《地质构造-裂缝》ppt课件

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1.裂缝的概念2.裂缝成因3.裂缝要素4.裂缝的分类5.裂缝的特征第四章构造特征描述第三节裂缝 岩石受成岩作用或构造作用产生破裂，破裂两侧的岩石沿破裂面没有发生明显的相对位移，或仅有微量位移的断裂构造称为天然裂缝。节理是沿破裂面两侧无明显位移的断裂。节理是很常见的一种构造地质现象，就是我们在岩石露头上所见的裂缝，或称岩石的裂缝。这是由于岩石受力而出现的裂隙，但裂开面的两侧没有发生明显的（眼睛能看清楚的）位移，地质学上将这类裂缝称为节理，在岩石露头上，到处都能见到节理。1.裂缝的概念2021/7/12 裂缝溶洞网络系统2021/7/13 裂缝是油气储层中一种重要的储渗空间。在油气成藏过程中裂缝是油气运移的通道，在油田开发中储层裂缝的存在增强了储存空间和流体渗流条件，同时加剧了储层的非均质性。岩石裂缝分为天然裂缝和人工裂缝。天然裂缝是在地质应力作用下形成的；人工裂缝是在人为应力作用下或诱导下形成的。1.裂缝的概念2021/7/14 岩石裂缝的成因具有多样性，天然裂缝的形成一般受两种地质作用影响：成岩作用和构造作用。成岩作用岩层沉积以后经历各种成岩过程，有些成岩作用导致岩层裂缝的形成：（1）压实作用：在上覆岩压作用下，脆性岩石大多会形成高角度或垂直的张性裂缝；受岩石岩性和组构的影响，有时也会形成一些低角度或水平的隐性裂缝。碳酸盐岩的缝合线，经常会转化成裂缝，碎屑颗粒被压裂形成粒内缝。2.裂缝成因2021/7/15 （2）脱水作用：岩石受脱水作用发生体积收缩，从而形成龟背形或深笼状网状裂缝。（3）风化作用：出露地表的岩石长期风化产生裂缝，这类裂缝通常分布于地表浅部，形态不规则，延伸短，多为张裂缝。（4）各种层理构造形成的裂缝。（5）地温梯度作用：当岩石在构造运动中抬升或下降时，受到地温梯度的变化产生冷缩热胀作用导致裂缝的产生。火山岩在喷发后的冷凝过程中也会形成裂缝。由于温度变化形成的裂缝大多为形态规则、延伸短的张性裂缝。2.裂缝成因2021/7/16 构造作用构造运动形成的裂缝可分为与区域构造有关的和局部构造有关的两大类，后者又分为与褶皱有关的和与断层有关的两类。两种构造作用都可以导致裂缝的形成。（1）褶皱构造的成因随褶皱演化过程而演化并与褶皱构造部位关系密切。不同构造部位受力性质不同，形成裂缝的类型也不同。构造曲率变化大的部位是裂缝发育的最佳部位。（2）断层与裂缝在成因上关系密切。断层形成时，在其两侧产生大量裂缝而形成断裂带，这是因为在断面附近地应力集中分布所产生的结果。断层两侧裂缝发育程度不同，上盘的裂缝带分布较宽，下盘的裂缝带局限于断层附近。断层的延伸末端是应力集中区，也是裂缝发育地带。裂缝密度与离断层的距离关系密切：离断层越近，裂缝密度越大。2.裂缝成因2021/7/17 裂缝的成因模式裂缝（除成岩缝外）形成与构造的形成与发展演化密不可分，在构造运动的不同阶段，随着构造形成与发展，会形成或派生出不同类型的构造裂缝。因此，在一次构造运动中，往往会形成多种类型的裂缝。裂缝的类型、发育程度等与构造应力场、裂缝发育的构造部位、以及构造运动的持续时期、期次、岩石的性质、厚度等多种因素有关。2021/7/18 破裂极限任何岩石的弹性变形和塑性变形总是有一定限度，当应力达到或超过岩石的强度极限时，岩石内部的结合力遭到破坏，就会产生破裂面，岩石失去连续完整性，这时就发生断裂变形，强度极限又称破裂极限。岩石在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。同一岩石的强度极限值，在不同性质的应力作用下，差别很大。通常岩石的强度有如下特点：岩石的抗压强度大于抗剪强度大于抗张强度。2021/7/19 张裂和剪裂张裂：是在外力作用下，当张应力达到或超过岩石的抗张强度时，在垂直于主张应力轴或平行于主压应力轴方向上产生的断裂。形成张裂缝（张节理）。剪裂：是岩石在剪应力作用下发生剪切破坏时所产生的断裂。形成剪裂缝（剪节理）。2021/7/110 华莹西构造裂缝发育模式(一)喜山运动以前形成的区域缝2021/7/111 华莹西构造裂缝发育模式(二)喜山运动早期形成的区域缝2021/7/112 华莹西构造裂缝发育模式(三)褶皱形成时产生的局部构造缝和复合构造缝2021/7/113 华莹西构造裂缝发育模式(四)断层形成时产生的局部构造缝和复合构造缝2021/7/114 成因综合模式及裂缝与构造的关系图2021/7/115 能表明裂缝几何形态和运动性质的基本组成内容包括裂缝产状要素：走向、倾向、倾角；裂缝规模要素：穿切长度、延伸长度、宽度、分布密度及间距；裂缝开启程度要素：充填程度及有效开启程度（开度）等。3.裂缝要素2021/7/116 裂缝产状要素表征裂缝几何形态特征（1）走向：沿裂缝面延伸的方向，亦称方位（2）倾向：指裂缝面倾斜方向（3）倾角：指裂缝面与其水平投影面之间的夹角裂缝产状要素在野外露头上可以直接测定，岩心测量裂缝产状最好在定向取心上进行，非定向取心井可通过岩心古地磁定向或借用已知地层的裂缝产状测定。3.裂缝要素2021/7/117 3.裂缝要素倾角测井和成像测井可直接测量裂缝产状。储层的裂缝产状测量成果可以用玫瑰花图表示。2021/7/118 裂缝规模要素反映裂缝发育规模的要素内容：（1）穿切长度：指裂缝在纵向上穿切地层的延伸长度，在岩心上指平行裂缝倾向的沿垂直面上的长度。延伸长度：指沿裂缝走向的延伸长度。宽度：指垂直裂缝面方向上两壁的相对位移距离，在岩心描述时不考虑充填物存在，尽可能描述沿不同方向的宽度变化，录取平均宽度。密度及间距：垂直于裂缝走向上单位长度上的裂缝条数称为裂缝密度；相邻两条裂缝之间的距离称为裂缝间距。3.裂缝要素2021/7/119 裂缝开启程度要素反映裂缝的开启程度，对于油气运移和渗流条件具有重要意义。充填程度：指裂缝间隙内被次生矿物充填的程度，可以用充填的缝间隙截面积与总截面积的比值表示。有效开启程度：指裂隙间隙被充填后剩余的可作为储集空间的宽度，亦称开度。3.裂缝要素2021/7/120 人工诱导裂缝钻井诱导裂缝水压致裂缝天然裂缝原生缝收缩缝(火山岩的柱状节理、沉积岩中的干裂等)层间缝(层面、层理等)压溶缝(缝合线，有的缝合线并非原生的、而是构造成因的)风化缝(席理、球状风化缝、根劈缝等)非构造缝特点：形成不受构造运动和构造力的影响，分布规律性较差，不受构造影响构造缝4.裂缝的分类2021/7/121 天然裂缝普遍存在于自然界的所有岩石中，天然裂缝分类的方法有多种，主要方法有：（1）按裂缝成因可分为构造缝和成岩缝。（2）按裂缝力学性质分为张裂缝和剪裂缝。（3）按裂缝的倾角分为垂直缝、高角度缝、低角度缝和水平裂缝。（4）按裂缝开放性分为张开缝、闭合缝、全充填缝、半充填缝。（5）按裂缝发育程度分为高密度分布裂缝和低密度分布裂缝。（6）按裂缝组系分为平行缝、斜列缝和共轭缝。4.裂缝的分类2021/7/122 构造缝合线2021/7/123 构造缝合线2021/7/124 原生缝合线2021/7/125 原生缝合线2021/7/126 碳酸盐岩中常见的一种由压溶作用形成的锯齿状裂缝构造。在平面上,即在沿裂缝破裂面上,它呈现为参差不平凹凸起伏的面,即缝合面；从立体上看,这些凹下或凸起的大小不等的柱体,称为缝合柱。缝合线构造的大小差别较大。大者,其凹凸幅度可达十几厘米甚至更大；小者,其凹凸幅度小于1毫米,甚至仅在显微镜下才能看出。缝合线作为一种裂缝构造,它可以成为油、气、水运移的通道。已有许多证据证明,缝合线在油气的运移和聚集上起着积极的作用2021/7/127 （二）、裂缝分类1、裂缝的几何关系分类按裂缝与主构造(褶皱断层)的关系分类横向缝纵向缝斜向缝按裂缝与岩层产状的关系分类走向缝倾向缝斜向缝顺层缝2021/7/128 按裂缝与主构造(褶皱断层)的关系分类2021/7/129 按裂缝与岩层产状的关系分类2021/7/130 2021/7/131 2、按裂缝与岩芯中线垂直面的夹角(裂缝倾角)分类按裂缝与岩芯中线垂直面的夹角(裂缝倾角)分类测井界(赵良孝)的分类高角度缝(75º～90º)斜交缝(15º～75º)低角度缝(0º～15º)王允诚的分类垂直缝(75º～90º)高角度斜交缝(75º～45º)低角度斜交缝(45º～15º)水平缝(0º～15º)2021/7/132 高角度斜交缝2021/7/133 斜交缝2021/7/134 斜交缝(两组)2021/7/135 低角度斜交缝2021/7/136 水平缝2021/7/137 斜交缝、水平缝2021/7/138 裂缝分类3、按张开程度分类张开缝闭合缝4、按充填程度分类充填缝半充填缝未充填缝2021/7/139 裂缝分类5、按裂缝的有效性分类有效缝较有效缝无效缝6、按力学性质分类张裂缝剪裂缝2021/7/140 2021/7/141 张节理2021/7/142 剪节理组成的雁行带2021/7/143 张剪节理发育带2021/7/144 CalaverasFaultHollister,California现代高速公路上的张剪节理2021/7/145 7、按成因和分布分类区域构造缝：区域性有规律展布的裂缝，一般会被后期裂缝利用改造，仅少数能保留下来局部构造缝：与局部褶皱和断层有联系的裂缝与褶皱有关的局部构造缝褶皱伴生缝：剖面剪切缝褶皱派生缝横张裂缝纵张裂缝斜向共轭剪切缝顺层剪切缝2021/7/146 区域构造缝2021/7/147 棋盘格子状裂缝2021/7/148 “X”型的剪切裂缝2021/7/149 多组裂缝互相切割2021/7/150 早期平面上区域性剪裂缝2021/7/151 局部构造缝局部构造缝：与局部褶皱和断层有联系的裂缝与褶皱有关的局部构造缝褶皱伴生缝：剖面剪切缝褶皱派生缝横张裂缝纵张裂缝斜向共轭剪切缝顺层剪切缝2021/7/152 褶皱伴生缝(剖面剪切缝)2021/7/153 与褶皱有关的节理形成过程2021/7/154 纵张缝2021/7/155 斜向共轭剪切缝2021/7/156 8、与断层有关的局部构造缝断层伴生缝：一般为两组剪切缝，分布于断层两侧，一组与断层面平行，另一组与断层面斜交断层派生缝：有两种类型派生张裂缝：在断层两侧成羽状排列分布，与主断层斜交(一般为45°)。派生剪切缝：分布于断面的两侧，共有两组，一组与断面小角度相交(<15°)，另一组与断面成大角度相交。2021/7/157 断层伴生缝2021/7/158 断层附近的裂缝2021/7/159 断层派生缝2021/7/160 断层与裂缝关系示意图2021/7/161 派生张裂缝2021/7/162 断层派生张裂缝2021/7/163 断层派生张裂缝2021/7/164 9、复合构造缝重张裂缝：沿早期形成的一条(或一组)剪切缝张开而成，常发育于褶皱的核部追踪张裂缝：追踪早期剪切缝，沿两组剪切缝交替张开，形态呈锯齿状；常发育于褶皱的顶部，既有纵向的，也有横向的追踪张裂缝。2021/7/165 重张裂缝2021/7/166 追踪张裂缝2021/7/167 10、成岩后生裂缝成岩裂缝：如层理缝、风化缝、人工爆破缝等压溶缝：如构造缝合线其他缝：溶蚀缝洞，水的淋滤溶解作用产生的小结：不同构造运动时期的裂缝会相互影响、相互作用。一个地区可能发育的裂缝较多，但并非所有类型的裂缝都会发育或同等程度地发育。在研究裂缝时，应该找出对油气聚集、运移起主要作用的一组或几组裂缝，然后预测其发育分布规律。2021/7/168 剪节理张节理剪节理是由剪应力作用产生的破裂面张节理是由张应力作用而产生的破裂面产状较稳定，沿走向延伸较远、沿倾向延伸较深。产状不太稳定，延伸不远，节理面短而弯曲。节理面平直光滑，常见滑动擦痕；节理两壁之间常是闭合的。节理面粗糙不平，无擦痕切穿砾石和砂粒：发育在砾岩和砂岩中的剪节理，常切穿砾石和砂粒而不改变方向。绕过砾石：在砾岩和砂岩中的张节理，常绕过砾石和砂粒；即使切穿砾石，破裂面也凹凸不平共轭“X”型节理系：常常成对出现，共同组成共轭“X”型节理系。“X”型剪节理发育良好时，可将岩石切割成棋盘格状或菱形节理面两壁多张开，常被矿脉充填，矿脉宽度变化较大，脉壁不平直。羽列现象：主剪裂面常由许多羽状微裂面组成，微裂面走向相同，首尾相接，与主剪裂面呈一定的交角，这就是所谓的羽列现象。沿节理走向向前观察，若后一微裂面重叠在前一微裂面的左侧，则称之为左旋（也叫左行），反之为右旋（或叫右行）。利用剪节理的这种羽列现象，可判断破裂面两侧岩块的相对运动方向张节理有时呈不规则状，有时也可构成一定的几何形态，如追踪“X”型剪节理而形成的锯齿状张节理，单列或共轭雁列式张节理等。4.裂缝的特征2021/7/169 1. 剪节理：由剪应力产生的脆性破裂面。主要特征：①产状稳定，沿走向和倾向延伸较远；②节理面平直光滑，两侧岩相可有少量相对位移，可见擦痕；4.裂缝的特征2021/7/170 ③发育在砾岩中的剪节理，一般会切穿砾岩中的砾石；照片示意图4.裂缝的特征2021/7/171 ④密度较大，间距比较均匀；由压应力诱导产生的剪节理，常见共轭出现，将岩石切成菱形块4.裂缝的特征2021/7/172 2.张节理：由张应力产生的破裂面。主要特征：⑴产状不稳定，延伸不远，单条节理短而曲折⑵ 节理面粗糙不平，无擦痕；⑶多开口，常被矿脉充填，脉宽变化大，脉壁不平直；⑷砾岩中发育的张节理常绕过砾石；如切断，也多不平直；4.裂缝的特征2021/7/173 张节理绕过砾石和切过砾石示意图4.裂缝的特征2021/7/174 ⑸追踪“X”型剪节理发育成追踪张节理；4.裂缝的特征2021/7/175 雁列式张节理4.裂缝的特征2021/7/176