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地质构造是指岩层或岩石在地壳运动中经变形而形成的各种构造,它与石油和天然气的关系非常密切。
(一)水平岩层
岩层的层面基本上是一个水平面,即同一岩层面上各处的海拔高度基本相同,这样的岩层称为水平岩层。倾斜角度不超过5°的岩层都称为水平岩层。水平岩层具有明显的平行界面,称为顶面和底面。
在岩层中间,有时夹有一层或数层在纵向上岩性不同,横向上分布稳定的薄层叫夹层。如一套页岩中夹很薄一层石灰岩,这一薄层石灰岩就是夹层。岩层的厚度朝某方向逐渐减小,这种现象称为变薄;岩层的厚度朝某一方向逐渐变薄而消失形成楔形体的现象叫尖灭;岩层的厚度向四周逐渐变薄而尖灭,这种形状称为透镜体。
(二)倾斜岩层
倾斜岩层是指原来水平的岩层,由于构造运动的作用,发生了倾斜,倾斜岩层是最简单的构造变动形式,它可以是区域性的大单斜。
所谓单斜岩层,是指岩层的倾斜方向及倾角都基本一致。
1.倾斜岩层的产状要素
岩层的产状是指岩层层出的空间状态,通常采 用岩层的走向、倾向和倾角表示。走向、倾向、倾角被称为岩层的产状三要素。
(1)走向:指岩层的延伸方向。岩层层面与任意水平面相交的交线称为走向线,走向线两端所指的方向就是岩层的走向。
(2)倾向:指岩层层面倾斜的方向。在岩层层面上,垂直走向线沿岩层层面向下引一条直线叫倾斜线,该线在水平面的投影所指的方向即倾向。倾向只能有一个方向。
(3)倾角:指倾斜线与其水平投影线的夹角。
(三)岩层的接触关系
1.整合接触关系
其特征是上下两套岩层之间无沉积间断,为连续沉积;岩层的产状一致,层理彼此平行或大致平行。岩性和生物演化都是递变关系,上下岩层的时代是连续的。
2.不整合接触关系
不整合接触关系的形成,是因地壳运动方向和性质的改变,使上下两套岩层之间有沉积间断的结果。根据上下两套岩层的产状及其所反映的构造运动过程,可分为平行不整合和角度不整合两种接触关系。
(1)平行不整合(或假整合)接触关系
上下两套岩层互相平行,产状基本相同,但为不连续沉积,中间有沉积间断(缺失了一部分地层);在时间上不连续,下部地层的顶面有风化剥蚀面存在,上部岩层的底部具有下部岩层的碎屑即底砾岩及其它风化产物。平行不整合的形成过程是:地壳下降接受沉积——地壳上升遭受侵蚀——地壳再下降接受新的沉积。地壳运动表现为升降运动为主。
(2)角度不整合(或斜交整合)接触关系
上下两套地层产状不同,呈一定的角度相交,这是角度不整合的突出特征。其它特征与假整合相同。其形成过程是:地壳下降接受沉积——地壳上升、岩层褶皱断裂并遭受侵蚀——地壳再下降接受新的沉积。
1.褶皱的的基本概念
原始产状的岩层,在地壳运动产生的构造力作用下,发生永久性塑性变形所形成的一系列连续弯曲,叫做褶皱构造。裙皱构造的基本单位是褶曲。褶曲是岩层的一个弯曲。褶曲的基本形态有背斜和向斜两种。
(1)背斜:是指岩层向上弯曲的褶曲,其核部地层比外围的地层较老。
(2)向斜:是指岩层向下弯曲的褶曲,其核部地层比外围地层较新。
2.褶曲要素
核:指褶曲中心部分的岩层。在背斜中,核部岩层较老,向斜则相反。
翼:指褶曲两侧的岩层。背斜翼部岩层离核部愈远,其地质时代则愈新,向斜则相反。
枢纽:褶曲的同一层面上各最大弯曲点的联线称为褶曲。
轴面:连接褶曲各层枢纽所构成的面(或平分褶曲的一个面)称为褶曲轴面。它可以是平面,也可以是曲面。其产状也用走向、倾向和倾角表示。
轴线:是褶曲的轴面和地面或任何水平面的交线。轴线的方位叫做轴向,它表示褶曲在平面上的延伸方向,轴线可以是水平的直线,也可以是水平的曲线。
脊线和槽线:背斜弯曲的最高点叫做顶,在同一层面上顶的联线称为脊线;向斜弯曲的最低点叫做槽,在同一层面上槽的联线称为槽线;
高点、鞍部:圈闭背斜隆起最高的地方称为高点,往往是油气聚集最丰富的地方。当枢纽成波状起伏时,圈闭构造上可能出现两个以上的高点。同一背斜构造中两个隆起之间的低凹部分,或者是两个背斜构造沿长轴方向的过渡部分通常称为鞍部。
褶皱构造与油气藏的形成有着极为密切的关系,特别是在背斜构造中,常常储藏有丰富的石油和天然气,因而背斜是石油勘探工作的主要对象。
当岩石受力超过破裂强度而产生断裂变形后,使岩石的连续性和完整性遭到破坏即形成断裂构造。断裂构造广泛分布于地壳中,石油和天然气生成、运移和聚集,往往与断裂有密切的关系。断裂构造可分为裂缝和断层两大类。
(一)裂缝
1.裂缝的概念
裂缝是地下油气渗流的重要通道。裂缝有构造裂缝和非构造裂缝之分。岩石在构造运动中受力的影响而形成的裂缝,叫构造裂缝。岩石在非构造作用或外力作用下形成的裂缝,叫非构造裂缝。
特点:单个裂缝的形态是多种多样的。裂缝发育不均匀,裂缝的大小相差悬殊,可达数十倍。大的裂缝延伸很远,张开程度较宽,穿过上下岩层,连通情况好,故渗透性也好;小的裂缝延伸距离及张开程度均小,有的甚至肉眼不能分辨,局限于一个岩层之内,岩层渗透性较差。
意义:裂缝分布的普遍性和发育不均是客观的地质现象,充分认识裂缝发育不均的特性,从中找出裂缝分布的普遍规律,准确地找到裂缝密集带,认识裂缝特点,在油田开发生产中有很重要的价值。
2.裂缝的分类
1)按几何关系分类
(1)根据裂缝产状与岩层产状的关系分为:
走向裂缝:裂缝的走向与岩层的走向平行;
倾向裂缝:裂缝的走向与岩层的倾向平行;
斜交裂缝:裂缝的走向与岩层的走向或倾向不平行。而是斜交关系。
(2)根据裂缝产状与褶曲轴向的关系分为:
纵裂缝:裂缝走向与褶曲轴向一致;
横裂缝:裂缝走向与褶曲轴向垂直;
斜裂缝:裂缝走向与褶曲轴向斜交。
2)按力学成因分类
(1)张裂缝:张裂缝有张开的裂口,是由张应力产生的,常分布于褶曲的转折端及附近,且与岩层面垂直。
(2)剪裂缝:由剪切应力产生的裂缝称剪裂缝。剪裂缝在地层中成对出现,其中一组比另一组发育。
(二)断层
断层是裂缝构造进一步的引伸和发展。是指岩层在地壳运动的影响下,受力达到一定程度,破坏了岩层的连续完整性而发生断裂,并且沿着断裂面(带)两侧的岩层发生明显位移。所以,断层包括断裂和位移两重意义。断层在地壳中分布极广,规模可大可小,切割地层有深有浅,形成时代有早有晚,断层可以是一次构造运动的结果,也可以受多次构造运动的影响,反复进行活动,有的至今仍在活动。其延伸长度从几米到数千公里,断距从几厘米到数千米。深大断裂对于区域地质构造有明显的控制作用。断层对于油气藏的形成和改造有两重性,一方面使油气藏受到破坏;另一方面断层在适当的条件下可以形成断层遮挡的油气藏,而且对于断块油气藏的形成和分布起着控制作用。
1.断层要素
(1)断层面:岩层断裂并发生明显位移的破裂面称为断层面。
(2)断层线:断层面与地面的交线称为断层线,即断层面在地面的露头线,它反映了断层延伸的方向。
(3)断盘:断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。当断层面倾斜时,在倾斜面以上的岩块称上盘,在倾斜面以下者称下盘。对断层面是直立的岩层,则没有上、下盘之分。断盘中相对上升的一盘称为上升盘,相对下降的一盘称为下降盘。
(4)断距:断层两盘相对移动的距离称为断距。在断层两盘未错开前相邻两点,两盘错开后两点移动的距离称为总断距。总断距的水平分量称为水平断距;总断距的铅直分量称为铅直断距。
2.断层分类
1)根据两盘相对移动的性质划分断层
(1)正断层:张应力或重力作用使上盘相对下降,下盘相对上升。
(2)逆断层:水平挤压应力引起上盘相对上升,下盘相对下降。一般把断层面倾角大于45°的逆断层叫冲断层;断层面倾角小于45°的逆断层称为逆掩断层;断层面倾角小于25°的称为辗掩断层。