综述：裂谷沉积盆地中的正向地层建模

这篇综述深入探讨了正向地层建模（FSM）在裂谷沉积盆地中的应用，重点分析了DionisosFlow?软件的建模能力。文章系统比较了不同FSM工具（如GPM和Badlands）在数据丰富与匮乏盆地的表现，并探讨了构造沉降、热沉降、沉积物供给等关键参数对裂谷盆地演化的影响，为油气勘探和古环境重建提供了理论框架。

　　

裂谷沉积盆地的地质密码：正向地层建模技术解密

Abstract
正向地层建模（FSM）已成为研究裂谷盆地沉积演化的核心工具。DionisosFlow?作为扩散基建模软件的代表，通过整合构造-热沉降、沉积物输运和海平面变化等参数，实现了三维沉积架构的动态模拟。裂谷盆地因快速变化的可容纳空间、陡变的岩相转换和异质性沉积供给，成为FSM技术验证的天然实验室。

1. 引言
   裂谷盆地的形成源于地壳伸展、断层活动和裂后热沉降的复杂交互。FSM通过耦合地表过程与地下动力学，在确定边界条件下模拟沉积系统演化，其与逆建模的本质区别在于能物理自洽地捕捉沉积路径、岩相转换和盆地充填架构。

1.1 沉降机制与建模挑战
裂谷盆地的沉降包含构造沉降（地壳伸展）和热沉降（岩石圈冷却）双重机制。总沉降量S_t
(t)=V_t
·t（构造沉降）与S_th
(t)=S₀
·e^-t/τ
（热沉降）的叠加，控制着可容纳空间的形成速率。但建模面临三大瓶颈：高分辨率数据获取困难、短期构造-气候变率表征不足、侵蚀速率等参数存在显著不确定性。

1.2 沉积过程框架
FSM通过线性扩散方程?h/?t=?·(D?h)描述沉积物运移，其中扩散系数D随沉积类型和坡度梯度变化。裂谷系统特有的分段式地堑结构和同沉积断层活动，使得沉积模式预测需要耦合构造变形与沉积响应的正反馈机制。

1. FSM软件竞技场
   2.1 工具性能对比
   DionisosFlow?在三维岩性地层模拟中展现优势，其多岩性处理能力和Petrel平台整合性优于开源工具Badlands。但后者在构造-气候耦合模拟方面更灵活，而商业软件GPM则在碳酸盐岩成岩作用建模上独树一帜。

2.2 校准方法论
模型校准依赖地震剖面、测井曲线和岩心数据的三角验证。以中东Midyan盆地为例，通过迭代调整沉积供给速率（20-40 m3/yr）和扩散系数（砂0.001-100 km2/kyr），使模拟结果与实测地层厚度误差控制在15%以内。

1. 案例研究的启示
   3.1 东非裂谷系统
   模拟显示：当降水量400-800 mm/yr、沉降速率1000 m/Myr时，湖相砂体发育最佳。但模型对浊积岩等事件性沉积的刻画精度不足，暴露了扩散方程在陡坡环境的局限性。

3.2 Midyan盆地
该半地堑的Al Wajh组（河流-湖相）到Burqan组（海相硅质碎屑岩）的相变模拟，成功预测了CO₂
封存有利区。但边界断裂的幕式活动导致局部沉积中心偏移，提示需要更高时间分辨率的构造输入。

1. 技术前沿与挑战
   未来FSM发展将聚焦三个方向：① 地幔柱热效应与沉积响应的耦合建模；② 机器学习辅助的参数优化；③ 厘米级岩心数据与千米级盆地模型的多尺度整合。当前最大的科学障碍在于如何量化沉积物旁通（bypass）对地层架构的影响。