油区构造分析的基础知识PPT课件

该课程是构造地质学专业硕士研究生的一门学位课程，也是地学其他专业硕士研究生的重要基础课之一。课程的目的是培养学生用现代构造地质学的新观念、用构造解析的思路和方法分析油区构造变形特征和形成演化过程的基本能力。课程包括油区岩层在不同边界条件下的构造变形族系、构造样式特征、油气圈闭特征等多方面内容。要求学生系统学习了大学本科地质类专业的构造地质学、固体力学等课程。 油区构造解析课程简介课程名称 油区构造解析课程英文名称Structural Analysis of Petroleum ProvinceStructural Analysis of Petroleum Province所用教材名称油区构造解析（漆家福编著，20012001，内部印刷，20042004年修改版）教材出版单位参考教材： Structural Styles in Petroleum Exploration Structural Styles in Petroleum Exploration (J.D.Lowell)(J.D.Lowell)课程类别 学位课 选修课 总学时数 32 32 学时其中：讲课2828学时；自学（练习）4 4学时；实验 0 0学时；其它 0 0 学时1、油区构造解析的基础知识 4 学时2、水平伸展构造 6 学时3、水平收缩构造 6 学时4、走滑构造 4 学时5、底辟构造 4 学时6、反转构造 4 学时自学（练习） 4 学时课程考试（不占学时）主要内容主要内容应力应变的基本概念岩层变形的基本概念构造变形场的基本概念“构造确认”的基本原则地震剖面构造解释的基本程序v力与应力v应力莫尔圆v应力场v位移v应变 v位移与应变的关系 力是具有质量的物体发生加速运动的能力，在物理学上力（力是具有质量的物体发生加速运动的能力，在物理学上力（F）表示为）表示为质量（质量（M）和加速度（）和加速度（a）的乘积）的乘积 ： FMa 应力是指物体内部截面上的单位面积受力，是力分布在物体内部的效应。应力是指物体内部截面上的单位面积受力，是力分布在物体内部的效应。 TFS 力和应力都是矢量，可以分解。物体内部任意截面上的应力都可以分解力和应力都是矢量，可以分解。物体内部任意截面上的应力都可以分解为分别与该截面法线方向和切线方向一致的两个应力分量，即正应力为分别与该截面法线方向和切线方向一致的两个应力分量，即正应力（）和剪应力（）和剪应力（）。）。l物体内部一点的应力状态是过该点的所有方向的截面上的应力总体特征。l物体内部一点的应力状态可以包含该点的单元体积表面3对相互垂直的截面上的应力分量表示。在三维直角坐标系中，一点的应力状态用 9 个应力分量表示：zzzyzxyzyyyxxzxyxx其中：xz= -zx xy= -yx yz= -zy垂直垂直2的截面的截面“n”上的正应力上的正应力n和剪应力和剪应力n分别为：分别为：n（13）sin2 （注：讲义第（注：讲义第2页公式有误）页公式有误）n（13）sincos上述两式相加得到：上述两式相加得到：n（1+3）22n2=（1-3）221331只有正应力作用，剪应力为零的平面称为主应力面，该平面上的正应力称为主应力 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“应力莫尔圆应力莫尔圆”（Mohrs circle）。）。 132 （ ， ）132ma xma x 截面法线方向与主应力方向夹角为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的截面上的剪应力最大132 （ ， ）132ma xma x 两个互相垂直的截面上的剪应力大小相等、方向相反两个互相垂直的截面上的剪应力大小相等、方向相反132 （ ， ）132ma xma x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）在坐标系中位于轴上的一点；同理，孔隙流体压力也是位于轴上的一点132应力莫尔圆的圆心与坐标系原点一致时，最大主应力与最小主应力大小应力莫尔圆的圆心与坐标系原点一致时，最大主应力与最小主应力大小相等、方向相反，且主应力值与其相等、方向相反，且主应力值与其45方向的截面上的剪应力值相等，方向的截面上的剪应力值相等，这种应力状态为纯剪切应力状态这种应力状态为纯剪切应力状态13ma xma x 研究区域内部不同位置的应力状态的总体特征可以用研究区域内部不同位置的应力状态的总体特征可以用“应力场应力场”（stress field）来表示。）来表示。 一个区域的应力场特征与该区域的边界条件（包括边界力、应力或位一个区域的应力场特征与该区域的边界条件（包括边界力、应力或位移等）、内部结构条件（包括岩层力学性质、几何形态等）等有关。移等）、内部结构条件（包括岩层力学性质、几何形态等）等有关。 即使边界条件基本不变，在应力场作用下岩层会发生变形，形成地质即使边界条件基本不变，在应力场作用下岩层会发生变形，形成地质构造。而随着地质构造的演化，岩层内部的结构条件也发生了变化，构造。而随着地质构造的演化，岩层内部的结构条件也发生了变化，相应的应力场特征也会发生变化。相应的应力场特征也会发生变化。 物体从原始位置经过一段时间后达到新的位置，这种起止位置的差异称为位移（displacement），而位移的过程称为运动（motion）。 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。ZXYZXYZXY直 移旋 转（ 不 改 变 产 状 ， 改 变 位 置 ）（ 改 变 产 状 ， 相 对 与 旋 转 中 心的 距 离 不 变 ） 旋 转 中 心 点为 坐 标 原 点 应变（应变（strainstrain）可以分为体积应变、长度应变和角度应变，分别指单）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。别称为体应变、线应变和角应变。l0l1l0原 始 状 态主 应 变 方 向发 生 线 应 变单 元 体 边 界发 生 角 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。 用表示伸展系数1时表示伸展变形，1时表示收缩变形 ell101001llle 角应变也称为剪应变（角应变也称为剪应变（shear shear strainstrain） 其中其中表示原始相互垂直的两条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直线变形后所增大或减小的角度 tan2121 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。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。椭球的椭球的3 3个相互垂直的轴也是原始球形标志中的个相互垂直的轴也是原始球形标志中的3 3个相互垂直的轴，它个相互垂直的轴，它们只发生了正应变，剪应变为零。们只发生了正应变，剪应变为零。 l0l1原 始 圆 标 志应 变 椭 圆1 + e31 + e1最 大 主 伸 展应 变 轴 e3最 大 主 收 缩应 变 轴 e1 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应变 l0l1直 移旋 转 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。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。岩层变形主要是岩层内部的差应力值。 差应力（差应力（）是指最大主应力与最小主应力之间的差值，即）是指最大主应力与最小主应力之间的差值，即（1 13 3）。）。 岩石流变学特征与破裂准则岩层变形方式影响岩层变形的因素岩石流变学特征是指岩石的应力与应变或应变速率的关系。岩石流变学特征是指岩石的应力与应变或应变速率的关系。力学实验表明，不同物性的岩石其流变学特征有较大的差异，同力学实验表明，不同物性的岩石其流变学特征有较大的差异，同一种岩石在不同的环境（包括温度、压力、流体、时间等）下其一种岩石在不同的环境（包括温度、压力、流体、时间等）下其流变学特征也可以表现出明显的差异。流变学特征也可以表现出明显的差异。一般地，随着差应力值的增大，岩石依次发生弹性应变、假粘性一般地，随着差应力值的增大，岩石依次发生弹性应变、假粘性永久应变、破坏、断层滑动等几个阶段永久应变、破坏、断层滑动等几个阶段 岩石流变学特征是指岩石的应岩石流变学特征是指岩石的应力与应变或应变速率的关系。力与应变或应变速率的关系。一般地，随着差应力值的增大，一般地，随着差应力值的增大，岩石依次发生弹性应变、假粘岩石依次发生弹性应变、假粘性永久应变、破坏、断层滑动性永久应变、破坏、断层滑动等几个阶段等几个阶段 弹 性 变 形假 粘 性 永 久 应 变破 坏断 层 滑 动抗压应力强度远远大于抗张应力强度和抗剪应力强度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由于应力作用超过了其本身的抗张强岩层破坏时产生的破裂一般是由于应力作用超过了其本身的抗张强度或抗剪强度。由此产生的破裂分别称为张破裂或剪破裂度或抗剪强度。由此产生的破裂分别称为张破裂或剪破裂在地下的岩层，很少处于张应力状态（即在地下的岩层，很少处于张应力状态（即30，有时局部可以处于，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层某截面上承受的剪应力超过其抗剪强度时发生破裂 v岩石破裂与剪切应力有关，但也与正应力有关岩石破裂与剪切应力有关，但也与正应力有关实验表明，岩石破裂时破裂面与最小主应力轴的夹角为： 45（2） v 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圆的包络线，称为破裂包络线。v 破裂包络线的方程可以表示为：n=C+in v 其中itan，C为岩石的内聚力，或抗剪强度，为内摩擦角 岩石破裂时破裂包络线与应力莫尔圆相切 45（2） 不同的岩层在同样的应力环境中可以表现出不同的流变学特征，不同的岩层在同样的应力环境中可以表现出不同的流变学特征，同一种岩层在不同的应力环境中也可以表现出不同的流变学特同一种岩层在不同的应力环境中也可以表现出不同的流变学特征。征。在构造地质学中，如果岩层在破坏前所承受的应变量在构造地质学中，如果岩层在破坏前所承受的应变量5%，称，称为脆性变形，如果岩层所承受的应变量为脆性变形，如果岩层所承受的应变量5%还没有发生破坏，还没有发生破坏，则称为韧性变形。则称为韧性变形。 岩层变形主要受应力控制，但是变形行为受多种因素影响岩层变形主要受应力控制，但是变形行为受多种因素影响岩层变形一般表现出褶皱和断层等基本样式，变形方式可以是岩层变形一般表现出褶皱和断层等基本样式，变形方式可以是一次完成、渐进发展或多次变形叠加。一次完成、渐进发展或多次变形叠加。岩层变形的宏观特征是受微观机制控制的，不同尺度上的变形岩层变形的宏观特征是受微观机制控制的，不同尺度上的变形特征有一定的自相似性特征有一定的自相似性纯剪切变形：指岩石在差应力作用下沿纯剪切变形：指岩石在差应力作用下沿1 1方向方向缩短而沿缩短而沿3 3方向伸长，总体变形中的最大主收方向伸长，总体变形中的最大主收缩应变轴缩应变轴e e1 1始终与最大压应力轴始终与最大压应力轴1 1一致、最大一致、最大主伸展应变轴主伸展应变轴e e3 3始终与最大张应力轴始终与最大张应力轴3 3一致。一致。简单剪切变形：指岩石沿着单个剪切应力方向简单剪切变形：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发生剪切变形，总体变形中的最大主收缩应变轴轴e e1 1与最大压应力轴与最大压应力轴1 1、最大主伸展应变轴、最大主伸展应变轴e e3 3与最大张应力轴与最大张应力轴3 3不一致，在变形过程中向同不一致，在变形过程中向同一方向偏转。一方向偏转。 简 单 剪 切 变 形纯 剪 切 变 形旋 转原 始 状 态在基本不变的应力环境中岩层受持续的应力作用而发生变形的过程。在递进变形过程在基本不变的应力环境中岩层受持续的应力作用而发生变形的过程。在递进变形过程中，主应变轴的方向可以始终保持一致，也可以发生变化。前者称为共轴递进变形，中，主应变轴的方向可以始终保持一致，也可以发生变化。前者称为共轴递进变形，例如纯剪切变形；后者称为非共轴递进变形，例如简单剪切变形（也称为旋转递进变例如纯剪切变形；后者称为非共轴递进变形，例如简单剪切变形（也称为旋转递进变形）。形）。 cabe3e3e3e3e3e3e3共 轴 递 进 变 形非 共 轴 递 进 变 形123412345 纵弯褶皱（纵弯褶皱（buckle foldbuckle fold）：岩层受到与层理基本平行的挤压力作）：岩层受到与层理基本平行的挤压力作用而使发生褶皱变形用而使发生褶皱变形 横弯褶皱（横弯褶皱（bend foldbend fold）：岩层受到与层理垂直的不均匀的挤压力）：岩层受到与层理垂直的不均匀的挤压力作用而使岩层发生强制性褶皱变形作用而使岩层发生强制性褶皱变形 PPPPP原 始 状 态纵 弯 褶 皱 作 用横 弯 褶 皱 作 用P = 作 用 力水 平 挤 压 作 用 导 致 岩 层 发 生 纵 弯 褶 皱垂 直 力 偶 作 用 导 致 岩 层 发 生 横 弯 褶 皱按照库仑莫尔破裂准则产生破裂时的主应力分布图岩石的抗压强度远大于其抗剪、抗张强度。因此，通常是岩层承受的剪切应力超过了其抗剪强度而发生剪切破裂并发生位移形成断层。断层按其两盘的相对位移可以分为正断层（normal fault）、逆断层（reverse fault）和走滑断层（strike-slip fault）1.1. 岩层成分和结构岩层成分和结构2.2. 围压围压 3.3. 温度温度 4.4. 应变速率应变速率5.5. 溶液和流体压力溶液和流体压力岩层变形主要是受地应力作用控制，但是岩层变形行为则受多种因素影响 v 岩层成分和结构：岩层组成成分不同表现出的脆、韧性和能干性不同 v 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。v 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。v 应变速率：应变速率愈高，岩层强度愈大，岩层的脆性也增大。v 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（？）。 由于孔隙流体压力的影响，有由于孔隙流体压力的影响，有效应力的莫尔圆整体向效应力的莫尔圆整体向轴轴“”方向移动。在差应力值方向移动。在差应力值不变的前提下，由于孔隙流体不变的前提下，由于孔隙流体压力的影响，应力莫尔圆向压力的影响，应力莫尔圆向轴轴“”方向移动而使其与破方向移动而使其与破裂包络线相交，岩层会发生破裂包络线相交，岩层会发生破裂。裂。 13fe 1e 3 e 11f= e 33f=02468024681 01 2C h cC h c hC h tC h gJ x yJ x wJ x hJ x tQ n xQ n jOC -PC厚 度 （ 公 里 ）能干性 岩层的能干性在统一的应力环境中，岩层对应力的承受能力以及在变形反映方式的差异性称为岩层的能干性。能承受较大应力的岩层称为“能干岩层”或强硬岩层，承受应力能力较小的岩层称为“非能干岩层”或软弱岩层。岩层的能干性是相对的。一般地，碎屑沉积岩层中砂岩、砾岩属于能干岩层，泥岩属于非能干岩层；化学沉积岩层中硅质岩、碳酸盐岩属于能干岩层，盐岩、膏盐岩等属于非能干岩层。同种岩性或岩性类似的岩层中，厚度较大的岩层的能干性也较强。通常是能干岩层在构造变形过程中起主导作用，非能干岩层其被动作用。 断层面切割岩层的角度关系与断层的能干性的差异有密切关系。断层通常在软弱岩层中拆离断层滑脱，或形成断坪。 地层能干性与断层角度有关，能地层能干性与断层角度有关，能干岩层（强硬岩层）的断层切割干岩层（强硬岩层）的断层切割角相对较大角相对较大 单层厚度大的岩层的能干性一般单层厚度大的岩层的能干性一般相对较大相对较大 能干岩层对变形样式起主导作用能干岩层对变形样式起主导作用A TA TA TA T收缩构造垂直升降构造伸展构造走滑构造盖层滑脱结晶基底卷入准沉积基底卷入变质基底卷入 先存构造面对后期构造变形有重要影响q构造族系q构造样式q构造变形场构造族系（构造族系（structural familystructural family）一词最早是）一词最早是DahlstromDahlstrom（19691969）用来描述加拿大落基山山前）用来描述加拿大落基山山前构造变形组合构造变形组合GroshongGroshong（19851985）将构造族系定义为具有）将构造族系定义为具有共同力学成因共同力学成因的的一组一组构造集合体构造集合体。构造族系主要应用在油田尺度或更大尺。构造族系主要应用在油田尺度或更大尺度的构造组合的描述和讨论中度的构造组合的描述和讨论中 所谓所谓“构造构造”是指岩石（或岩层）的形态以及岩石（和或岩层）是指岩石（或岩层）的形态以及岩石（和或岩层）各部分之间的关系各部分之间的关系族系是指来源相同、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）性质等究区域中岩层的主要物理（力学）性质等 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在变形前的原始特征及接触方式 基底：结晶基底；准沉积基底；变质基底。它们的力学性质和基底：结晶基底；准沉积基底；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。物理特征的差异直接影响到构造变形特征。 基底基底盖层关系：薄皮变形和厚皮变形盖层关系：薄皮变形和厚皮变形 位移场：水平收缩；差异垂直位移；水平伸展；差异水平位位移场：水平收缩；差异垂直位移；水平伸展；差异水平位移（走滑位移）和区域垂直位移移（走滑位移）和区域垂直位移 1.水平收缩构造族：岩层发生构造变形后的剖面长度比变形前的原始剖面水平收缩构造族：岩层发生构造变形后的剖面长度比变形前的原始剖面长度缩短长度缩短2.差异垂直位移构造族：岩层的构造变形主要是差异垂直位移的结果；内差异垂直位移构造族：岩层的构造变形主要是差异垂直位移的结果；内部主要构造要素表现为差升降运动；部主要构造要素表现为差升降运动；3.水平伸展构造族：地层发生构造变形后的剖面长度比变形前的原始剖面水平伸展构造族：地层发生构造变形后的剖面长度比变形前的原始剖面长度相对伸长长度相对伸长4.差异水平位移（走滑位移）构造族：岩层的构造变形主要是差异水平位差异水平位移（走滑位移）构造族：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；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。地。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)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3.准沉积基底卷入构造系：盆地盖层的基底是厚层的沉积岩或浅变质岩层，这些基底岩层在盆地沉积盖层发育前可以已经经历了变形，与盆地沉积盖层呈角度不整合或平行不整合接触，在盆地盖层变形过程中再次卷入变形；4.变质基底卷入构造系：盆地盖层的变质基底是经过较强变质的岩层，原始层理已经对后续变形不起主导作用，这些基底岩层在盆地沉积盖层变形过程中一起被卷入变形。构造样式构造样式 是指一组相关构造的总体特征，这些特征可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在相同的动力学条件下可以出现不同的构造样式1)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）发生层间滑动）2)2) 岩层变形与地层形成的年代关系岩层变形与地层形成的年代关系3)3) 主动的变形机制主动的变形机制4)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）层露出地表）5)5) 先存构造的影响先存构造的影响6)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。界位移）等。 同一构造族系中可以包含多种构造样式，例如：薄皮收缩构造中的同一构造族系中可以包含多种构造样式，例如：薄皮收缩构造中的变形样式可以是滑脱褶皱，也可以是逆冲断层变形样式可以是滑脱褶皱，也可以是逆冲断层构造族系和构造样式都强调不同构造要素之间的成因联系，但是前构造族系和构造样式都强调不同构造要素之间的成因联系，但是前者主要侧重于边界变形条件，后者主要侧重于变形的几何学特征者主要侧重于边界变形条件，后者主要侧重于变形的几何学特征构造族系实际上还有很多过渡类型，上述构造族系分类是构造族系实际上还有很多过渡类型，上述构造族系分类是连续构造连续构造变形谱中的端元成份变形谱中的端元成份，没有包括过渡的构造族系，没有包括过渡的构造族系 一个区域内，各种构造变形要素有规律地组合在一起就构成了该区域一个区域内，各种构造变形要素有规律地组合在一起就构成了该区域的构造变形场（的构造变形场（structural deformation filed）。）。 构造解析的目的之一就是要揭示构造变形场的基本特征。构造族系、构造解析的目的之一就是要揭示构造变形场的基本特征。构造族系、构造样式等概念主要是用来表述出构成研究区内构造变形场的各种构构造样式等概念主要是用来表述出构成研究区内构造变形场的各种构造要素的组合规律和空间相对的几何关系，但是研究构造变形场特征造要素的组合规律和空间相对的几何关系，但是研究构造变形场特征还需要描述各种变形要素的空间分布状态。还需要描述各种变形要素的空间分布状态。 与构造族系相近的另一各个概念是构造组合（tectonic association），后者没有构造尺度上的限定，可以用于描述不同层次、不同尺度和不同序次的各种构造单元、构造要素的组合，包括构造沉积组合、构造岩浆和变质组合、构造岩性组合等。同时，构造组合也主要是注重构造要素的组合规律和空间相对的几何关系，是研究、描述构造变形场的基本概念。 构造世代（generation）：在一定地质时期由一定作用方式的构造运动所形成的构造变形场，就构成了一个世代的构造。不同世代的构造按时间发育顺序以各种方式叠加在一起而构成一个完整的系列，即是构造序列。通过构造几何分析来揭示各种构造要素在不同地质时期经历的新生、继承、叠加和置换等过程，是确认构造世代、构造序列的主要途径。 q“构造确认”的基本概念和基本内容q精确性确认 q可接受性确认 q构造复原确认 q构造平衡确认 GroshongGroshong（19951995）将判断构造解释是否）将判断构造解释是否“正确正确”的过程称为的过程称为“构构造确认造确认”（structural validationstructural validation）通过研究认为是通过研究认为是“正确正确”的构造解释模型称为的构造解释模型称为“确认构造确认构造”（a a valid structurevalid structure）一个一个“确认构造确认构造”应该在物理学（几何学和运动学等）和地质学的应该在物理学（几何学和运动学等）和地质学的解释上都是合理的，必须很好地满足解释上都是合理的，必须很好地满足4 4条准则：即在几何学上必须条准则：即在几何学上必须是精确的、可接受的、可复原的和平衡的构造。是精确的、可接受的、可复原的和平衡的构造。 1)精确性确认 2)可接受性确认 3)构造复原确认 4)构造平衡确认精确性首先是指构造解释模型中的各种地质要素应该很好地与实际资料相吻合 1. 构造等高线图2. 岩层厚度变化3. 断层4. 协调性 通过构造精确性检验可以揭露各种资料、数据、图件之间内在的不协调性，并通过系统修改使各种资料、数据、图件之间内在协调起来，并且与实际的地质发现协调起来 不能接受的解释可以接受，但需要确认断层的存在可以接受的解释地震和钻井信息一个可接受的构造解释模型必须符合这一区域或类似区域一个可接受的构造解释模型必须符合这一区域或类似区域已经已经基本基本“证实证实”的构造变形几何学特征的构造变形几何学特征 构造可接受性确认就是确认解释模型中的构造样式是否合构造可接受性确认就是确认解释模型中的构造样式是否合理，是否与研究区域岩层变形规律协调，是否与同一地区理，是否与研究区域岩层变形规律协调，是否与同一地区的已知构造样式相适应和属于同一构造变形族系的已知构造样式相适应和属于同一构造变形族系 ABBAtsehdL 1L 0B = A = ehe = L 1L 0L 1岩 层 长 度 守 恒 时 可 以 用 岩 层 长 度与 剖 面 长 度 之 差 表 示 伸 展 量上 盘 变 形 可 能 使 岩 层 长 度 不 守 恒ed = e （ ？ ）s = e（ ？ ）AL 1B一个正确的构造解释模型一定是可以复原的，即可以恢复其变形一个正确的构造解释模型一定是可以复原的，即可以恢复其变形过程过程构造复原确认就是建立构造解释模型的复原构造模型。即变形前构造复原确认就是建立构造解释模型的复原构造模型。即变形前的构造几何学特征。的构造几何学特征。构造解释模型通常是用垂直于构造走向方向的剖面（或垂直与褶构造解释模型通常是用垂直于构造走向方向的剖面（或垂直与褶皱轴线的截面）表示，如果这一解释剖面与主应变平面一致，则皱轴线的截面）表示，如果这一解释剖面与主应变平面一致，则应该可以用平衡剖面技术编制出相应的复原构造剖面或构造演化应该可以用平衡剖面技术编制出相应的复原构造剖面或构造演化剖面剖面 参照岩层面（reference horizon）钉线（pin line）松线（loose line） NoImage构造平衡实际上是两方面的，即构造解释模型必须在几何学上是平衡的、在地质上是合理的（也可以称为地质学上的平衡） 变形剖面中的各岩层的长度、厚度、体积等可以与复原剖面对比，复原过程中松线的轮廓所反映的构造变形方式是可以接受的 NoImage剖面几何平衡示意图NoImage复原剖面的几种情形平衡剖面问题剖面几何学与运动学平衡NoImage地震剖面是解释地下构造的最基础的资料，是认识地下构造的主要信息源 。但是必须清除这种认识仍然有一定的局限性。地震资料等一切物探手段认识地下地质情况都还是间接的；亲眼目睹的地质现象，现象的描述可以是真实的，但是对现象的解释仍存在多解性。用物探资料来描述地质现象就存在多解性，其对现象的解释更是具有不确定性。1.1. 优先标定构造层的地层标定原则优先标定构造层的地层标定原则 2.2. 优先符合地质学平衡的原则优先符合地质学平衡的原则 3.3. 优先接受简单构造解释模式的原则优先接受简单构造解释模式的原则 4.4. 局部构造符合全区构造、同类型构造具有系统性的原则局部构造符合全区构造、同类型构造具有系统性的原则 1.时间剖面对构造形态的影响2.速度模型对构造形态的影响变形剖面与复原剖面变形剖面与复原剖面不同尺度构造的差异垂直夸大对厚度的影响垂直夸大对厚度的影响垂垂直直夸夸大大倾倾角角变变化化表表地地震震剖剖面面比比例例尺尺对对构构造造形形态态的的影影响响地震剖面上的速度陷阱地震剖面上的速度陷阱倾斜岩层的偏移剖面上的误差倾斜岩层的偏移剖面上的误差斜斜向向井井的的深深度度校校正正表表走走向向剖剖面面与与倾倾向向剖剖面面的的不不闭闭合合现现象象1、增量应变与全应变的概念、关系 （递进变形概念）2、刚体位移与应变的概念、关系3、共轭断层与应力轴的关系4、影响岩层变形的因素5、构造样式、构造族系的概念6、影响构造样式的主要因素7、平衡地质剖面的基本原理 截面法线方向与主应力方向夹角为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的截面上的剪应力最大132 （ ， ）132ma xma x 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。 用表示伸展系数1时表示伸展变形，1时表示收缩变形 ell101001llle 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应变 l0l1直 移旋 转不同的岩层在同样的应力环境中可以表现出不同的流变学特征，不同的岩层在同样的应力环境中可以表现出不同的流变学特征，同一种岩层在不同的应力环境中也可以表现出不同的流变学特同一种岩层在不同的应力环境中也可以表现出不同的流变学特征。征。在构造地质学中，如果岩层在破坏前所承受的应变量在构造地质学中，如果岩层在破坏前所承受的应变量5%，称，称为脆性变形，如果岩层所承受的应变量为脆性变形，如果岩层所承受的应变量5%还没有发生破坏，还没有发生破坏，则称为韧性变形。则称为韧性变形。 1.1. 岩层成分和结构岩层成分和结构2.2. 围压围压 3.3. 温度温度 4.4. 应变速率应变速率5.5. 溶液和流体压力溶液和流体压力岩层变形主要是受地应力作用控制，但是岩层变形行为则受多种因素影响 不同尺度构造的差异走走向向剖剖面面与与倾倾向向剖剖面面的的不不闭闭合合现现象象