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1、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,2021/2/18,2,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,2021/2/18,3,裂缝溶洞网络系统,2021/
2、2/18,4,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,2021/2/18,5,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
3、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,2021/2/18,6,（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,2021/2/18,7,构造作用
4、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
5、越大。,2. 裂缝成因,2021/2/18,8,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。,2021/2/18,9,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
6、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。,2021/2/18,10,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）。,2021/2/18,11,华莹西构造裂缝发育模式(一)喜山运动以前形成的区域缝,2021/2/18,12,华莹西构造裂缝发育模式(二)喜山运动早期形成的区域缝,2021/2/18,13,华莹西构造裂缝
7、发育模式(三)褶皱形成时产生的局部构造缝和复合构造缝,2021/2/18,14,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,2021/2/18,15,成因综合模式及裂缝与构造的关系图,2021/2/18,16,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,2021/2/18,17,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
8、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,2021/2/18,18,3. 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。,2021/2/18,19,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
9、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,2021/2/18,20,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,2021/2/18,21,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
10、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,2021/2/18,22,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
11、分类,2021/2/18,23,构造缝合线,2021/2/18,24,构造缝合线,2021/2/18,25,原生缝合线,2021/2/18,26,原生缝合线,2021/2/18,27,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,2
12、021/2/18,28,（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,2021/2/18,29,按裂缝与主构造(褶皱断层)的关系分类,2021/2/18,30,按裂缝与岩层产状的关系分类,2021/2/18,31,2021/2/18,32,2、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(75 90) 斜交缝(15 75) 低角度缝( 0 15) 王允诚的分类 垂直缝( 75 90) 高角度斜交缝(
13、75 45) 低角度斜交缝(45 15) 水平缝( 0 15),2021/2/18,33,高角度斜交缝,2021/2/18,34,斜交缝,2021/2/18,35,斜交缝(两组),2021/2/18,36,低角度斜交缝,2021/2/18,37,水平缝,2021/2/18,38,斜交缝、水平缝,2021/2/18,39,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,2021/2/18,40,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,2021/2/18,41,2021/2/18,42,张节理,2
14、021/2/18,43,剪节理组成的雁行带,2021/2/18,44,张剪节理发育带,2021/2/18,45,Calaveras Fault Hollister, California,现代高速公路上的张剪节理,2021/2/18,46,7、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,2021/2/18,47,区域构造缝,2021/2/18,48,棋盘格子状裂缝,2021/2/18,49,“
15、X”型的剪切裂缝,2021/2/18,50,多组裂缝互相切割,2021/2/18,51,早期平面上区域性剪裂缝,2021/2/18,52,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,2021/2/18,53,褶皱伴生缝(剖面剪切缝),2021/2/18,54,与褶皱有关的节理形成过程,2021/2/18,55,纵张缝,2021/2/18,56,斜向共轭剪切缝,2021/2/18,57,8、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
16、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。,2021/2/18,58,断层伴生缝,2021/2/18,59,断层附近的裂缝,2021/2/18,60,断层派生缝,断层与裂缝关系示意图,2021/2/18,62,派生张裂缝,2021/2/18,63,断层派生张裂缝,2021/2/18,64,断层派生张裂缝,2021/2/18,65,9、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
17、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。,2021/2/18,66,重张裂缝,2021/2/18,67,追踪张裂缝,2021/2/18,68,10、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。,2021/2/18,69,4. 裂缝的特征,202
18、1/2/18,70,1.剪节理：由剪应力产生的脆性破裂面。 主要特征： 产状稳定，沿走向和倾向延伸较远； 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,2021/2/18,71, 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,2021/2/18,72, 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,2021/2/18,73,2. 张节理：由张应力产生的破裂面。 主要特征： 产状不稳定，延伸不远，单条节理短而曲折 节理面粗糙不平，无擦痕； 多开口，常被矿脉充填，脉宽变化大，脉壁不平直； 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,2021/2/18,74,张节理绕过砾石和切过砾石示意图,4. 裂缝的特征,2021/2/18,75,追踪“X”型剪节理发育成追踪张节理；,4. 裂缝的特征,2021/2/18,76,雁列式张节理,4. 裂缝的特征,