逆断层控制构造裂缝发育的力学机制模拟
鄂西渝东区构造裂缝发育特征及力学机制_
第21卷第期2016年10月机理窑模式鄂西渝东区构造裂缝发育特征及力学机制图1鄂西渝东区构造单元划分(a )及典型地质剖面(b )地层界线根据1:250万地质图改绘用有限元法进行褶皱的应力场数值模拟,并结合裂缝的野外观察及其发育的构造部位,探讨了褶皱、应力场与裂缝三者的相互关系,以期为认识褶皱区的裂缝发育规律提供现实的和实验的依据。
1地质背景鄂西渝东区地理位置上处在长江以南、乌江以北、建始—彭水断裂以西(图1a ),总面积20600km 2。
区内有一系列的北东向隔档式褶皱带,自西向东包含方斗山复背斜、石柱复向斜、齐岳山复背斜和利川复向斜等四个主体构造单元,区内东南角还包含武隆凹陷和老厂坪复背斜等两个小型构造单元[14-16]。
方斗山复背斜、石柱复向斜和齐岳山复背斜自北而南呈“S ”形展布[15,17]。
区内出露的地层属于扬子地层区,在空间上呈北东—南西向的带状展布。
根据地质图及野外实地观察,地层从老到新有:震旦系上部的灯影组浅海相碳酸盐岩和硅质岩;寒武系下部的粉砂质泥页岩和中上部的碳酸盐岩;奥陶系中下部的碳酸盐岩;上奥陶统五峰组与下志留统龙马溪组下段的黑色、深灰色泥页岩;下志留统龙马溪组上段的黄绿色粉砂质泥页岩及罗惹坪组的灰绿色、浅灰色泥质粉砂岩。
泥盆系和石炭系在研究区已剥蚀殆尽。
震旦系至石炭系仅在齐岳山复背斜东南端的老厂坪复背斜出露(图1a);二叠系底部夹煤线的页岩和中上部厚层的石灰岩、硅质灰岩出露于方斗山复背斜、齐岳山复背斜核部;三叠系下部的碳酸盐岩及中上部的碎屑岩在背斜两翼对称分布,区内大面积出露侏罗系的粉砂岩、砂岩;白垩系及以上地层在区内几乎被全部剥蚀。
参考颜丹平等[11]以岩石单轴抗压强度划分滑脱层的判别标准,本文以岩性为主要依据划分了能干层(相同变形条件下,不宜发生黏性流动)和非能干层,碳酸盐岩、砂岩、粉砂岩层为能干层,泥质岩、页岩层为非能干层。
鄂西渝东区印支运动前以差异升降运动为主,印支运动使全区整体抬升,结束海侵历史,晚三叠世—侏罗纪本区再次沉降,接受了晚三叠世—侏罗纪沉积[15]。
第十三章 逆冲推覆构造
是由逆冲断层及其上盘推覆体或逆冲岩席组合而成的 大型至巨大型的构造，主要产出于造山带前陆，是挤压或压 缩作用的结果。
本章主要内容
一、逆冲推覆构造的组合型式 二、逆冲推覆构造的几何结构 三、逆冲推覆的驱动机制 四、逆冲推覆与重力滑覆的区别
第一节 逆冲推覆构造的组合型式 1 叠瓦式逆冲断层
2）变形强度、变形性状和变形结构等方面有显著差 异。
3）分段标志往往是横切逆冲断层的平移断层或变 形强化带。
第三节 逆冲推覆构造的扩展
1. 前展式或背驮式（Piggyback propagation）
新的逆冲断层发育在老的逆冲断层之下，断层依次向前方 （前陆）扩展，增生在前锋。
2. 后展式或上叠式（Overstep propagation）
2 断展褶皱作用(Fault-propagation folding)——逆 冲岩席在开始爬升过程中引起的褶皱作用。褶皱形 成于逆冲断层的终端，褶皱发生与断坡形成同时。
3 断滑褶皱作用(Detachment folding)——逆冲岩席 在顺层滑动过程中引起的褶皱作用。与断坡无关， 褶皱也形成于逆冲断层的终端。
1）多次推覆，叠置形成堆 拄（nappe rill）。
2）应变不均匀，接触面处 应变最强。可达100：1（Ｘ： Ｚ）
3）变形自下向上趋于复杂，
4）各种伴生、派生构造明 显自下向上变化。
3 逆冲推覆构造的分段：
指逆冲断层沿走向上的分段变化。
1）沿走向各分段上的逆冲断层运移量或压缩量的总 和基本一致，不同分段上可能出现明显的变化。
二 关于驱动力问题（动力学 至今仍没有得到很好解决的
问题）
1 水平挤压力
矛盾1. 挤压作用力与推覆体所能承受的最大应力：数十 甚至数百公里的推覆体若作长距离运移所需要的作用力非 常巨大，远远超过了岩石强度，岩席早在运移前就已破裂，
3DMove软件介绍
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大庆长垣构造演化特征研究——基于构造物理模拟分析
摘要大庆长垣构造演化特征研究：基于构造物理模拟分析摘要定量化、立体化、综合化、动态化和模拟仿真等新兴模式广泛的应用于含油气盆地构造以及与油气聚集关系的研究中，新理念、新格架、新序列不断的促进石油构造领域发展。
密切联系石油构造与石油地质学，有利于推动勘探的快速发展，其中新构造观对油气富集规律、油藏形成特点的地质构造背景的研究以及对老油区挖潜和开拓油气新区、新领域、新类型的勘探均具有重要指导作用。
作为松辽盆地中央坳陷区内的二级构造单元之一，大庆长垣占大庆油田总产量的九成以上，因此对于大庆长垣构造演化特征的研究必不可少。
然而，大庆长垣经历了复杂的构造运动，对于其所受构造应力环境、形成机制及构造演化规律存在争议，这些问题都限制了该区域勘探研究工作的进行，因此有必要对大庆长垣的构造几何特征、构造演化特征进行分析研究。
为了更加清楚的认识大庆长垣的构造特征，本文以地震剖面解释以及前人资料为基础，结合成盆动力学、构造地质学以及沉积地质学等基本理论知识和几何分析方法，以构造物理模拟为研究手段，对大庆长垣断裂系统、构造样式和构造演化规律进行系统的分析研究，为下一步的油气勘探工作奠定坚实可靠的基础。
研究取得了符合实际区域构造变形特征的构造地质认识，主要认识如下：（1）大庆长垣整体的构造体系由近NS向大庆长垣、NE向局部构造、NE 向逆断层、NW向正断层和NW向断块组成，是由形态、性质、等级、序列及方向都相异的构造在相同的挤压构造环境下形成的构造带，在空间展布、发生发展及力学机制等方面大庆长垣的各个构造存在相互的联系。
（2）从形成机制出发，结合构造物理模拟实验得出结论，大庆长垣整体为断层型正反转构造，沉降中心形成于断陷期；反转期主要以正向构造为特点，反转期沿先存断层面逆冲活动，从而完成挤压变形产生的缩短。
（3）通过构造物理模拟实验得出结论，并且结合实际形态进行对比，认为大庆长垣地区的断陷总体形态呈NNE条带状，这是由于NNE向的头台-黑鱼泡基底断裂起着主控作用。
《构造地质学》课程笔记
《构造地质学》课程笔记第一章绪论一、构造地质学的内涵和构造规模1. 构造地质学定义：构造地质学是地球科学的一个分支，它专注于研究地球岩石圈的结构、构造、形成过程、演化历史以及控制这些过程的动力学机制。
它涉及从微观到宏观尺度的地质现象，包括地层、岩体、断裂、褶皱等。
2. 研究内容详述：（1）地质体的形态、产状、规模和组合特征：研究不同类型地质体的外部形态、空间排列、大小和相互之间的组合关系，如断层、褶皱、节理等。
（2）地质体的形成、演化和改造过程：探讨地质体从形成到改造的整个地质历史过程，包括构造运动、岩浆活动、变质作用等。
（3）地质体之间的相互关系及其在地球动力学过程中的作用：分析地质体之间的相互作用，以及它们在板块构造、地壳运动等地球动力学过程中的角色。
3. 构造规模划分详述：（1）大型构造：涉及整个板块或大陆规模的构造，如板块边界、地槽-地台、造山带等。
（2）中型构造：介于大型和小型构造之间，如区域性的褶皱带、断裂带、火山带等。
（3）小型构造：在更小的尺度上，如单个褶皱、断层、节理、面理等。
二、地质构造的类型和关系1. 地质构造类型详述：（1）原生构造：在岩石形成过程中直接形成的构造，如层理、波痕、泥裂等沉积构造。
（2）次生构造：岩石形成后，在后期地质作用下形成的构造，如褶皱、断层、节理等。
（3）复合构造：原生构造和次生构造相互叠加、改造形成的复杂构造，如叠加褶皱、复合断层等。
2. 地质构造之间的关系详述：（1）成因关系：不同构造之间的成因联系，如断层活动可能导致褶皱的形成。
（2）时间关系：不同构造形成的时间顺序，如先形成断层，后形成褶皱。
（3）空间关系：不同构造在空间上的分布和排列方式，如断层与褶皱的相互切割关系。
三、构造分析的基本方法1. 地质观察详述：（1）观察地质体的形态、产状、规模、组合特征：通过野外实地观察，记录地质体的各种特征。
（2）使用地质罗盘、GPS等工具进行精确测量：测量地质体的产状、方位等参数。
断裂系统形成机制：来自物理模拟实验的新启示
模 拟 至 今仍 是 构 造 模 拟最 为 经 济 有 效 的 方 法 ， 管 这 一 尽
方 法 已有 近 ２ ０年 的研 究 历 史［］ 新 的实 验 室 目前 仍 在 ０ 。，
不断兴建之中。
近 ２ ０年来 ， 造 物 理 模 拟 研 究 涉 及 了几 乎 所 有 类 ０ 构 型 的构造 过 程 ， 括 伸 展 、 压 、 滑 、 辟 及 重 力 滑 动 包 挤 走 底 等， 已经为 构造 过 程 与 动 力 学 机 理研 究 提 供 了许 多 新 的
Ｒ ｅ ｅ Ａ ｒ ｉｌ ｖｉｗ ｔｃ ｅ
Ｃ ｉ ｅｅ ｕ ｎ ｌｏ ａ ｕ ｅ Ｖｏ ３ ｏ ５ ｈ ｎ ｓ ｒ ａ ｆ Ｎ ｔ ｒ Ｊｏ １ ３Ｎ ．
．
断 裂 系 统 形 成 机 制 ： 自物 理 模 拟 实 验 的 新 示 ＊ 来 启
周 建 勋
教授 ， 国石油大学 （ 京） 中 北 油气 资 源 与 探 测 国家 重 点 实 验 室 ， 京 １ ２ ４ 北 ０２９ ＊国家 自然科 学 基 金 项 目（０ ７ １３ ４８２４）
在伸 展 、 压 和反 转这 三 类 最 常 见构 造 中 ， 择介 绍 几个 挤 选 笔者认 为较典 型 、 具 良好启示 作用 的实例 ， 读者 参考 。 且 供
系 统 形成 机 制 分析 ， 主要 依 据库 仑 破 裂 准 则 及 其 相 关 的
安 德 森 断层 成 因模 式 。然 而 ， 仑 破 裂 准 则 是 从 小 变 形 库 岩 石 力学 实 验 归纳 的力 学 准 则 ， 自然 界 中断 裂 系 统 大 但 多 与 大 变 形 构 造 过 程 有 关 ， 、 变 形 问 题 在 力 学 上 分 大 小 属 不 同 范 畴 ， 究 思 路 和 方 法 存 在 明 显 不 同Ⅲ 。 因 此 ， 研 库 仑 破裂 准 则 及 安 德 森 断 层 成 因模 式 并 非 总 能 对 断 裂
构造地质学名词解释 (8)
答：剪节理是剪应力作用发生的破裂面，其特征为产状稳定，沿走向延伸远，沿倾向切割深；节理面平滑；擦痕发育；充填脉平直；常切割砾石；多组成Ｘ型共轭节理系或近等距的单组节理带；剪节理有时表现为由斜列小节理组成的羽列带；节理尾端常形成折尾、菱形结环或分叉。
３１。试述张节理的识别标志
４０。识别断层的地貌标志
答：断层活动及其存在，常常在地貌上有明显表现，它为观察和确定断层提供了重要线索。（１）断层崖；（２）断层三角面；（３）错断的山脊；（４）山岭和平原的突变；（５）串珠状湖泊洼地；（６）带状分布的泉水和地震震中；（７）水系特点。
５。构造地质学的研究意义。
答：构造地质学的研究意义理论上在于阐明地质构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳构造的演化和地壳运动的规律及其动力来源；而实践意义在于应用 地质构造的客观指导产生实践，解决矿产分布、水文地质、工程地质、地震地质及环境地质等方面有关的问题。
６。沉积岩有哪些原生构造可以判别岩层的顶底面？
３７。断层几何要素及其组成部分
答：断层的几何要素包括断层的基本组成部分以及与阐明断层空间位置和运动性质有关的具有几何意义的要素。包括断层面、断盘、位移。
３８。试述断层的识别标志
答：断层分类涉及到诸如地质背景、运动方式、力学机制和各种几何关系等因素，因此有不同的断层分类。（一）按断层与有关构造的几何关系分类：（１）根据断层走向与岩层走向的关系分为：走向断层、倾向断层、斜向断层、顺层断层；（２）根据断层走向与褶皱轴向（或区域构造线）之间的几何关系分为：纵断层、横断层、斜断层；（二）按断层两盘的相对运动分为：正断层、逆断层、平移断层。
３９。识别断层的地貌标志
答：断层活动的特征会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来，这些特征即所谓的断层标志，它是识别断层存在的主要依据。（一）构造标志：（１）构造线、面或地质体不连续：岩层、矿体等被错开；岩脉、岩墙、岩床和岩体相带等被错开；褶皱枢纽、不整合面、早期断层面、片理、线理、变质相带等被错开；（２）断层面或断层带中特征：发育擦痕、阶步；构造透镜体及各种构造岩（断层岩）；揉褶皱等；（３）派生构造：牵引褶皱、派生小褶皱、羽状节理（羽状张节理、羽状剪节理）；（４）地层标志：地层重复与缺失（地层重复应注意与褶皱造成的重复的区别；缺失应注意与不整合造成的缺失的区别）；（５）岩浆活动和矿化带；（６）岩相和厚度急变带；（７）物探标志。（二）地貌标志：（１）断层崖；（２）断层三角面；（３）错断的山脊；（４）山岭和平原的突变；（５）串珠状湖泊洼地；（６）带状分布的泉水和地震震中；（７）水系特点。
大陆构造的变形变位机制
澜
金
沧
沙
江
江
楔状（wedging）或鳄鱼式（crocodile）碰撞带构造 赵永贵等1992；钟大赉， 1998
碰撞带平面展布曲折 不同地段对冲方式不同
秦岭-大别碰撞带 平面展布（Indentation）
秦岭-大别碰撞带深部 楔状(鳄鱼式)构造
扬子板块俯冲到秦岭地块之下 中朝板块俯冲秦岭地块到之下
（2）、沉积盖层厚度不均一、陆块上部岩石强 度较低；
（3）、陆块经受了多期碰撞、拼合，基底断裂与弱化 带的构造继承性，基底构造影响盖层构造；
（4）、元古代以来，尤其是中生代以来，周邻板块构 造作用较强，板内应力场多期次、多方向地发 生变化。
T
印支期
J-K11
燕山期
陆壳陆幔型岩石圈 陆壳洋幔型岩石圈 大洋岩石圈
微区研究，大于 100 Ma较好
• Pb-Pb法，物源 • K-Ar法， 中新生代较适用 • 同构造期变质矿物的挑选是关键 (糜棱岩、韧性
剪切带, 矿物标型特征研究)
研究适合于中国碰撞带的 地化图解，
谨慎使用已有地化-构造图解
岛弧与板内岩浆带差别？ 大洋玄武岩与幔源玄武岩的区别？
大力加强微量元素与微区研究
中国大地构造的主要特色
小地块 多拼合 板块内 强变形
一、板内变形的动力学机制
•特 征 •影响因素 •动力学机制
中国大地构造的基本特征
• 许多小陆块所组成。 • 一系列强烈的褶皱、断裂（包括逆掩断层）或十分
微弱的构造变形（仅发育张、剪节理），强度不同 的构造变形常常可以混杂地组合在一起(并非带状)
Tectonophysics , 305: 1-3
1997年9月 GSA Penrose Conference
岩石力学参数对裂缝发育程度的影响
岩石力学参数对裂缝发育程度的影响岳喜伟;戴俊生;王珂【摘要】弹性模量（ E）、泊松比（μ）及密度（ρ）是岩石的重要力学参数，当其他条件一致时，在一定程度上影响着裂缝的发育。
以塔里木盆地某气田为研究区，在造缝期古应力场分析的基础上，利用储层裂缝数值模拟技术，计算得到储层裂缝孔隙度；再以裂缝孔隙度为指标，分析岩石力学参数对裂缝发育程度的影响。
研究结果表明，裂缝孔隙度随弹性模量的增加而增大，同等应力条件下，弹性模量越大，裂缝孔隙度越高，破裂程度越大；泊松比小于0�2时，裂缝孔隙度随泊松比增加而逐渐下降；泊松比超过0�2后，裂缝孔隙度随泊松比增加而逐渐增大；岩石密度对裂缝孔隙度的影响不大，基本上可以忽略。
%Elasticity Modulus, Poisson Ratio and density are key mechanical parameters of rocks. They have effect on development of fracture with other conditions unchanged. The study area of this paper is a gasfield in Tarim Basin. Based on the analysis of palaeo⁃stess field, we calculate the porosity of reservoir fracture through numerical simulation technique. Then we use the fracture porosity as index, and analyze the rock mechanics parameters influence on fracture development. The results show that with the elasticity modulus increasing, the fracture porosity increase, the lager the elasticity modulus the easierfor rocks to rupture under the same stress; and when the Poisson Ratio is less than 0�2, with the Poisson Ratio increasing, the fracture porosity decrease;the Poisson Ratio is larger than 0�2, with the Poisson Ratio increasing, the fracture porosity increase. In addition, fracture porosity is not affected by rock density and can be ignored.【期刊名称】《地质力学学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】7页(P372-378)【关键词】弹性模量;泊松比;密度;裂缝孔隙度;数值模拟【作者】岳喜伟;戴俊生;王珂【作者单位】中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛266580;中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛266580;中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TU454储层构造裂缝是油气田勘探开发的重要研究内容。
我国采动地裂缝形成机理研究进展
我国采动地裂缝形成机理研究进展1. 本文概述随着我国城市化进程的加快和矿产资源开发的深入，采动地裂缝问题日益凸显，对城市安全、生态环境和人民生活造成了严重影响。
采动地裂缝是指在矿产资源开采过程中，由于地下岩层的应力状态发生改变，导致地面出现的裂缝现象。
本文旨在系统梳理我国采动地裂缝形成机理的研究进展，分析现有研究成果的优势与不足，为今后相关研究和实践提供理论依据和技术支持。
本文将对采动地裂缝的定义、分类及其在我国的主要分布区域进行概述，明确研究的对象和范围。
本文将详细回顾和总结我国采动地裂缝形成机理的研究历程，包括早期基于地质力学的研究和近年来结合遥感技术、数值模拟等手段的多学科交叉研究。
接着，本文将对现有的研究成果进行梳理，分析各种形成机理的合理性、适用范围及其在实践中的应用情况。
本文还将探讨当前研究中存在的问题和挑战，如监测数据的不足、模拟方法的局限性等，并展望未来的研究方向，如大数据分析、人工智能等技术在采动地裂缝研究中的应用前景。
通过本文的研究，旨在为我国采动地裂缝的防治工作提供科学依据，促进矿产资源开发与环境保护的协调发展。
2. 采动地裂缝的基本概念与特征采动地裂缝，也称为采矿引起的地面裂缝，是指在地下矿产资源开采过程中，由于岩体的应力重新分布和变形，导致地表产生的裂缝现象。
这一现象在煤炭、金属矿等地下资源开采过程中尤为显著，它不仅影响了地面的生态环境，还可能对周边的建筑设施和人民生命安全构成威胁。
采动地裂缝的形成是一个复杂的地质过程。
地下开采活动破坏了岩体的原始应力平衡状态，使得周围的岩体产生应力集中或释放。
当应力积累到一定程度，超过岩体的强度极限时，岩体会发生破坏，形成裂缝。
随着开采活动的进行，采空区的体积逐渐增大，上覆岩层的重量使得采空区上方的岩层产生弯曲和下沉，进一步加剧了裂缝的形成和扩展。
采动地裂缝的特征主要表现在以下几个方面：一是裂缝的走向和分布与采空区的位置、形状和大小密切相关，往往呈现出一定的规律性二是裂缝的宽度和深度受到多种因素的影响，如岩体的性质、开采方式、开采强度等三是裂缝的发育过程具有动态性，随着开采活动的进行，裂缝可能不断扩大或延伸，甚至可能诱发地表塌陷等更为严重的地质灾害。
地裂缝破裂扩展的物理模型试验及数值模拟研究现状
地裂缝破裂扩展的物理模型试验及数值模拟研究现状作者：杨丽王媛张琬茜来源：《城市建设理论研究》2013年第24期摘要地裂缝是发育于地壳表层岩土介质的不连续或错断现象，地裂缝发生的频率和灾害程度正逐年加剧，对城市的建设造成了很大程度的破坏，国内许多专家学者对地裂缝的研究进行了研究，本文对地裂缝的物理模型试验及数值模拟研究进行了阐述。
关键词地裂缝破裂扩展数值模拟物理模型试验中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：开展地裂缝调查和探测，并确定隐伏地裂缝可能出露地表的位置、影响带宽度，是进行地裂缝灾害有效防治的基础，也是当前地裂缝研究中的重要任务，对于认识地裂缝致灾机理和有效避免地裂缝灾害具有重要的理论和工程实际意义。
下面就从地裂缝物理模型试验及地裂缝影响带宽度数值模拟两个方面分别阐述地裂缝影响带宽度的研究现状。
（1）物理模型试验地裂缝的破裂扩展试验包括平面方向的扩展试验（走滑型）和剖面方向的扩展试验，而剖面方向的破裂扩展又包括逆断型和正断型的破裂扩展，这里只介绍剖面方向的破裂扩展研究现状，并以正断型为主。
Horsfield W. T. [1]采用不同倾角的基底正断层砂箱模型，模拟了the North Sea的正断层构造形成过程，断层演化过程分成两个阶段：先形成一些位于下降盘且向下降盘弯曲的断裂，这些断裂又可地表产生逆冲挤压断裂；然后，更多的处于中密、干砂环境中的正断型断层面形成，当基底断层倾角较小（30°～60°）时可产生倾向相反的正断层，从而和前面的正断层构成地堑。
赵其华等[2]采用相似材料的地质力学机制物理模型试验，得出构造重力扩展机制是西安地裂缝形成的根本成因，认为西安地裂缝最大可能延深为老第三系地层的中上部等重要结论，解释了西安反倾向地裂缝是属于主裂缝（正倾向为南东）上盘的分支裂缝，且与主缝在剖面上构成―Y‖型，同时指出反倾向裂缝是地裂缝发育演化历史中的阶段产物，随着沉积物的加厚和地裂缝向上延伸，其活动方式仍将被倾向南东的主裂缝所取代。
储层地质与构造地质第四章裂缝
3、裂缝间距： 指两条裂缝之间的距离。 对于岩石中同一组系的裂缝，应对其间距进行测量。裂缝间距变化较大，由几 毫米可变化到几十米。 4、裂缝密度： 反映裂缝的发育程度。 据测量参照系的不同，可分为三种密度类型： （1）线性裂缝密度（LfD，简称线密度） 指与一条直线(垂直于流动方向的直线或岩心中线)相交的裂缝条数与该直线长 度的比值。与流体流动的方向有关。
2）与褶皱有关的裂缝系统
①类型Ⅰ：横向扩张裂缝与平面X剪切缝 应力状态： δ1∥岩层倾向，δ3 ∥岩层走向，δ2 ⊥岩层层面
岩层沿倾向方向压缩，可形成：沿倾向方向的扩张裂缝及共轭剪 裂缝。该类型中，扩张裂缝为横向裂缝（垂直于构造走向）
②类型Ⅱ：纵向扩张裂缝与平面X剪切缝
应力状态： δ1∥岩层走向，δ3 ∥岩层倾向，δ2 ⊥岩层层面
L nf l A fD SB SB
（3）体积裂缝密度（VfD，简称体密度） 指裂缝总表面积与岩石总体积的比值。静态参数。
V fD S VB
S：裂缝总表面积； VB：岩石总体积。
5、裂缝产状：裂缝走向、倾向和倾角。 岩心描述中，据裂缝与岩心横截面夹角，分为四个类别： •水平缝：夹角为0°～15° •低角度斜交缝：夹角为15°～45° 高 垂 •高角度斜交缝：夹角为45°～75° 角 直 度 •垂直缝：夹角为75°～90° 缝 斜 交 获取方法： 缝 低角度斜交缝 •在野外露头、岩心上直接测量； •通过测井解释获取裂缝产状。
（3）矿物相变裂缝 由于沉积物中碳酸盐或粘土组分的矿物发生相变，引起体积减 小而形成的裂缝。 示例： 方解石向白云石转变、蒙脱石向伊利石转变 （4）热力收缩裂缝
地裂缝地表破裂形态的力学机制浅析
地裂缝地表破裂形态的力学机制浅析摘要：地裂缝在世界各地均有不同程度的发生。
西安市是我国受地裂缝影响最为严重的城市之一。
目前对地裂缝灾害的主要处理方式是避让。
根据《西安地裂缝场地勘察与工程设计规》规定，按照拟建建筑物的重要性、结构类别的不同，对地裂缝的上盘避让距离一般为6～40m，下盘避让距离为4～24m。
不管是正在活动的、还是曾经活动但目前稳定的，或者隐伏的地裂缝均需按要求避让。
关键词：地裂缝；分析；扩展方向1、地裂缝的宏观微观共性无论是大规模的构造断裂，还是较小范围的裂缝，变形破裂的影响范围都更多的集中于上盘楔形体处。
这种断裂形态的相似与土质之间没有明显的规律，而与材料几何性质密切相关。
对于连续均质体而言，其抗弯刚度为EI（弹性模量×惯性矩）。
对于同一断层，楔形体越到尖端处惯性矩越小，变形主要集中于此。
西安地裂缝的地表展布特征与这一结果一致。
临潼——长安断裂为断裂面，西安正断组为断层上盘，西安地裂缝越近临潼——长安断裂处地裂缝间距越小，越远间距越大，这也从宏观角度印证断层上盘楔形体越近尖端其抗破坏能力越弱，地表变形破坏也较为集中的现象。
2、地裂缝的浅部剖面组合形态（1）阶梯状构造：由几条同倾向的地裂缝与其间依次下降的地块组成阶梯状构造，主要反映了引张应力作用，是地裂缝分布区普遍存在的一种构造组合形态，存在于不同等级和规模的构造行迹中。
（2）“Y”型构造：在主地裂缝的上盘，常发育一组与主地裂缝倾向相反的分支地裂缝，组成“Y”型构造。
（3）侧羽状构造：近地表处，近于直立的主地裂缝南侧，常可见到一组密集的节理，组成侧羽状构造。
侧羽状构造只有在坚硬的土层中才能见到。
3、地表形态、裂缝剖面形态与水平应力（水平位移）的关系从拉张位移和垂直位移两种模型可看出，上盘活动以水平位移为主时，数值模型得到的上盘地表变形曲线为上凸型，裂缝处垂直位移最大，向外侧渐小，此种活动方式多产生“Y”型破裂，地表形态呈俯仰型。
岩石力学层与构造裂缝发育关系研究
岩石力学层与构造裂缝发育关系研究赵乐强;冯建伟【摘要】裂缝性储层的层间力学性质差异是控制裂缝发育的主要因素,准确识别岩石力学层结构并建立与裂缝分布的关系,对于提高裂缝预测和建模精度至关重要.以库车坳陷D气田深层致密砂岩为例,综合野外露头、岩心、测井、地震资料,基于力学实验、古孔隙度恢复和数值模拟方法,识别泥岩隔夹层和裂缝特征,恢复古孔隙度、古弹性模量、古泊松比及古应力场,探讨岩石力学层与裂缝发育之间的关系,建立力学层裂缝层综合发育模式.结果表明:岩石力学层常以岩相、隔夹层、力学参数的垂向差异为主控因素,单一岩性条件下,层厚与裂缝密度负相关,与裂缝间距正相关,复合砂岩条件下,层厚与裂缝密度正相关,与裂缝间距负相关;裂缝密度、长度与泥岩隔夹层频率负相关,裂缝平均间距与泥质含量负相关,在互层条件下,砂泥岩厚度比约为6.7时,裂缝密度呈现高值,中尺度缝以层间穿透缝为主,小尺度缝以层内缝为主;弹性模量与基质孔隙度幂指数正相关,泊松比则与孔隙度“躺椅式”负相关;岩石力学层和裂缝发育对应模式可划分为水平型和褶皱型两大类,进一步划分为厚层砂岩低密度裂缝型、中层砂岩+薄层泥岩高密度裂缝型、厚层泥岩+薄层砂岩中密度裂缝型和等厚泥岩+砂岩低密度裂缝型.【期刊名称】《山东科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)001【总页数】12页(P35-46)【关键词】岩石力学层;裂缝层;古力学参数;深层致密砂岩【作者】赵乐强;冯建伟【作者单位】中石化胜利油田勘探开发研究院,山东东营257015;中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】P548E-mail:**************大量野外露头、岩心及地震资料分析表明，岩石物性、地层厚度以及岩性界面对断层和裂缝构造的发育至关重要，造成了层状地层间裂缝样式及密度的显著差异和不均一性。
由于目前地下裂缝的分布预测存在很大难度，建立已知层状地层的属性与裂缝分布之间的关系并进行未知区域的裂缝预测和建模，对于裂缝性油气藏的勘探开发具有重要的实际意义[1-3]。
断层带与裂缝关系研究进展
断层带与裂缝关系研究进展陈霞飞;桑晓彤【摘要】通过对近年来众多学者对断层带与裂缝形成机制、特征、油气运移等方面大量的文献调研得出:断层带两盘裂缝发育程度存在差异,不同力学性质的断裂带两盘裂缝发育相差较大,不同岩性的断层带裂缝发育程度不同,断层带产状对裂缝发育程度也有影响.近年来的研究成果主要在定性的基础上对断层带和裂缝关系进行研究,但对两者的关联性的定量研究相对比较薄弱,随着数值模拟和物理模拟的不断完善,多种手段综合运用将会是断层带与裂缝今后研究的一个趋势.%Fault zone and fracture correlation played a very important role in oil and gas migration and accumulation.The paper drew a conclusion in recent years through many scholars for fault zone and the crack formation mechanism,characteristics,oil and gas migration aspects,such as a large number of literature study.We found between the side crack development degree existed differences,the mechanical properties of different fault zone two side crack growth was a large distinct.Different lithologic fault zone of the crack development degree were different.Fault occurrence of fracture development degree would also be affected.In recent years,the research mainly based on qualitative research of the relationship between fault and fracture.But for both of the relevance of quantitative research was relatively weak.With the constant improvement of numerical simulation and physical simulation,we found integrated use would be one of the fault zone and cracks of the future research trend.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】8页(P951-958)【关键词】断层带;不同力学性质;断层两盘裂缝;裂缝发育程度【作者】陈霞飞;桑晓彤【作者单位】中国石油大学华东地球科学与技术学院,山东青岛266580;中国石油大学华东地球科学与技术学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】P618.130.2+5断层是地质体沿着破裂面发生了明显位移［1］，而与断层有着密切关系的裂缝是岩石受力发生破裂，且两侧的岩石沿破裂面未发生明显位移［2］，断层和裂缝最主要的区别在于位移规模的大小.断层带是断层两侧一定宽度、长度、高度的三维地质体，具有复杂的内部结构［3-5］.对于断裂带内部结构，不同学者具有不同分类方案，Caine在研究断层对流体疏导、阻碍等水文地质条件时，把断层带划分为断层核、破碎带和围岩，其中断层核包括滑动面、断层角砾岩、碎裂岩和断层泥等断层岩充填的部分，其渗透率较小；破碎带是断层核外侧断层从属构造，如裂缝、断层褶皱发育带等，其孔渗率较高；围岩为破碎带外侧的正常岩层，其孔渗性介于两者之间［3］.也有学者根据渗透性高低划分为滑动破碎带和诱导裂缝带［4］.付晓飞把断层核定义为由不同类型的断层岩和后期胶结物组成，具有分选差、黏土含量高、颗粒粒径小、岩石比较致密等特征，具有比围岩更低的孔渗性；破碎带同围岩相比发育大量的裂缝，裂缝的密度随着离断层核距离的增大而逐渐减小，孔渗较高［5］.虽然不同学者对断层带内部结构分类方案存在差异，但其划分的本质是根据断层内部结构带对油气输导能力，即断层带内部结构渗透性高低，也反映出断层带裂缝发育程度.断层带与裂缝形成机制、特征及油气运移是断层带与裂缝研究的侧重点，断层带性质与裂缝性质及发育方位密切相关［6］；张性正断层控制的裂缝主要是与主断裂平行的张裂缝和剪裂缝，而走滑断裂控制的裂缝是与其斜交的多组剪裂缝、一组张裂缝和一组与其平行剪裂缝［7-9］，而逆断层控制裂缝主要是垂直于逆断层走向的最大主应力方向形成的张裂缝、一组产状与断层面相同的和另一组与断层面在剖面上呈一定角度相交的剪裂缝［10］.断层带两盘可根据裂缝发育程度分为主动盘和被动盘［11，4］.通常正断层的产状比较陡，大多数在45°以上，以60°左右较为常见，正断层上盘在自身重力作用和最大主应力共同作用下易沿着高角度断层面向下滑动，相对运动强烈，裂缝较为发育，有利于油气运移、储集.逆断层上盘在最大主应力的作用下沿低角度断层面向上运动，上升盘相对运动较为强烈，更容易形成裂缝.也有学者对碳酸盐岩地区走滑断层周围的裂缝与距断裂距离的定量关系进行统计分析，得出两者之间呈指数关系，即随着断裂距离的增大，裂缝发育程度减弱［12］，但对于走滑断层两盘裂缝差异性，在现有的研究成果中未取得很大进展.本文就从断层带与裂缝的形成机制、断层带与裂缝的关系、断层带周围裂缝的特征等对近年来国内外学者的研究成果进行归纳，以方便学者更加快速了解近年来研究成果，并提出了一些自己关于断层带与裂缝研究的见解，为学者对断层带与裂缝进一步研究奠定良好的基础.沉积物在沉积过程中受物源距离、矿物成分、环境等因素的影响，形成地层碎屑矿物的分选性和磨圆度存在差异性.矿物颗粒内部或矿物颗粒及集合体之间存在微小的弱面以及孔隙，这也在本质上影响了岩石的强度，制约了断裂发生的难易程度，影响了断裂带裂缝发育的密度.有学者通过实验来探索裂缝形成过程，把岩石变形至破裂过程分为4个阶段（见图1）：第一个阶段为裂缝紧闭，岩石中原有的孔隙和裂缝由于受压而逐渐紧闭；第二个阶段为线弹性阶段，裂缝完全闭合，由于裂缝面上摩擦力阻碍了相对滑动，纵向应变、横向应变以及体积应变都与应力呈线性关系，在方位最不利的裂缝两端出现拉应力集中，当拉应力超过岩石的抗拉强度时，会在裂缝端部形成张裂缝扩展，先存裂缝会因受到剪应力值超过摩擦力值而开始滑动；第三个阶段为裂缝稳定扩展阶段，应力与应变不再呈线性关系，新扩展的裂缝面随应力值逐渐与最大主应力平行，随着裂缝扩展和转向，其端部的应力集中趋于缓慢，要延伸需要更大的应力，随着应力值的增大，其他方向裂缝也发生延伸和滑动，到新产生的裂缝不足以吸收因裂缝延伸而释放的应变能时，裂缝延伸会重新加速；第四个阶段为裂缝不稳定扩展阶段，裂缝快速发展、交叉且联合成宏观的断裂面，最后块体间进行滑移［13］.Byerlee研究表明，断层滑动发生在内摩擦系数一定范围内的岩层中，在地壳浅部，内摩擦系数f大致可取0.85，在地壳深部时，f大致可取0.6［14］，因此有学者认为可以通过Byerlee定律来评价断裂发生的难易度，进而评价裂缝发育程度.就断层而言，断层面一旦开始滑动，破碎的岩石会充填断层拉开的空间形成破碎带.由于碎裂作用、黏性流动、研磨作用及胶结作用，导致破碎带内的岩石发生变质，形成断层岩，围岩由于应力集中产生大量的裂缝［15］，对于断裂带来说，断裂带的形成受到多种因素的互相影响，研究时不能局限在某单一因素，应在多种因素共同考虑的基础上，去综合研究断裂带裂缝存在规律性.断裂发育程度与岩石的力学性质密切相关，Anderson分析了应力状态，认为形成主应力轴趋于垂直平面，断裂面为一个剪裂面，最大主应力（σ1）指向断裂面的锐角平分线方向，而最小主应力（σ3）指向钝角平分线方向.遵循此种模式对应形成正断层的应力状态为最大主应力直立（σ1）、中间主应力（σ2）和最小主应力水平（σ3）［16］，引起正断层有利条件是：最大主应力（σ1）在铅直方向逐渐增大或者最小主应力在水平方向逐渐缩小（图2a）［17］.逆断层的应力状态和莫尔圆表明，有利于逆断层的形成条件为σ1在水平方向逐渐增大或者是最小主应力σ3在垂直方向逐渐减少见图2b［17］.但也有学者在野外地质勘查也发现了在某些情况下共轭剪切角为钝角，即最大主应力为钝角的角平分线［18-19］.吕洪波详细地论述了造成这种现象的原因：①前人的破裂实验都是在干样品在地表围压下进行的，而原始的沉积过程岩石与干样品的物性差异性很大；②最初沉积过程最大主应力在锐角角平分线上，但随着水平挤压继续进行，主压应力方向地壳发生了水平缩短，而相应地在与之垂直的水平方向则可发生拉伸，发生象限反转，最大主应力变为后来钝角所在的象限（见图3）.也有学者通过实验验证了在塑性或韧性剪切带的情况下共轭角大于45°［20］.对于岩石破裂过程中最大主应力方向是钝角角平分线还是锐角角平线，应根据具体的实际情况而定，而不是简单地搬用一些现成的模式.走滑断层早期造成两组相交的共轭破裂，其中一组R剪切面与主扭带走滑成低角度，为右行剪切，产生左阶步破裂.另一组R′剪切面与主纽带走向成高角度，为左行剪切，产生右阶步破裂（见图4），P剪切破裂和R剪切面与主扭断层带夹角一般为10°左右，是在扭动过程中晚期形成的［21］.断裂发生的最本质的原因是有力源，而构造运动是这个力源的诱导者，构造应力场为这个力源传播的媒介，构造应力是裂缝形成与分布的外界条件，它主要控制了储层裂缝形成的空间分布和力学性质［22-23］.孔隙流体压力也影响着裂缝的发育，当孔隙流体压力累积到超过断裂开启时，断裂及裂缝开启，断裂附近应力得到释放，引起岩石体积膨胀，脆性增大，容易发育裂缝，形成油气运移储集场所［24］.对构造应力和孔隙流体压力来说，构造应力可以通过作用于孔隙中的流体，促使孔隙流体压力增大，使岩石体积膨胀，脆性增大，容易形成裂缝，进而成为油气运移、储集场所.成分相同的岩石，随着其粒度和孔隙度减少变得致密，岩石强度增加，岩石在经过弹性变形后，在应变能较小时表现出破裂变形的性质，更加有利于岩石中裂缝的形成.温度对岩石力学性质有显著的影响，在地表的多数岩石表现为脆性；随着深度的增加，温度升高，到一定深度就会从脆性向塑性过渡.脆性地层受力变形后颗粒间发生较小晶间位移，结构面失稳需要较小的能量，有利于形成裂缝.对塑性地层受力变形时而言，组成岩体颗粒的变形方式为晶间会发生较大的位移滑动，消耗能量多，剩余能量少，滑动结束后结构无破坏，无明显破裂产生，也不易形成裂缝［11］，因此脆性地层比韧性地层更容易形成裂缝.层面相交的构造裂缝可能有两种成因：第一种，裂缝是在层间剪切作用下在地层中形成的新构造裂缝（见图5）［25-26］；第二种，裂缝可能是早期存在的微破面的基础上发生层面滑动，对于地层间滑动作用下活动的早期裂缝以及新形成的裂缝来说，早期存在微裂缝也大多与地层面斜交，新构造裂缝形成所需要应力大于早期裂缝活动所需要应力［27］，对于层面相交的构造裂缝成因的作用力与微破裂的先后顺序是相对于各自所占的比重大小，当作用力大时，力主导了构造裂缝形成，当微破裂较为发育时，微破裂在构造裂缝形成中占了主导作用.对于地层厚度与裂缝之间相关性，不同学者有不同的认识，有部分学者认为裂缝系统随着地层厚度增加而减少［11］，也有学者研究发现，在滑动量较大的厚地层中，裂缝也较为发育［28］.总而言之，对于地层厚度和裂缝关系，在岩性，构造应力差异值较小的情况下，岩层厚度越大裂缝越不发育，但在滑动量较大的厚地层中裂缝也有可能发育.地层岩性的脆性对构造裂缝影响重大，通常砂岩脆性最大，含泥质砂岩次之，泥岩脆性最小，在特定的构造应力背景下，地层脆性控制了构造裂缝发育，当地层岩性脆性度大于某一极限值时更易发育高角度裂缝，而低于极限值时更易发育中低角度裂缝［29］，对地层与裂缝之间的关联性，需要综合多种因素，如地层厚度、岩性、古构造应力来综合分析，探索它们内在规律性，从而更好地服务于油田生产.综上所述，断层带与裂缝的形成机制主要受岩石力学性质、构造应力、组成矿物颗粒的大小、孔隙流体压力、地层厚度等多种因素的影响，就岩石力学性质而言，脆性岩石破裂所需要的应力低于韧性岩石破裂的应力，因此，一般来说脆性岩石易于破裂，而岩石温度高低直接影响其力学性质，温度越高岩石韧性越高，越不利于岩层形成裂缝，而饱和的孔隙流体压力能够增加岩石的脆性，构造应力与岩石破裂的应力差值越大越有利于岩石破裂，就地层厚度而言，一般来说越厚越不利于形成裂缝，但在滑动量较大的厚地层也有利于裂缝形成.断层带裂缝直接影响着油气运移、聚集成藏，对于油田勘探开发具有重大意义.国内外学者针对不同力学性质断层（正断层、逆断层、走滑断层）断裂带的裂缝特征进行了大量研究，主要通过野外露头观察、岩心及薄片描述、EMI成像测井、物理模拟试验手段，而野外露头观察是最直接、最直观研究断层带裂缝的手段.研究表明，裂缝发育方位与断裂发育方位关系紧密，断裂发育程度直接决定裂缝的发育程度［30］，而断裂（空间分布）与裂缝发育密度密切相关，断裂活动性越强，断裂穿层越多，裂缝发育规模越大［31］.一般来说，大规模断裂随着与其距离的逐步增大，周围围岩所受到的应力逐渐变小，岩石越不容易破裂形成裂缝，裂缝密度越来越小（见图6）［12，32-34］.也有学者研究得出断层带存在一个临界宽度与影响裂缝发育密度密切相关，在临界宽度以内，裂缝发育密度与距断层距离成反比［35］，即越靠近断层带裂缝越密集，越有利于油气运移、储集.正断层既可以是张应力下形成的张破裂，也可以是由剪应力作用下形成的剪破裂，但受围压环境的影响，形成正断层更多是剪破裂而不是张破裂［36］，由于正断层面较陡，因此，可能形成高角度或垂直张裂缝以及平行断层和断层共轭的剪裂缝.也有学者研究认为，断层带张裂缝的平面走向平行于正断层面，发育的共轭剪裂缝面与最大主应力夹角小于45°，大多数情况下为30°［10］.但对于多期构造运动形成的断裂，断裂带周围的裂缝特征会更加复杂化.对正断层而言上盘通常为主动盘，而下盘为被动盘，在岩性相差不大的两盘，上盘裂缝更为发育，在断距超过10 m的断层，上盘裂缝发育宽度比下盘更大，越靠近断层核部位变形强度越大，裂缝规模和密度越大［24］.随着远离断层核变形程度减弱，上盘裂缝密度逐渐减小，相比之下，下盘裂缝密度更复杂，无明显减小规律［37］.对断层相关褶皱而言，位于断层转折端附近的构造裂缝要比两翼的构造裂缝发育；其次，构造裂缝密度与距断层距离之间有明显的指数关系（见图7）［38］.但是断层带两盘裂缝内充填矿物影响着裂缝的有效性，全充填或半充填矿物对两盘裂缝影响如何，没有一个较为详细的定性或定量评价.而对于裂缝形成期次来说，一般切穿矿物裂缝形成时期晚于矿物形成时期，要定性判断切穿裂缝的形成期次，需要对所切穿的矿物进行测定形成时间，但要更精确确定裂缝形成期次，可以通过岩石声发射实验进行确定，也可以通过包裹体测温来确定裂缝期次，主要依据不同期次裂缝充填物中含不同均一温度包裹体.一般情况下，正断层倾角越大，断裂发生时所需要的时间幅度越小，产生的应变能也较小，两盘裂缝越不发育；正断层倾角越平缓，由于两盘相互作用幅度大，作用时间越长，越有利于形成裂缝.逆断层在不同控制因素下两盘裂缝发育特征存在差异性，由逆断层产生的构造裂缝，主要由张裂缝和剪裂缝组成.在断层附近，由于断层活动造成的应力扰动作用，沿断裂带具有明显的应力集中现象，裂缝发育程度大［39］.越靠近断层带，构造裂缝面发育程度越高；反之，越低.就岩性方面而言，岩石脆性越大，逆断层带裂缝越容易发育.也有学者通过数值模拟在施加水平力一定时，改变断层倾角，断层区域具有不同的应力和应变分布，当逆断层角度改变为20°时，应力、应变值最大，裂缝发育程度高（见图8）.但是现场实际情况与模拟结果的吻合度并没有得到充分的验证.就现今数值模拟来说，主要是对单一变量进行模拟，在现有的技术手段下对多种变量进行数值模拟仍然不能进行，也制约了断层带裂缝特征的研究，如何在多种变量下进行数值模拟，将会是今后研究所要攻破的关键问题点.对逆断层而言，有学者研究发现，靠近断层带附近发育两组共轭剪性缝：一组平行于断层面的低角度裂缝，另一组则与断层面有一定角度斜交.远离断层面时，主要以高角度裂缝为主，包括张性缝和剪性缝［40］，也有学者认为张裂缝是垂直于逆断层走向的最大主应力方向形成的，平面上走向与断层面走向垂直，剖面上也近垂直产状［10］.通常情况下，逆断层是在挤压环境下形成的，当岩层受到挤压应力作用时，岩石在出现破裂之前应力在连续地质体内部传递；岩石破碎之后，随着破裂面出现，一大部分应力会消耗在断层上盘，因此，传递给断层下盘应力减少，导致断层上盘裂缝比断层下盘裂缝更发育的现象.而断裂活动时产生的诱导作用，可以使逆断层带内部的裂缝发生扩张，体积膨胀，可以形成空腔［41］，是断裂活动时油气运移主要运输通道.断裂静止裂缝未充填前期，裂缝具有较高的孔渗性，油气通过裂缝带运移，裂缝充填后，破碎带主要为油气运移的主要通道［42］，因此，油气运移时间与断层活动时间、裂缝充填顺序密切相关，在研究时需要综合考虑多种因素，以便取得更大突破.剪切作用形成的走滑断层带两侧的裂缝是断层带油气运移、聚集的路径之一，研究其周围断层带两侧裂缝特征在油田探勘开发中具有重要意义.走滑断层内部结构可分为断层核和破碎带［43］，就断层核而言由于受到挤压、研磨断层泥异常发育，塑性较大，不利于发育裂缝，有学者根据破碎带在断层核内和围绕断层核分布分为端部破碎带、围岩破碎带和连接破碎带［33］：端部破碎带为应力集中区，一般发育羽状裂缝、马尾状裂缝为特征，而羽状裂缝具有厚、短、羽状开启等特征；马尾状裂缝具有长、薄、分叉等特点，围岩破碎带的裂缝密度随着远离断层核距离而减小［44］.连接破碎带内发育高角度裂缝是有效的油气运移、储集的场所.研究表明，走滑断层带控制的构造裂缝与断裂距离存在一种指数关系，随着与断裂带距离增加，裂缝密度呈指数下降，并且存在一个裂缝密度逐渐减少的范围，此范围以外区域控制的裂缝带，裂缝密度变化缓慢，相对稳定.研究发现，走滑断层可以在拉张力和挤压力环境下形成，因此，有学者就从张性和压性来研究裂缝发育情况：压性走滑断裂带控制的构造裂缝带远比张性断裂控制的构造裂缝宽，压性走滑断裂附近的构造裂缝相对比较发育，前者约为后者的10倍［12］，因此压性走滑断层带裂缝发育规模更大更加有利于油气聚集.走滑断层破碎带范围较大，由走滑断层应力状态所决定，走滑断层两盘，其裂缝基本同等发育，平面上断层带与裂缝呈锐角相交，剖面上近于垂直［10］.不同学者对走滑断层带裂缝特征研究侧重点有所不同，但总的研究成果表明，破碎带为裂缝最发育的部位，也是油气最有利运移、聚集的场所.但是现在研究走滑断层带与裂缝关系特征都是建立在野外露头的直接观察上，在野外实际观察中受各种条件的限制，研究只局限于露头比较发育的极少一部分区域，对埋藏于覆盖区的走滑断层并不能进行系统研究，因此，在研究时注重野外调查的基础上，同时结合室内物理模拟和数值模拟，才能使走滑断层带与裂缝关系特征的研究从定性到定量的过渡，从而在走滑断层带与裂缝关系中取得较大的突破.随着油田勘探难度日益增大，从定性到定量研究已成为断层带与裂缝研究的一种趋势.综上所述，不同性质断层带裂缝特征存在异同点，其共性为随着距断层带距离的增大，裂缝密度逐渐减少；对正逆断层而言存在主动盘和被动盘，主动盘裂缝密度大于被动盘，但对走滑断层而言主动盘与被动盘难以界定，因而难以去比较断层带两盘的裂缝发育程度，但可以通过借助走滑断层力学性质进行定性评价.断层带倾角对裂缝发育程度影响也存在差异性，当前对于正断层和走滑断层的研究并未取得较好的成果，这可能会成为今后研究的一个创新点.但对于逆断层，有学者通过数值模拟发现，断层倾角为20°裂缝最为发育，但在现场实际情况也没有得到验证.在现今的研究水平下，远不能满足油田勘探开发，因此，今后我们需要综合多种手段，全方位地来研究断层带与裂缝关系，定量去评价断层带裂缝及油气运移、聚集关联性这必将是一种研究趋势.同时，需要把理论研究与油田生产紧密联系起来，才能在油田勘探、开发技术方面取得更大突破，进而推动断层带裂缝特征研究取得更大突破.但断层带裂缝形成期次对油气来说至关重要，一般来说，定性的基础上很难取得较为详细的判断，但流体包裹体的测温花费较大，测试周期长，怎样在低廉的基础上去测定形成时较为精准的期次，也是我们在研究断层带裂缝特征中需要考虑的一个问题.在现有研究水平下，断层带裂缝研究更多局限于构造裂缝，但就其断层带构造裂缝而言本身规模小，在后期成岩作用下很容易闭合，对油气运移来说是断续的、幕式的［45］.从应力方位来说，平行于最大主应力方向，即与最小主应力垂直方位的构造裂缝连通性最好，是油气运移主选方位；与最大水平主应力方位小于45°相交的前期断层带裂缝为油气运移优选方位［46］，因此，可以通过断裂主应力方位对油气在某个方向运移难易程度进行一个定性评价.随着研究不断深入，一些定量方法也逐渐应用到了油气运移的评价中.断层带与裂缝具有相辅相成的关系，即断层带是裂缝进一步延伸的产物，断层带和裂缝的形成受到多重因素的影响，而古构造应力和岩性在其形成过程中具有非常重要的作用.就其断层带裂缝特征而言，不同力学性质断层带裂缝特征存在差异性.一般来说，距断层带距离越远，裂缝密度越小.主动盘裂缝密度大于被动盘，但对于走滑断层而言不易界定主动盘与被动盘，压性走滑断层比张性走滑断层裂缝更为发育，断层带与裂缝研究主要存在以下问题.1）现有的研究断层带与裂缝关系都是建立在断层带与构造裂缝研究中，对次生裂缝研究较少，次生裂缝与断裂带关联性如何，对油气运移、聚集影响因子如何也许会是我们在具体研究过程中需要注意的一个问题.2）对于断层带与裂缝研究大多依靠野外露头进行直接的描述，然后用统计学方法寻找其规律，其偶然性大，基本停留在定性的研究之中，即使现今也有学者用数值模拟手段进行研究，但仍然是控制多种变量不变，而只改变其中单一变量，模拟的。
Petrel2022Fracturemodeling裂缝建模
Petrel2022Fracturemodeling裂缝建模Petrel平台提供了最优的一体化工作环境，用户可以对不同类型、不同构造机制的裂缝数据进行裂缝显示、分析和整合(碳酸盐岩、页岩和基底储层的主要特征)，用于在3D网格中明确控制裂缝随机分布的关键特征参数。
裂缝网络的搭建综合了离散性裂缝和隐性裂缝，是一种去除了离散化缺陷的新的建模方法。
裂缝属性采样工作流程为油藏数值模拟提供必要的裂缝参数。
Petrel裂缝建模的基本原理是使用裂缝发育强度属性模型提取裂缝系统，将预测出的裂缝系统采样进地质模型，并计算出裂缝系统的孔隙度、渗透率、与基质的联通系数等物性参数。
最终通过PetrelRE功能进行双孔、双渗的油藏动态数值模拟研究。
整个研究工作都在Petrel一个软件平台内完成。
从裂缝建模的实现步骤上讲，Petrel提供了从数据显示、数据分析、裂缝发育强度属性预测、裂缝建模、裂缝物性参数计算和油藏数值模拟的完整工作流。
裂缝建模在数据分析过程中既可以充分利用井中裂缝数据分析解释的结果，例如来自于FMI成像测井的成果，并可对测井解释结果进行深入分析，解释、划分裂缝类型，研究构造运动期次规律等。
又可以利用地震属性分析全局构造发育规律，利用能够反映构造和断裂发育规律的地震属性体，例如蚂蚁体、曲率体、甜点体等，以及反演得到的与裂缝发育相关的信息，结合井中认识，开展井震结合的裂缝发育规律认识和预测。
裂缝模型采样和数模裂缝发育强度建模数据显示数据分析井眼研究裂缝数据显示分析区域规律在裂缝发育强度预测的过程中，充分发挥Petrel油藏建模的强大功能，可以对前期分析得到的裂缝发育规律数据展开深入分析，认识其统计学特征，研究其各向异性，使用确定性或随机的算法建立裂缝发育强度模型。
提取地震属性体用于裂缝预测裂缝系统将基于裂缝发育强度属性进行预测。
计算的过程中可以根据发育规模对离散型大裂缝和一些隐蔽的微裂缝都进行计算和模拟，得到体现二者综合贡献的混合裂缝模型。
3DMove软件介绍
清晰的表达观点，直观再现动力学过程
检查、修改解释方案并使之合理化，从而识别模型的风险所在，并降低风险。
分析工作既可以在微机上进行，也可以在工作站上进行
完全与工业标准地震解释和构造建模工具包兼容
重点强调地质思想，并用于解决棘手的地质问题
为其它模拟工作和3D解释提供有效、合理的数据输入
3DMove软件的基本功能：
该软件中设计了许多方便的数据输入、输出接口（见下面的列表），
Landmark GoCAD UKOOA X-section Locace
Geoquest CPS-3 Vulcan AutoCAD Generic xyz
Charisma Sattlegger Z-map Geosec2D Attributes
为什麽要做应力分析
断层网络的应力状态决定了：
应力分析软件的主要特征
裂缝独立连通单元的分析
2Dmove是一套完整的可在局部和区域的尺度上建立、平衡、恢复和分析二维地震解释的工具。包括局部地壳均衡和挠曲均衡、去压实、时深转换和埋藏史分析等。无论你是野外勘探者，二维或三维地震数据的解释人员，还是油藏地质家，2Dmove都能使您最充分的利用所有数据，并综合所有地质家的观点。它的确能够严谨而有效的解决所研究地质模型应该会怎样的问题。
对预测的裂缝进行合理性分析
为什麽要做裂缝预测
几乎所有的岩石都是裂缝型的，分析储层中的流体流动特征时，合适的亚地震裂缝（地震资料识别不出的裂缝）网络模型是十分重要的。野外开发战略在很大程度上是受流体流动特征控制的。
3D Stress 应力分析
3D Stress软件的功能：
3D Stress是一个用于分析应力机制、评价断面稳定性及滑动矢量、评价所有裂缝及多个断面的扩张趋势、滑动趋势以及渗漏因子的先进工具。
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逆 断 层 控 制 构 造 裂 缝 发 育 的力 学 机 制 模 拟
高孝 巧 ，张 达
（ １ ．中 国 地 质 大 学 地 球 科 学 与 资源 学 院 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ；
２ ．中 国 地 质 大 学 地 质 过 程 与矿 产 资 源 国 家 重 点 实 验 室 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘 要 ：在探 讨 逆 断 层 对 构 造 裂 缝 控 制 作 用 的基 础 上 ，应 用 Ｃ ｏ ｍ ｓ ｏ ｌ 有限元软件， 模 拟不 同水平 作用 力 、不 同岩 性 、不 同断层 倾 角和距 断 层面远 近 等 因素影 响下 断层 及 其周边 区域 的应 力、 应变 情况 ，并 分析 了不 同控制 因素 下 构造 裂 缝 发 育 的规 律 。 模 拟结果 表 明，构造 裂缝 的发 育程 度 随施加 的水平 应力 作用 增大 而 线性增 大 ；岩石 破 裂前产 生的应 变量 可用 来描 述岩 石 的脆 性 ，抗 压 强度 对岩 石破 裂起 主导 作用 ，而
第 ２ ｌ卷 第 １期
２ ０ １ ５年 ３月
地 质 力 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＥＯＭＥ来自ＨＡＮＩ ＣＳ Ｖ０ ｌ ＿ ２ｌ ＮＯ ． １
Ｍａ ｒ ．２ ０１ ５
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ６ － ６ ６ １ ６ （ ２ ０ １ ５ ）Ｏ １ － ０ ０ ４ ７ ０９ －
缝 ，在 断层 附近 ，由于断层 活 动造 成 的应力 扰 动作 用 ，沿 断 裂 带 具有 明显 的 应力 集 中现 象 ，
裂缝 明显 发育 ，相 应 的裂缝 带称 为 逆断层 控 制裂缝 带 。通 过构 造变 形及 形成 机制 的动 力学 研 究 ，可探 索构 造变 形与 应 力状态 之 间 的关 系 以及 构造 变形 形态 和空 间分 布特 征 。从构 造 力学
和应 力 场角度 研究 构造 裂 缝形成 的力学 机 制 ，对 构造 裂缝 预 测具有 重 要意义 构造 应力 场数 值模 拟方 法 预测 构造 裂缝 。 。
有 限元数 值模 拟方 法 在构 造应 力场 的定 量研 究 中 已较 为 成熟 ，近 年来 国 内外学 者多 采用 前人 的研 究表 明 ，采用数值 模拟 技 术研究 构 造应 力 场是 十分 有效 的。Ｂ ｅ ｒ ｔ ｏ ｌ ｕ ｚ ｚ ａ等 采用 有限元方法 从理论 上分析 了不同拉分 盆地 内的应力 场分 布 ，并 分析 了 Ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｏ和 Ｐ ｒ ａ ｍｏ ｌ ｌ ｏ 拉 分盆 地的动力学 形成机 制 ；王红 罡 用有 限元方 法反演 了潜 山区的构造应力场 分布 ；佟 彦明 利用
表 ２ 不 同岩 石 岩 石 力 学 参 数
Ｔａ ｂ ｌ ｅ ２ Ｔｈｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ｃ ｋｓ
。 。 。施 加 １ ２ ＭＰ ａ的
岩 性
最 大 应力 ／ Ｍ Ｐ ａ
第 １ 期
高 孝 巧 等 ：逆 断 层 控 制 构 造 裂 缝 发 育 的力 学 机 制 模 拟
５ １
参数 ，统 计在 不 同岩性 下 ，逆 断层 整个 区域 的应 力 、应变 情况 ，定 量分 析施 加水 平应 力后 岩 性对 构造 裂缝 发 育 的影 响 。模 拟 中 ， 固定左 端 两 个 端 点 ｙ方 向位 移 ，逆 断层 的倾 角 为 １ ０ 。 ， 岩性 介质 分别 为 ：灰岩 、 白云 岩 、灰质 白云 岩 ，岩石 力学 参 数见 表 ２ 水平 应力 时 ，模 拟结果 见 表 ３ 、图 ８ 。
岩 石 的抗 剪 强度 与岩 石破 裂发 育有 一 定 的相 关 性 ；逆 断层 倾 角存 在 一个 临界 角度 ，
使 构造裂 缝发 育 最为 强 烈 ；逆 断层 控 制裂缝 发 育 ，距 离断裂 面越 远裂缝 发 育程度 越
低 ，并存 在 一个 发 育程度 骤减 的范 围 ，称 为 “ 断裂控 制 带”，该 断裂控 制 带 的形 成 和 分布 应该 与断裂 的性 质 、规模 、断 距及 岩石 力 学参数 等有 关 。
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４ ． １ ０ － １ ０
基 金 项 目 ： 中国 地 质 调 查 局 地 质 调 查 项 目 “ 武夷山植被覆 盖区勘查模 型研究 与控矿 要素探查 ” （ １ ２ １ ２ ０ １ １ ３ ０ ８ ９ ６ ０ ０ ） “ 福 建 龙 岩 马 坑一 大 田汤 泉 铁 矿 整 装 勘 查 区关 键 基 础 地 质 研究 ” （ １ ２ １ ２ ０ １ １ ４ ０ ２ ８ ７ ０ １ ） 作 者 简 介 ：高 孝 巧 （ １ ９ ９ １ ． ） ，男 ，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 构 造模 拟 及 成矿 预测 。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ：ｇ ａ ｏ ｘ ｑ ＠ｃ ｕ ｇ ｂ ． ｅ ｄ ｕ ． ｅ ｎ
最大应变／ ｃ ｍ
图８ 不 同岩性条 件 下最 大应 力和 最大 应 变分布
Ｆ ｉ ｇ ． ８ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｘ ｉ ｍｕｍ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｖ ａ ｌ ｕｅ ｓ ｕｎ ｄｅ ｒ ｔ ｈｅ ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｉ ｔ ｈｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
关键 词 ：逆 断层 ；数值模 拟 ；构造 应 力场 ；构 造裂 缝
中 图 分 类 号 ：Ｐ ５ ５ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
断 裂应力 场 是派 生裂 缝产 生 的主 要 原 因 … ，断 层 活 动 成 因裂 缝 一 般 表 现 为 张 剪 性 或 压
剪性 ，裂 缝 的走 向 、分 布 位置 等通 常与 断层 的活 动性 质有 关 。从 弹性力 学及 断 裂力学 的 角度 分析 ，可 确定 断层 及其 伴 生裂缝 的成 因机制 。由逆 断层而 产生 的构 造 裂缝称 为逆 断层 相关 裂