地震地质 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (4): 941-958.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.20250150
王希友1,2,3)(
), 严一熙1,2),*(
), 牛卫涛3), 易昕政4), 李林3), 田禾丰3), 何叶3), 梁姝君3), 袁渊3)
收稿日期:2025-09-14
修回日期:2025-11-04
出版日期:2026-08-20
发布日期:2026-09-09
通讯作者:
* 严一熙, 男, 2001年生, 现为浙江大学构造地质学专业在读博士研究生, 主要从事活动构造和地震地质研究, E-mail: yixi_yan@zju.edu.cn。
作者简介:王希友, 男, 1974年生, 2018年于西南石油大学获石油与天然气工程硕士学位, 现为浙江大学资源与环境专业在读博士研究生, 研究方向为水力压裂诱发地震, E-mail: wangxy85@petroChina.com.cn。
基金资助:
WANG Xi-you1,2,3)(
), YAN Yi-xi1,2),*(
), NIU Wei-tao3), YI Xin-zheng4), LI Lin3), TIAN He-feng3), HE Ye3), LIANG Shu-jun3), YUAN Yuan3)
Received:2025-09-14
Revised:2025-11-04
Online:2026-08-20
Published:2026-09-09
摘要:
在页岩气生产区开展先存构造的调查并评估其地质体稳定性, 对保障能源开发安全至关重要。文中以四川盆地南部某页岩气开采区块为对象, 综合利用构造地貌分析和地震反射剖面解译, 解析研究区内先存断层的空间结构与运动学特征; 同时, 结合页岩气开发过程中的监测资料和莫尔-库仑破裂准则, 评价该断层系统的稳定性及其对生产的影响。结果表明: 1)研究区内发育由十余条近平行展布的SN向断层组成的断层组, 其运动学特征以右旋走滑为主; 2)注水压裂同期的监测资料显示, 该断层组中的主要断层分支(F2)现今基本稳定, 但其周围数百米长的NE向次级断层在页岩气开发过程中易受扰动; 3)基于莫尔-库仑破裂准则的力学分析证实NE向次级断层在现今局部应力场(最大主应力方向为NNE)中处于最优破裂方位, 失稳风险更高。据此, 文中认为研究区的走滑断层系统中主断层稳定性较好; 而NE向次级断层稳定性差, 在生产中应注意避让。文中的研究成果将有助于优化生产工程设计, 规避地震风险, 实现页岩气的安全高效开发。
王希友, 严一熙, 牛卫涛, 易昕政, 李林, 田禾丰, 何叶, 梁姝君, 袁渊. 四川盆地南部某区块SN向走滑断层发育特征及其稳定性评价[J]. 地震地质, 2026, 48(4): 941-958.
WANG Xi-you, YAN Yi-xi, NIU Wei-tao, YI Xin-zheng, LI Lin, TIAN He-feng, HE Ye, LIANG Shu-jun, YUAN Yuan. THE DEVELOPMENT AND STABILITY EVALUATION OF LOCAL N-S TRENDING STRIKE-SLIP FAULTS IN SOUTHERN SICHUAN BASIN[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2026, 48(4): 941-958.
图 1 研究区地质构造背景 a 区域位置示意图。 红框代表图b所在区域; 红色箭头指示区域整体最大水平主应力方向(张东涛等, 2021; 苏培臻等, 2025); b 研究区及周围构造与地层简图。 蓝色直角框为图 3地貌解译的区域, 即研究区范围; 白色虚线代表区域内主要背斜和向斜的轴线
Fig. 1 The geologic and tectonic setting of the study area.
图 2 研究区地层划分与岩性特征(改自四川省地质矿产局(1991)) 区域内开发主要目的层位是上奥陶统与下志留统; 下、 上元古界分别用绿色和红色系表示, 上古生界二叠系及以上地层用蓝色系表示(该颜色标注适用于下文中的地震剖面解译)
Fig. 2 Stratigraphic units and simplified lithological column of the study area(modified from Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources(1991)).
图 3 研究区地表地貌及SN向断层迹线解译结果 a 平台附近地貌高程山影图。 其中紫色线为3条剖面AA'、 BB'和CC'的位置; 蓝色方框为图 4中各图位置; 紫色三角和实线为平台位置和井轨迹分布; b 图 3a中地表断层迹线解译结果。 红色虚线为近平行展布的地表断层迹线, 共14条, 其中标注序号的11条涉及图 5中EW向剖面的解译
Fig. 3 Surface geomorphology and interpretation of fault traces in the study area.
图 4 SN向右旋走滑断层组的地表断层迹线及地貌标志物位错特征(相应位置见图 3a) a 走滑断层组最西侧断层迹线1上的3处等规模水系位错; b 断层组中部断层迹线3、 4、 5上发育的2处百米级别水系位错;c断层组东侧断层迹线9、 10、 11上发育的3处等规模山脊位错。红色箭头指示线性槽谷(断层)的位置橙色虚线代表山脊走向
Fig. 4 Fault traces and offset geomorphic markers of the N-S trending, dextral-slip fault system (see specific locations in Fig.3a).
图 5 横切研究区近SN向走滑断裂的地形-反射地震剖面(AA'剖面,位置见图 3a)及其断裂和地层解译 高程700m以上为地表高程剖面, 箭头数字代表图 3中断层迹线的序号位置, 红色虚线代表可能的浅表断层形态; 高程700m及以下为地震剖面及解译结果, 可见多条走滑断层贯穿至地表且与地表迹线基本对应; 白色为基岩, 红色系为上元古界地层, 绿色系为下古生界地层。地层符号: S 志留系; O3 上奥陶统; O2 中奥陶统; $\epsilon$ 3上寒武统$\epsilon$ 2中寒武统; $\epsilon$ 1下寒武统; Z2中震旦统
Fig. 5 Interpreted seismic reflection and topographic sections AA' across the N-S trending strike-slip faults (see location in Fig.3a).
图 6 区域地震切片及解译结果 a 海平面下1 600m等深度水平切片。 红线为断层线, F1、 F2、 F3命名同图5, 绿色点为微震记录精定位的投影位置(数据源自Zhang et al., 2025), 白色三角和曲线为平台位置和井轨迹, 黄色虚线为剖面BB'(图b)和CC'(图c)的位置, 黑框为图 7a的范围; b 地震剖面BB'; c 地震剖面CC'。 图b和c中, 绿色系为下古生界地层, 蓝色系为二叠系及以上地层, 黑色系为目的层, 白色点为微震群投影, 黑色曲线为井轨迹。地层符号: T2 中三叠统; P1 下二叠统; S 志留系; O3 上奥陶统; O2 中奥陶统; $\epsilon$ 3 上寒武统; $\epsilon$ 2 中寒武统; $\epsilon$ 1 下寒武统; Z2 中震旦统
Fig. 6 Regional interpreted seismic reflection sections.
图 7 微震记录空间分布特征及震源分析 a 断层附近1 600m深度的水平地震切片及微震记录空间分布。 可见2个微震记录集群G1和G2, 红色阴影代表F2两侧各300m的范围; b G1和G2分布及震源机制解。 蓝色虚线为可能活动的次级断层(改自Zhang et al., 2025); c基于震源机制解反演的应力结果, 主应力σ1方向约为N17°E
Fig. 7 Spatial distribution and focal mechanism analysis of the microseismicity.
图 8 研究区主次断裂莫尔圆与滑动风险评估模型 a 莫尔圆, 在应力场变化下库仑破坏应力(Coulomb Failure Stress, CFS)发生正、 负变化, 莫尔圆平移, 状态由稳定变为不稳定; b 主断层F2、 次级断层f1、 f2与最大主应力的夹角在莫尔圆上的投点, 表明3条断层都处于稳定状态; c FSP软件的断层滑动风险模拟结果, 主断层F2的滑动风险远低于2条次级断层
Fig. 8 Mohr-Coulomb diagram and slip potential assessment model for the main and secondary faults of the study region.
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