岩层产状999.ppt
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1、章岩层产状和地层接触关系章岩层产状和地层接触关系节岩层产状节岩层产状节岩层厚度节岩层厚度节地层接触关系节地层接触关系节潜山和披覆构造节潜山和披覆构造2021/5/91第一节第一节 岩层产状岩层产状一、岩层和层理一、岩层和层理 岩层岩层是指两个层面限制的岩性相同,时代一是指两个层面限制的岩性相同,时代一致的层状地质体。层面由短暂的沉积间断所形成。致的层状地质体。层面由短暂的沉积间断所形成。地层地层是指同一地质历史时期形成的各种岩层是指同一地质历史时期形成的各种岩层的总和。地层具有时代概念。的总和。地层具有时代概念。岩层是地层的最小单位。岩层是地层的最小单位。层理层理是岩石性质是岩石性质(颜色、成
2、分、结构颜色、成分、结构)沿垂直沿垂直方向变化而形成的层状构造。是一种原生构造,方向变化而形成的层状构造。是一种原生构造,在沉积过程中形成。在沉积过程中形成。2021/5/92二、海侵层位与海退层位二、海侵层位与海退层位 沉积后岩层的原始产状一般总是近于水平的。由于古沉积后岩层的原始产状一般总是近于水平的。由于古地形的影响,岩层厚度常向地形高起的方向变薄以至尖灭,地形的影响,岩层厚度常向地形高起的方向变薄以至尖灭,层面也出现不同程度的倾斜,这种倾斜叫层面也出现不同程度的倾斜,这种倾斜叫原始倾斜原始倾斜。大陆相对变低,海水向大陆侵进,淹没了一部分原来大陆相对变低,海水向大陆侵进,淹没了一部分原来
3、的陆地,使沉积范围扩大,称为海侵。反之为海退。的陆地,使沉积范围扩大,称为海侵。反之为海退。据沉积分异原理,靠岸为粗粒沉积物,向海沉积物颗据沉积分异原理,靠岸为粗粒沉积物,向海沉积物颗粒变细。粒变细。海侵层位海侵层位在垂向剖面中表现出由下向上沉积物颗在垂向剖面中表现出由下向上沉积物颗粒由粗变细,所反映的沉积环境由浅水到深水,由氧化到粒由粗变细,所反映的沉积环境由浅水到深水,由氧化到还原。海退层位与此相反。还原。海退层位与此相反。2021/5/932021/5/94 海侵层位海侵层位,在地质图上表现为新地层的地质界线超过老,在地质图上表现为新地层的地质界线超过老地层,并盖于其上,形成超覆不整合。
4、地层,并盖于其上,形成超覆不整合。海退层位海退层位在地质图上在地质图上表现为新地层分布的面积比老地层小。表现为新地层分布的面积比老地层小。同一沉积岩层,由于所处的地理位置、物源供应和沉积同一沉积岩层,由于所处的地理位置、物源供应和沉积环境的不同,常在横向上出现岩性变化,这种现象称为环境的不同,常在横向上出现岩性变化,这种现象称为横向横向变化变化。相反,岩性相同的岩层,也可能不是同一岩层,可能。相反,岩性相同的岩层,也可能不是同一岩层,可能是许多岩层的综合体,包括了相当长的时代,此现象称为是许多岩层的综合体,包括了相当长的时代,此现象称为穿穿时现象时现象。2021/5/95三、水平岩层的特征三、
5、水平岩层的特征 同一层面具有相同海拔高同一层面具有相同海拔高度的岩层称为水平岩层。度的岩层称为水平岩层。其其有如下特征有如下特征 :1 1、新岩层一定位于老岩层之、新岩层一定位于老岩层之上。上。2 2、岩层面与地表的交线、岩层面与地表的交线(岩层岩层界线界线)在地质图上与地形等高在地质图上与地形等高线平行或重合而不相交。线平行或重合而不相交。3 3、水平岩层的厚度是上层面、水平岩层的厚度是上层面与下层面之间的高差。在地形与下层面之间的高差。在地形地质图上,可根据上下层面的地质图上,可根据上下层面的标高之差求得其厚度。标高之差求得其厚度。4 4、同一水平岩层在地质图上、同一水平岩层在地质图上不同
6、地段所表现出的宽度不同地段所表现出的宽度(露露头宽度头宽度)是不同的。其受地形是不同的。其受地形的控制。的控制。2021/5/96四、倾斜岩层及产状要素四、倾斜岩层及产状要素 根据沉积补偿原理,沉积岩层的原始产状是水平的。根据沉积补偿原理,沉积岩层的原始产状是水平的。当其受构造运动的影响,层面与现今的水平面有了一定的当其受构造运动的影响,层面与现今的水平面有了一定的交角,便成为倾斜岩层。倾斜岩层是一种最常见、较为简交角,便成为倾斜岩层。倾斜岩层是一种最常见、较为简单的构造形态。往往是某种构造形态的一部分,如褶曲的单的构造形态。往往是某种构造形态的一部分,如褶曲的一翼,断层的一盘。一翼,断层的一
7、盘。地质体在地壳中的产出状态地质体在地壳中的产出状态(空间位置空间位置)称为地质体的产状。称为地质体的产状。确定倾斜岩层的产出状态,需要确定倾斜岩层的产出状态,需要三个要素,即走向,倾向和倾角,三个要素,即走向,倾向和倾角,统称为产状三要素。因为走向和统称为产状三要素。因为走向和倾向相差倾向相差90900 0故在实际工作中,故在实际工作中,通常只用倾向和倾角表示岩层的通常只用倾向和倾角表示岩层的产状。产状。2021/5/97真真倾倾角角与与视视倾倾角角的的关关系系 在实际工作中,由于地形等条件的限制,常见不到在实际工作中,由于地形等条件的限制,常见不到岩层的层面,所见到的只是层面与陡壁的交线,
8、此陡壁岩层的层面,所见到的只是层面与陡壁的交线,此陡壁常与岩层,走向线不垂直。这种情况下,只能测得岩层常与岩层,走向线不垂直。这种情况下,只能测得岩层的的视倾向视倾向和和视倾角视倾角。可利用公式或几何作图法进行真倾。可利用公式或几何作图法进行真倾角与视倾角之间的换算。视倾角总是小于真倾角。角与视倾角之间的换算。视倾角总是小于真倾角。tan=tan.cos 2021/5/98 在不太大的范围内,岩层产状没有变化时,可把层面看成在不太大的范围内,岩层产状没有变化时,可把层面看成平面,而起伏变化的地表是一个曲面。平面,而起伏变化的地表是一个曲面。岩层露头线岩层露头线(岩层界线岩层界线)是平面与一个曲
9、而的交线。是平面与一个曲而的交线。水平岩层的露头线在地质图上与地形等高线平行或重合,水平岩层的露头线在地质图上与地形等高线平行或重合,不相交。不相交。倾斜岩层的露头线形状既随岩层产状而变化,又受地形的倾斜岩层的露头线形状既随岩层产状而变化,又受地形的影响。常表现出有规律的影响。常表现出有规律的“V”V”字形态,称字形态,称“V”V”字形法则字形法则。依倾斜岩层产状与地面坡向坡度的关系,依倾斜岩层产状与地面坡向坡度的关系,“V”V”字形法则包字形法则包含三种情况:含三种情况:2021/5/992021/5/9102021/5/9112021/5/912 “V”V”字形法则也适用于其它比较平整的地
10、质界面。如断字形法则也适用于其它比较平整的地质界面。如断层面,不整合面等。层面,不整合面等。使用使用“V V,字形法则时,要注意两点。字形法则时,要注意两点。1 1、倾斜岩层的、倾斜岩层的走向与沟谷延伸方向平行时,不符合走向与沟谷延伸方向平行时,不符合“V”V”字形法则。字形法则。2 2、“V”V”字形法则对于填绘和阅读分析大比例尺地质图有指字形法则对于填绘和阅读分析大比例尺地质图有指导意义。在中小比例尺地质图上,其反映不明显。导意义。在中小比例尺地质图上,其反映不明显。岩层的岩层的露头宽度露头宽度取决于岩层的厚度、地形坡度和岩层倾取决于岩层的厚度、地形坡度和岩层倾角三者之间的相互关系。角三者
11、之间的相互关系。2021/5/9132021/5/9142021/5/9152021/5/9162021/5/9172021/5/9182021/5/9192021/5/9202021/5/9212021/5/9222021/5/9232021/5/9242021/5/925第二节第二节 岩层厚度岩层厚度 岩层的厚度有四种岩层的厚度有四种 真厚度真厚度是指岩层顶面和底面之间的是指岩层顶面和底面之间的垂直距离。垂直距离。铅直厚度铅直厚度是指岩层顶面和底面之间是指岩层顶面和底面之间的铅直距离。产状不变的同一岩层在的铅直距离。产状不变的同一岩层在各处的垂直厚度都相等。倾斜岩层的各处的垂直厚度都相等。
12、倾斜岩层的铅直厚度永远大于真厚度。铅直厚度永远大于真厚度。视厚度视厚度指在不垂面直于岩层走向的剖面上,岩层的顶面和底面分别与剖指在不垂面直于岩层走向的剖面上,岩层的顶面和底面分别与剖面相交,这两条交线之间的垂直距离。视厚度随剖面的方向改变而改变。视面相交,这两条交线之间的垂直距离。视厚度随剖面的方向改变而改变。视厚度的最小值等于真厚度,最大值等于垂直厚度。厚度的最小值等于真厚度,最大值等于垂直厚度。真厚度、铅直厚度和视厚度三者之间可以进行换算。真厚度、铅直厚度和视厚度三者之间可以进行换算。残余厚度残余厚度指岩层遭受剥蚀后,残留部分的厚度。其必然与剥蚀而相联系。指岩层遭受剥蚀后,残留部分的厚度。
13、其必然与剥蚀而相联系。真厚度、铅直厚度和视厚度h真厚度 H铅直厚度 h视厚度岩层真倾角 岩层视倾角2021/5/9262021/5/9272021/5/928第三节第三节 地层接触关系地层接触关系 地层的接触关系多种多样,但是,总起来说,不外地层的接触关系多种多样,但是,总起来说,不外整整合合和和不整合不整合两种基本类型。两种基本类型。上下地层在沉积层序上没有间断,岩性或所含化石都上下地层在沉积层序上没有间断,岩性或所含化石都是一致的或递变的,它们的产状也基本平行,即它们是连是一致的或递变的,它们的产状也基本平行,即它们是连续沉积的,这种上下地层之间的接触关系,称为续沉积的,这种上下地层之间的
14、接触关系,称为整合接触整合接触。上下地层间的层序如果有了间断,即先后沉积的地层上下地层间的层序如果有了间断,即先后沉积的地层之间缺失了一部分地层之间缺失了一部分地层(这种沉积间断的时期可能代表没这种沉积间断的时期可能代表没有沉积作用的时期,也可能代表以前沉积的岩石被侵蚀的有沉积作用的时期,也可能代表以前沉积的岩石被侵蚀的时期时期),地层之间这种接触关系称为,地层之间这种接触关系称为不整合不整合。上下地层间的沉积间断面叫上下地层间的沉积间断面叫不整合面不整合面。不整合面在地。不整合面在地面的出露线叫面的出露线叫不整合线不整合线。2021/5/929 根据不整合面上下地层的产状及所反映的地壳运动特
15、根据不整合面上下地层的产状及所反映的地壳运动特征,不整合可分为平行不整合和角度不整合两种主要类型。征,不整合可分为平行不整合和角度不整合两种主要类型。平行不整合平行不整合是指不整合面上下岩层产状一致的不整合,是指不整合面上下岩层产状一致的不整合,也称假整合,由地壳的升降运动所造成。也称假整合,由地壳的升降运动所造成。角度不整合角度不整合是指不整合面上下岩层产状不一致的不整是指不整合面上下岩层产状不一致的不整合,所反映的构造运动为褶皱运动。合,所反映的构造运动为褶皱运动。平行不整合示意图平行不整合示意图2021/5/9302021/5/9312021/5/9322021/5/933角度不整合示意
16、图角度不整合示意图2021/5/9342021/5/9352021/5/9362021/5/937 除平行不整合与角度不整合外,还有除平行不整合与角度不整合外,还有嵌入不整合嵌入不整合、超超覆不整合覆不整合以及以及非整合非整合等。等。嵌入不整合是由于不整合面的凹凸不平,致使不整合嵌入不整合是由于不整合面的凹凸不平,致使不整合面与上下地层均呈截交关系,其包括面与上下地层均呈截交关系,其包括平行嵌入不整合平行嵌入不整合和和斜斜交嵌入不整合交嵌入不整合。超覆不整合又叫超覆不整合又叫海侵不整合海侵不整合或或地理不整合地理不整合,是由于水,是由于水侵作用,在海侵作用,在海(湖湖)盆地的边缘地带,使越来越
17、新的地层直盆地的边缘地带,使越来越新的地层直接覆于剥蚀面之上而形成的新老地层之间的接触关系。其接覆于剥蚀面之上而形成的新老地层之间的接触关系。其在近岸处表现为角度不整合,向盆地内部常常为平行不整在近岸处表现为角度不整合,向盆地内部常常为平行不整合或整合接触所代替。合或整合接触所代替。非整合指沉积岩与变质岩或岩浆岩体之间的不整合,非整合指沉积岩与变质岩或岩浆岩体之间的不整合,也称异岩不整合。沉积岩与岩浆岩体的接触关系包括也称异岩不整合。沉积岩与岩浆岩体的接触关系包括侵入侵入接触接触和和沉积接触沉积接触两种。两种。2021/5/938异异岩岩不不整整合合2021/5/939几种埋藏地形示意图几种埋
18、藏地形示意图2021/5/940角度不整合在平面图上和剖面图上的表现角度不整合在平面图上和剖面图上的表现2021/5/941地质图地质图2021/5/942地质图地质图2021/5/943不整合的表现不整合的表现上图地质图;下图沿上图地质图;下图沿A-BA-B线的剖面图线的剖面图2021/5/944角角度度不不整整合合在在地地质质图图上上的的表表现现AB2021/5/945第四节第四节 潜山和披覆构造潜山和披覆构造 潜山潜山的早期含义是指被新地层覆盖埋藏的基岩古地貌的早期含义是指被新地层覆盖埋藏的基岩古地貌(古地形古地形)山头。在油田上现在所指的潜山比上述概念有山头。在油田上现在所指的潜山比上
19、述概念有所扩大,不仅指古地貌潜山,而且还包括古剥蚀面被构所扩大,不仅指古地貌潜山,而且还包括古剥蚀面被构造运动改造而形成并长期生长的古潜山。造运动改造而形成并长期生长的古潜山。潜山披覆构造是由不整合面潜山披覆构造是由不整合面(古剥蚀面古剥蚀面)所分割的两大所分割的两大部分构造组成,即剥蚀面以下是老岩层、岩体组成的部分构造组成,即剥蚀面以下是老岩层、岩体组成的(古古)潜山核部,剥蚀面以上是较新地层组成的披覆构造潜山核部,剥蚀面以上是较新地层组成的披覆构造 。潜山披覆构造示意图 披覆构造披覆构造通常是顶薄通常是顶薄的穹窿构造,而且为局的穹窿构造,而且为局部隆起无相应的向斜,部隆起无相应的向斜,在深
20、部该构造显著,其在深部该构造显著,其两翼有原始倾斜或地层两翼有原始倾斜或地层尖灭。尖灭。2021/5/946潜山的分类潜山的分类按地层按地层按岩性按岩性按构造按构造1.1.断块潜山断块潜山断层活动控制着潜山核部的增长幅度断层活动控制着潜山核部的增长幅度 。根。根据基岩断块体与断层的组合特征,又可进一步分为三类:据基岩断块体与断层的组合特征,又可进一步分为三类:(1)(1)单断式潜山单断式潜山 (2)(2)断阶式潜山断阶式潜山 (3)(3)地垒式潜山地垒式潜山2.2.褶皱潜山褶皱潜山由较老的地层形成的褶皱构造内幕被新地层由较老的地层形成的褶皱构造内幕被新地层埋藏的潜山。埋藏的潜山。3.3.残山残
21、山地史中的古地貌山。地史中的古地貌山。2021/5/947任丘单断式古潜山任丘单断式古潜山(据华北油田据华北油田)2021/5/948南孟断阶式古潜山南孟断阶式古潜山(据华北油田据华北油田)2021/5/949渤海白臼坨地垒式古潜山渤海白臼坨地垒式古潜山2021/5/950褶皱潜山剖面图褶皱潜山剖面图2021/5/951八里庄潜山构造图八里庄潜山构造图(上上)和剖面图和剖面图(下下)2021/5/952第三章第三章 岩石变形分析的力学基础岩石变形分析的力学基础第一节第一节 应力分析应力分析第二节第二节 变形分析变形分析第三节第三节 影响岩石力学性质和岩石变形的因素影响岩石力学性质和岩石变形的因
22、素第四节第四节 构造应力场构造应力场2021/5/953第一节第一节 应力分析应力分析2021/5/954 内内力力是是同同一一物物体体内内部部各各部部分分之之间间的的作作用用力力。在在未未受受外外力力作作用用时时,物物体体内内部部各各质质点点相相互互之之间间的的引引力力和和斥斥力力达达到到平平衡衡时时的的力力,使使物物体体保保持持一定的形状,这种力称为固有内力。一定的形状,这种力称为固有内力。当当物物体体受受一一定定外外力力作作用用时时,其其内内力力的的改改变变量量称称为为附附加加内内力力。其其作作用用是是为为了了阻阻止止物物体体继继续续变变形形并并力力图图恢恢复复原原来来形形状状。当当物物
23、体体的的附附加加内内力力超超过过一一不不限限度度时时,就就会会发发生生形形变变以以致破裂。致破裂。为了讨论方便,规定:物体不为了讨论方便,规定:物体不受外力作用时,其内力等于零;物受外力作用时,其内力等于零;物体受外力作用时,其附加内力简称体受外力作用时,其附加内力简称内力。内力和外力都是向量,对受内力。内力和外力都是向量,对受力物体来说,他们大小相等,方向力物体来说,他们大小相等,方向相反,且作用在同一条作用线上。相反,且作用在同一条作用线上。2021/5/955 应力应力是为表示内力的强度而引入的概念,通常把单位面积是为表示内力的强度而引入的概念,通常把单位面积上的内力称为应力。应力是向量
24、。当应力方向倾斜于它的作用上的内力称为应力。应力是向量。当应力方向倾斜于它的作用面时,总应力可以分解为两个分应力,与作用面垂直的分应力面时,总应力可以分解为两个分应力,与作用面垂直的分应力称为称为正(直)应力正(直)应力()、与作用面平行的分应力称为、与作用面平行的分应力称为扭(剪)扭(剪)应力应力()。如果一个截面上只有正应力而无扭应力作用,则)。如果一个截面上只有正应力而无扭应力作用,则该截面称为该截面称为主平面主平面,该正应力称为,该正应力称为主应力主应力。当正应力的方向当正应力的方向是向着作用面的称是向着作用面的称为为压应力压应力,用正值,用正值表示。当正应力的表示。当正应力的方向是离
25、开作用面方向是离开作用面的称为的称为张应力张应力,用,用负值表示。负值表示。2021/5/956 扭应力的方向扭应力的方向是与作用面平行的,是与作用面平行的,以使物体有顺时针以使物体有顺时针转动趋势者为转动趋势者为负负,有逆时针转动趋势有逆时针转动趋势者为者为正正。应该注意。应该注意应力符号规则与向应力符号规则与向量符号规则不同,量符号规则不同,应力的正负号与其应力的正负号与其截面外法线方向有截面外法线方向有关,而向量的正负关,而向量的正负号却以坐标轴方向号却以坐标轴方向为准。为准。2021/5/957 受受力力物物体体内内一一点点的的应应力力情情况况可可以以用用6 6个个独独立立的的应应力力
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