褶皱构造
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褶皱
在地壳运动的强大挤压作用下,岩层会发生塑性变形,产生一系列的波状弯曲,叫做褶皱。褶皱的基本单位是褶曲,褶曲有两种基本形态,一种是向斜,一种是背斜。褶皱构造中褶曲的基本形态之一,与“向斜”相对。背斜外形上一般是向上突出的弯曲。岩层自中心向外倾斜,核部是老岩层,两翼是新岩层(这一点是其与向斜的根本区别)。但是,由于向斜槽部受到挤压,物质坚实不易被侵蚀,经长期侵蚀后反而可能成为山岭,相应的背斜却会因岩石拉张易被侵蚀而形成谷地。因此,我们应该根据岩层新老关系来确定一个褶皱是背斜还是向斜,而不能单凭地表形态来判断。
由于背斜岩层向上拱起,且油、气的密度比水小,所以背斜常是良好的储油、气构造。与之相对,向斜是良好的储水构造。
背斜顶部受张力作用,岩性脆弱,易被侵蚀,在外力作用下形成谷。
向斜与背斜的情况相反,底部岩性坚硬,不易侵蚀,易接受沉积。
背斜是良好的储油、储天然气构造。开发石油、天然气多寻找背斜构造。(包括海底油、气开采)
背斜因其拱形结构,受力均匀,隧道、铁路等对地质要求较高的工程多选址背斜。
背斜外形上一般是向上突出的弯曲。岩层自中心向外倾斜,核部是老岩层,两翼是新岩层。
向斜一般是向下突出的弯曲。岩层自两侧向中心倾斜,核部为新岩层,两翼为老岩层。
背斜是良好的储油构造,向斜是良好的储水构造。
最主要的是因为水与石油的密度不一样。
此外,煤、石油等是由千万年的地质演化形成的,与岩层的新老关系密切。有些含有油气的沉积岩层,由于受到巨大压力而发生变形,石油都跑到背斜里去了,形成富集区。所以背斜构造往往是储藏石油的“仓库”,在石油地质学上叫“储油构造”。通常,由于天然气密度最小,处在背斜构造的顶部,石油处在中间,下部则是水。寻找油气资源就是要先找这种地方。
形成石油圈闭(oil trap)之地质结构有很多种类型。第一种类型称为背斜型圈闭(anticline trap),外形如窟隆状,天然气、石油和水均储存在储油岩(reservoir rock)内,而储油岩被一层非渗透性岩所覆盖,它可防止天然气和石油之逸离;第二种类型称为断层型圈闭(fault trap),因为不渗透性岩发生断层而阻止石油和天然气之逃逸;第三种类型称为可变渗透性型圈闭,由於储油岩之渗透性发生变化而导致石油无法逸离储油岩。
工程建设上,背斜处适合建隧道,向斜处适合建水库。
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背斜、向斜统称为褶皱,它们都是在挤压作用下,岩层受力弯曲形成的。
背斜岩层向上拱起,向斜岩层向下弯曲。所以,年代较新的背斜一般形成褶皱山脉,年代较新的向斜一般形成谷地。
而在褶皱形成过程中,背斜顶部受张力,发生张裂,物质不坚实,易受外力侵蚀,最终
成为谷地,而向斜槽部受挤压,物质坚实,不易受侵蚀,最终成为山岭。这叫做地形倒置,一般发生于年代较老的背斜与向斜处。
断裂构造
断裂构造又称断裂。岩石受地应力作用,当作用力超过岩石本身的抗压强度时就会在岩石的薄弱地带发生破裂。断裂构造是岩石破裂的总称,包括劈理、节理、断层、深大断裂和超壳断裂等。研究断裂构造对找矿勘探、水文地质与工程地质以及了解区域构造特点均有实际意义。
断裂可以作为石油天然气二次运移的良好通道,油气沿断裂通道运移比在岩石孔隙中运移更加容易。
岩石中的裂隙,其两侧岩石没有明显的位移。地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。通常,受风化作用后易于识别,在石灰岩地区,节理和水溶作用形成喀斯特。
岩石中的裂隙,是没有明显位移的断裂。节理是地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。
按成因节理可分为:①原生节理,成岩过程中形成,如沉积岩中因缩水而造成的泥裂或火成岩冷却收缩而成的柱状节理;②构造节理,由构造变形而成;③非构造节理,由外动力作用形成的,如风化作用、山崩或地滑等引起的节理,常局限于地表浅处。
按形成的力学机制节理可分为:①剪节理,由剪裂作用形成的节理。节理面平直,延伸较长,两壁常闭合,沿节理面可见两侧岩块有微小的错开,节理面上可有擦痕,见图1。
②张节理,由张裂作用形成的节理。节理面常粗糙不平,延伸较短,常曲折,多分叉,两壁可轻微张开或被结晶物质充填而成脉。
节理
构造节理按其与岩层产状的关系,可分为:两者走向近于一致的走向节理,两者走向近于垂直的倾向节理,斜向节理及顺层节理。按其与所在褶皱轴向的关系,节理可分为:其走向与褶轴一致的纵节理,与褶轴直交的横节理及斜交褶轴的斜节理。
构造节理常有规律地成群出现。一群产状一致且力学性质相同的节理构成节理组。在统一应力场中形成的两组以上的节理构成节理系。如剪节理常发育两组,互相交切成菱形或X 型,称为共轭剪节理系, 其交角称共轭剪裂角。张节理可呈平行状,也可呈雁列式展布成组。两组雁列式张节理构成共轭雁列张节理系(图2)。
节理
与褶皱或断层伴生的节理,常有规律地分布于大构造的不同部位,反映了各部分的应变状态,如褶皱顶部的垂直层面的正扇形张节理,或断层一侧的羽毛状节理等。区域性节理是指在较大区域内产状稳定、规模大的节理,又称主节理,反映了区域性的构造应力。
研究节理不仅有助于查明其生成时的应力状态及演变历史,而且有重要的实际意义。节理常作为矿液的流动通道和停积场所,直接控制着脉状金属矿床的分布。节理也是石油、天然气和地下水的运移通道和储聚场所。节理过多发育会影响到水的渗漏和岩体的不稳定,为水库和大坝或大型建筑带来隐患。