[发明专利]一种张扭断裂构造活动性定量评价方法及其物理模拟装置

权利要求书

1.一种构造物理模拟实验装置，包括动力轴、扫描仪（5）、撒砂装置（6）、照相机（7）、摄像机（11）、砂箱（12），其特征在于，所述动力轴伸入砂箱（12）中，所述扫描仪（5）、撒砂装置（6）、照相机（7）均位于砂箱（12）的上方，所述摄像机（11）位于砂箱（12）的前方，所述动力轴包括第一动力轴（1）、第二动力轴（2）、第三动力轴（3）、第四动力轴（4），第一动力轴（1）、第二动力轴（2）位于砂箱（12）的左侧，所述第三动力轴（3）、第四动力轴（4）位于砂箱（12）的后侧和前侧，所述第一动力轴（1）、第二动力轴（2）为走滑应力轴，所述第三动力轴（3）、第四动力轴（4）为拉张应力轴。

2.根据权利要求1所述的一种构造物理模拟实验装置，其特征在于，所述砂箱（12）由钢板（8）、挡板（9）、泡沫板（10）组成，所述挡板（9）在钢板（8）上围绕四周设置，所述泡沫板（10）位于挡板（9）的处。

3.根据权利要求2所述的一种构造物理模拟实验装置，其特征在于，所述钢板（8）上铺设有弹性布，所述弹性布上填入有天然石英砂。

4.一种张扭断裂构造活动性定量评价方法，其特征在于，所述评价方法包括以下步骤：

S1，研究区构造活动性定量分析，对研究区扭张断裂构造剖面进行平衡剖面恢复，确定构造发育演化阶段，明确各阶段构造变形特征，计算剖面各演化阶段伸展量；

S2，构造应力场数值模拟，确定研究区扭张断裂带的边界条件，通过研究区宏观构造和小构造确定古构造应力场方向；建立地质模型，将研究区测井资料计算与岩石力学实验综合得出岩石力学参数赋予地质模型，转化得出有限元力学模型，进行数值模拟计算；

S3，利用权利要求1所述构造物理模拟实验装置，进行构造物理模拟实验；

S4，构造应力场数值模拟与构造物理模拟实验相互验证修正，明确各构造演化阶段张应力、剪应力的大小和方向；以区域及局部应力场为约束，开展多组构造物理模拟实验，确定不同演化阶段、不同应力配比条件下构造样式，精确测量伸展量和走滑量，确定两者之间的定量关系，建立数学模型，实现扭张断裂活动性定量评价分析。

5.根据权利要求4所述的一种张扭断裂构造活动性定量评价方法，其特征在于，所述S1中在构造活动性定量分析精细解释基础上，截取垂直走滑应力方向的地震剖面，利用平衡剖面技术和2D-3Dmove构造恢复软件，对研究区不同类型扭张断裂构造剖面进行平衡剖面恢复。

6.根据权利要求4所述的一种张扭断裂构造活动性定量评价方法，其特征在于，所述S1中计算剖面伸展量时需去除走滑派生产生的伸展量。

7.根据权利要求4所述的一种张扭断裂构造活动性定量评价方法，其特征在于，所述S2中采用ANSYS 15.0有限元分析软件，提取建立扭张断裂带地质模型，数值模拟计算，依据边界条件分析结果为有限元力学模型施加载荷，利用ANSYS 15.0中的ANSYS Structure加载运算，输出三向主应力分布云图及矢量分布图。

8.根据权利要求4所述的一种张扭断裂构造活动性定量评价方法，其特征在于，所述S3中通过在走滑应力方向设两个应力轴，拉张应力方向设两个应力轴，模拟伸展加走滑应力背景下构造发育；

拉张应力轴拉张速度确定方法：离散扭动形成的构造变形在垂直于走滑构造带方向有伸展位移分量，通过平衡剖面恢复确定各演化阶段伸展量，进而确定拉张应力轴的拉张速度；

走滑应力轴初始速度确定方法：基于数值模拟结果，确定各演化阶段张应力和剪应力，张应力/剪应力比值与拉张速度/走滑速度比值一致，从而确定走滑应力轴初始活动速度；

根据相似性公式，计算得到实验模型与地质原型之间的时间缩放比例，确定拉张应力轴和走滑应力轴运行时间，拉张应力轴和走滑应力轴的速度根据实验结果不断调整。

9.根据权利要求4所述的一种张扭断裂构造活动性定量评价方法，其特征在于，所述S4中建立的数学模型进行计算时，需减去走滑派生产生的伸展量。