(一)研究简介 选题“临清坳陷东部成藏动力学模拟——三维地质建模研究”，来源于中国地质大学(武汉)国土资源信息系统研究所和胜利石油管理局地质勘探开发研究院合作项目“临清坳陷东部油气资源综合评价”第六课题“题临清坳陷东部油气成藏动力学模拟与目标评价”。 临清坳陷东部包括胜利石油管理局矿产资源登记范围内的山东省德州、聊城、临清的11个县(市)，面积5910km<,2>。区域构造位于渤海湾裂谷盆地西南收敛端，北西与武城凸起相接，南东以兰聊断裂为界，内含萃县、德州两凹陷及高唐一堂邑凸起(宋国齐等，1994)。研究区临清坳陷东部已经有40年的油气勘探历史，先后经历了华北石油普查阶段(1955—1960年)、二级构造带勘探阶段(1970—1979年)、定洼选带和勘探高潮阶段(1985—1993年)、加强基础研究阶段(1994年至今)四个阶段(曹忠祥，2003)。其中第三阶段1989和1990年分别在贾2井和德1井获得工业油流，带来了勘探高潮，1989—1993年钻探井25口，多处见显示，但没有再取得新的突破。 从总体上看，该坳陷勘探程度偏低，致使油气资源勘探至今还没有获得重大突破的原因是多方面的。客观上临清坳陷东部地区位于渤海湾盆地西南收敛端，第三纪以来的构造发育和沉积地层既有渤海湾盆地的一般特征，又具有特殊性。已有的勘探和研究成果表明，临清坳陷具有多套油气源层、多个沉积旋回、多种圈闭类型、多期构造破坏和低地温梯度的特征。 针对临清坳陷东部勘探程度较低的这类地区，本次研究目的在于为研究区油气成藏动力学模拟所需三维构造地层格架数据体的建立提供技术方法支持。具体研究思路：从临清坳陷东部地质实体模型分析和已知油气系统分析入手，宏观把握三维构造地层格架建立全部过程；详细研究各类地质单体模型的三维地质建模规则、方法；基于二维地震解释剖面建立三维构造地层格架数据体；联合实施临清坳陷东部成藏动力学模拟，并对所建立的三维构造地层格架数据体进行静态分析，以充分拓展、挖掘三维地质建模研究的应用成果。 其中实体模型建模是三维地质建模必不可少的描述性把握过程，主要包括构造实体模型、沉积实体模型以及主要已知油气系统分析，宏观把握后续建模实施过程。构造实体模型、沉积实体模型中相关三维空间信息，最终体现在三维构造地层格架数据体中已知油气系统分析与三维构造地层格架数据体静态分析之间是优势互补的；三维地质建模包括编码建模和交互式建模两种，针对断层、沉积相、隆起剥蚀及其它类型的地质单体，基于Rep边界替代法表述其空间接触拓扑关系，制订相应的建模规则、方法，指导后续建模；联合实施临清油气成藏动力学模拟，并对三维构造地层格架数据体开展静态分析，包括水平切片、构造图、沉积相图、油气系统分布平面图、厚度图、断层空间展布的剪切、可视化显示等，力求充分挖掘三维数据体的三维GIS功能。 需要说明的是，油气成藏动力学模拟是一项涉及面广泛的系统性应用研究工作。本项研究重点在于临清坳陷东部油气成藏动力学模拟与资源评价过程中的三维地质建模研究，整个过程包括的诸如详细油气系统分析、热史、构造应力场、模拟模型选取以及生烃、排烃、运聚三维动态模拟等方面的研究工作，本论文关联较小的并未涉及，模拟结果仅仅是为三维地质建模成果的延伸。 (二)研究认识和成果 该项研究取得一下主要认识和成果： 1.在构造实体模型分析过程中，综合研究区及渤海湾地区，以及济源凹陷、郯庐断裂带西侧的徐宿弧地区三叠系沉积展布、地震反射资料等区域地质研究成果，推测临清坳陷东部发育中生代晚三叠世前陆盆地原型层序。 何海清等(1998)认为中生代是华北地区在欧亚构造域的动力作用下，逐渐转化为环太平洋构造域的转折阶段。中生代前陆盆地原型层序发育有其独特的构造背景，南北陆块挤压拼合作用及东部太平洋构造域联合作用，导致渤海湾地区中部大范围隆坳相间至抬升剥蚀，致使晚三叠世沉积变革至今仍然是个未解之谜。 研究区位于渤海湾地区自西向东发育的中生代冀西复背斜、沧津复向斜、陵秦复背斜、渤东复向斜(刘池洋命名，1984)四个大地构造单元中的沧津复向斜中。朱炎铭等(2001)所作的渤海湾盆地三叠统沉积厚度等值线图显示临清地区三叠系恢复厚度为2300m，黄骅坳陷为2200m，与沧津复向斜吻合较好。现有的地震反射资料显示，至少临清坳陷东部的西边界——武城馆陶凸起可能是晚三叠世沧津复向斜部位，因此武城馆陶凸起极有可能是新生代掀斜作用形成的。 此外，结合临清坳陷西部的LQ——421丘县断陷地震剖面图(杨克绳等，1996)及临清坳陷东部1128.4测线地震剖面图，沧津复向斜极有可能就是晚三叠世前陆盆地原型层序发育的前渊带。刘和甫等(2001)根据盆地的成因和位置，将前陆盆地划分为周缘前陆盆地、弧后前陆盆地、再生前陆盆地。研究区晚三叠世前陆盆地原型层序由于缺乏同时代的岩浆弧或蛇绿岩(至少目前未发现)，且为后期中生代断陷、新生代断坳叠加改造，因此临清坳陷东部乃至渤海湾地区晚三叠世前陆盆地原型层序的发育，归属于再生前陆盆地较为合适。 论文作者认为，临清坳陷东部乃至渤海湾地区晚三叠世前陆盆地原型层序的提出，有助于拓展郯庐断裂带两侧渤海湾盆地、南华北盆地与苏北、下扬子地区，乃至大别山、胶莱造山带置于印支期的构造演化分析。应当说，至少目前这种想法似乎是不太现实的。 2．基于PPDS成藏动力学模拟软件图形编辑子系统，提出三维地质应用建模的编码建模与交互式建模方法，涉及断层及断层切割消失、沉积相及沉积相叠置迁移、隆起及隆起剥蚀削截，以及断层、沉积相、隆起地质单元体组合建模等。这些应用建模方法根本前提都是为了解决三维地质单体的空间拓扑关系涉及的属性描述问题，相关三维地质建模软件都可以借鉴。 由于构造、沉积演化的复杂性，人们在考虑三维地质体刻画描述时，顾及的因素较多、目的性较强，包括空间形态的非规则性、内部物质分布的非均质性，以及三维数据体的应用——动力学机制模拟、矿山开采设计或者油气藏开发等等，所有这些都是基于三维可视化表达实现的，但是人们常常在技术与愿望之间忽视了过程。即一味地描准三维软件的功能，不断地探索软件技术，弱化应用建模过程，有的甚至兴趣、技术、应用建模于一身，严重制约了目前国内三维体视化软件的研发。 然而，人们似乎过于追求三维地质体的数据模型描述，包括基于体划分的三维栅格模型、线框模型、实体模型和基于表面划分的不规则三角网模型、格网模型等，这些是所有三维体视化软件研发必须面对的，大量的精力投入到所谓的数据模型，重复性探索较多。其实，数据模型作为一种技术研发，不能等同于三维地质建模，数据模型研究精细化与地质模型简单化并存，满足不了地质应用，具体就是愿望与技术、理想与应用的脱节。这是目前三维地质建模(开发建模、应用建模)存在的普遍现象，也是技术研发思路上对三维体视化研究的制约。 三维体元拓扑属性描述规则应当是三维地质开发建模首要解决的问题，只有解决了单体拓扑关系，才能实施应用建模。应用建模不能等同于一般意义上的数据输入，专业性很强。即便是有了好的可以解决单体拓扑关系的软件，针对错综复杂的三维地质体，软件自身的所谓建模规则也难以万能地等同实际中的应用建模规则，这是研究者本人十多年来从事三维地质应用建模的深刻体会。 3.制订临清坳陷东部三维构造地层格架单体编码标准及详细的建模操作流程，并将三维地质建模的编码建模、交互式建模规则、方法应用到临清坳陷东部三维构造地层格架构建全过程；提出断层消失建模的“零”断层建模，及“Y”字型断层中“副”断层建模；同时对现有的断层空白带、隆起剥蚀区空白带表示方法提出改进。 本次建模工作选用44条二维地震解释剖面，其中参与三维地质建模的有33条，11条为联络测线，考虑到走向联络测线目前存在的问题较多，没有纳入三维构造地层格架建模之中。此外隆起区和边缘断层空白区缺乏高程(或者深度表示)，使得这些地质单体边界曲面倾角大小、走向延伸起伏等空间形态变化控制有一定难度。结合构造、沉积、重点的己知油气系统分布状况研究，实时采用交互式建模干预，使之最大限度地体现实体模型分析结果，从一定意义上讲，构造、沉积、油气系统分析有利于准确把握三维地质建模。 4.依据三维构造地层格架数据体，联合实施临清坳陷东部油气成藏动力学模拟。同时通过三维可视化矢量剪切技术、显示技术，对三维数据体三维地学空间信息进行提取、查询、显示等静态分析，内容包括制作水平切片、各层构造图、沉积相+构造叠加展布图、厚度及厚度叠加图、断层分布图，乃至油气系统平面分布图，都可以借助三维构造地层格架数据体制作，这样可以进一步拓展三维地质建模成果的延伸。 (三)讨论 1．油气勘探理论与模拟技术的结合 2．三维地质建模编码规则有待深入系统研究与简化 3．临清坳陷东部乃至渤海湾地区构造演化可能存在中生代前陆盆地