùn)動方向平行，并向東延伸到了“未變形的”前陸部分。地形、地表地質(zhì)資料和鉆井資料已標(biāo)繪在剖面上。圖251懷俄明剖面的原始資料 繪制非餅狀地層的平衡剖面的實(shí)例 根據(jù)地表產(chǎn)狀，將地面附近的構(gòu)造投影在

19、剖面的地下部分（圖25一2）。在剖面的東半部，由鉆井確定了密西西比系的深度。據(jù)附近的鉆井或據(jù)上覆的逆沖席可以確定出寒武系至密西西比系地層的剖面厚度，從而可以計(jì)算出Moxa穹隆基底的深度。圖252 將地表地質(zhì)構(gòu)造投影到剖面的中深部 圖251懷俄明剖面的原始資料 繪制非餅狀地層的平衡剖面的實(shí)例 基底面的西延可用兩種方法確定：（l）如果有地震資料，可以通過應(yīng)用平均速度將基底反射層轉(zhuǎn)換為深度近似地確定基底面；（2）如果沒有地震資料，可用假設(shè)一套協(xié)調(diào)的地層組合確定寒武系的深度,估算剖面西端基底的最小深度。 地表填圖表明， Commissary和 Absaroka逆沖斷層都與 一個(gè)滑脫層有關(guān)，該滑動層把二

20、疊賓夕法尼亞系及更新的地層與下伏的泥盆密西西比系及更老的地層拆離開了。那么，在密西西比系的碳酸鹽巖頂部必定存在一個(gè)相應(yīng)的下盤斷坪。圖252 將地表地質(zhì)構(gòu)造投影到剖面的中深部 繪制非餅狀地層的平衡剖面的實(shí)例 利用斷片地層厚度，可將Darby逆沖斷層延伸到據(jù)地震資料測出的基底深度處（圖253）。注意：Darby逆沖斷層彎曲的位置是通過將地表膝折面（位于Absaroka逆沖斷層的上盤）延伸到深部的方法來確定的。 在沒有地表控制資料的情況下，可假設(shè)在剖面西端Commissary逆沖斷層的上盤卷入了寒武系地層。這一假設(shè)不一定是事實(shí)，但它是合理的，因?yàn)樵撋媳P地層厚度大且Darby逆沖斷層的上盤中就包含了寒

21、武系地層。圖253 完成Absaroka逆沖席和下部的Prospect逆沖席的剖面 繪制非層餅狀地層的剖面的實(shí)例 由西部的地表和鉆井資料可知，寒武系至侏羅系地層的合理厚度為14，000ft。在Moxa彎隆上，該套地層的厚度為8，000ft，而在緊鄰其西的Darby逆沖斷層的上盤中，該套地層厚度變?yōu)?，500ft。 因此得知，古生代中生代地層向東急劇變薄。 在Absaroka逆沖斷層的下盤，通過平均東側(cè)8，500ft和西側(cè)的14,000ft厚度近似得出該處的古生界中生界的厚度為11，250ft。結(jié)合地震資料分析，最終確定的厚度為12，300ft。因此，Darby逆沖斷層上盤的地層向西逐漸增厚，直

22、至符和這一估算厚度。圖253 完成Absaroka逆沖席和下部的Prospect逆沖席的剖面 繪制非餅狀地層的平衡剖面的實(shí)例 如何確定Absaroka逆沖斷層的西部根帶呢？現(xiàn)已確定，在二疊賓夕法尼亞系的底部存在一個(gè)滑動帶；因而，其西部的密西西比系頂部必然存在一個(gè)斷坪。所以，可利用區(qū)域地層產(chǎn)狀將Darby逆沖斷層上盤的密西西比系向西延伸，并使Commissary和Absaroka逆沖斷層彎曲而與其相連。 顯然，這一方法并非如此簡單。需要多次擬合。例如，在第一次擬合中，向西延伸的密西西比系的頂板或許與向西延伸的Absaroka及Commissary逆沖斷層不相符。它可能太高或太低，在這種情況下，就

23、需將基底面降低或升高。圖253 完成Absaroka逆沖席和下部的Prospect逆沖席的剖面 繪制非餅狀地層的平衡剖面的實(shí)例 最后，需要處理Darby逆沖席尾緣的空白部分（圖25一4）。與Absaroka逆沖斷層一樣，Commissary逆沖斷層也是沿二疊一密西西比系底界滑動的。這就需要在剖面西段下盤的密西西比系的頂部確定出一個(gè)相應(yīng)的斷坪。這就可以證實(shí)，在Commissary逆沖斷層的下盤存在一個(gè)斷片，而且其中卷入的地層不會新于密西西比系。寒武一奧淘系地層是否卷入則是兩可的。為了填滿空白區(qū)，本例已將其包括在內(nèi)。在這個(gè)問題上可試用各種各樣的方法，并考慮所有能達(dá)到平衡的方法。圖254 最終完成剖

24、面 繪制非層餅狀地層的剖面的實(shí)例Commissary和Absaroka逆沖斷層之間的小疊瓦斷層亦延伸到剖面深部。本例中我們假定這個(gè)小疊瓦斷層形成于寒武一奧陶系的上盤切層線附近。 為了對剖面進(jìn)行調(diào)整和填滿剩余的空白區(qū)，在Absaroka逆沖斷層的斷坡區(qū)夾進(jìn)了一個(gè)由二迭至侏羅系地層組成的小疊瓦片。 最后，測量和比較不同斷片中地層頂、底的線條長度，即可檢查平衡的程度。圖254 最終完成剖面 （二）加拿大落基山的實(shí)例（圖27l，27一2) ： 第一步：測出全部傾角。 第二步：將傾角組合成有代表性的傾角組，在本實(shí)例中為1018；2533；40一44。 第三步：選擇一個(gè)具有代表性的基本切層角，并由此得出相

25、應(yīng)的前傾角和后傾角。本例只有后傾角：基本切層角選為15。所以，15為第一組，29為第二組，42為第三組。圖271 阿爾伯達(dá)省Minnewanka湖的地表地質(zhì)剖面(Price和Ollwewnshaw,1971) 加拿大落基山（圖27l，27一2) 第四步：然后可以算出在OI、。O、O 、這些傾角組轉(zhuǎn)換處的精確的軸面產(chǎn)狀。為了便于在建立剖面中使用，可將這些軸面產(chǎn)狀制成玫瑰圖置于剖面上方。用雙三角形法可迅速劃出平行線，或者把軸面產(chǎn)狀從玫瑰圖轉(zhuǎn)繪到剖面中的任一位置。 第五步：在剖面各部分的地形線上方標(biāo)出傾斜角組的組別，然后在這些組之間畫出分開它們的軸面產(chǎn)狀。圖271 阿爾伯達(dá)省Minnewanka湖的

26、地表地質(zhì)剖面圖272 最終完成剖面。圖中顯示了不同的傾角區(qū)和主要的傾斜板片 加拿大落基山（圖27l，27一2) 第六步：傾角組的每一個(gè)組可以說明，在達(dá)到零度傾角組（區(qū)域性產(chǎn)狀）之前要穿過多少個(gè)具不同傾角的斷片。即，如果一個(gè)地區(qū)的傾角屬第二組，則在它與傾角為零的地區(qū)之間必然存在一個(gè)具有第一組傾角的區(qū)域。 第七步：傾角組只有在經(jīng)過斷層或軸面時(shí)才發(fā)生變化。任何傾角變化都是由深部傾斜巖片的增加或減少引起的。 第八步：當(dāng)每一軸面遇到一條斷層時(shí)，它或者中止或者改變產(chǎn)狀，從而平分下面不同傾角地層之間的夾角。圖272 最終完成剖面。圖中顯示了不同的傾角區(qū)和主要的傾斜板片 加拿大落基山（圖27l，27一2) 說

27、明： a）Costigan逆沖席的傾角變化軸-指示了McConnell逆沖斷層上盤的地層變化軸、McConnell逆沖斷層下盤的切層線位置。b）在 Exshaw逆沖席內(nèi)的-傾角變化軸表明，其下的 Costigan逆沖席的地層傾角必須發(fā)生相應(yīng)的降低變化；且在 McConnell逆沖斷層之下的下部剖面中應(yīng)存在一個(gè)下盤斷坡。c）有必要在 Exshaw逆沖席下盤中加上 - O組的軸面，因?yàn)樗L制的 Exshaw逆沖斷層上盤在長距離內(nèi)畫得與Rundle組平行;所以，在Exshaw逆沖斷層下盤的Banff組的頂界需要有一條較長的斷坪。圖272 最終完成剖面。圖中顯示了不同的傾角區(qū)和主要的傾斜板片 （三）懷

28、俄明區(qū)域性橫剖面 如何開始編制一條區(qū)域性的平衡剖面呢？在懷俄明州的這個(gè)實(shí)例中，我們首先檢查已發(fā)表的地質(zhì)橫剖面（Rubey， 1973b）（圖28l），確定出Prospect、 Darby和Absaroka三個(gè)重要的區(qū)域性逆沖巖席及區(qū)域地層剖面，它們涉及的地層時(shí)代從寒武紀(jì)到白堊紀(jì)。整套地層可進(jìn)一步分為五個(gè)次級單位（寒武系泥盆系A(chǔ)，密西西比系二疊系B，三疊系和侏羅系C，下白堊統(tǒng)D和上白堊統(tǒng)E）。圖281 地質(zhì)橫剖面(Rubey,1973b) 懷俄明區(qū)域性橫剖面在地表可以識別出九個(gè)主要的傾角域（圖28一2），假設(shè)這些傾角域均與下伏的逆沖斷層上盤或下盤的斷坡構(gòu)造有關(guān)。用鉛筆畫出由傾角區(qū)（傾角區(qū)邊界）限

29、定的褶皺軸面?；椎纳疃仁歉鶕?jù)沿走向的區(qū)域地震剖面和實(shí)測的地層剖面確定出來的。顯然，基底的深度至少要相當(dāng)于整套地層的厚度（剖面前陸一側(cè)的地層A一E）。 圖282 以地表地質(zhì)資料和基底深度開始建立剖面。標(biāo)出主要的軸面產(chǎn)狀和前陸釘線處前陸地層的厚度。 圖281 地質(zhì)橫剖面(Rubey,1973b) 懷俄明區(qū)域性橫剖面并非在每一個(gè)逆沖席中所有的地層單元均有出露。E層的厚度是由剖面東段前陸部分的地震資料得出的。D層在三個(gè)區(qū)域性逆沖席中是最年輕的地層。逆沖斷層均向上切割剖面，并于首緣切穿了下伏的D層。為了較容易地建立一個(gè)初步的橫剖面，可將原始剖面的資料作一些簡化。在第一條剖面中，可忽略次級逆沖斷層Z、一

30、些次要的伸展斷層W、X和Y以及W處的小型褶皺。像W、X和Y這樣的鏟形伸展斷層經(jīng)常出現(xiàn)在懷俄明逆沖斷層帶中主要的下盤斷坡上面。圖281 地質(zhì)橫剖面 圖282 以地表地質(zhì)資料和基底深度開始建立剖面。標(biāo)出主要的軸面產(chǎn)狀和前陸釘線處前陸地層的厚度。 懷俄明區(qū)域性橫剖面Absaroka逆沖席 在開始建立剖面時(shí)，應(yīng)首先給出地形線（1）和基底面（2）（圖 28一3）。一旦限定了這些邊界和未變形的前陸，就給繪制剖面內(nèi)部構(gòu)造提供了重要的控制條件。然后，先繪制后陸逆沖席的傾斜層面（3、45）。在由前述的傾角域所限定的主軸面處使層面傾角改變。在繪制過程中，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)性處理，在原始剖面上許多上古生代地層的褶皺

31、具有較圓滑的彎曲形態(tài)，但我們把它們簡化為三個(gè)傾斜的板片（在最后的剖面上，再使它們的彎曲褶皺樣式恢復(fù)）；最后以線 611完成 Absaroka逆沖席底板的繪制。圖283 首先利用傾斜面和地層厚度建立后陸逆沖席 懷俄明區(qū)域性橫剖面Darby逆沖席 首先，完成層面和斷面的地表產(chǎn)狀的繪制（1216）（圖28一4)。在限定了地表構(gòu)造以后，就可以繪制剖面的后陸一端的深部地層。線17、18、19代表A、B、C和D四個(gè)地層分界面的深度，并表明，正好有相當(dāng)厚的D層可延至Absaroka沖逆沖席之下。 在Darby道沖席尾緣給定A、B、C層的厚度之后，即可較容易地繪出線2030，以完成該巖席尾緣至寒武系基底沿脫層

32、的這部分地層的繪制。線10與21和線11與12均大致平行。這個(gè)傾向后陸板片確定了一個(gè)下盤斷坡的位置（在Darby逆沖斷層之下）。最后繪出線3133便完成了Darby逆沖席。圖284 繪制了Absaroka逆沖席以后，就從逆沖席的尾緣(剖面底部)和首緣分別向上或向后進(jìn)行工作(因?yàn)樾ㄐ蜠層的形態(tài)多變，不能將地表產(chǎn)狀直接向下延伸) 前陸 在這一步，可以用許多方法繪出Darby逆沖席的下盤及Prospect逆沖斷層的上、下盤（圖28一5）。在前陸釘線處，主要地層（A-E）界面的深度可以（用鉛筆）在逆沖帶下面向后延伸（34-37）。Prospect逆沖斷層必然向深處變陡，使較老的地層沖出，并使線15變陡

33、；所以，選用CD邊界（線15）作為它可能的傾角。如果將Prospect逆沖斷層向深部平行于線15（38）延伸，Prospect逆沖席內(nèi)的傾角變化就會切斷DE邊界（線37）。不能肯定Prospect逆沖斷層延伸的深度，但至少應(yīng)該延伸到Darby逆沖席的前緣軸面處。線34、35和36可以一直向后延伸至 Darby逆沖斷層面。圖285 Prospect逆沖席的頂部也有一個(gè)楔形的地層D,其下的空間接近于A、B、C層厚度(A+B+C)的兩倍。C層頂界可能是一個(gè)滑脫面，將前陸地層延至Prospect逆沖斷層之下，并將Prospect逆沖席的地表地層延至Darby逆沖斷層之下，主要斷坡應(yīng)位于傾向后陸的板片之

34、下。Prospect逆沖席 Darby逆沖斷層面（線32）與基底之間的這個(gè)空間非常接近于A、B、C三個(gè)地層厚度的兩倍（圖285）。因此，可以推斷，在Darby逆沖席下盤的C層頂界（平行于原始傾角）存在一拆離面，即線39。線39與Darby逆沖席前緣的軸面交切處大致與線38及該軸面交切部位一致，并使Prospect逆沖斷層繼續(xù)向深處延伸。由于線39的定位，即可繪出40、41和42三條地層界面，線39、40、41和42與區(qū)域性滑脫面平行。進(jìn)而能完成底部沿滑脫面和Prospect逆沖席之間的地層界面的繪制（線43一47）。由于A層表現(xiàn)為各逆沖席的底部滑脫層，將它延至Prospect逆沖席底面看來是合

35、理的。線43與底部滑脫面之間的軸面應(yīng)在Prospect逆沖斷層下盤切過A、B層的斷坡處的這一合理位置上。圖285 Prospect逆沖席的頂部也有一個(gè)楔形的地層D,其下的空間接近于A、B、C層厚度(A+B+C)的兩倍。C層頂界可能是一個(gè)滑脫面，將前陸地層延至Prospect逆沖斷層之下，并將Prospect逆沖席的地表地層延至Darby逆沖斷層之下，主要斷坡應(yīng)位于傾向后陸的板片之下懷俄明區(qū)域性橫剖面由此可見，Absaroka逆沖席傾向后陸的斷片確定了Darby逆沖斷層下盤斷坡的位置。而Darby逆沖席傾向后陸的板片確定了Prospect逆沖斷層下盤斷坡的位置。如果回到原始剖面，這些地方就是小型

36、伸展斷層發(fā)育的部位。 最后，在Prospect逆沖席前緣繪出平行于CD界面的線48和49。一旦繪制出簡化剖面并進(jìn)行了復(fù)原，就可以根據(jù)此地區(qū)發(fā)育的園滑的褶皺型式將該剖面改繪得更加符后實(shí)際（圖286）。圖286 最終完成的懷俄明剖面 三、計(jì)算機(jī)應(yīng)用 目前的計(jì)算機(jī)應(yīng)用集中于兩個(gè)方面，即正向模擬和復(fù)原程序。 正向模擬:正向模擬的程序不直接地把剖面進(jìn)行平衡，而是采用地質(zhì)學(xué)家關(guān)于剖面所應(yīng)包括的原始條件，并根據(jù)這些條件建立起變形剖面；然后將計(jì)算機(jī)編制的剖面（圖24l）與所用的地質(zhì)資料進(jìn)行比較，以決定它是否適用。圖241 根據(jù)Usdansky和Groshong設(shè)計(jì)的逆沖斷坡程序以及由計(jì)算機(jī)繪制的剖面 計(jì)算機(jī)應(yīng)

37、用 在正向模擬程序中使用的主要變量是斷坡的角度和高度、地層的厚度、逆沖斷層的數(shù)目以及逆沖斷層的間距和位移量。 正向“模式”的優(yōu)越性在于，它可以快速提出若干個(gè)構(gòu)造模式以檢驗(yàn)一個(gè)地區(qū)可能存在的幾種不同的構(gòu)造假說。 對于新研究者來說，正向模式是極好的教學(xué)工具，因?yàn)樗鼈兛梢杂貌煌臉?gòu)造型式進(jìn)行快速實(shí)驗(yàn)。例如，在連續(xù)的模擬中，通過遞增逆沖斷層的位移量，可以對一個(gè)構(gòu)造演化不同階段的幾何特征進(jìn)行檢驗(yàn)。圖241 根據(jù)Usdansky和Groshong設(shè)計(jì)的逆沖斷坡程序以及由計(jì)算機(jī)繪制的剖面 正向模擬:正向模擬不具有復(fù)原變形剖面的功能，但在平衡工作中它們可以起到“型式識別”的作用，這些模式為給我們分析地質(zhì)資料時(shí)

38、提供了可能的構(gòu)造型式。 正向模擬程序完全以算法為基礎(chǔ)，這些算法可以產(chǎn)生出典型逆沖構(gòu)造的幾何形態(tài)。有些算法依據(jù)的是已發(fā)表的逆沖構(gòu)造的規(guī)律，如斷彎、斷展褶皺的規(guī)律。1989年以后已陸續(xù)出現(xiàn)了各種程序。 圖241 根據(jù)Usdansky和Groshong設(shè)計(jì)的逆沖斷坡程序以及由計(jì)算機(jī)繪制的剖面 復(fù)原剖面程序:復(fù)原程序可以一次處理整個(gè)變形剖面；或者可以分步，一次只復(fù)原一部分。一次復(fù)原可以指出一條剖面是否平衡，但是矯正工作需要手工操作，爾后必須重復(fù)整個(gè)復(fù)原步驟。 設(shè)想：如果復(fù)原程序的展平方法非常靈活，操作者可以進(jìn)入程序并分段復(fù)原、分段矯正各個(gè)線段，而不影響剖面中其它的數(shù)值，這將加快下一步復(fù)原。這樣的分步式

39、的計(jì)算系統(tǒng)允許在變形剖面中加進(jìn)另一任意線段并進(jìn)行復(fù)原。這一功能也將允許在編制剖面的過程中進(jìn)行修改工作，因此十分有用，但軟件編制難度大，至今無成熟軟件。因此，沒有任何東西可以替代地質(zhì)學(xué)者的直覺和經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算工具對于行家來說才是最有用的。圖242 標(biāo)定任一橫剖面的線段和面積，為復(fù)原該剖面所使用的展平方法準(zhǔn)備數(shù)據(jù) 討論 用于平衡剖面的輸入數(shù)據(jù)，取自數(shù)字化板，或據(jù)變形剖面將數(shù)據(jù)列成表格，然后以數(shù)字形式輸入計(jì)算機(jī)。 輸出的結(jié)果一般為打印的復(fù)原剖面圖，或者是將變形剖面圖與復(fù)原剖面圖一起打印出來。輸出的質(zhì)量直接取決于輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量。 Depaor（1988）提出了關(guān)于在建立平衡剖面時(shí)如何在測點(diǎn)之間正確內(nèi)插數(shù)據(jù)

40、的的問題。這對于手工編制橫剖面似乎是個(gè)小問題，但卻是計(jì)算機(jī)工作所必需的。討論 平衡剖面的過程迫使地質(zhì)學(xué)家比過去更加謹(jǐn)慎地考慮如何在橫剖面上繪出每一條線。平衡操作的計(jì)算機(jī)化則對所繪的線條長度和地層厚度的精確性提出了更高的要求。在絕大多數(shù)情況下，為了使程序得以進(jìn)行，對于缺乏基底深度和地層厚度資料的地區(qū)必須提出專門的假設(shè)條件。 不同學(xué)者根據(jù)各種方法編出了計(jì)算機(jī)輔助的平衡剖面。 計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性在于：（l）對稱性強(qiáng)，而且具重復(fù)制圖能力；（2）制圖精確并可減少測量誤差；（3）可以快速檢驗(yàn)幾種解釋。 但是，計(jì)算機(jī)無法判斷它們所提供的幾何學(xué)上的精確性對于地質(zhì)問題的適應(yīng)程度。 四、平衡剖面的模擬與演化 （一）平

41、衡剖面正演模擬策略： 斷彎褶皺作用模擬與應(yīng)用 （一）平衡剖面正演模擬策略： 斷彎褶皺作用模擬與應(yīng)用 （1）匯編和檢查數(shù)據(jù) 把所有可用資料標(biāo)繪在橫剖面上，地震剖面一般要作時(shí)深轉(zhuǎn)換，最好為縱橫同比例尺。最好標(biāo)注地層對應(yīng)關(guān)系、斷層切層關(guān)系、褶皺兩翼傾角轉(zhuǎn)折端形態(tài)關(guān)系等。因?yàn)闄z查褶皺形態(tài)可預(yù)測斷層相關(guān)褶皺關(guān)系與褶皺形成機(jī)制，如背斜較陡一翼常是構(gòu)造的前翼，指示上盤運(yùn)移方向等。地層特征，諸如厚度變化、上超、削截以及不整合等通?？商峁?gòu)造生長、變形擴(kuò)展的重要線索。（一）平衡剖面正演模擬策略： 斷彎褶皺作用模擬與應(yīng)用 （2）形成工作假說 根據(jù)剖面上繪編的資料，先建立一個(gè)對構(gòu)造解釋的猜測，包括斷層形態(tài)、初始切層

42、角、斷片數(shù)、斷層褶皺機(jī)制模型等。在此基礎(chǔ)上構(gòu)成簡單的平衡模型并與觀測構(gòu)造比較，如果想法不正確就必需修改或放棄。在建立工作假說時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)考慮大型構(gòu)造的相互關(guān)系，留下細(xì)節(jié)以后在修改過的模型上去進(jìn)一步完善。（一）平衡剖面正演模擬策略： 斷彎褶皺作用模擬與應(yīng)用 （3）生成平衡正演模型 采用斷層相關(guān)褶皺模型及有關(guān)平衡剖面原理（如斷彎褶皺、斷展褶皺、斷滑褶皺、斷阻褶皺、生長褶皺地層關(guān)系等）生成正演模型。構(gòu)成的模型要接近觀測的數(shù)據(jù)（例如，翼部的傾角和觀測的構(gòu)造的相對大小都是接近的），但不是精確的匹配。接著就修改模型，越來越細(xì)地去擬合觀測構(gòu)造的細(xì)節(jié)。（一）平衡剖面正演模擬策略： 斷彎褶皺作用模擬與應(yīng)用 （4

43、）模型與觀測構(gòu)造比較 如果生成的模型與觀測的構(gòu)造不匹配，就需要修改模型、形成一個(gè)新的假設(shè)。當(dāng)所建立的模型與觀測構(gòu)造的總體格架基本相符時(shí)，下一步就要加進(jìn)更多的細(xì)節(jié)，以使模型具體化、完善化，并與真實(shí)的構(gòu)造剖面進(jìn)行細(xì)節(jié)對比。其中，包括觀測的傾角與理論傾角的匹配關(guān)系、模型的構(gòu)造及地層關(guān)系與觀測資料是否吻合、斷層形態(tài)及數(shù)量是否可接受等。（一）平衡剖面正演模擬策略： 斷彎褶皺作用模擬與應(yīng)用 （5）產(chǎn)生平衡模型的解并指導(dǎo)剖面構(gòu)造的相關(guān)解釋 經(jīng)過反復(fù)的修改、擬合之后，可得到一個(gè)可接受的最佳平衡解；這個(gè)解能正確地符合觀測的地層及構(gòu)造關(guān)系。然后再以這個(gè)平衡解反過來指導(dǎo)構(gòu)造剖面解釋，特別是對空白區(qū)的進(jìn)一步解釋；同時(shí)

44、要指出模型與構(gòu)造剖面之間不一致的地方，討論其原因，通常這種不一致是由更復(fù)雜的構(gòu)造作用細(xì)節(jié)、多期變形等引起。然后，根據(jù)平衡解來進(jìn)一步闡明真實(shí)剖面的構(gòu)造形成機(jī)制、斷層褶皺關(guān)系、就位過程、變形擴(kuò)展、構(gòu)造演化、運(yùn)動學(xué)參數(shù)等。（一）平衡剖面正演模擬策略： 斷彎褶皺作用模擬與應(yīng)用 墨西哥灣的實(shí)例： 斷彎褶皺作用模擬與應(yīng)用 （1）匯編和檢查數(shù)據(jù)墨西哥灣盆地的構(gòu)造綱要圖盆地的地層柱狀圖（1）匯編和檢查數(shù)據(jù)（2）形成工作假說（3）生成平衡正演模型（4）模型與觀測構(gòu)造比較修改（5）產(chǎn)生平衡模型的解并指導(dǎo)剖面構(gòu)造的相關(guān)解釋（二）雙重構(gòu)造疊瓦狀構(gòu)造的平衡剖面正演模擬： 塔里木盆地庫車坳陷的實(shí)例 （1）大宛其構(gòu)造 位于

45、庫車前陸褶皺沖斷帶西側(cè)，地震剖面最顯著的特征是侏羅系、白堊系明顯加厚，加厚的上覆地層有褶皺形態(tài)，因此這種加厚明顯是構(gòu)造擠壓造成的。從地震剖面上看，保侏羅系下部反射層近水平延伸，加厚體上部的第三系底部反射連續(xù)，與上覆地層的褶皺形態(tài)一致。因此，該構(gòu)造可推測是限于上、下滑脫面之間的典型雙重構(gòu)造。為此設(shè)計(jì)正演模型，模擬結(jié)果及剖面解釋如右圖。 （1）大宛其構(gòu)造 正演模擬的過程為：（A）剖面初步解釋：對地震剖面中比較確定的資料進(jìn)行解釋，在些基礎(chǔ)上確定正演模擬的參數(shù)（地層厚度及形態(tài)、斷層形態(tài)、滑脫面深度等），建立正演模擬的基本數(shù)據(jù)。（B）正演模擬：獲得一系列中間剖面和結(jié)果剖面。（C）剖面比較：及模擬剖面和實(shí)

46、際剖面進(jìn)行比較其符合程度，如有差異則對參數(shù)進(jìn)行修改，重新模擬，直到符合為止。剖面詳細(xì)解釋：以模擬結(jié)果為基本模型，對地震剖面詳細(xì)解釋，對資料空白區(qū)進(jìn)行推斷解釋，最終獲得一個(gè)完善的構(gòu)造解釋剖面。 （2）克孜勒蘇河剖面 位于庫車前陸褶皺沖斷帶中段。沿該剖面地表發(fā)育兩個(gè)相鄰的背斜構(gòu)造帶，分別稱為庫木格列木背斜和喀桑托開背斜。在地震剖面上表現(xiàn)為上下構(gòu)造的不協(xié)調(diào)，沿第三系底部發(fā)生明顯滑脫，在該剖面上該界面表現(xiàn)為一連續(xù)的強(qiáng)反射波，其下斷層大部分未穿過此面。構(gòu)造加厚主要發(fā)生在侏羅白堊系之內(nèi)，構(gòu)成雙重構(gòu)造，其上形成一個(gè)褶隆構(gòu)造。剖面上部及右側(cè)（北側(cè)）構(gòu)成顯露的逆沖疊瓦構(gòu)造。 （2）克孜勒蘇河剖面 為此設(shè)計(jì)了雙重

47、構(gòu)造加逆沖疊瓦構(gòu)造的模型。正演模擬結(jié)果及剖面解釋如右圖。 平衡剖面正演模擬的優(yōu)點(diǎn)在于能夠迅速地檢驗(yàn)不同的假設(shè)，為地震剖面解釋提供依據(jù)；更為突出的是可以動態(tài)地模擬變形過程，再現(xiàn)變形歷史與形成機(jī)制。（三）斷阻褶皺的平衡剖面正演模擬： 美國加利福尼亞Lost丘陵地區(qū)的構(gòu)造實(shí)例斷阻褶皺的概念模型1：右圖：斷阻褶皺的演化，其中斷坡沒有發(fā)生擴(kuò)展，斷層末端（用白點(diǎn)標(biāo)出）保持靜止。斷阻褶皺的概念模型1：右圖： 生長層序用粗的花紋表示，先前形成的層序用細(xì)的花紋表示。后翼的生長層序類似于傳統(tǒng)的斷展褶皺，前翼的生長層序和褶皺脊部均不同于斷展褶皺和斷彎褶皺。該褶皺前翼發(fā)育楔形的生長地層，且其生長層序中的褶皺脊向前翼遷

48、移。 斷阻褶皺的概念模型2：右圖：斷阻褶皺的演化。先期斷層重新活動，前部末端向下方移動。B圖和c圖中斷層的不活動部分用點(diǎn)線表示。生長層序用粗的花紋表示，先前形成的層序用細(xì)的花紋表示。該模型假設(shè)初始的斷層自然形成，并且在重新活動之前沒有出現(xiàn)斷層相關(guān)構(gòu)造。斷阻褶皺的概念模型2：右圖：后翼上的生長層序不像斷展褶皺那樣，但類似于斷彎褶皺。同樣，生長層序的脊部位于背斜后翼的上方，其薄的部分位于前翼。斷阻褶皺的定量幾何學(xué)圖解：見右圖：美國加利福尼亞Lost丘陵地區(qū)的構(gòu)造實(shí)例對跨過Lost丘陵構(gòu)造南端的地震線的解釋結(jié)果（位置見上圖）。解釋的限制條件有鉆透背斜上方的鉆孔和地震測線網(wǎng)；北東部的深鉆孔（大盆地井）

49、控制下盤位置。 根據(jù)地震測線網(wǎng)、鉆井資料解釋的Lost丘陵構(gòu)造剖面的整體圖（位置見前圖） 。 表示Lost丘陵構(gòu)造可能的發(fā)育史的幾何模型。寬點(diǎn)線代表不活動的斷層分段。寬實(shí)線代表活動的斷層分段。 五、討論和總結(jié) （一）平衡他人的剖面 有時(shí)我們希望使用其他地質(zhì)學(xué)家的剖面，以避免自已重新編制剖面的麻煩。那么應(yīng)如何評價(jià)他人剖面的質(zhì)量呢？下面概括出六個(gè)步驟以供討論： 1檢查剖面與平面圖是否一致。 2檢查逆沖斷層的型式。 3. 檢查地層的一致性。 4剖面是否平衡？ 5評價(jià)可能存在的誤差。 6糾正曲解和謬誤。平衡他人的剖面檢驗(yàn)已發(fā)表的剖面對已發(fā)表的剖面進(jìn)行檢查就是參照我們的基本假設(shè)來進(jìn)行： l）逆沖斷層是否

50、向前上切剖面？ 2）逆沖斷層的位移是否有突然變化? 3）逆沖斷層上、下盤的斷坡和斷坪可否匹配？ 4)地層是否一致？圖221 左邊逆沖斷層向前下切剖面 圖222 斷層的主要逆沖位移在最東部的斷層上變?yōu)檎龜鄬游灰?，?或)在向斜下面消失 圖223 最下部逆沖疊瓦中的地層長度大大超過其上的褶皺地層 圖224 剖面中的地層厚度變化巨大，或許可以進(jìn)行線長平衡，但是難以進(jìn)行面積平衡 平衡他人的剖面剖面與平面圖的一致性 作者繪制的剖面是否與構(gòu)造運(yùn)移方向平行（圖29）？是否避開了側(cè)向斷坡和捩斷層？剖面中是否正確地利用了地表地質(zhì)資料？是否恰當(dāng)?shù)卮_定了斷層和地層界面的位置？剖面中是否正確地對傾角進(jìn)行了投影，并把它

51、改為視傾角？構(gòu)造系統(tǒng)是否正確？剖面上的構(gòu)造與地表及平面圖上所觀察到的特征是否一致？如果對上述問題的回答是肯定的，或者誤差很小，即可進(jìn)行下一步。如果存在著嚴(yán)重的錯(cuò)誤，最好丟開此剖面而去繪制你自己的剖面。圖29 選擇避開主要的橫向構(gòu)造的剖面線 平衡他人的剖面逆沖斷層的型式 如果要平衡一條平面，上盤和下盤的軌跡必須相匹配。上盤和下盤的斷坡和斷坪是否相互一致呢（圖30）？ 地震、鉆孔以及地表資料證明，前陸逆沖斷層幾乎總是沿構(gòu)造運(yùn)動方向上切剖面的，因此，那些沿構(gòu)造運(yùn)動方向下切剖面的逆沖斷層肯定是有問題的。局部會出現(xiàn)例外的情況，在那里褶皺的形成早于逆沖斷層的端緣，后來由于逆沖斷層的擴(kuò)展而將其切過。圖30

52、將軸面向深處延伸，即可確定出交切部位或上盤巖層傾角急劇變化的部位，每一個(gè)上盤斷坡CD和AB均在后面留下了相應(yīng)的下盤斷坡CD和AB，后者還引起了上盤的褶皺 平衡他人的剖面逆沖斷層的型式 剖面是否有大尺度的截切褶皺的現(xiàn)象？如果有的話，作者是否掌握了野外的證據(jù)來支持這種解釋？如果截切作用能夠得到證實(shí)，則斷層兩側(cè)位移了的截切褶皺應(yīng)該能夠匹配。如果在上盤中存在被截切的背斜和向斜，在下盤中必然有相應(yīng)的被截切構(gòu)造。 如果符合上述準(zhǔn)則，該橫剖面就具備了平衡的合理?xiàng)l件，就可以進(jìn)入下一個(gè)步驟。另外，如果未加解釋地違反了上述準(zhǔn)則，那么，著手繪制你自己的剖面比試圖去修改舊剖面要省時(shí)省力得多。圖30 將軸面向深處延伸，

53、即可確定出交切部位或上盤巖層傾角急劇變化的部位，每一個(gè)上盤斷坡CD和AB均在后面留下了相應(yīng)的下盤斷坡CD和AB，后者還引起了上盤的褶皺 平衡他人的剖面地層厚度應(yīng)當(dāng)知道，在制作可以平衡的剖面中一個(gè)常見的問題就是使地層的厚度守恒。使用膝折幾何特征繪制剖面最吸引人的一個(gè)方面是，平直的褶皺翼易于保持地層厚度不變。正弦波狀的同心褶皺也可以用恒定的巖層厚度繪制。但是，在實(shí)踐中如果不細(xì)心，這種類型褶皺的翼部、頂部不變的巖層厚度反而會出現(xiàn)一些問題，必須具體問題作具體分析。平衡他人的剖面檢查平衡 按前面所討論的方法，選出釘線的位置。應(yīng)該記住，如果橫剖面延伸到了未變形的前陸，最好將一條釘線的位置定在那里。 如果韌

54、性差異小，此類巖性可稱之為“能干型的”，它們幾乎或根本沒有壓溶劈理。在這種情況下，用比較不同層位的線條長度的方法可以很快地對平衡作出檢查。如果韌性反差大，可以比較“能干”巖層的線條長度和“非能干”巖層的剖面面積。 平衡操作的最后一步是將橫剖面恢復(fù)到未變形狀態(tài)，這是常常被人們忽略的重要一步。人們常在這一步上自欺欺人，因?yàn)樗浅：馁M(fèi)時(shí)間。需要注意的是，一條剖面通過了線條長度的檢查后似乎應(yīng)該是平衡的，但復(fù)原后的斷層軌跡在斷坡部位則可能表現(xiàn)為不合理的過陡的產(chǎn)狀。平衡他人的剖面評價(jià)視誤差 如果已經(jīng)識別出若干錯(cuò)誤，如何進(jìn)行糾正？在回答這個(gè)問題以前，應(yīng)該首先考慮另外兩個(gè)問題：（1）這些錯(cuò)誤是否都是真實(shí)的？（

55、2）有些視誤差是否來自平衡技術(shù)本身？有些剖面不平衡是因?yàn)槠拭嫣?，無法得到全部構(gòu)造圖象。如下圖31a、b和c的情況。在圖31a中，上、下盤的斷坡和斷坪不相匹配，線條長度也不平衡。圖31b是更長一些的剖面。在原始剖面的左側(cè)多了第三個(gè)背斜和上盤斷坡，這樣，線條長度就平衡了。圖31 (a)相對位移HWFW和HWFW之間顯然存在問題。(b)在試圖解決這個(gè)問題以前，觀察加長的剖面。(c)經(jīng)常提出的解決辦法。PL:釘線 評價(jià)視誤差但是，如何解釋上盤的斷坡和斷坪與下盤不匹配的問題呢？剖面左端的斷坡要求在B層的底部有一個(gè)滑脫面。該斷坡的位移量轉(zhuǎn)移到這個(gè)滑脫面上，從而解釋了右側(cè)背斜下的上盤斷坪長度比較大的原因。

56、在B層底部加一條逆沖斷層斷坪就可簡單地糾正這條剖面中的錯(cuò)誤。但是，如果不觀察更大些的構(gòu)造圖象，也就不會注意到為使這條剖面成為可接受剖面必須進(jìn)行的修正。圖31c顯承了糾正后的構(gòu)造剖面。圖31 (a)相對位移HWFW和HWFW之間顯然存在問題。(b)在試圖解決這個(gè)問題以前，觀察加長的剖面。(c)經(jīng)常提出的解決辦法。PL:釘線 平衡他人的剖面糾正曲解 除非前人剖面中的誤差不大，否則自己繪制剖面可能更節(jié)省時(shí)間。應(yīng)搜集一切可靠準(zhǔn)確的資料，如地表資料、地形和鉆孔資料等。如果在原有的剖面上是用地震資料確定的基底深度，則仍可用于你的剖面。然后著手編制剖面。 （二）繪制你自己的剖面 在搜集了繪制所有橫剖面所必需

57、的全部資料以后，如何開始終制一條“可以平衡的”剖面呢？ 最主要的準(zhǔn)則就是細(xì)心。 逆沖斷層應(yīng)符合前述的幾何學(xué)規(guī)則，尤其是以下兩點(diǎn)：逆沖斷層只能向前向上切剖面；上盤和下盤的斷坡必須匹配。如果存在多期變形作用，就必須以一種正確的反序方法復(fù)原和平衡每一期變形事件。不論是同心狀還是膝折狀的褶皺樣式都可使地層厚度守恒。面積平衡中出現(xiàn)的多數(shù)問題是由地層的不規(guī)則性引起的 假如你已選出剖面線并使其平行于構(gòu)造運(yùn)移方向，也按照“基本原理”中所討論的方法建立起了地層柱，就可以開始編制這條剖面。繪制你自己的剖面選擇比例尺和開始編制剖面 如果比例尺與地質(zhì)圖的比例尺相同，第一步是將全部過硬的資料，即那些已知是比較準(zhǔn)確的、在

58、繪制和修改剖面時(shí)不太可能變動的資料轉(zhuǎn)繪到剖面上。這些資料包括地形以及地表地質(zhì)特征，如地質(zhì)界面、斷層和構(gòu)造的傾角等。所用資料只限于剖面線兩側(cè)約一定范圍以內(nèi)。 剖面所采用的比例尺因目的不同而變化。如果是用于石油勘探，最終剖面的比例尺可能是1：25000。區(qū)域性逆沖構(gòu)造剖面的比例尺可能是1：100，000。而整個(gè)造山帶剖面的比例尺可能是l：250，000或更小一些才合適。比例尺的選擇還取決于所有資料的質(zhì)量和平衡的方法。 確定了比例尺以后，用墨水描出過硬資料，它將不允許作任何改動。然后復(fù)制若干份，因?yàn)樵诶L制過程中會出現(xiàn)很多誤差，需要反復(fù)修改。圖件上墨措施就是為了在涂改時(shí)保護(hù)過硬資料。繪制你自己的剖面復(fù)

59、原地層 搜集到變形剖面的地層資料后，還要把它展平成“復(fù)原的”地層剖面（圖34）。在該地層剖面上，需要一條相當(dāng)于前陸釘線的垂直基準(zhǔn)線（與層面垂直）和一條標(biāo)繪地層深度（或厚度）的水平基準(zhǔn)線。在正常情況下，可通過適當(dāng)估算現(xiàn)有變形剖面的水平距離，確定出不同逆沖席之間的復(fù)原距離范圍。這種初步的復(fù)原地層在繪出斷層面之后，需要通過比較變形的逆沖席中所測量的地層位置、厚度與復(fù)原剖面中的地層位置、厚度來加以修改和驗(yàn)證。圖34 在繪制變形剖面的同時(shí)，需要為復(fù)原剖面設(shè)計(jì)一個(gè)變形前后的層餅狀或楔狀的地層剖面，水平基準(zhǔn)線通常是保存良好的最年輕的地層，而垂直基準(zhǔn)線即前陸釘線。實(shí)測地層剖面、鉆井資料等通常作為地層柱置于水平

60、基準(zhǔn)線上。例如，逆沖構(gòu)造地區(qū)的縮短量為50，因此，將地層柱之間的水平間距放大至約現(xiàn)今的二倍，然后繪上重要的地層層位，如果在變形剖面中出現(xiàn)明顯的地層厚度變化，在復(fù)原剖面中必須相應(yīng)地表現(xiàn)出來，反之亦然。最常見的錯(cuò)誤之一是面積不能平衡，其主要原因是在變形剖面和復(fù)原剖面中繪制同一地層時(shí)使用了不同的厚度。 圖34 在繪制變形剖面的同時(shí)，需要為復(fù)原剖面設(shè)計(jì)一個(gè)變形前后的層餅狀或楔狀的地層剖面，水平基準(zhǔn)線通常是保存良好的最年輕的地層，而垂直基準(zhǔn)線即前陸釘線。實(shí)測地層剖面、鉆井資料等通常作為地層柱置于水平基準(zhǔn)線上。例如，逆沖構(gòu)造地區(qū)的縮短量為50，因此，將地層柱之間的水平間距放大至約現(xiàn)今的二倍，然后繪上重要的