油气勘查方向 - 构造地质学复习概要

西南石油大学西南石油大学 地球科学与技术学院地球科学与技术学院 构造地质学复习概要构造地质学复习概要 第第 1 章章 绪论绪论 1 构造地质学 主要研究岩石圈或地壳中由内动力地质作用所形成的各种地质构造的形 态 产状 规模 形成条件 形成机制 分布和组合规律及其演化历史 2 构造运动 tectonic movement 由内动力地质作用引起的地质体变形变位的机械 运动 3 地质构造 geological structure 组成地壳的岩层和岩体在内 外动力地质作用下 发生形变 从而形成的各种构造 包括褶皱 层理 断层 劈理以及其他各种面状和 线状构造 4 构造尺度 对地质构造的观察研究按规模大小划分的众多级别 划分为巨 大 中 小 微 超显微等级别 第第 2 章章 沉积岩的原生构造及产状沉积岩的原生构造及产状 1 岩层 strata 由两个平行或近于平行的界面所限制的 岩性基本一致的岩体 尖灭现象 岩层在较小范围内明显地向一侧增厚 而向另一方向变薄甚至尖灭 透镜状岩层 岩层中间厚而向两侧尖灭 2 岩层厚度 真厚度 同一岩层顶 底面之间的最短距离 3 原生构造 沉积岩在沉积和成岩过程中产生的非构造变动的构造特征 包括层理 层 面构造 结核 叠锥以及生物遗迹 叠层石等 4 层理 是通过岩石成分 结构和颜色等特征在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种 成层构造 依据形态和结构可分为水平层理 波状层理和斜层理 是沉积岩中最普遍 的原生构造 5 可以用来确定岩层顶 底面的原生构造 1 斜层理 由一组或多组与主层面斜交的细层组成 细层收敛方向指示底面 2 粒级层理 递变层理 在海相 湖相碎屑岩中普遍存在 是水流机械搬运分级 沉积的结果或是浊流搬运形成的粒级浊积层 由下粗上细的粒度递变特征判断顶 底面 3 波痕 对称型浪成波痕的原形或印模的波峰尖端指向岩层顶面 4 泥裂 干裂 未固结的沉积物出水干涸后 因收缩而形成的与层面大致垂直的 楔状裂痕 楔状裂痕或脊形印模的尖端指向岩层地面 即较老地层 5 雨痕 雹痕 雨点或冰雹落在湿润柔软的泥质 粉砂质沉积物表面上而击打出的 凹坑 凹坑位于顶面 瘤状突起的印模位于底面 6 冲刷面 沉积岩层经水流冲刷而造成的凹凸不平的冲刷面 冲刷沟槽及之上的沉 积物的下粗上细的特征可判断顶 底面 7 古生物化石的生长和埋藏状态 群体珊瑚根系指向底面 腕足类 斧足类化石介 壳的凸面通常指向顶面 植物根系分叉方向指向底面 三叶虫虫迹凹面指向顶面 6 岩层产状 岩层在地壳中的空间方位和产出状态 7 产状要素 走向 strike direction 表示岩层在空间的水平延伸方向 倾向 direction of dip 表示岩层在空间的倾斜方向 倾角 angle of dip 表示岩层的倾斜程度 8 产状类型 水平岩层 倾斜岩层 直立岩层 倒转岩层 9 水平岩层的特征 1 在地形地质图上 岩层的地质界线与地形等高线平行或重合 地质界线在山顶上 呈封闭的曲线 在沟谷中沿地形等高线弯曲并呈 V 字形 其尖端指向上游 2 在地层未发生倒转的前提下 岩层下老上新 若地形切割轻微 地面只出露最新 地层 如果地形切割强烈 沟谷发育 则在低洼处出露较老的地层 自低谷至山 顶地层时代依次变新 3 水平岩层的厚度是岩层顶面标高与底面高标之差 4 水平岩层的露头宽度是其顶 底面出露线之间的水平距 取决于岩层厚度和地面 坡度 厚度一致时 坡度大出露宽度小 坡度一致时 厚度大出露宽度大 10 水平岩层的露头宽度 L H cot H 为岩层厚度 为倾角 11 倾斜岩层的 V 字形法则 1 岩层倾向与坡向相反 岩层界限与等高线弯曲方向一致 岩层界限弯曲程度小于 等高线 2 岩层倾向与坡向相同 倾角大于坡角 岩层界限与等高线弯曲方向相反 3 岩层倾向与坡向相同 倾角小于坡角 岩层界限与等高线弯曲方向相同 岩层界 限弯曲程度大于等高线 第第 3 章章 地层接触关系地层接触关系 1 整合接触 上下地层沉积层序没有间断 连续沉积 岩性或所含化石是一致或递变的 产状基本一致 2 不整合面 不整合接触在上 下地层之间的沉积间断面 不整合线 不整合面在地面的出露线 3 平行不整合 假整合 接触 parallel unconformity 上下地层产状一致 之间存 在地层缺失 形成过程 下降 接受沉积 上升 沉积间断 遭受剥蚀 下降 接受沉积 4 角度不整合接触 上下地层产状不一致 之间存在地层缺失 形成过程 下降 接受沉积 褶皱上升 沉积间断 遭受剥蚀 下降 接受沉积 剖面图表现 上覆一套较新地层的底面地质界线 地质图表现 一条截切曲线 新地层在上 与之平行分布 老地层在下 与之斜交 5 不整合形成时代 不整合面上覆最老地层与下伏最新地层中间缺失地层的时代 第第 4 章章 岩石变形应力分析岩石变形应力分析 1 应力 在内力分布均匀的情况下 作用在单位面积上的内力 主应力 剪应力为零的面 即主平面 上作用的正应力 2 应力状态 物体受力后 内部各截面上将产生有规律分布的应力的力学状态 3 应力场 任一物体或岩体中的某一点都存在着一个与该点对应的瞬时应力状态 一系 列点的瞬时应力状态组成空间应力场 构造应力场 地壳内一定范围内某一瞬时的应力状态 4 应力椭球体 当主应力 1 2 3 且符号相同时 就可根据一点的主应力矢量为半 径作出一个椭球体 该椭球体代表该点的全应力状态 5 变形 当物体受力后 其内部各点之间相互位置的改变 形状或体积发生改变 6 变形方式 拉伸 张应力作用下的线变形 压缩 压应力作用下的线变形 剪切 简单剪切作用下的剪变形 弯曲 沿岩石长轴方向的压应力作用下使岩石发生弯曲 的变形 扭转 在岩石两端 与轴线垂直的平面作用的一对等大反向的力偶产生的变 形 7 变形类型 均匀变形 岩石的各个部分的变形性质 方向 大小都相同的变形 非均 匀变形 岩石的各个部分的变形性质 方向 大小都不相同的变形 8 应变 物体变形的程度 1 线应变 物体受力变形后 所增加或缩短的长度与原长度的比值 2 剪应变 物体在剪应力或扭应力作用下 内部原来互相垂直的两条微小线段所夹 直角的变化量 9 应变椭球体 设想物体和岩石变形前内部某一点为一小圆球体 变形后这个圆球体就 会变为椭球体 称为应变椭球体 10 岩石变形阶段 弹性变形 外力取消后又完全恢复到变形前的状态 塑性变形 外力 取消后不能完全恢复到变形前的形状 断裂变形 岩石失去了连续完整性 11 影响变形因素 岩石力学性质 围岩围压 温度 溶液 孔隙压力 岩石空隙内流体 压力 施力速度 重复施力 蠕变与松弛 岩石力学性质 岩石受力表现出的变形反应方面的性质 蠕变 在应力不增加的情况下 随着时间的增长变形继续缓慢增加 松弛 当应变保持不变时 随时间的增长应力逐渐减小 12 剪裂角 最大主应力轴 1方向与剪切破裂面之间的夹角 共轭剪裂角 包含最大主应力轴 1象限的共轭剪切破裂面间的夹角 第第 5 章章 褶皱构造褶皱构造 1 褶皱 fold 在地壳水平方向的挤压力作用下 岩层在挤压方向上受到压缩而产生上 拱下弯的塑性变形 主要是构造运动的产物 2 褶曲 褶皱构造的每一个单独的弯曲 基本单位有背斜和向斜 背斜 anticline 背形背斜 地层向上弯曲 核心部分的地层较老 外层地层逐渐 变新 向形背斜 地层向下弯曲 核心部分的地层较老 外层地层逐渐变新 向斜 syncline 向形向斜 地层向下弯曲 核心部分的地层较新 外层地层逐渐 变老 背形向斜 地层向上弯曲 核心部分的地层较新 外层地层逐渐变老 3 褶皱要素 核部 core 泛指褶皱中心部位的岩层 翼部 limb 泛指褶皱两侧部位的岩层 翼间角 两翼相交的二面角 转折端 褶皱从一翼过渡到另一翼的弯曲部分 枢纽 同一褶皱面上各最大弯曲点的连线 轴面 枢纽面 axial plane 一个褶皱内各相邻褶皱面的枢纽连成的面 轴迹 轴面和包括地面在内的任何平面的交线 脊 背形褶皱面上的最高点 脊线 脊的连线 脊面 相邻褶皱面上脊线连成的面 槽 向形褶皱面上的最低点 槽线 槽的连线 槽面 相邻褶皱面上槽线连成的面 4 褶皱类型 1 按褶皱轴面和两翼产状 直立褶皱 vertical fold 轴面近直立 两翼倾向相反 倾角相等 斜歪褶皱 轴面倾斜 两翼倾向相反 倾角不等 倒转褶皱 overturned fold 轴面倾斜 两翼向同一方向倾斜 一翼地层倒转 平卧褶皱 recumbent fold 轴面近于水平 一翼地层正常 一翼地层倒转 翻卷褶皱 轴面弯曲的平卧褶皱 2 按翼间角大小 平缓褶皱 gentle fold 120 180 开阔褶皱 70 120 闭合褶皱 closed fold 30 70 紧闭褶皱 10 1 短轴褶皱 长宽比 3 10 1 穹窿构造 长宽比 3 1 的背斜 构造盆地 tectonic basin 长宽比岩层倾角 小 断层倾角 岩层倾角 9 断层效应 由斜向断层和横向断层引起的标志层的视错动 横断层错段褶皱引起的效应 背斜上升盘核部变宽 下降盘核部变窄 向斜上升盘核 部变窄 下降盘核部变宽 第第 8 章章 同生构造分析同生构造分析 1 同沉积褶皱 syndepositional fold 在盆地普遍沉陷的背景上 局部地区发生的褶 皱构造 2 同沉积背斜 在盆地普遍沉陷的背景上 局部地区发生褶皱的背斜构造 特征 上缓下陡 上部下部形态不吻合 岩层厚度由轴部向两翼变薄 岩层厚度变化 时 同沉积背斜的同一层的岩性随之变化 3 同生断层 contemporaneous fault 一边发生断裂运动 一边发生沉积作用的断层 特征 形成长期性和间断性 破裂面为曲面 断距由浅到深逐渐增加 明显线性特征 延伸较远 旋回性 区域性 等距性 断层间距等距 与岩性关系密切 第第 9 章章 大地构造基本理论大地构造基本理论 1 地槽 地壳上活动的地带 地台 大陆上自形成以后未再遭受强烈褶皱的稳定地区 2 板块构造理论基础 大洋脊扩张带 贝尼奥夫带 海底岩石年龄 转换断层 3 板块构造理论思想 地表附近刚性岩石圈分为若干板块 并在塑性的软流圈上进行大 规模的运移 海洋板块不断新生和俯冲 消减 板块内部稳定 板块间相互作用控制 了各种地质作用过程 4 中国大地构造学派代表人物 地质力学 李四光 地洼构造学说 陈国达 断块构造学说 张文佑 多旋回学说 黄汲清 波浪状镶嵌构造说 张伯声 第第 10 章章 盆地构造基本理论盆地构造基本理论 1 盆地 四周较高 中间低的盆形沉积地区 或是持续接受沉积的地区 1 地貌盆地 morphologic basin 四周被高地围绕的地表盆形洼地 2 同生沉积盆地 在边下陷边沉积作用之下形成的盆地 其中 沉降速度与沉积速 度相当的为补偿性同生沉积盆地 不相当的为非补偿性同生沉积盆地 3 构造盆地 tectonic basin 沉积后盆地 沉积形成后 由于断裂或褶皱作用 形成的盆地 2 含油气盆地形成条件