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页岩储层构造演化阶段分析及构造应力场数值模拟—以四川盆地长宁地区龙马溪组页岩为例

长宁地区；裂缝特征；有限元数值模拟;构造应力场;裂缝预测;

以川南长宁地区志留系下龙马溪组页岩储层为例，通过区域地质分析与实验分析，对构造裂缝的特征和演化阶段进行了综合研究，并根据页岩储层特征对古构造应力场进行反演，预测构造裂缝发育和分布。研究区主要存在高角度、垂直的构造裂缝，具有宽度小、密度小、充填度高的特点。结合实验分析证实，构造裂缝的形成主要经历了三个构造运动阶段，即燕山中晚期构造运动（136-94万年前（Ma））、燕山晚期构造运动—喜马拉雅早期构造运动（94−67ma），喜马拉雅中晚期构造运动（67～0 Ma）,对应于近南-北、西北和东北方向的构造挤压。其中北东-南西向断裂最为发育，表明燕山晚-喜山早期构造运动是区域内裂缝形成的关键时期。根据构造地质力学理论，分析了龙马溪组不同阶段构造演化模式。用三维有限元方法，结合岩石力学参数和声发射实验数据，模拟了裂缝形成关键阶段的三维古构造应力场，根据岩石破坏准则计算研究区岩体破裂系数（η）定量预测了构造裂缝的发育和分布，结果表明燕山晚到喜山早期高断裂区主要集中在背斜高部位的北东向断裂附近，背斜高部位破裂系数主要集中在0.843～1.146之间，研究区内断裂密度与岩石破裂程度系数表现出正相关关系。