《油区构造解析》3-油区构造解析
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《油区构造解析》4-伸展构造解析
伸展变换构造
伸 展 变 换 构 造 位 置
伸 展 变 换 构 造 样 式
--
1
伸 展 变 换 构 造 样 式
--
2
伸 展 变 换 构 造 样 式
--
3
伸展变换构造 样式 – 4，5
伸 展 断 层 模 型
伸 展 断 块 构 造 与 圈 闭
伸展断块构造与圈闭地震剖面
伸展构造地震剖面
伸 展 构 造 圈 闭
同向调节断层
反向调节断层
铲式扇
正双重构造
(a)
变换断层 变换断层
(e)
宽缓背斜
构造鼻 构造鼻
构造鼻
(b)
变换断层
走向斜坡
地垒凸起
地垒凸起
宽缓背斜
(c)
(d)
斜向斜坡
(f)
(g)
(i)
走向斜坡
二、裂陷盆地的伸展构造样式
地堑与半地堑构造 铲式正断层上盘半地堑族系 变换构造带
剖面图
铲式正断层下盘三维模型
第四讲 伸展构造
正断层的基本特征 裂陷盆地的伸展构造样式 薄皮伸展构造
一、正断层的基本特征
1. 正断层类型 2. 正断层的组合 3. 正断层的相关构造变形
正断层
正断层是在水平引张力作用下形成的。按照安 德森断层形成模式，在σ1垂直、σ2以及σ3水 平纯剪切应力场中，岩层破裂将形成一对共轭 的正断层，正断层的倾角为60°±，共轭正断 层的交线为σ2方向。但是，自然界的正断层并 非都是共轭出现，其产状也并非总是60°±
变换断层 — 1
变换断层 — 2
伸 展 变 换 构 造 样 式
--
5
渤海湾盆地铲式正断层剖面
【研究生入学专业介绍】地质工程专业
【研究生入学专业介绍】地质工程专业（领域类别工程硕士，学科代码：085217）一、学科概况1．学科内涵表征地质工程领域是综合利用地质学、地球物理学、地球化学和工程学等多学科的理论和方进行矿产资源勘查、开发的工程评价和工程设计的学科领域。
为了体现培养特色，我校地质工程领域主要侧重油气田地质勘探工程和油气田开发地质工程中科技攻关、技术开发、工程设计与施工及工程规划与管理。
本领域与矿产普查与勘探、地球探测与信息技术、矿物学-岩石学-矿床学、构造地质、地球化学等学科相关。
2．学科发展历程我校相关学科的工学硕士培养可以追索到1953年建立的石油地质与勘探学科，当年在前苏联专家指导下就开始招收研究生。
我国学位制度建立后，1981年建立石油地质与勘探和应用地球物理硕士学科点，同年招收硕士学位研究生。
1998年开始招收地质工程领域工程硕士专业学位研究生，主要针对企业在职人员招生。
2009年，开始招收全日制工程硕士专业学位研究生。
3．培养条件及其它我校地质工程领域师资力量雄厚，教学科研条件完善。
建有“油气资源与探测国家重点实验室”、“油气成藏机理教育部重点实验室”，“地球探测与信息技术北京市重点实验室”等，实验室拥有国际先进水平的实验设备和分析仪器以及计算机软件，为学生的学习和科学研究提供良好的培养条件。
二、培养目标1．素质要求认真学习马列主义和毛泽东思想，坚持以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，坚持四项基本原则、拥护党的领导和方针，坚持解放思想和改革开放。
有献身科学、报效祖国的敬业精神，遵纪守法，积极为社会主要建设服务。
具有严谨的治学态度、优良的科学作风和学术道德，具有良好的创新精神和创新意识，具有团结协作的团队精神。
身体健康、心理素质好。
2．知识与能力要求地质工程领域工程硕士应具有本领域的坚实的基础理论和宽广的专业知识及管理知识，掌握解决工程问题的先进方法和现代技术手段，具有独立担负工程技术或工程管理工作的能力，具有较好的综合素质和较强的创新能力和适应能力。
地质资源与地质工程学科硕士研究生培养方案
地质资源与地质工程学科硕士研究生培养方案
学科代码：081800
一、培养目标：
1.认真掌握马克思主义基本理论，树立爱国主义思想，培养团队意识，具有很强的事业心和责任感，遵纪守法，具有良好的道德品质和学术修养，身心健康。
2.具有严谨的治学态度、优良的科学作风和学术道德；具有本学科领域较坚实宽广的基础理论和较深入系统深入的专门知识；具有学术创新能力、开拓精神和独立从事地质资源与地质工程学科领域科学研究工作的能力；在科学或工程技术研究领域取得明显成绩；具有良好的文化素养和综合素质。
3.掌握一门外语，能熟练阅读专业外文资料，并具有较好的科技写作能力。
二、培养方向：
1.油气地质与勘探
2.油气藏开发地质
3.油气田地质工程
4.地球物理探测方法与技术
5.测井理论、方法与技术
6.工程地球物理
三、学习年限：3年
四、学分要求：总学分最低30学分，必修课不得低于16学分。
备注：
1.对跨学科报考或同等学力录取的研究生，由导师指定补修本专业的本科主干课程2门，最多不超过4学分。
补修课所取得学分不记入总学分。
2.专业外语课程作为必修环节，由导师指导查阅一定数量的专业外文文献资料，在第三学期开题阶段提交一份外文文献阅读报告，交导师审查并评定成绩，通过后记1学分。
六、科学研究与学位论文：
执行《中国石油大学（华东）学术型硕士研究生培养工作有关规定》和《中国石油大学（华东）硕士研究生论文和答辩工作的有关规定》。
《油区构造解析》底辟构造
第六章 底辟构造 （diapiric structure）
底辟构造的一般特征 （以盐底辟为例） 盐底辟构造的形成条件和演化过程
底辟构造概念
地壳深部的塑性物质向上运移及其对上覆岩层的 构造作用，称为底辟作用（diapirism），底辟 作用形成的构造变形称为底辟构造。
底辟构造包括岩浆底辟形成的构造、变质岩底辟 形成的构造和低密度沉积岩层底辟形成的构造。
休息15分钟
核下岩层的变形样式
有些底辟构造纯粹属于自发形成的底辟构造， 即深埋于地下的低密度软弱岩层在上覆地层的 差异压力作用下向上运移而形成底辟构造。这 种底辟构造的核下岩层可以是缓倾斜的单斜岩 层或者近水平岩层
有些盐底辟构造的形成明显受到区域构造应力 场作用的影响，核下构造层的构造变形常常是 诱发底辟作用的重要因素。这种情况下，底辟 构造在平面上的分布可以有一定的方向性，与 区域构造线方向有关，底辟核下伏岩层中可能 发育有断层
沉积盆地中常见的底辟构造是盐岩、膏盐岩、泥 岩底辟作用形成的，其中又以盐岩形成的底辟构 造也普遍、最复杂。
底辟构造类型
根据底辟核的岩性分为：盐底辟、泥底 辟、岩浆岩底辟、变质岩底辟
根据底辟构造形成时的环境温度分为： 低温底辟、高温底辟
根据底辟核顶部埋藏深度分为：深层底 辟（≥3000米）、中层底辟（1200米— 3000米）、浅层底辟（＜1200米）
F .龟 背 式 褶 皱 构 造
盐底辟形成的龟背式构造
盐底辟核内部变形
底辟核内部一般都有复杂的柔流褶皱或肠 状褶皱，主要表现为盐岩层向上位移过程 中引起单层盐岩的拉薄和折叠加厚，一般 单层盐岩并不因为强烈褶皱变形而被拉断， 但盐岩底辟核内可能发育有韧性断层。
盐岩层内部的标志层面不能在地震剖面上 形成反射截面，所以底辟核内的褶皱变形 样式也显示不出来。
底辟构造的一般特征 （以盐底辟为例） 盐底辟构造的形成条件和演化过程
底辟构造概念
地壳深部的塑性物质向上运移及其对上覆岩层的 构造作用，称为底辟作用（diapirism），底辟 作用形成的构造变形称为底辟构造。
底辟构造包括岩浆底辟形成的构造、变质岩底辟 形成的构造和低密度沉积岩层底辟形成的构造。
休息15分钟
核下岩层的变形样式
有些底辟构造纯粹属于自发形成的底辟构造， 即深埋于地下的低密度软弱岩层在上覆地层的 差异压力作用下向上运移而形成底辟构造。这 种底辟构造的核下岩层可以是缓倾斜的单斜岩 层或者近水平岩层
有些盐底辟构造的形成明显受到区域构造应力 场作用的影响，核下构造层的构造变形常常是 诱发底辟作用的重要因素。这种情况下，底辟 构造在平面上的分布可以有一定的方向性，与 区域构造线方向有关，底辟核下伏岩层中可能 发育有断层
沉积盆地中常见的底辟构造是盐岩、膏盐岩、泥 岩底辟作用形成的，其中又以盐岩形成的底辟构 造也普遍、最复杂。
底辟构造类型
根据底辟核的岩性分为：盐底辟、泥底 辟、岩浆岩底辟、变质岩底辟
根据底辟构造形成时的环境温度分为： 低温底辟、高温底辟
根据底辟核顶部埋藏深度分为：深层底 辟（≥3000米）、中层底辟（1200米— 3000米）、浅层底辟（＜1200米）
F .龟 背 式 褶 皱 构 造
盐底辟形成的龟背式构造
盐底辟核内部变形
底辟核内部一般都有复杂的柔流褶皱或肠 状褶皱，主要表现为盐岩层向上位移过程 中引起单层盐岩的拉薄和折叠加厚，一般 单层盐岩并不因为强烈褶皱变形而被拉断， 但盐岩底辟核内可能发育有韧性断层。
盐岩层内部的标志层面不能在地震剖面上 形成反射截面，所以底辟核内的褶皱变形 样式也显示不出来。
油藏工程 (讨论如何利用油气藏生产动态数据进行开发动态分析)
ER=0.177+1.0753φ+0.00114f+0.1148522log (μo/κ)
开发早期：
3）大庆油区低渗透油田的六种经验公式：
公式一：
ER
0.3634
0.089 lg
K
o
0.011146
0.0007
f
公式二：
ER
0.3726
0.0893
lg
K
o
0.011235
公式三：
ER
ZJ1Ⅳ 409.7 31.94 291.19 6.36 22.73 32.62 217.8 14.66 A1H、A2H
ZH1Ⅰ下 56.7 3.52 1760.66 0.08 527.43 1.22 12.8 27.47 A3H
ZH1Ⅱ下 78.9 4.51 2086.37 0.08 405.02 1.34 64.7 6.98 A4H
生
合计 545.3 39.97 4138.22 6.52 131.02 26.82 295.3 13.54
数据来自开发生产专业信息系统
产
资
料
处
理
某油田：
开 发 井：4口水平井
动用探明储量：**×104m3
目前累积采油：**×104m3
采出程度：13.54％
综合含水：26.82％
日产油(m3/d)
试井解释方法及其应 用 常规试井分析包括压力降落测试、压力恢复试井、双
驱特征曲线形式。
方法 甲型 乙型 丙型 丁型
粘度 mPas 3～30
>30
3～30
<30
选用水驱曲线汇总表
表达式
可采储量计算公式
lgW a b N
开发早期：
3）大庆油区低渗透油田的六种经验公式：
公式一：
ER
0.3634
0.089 lg
K
o
0.011146
0.0007
f
公式二：
ER
0.3726
0.0893
lg
K
o
0.011235
公式三：
ER
ZJ1Ⅳ 409.7 31.94 291.19 6.36 22.73 32.62 217.8 14.66 A1H、A2H
ZH1Ⅰ下 56.7 3.52 1760.66 0.08 527.43 1.22 12.8 27.47 A3H
ZH1Ⅱ下 78.9 4.51 2086.37 0.08 405.02 1.34 64.7 6.98 A4H
生
合计 545.3 39.97 4138.22 6.52 131.02 26.82 295.3 13.54
数据来自开发生产专业信息系统
产
资
料
处
理
某油田：
开 发 井：4口水平井
动用探明储量：**×104m3
目前累积采油：**×104m3
采出程度：13.54％
综合含水：26.82％
日产油(m3/d)
试井解释方法及其应 用 常规试井分析包括压力降落测试、压力恢复试井、双
驱特征曲线形式。
方法 甲型 乙型 丙型 丁型
粘度 mPas 3～30
>30
3～30
<30
选用水驱曲线汇总表
表达式
可采储量计算公式
lgW a b N
《石油地质学》构造及石油地质学基础知识培训3
毛细管中液体上升的现象是毛细管力作用的结果。当两种不相混合的 液体呈相态接触，或一种液体与一种固体呈相态接触时，在界面上都 存在界面张力。 在充满油、气、水的岩层中，由于三者对岩石的界面张力不同，润湿 程度也就不同。例如，在相同条件下，水和石英的界面张力比己烷和 石英的界面张力大255尔格／厘米’。在相界面上，毛细管力指向润湿 性小的流体；在一般情况下，水比石油容易润湿岩石，因此，在岩石 孔隙中，当油水接触时，界面向水突出，毛细管指向石油，即接触角 所指的方向。
由于网状河呈固定的交织状多河 道河流，而且沉积与沉降速率保 持较长时间的均衡补偿，因此砂
体几何形态呈典型的窄而厚的交
织条带状砂体
国外已有许多网状河砂体作为油气储集层的报导 马岭油田延10组储集层被认为是近似于网状河属于限制性河谷充填沉积 马岭油田的主力油层。以砂砾岩为主，占剖面70％的厚度，矿物成熟度低， 局部可见泥石流沉积。岩相层序为多个小正韵律组成的总体和上变细的层序。 每个小韵律上有厘米级厚度的废弃充填物（纹层状粉砂或泥岩）。砂体内发 育数十厘米厚的大型交错层理。砂体呈典型的鞋带状，宽仅数百米，各层河 谷继承性相当强 储集层由于遭受强烈的成岩作用，已成为低渗透储集层
•
•
石油烃类的初次运移，主要发生在泥质岩孔隙度为30一10％ 的时期，起决定作用的因素之一，是压实作用。因此，可以 综合这两个条件（30—10％的孔隙度和60—100oC的温度）， 预测所勘探盆地的生油情况及油气藏形成情况。
在不同的地温梯度条件下，初次迁移时（埋藏深度1500～2800米） 的温度及形成大油藏的可能性
网状河的二维河流样式与辫状河相似，最主要的差别： • 网状河河道稳定，具有较低的宽/深比，因而具有排列完好 三维空间组合 • 辫状河具有高的河道宽／深比，以快速迁移为特征，在三维 空间上缺乏有序排列
由于网状河呈固定的交织状多河 道河流，而且沉积与沉降速率保 持较长时间的均衡补偿，因此砂
体几何形态呈典型的窄而厚的交
织条带状砂体
国外已有许多网状河砂体作为油气储集层的报导 马岭油田延10组储集层被认为是近似于网状河属于限制性河谷充填沉积 马岭油田的主力油层。以砂砾岩为主，占剖面70％的厚度，矿物成熟度低， 局部可见泥石流沉积。岩相层序为多个小正韵律组成的总体和上变细的层序。 每个小韵律上有厘米级厚度的废弃充填物（纹层状粉砂或泥岩）。砂体内发 育数十厘米厚的大型交错层理。砂体呈典型的鞋带状，宽仅数百米，各层河 谷继承性相当强 储集层由于遭受强烈的成岩作用，已成为低渗透储集层
•
•
石油烃类的初次运移，主要发生在泥质岩孔隙度为30一10％ 的时期，起决定作用的因素之一，是压实作用。因此，可以 综合这两个条件（30—10％的孔隙度和60—100oC的温度）， 预测所勘探盆地的生油情况及油气藏形成情况。
在不同的地温梯度条件下，初次迁移时（埋藏深度1500～2800米） 的温度及形成大油藏的可能性
网状河的二维河流样式与辫状河相似，最主要的差别： • 网状河河道稳定，具有较低的宽/深比，因而具有排列完好 三维空间组合 • 辫状河具有高的河道宽／深比，以快速迁移为特征，在三维 空间上缺乏有序排列
油区构造解析课件 9底辟构造：Diapirs+structure
盐滑脱
The primary salt weld recognized in the central part of the the line emphasizes the tectonic disharmony associated with the bottom of the salt layer. The overburden and sub-salt strata show quite different deformations. Salt roller
撒哈拉穹窿——理查德构造
理查德构造——相当于非洲之眼的眼球
非洲之眼是晚白垩纪碱性岩浆热液上 侵，沿灰质白云岩陆架的环状同生断 裂上侵，引发地表穹隆侵蚀和热液卡 斯特作用，由此而形成一个直径40公 里的眼珠状构造。
岩浆上侵穹窿？
含岩盐盆地的盐丘是是最常见的一类底劈构造，与油气关系密切。 世界含盐盆地分布
压扭性盐构造
Fig. 13- Compressive strike-slip structures (faulted conical-folds) induced by reactivation of fracture zones are frequent in South Atlantic margins. Loeme salt (Kwanza and South Congo basins) forms often the core of anticline structures. Similarly, the Oligocene unconformity is uplifted and locally eroded before being fossilised by Tertiary deepwater deposits.
油区构造解析
于另一个大陆板块之下，这种俯冲作用称为A型俯冲；
•相邻的两个大陆板块之间的边界称为碰撞型边界 （collision boundary）
二.全球板块构造系统
1.板块运动与板块边界
④走滑运动与转换断层
•相邻板块发生相对走滑
运动时，其边界则是以转
换断层（transform fault）接触，称为转换 边界；
在垂向上和横向上也 是有变化的； •大洋岩石圈和大陆 岩石圈的流变学特 征的差异十分明显 （图2-1）
第二章 板块构造与沉积盆地分类
第一节 岩石圈及其板块构造环境
二.全球板块构造系统
•板块构造学说是20世纪60年代在“海底扩张”学说基础
上发展起来的一门“新全球构造学说”；
•关键点：认为地球外壳的岩石圈包括六大板块以及一些
的地震波低速带之上的地球外壳；
•化学-矿物学的岩石圈；
第一节 岩石圈及其板块构造环境
一.岩石圈
2.岩石圈的组成
•依据：地震波速
①岩石圈具有分层性；
②岩石圈也有明显的横向不均一性；
一.岩石圈
2.岩石圈的组成
①根据岩石圈的分层性划分的其组成
•岩石圈宏观上包括被moho面（mohorovicic discontin--uity，上部P波波速显著增大，其下是一低 速层）分隔的地壳和上地幔（或称岩石圈地幔）两大部 分。
第一节 岩石圈及其板块构造环境
三.板块构造运动与盆地的沉降机制
盆地的沉降机制
4.岩石圈的板底垫托作用导致的下地壳负载作用； 5.下降岩石圈穿入软流圈的动力流；
6.高压相变导致的地壳密度增大。
第二章 板块构造与沉积盆地分类
第二节 沉积盆地类型
一.沉积盆地的分类原则
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围压：围压的增大，岩层承受构造应力的能力增 强，岩层强度增大，但是岩层的韧性也增大。
温度：随着温度的增高，岩层承受构造应力的能 力减弱，即强度减小，同时岩层的韧性也增大。
应变速率：应变速率愈高，岩层强度愈大，岩层 的脆性也增大。
流体和溶液作用：流体或溶液可以使岩层发生软 化，使岩层强度降低，也可能使岩层韧性增强 （？）。
破裂实验
实验表明，岩石发生剪切破裂时破裂面 与最小主应力轴的夹角为：
θ＝45°－（φ∕2） 岩石破裂与剪切应力有关，但也与正应力 有关
破裂准则
不同应力状态下岩石破 裂时破裂面在应力莫尔 圆上的点构成应力莫尔 τ 圆的包络线，称为破裂 包络线。
破裂包络线的方程可以 表示为：τn=C+μiσn
应变轴e1始终与最大压应力轴
纯剪切变形
σ1一致、最大主伸展应变轴e3
始终与最大张应力轴σ3一致。
原始状态
简单剪切变形：指岩石沿着单个
剪切应力方向发生剪切变形，总
体变形中的最大主收缩应变轴e1
与最大压应力轴σ1、最大主伸
展应变轴e3与最大张应力轴σ3
不一致，在变形过程中向同一方
向偏转。
简单剪切变形
τ
σ3
应力莫尔圆
与主应力平面垂直的任意截面上的应力方程是 一个圆的方程，称为“应力莫尔圆” （Mohr’s circle）。
τ
τ
τ max
（σ ，τ ）
σ3
2α σ1
σ3
σ2
σ1
σ
σ
τ max
有关应力的一些基本性质和各种特殊 的应力状态
截面法线方向与主应力方向夹角为45°的 截面上的剪应力最大
角应变也称为剪应变 （shear strain）
其中ψ表示原始相互
垂直的两条直线变形 后所增大或减小的角 度
11tan 22
应变椭圆
一个物体经过均匀变形，物体内的一个原始 球形标志将成为一个椭球。椭球的3个相互垂 直的轴也是原始球形标志中的3个相互垂直的 轴，它们只发生了正应变，剪应变为零。
族系是指来源相同、特征相似的一组实体。构 造族系是指在基本不变的边界条件下变形产生 的各种有成因联系的构造型式的集合体
“构造型式”主要是指不同特点的褶皱和断层 等岩层变形实体
“边界条件”是指作用在研究区域边界上的力 或应力、位移以及研究区域中岩层的主要物理 （力学）性质等
定义构造族系
构造层之间的关系：构造层之间的关系主要是 指盆地盖层与基底之间在变形前的原始特征及 接触方式
旋转
应力与岩层变形
作用在岩层内部的应力可以使每个单元体积发 生位移，从而导致岩层整体变形。单元体积位 移的大小和方向取决于该点的应力状态。
静水压力（孔隙流体压力）、静岩压力并不能 使岩层发生变形，使岩层变形主要是岩层内部 的差应力值。
差应力（Δσ）是指最大主应力与最小主应力之 间的差值，即Δσ＝（σ1－σ3）。
构造样式的概念
构造样式 是指一组相关构造的总体特征， 这些特征可以与其它地区或不同时代的另 一组相关构造进行区别和比较
构造样式主要是指几何形态，但是也具有 力学成因意义
在相同的动力学条件下可以出现不同的构 造样式
影响构造变形样式的主要因素
1) 地层的力学性质（相对能干性、层序的厚 度及垂向结构变化、是否能发生层间滑动）
第二讲 油区构造变形分析的理论基础
有关应变与变形的基本概念 有关构造族系和构造样式的基本概念 “构造确认”的基本原则 地震剖面构造解释的基本程序
一、有关应变与变形的基本概念
1. 应力、位移与应变 2. 岩石流变学特征与破裂准则 3. 递进变形 4. 褶皱与断层的形成机制 5. 影响岩层变形的因素
2) 岩层变形与地层形成的年代关系 3) 主动的变形机制 4) 变形与地表的关系（未影响到地表、地表
变形并发生剥蚀和充填、断层露出地表） 5) 先存构造的影响 6) 边界位移（指构造族系位移场内部的局部
位移和构造族系未考虑的边界位移）等。
二、有关构造族系和构造样式 的基本概念
1. 构造族系的概念 2. 构造样式的概念 3. 构造族系的分类
破坏、断层滑动等
几个阶段
弹性变形 假粘性永久应变
破坏
断层滑动
ε
岩层强度与破裂
抗压应力强度远远大于抗张应力强度和 抗剪应力强度
岩层破坏时产生的破裂一般是张破裂或 剪破裂
在地下的岩层，很少处于张应力状态 （即σ3＜0，有时局部可以处于张应力状 态），因此，多数破裂、特别是断层主 要是剪破裂，即岩层某截面上承受的剪 应力超过其抗剪强度时发生破裂
基底：①结晶基底；②准沉积基底；③变质基 底。它们的力学性质和物理特征的差异直接影 响到构造变形特征。
基底—盖层关系：①薄皮变形和②厚皮变形 位移场：①水平收缩；②差异垂直位移；③水
平伸展；④差异水平位移（走滑位移）和⑤区 域垂直位移
二、有关构造族系和构造样式 的基本概念
1. 构造族系的概念 2. 构造样式的概念 3. 构造族系的分类
l1
ψ
单元体边界 发生角应变
原始状态
主应变方向 发生线应变
线应变
其中l0是岩层的原始长 度，l1是岩层发生变形 后的长度。
e为正值时表示伸展应 变，e为负值时表示收
缩应变。
用β表示伸展系数 β＞1时表示伸展变形，
β＜1时表示收缩变形
el1l0 l0
l1 1e l0
角应变
最 大 主 伸 展 最 大 主 收 缩 应 变 轴e3 应 变 轴e1
l0
ψ l1
原 始 圆 标 志
1+e3 1+e1 应 变 椭 圆
位移与应变的关系
位移和应变与观测尺度有关，小尺度上的位 移可以体现出大尺度上的应变
l0
直移
l1
旋转
纯剪切变形与简单剪切变形
纯剪切变形：指岩石在差应力作
用下沿σ1方向缩短而沿σ3方向 伸长，总体变形中的最大主收缩
②结晶基底卷入构造系：结晶基底与沉积盖层一 起卷入变形，主要的断层一般都切割到结晶基 底中，沉积盖层与基底之间没有大型的区域性 滑脱断层或拆离断层作为变形的分隔界面
能干性
10 8 6 4 2 0
1.0 2.0 3.0
厚度 km 4.0
5.0
T1-2
P C
断坡 断坪
O
∈ 2-3 ∈ 1
断坡 断坪
6.0
7.0
黄骅盆地地层能干性指数
休息15分钟
二、有关构造族系和构造样式 的基本概念
1. 构造族系的概念 2. 构造样式的概念 3. 构造族系的分类
构造族系的基本概念
位移：指岩层发生的刚体位移，包括两种方式，直 移（translation）和旋转（rotation）
直移是指岩层沿某个方向发生整体位移使其改变其 原始位置而没有改变其原始产状
旋转是指岩层绕某个轴线发生整体转动使其位置和 产状都发生改变。
直移和旋转经常是同时发生的，使岩层的原始位置 和产状同时改变，即“位态”的变化。
Y
Z
YZ
Z 旋转中心点 为坐标原点
X
直移 X
（不改变产状，改变位置）
Y
旋转
（改变产状，相对与旋转中心 的距离不变）
X
应变
应变（strain）可以分为体积应变、长 度应变和角度应变，分别指单位体积的 体积变化、单位长度的长度变化和单位 角度的角度变化，分别称为体应变、线 应变和角应变。
l0
l0
5个构造族
④差异水平位移（走滑位移）构造族：研 究区域的岩层的构造变形主要是差异水 平位移的结果，研究区侧面边界上或主 要构造要素的相对走滑位移分量大于其 倾滑位移分量；
⑤区域垂直位移构造族：区域性隆升或沉 降，形成不整合面构造和拗陷盆地。
4个构造系
①盖层滑脱构造系：沉积盖层与基底之间存在大 型的区域性滑脱断层或拆离断层，盖层构造变 形发生在区域性滑脱断层上盘；这种构造变形 也称为薄皮构造（Thin skinned structure)
τ
τ
τ max
（σ ，τ ）
σ3
2α σ1
σ3
σ2
σ1
σ
σ
τ max
有关应力的一些基本性质和各种特殊 的应力状态
两个互相垂直的截面上的剪应力大小相等、 方向相反
τ
τ
τ max
（σ ，τ ）
σ3
2α σ1
σ3
σ2
σ1
σ
σ
τ max
有关应力的一些基本性质和各种特殊 的应力状态
水下一点的静水压力或地壳中一点的静岩压力（即 上覆岩石的压力）在σ—τ坐标系中位于σ轴上的一 点；同理，孔隙流体压力也是位于σ轴上的一点
一、有关应变与变形的基本概念
1. 应力、位移与应变 2. 岩石流变学特征与破裂准则 3. 递进变形 4. 褶皱与断层的形成机制 5. 影响岩层变形的因素
应力与应力方程
截面“n”上的正应力σn和剪应力τn分别为： σn＝（σ1－σ3）sin2θ τn＝（σ1－σ3）
Chc 8 6
Cht Chg
Jxw
O C
能 干性
4
2 Chch
0
0
2
Jxy
Jxt Qnj CJxhQnx
4
6
8
厚度（公里）
10
岩层能干性对构造样式的影响
地层能干性与断层角 度有关，能干岩层 （强硬岩层）的断层 切割角相对较大
单层厚度大的岩层的 能干性一般相对较大
能干岩层对变形样式 起主导作用
构造族系（structural family）一词最 早是Dahlstrom（1969）用来描述加拿大 落基山山前构造变形组合
温度：随着温度的增高，岩层承受构造应力的能 力减弱，即强度减小，同时岩层的韧性也增大。
应变速率：应变速率愈高，岩层强度愈大，岩层 的脆性也增大。
流体和溶液作用：流体或溶液可以使岩层发生软 化，使岩层强度降低，也可能使岩层韧性增强 （？）。
破裂实验
实验表明，岩石发生剪切破裂时破裂面 与最小主应力轴的夹角为：
θ＝45°－（φ∕2） 岩石破裂与剪切应力有关，但也与正应力 有关
破裂准则
不同应力状态下岩石破 裂时破裂面在应力莫尔 圆上的点构成应力莫尔 τ 圆的包络线，称为破裂 包络线。
破裂包络线的方程可以 表示为：τn=C+μiσn
应变轴e1始终与最大压应力轴
纯剪切变形
σ1一致、最大主伸展应变轴e3
始终与最大张应力轴σ3一致。
原始状态
简单剪切变形：指岩石沿着单个
剪切应力方向发生剪切变形，总
体变形中的最大主收缩应变轴e1
与最大压应力轴σ1、最大主伸
展应变轴e3与最大张应力轴σ3
不一致，在变形过程中向同一方
向偏转。
简单剪切变形
τ
σ3
应力莫尔圆
与主应力平面垂直的任意截面上的应力方程是 一个圆的方程，称为“应力莫尔圆” （Mohr’s circle）。
τ
τ
τ max
（σ ，τ ）
σ3
2α σ1
σ3
σ2
σ1
σ
σ
τ max
有关应力的一些基本性质和各种特殊 的应力状态
截面法线方向与主应力方向夹角为45°的 截面上的剪应力最大
角应变也称为剪应变 （shear strain）
其中ψ表示原始相互
垂直的两条直线变形 后所增大或减小的角 度
11tan 22
应变椭圆
一个物体经过均匀变形，物体内的一个原始 球形标志将成为一个椭球。椭球的3个相互垂 直的轴也是原始球形标志中的3个相互垂直的 轴，它们只发生了正应变，剪应变为零。
族系是指来源相同、特征相似的一组实体。构 造族系是指在基本不变的边界条件下变形产生 的各种有成因联系的构造型式的集合体
“构造型式”主要是指不同特点的褶皱和断层 等岩层变形实体
“边界条件”是指作用在研究区域边界上的力 或应力、位移以及研究区域中岩层的主要物理 （力学）性质等
定义构造族系
构造层之间的关系：构造层之间的关系主要是 指盆地盖层与基底之间在变形前的原始特征及 接触方式
旋转
应力与岩层变形
作用在岩层内部的应力可以使每个单元体积发 生位移，从而导致岩层整体变形。单元体积位 移的大小和方向取决于该点的应力状态。
静水压力（孔隙流体压力）、静岩压力并不能 使岩层发生变形，使岩层变形主要是岩层内部 的差应力值。
差应力（Δσ）是指最大主应力与最小主应力之 间的差值，即Δσ＝（σ1－σ3）。
构造样式的概念
构造样式 是指一组相关构造的总体特征， 这些特征可以与其它地区或不同时代的另 一组相关构造进行区别和比较
构造样式主要是指几何形态，但是也具有 力学成因意义
在相同的动力学条件下可以出现不同的构 造样式
影响构造变形样式的主要因素
1) 地层的力学性质（相对能干性、层序的厚 度及垂向结构变化、是否能发生层间滑动）
第二讲 油区构造变形分析的理论基础
有关应变与变形的基本概念 有关构造族系和构造样式的基本概念 “构造确认”的基本原则 地震剖面构造解释的基本程序
一、有关应变与变形的基本概念
1. 应力、位移与应变 2. 岩石流变学特征与破裂准则 3. 递进变形 4. 褶皱与断层的形成机制 5. 影响岩层变形的因素
2) 岩层变形与地层形成的年代关系 3) 主动的变形机制 4) 变形与地表的关系（未影响到地表、地表
变形并发生剥蚀和充填、断层露出地表） 5) 先存构造的影响 6) 边界位移（指构造族系位移场内部的局部
位移和构造族系未考虑的边界位移）等。
二、有关构造族系和构造样式 的基本概念
1. 构造族系的概念 2. 构造样式的概念 3. 构造族系的分类
破坏、断层滑动等
几个阶段
弹性变形 假粘性永久应变
破坏
断层滑动
ε
岩层强度与破裂
抗压应力强度远远大于抗张应力强度和 抗剪应力强度
岩层破坏时产生的破裂一般是张破裂或 剪破裂
在地下的岩层，很少处于张应力状态 （即σ3＜0，有时局部可以处于张应力状 态），因此，多数破裂、特别是断层主 要是剪破裂，即岩层某截面上承受的剪 应力超过其抗剪强度时发生破裂
基底：①结晶基底；②准沉积基底；③变质基 底。它们的力学性质和物理特征的差异直接影 响到构造变形特征。
基底—盖层关系：①薄皮变形和②厚皮变形 位移场：①水平收缩；②差异垂直位移；③水
平伸展；④差异水平位移（走滑位移）和⑤区 域垂直位移
二、有关构造族系和构造样式 的基本概念
1. 构造族系的概念 2. 构造样式的概念 3. 构造族系的分类
l1
ψ
单元体边界 发生角应变
原始状态
主应变方向 发生线应变
线应变
其中l0是岩层的原始长 度，l1是岩层发生变形 后的长度。
e为正值时表示伸展应 变，e为负值时表示收
缩应变。
用β表示伸展系数 β＞1时表示伸展变形，
β＜1时表示收缩变形
el1l0 l0
l1 1e l0
角应变
最 大 主 伸 展 最 大 主 收 缩 应 变 轴e3 应 变 轴e1
l0
ψ l1
原 始 圆 标 志
1+e3 1+e1 应 变 椭 圆
位移与应变的关系
位移和应变与观测尺度有关，小尺度上的位 移可以体现出大尺度上的应变
l0
直移
l1
旋转
纯剪切变形与简单剪切变形
纯剪切变形：指岩石在差应力作
用下沿σ1方向缩短而沿σ3方向 伸长，总体变形中的最大主收缩
②结晶基底卷入构造系：结晶基底与沉积盖层一 起卷入变形，主要的断层一般都切割到结晶基 底中，沉积盖层与基底之间没有大型的区域性 滑脱断层或拆离断层作为变形的分隔界面
能干性
10 8 6 4 2 0
1.0 2.0 3.0
厚度 km 4.0
5.0
T1-2
P C
断坡 断坪
O
∈ 2-3 ∈ 1
断坡 断坪
6.0
7.0
黄骅盆地地层能干性指数
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二、有关构造族系和构造样式 的基本概念
1. 构造族系的概念 2. 构造样式的概念 3. 构造族系的分类
构造族系的基本概念
位移：指岩层发生的刚体位移，包括两种方式，直 移（translation）和旋转（rotation）
直移是指岩层沿某个方向发生整体位移使其改变其 原始位置而没有改变其原始产状
旋转是指岩层绕某个轴线发生整体转动使其位置和 产状都发生改变。
直移和旋转经常是同时发生的，使岩层的原始位置 和产状同时改变，即“位态”的变化。
Y
Z
YZ
Z 旋转中心点 为坐标原点
X
直移 X
（不改变产状，改变位置）
Y
旋转
（改变产状，相对与旋转中心 的距离不变）
X
应变
应变（strain）可以分为体积应变、长 度应变和角度应变，分别指单位体积的 体积变化、单位长度的长度变化和单位 角度的角度变化，分别称为体应变、线 应变和角应变。
l0
l0
5个构造族
④差异水平位移（走滑位移）构造族：研 究区域的岩层的构造变形主要是差异水 平位移的结果，研究区侧面边界上或主 要构造要素的相对走滑位移分量大于其 倾滑位移分量；
⑤区域垂直位移构造族：区域性隆升或沉 降，形成不整合面构造和拗陷盆地。
4个构造系
①盖层滑脱构造系：沉积盖层与基底之间存在大 型的区域性滑脱断层或拆离断层，盖层构造变 形发生在区域性滑脱断层上盘；这种构造变形 也称为薄皮构造（Thin skinned structure)
τ
τ
τ max
（σ ，τ ）
σ3
2α σ1
σ3
σ2
σ1
σ
σ
τ max
有关应力的一些基本性质和各种特殊 的应力状态
两个互相垂直的截面上的剪应力大小相等、 方向相反
τ
τ
τ max
（σ ，τ ）
σ3
2α σ1
σ3
σ2
σ1
σ
σ
τ max
有关应力的一些基本性质和各种特殊 的应力状态
水下一点的静水压力或地壳中一点的静岩压力（即 上覆岩石的压力）在σ—τ坐标系中位于σ轴上的一 点；同理，孔隙流体压力也是位于σ轴上的一点
一、有关应变与变形的基本概念
1. 应力、位移与应变 2. 岩石流变学特征与破裂准则 3. 递进变形 4. 褶皱与断层的形成机制 5. 影响岩层变形的因素
应力与应力方程
截面“n”上的正应力σn和剪应力τn分别为： σn＝（σ1－σ3）sin2θ τn＝（σ1－σ3）
Chc 8 6
Cht Chg
Jxw
O C
能 干性
4
2 Chch
0
0
2
Jxy
Jxt Qnj CJxhQnx
4
6
8
厚度（公里）
10
岩层能干性对构造样式的影响
地层能干性与断层角 度有关，能干岩层 （强硬岩层）的断层 切割角相对较大
单层厚度大的岩层的 能干性一般相对较大
能干岩层对变形样式 起主导作用
构造族系（structural family）一词最 早是Dahlstrom（1969）用来描述加拿大 落基山山前构造变形组合