川中海相碳酸盐岩层系小型走滑断裂地震识别

Seismic Identification of Small Strike-Slip Faults in Marine Carbonate Strata in Paleouplift Area of Central Sichuan Basin

摘要

针对四川盆地川中古隆起高磨三维区震旦系-古生界二叠系海相碳酸盐岩层系不同尺度的断裂，特别是小型走滑断裂在地震资料上难以识别和解释的难点，利用地震数据及其属性携带的断裂结构信息、不连续性变化信息、裂缝带信息，优选应用构造导向滤波技术、本征值相干技术、分频相干与分方位相干技术、最大正/负曲率属性技术、蚂蚁体技术、最大似然断裂识别技术、PADD（poststack amplitude direction decomposition，叠后振幅方位分解）技术，分层系、分方位、分尺度逐级精细识别和描述了地震波同相轴错断型断裂、同相轴挠曲型断裂、裂缝型微小断裂，以及岩溶塌陷体，并应用成像测井裂缝信息定性验证不同尺度断裂方位和断裂密度，井震吻合效果好.集成形成“三分八步” 逐级控制下的断裂地震识别技术方法系列.并根据地质模型和断裂模式判别了走滑断裂，进行了分级，总结了川中高磨区6种走滑断裂构造样式.

关键词

四川盆地 / 川中古隆起 / 海相碳酸盐岩 / 走滑断裂 / 地震识别 / 构造

Key words

Sichuan basin / central Sichuan paleouplift / marine carbonate strata / strike slip fault / seismic identification / tectonics

0 引言

走滑断裂在自然界中广泛发育，其基本含义是断层两盘主要沿走向相对水平移动，也称为平移断层，具有平直的断线、陡立的断面及狭长的断裂带等基本特征（Sylvester，1988）.随着大面积高精度宽方位三维地震资料的获取，在塔里木盆地、四川盆地发现延伸很远、但滑移距很小、发育在构造稳定区的克拉通内走滑断裂，对碳酸盐岩储集层与油气成藏具有重要的控制作用（焦方正，2018；马德波等，2019；Deng，2019；杨海军等，2020；贾承造等，2021；焦方正等，2021；邬光辉等，2021；王君奇等，2022；周铂文等，2022）.随着国内塔里木盆地多级走滑断裂控制的“断溶体”油气藏勘探开发和建产、地球物理技术以及地震物理模拟实验技术的进步，极大促进了含油气盆地中走滑断裂的调查研究，国内外学者在走滑断裂及其相关构造的基本特征、演化过程及发育机制等方面取得了系列进展（焦方正，2018； Deng，2019；马德波等，2019；丁志文等，2020；杨海军等，2020；贾承造等，2021；邬光辉等，2021；周铂文等，2022）.目前，对四川盆地走滑构造的研究尚处于早期阶段.勘探实践证明四川盆地川中地区发育小型走滑断裂，主要分布在震旦系-二叠系海相碳酸盐岩层系中，具有多期继承性活动，横向沟通安岳裂陷槽与台内的源-储组合，纵向沟通震旦系-二叠系生储盖组合，构成断控垂向运聚的复式立体成藏系统，有利于油气富集高产，引起了业界学者和勘探专家的极大关注和研究（邹才能等，2014；马德波等，2018；段金宝等，2019；焦方正等，2021；苏楠等，2021；管树巍等，2022；邱泽华等，2022）.

四川盆地川中地区海相碳酸盐岩层系走滑断层在剖面上具有多期发育且高陡直立断距小、在平面上分布广但连续性较弱且成带性不明显的特点，地震识别难度较大.常用的曲率属性、相干属性和蚂蚁追踪等单一方法技术对小断裂识别均有局限性，难以有效识别小断裂.原因之一是深层-超深层资料小断层地震响应弱，特别是低信噪比地区断裂信息易被噪声掩盖.二是现有技术在复杂构造带断层识别精度不足，常规的相似性相关性检测识别断层的方法难以适用.三是碳酸盐层系深层地震资料分辨率低，导致一些中小型断层地震响应上不呈现明显的错断特征，断层识别能量弱、连续性差，难以精细刻画断层空间展布.

断裂是碳酸盐岩缝洞型油气藏控储控藏的主要因素之一，而小断裂地震识别是其精细评价关键技术之一，如何厘清认识小断裂显得尤为重要.本次立足对四川盆地川中海相碳酸盐岩层系小型走滑断裂识别，基于断裂地质模式、地震资料品质与断裂地震综合响应特征，利用地震纵波携带的断裂结构信息、不连续性变化信息、裂缝带信息，综合应用相干属性、分频相干属性、分方位相干属性、曲率属性、AI断裂识别和蚂蚁体属性、最大似然属性、PADD（poststack amplitude direction decomposition，叠后振幅方位分解）属性，对各种不同尺度断裂进行逐级预测，形成了“三分八步”逐级控制下的断裂地震识别技术方法.“三分”即针对深浅层地震资料频带宽度（分辨率）和信噪比不同，确定断裂识别要纵向分层系；地层褶皱或破裂变形，断距大小和平面展布尺度不一，确定要分尺度；断裂剖面组合形态和相互交切关系，以垂直断裂走向的方位最清晰，确定要分方位.“八步”即为采用8种技术手段，优化地震信噪比和连续性，识别同相轴错断类型大尺度断裂、解决同相轴挠曲类型中小尺度断裂、预测储层段内裂缝发育方向和密度.并运用成像测井资料验证断裂识别的可靠性.应用该方法在川中古隆起区海相地层碳酸盐岩层系中逐级刻画和描述各级别不同尺度的断裂空间展布，总结了6种走滑断裂构造样式，实现了断裂分类，并对断裂规模进行了级次划分，为后续走滑断裂活动期次研究、油气运移、控圈控储控藏研究提供准确的断裂空间展布基础数据.

1 地质背景

四川盆地是在上扬子克拉通基础上发展起来的海相克拉通与陆相前陆盆地叠合的大型盆地，现今属于环青藏高原盆山体系，面积为18×10⁴ km²，是中国陆上第三大含油气盆地.四川盆地有着6亿年的漫长地史，海相、陆相两套沉积盖层累计厚度超过1×10⁴ m，海相克拉通持续时间长、地层厚度介于4 000~7 000 m.先后经历了扬子、加里东、海西、印支、燕山、喜马拉雅等6期构造运动.震旦纪-早寒武世，四川盆地表现为拉张的构造环境，处于裂陷或坳陷阶段；晚震旦世到寒武纪早期，受桐湾运动影响，主要发育近南北向的裂陷槽，至早古生代中晚期，四川盆地经历多期构造升降运动，川中至川西地区形成乐山-龙女寺古隆起.加里东运动后期，四川盆地持续隆起，导致盆内大部分地区缺失泥盆系及石炭系，随后盆地经历了海西运动、印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动后定型为现今构造格局.盆地内部形成了6大构造单元：川北低平构造带、川中平缓构造带、川东高陡构造带、川西低缓构造带、川南低陡构造带、川西南低缓构造带（图1）.在多期构造演变过程中，在盆地周缘形成了一系列断裂构造，克拉通中部呈现宽缓的中央古隆起，具有明显的平面构造分区、纵向构造分层特征（何登发等，2011；段金宝等，2019；魏国齐等，2019；焦方正等，2021）.

川中地区位于四川盆地中部盐亭-南充-合川一带，构造上属于川中平缓构造带，为上扬子地区残留的最稳定地块（见图1）.震旦纪-寒武纪受兴凯地裂运动的控制，形成德阳-安岳克拉通内裂陷.晚加里东期，强烈挤压作用下形成乐山-龙女寺古隆起，为目前川中深层主要构造形态奠定了基础.海西、印支、燕山期古隆起整体继承发育（汪泽成等，2008；何登发等，2011；李伟等，2014；魏国齐等，2019）.该区海相碳酸盐岩层系主要发育震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、石炭系、二叠系，普遍缺失泥盆系，奥陶系-石炭系只在研究区边缘有所残留，主体部位二叠系直接覆盖在寒武系之上（马德波等，2018；魏国齐等，2019）.

川中地区走滑断层规模小、断层期次复杂，在走滑断层地震-地质响应特征分析基础上，充分应用地震资料平面分辨率高的自身特点，结合走滑断层的典型标志，以断裂平面特征为主、结合剖面资料综合判识走滑断层.剖面上，走滑断层高陡直立，发育近直立面状断层，并向下断至基底；此外，走滑断层具有向上变缓的特征，呈现花状构造；还有断层倾向改变、上下断距变化等（图1）.在平面上，有雁列/斜列构造等典型走滑构造；同时还具有短距离的地层的水平错动等特征（焦方正等，2021；苏楠等，2021；马德波等，2018；管树巍等，2022）.

研究区连片处理后的三维地震叠前时间偏移剖面无论是剖面分辨率、信噪比，还是保真性都比较好，主要表现为海相碳酸盐岩目的层段地震剖面地质信息丰富，反射层齐全，同相轴连续性好，断层清晰且断点干脆，波组特征清晰，内部反射信息丰富，地质现象清楚等特征.地震覆盖面积达8 600 km²，面元长宽各20 m，目的层地震频带宽度8~66 Hz，高信噪比区域范围广，占比90%以上，低信噪比区域分布在三维工区边界的不满覆盖区和断裂破碎区，资料品质整体能够满足断层精细刻画的需要.

2 走滑断裂地震识别

2.1　断裂地震识别思路与流程

由于断裂检测技术原理的差异，导致不同技术方法断裂检测效果具有一定的适用性及选择性.根据地质构造运动控制断裂的原则，针对川中地区不同级别的断裂检测，基于三维地震资料品质情况，断裂发育地质模式、发育规模与不同走向、不同尺度的特性，通过敏感技术方法优选、反复试验及参数调试，明确了不同尺度断裂检测的最优方法，形成了“三分八步” 逐级控制下的断裂地震识别技术方法.

图2为 “三分八步” 逐级控制下的断裂地震识别技术方法及流程，分为资料基础、框架流程、技术系列与解决地质问题4个模块.其中框架流程分为叠后目标处理、分层系分方位分尺度断裂识别和断裂识别结果验证等3个前后衔接的流程子模块.技术系列模块中的8种方法分别是：构造导向滤波、分层相干属性、分频相干属性、分方位相干技术、曲率属性（融合）、AI断裂解释与蚂蚁体、最大似然技术、PADD（叠后振幅方位分解）.这8种技术分别解决不同的地质问题和不同尺度的断裂.构造导向滤波用于增强信噪比、突出断裂不连续性特征，为后续断裂地震识别奠定良好的资料基础；分层相干属性是用于识别不同深度段（或层段）地震同相轴错断类型大尺度断裂（断距>30 m，水平长度>2 km）；分频相干属性突出高频或优势频带内地震资料的断裂特征，为全频带断裂识别的有效补充；分方位相干技术提升敏感方位的地震断裂识别精度和清晰度；曲率属性（融合）解决地震同相轴挠曲类型中小尺度断裂（断距>15 m，水平长度>1 km）识别；AI断裂解释与蚂蚁体识别小尺度断裂（断距>10 m）；最大似然技术预测微小断裂（断距>5 m，水平长度>300 m）；PADD（叠后振幅方位分解）预测储层段内裂缝发育方向和密度.最后，应用成像测井数据和岩心观察数据判断断裂宏观尺度上的走向方位以及微观尺度下断裂倾角和断裂发育程度，做到井震结果匹配合理，继而验证识别的断裂和裂缝结果的准确性和有效性.

具体的断裂地震识别思路和流程如下：首先通过地震资料品质分析，根据深浅层地震资料频带和信噪比不同，确定断裂在剖面上和平面上以及不同深度段的地震波形响应特征，判断并测试断裂识别纵向上分层系的敏感参数.针对地层褶皱变形，地震同相轴错断和扭曲，断距大小和平面展布尺度不一，对断裂识别要分尺度，遵循先识别大断裂，然后识别中小尺度断裂，最后在重点目标区预测裂缝发育情况的原则.考虑断裂剖面组合形态和相互交切关系，和对重点断裂更清晰地识别，需要对重点断裂的敏感参数方位进行分方位分析，使垂直于断裂走向方位上的地震数据能更清晰地反映断裂展布特征.然后对地震数据进行叠后目标处理，优选构造导向滤波技术，对数据体定向性分析、边缘检测和边缘保护性平滑滤波，提高地震资料信噪比，增强地震同相轴的连续性，锐化间断特征，突出不连续性，为后续针对性的技术方法提供高信噪比地震基础资料.继而开展分层系分方位分尺度断裂识别，逐渐提高识别精度.并做到井震结果相互验证、宏微观断裂规律相对统一与匹配合理.

2.2　走滑断裂地震识别技术与效果

2.2.1　叠后目标处理

叠后目标处理是“三分八步”法中流程子模块的第一步，目的是在地震资料品质分析基础上提高地震数据信噪比，增强地震数据同相轴的连续和间断特征，为技术方法优选提供品质好的基础资料.采用的主要方法是多倾角扫描后成像增强与构造导向滤波，利用地层倾角和方位角沿地层进行不连续边界特征定向性分析，将有意义的地质边界保留，噪音等干扰特征进行平滑，从而达到边缘保护性滤波的目的，提高层位自动追踪和断裂识别的可靠性（刘洋等，2014；雷明等，2018）.

已如前述，该区地震资料信噪比较高，但是整体分布不均匀，蓬莱地区相对较低.通过对叠后地震数据进行多倾角扫描后成像增强和构造导向滤波处理，处理前后地震剖面对比，噪声降低，信噪比有所增加，增强了地震同相轴的连续性，突出了间断特征和不连续性.在原始地震剖面上出现的“层断波不断”现象，经过构造导向滤波后得以消除（如椭圆区域所示）.基于构造导向滤波后的地震相干剖面显示大规模断裂发育，纵向上连续，小断裂发育，断裂清晰，易于识别和解释（图3）.

2.2.2　大尺度断裂地震识别技术与效果

(1) 分层相干属性.在地震资料构造解释中，相干类属性主要用来检测断层和裂缝或者刻画地质边界.相干属性之所以能够用来刻画地层的不连续性，主要是因为地层的不连续性会导致地震反射波局部波形的相似程度变差，而相干属性是用来刻画波形相似程度非常好工具，特别是对地震同相轴错断敏感，具体技术有相似体，方差体和相干体技术（杨涛涛等，2013；雷明等，2018）.通过前述地震资料分析，深部地震资料信噪比相对低，而且地震频率相对低且频宽窄，所以同一套参数对浅层和深层的断裂识别结果会有差异，因此开展分层系相干属性分析.该方法关键敏感参数在于对地层倾角的控制、纵向时窗的长度、相干算法的优选以及计算扫描方式.

如图4所示，为应用本征值相干体得到的沿层属性的对比图，黑色表示地震同相轴的不连续的地方，在相干属性图中表现为相干值小，是同相轴错断型断层或者岩性体边界的响应特征.图4中深浅两层沿层相干体平面属性展现的断裂平面规律基本一致，体现了断裂纵向上的继承性发育和不同层系横向上展布规律，也说明了地震资料对断裂响应的差别，也是对地质现象的特殊视角的响应.由于深浅地震品质在信噪比和频带宽度上的客观差异性，导致相同的参数会在深浅两个层位相干属性的精细程度和信噪比上略有差别.具体来说，浅层（ ₁ q）沿层相干属性分辨率高，信噪比高，抗干扰能力强.而且识别精度方面，浅层相干属性高于深层（Z₂ dn），如磨溪区块内的平面延伸较短的微小断裂能被识别，微小的地震同相轴下凹处的岩溶塌陷体被识别，其在地震剖面上为一种近直立发育的柱状异常体，贯穿震旦系-二叠系，内部同相轴下拉、反射杂乱，在相干数据体切片上表现为大小不一、近圆形的低相干异常团块（杨平等，2017）.

(2) 分频相干属性.分频技术可以提高地震资料对不同尺度构造断裂的识别能力.前人利用分频成像技术对断块进行了精细解释，验证了利用分频数据解释断裂的可行性和良好的应用效果（马丽娟和金之钧，2005；陈波等，2011）.在识别深层小断裂时，将基于广义S变换的分频技术应用于蚂蚁追踪的初始数据中，与常规蚂蚁技术得到的结果相比，采用分频蚂蚁技术识别的裂缝分辨率和断裂检测的可靠性均有所提高（张瑞等，2017）.关键参数在于分频算法的选择，使既能保留横向地震连续性，又能纵向提高地震分辨率.

因此，基于前述研究结论，通过对地震数据分频处理，不同频段地震数据相干属性，反映不同级别的断裂，低频段数据相干对大尺度断裂刻画清楚，高频段数据相干对中尺度断裂刻画清楚，在不同频率的分频数据体上的相干属性识别断裂，是对全频带断裂识别结果有效补充，识别最大垂向断距大于25 m的断裂.

如图5所示，为分频相干属性剖面对比图，图5b中12 Hz的相干属性剖面上，中间红圈处没有断层的响应，蓝色椭圆形区域针对大的断裂有明显的响应. 图5c中24 Hz的相干属性剖面上，红圈处相干数值较12 Hz有明显的降低.图5d中36 Hz的相干属性剖面上，红圈处相干数值较12 Hz和24 Hz有明显的降低，且上下连续性较好，为断裂的响应.在平面上，36 Hz的相干属性识别的断裂精度高于全频带相干数据体.

(3) 分方位相干属性.根据主要断裂平面走向与地震主测线或联络测线方位角的相互关系，优选垂直于断裂走向方向的地震道横向组合模式参数进行断裂敏感方位参数的确定，开展分方位相干属性提取，进行地震断裂相干识别精度的提高（杨涛涛等，2013）.

图6为计算相干属性地震道横向组合模式，一共有8种地震道横向组合模式.3道组合有3种，组合1为2个相邻道与原始目标点呈直角三角形关系，在目标点处呈90°，2个点与主测线方向平行，与联络测线方向垂直，同样另外2个点与主测线方向平行，与联络测线方向垂直；组合2为3个采样点与inline方向平行，与联络测线方向垂直；组合3为3个采样点与联络测线方向平行，与主测线方向垂直.4道组合有2种，组合1为相邻4道构成矩形；组合2为3点相连垂直主测线方向，第4点与目标点连线平行主测线方向.5道组合有2种组合，一是目标点与其余4点相连，平行于主测线方向和联络测线方向，另一种是与目标点呈对角线模式.9道组合模式为目标点周围1道所有的采样点参与计算.

通过对比，优选垂直于断裂走向的3道组合相干，对提升断裂识别精度比较有效.图7为磨溪19-磨溪21井区分方位相干属性参数优化前后2 180 ms水平切片效果对比图，左为3道组合相干算法结果，右为9道组合相干计算结果.3道组合相干在上部磨溪19井处雁行断裂更加连续，特征更加清晰.左下角处的黑色环状岩溶塌陷体边界清晰，且周围断裂特征明显，连续性好.右侧椭圆形框内处的断裂特征清晰.分方位后3道组合对断裂的识别精度要强于9道相干算法的结果.道数越多，计算效率会越低，而且，综合效应越强，使背景噪音相对少，信噪比相对增强，但是断层的横向分辨率降低.

2.2.3　中小尺度断裂地震识别技术与效果

(1) 曲率类属性.在地震勘探中，对于地层来说，断裂和裂缝发育程度与岩石的弯曲程度密切相关，地层中的岩石弯曲程度越大可表明裂缝发育程度越高，所以可用曲率属性来评价地层裂缝的发育程度（马妮等，2020；邱泽华等，2022）.曲率不但可用来指示地层裂缝的发育程度，而且可以反映地层的形态变化，如背斜状地层的曲率值为正，倾角无变化地层（包括倾斜平面和水平地层）的曲率值为零，向斜状地层的曲率值为负.曲率属性有很多种，根据测试，本文优选最广泛的一组曲率属性组合最正曲率和最负曲率应用效果好.

图8为最大负曲率属性识别地震同相轴挠曲型断裂图，图8a为沿P₂ l界面的最大负曲率平面图，能识别大断裂和小断裂，对大断裂的平面识别精度高，对小断裂或挠曲识别精度也很高.将黄色的部分放大，粉色指示的黑色部分为负曲率较大的地方，通过右侧对应的地震剖面，图8中能圈出P₂ l层同相轴挠曲的部位地震同相轴向下弯曲，为向斜特征，且纵向上连续发育，在属性上为负曲率值，说明曲率对地震同相轴的弯曲程度敏感，对断层的平面识别效果好.对细微的同相轴挠曲识别效果好，岩溶塌陷体识别好.

(2) AI断裂解释与蚂蚁体属性.为了提高地震数据断层识别的精度和效率，结合U-NET架构和深度残差网络，构建智能地震数据断层识别网络进行AI断裂识别（常德宽等，2021），可大幅提高断层检测速度和精度.

AI断裂识别后的结果用于蚂蚁追踪的数据输入，可提高断裂识别的精度.蚂蚁追踪技术作为一种已经实用化的断层自动识别技术，其构想源自生物界蚂蚁觅食行为.原理是利用电子蚂蚁在区域内寻找构造不连续的突变值并标记突变，吸引邻近的其他蚂蚁沿异常值进行追踪.构造突变值代表断裂或裂缝，利用这种追踪标记的方法能直观地辨别断裂和裂缝.为得到更精确的蚂蚁体，必须要使用高分辨率的地震处理资料，此外，在蚂蚁追踪过程中，参数调整和最优追踪处理尤为重要（张瑞等，2017；李楠等，2019）.

图9为蚂蚁体、AI断裂识别结果与相干属性剖面对比图，图中蚂蚁体识别断裂精度相对高，断裂纵向连续性相对好，识别效果明显优于AI断裂解释与相干属性.

2.2.4　裂缝尺度级断裂地震识别技术与效果

(1) 最大似然技术.最大似然属性预测断裂的原理主要是基于地震同相轴的不连续性，通过压制噪音，突显断裂，对相邻样点间相似性的对比关系起放大作用，能够有效增强断裂的成像效果.最大似然属性是计算每一个采样点一定步长范围内不同走向、不同倾角下最大似然属性值，每一个采样点只保留最小相似性值及对应的倾角和方位角.这可以理解为该样点处断层的发育概率，地震同相轴越连续，表明断裂发育的可能性越小，即最大似然属性值越小；反之，在断层发育位置，地震同相轴连续性变得越差，表明断裂发育的可能性越大，最大似然属性值也越大，最大似然数值范围为0~1.关键参数中包含横向采样点数和垂向时窗大小，大时窗计算较慢，质量相对高；选择小时窗，计算较快，质量相对低.如果仅用于研究断裂的展布，可采用小时窗计算，突出断层平面的变化；在反映裂缝等细节方面，大时窗的效果更好.

在地震反射同相轴错断和变形的区域，最大似然属性在剖面上更加接近人工解释的断裂，检测到的断裂在剖面和平面上相比蚂蚁体、相干体等属性具有精度高、连续性强等优势.采用数据所有采样点全局相似性算法，能够获得最大似然体以及断层及裂缝倾角和走向信息.相比原有的相干体、蚂蚁体等技术获得的结果精细度更高，地质信息更加丰富（甄宗玉等，2020；张璐等，2020）.

图10为地震剖面与最大似然体叠合剖面，图10中剖面上细长的线状线条是最大似然数据体，反映微断裂信息.该数据数量多，纵向上规模大小不一，既能与剖面上同相轴错断的明显断裂相重合，在最大正曲率和最大负曲率的地方，最为发育，指示该构造区域为微小裂缝发育区，符合地质规律，同时有些同相轴连续的地方也有微小断裂发育的最大似然响应.最大似然更多地反映微断裂信息，比较相干属性和蚂蚁体等属性，刻画细节更丰富，特别是平台区地层无明显错动，最大似然更加敏感，能够捕捉微小变化.

图11为灯影组顶面向下5 ms相干属性增强（图11a）与最大似然属性（图11b）对比，图11中平面上细长的线状线条或者竹叶状形态反映微小断裂信息.两者反映的宏观规律一致，高石1井西侧台缘断裂清楚，断层平面搭接关系也清晰，对断裂的识别精度提高，显示了部分微小断裂的平面展布.最大似然属性识别的断裂数量明显多于断裂相干增强属性，表明该属性预测断裂的精度明显高于相干增强，体现了最大似然属性更加敏感，能够捕捉地层中微小断裂的空间变化.

(2) PADD(叠后振幅方位分解)技术.研究表明裂缝一般都具有明显的方位各向异性特征，纵波反射系数随着方位角的增大而变化比较剧烈，且具有一定的周期性.叠后数据一般具有比较高的信噪比，能够有效的保证地震反射振幅间相对变化关系的准确性.纵波在各向异性介质中传播时具有不同的旅行速度，从而导致波具有振幅响应随方位而发生变化的特性.当方位角为零时，反射振幅变化最强.随着裂缝方位角的增大，振幅变化逐渐减弱，至方位角为90°时，振幅变化最弱.并且纵波通过垂直裂缝体后，与均匀介质相比，表现为振幅降低的响应特征.据此可以对得到的方位相干数据体进行进一步的分析比较，寻找变化最强的数据子体及其所对应的方向，得到裂缝发育带及其走向的分布图（王洪求等，2014）.

如图12茅口组顶界PADD预测裂缝结果图所示，PADD通过不连续特征检测来突出最强的数据子体及其所对应的方向，不仅对大断裂刻画清晰，在很多中小尺度断层未解释到的地方，预测了断裂发育带及其走向，如明显的竹叶状断裂显示.从预测结果的局部放大图上看出，裂缝发育带的方向特征非常明显，与大尺度断裂方向一致，如磨溪39井下方的断裂.

2.3　断裂识别结果验证

通过以上8种技术方法，用地震资料识别了大中小和裂缝级不同尺度的断裂，为了验证其正确性，将成像测井的裂缝方向投到断裂分布平面图上，图13中磨溪108井、高石18井、高石10井等井点处成像测井裂缝走向与平面上地震断裂方位吻合一致，说明地震识别的断裂其走向或者受力方向与成像测井裂缝方向一致.另外，潼探1井茅一段以泥质灰岩为主，成像测井表明溶孔不发育，主要发育裂缝型储层，而且为高角度裂缝，与地震剖面识别的近乎直立的断裂产状基本一致（图14）.说明了本方法识别的不同尺度断裂和裂缝在宏观尺度上的走向和方位以及微观尺度下断裂倾角和断裂发育程度上做到井震结果匹配合理井震关系一致，继而验证了识别的断裂和裂缝结果的准确性和有效性，具有很高的可信度.

3 走滑断裂构造样式

3.1　研究区断裂平面特征

通过对高磨三维区海相层系断裂的系统解释，发现断层的发育、分布特征，在纵向层系上具有很好的继承性和分期性；在平面上具有分区、分带性的特征.图15为寒武系筇竹寺组底和震旦系灯影组底断裂平面分布和分级图，为早期断裂发育体系.从图15a ₁ q断裂平面分布图中统计地震识别出断层340条，其中单条断裂长小于2 km的有73条，2~4 km的有117条，4~6 km的有64条，6~10 km的有54条，大于15 km的有12条，其余分布在10~15 km，有20条.断层走向以NWW为主，其次是NEE，再其次NNE和NNW.断裂最大垂直断距大多位于5~10 ms和10~15 ms，其次为15~20 ms和20~25 ms，而大于40 ms的断距相对较少.

图15显示震旦系灯影组底和寒武系筇竹寺组底的断裂发育具有很好的继承性.图15中发育近南北向断裂，连续性好，为德阳-安岳克拉通内裂陷的边界断层，根据前人对德阳-安岳克拉通内裂陷形成演化的研究，该断层形成于晚震旦世灯影组沉积期，消亡于早寒武世筇竹寺组沉积晚期.另外，主要发育近东西向、北东向、北西向3组断裂，断裂呈线状展布.近东西向断裂主要分布在北部磨溪-龙女寺地区，如F_Ⅰ2断裂延伸长度可达110 km，整条断裂由多段次级断裂组成，不同段次级断裂之间多有叠覆现象，由西往东断层呈发散的特点.北东向断裂主要分布在研究区西部，连续性较差，断层向下断穿震旦系，往上一般只断至寒武系龙王庙组底.北西向断裂在研究区分布较广，单条断裂平面延伸长度短，多条雁列式分布的断裂组成一条大的断裂带.研究区中部发育的断裂为高石梯-磨溪构造的边界断裂，断裂由震旦系一直断至二叠系-三叠系内部，为多期活动断裂.剖面上可以看到断裂随地层整体褶皱隆升表现为逆断层，为高石梯-磨溪构造挤压隆升过程中的构造反转所致（焦方正等，2021；管树巍等，2022）.

3.2　走滑断裂平面特征与分级

研究区走滑断层具有多期发育且高陡直立断距小、在平面上分布广但连续性较弱且成带性不明显的特点.寒武系底界走滑断裂以直立断层为主，多为走滑断裂形成的初期，样式相对单一，呈现出雁列与斜列构造等典型走滑构造.通过地震平面属性分析，川中发育雁列与斜列断裂组成的线性走滑断裂带.同时，沿走滑断层走向上的垂向位移变化频繁.尽管研究区弱走滑断层在地震剖面上响应不显著，但在地震相干、曲率、振幅属性、地层切片等技术应用基础上，根据岩相、地层与构造在平面上的错动可以有效判识走滑断层.受走滑断层作用，川中地区早期的台缘相带出现水平方向的错动，水平位移达300 m（马德波等，2018；焦方正等，2021；邱泽华等，2022）.

根据走滑断裂地质模式和平剖面特征，对断裂进行了分类.同时依据断裂几何要素统计、断开层系分析和多层叠合、参考断距以及对构造和地层厚度的控制关系，对断裂进行了分级.研究区除发育台缘断裂外，以走滑断裂发育为主，共发育近WE向和NWW向一级走滑断裂8条（带），二级走滑断裂16条，其中NW向10条（带），NE向5条（带），其余为三级断裂（图15）.该成果为后续对走滑断裂的活动演化研究和控储控藏研究提供了可靠数据.

3.3　走滑断裂剖面特征和构造样式

根据地震剖面解释结果，研究区普遍发育高陡直立断层、花状构造、“Y”字形与反“Y”字形断层.通过平面上的典型走滑构造、地层水平错动、构造与断距突变等特征，并结合剖面上断裂断至基底且上缓下陡、倾向与位移变化等特征，总结发育6种走滑断裂构造样式，包括剖面形态、平面相干、立体模式以及特征描述（图16），可以综合判识川中地区的走滑断层.

第1种类型为拉张型线性构造，剖面特征为单一高陡断面、平面上线性延伸，倾向可能变化，断裂规模较小，构造有单断箕状特征.本区最为发育.

第2种类型为挤压型线性构造，剖面特征为单一高陡断面、断面出褶皱背斜形态，平面上呈现线性延伸，倾向可能变化，断裂规模较小，构造有单断鼻状特征.高石梯南部高石105井处典型发育.

第3种类型为花状构造，基底走滑错断，盖层斜向压扭，上部发散，下部收敛，以花状为主.

第4种类型为雁列构造，左行左阶走滑断裂，断裂带斜裂形成R剪切断裂，断裂之间受拉张力作用，形成微型地堑.磨溪12井区，蓬探1井区典型发育.

第5种类型为马尾状构造，沿主断裂带一侧发育撒开的分支断裂，形成弧形断垒带，主断裂规模较大，分支规模小.

第6种类型为拉分构造，左行左阶或右行右阶断裂组合，形成张扭性断陷，本区规模较小.在高石梯东部高石18-高石20井之间典型发育.

4 结论

（1）针对川中地区海相碳酸盐岩层系走滑断层在剖面上具有多期发育且高陡直立断距小、在平面上分布广但连续性较弱且成带性不明显的特点，综合分析地震资料品质与断裂地震综合响应特征，利用地震纵波携带的断裂结构信息、不连续性变化信息、裂缝带信息，充分发挥单一技术的适用性优势，优选应用相干属性、分频相干属性、分方位相干属性、曲率属性、AI断裂识别和蚂蚁体属性、最大似然属性、PADD（叠后振幅方位分解）属性，分层系、分尺度、分方位对地震波同相轴错断型断裂、同相轴挠曲型断裂、裂缝型微小断裂等各种不同尺度断裂进行逐级预测，形成了“三分八步”逐级控制下的断裂地震识别技术方法.应用成像测井裂缝信息定性验证不同尺度断裂方位和断裂密度，井震吻合效果好.

（2）根据地质模型和研究区断裂平剖面特征，如线状、雁列与斜列构造、马尾构造、平面同相轴错断、地层两侧地层厚度变化，近直立断裂、花状构造、拉分地堑等，总结了川中古隆起地区6种小型走滑断层典型构造样式，对地震识别的断裂性质进行了判别和分类.同时依据断裂几何要素统计、断开层系分析和多层叠合、参考断距以及对构造和地层厚度的控制关系，对断裂进行了分级.研究区除发育台缘断裂外，以走滑断裂发育为主，共发育近WE向和NWW向一级走滑断裂8条（带），二级走滑断裂16条，其中NW向10条（带），NE向5条（带），其余为三级断裂（图15）.该成果为后续对走滑断裂的活动演化研究和控储控藏研究提供了可靠数据.

（3）该方法可以推广至川中古隆起斜坡区以及邻区地质条件和构造特征类似的其他地方，有效开展海相碳酸盐岩层系的小型走滑断裂地震识别，具有推广应用价值.

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基金资助

“十三•五”国家油气专项(2017ZX05008005)

中国石油天然气股份有限公司重点科技项目(2018A-0105)

基础性与前瞻性项目(2021DJ1503)