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[MOVE Suite] MOVE软件应用:基于应变属性预测裂缝方向

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发表于 2019-3-18 14:37:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
基于应变属性预测裂缝方向
MOVE软件中的Strain Capture应变提取工具结合3D Kinematic Modelling三维构造恢复模块可提取和量化应变属性
一、构造恢复、应变属性提取和裂缝方向
运动学算法可模拟与断层和褶皱相关的运动(Erslev 1991;Gibbs 1983;Griffiths 2002),并可恢复和分析这些运动带来的影响。这些运动学算法,可以在3D空间内跟踪、恢复目标上任意一点的位置变化,以此计算地层在不同地质时期构造运动中的应变属性。
在MOVE软件中,3D Kinematic Modelling模块可记录地层内每一个数据点的3D空间位置。对于每一个数据点,以该数据点为中心,分别在X、Y和Z方向上等距插入两个虚拟点,可建立一个“应变八面体”(图1)。“应变八面体”中六个点从未变形到变形会在数据点处产生应变张量,根据这个应变张量可以计算主应变方向(ε1,ε2,ε3),并用于预测拉伸和剪切裂缝的方向(图2)
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图1、定义围绕在层面上的数据点M周围虚拟点。使用运动学算法,可改变围绕在M点周围的八面体的形态,从而在八面体内形成位移场,M点应变属性根据该位移场计算。
图2、基于应变椭球体得到的理想情况下拉伸和剪切裂缝的方向
二、East Kaibab Monocline案例研究
以美国犹他州南部凯巴布隆起(Kaibab Uplift)东部的东凯巴布单斜(East KaibabMonocline)为例,说明应变提取工作流程。基底断层在白垩纪晚期再一次活动,形成了东凯巴布单斜(Brandenburg等,2012)。使用MOVE软件,验证并建立了东凯巴布单斜的三维地质模型(图3a)。图3b显示的是Dakota基底面(晚白垩纪)和主基底断层,A和B是破碎和剪切带中的两个测量点(来自Brandenburg等人,2012)。
基底主断层走向NNE-SSW,平均倾角70o,倾向WNW,形状大致为平面,长度约为50Km。敏感性分析表明,可使用MOVE软件Move-on-Faul工具中的Trishear算法,结合固定断层滑距1300m,模拟东凯巴布单斜形成过程。Trishear算法中其它参数设置,Trishear Angle:70o;Triangle Angle Offset:0.5;Propagation/Slip Ratio:4。
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图3、a)东凯巴布单斜(East Kaibab Monocline)地理位置图;b)东凯巴布单斜(East Kaibab Monocline)3D地质模型,包括Dakota基底面(晚白垩)、主基底断层、A和B是两个具有裂缝测量数据的测量点。
三、预测裂缝方向
以下是使用Trishear方法恢复东凯巴布单斜、分析和提取构造演化形成的应变属性和预测裂缝发育方向的工作流程:
1.  在软件界面Modules主菜单,打开Strain Capture工具,把Dakota基底面选进要恢复的工具栏;
2.  打开3D Move-on-Fault工具并选择Trishear算法,把基底主断层加进工具栏。然后把Dakota基底面加进Objects to be Moved参数栏;
3.  Trishear算法里面参数按照之前的描述设置,然后点击Apply;
4.  返回到Strain Capture工具界面,已经自动追踪Dakota基底面上的数据点围边和状态到已变形状态的位移。在Strain Capture工具内,可以相对于变形(Eulerian)或未变形(Lagrangian)状态,计算有限和无穷小应变张量。图4所示,Trishear算法根据恢复过程,自动生成现今构造(Initial state)和最终恢复构造(Trishear 6)之间的五个应变状态(Trishear 1到Trishear 5)
在本案例中,目的是分析和提取地层原始沉积状态到现今构造的应变属性。所以,在应变计算和显示时,Un-Deformed State (Starting Geometry)参数必须选择Trishear6应变状态;Deformed State (Ending geometry)和Display Attributes on Geometric State必须选择InitialState。
计算得到的一系列应变属性,例如位移量、主应变大小和方向、有限和无穷小应变得比值等,可以在3D视图窗口彩色显示。
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图4、应变状态选择和应变属性保存
5.  打开SaveVisualized Attributes to Model表组,选择需要保存的应变属性类型,点击Save;
6.  图5为应变属性彩色图,数值较大的应变属性(暖色)分布在枢纽。为了只预测应变属性值较大区域的裂缝方向,打开Attribute Selection Filter(图5中绿色方框),然后设置Attribute Filter为fe1>0.001。按住Shift不放,按下鼠标左键并拖动鼠标,选择整个枢纽,符合过滤条件的数据点将会被选中。然后在主菜单Data & Analysis里面,点击Vertex Attributes。
7.  在VertexAttributes界面,点击Create Principal Strain Plane(ε)预测裂缝Joints、ε2-Normal、ε3-Normal和Shear。
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图5、应变属性彩色显示,属性过滤和范围选择图
8.  在Vertex Attributes界面,点击Stereonet Plot按钮,在打开的窗口里面,设置Dip/Plunge和Azimuth两个参数,裂缝方向可在Stereonet图内分析。图6显示的是ε1-Normal方向。
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图6、使用StereonetPlot,分析基于应变得到的ε1-Normal裂缝方向。通过调整Dip/Plunge和Azimuth两个参数(图中红框内),可选择不同的数据组
9.  如果需要,使用Create Fracture Set工具生成裂缝面,生成的列封面可在3D视图内查看。图7彩色显示了应变属性强度。
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图7、预测得到的高应变强度(fe1 > 0.001)Joints裂缝方向

发表于 2019-3-19 11:44:36 | 显示全部楼层
Move的地应力分析采用运动学算法,可模拟与断层和褶皱相关的运动,分析不同地质时期的应力变化。
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