本發(fā)明涉及軌道周期調(diào)諧的地層堆積樣式正演模擬方法，屬于地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

地球軌道周期的變化對氣候變化的驅(qū)動和影響已被米蘭科維奇天文周期理論所證實。軌道周期變化在地層記錄中多表現(xiàn)為巖石礦物成分及其含量、巖石結(jié)構(gòu)及沉積構(gòu)造等地層屬性的變化，進而影響巖石可鉆性、研磨性等技術(shù)指標。但如何正確解決軌道周期在地層記錄中的顯現(xiàn)問題，是地質(zhì)和地球物理領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。記錄于沉積地層中的軌道周期性變化能以碎屑巖的厚度變化、顆粒大小、豐度、礦物成分、有機質(zhì)含量和沉積物的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造變化表現(xiàn)出來，并能在測井曲線上得到很好地反映。而且，軌道周期量級是米級或略大，這也恰好落在測井分辨率的范圍內(nèi)，因此，可選擇適宜的數(shù)學統(tǒng)計方法和數(shù)據(jù)處理程序從測井曲線中識別軌道周期。旋回地層學的研究方法目前主要集中在從地層記錄中識別提取軌道周期信息，要么從巖石的堆疊樣式，要么從巖石的物理信號中提取軌道周期信息成分，但這只是問題的一個方面，屬于問題反演方面。其實在問題的正演模型沒有建立的情況下，反演結(jié)果往往具體多解和不確定性。在野外露頭開展軌道周期研究中的最大困難就是常常遇到大套的等間距層理組合而不出現(xiàn)軌道周期層理“束狀體”，在用測井信號識別軌道周期時，最大的困難是有些層段保留的軌道周期信號弱而不被識別，因此需要應(yīng)用計算機技術(shù)按照軌道周期理論值，分別構(gòu)建具有不同尺度、不同周期強度、不同信噪比條件下的軌道周期疊加測井信號，開展正演模擬的研究，需要大量組合試驗工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有軌道周期反演識別研究方法存在的上述缺陷，提出了一種軌道周期調(diào)諧的地層堆積樣式正演模擬方法，借助計算機應(yīng)用技術(shù)，通過構(gòu)建了部分參數(shù)組合條件下的模擬模型，按照軌道周期理論，人工模擬軌道周期信號，按照一定方案驅(qū)動地層的堆積過程，形成理想狀態(tài)下軌道周期驅(qū)動的地層結(jié)構(gòu)，并不斷改進完善，模擬并比對實際地層堆積樣式，從另一方面對地層米氏周期的記錄加以確認。發(fā)展和完善旋回地層學研究理論與方法。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種軌道周期調(diào)諧的地層堆積樣式正演模擬方法，包括下列步驟：

步驟一：利用正弦或余弦函數(shù)的周期性構(gòu)造出軌道周期的測井曲線模型：

第一步：指定2π、π/2分別代表地球公轉(zhuǎn)軌道的偏心率長周期和短周期400ka、100ka，π/5代表黃赤交角的變化周期，π/10代表歲差變化周期20ka，其符合軌道周期的主要周期比20ka：40ka：100ka：400ka≈1：2：5：20；

第二步：將符合軌道周期的主要周期比通過函數(shù)y＝sinx，y＝sin4x，y＝sin10x，y＝sin20x來實現(xiàn)，把不同函數(shù)復(fù)合在一起便得到軌道周期的測井曲線模型；

第三步：通過上述復(fù)合后的函數(shù)，得到不同軌道周期組合的模擬響應(yīng)曲線；

第四步：分析軌道周期在測井曲線中的體現(xiàn)；

步驟二：對構(gòu)造的不同軌道周期組合的模擬曲線進行分類研究，并用不同的巖性代表所分的類，從而構(gòu)造出軌道周期組合的巖性模擬模型；

步驟三：構(gòu)建加入噪音信號的軌道周期組合的模型，與未加入噪音信號的模型對比分析。

進一步地，步驟一第二步中不同的函數(shù)復(fù)合在一起就得到了不同軌道周期組合的模擬響應(yīng)曲線；因地質(zhì)記錄是非常復(fù)雜的，故略掉了單一周期的模型建立，主要選擇兩種周期組合，三種周期組合和四種周期組合共11種組合，并得到不同復(fù)合后的函數(shù)的小波波譜圖，即：y＝sinx+sin4x，y＝sinx+sin10x，y＝sinx+sin20x，y＝sin4x+sin10x，y＝sin4x+sin20x，y＝sin10x+sin20x，y＝sinx+sin4x+sin10x，y＝sinx+sin4x+sin20x，y＝sin4x+sin10x+sin20x，y＝sinx+sin10x+sin20x，y＝sinx+sin4x+sin10x+sin20x。

進一步地，步驟一第二步的測井曲線中，x的取值是從0到10π之間的2000個數(shù)，其取值間隔均為2π/400，并指定取值間隔2π/400代表實際測井的采樣間距0.125m，換算后即為模擬信號對應(yīng)的深度列。

進一步地，步驟一第二步中，軌道周期的測井曲線模型中所包含的時間周期分別為0.314，0.628，1.571，6.283，對應(yīng)的厚度周期分別是2.5m，5m，12.5m，50m，周期個數(shù)為100，50，20，5個。

進一步地，步驟二中每種周期組合的模擬巖性呈現(xiàn)出規(guī)則的旋回變化，并且不同周期組合得到的模擬巖性組合也是不同的。

進一步地，步驟二中多層且薄層的巖層形成于周期大小差別懸殊的周期組合。

進一步地，在地質(zhì)時期內(nèi)，同一巖性的大套巖層的沉積受天文周期中的低頻信息的驅(qū)動，同一巖性的薄層巖層的沉積受天文周期中的高頻信息的驅(qū)動。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述的軌道周期調(diào)諧的地層堆積樣式正演模擬方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，野外鉆井取芯或觀察巖層露頭剖面時，我們可以根據(jù)露頭剖面的巖性組合模式初步推斷地層記錄的軌道周期旋回層，即若是遇到同一巖性大套出現(xiàn)的巖層層段，就可以推斷此層段處可能保存相對大周期的旋回層；相反若是遇到同一巖性薄層巖層層段，可以推斷此層段處保存小周期的旋回層，而對復(fù)雜巖性互層組合則可根據(jù)本正演模擬巖性組合模型加以判識，這對于進一步深入研究沉積環(huán)境，礦產(chǎn)勘探等具有借鑒意義?？傊?，根據(jù)不同軌道周期組合的巖性模擬模型得出的規(guī)律對露頭巖層中記錄的軌道周期層進行推斷，為進一步的研究提供借鑒依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的正演模擬信號。

圖2是本發(fā)明的巖性模擬圖。

圖3是本發(fā)明的軌道周期組合巖性模擬圖。

圖4是加噪前后模擬巖性對比圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實例，對本發(fā)明提出的軌道周期調(diào)諧的地層堆積樣式正演模擬方法進行詳細說明。

本發(fā)明提出了構(gòu)建方法，并構(gòu)建了部分參數(shù)組合條件下的模擬模型，兩種周期疊加條件下四種及兩種巖性組合地質(zhì)模型、三種周期疊加條件下四種及三種巖性組合地質(zhì)模型、四種周期疊加條件下四種及三種巖性組合地質(zhì)模型等。

一、理想信號條件下的模擬方法

利用正弦或余弦函數(shù)的周期性構(gòu)造出軌道周期的測井曲線模型，指定2π、π/2分別代表地球公轉(zhuǎn)軌道的偏心率長周期和短周期400ka、100ka，π/5代表黃赤交角的變化周期40ka，π/10代表歲差變化周期20ka，其符合軌道周期的主要周期比20ka：40ka：100ka：400ka≈1：2：5：20。對應(yīng)的函數(shù)分別為y＝sinx，y＝sin4x，y＝sin10x，y＝sin20x，把不同的函數(shù)復(fù)合在一起就得到了不同軌道周期組合的模擬響應(yīng)曲線。地質(zhì)記錄是非常復(fù)雜的，故排除了單一周期的模型建立，分別研究了兩種周期組合，三種周期組合和四種周期組合共11種組合，即：y＝sinx+sin4x，y＝sinx+sin10x，y＝sinx+sin20x，y＝sin4x+sin10x，y＝sin4x+sin20x，y＝sin10x+sin20x，y＝sinx+sin4x+sin10x，y＝sinx+sin4x+sin20x，y＝sin4x+sin10x+sin20x，y＝sinx+sin10x+sin20x，y＝sinx+sin4x+sin10x+sin20x。圖1所示為y＝sinx+sin4x+sin10x、y＝sinx+sin4x+sin20x、y＝sin4x+sin10x+sin20x三種軌道周期組合的正演模擬信號。為使軌道周期在測井曲線中得到體現(xiàn)，x的取值是從0到10π之間的2000個數(shù)，其取值間隔均為2π/400，并指定取值間隔2π/400代表實際測井的采樣間距0.125m，換算后即為模擬信號對應(yīng)的深度列。

基于Matlab軟件平臺，對構(gòu)造的不同軌道周期組合的模擬曲線進行分類研究，并用不同的巖性代表所分的類，從而構(gòu)造出軌道周期組合的巖性模擬模型，在Carbon軟件中成圖。圖2中只列出三種周期組合的500個點的四類巖性模擬圖。圖2(a)是20ka，40ka與100ka組合的巖性模擬圖，圖2(b)是20ka，40ka與400ka組合的巖性模擬圖，圖2(c)是20ka，100ka與400ka組合的巖性模擬圖，圖2(d)是40ka，100ka與400ka組合的巖性模擬圖。觀察圖2發(fā)現(xiàn)，每種組合的模擬巖性呈現(xiàn)出規(guī)則的旋回變化，并且不同周期組合得到的模擬巖性組合也是不同的。

為突出不同軌道周期組合的模擬巖性組合特征，在此對每種組合提取了800個點進行巖性模擬，如圖3所示。對部分組合中出現(xiàn)的巖性組合小旋回中每種巖性出現(xiàn)的次數(shù)及厚度進行統(tǒng)計，列于表1。

表1軌道周期組合巖性束狀體中巖層厚度及顯現(xiàn)次數(shù)

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，無論哪種組合都有以下規(guī)律：(1)模擬巖性組合都呈現(xiàn)出規(guī)則的束狀體變化，即出現(xiàn)巖性組合小旋回；(2)由表1可以看出，當周期大小差別比較大的周期組合在一起時，容易形成多層且薄層的巖層，例如表1中周期最小的歲差周期20ka與周期最大的偏心率長周期400ka的組合中的巖性組合小旋回中共形成了50多層巖層，是兩種周期組合中形成巖層層數(shù)最多的，三種周期組合中周期差別最大的20ka，100ka與400ka組合時，形成的巖層層數(shù)是26，是三種周期組合中形成巖層層數(shù)最多的；(3)當高頻信息組合在一起時，對應(yīng)的模擬巖性中同一巖性的巖層大都是薄層，故同樣巖層厚度內(nèi)出現(xiàn)的巖性組合束狀體的個數(shù)多，如圖3(a)，圖3(b)等；當?shù)皖l信息組合在一起時，對應(yīng)的模擬巖性中同一巖性的巖層大都是厚層，故同樣巖層厚度內(nèi)出現(xiàn)的巖性組合束狀體的個數(shù)少，如圖3(c)，3(e)等。即可以得出這樣的結(jié)論：在地質(zhì)時期內(nèi)，同一巖性的大套巖層的沉積主要受天文周期中的低頻信息的驅(qū)動，同一巖性的薄層巖層的沉積主要受天文周期中的高頻信息的驅(qū)動。按照此研究結(jié)果，野外鉆井取芯或觀察巖層露頭剖面時，我們可以根據(jù)露頭剖面的巖性組合模式初步推斷地層記錄的軌道周期旋回層，即若是遇到同一巖性大套出現(xiàn)的巖層層段，就可以推斷此層段處可能保存相對大周期的旋回層；相反若是遇到同一巖性薄層巖層層段，可以推斷此層段處保存小周期的旋回層，而對復(fù)雜巖性互層組合則可根據(jù)本正演模擬巖性其他組合模型加以判識，這對于進一步深入研究沉積環(huán)境，礦產(chǎn)勘探等具有借鑒意義。

二、加噪條件下的模擬方法

上述建立的模型是最理想，沒有任何噪音信號的模型，為了更接近于實際測井信號，在這里又構(gòu)建了加入噪音信號的不同周期組合的巖性模擬模型。圖形的構(gòu)造是在y值(GR)的基礎(chǔ)上加一隨機噪音信號，代碼如下：

x＝2*pi/400:2*pi/400:2.5*pi；

y1＝sin(x)；

y2＝sin(4*x)；

y3＝sin(10*x)；

y＝y(tǒng)1+y2+y3；

y＝y(tǒng).’；

b＝rand(2000,1)；

c＝5*b+y；

跟前文所述方法一樣，對構(gòu)造的加噪后模擬曲線進行分類，并用不同的巖性表示所分的類，構(gòu)造出加噪后周期組合的巖性模擬模型，圖4列出40ka，100ka和400ka組合的加噪后巖性模擬模型。

由圖4可以看出，加噪后的模擬巖層層數(shù)以及巖性組合模式種類增加，但其巖性組合模式總體上仍然可以與理想的模擬巖性組合模式對應(yīng)，由此說明，我們所構(gòu)建的模型在一定誤差范圍內(nèi)具有可信性，在實際研究中，我們可以根據(jù)不同軌道周期組合的巖性模擬模型得出的規(guī)律對露頭巖層中記錄的軌道周期層進行推斷，為進一步的研究提供借鑒依據(jù)。

當然，上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定對本發(fā)明的實施例范圍。本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的均等變化與改進等，均應(yīng)歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。