中国构造应力场特征及其与板块运动的关系

地质构造应力场分析方法与原则

地质构造应力场分析方法与原则 发表时间：2019-01-04T10:34:05.383Z 来源：《基层建设》2018年第34期作者：郭建锐[导读] 摘要：构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。 赤峰市利拓矿业有限公司内蒙古赤峰市 024000摘要：构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。本次研究针对地质构造应力场的测量方法水力压裂法、井壁崩落法、磁组构法进行分析，并对地质构造应场力分析原则进行阐述，继而进一步丰富构造应力场的理论。 关键词：地质构造；构造应场力；应场力引言：构造应力场就是在一个空间范围内构造应力的分布。构造应力场是作用在地壳某一地区内部的和由于这一地区某种变形的构造单元的发育而出现的应力总和。应力场是一种物理场，它和其他物理场，如重力场、电滋场、位势场等一样，也是物质存在的一种形式。场不是空间，而是在空间范围内某个物理量的按势分布。随着时间的变化，场内各点的强度和方向也将发生变化。构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。 1.地质构造应力场概述 构造应力场概念是由我国地质学家李四光率先提出的。1947年李四光提出用构造形迹反推构造应力场，并研究各种不同力学性质的构造形迹与应力方向、应力作用方式之间的相互关系。1940年格佐夫斯基也提出研究构造应力场，并把用赤平投影求主应力轴方向的方法引进构造应力场的研究。1950年一1996年国内外地质工作者结合地震地质的研究工作开展了构造应力测量，经多年努力，通过野外与室内实测证实了构造应力的存在，并探索、研究了行之有效的构造应力测量技术方法，完善了构造应力测量的理论基础，建立了可靠的测量技术方法和数据处理系统。万天丰（1999）、武红岭（1999，2003）等将矿场构造应力场研究的方法延伸到盆地构造研究领域，取得了人量的研究认识和资料，极大地丰富了构造应力场研究理论，也为盆地构造应力场研究积累了丰富的地质认识和方法。1970年构造应力场的研究有长足进展，逐渐深入到地质学的多个领域。1980年以后，构造应力场问题越来越受到国内外地质学界的重视，研究内容多涉及板块、大陆，大洋地区的构造应力场。1990年以来，全球大陆与海洋科学钻探计划开始研究现今构造应力和古应力状态和岩石圈动力学问题。 2.地质构造应力场分析方法 构造应力场研究的主要内容是在确定各地的点应力状态（应力方向和应力大小）的基础上，研究在一定区域范围内各个构造活动时期的构造应力分布特征。古应力测量可通过构造形迹分析法、古地磁法、节理测量法来确定古构造应力作用方向，利用声发射法。晶格位错法等可确定古地应力值的大小（导致地层变形时的最大水平古应力）。现今应力测量可利用震源机制解法、水力压裂法、井壁崩落法等来确定现今构造应力最大主应力方向，利用声发射法、经验公式法可确定现今地应力大小。 2.1.1水力压裂法 水力压裂测量地应力的方法首先在美国发展起来，1977年B.Haimson在井深5.1Km处进行了水力压裂地应力测量。我国学者葛洪魁（1998）、康红普（2014）均在研究中采用水力压裂测量法进行验证。水力压裂（Hydraulic fracturing）地应力测量是通过在井眼周围地层中诱发人工裂缝来获取地应力的一种方法，测试精度受多种因素的影响，如测试层位筛选、施工仪器设备、施工方案的选择以及测试数据的分析等。 2.1.2井壁崩落法 井壁崩落椭圆法的理论依据为崩落椭圆是由地壳内的构造应力场形成的，所以二者之间存在确定的关系。它的基本原理是，由于地壳内存在水平差应力，致使钻井壁形成应力集中，在垂直于最大水平主应力（压应力为正）方向的井壁端切向应力最大，当该处切向应力达到或超过岩石的破裂极限强度时，即发生破裂，从而形成井壁崩落椭圆。1970年加拿大Bell在研究阿尔伯达油田四臂井径测量的地层倾角测井资料后，发现井眼扩大方向与区域内的最小水平主应力方向平行，Gough等也发现了这种现象。1985年，Zoboek使用井下电视观测证实了Boll的发现，并与B.Haimson等人对井眼崩落机制进行研究，说明了井壁崩落法是测量水平主应力方向的可行方法。shulnberger测井公司研究应用测井资料解释地层压力问题，并用于解释石油工程中的地层破裂压力、地层坍塌压力及油层出砂等问题。这种用测井资料解释地应力剖面的方法，己经能够解决石油工程中的许多问题。 2.1.3磁组构测量法 磁组构是指磁性颗粒或晶格的定向排列或组合，其实质是岩石磁化率各向异性。岩石磁化率各向异性是指岩石的磁化强度随方向的变化性质，包括感应磁化率各向异性与剩余磁化率各向异性。GrahamJ.w（1954）提出，儿乎所有岩石都可以观测到磁各向异性。研究表明，岩石的磁化率一般表现为磁化率数量椭球的形状和方向。椭球可以反映岩石内部铁磁性颗粒长轴的主要分布方向，与沉积搬运和充填方式、岩浆岩流动构造、变质岩类型和变质程度、页理、线理、褶皱轴方向等存在一定对应关系，是地史时期定向应力和温度作用的结果，是岩组分析和有限应变测量的重要手段之一。 3.地质构造应力场分析原则 3.1时间局限性原则 一般认为根据不同构造形变的切错和叠加等关系可以确定构造应力场的分期，即相对活动次序。可以根据组成构造形变的最新地层时代和角度不整合面之上的最老上覆地层的时代，来确定构造应力场作用的大致时间。如果有地层或侵入体同位素年代的资料时，构造应力作用的时间可以确定得更准确些。即使如此，构造应力作用的时间还是不可能确定得十分精确。 如果已知组成某一构造形变的最新地层年代和侵蚀了构造形变的不整合面之上的最老上覆地层的年代，构造形变肯定是在不整合形成期间发生的；但两个沉积地层的年代之间，发生了许多变化：老地层沉积之后要下沉、硬结成岩；受构造应力作用后造成构造形变；隆起遭受剥蚀；地壳重新下降，接受新的沉积。可以看出在整个不整合的形成过程中造成构造形变的构造应力作用只局限在一个较短的时间内。如果再考虑到同位素年代的不精确性（由于采样、测试方法等原因），要准确测定构造应力作用的时间实际上目前还难以实现。 3.2空间动态性原则

十大地质构造运动详解

十大地质构造运动详解 一、迁西运动 迁西运动是发生于中国北方始太古代末的一次构造运动及构造—热事件。因XX迁西得名。在冀东，表现为迁西群遭受强烈的变形、以角闪岩相—麻粒岩相为主的变质作用和以钠质花岗岩为主的岩浆事件。在华北及东北南部各太古宙麻粒岩—片麻岩区最具有广泛性和一定代表性，属于一次主要的构造运动。铁架山运动、兴和运动与之相当，为迄今中国境内确定之最早的构造运动。 迁西构造期，简称迁西期，是始古太古代（4500-3600Ma）期间的构造期，迁西期是今中国及周边地区的第一个构造期，是古陆块形成和陆壳克拉XX的时期。由于年代过于久远，目前的研究还极不充分。 二、阜平运动 阜平运动是古太古代的一次褶皱运动，其时限置于3600-3200Ma。阜平运动在华北各太古宙变质岩区影响较广，它使阜平群及更老地层普遍发生变形和产生以角闪岩相为主的区域变质，并伴随大量花岗质岩浆侵位。 三、五台运动 五台运动（Wutai orogeny）由马杏垣等于1955年创名，是新太古早期的一次褶皱运动。是根据新太古界五台群与古元古界滹沱群之间的角度不整合确定的。广义的五台运动应包括甘泉不整合、探马石不整合及金洞梁不整合等3个褶皱幕。在华北除太行、吕梁及中条山

等地发现不整合界面外，阴山、燕山、辽东、吉南及豫西等地皆已获得与之有关的构造—热事件的同位素年龄数据；在XX塔里木库鲁克塔格地区，达格拉格布拉克群与上覆古元古界的不整合应与之相当。在扬子古陆西缘XX群中麻粒岩相层位取得2451百万年的锆石U-Pb 年龄，可能亦属五台运动的构造—热事件之反映。 四、吕梁运动 是古元古代(2500-1800Ma)期间的构造期，在此期间，在今中国及周边地区发生了吕梁运动或称吕梁事件。 因为吕梁运动在吕梁山的表现最典型，故而得名。与此同时，五台山地区也有比较强烈的构造运动，学术界称之为滹沱运动（以滹沱河命名），所以也有不少人把吕梁期称为滹沱期。吕梁运动的其他名称尚有中条运动（晋南）、兴东运动（）、凤阳运动（）和中岳运动（XX 登封）等。吕梁期相当于国际地质科学联合会(2004)确定的古元古代成铁纪(2500-2300Ma)、层侵纪(2300-2050Ma）和造山纪(2050-1800Ma)的全部。 吕梁期的年代久远，目前只能对这期间的构造运动做粗略的描述。在吕梁期，可以识别出构成后世中国大陆的五个地块，即原始中朝地块、扬子地块、华夏地块、XX地块和准噶尔地块。其中原始中朝地块是在吕梁期第一次由塔里木克拉通和中朝克拉通等小陆块拼合而成的，从而形成了统一的结晶基底。 其他地块在吕梁期也发生了强度不同的构造运动，但都未能形成统一的结晶基底。

第3章 地质构造及对工程的影响

第3章 地质构造及对工程的影响 地壳运动：指由于地球内动力而引起的地壳变形和变位。 包括：升降运动：指垂直地表的运动（沿地球半径方向的上升或下降运动）。 水平运动：指平行于地表的运动（沿地球切线方向或沿水平方向的构造运动）。 地壳运动的结果：导致地壳岩石产生变形和变位，并形成各种地质构造(构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种构造形迹）。 第一节 水平构造和单斜构造 一、概念 沉积岩层形成时的原始产出状态(即产状)大多数是水平或近于水平。如果经受地壳运动（垂直抬升）的影响，改变了原始形成时的位置，但仍保持水平产状的一套水平岩层组成的构造，称为水平构造。 岩层受构造运动的影响，不仅改变了岩层形成时的位置，而且改变了原有的水平状态，使岩层面向同一方向倾斜，并与水平面具有一定的交角，便形成了单斜构造。常常是组成其它构造(褶曲一翼，断层一盘等)的一部分。 二、岩层产状 岩层的产状常用岩层的走向、倾向、倾角来确定，这三者称为产状要素。在野外产状要素直接用地质罗盘进行测量。 第二章 褶皱构造 褶皱指组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造。岩层的连续性整性末遭到破坏，是岩石塑性变形的表现。 褶皱构造的基本类型 一、褶曲：褶皱构造中的一个弯曲 二、褶曲的类型 1、褶曲的基本形态是背斜和向斜。 产状要素 走向 岩层面与水平面的交线，称走向线走向线 两端所指的方向称走向 倾向 垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称倾斜线。其在水平面上的投影线所指方向，称为倾向 倾角 倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角 褶曲 的要素 核：褶皱中心部分的地层 翼：核部两侧对称出露的地层 轴线：轴面与地面的交线 枢纽：轴面与层面的交线 枢纽在空间上的产出状态：枢纽水平、枢纽倾斜 轴面：指大致平分褶皱的一个假想面

《地质构造》习题答案汇总

《地质构造》习题答案 一、填空题 1.构造运动按照其发生时间顺序可以分为：古构造运动、新构造运动、现 代构造运动。 按照运动方向可分为水平运动、垂直运动。其中前者又称为造山运动，后者又称为造陆运动。 2.地质作用依据其能源和作用部位的不同，可分为内动力地质作用和外 动力地质作用；其中前者主要包括构造运动、岩浆活动和变质作用，在地表主要形成山系、裂谷、隆起、凹陷、火山、地震等现象；后者主要有风化作用、风的地质作用、流水的地质作用、冰川的地质作用、冰水的地质作用、重力的地质作用等。 3.地质图是把一个地区的各种地质现象如地层、地质构造等，按照一定比例缩 小，用规定的符号、颜色和各种花纹、、线条表示在地形图上的一种图件。一副完整的地质图应包括地质平面图、地质剖面图、综合地层柱状图，并标明图名、比例、图例、和接图等。 4.常见的地质图包括普通地质图、构造地质图、第四纪地质图、基岩地质图、 水文地质图和工程地质图等六种。 二、名词解释 地壳运动：主要有地球内力引起的岩石圈产生的机械运动，又称构造运动； 地质作用：由自然动力引起地球（最主要是地幔和岩石圈）的物质组成、内部结构和地表形态发生变化的作用。主要表现在对地球的矿物、岩石、地质构造和地表形态等进行破坏和建造作用。 褶皱构造：岩层或岩体受力产生断裂后，断裂面两侧的岩层或岩体沿着断裂面产生位移的断裂构造。 褶曲：褶皱构造中任何一个单独的弯曲称为褶曲。 断裂构造：岩层受构造运动作用，当所受的构造应力超过岩石强度时，岩石的连续完整性遭到破坏，产生断裂，称为断裂构造。

节理：岩层受力断开后，裂面两侧岩层沿断裂面没有明显的相对位移的断裂构造。 断层：岩层或岩体受力产生断裂后，断裂面两侧的岩层或岩体沿着断裂面产生位移的断裂构造。 三、简答题 1.什么是岩层的产状要素？ 确定岩层在空间分布状态的要素称为岩层产状要素。一般用岩层面在空间的水平延伸方向、倾斜方向和倾斜程度进行描述，分别称为岩层的走向、倾向和倾角。 2.试简述岩层产状与地面坡度关系的“V”字型法则。 岩层产状岩层倾角与地面坡向关系岩层出露线与等高线关系 水平岩层二者平行或重合 倾斜岩层相反（不论倾角大小）二者同向弯曲，“V”尖向沟谷上游 相同（岩层倾角＞地面坡角）相同（岩层倾角＜地面坡角）二者反向弯曲，“V”尖向沟谷下游二者同向弯曲，“V”尖向沟谷上游 直立岩层岩层出露线为直线，不受地形影 响 3.简述地质构造对工程建筑物稳定性的影响（从地质构造控制地质结构和地质 环境两个方面总结分析）。 运动构造形成并控制着地质构造和地质环境，其中前者控制着区域地壳结构（或区域构造）和地质体结构即土体结构和岩体结构；后者则控制地壳稳定性（地震活动、地壳升降活动、断层活动及地壳活动引起的地壳表层活动）、地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流、岩溶等）、地质体中的地应力、地下水和地温等因素。上述不同的因素从不同的角度影响着不同类型工程建筑物的稳定性，可从边坡工程、地基工程、地下工程等不同种类的情况具体分析。 4.试简述岩层和地层两概念的差别？ 岩层一般泛指各种成层岩石，是由层状的沉积岩（固结的岩石或松散堆积物）、火山岩和它们的变质岩组成，不具有时代的概念。地史学中将各个地质历史时期形成的岩石称为该时代的地层，从时代上讲地层有老有新，具时间概念，是具有一定时代意义的岩层或岩层组合。 5.简述地层划分和对比的方法及主要依据？

应力场分析与裂缝预测

《应力场分析与裂缝预测》教学大纲 （2004年制定，2012年第二次修改） 课程名称：应力场分析与裂缝预测 课程英文名称：Stress Field Analysis and Fracture Prediction 课内学时：32 课程学分：2 课程性质：学位课开课学期：每学年第一学期 教学方式：课堂讲授考核方式（考试/考查）：考试 大纲执笔人：曾联波主讲教师：曾联波 师资队伍：曾联波、童亨茂、陈书平 一、课程内容简介 《应力场分析与裂缝预测》是地质学专业和资源勘探与地质工程专业硕士研究生的一门专门课程。讲授古、现应力场和储层裂缝的研究方法及其在油气勘探与开发中的应用，包括应力与应力场的基础概念、古构造应力场分析方法、现今地应力测量方法、裂缝的基础知识，裂缝定量预测方法、古应力场在油气勘探中的应用、现今地应力和裂缝在低渗透油气田开发中的应用。本门课程为32学时，2学分。 二、课程目的和基本要求 课程的目的是培养学生掌握古、今应力场分析与储层裂缝预测的基本理论和方法分析油田应力场分布及进行储层裂缝预测的基本能力。《应力场分析与裂缝预测》课程涉及构造地质学、地质力学、储层地质学、岩石力学、石油地质学和油气藏工程等多方面的基本知识，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、石油地质学和储层地质学等课程。 学完本课程后，应达到以下基本要求： 1．了解应力、应力场和裂缝的基本概念及基本分布特征； 2．掌握古应力场研究方法及进展，并能运用这些基本方法分析油田古应力场分布和指导油气勘探； 3．掌握现今地应力测量方法，并能运用这些方法分析低渗透油气田的地应力分布和指导油气田开发。 4. 掌握储层裂缝的研究和预测方法，并能运用这些方法研究和预测低渗透储层裂缝的分布规律。 三、课程主要内容 §1. 应力场分析和裂缝预测的基础知识（4学时） §1.1应力、应力场和裂缝的基本概念。 §1.2应力场和裂缝研究的基本内容与方法。 §1.3应力场分析和裂缝预测的研究现状与发展趋势。 §1.4应力场分析和裂缝预测的研究意义。 §2. 现今地应力测量方法（4学时） §2.1现场地应力测量方法。 §2.2岩心地应力测量方法。 §2.3测井地应力分析方法。 §2.4地应力的分布规律及影响因素 §3. 古构造应力场分析方法（6学时） §3.1古构造应力方向分析方法。

中国八大构造运动

阜平运动是新太古代的一次褶皱运动，也是我国已知的最早的一次地质构造运动。 阜平期阜平期的时限为2900（+-）——2600Ma 期末的构造运动称为阜平运动或铁堡运动（Tiebu orogeny)。 据五台—太行山区新太古界阜平群上亚群（龙泉关群）与上覆五台群之间的角度不整合确定。其时限距今约26亿年。 2划分依据 五台群与阜平群无论在构造形态、构造方向、混合岩化作用、变质作用以及沉积建造上都有明显差异。因而主张将其放在阜平群与五台群之间，其时限置于26亿年。阜平运动在华北各太古宙变质岩区影响较广，它使阜平群及更老地层普遍发生变形和产生以角闪岩相为主的区域变质，并伴随大量花岗质岩浆侵位。 3分布 五台山东北边缘龙泉关以西约5千米的铁堡村南见有明显的低角度不整合接触关系，二者之间尚保存有厚约1.5米的古风化壳，因之命名“铁堡运动”。 所造成的角度不整合还包括吕梁山区吕梁群与下伏界河口群之间、中条山区绛县群与下伏涑水杂岩之间的角度不整合等。阴山、燕山及辽东、吉南、山东、豫西以及小秦岭等地亦然。 吕梁运动 古元古代(2500-1800Ma)期间的构造期，在此期间，在今中国及周边地区发生了吕梁运动或称吕梁事件。 因为吕梁运动在山西吕梁山的表现最典型，故而得名。与此同时，山西五台山地区也有比较强烈的构造运动，学界称之为滹沱运动（以滹沱河命名），所以也有不少人把吕梁期称为滹沱期。吕梁运动的其他名称尚有中条运动（晋南）、兴东运动（黑龙江）、凤阳运动（安徽）和中岳运动（河南登封）等。吕梁期相当于国际地质科学联合会(2004)确定的古元古代成铁纪(2500-2300Ma)、层侵纪(2300-2050Ma）和造山纪(2050-1800Ma)的全部。 吕梁期的年代久远，目前只能对这期间的构造运动做粗略的描述。在吕梁期，可以识别出构成后世中国大陆的五个地块，即原始中朝地块、扬子地块、华夏地块、哈尔滨地块和准噶尔地块。其中原始中朝地块是在吕梁期第一次由塔里木克拉通和中朝克拉通等小陆块拼合而成的，从而形成了统一的结晶基底。其他地块在吕梁期也发生了强度不同的构造运动，但都未能形成统一的结晶基底。 晋宁运动 晋宁运动（Jinning movement，Tsinning movement）由米士（P.Misch）于1942年创名，是新元古代中期的一次构造运动。 系据云南中、东部晋宁、玉溪等地南华系澄江砂岩与下伏中元古界—新元古界下部昆阳群之间的显著角度不整合确定。这次运动发生于距今8亿年左右。使昆阳群剧烈褶皱，而澄江组则为后造山磨拉石建造。此不整合在华南普遍存在。前澄江运动、皖南运动、休宁运动、雪峰运动等均与之相当。 分散的古陆核已经联合成为较大陆块，晋宁运动使其焊接，并进一步扩大固化形成为相对稳定的大型板块－扬子板块。

构造应力

构造应力：地壳构造运动在岩体中引起的应力。 1）一般情况下地壳以水平挤压运动为主。所以，构造应力主要是水平压应力；2）构造应力分布很不均匀，主应力的大小和方向往往变化很大； 3）岩体中的构造应力有明显的方向性，通常，σ2 ≠σ3； 4）岩体中的构造应力普遍存在如下规律：最大水平应力>最小水平应力 >垂直应力； 5）构造应力在坚硬岩层中出现一般较普遍。 复合式衬砌指的是分内外两层先后施作的隧道衬砌。在坑道开挖后,先及时施作与围岩密贴的外层柔性支护(一般为喷锚支护)，也称初期支护，容许围岩产生一定的变形，而又不致于造成松动压力的过度变形。待围岩变形基本稳定以后再施作内层衬砌（一般是模筑的），也称二次支护。两层衬砌之间，根据需要设置防水层，也可灌筑防水混凝土内层衬砌而不做防水层。 地铁：the subway 火车：train 动车：bullet train 隧道：tunnel 福建的典型土壤是红壤和赤红壤，土壤脱硅富铝化作用和生物物质循环均较活跃，风化淋溶强烈，铁的游离度较高，使得土壤呈现红色。由于它的土壤状况良好，而且又有着温和的气候，是一个水果之乡，由于红壤属于酸性土壤，适合种植茶叶，所以茶叶是福建的传统特色产品，茶叶总产居全国第一，乌龙茶就是在福建栽培出来的。 上海地区土壤其酸碱性质多为中偏碱性，其中强碱性土壤分布在东部沿海新垦区，面积约占0.93%酸性土壤仅在上海西部残丘和洼地有零星分布，面积仅占0.07‰绝大部分地域的土壤PH值约在7.0-8.5之间，这类土壤面积约占80.2%多分布在上海的中西部地区。 读研原因（reasons for my choice） There are several reasons. I have been deeply impressed by the academic atmosphere when I came here last summer.In my opinion,as one of the most famous ******in our country,it provides people with enough room to get further enrichment.This is the first reason. The second one is I am long for doing research in ******throughout my life. It's a pleasure to be with my favorite ******for lifetime.I suppose this is the most important factor in my decision. Thirdly,I learnt a lot from my *****job during the past two years.However,I think further study is still urgent for me to realize self-value.Life is precious.It is necessary to seize any chance for self-development,especially in this competitive modern world. In a word,I am looking forward to making a solid foundation for future profession after two years study here. 研究生期间的计划（plans in the postgraduate study）

华北地区构造应力场研究

科技信息2011年第27期 SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 华北地区构造应力场研究 李富涛1孟昭焕2贾宝刚1 (1.山东省煤田地质局物探测量队山东泰安271021；2.莱芜市国土资源局山东莱芜271100) 【摘要】本文结合相关数据、模型和软件分别利用重力场、重力垂线偏差与构造应力场的内在关系式对华北地区陆地构造应力值进行了计算，通过对相关数据结果进行对比分析，总结并得出了华北地区重力总水平梯度、构造应力场和研究方法本身的一些规律和特征。 【关键词】重力场；重力水平梯度；垂线偏差；构造应力 0引言构造应力场是地球动力学研究领域一个重要的组成部分。由于我 们不能直接测量得到浅层地表以外的岩石圈构造应力场，一些学者于 是另辟蹊径，以可以直接测量得到的相关区域重力数据为参考，通过 研究构造应力场与重力场之间的内在关系的方法而最终获得构造应 力场数据。在这方面，典型的代表人物有游永雄、向文、方剑等。游永雄 曾利用重力场研究了包括华北地区在内的多个地区的构造应力场情 况，本文即利用近似方法专门针对华北地区东经[106°，124°]、北纬[31° 43°]范围的大陆构造应力场进行更加细致地研究[1]，以期使得对该区 域构造应力场及其变化规律和研究手段本身认识得更加详尽。 1 重力和垂线偏差场转换构造应力场公式1.1利用重力场计算华北地区构造应力场 游永雄推导了重力场转换构造应力场的公式即[2]：Δσxx ＝g ρx ，y m g x （1）其中，Δσxx 代表构造应力；g 为正常重力；f 为引力常量；ρx ，y 为均衡 改正的单位均衡柱体密度；ρm 为地幔密度；g x 为重力总水平梯度，其水 平分量Δg x 和Δg y 值可用下面公式计算[2][3]： Δg x ＝－1＋∞－∞乙＋∞－∞乙（x－x＇）Δg z ［（x－x＇）2＋（y－y＇）2＋H 2］32dx＇dy 'Δg y ＝－12π＋∞－∞乙＋∞－∞乙（y －y ＇）Δg z ［（x－x＇）2＋（y－y＇）2＋H 2］ 32dx＇dy 乙乙乙乙乙乙乙乙乙乙乙'（2）Δg z 是得到的重力异常值，x＇和y '是流动坐标，遍及整个测量区 域，H 是空间延拓高度， 积分面积可以有限化和离散化，以适应计算，本文即以离散化后 2度范围为积分区域来计算。 求g x 的值的计算式为：g x =(Δg x )2+(Δg y )2 姨（3）1.2利用重力垂线偏差计算构造应力场公式 利用垂线偏差计算构造应力场公式如下[2]： Δσxx ＝-g 24πf ρx ，y ·u ρm ·ρ （4）式中，u 代表重力垂线偏差；ρ=206265rad ·s 。 u 的值根据下式计算[4]：u =（ξ2+η2） 1/2（5）其中，ξ为南北垂线偏差（垂线偏差子午圈分量）；η为西东垂线偏 差（垂线偏差卯酉分量）。 2 计算华北地区构造应力场2.1利用重力场计算华北地区构造应力场 本文利用华北地区5′×5′分辨率的DTM 数据、360阶重力场模型 EGM96并借助于PALGrav1.0软件[5]求得该区域布格重力异常值Δg z ， 然后计算得到重力总水平梯度g x 。在此基础上，再利用重力延拓知识[6]， 并根据式（1）分别计算得到了华北地区地表、20公里和40公里深度 处的构造应力值。以下分别是该区5′×5′分辨率DTM 图、重力总水平 梯度图和地表、20公里、40公里深度构造应力场图。 2.2利用重力垂线偏差计算华北地区构造应力场 利用上述同样DTM 数据、重力场模型和软件计算南北垂线偏差 ξ和东西垂线偏差η，然后计算重力垂线偏差u 。根据公式（4）进一步 计算得到该区构造应力值。以下分别是利用垂线偏差计算得到的华北 地区重力总水平梯度图和地表构造应力场图。3分析和讨论 图1华北地区DTM 图（单位：m ）图 2 华北地区重力总水平梯度矢量图（单位：E ） 图3华北地区重力总水平梯度等值线图（单位：E ）图4华北地区地表构造应力场矢量图（单位：MPa ） ○科教前沿○

十大地质构造运动详解

十大地质构造运动详解 1迁西运动 迁西运动是发生于中国北方始太古代末的一次构造运动及 构造—热事件。因河北迁西得名。在冀东，表现为迁西群遭受强烈的变形、以角闪岩相—麻粒岩相为主的变质作用和以钠质花岗岩为主的岩浆事件。在华北及东北南部各太古宙麻粒岩—片麻岩区最具有广泛性和一定代表性，属于一次主要的构造运动。铁架山运动、兴和运动与之相当，为迄今中国境内确定之最早的构造运动。迁西构造期，简称迁西期，是始古太古代（4500-3600Ma）期间的构造期，迁西期是今中国及周边地区的第一个构造期，是古陆块形成和陆壳克拉通化的时期。由于年代过于久远，目前的研究还极不充分。2 阜平运动 阜平运动是古太古代的一次褶皱运动，其时限置于 3600-3200Ma。阜平运动在华北各太古宙变质岩区影响较广，它使阜平群及更老地层普遍发生变形和产生以角闪岩相为 主的区域变质，并伴随大量花岗质岩浆侵位。3五台运动 五台运动（Wutai orogeny）由马杏垣等于1955年创名，是新太古早期的一次褶皱运动。是根据新太古界五台群与古元古界滹沱群之间的角度不整合确定的。广义的五台运动应包括甘泉不整合、探马石不整合及金洞梁不整合等3个褶皱幕。

在华北除太行、吕梁及中条山等地发现不整合界面外，阴山、燕山、辽东、吉南及豫西等地皆已获得与之有关的构造—热事件的同位素年龄数据；在新疆塔里木库鲁克塔格地区，达格拉格布拉克群与上覆古元古界的不整合应与之相当。在扬子古陆西缘康定群中麻粒岩相层位取得2451百万年的锆石U-Pb年龄，可能亦属五台运动的构造—热事件之反映。4吕梁运动 是古元古代(2500-1800Ma)期间的构造期，在此期间，在今中国及周边地区发生了吕梁运动或称吕梁事件。 因为吕梁运动在山西吕梁山的表现最典型，故而得名。与此同时，山西五台山地区也有比较强烈的构造运动，学术界称之为滹沱运动（以滹沱河命名），所以也有不少人把吕梁期称为滹沱期。吕梁运动的其他名称尚有中条运动（晋南）、兴东运动（黑龙江）、凤阳运动（安徽）和中岳运动（河南登封）等。吕梁期相当于国际地质科学联合会(2004)确定的古元古代成铁纪(2500-2300Ma)、层侵纪(2300-2050Ma）和造山纪(2050-1800Ma)的全部。 吕梁期的年代久远，目前只能对这期间的构造运动做粗略的描述。在吕梁期，可以识别出构成后世中国大陆的五个地块，即原始中朝地块、扬子地块、华夏地块、哈尔滨地块和准噶尔地块。其中原始中朝地块是在吕梁期第一次由塔里木克拉通和中朝克拉通等小陆块拼合而成的，从而形成了统一的结

《构造运动与地质构造》教案

《构造运动与地质构造》教案

构造运动与地质构造 构造运动的证据 （一）新构造运动的证据 1.地表的形态变化 前面我们所学的河流阶地及海蚀阶地等地质现象的形成和位置的变化就是地壳运动真实的记录。（说明地壳在缓慢上升。） 例1.广州七星岗海能崖，现在距离海岸线数十公里。 例2.辽宁盖县望儿山海蚀崖，距海岸线十公里，高出海面约60m。2.大地测量的证据 根据大地测量发现许多地区的大地现有平方向的位移又有垂直方向上的升降。 例1.河北邢台的形家湾自1920年至1955年35年中上升了140mm，平均每年上升4mm，而耿庄桥却下降32.1mm。前面说过的印度古大陆2cm/年向北推移。 例2.美国西部圣安德利斯大断裂西侧的地块，自2千多万年前以来，每年以几毫米至几厘米的速度，作顺时针方向的水平错动。 （二）老构造运动的证据 1.沉积地层的厚度 我们前面已学过，浅海环境下，海水深度一般不超过200米，但是我们却能见到上千米甚至上万米厚的浅海相沉积岩。如：喜玛拉雅山原来是古

地中海的浅海区，沉积地层的厚度达到3万米。这就说明该地区的地壳一边下降、一边接受沉积。同时在另一些地区却见不到该时期的沉积岩，说明那些地区此时地壳正在上升，因而缺少这一时期的地层。 2.岩相变化 岩相——就是反映沉积环境的沉积岩岩性和生物特征。是岩层形成环境的物质表现。 一般分为：海相、陆相、海陆交互相（三角洲相、滨海沼泽相） 河流相 湖泊相 滨海相 沼泽相 这种岩相的变化，说明了当时海陆的变迁，也说明了地壳当时处于上升还是下降的地质环境。 3.构造变形 我们在野外常常可以看到倾斜的岩层或波状起伏、弯曲的岩层，以及错、断开的岩层，说明地壳受到构造力的作用。 第一节构造运动的特征 一、构造运动的概念 构造运动——指由地球内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的机械运动。 构造变动——指由构造运动引起岩石的永久性变形。如褶皱变动、断裂变动。构造运动常和地壳运动混称，只不过构造运动包括整个岩石圈，但从研究意义上说，我们现今研究的内容和深度也只是在地壳的深度范围内。

地壳动力学在石油开发中的应用_四_构造应力场与石油勘探

地壳动力学在石油开发中的应用 ———(四)构造应力场与石油勘探 安　欧 (中国地震局地壳应力研究所　北京　100085) 摘要　本文综述了构造应力场在石油勘探中的应用,包括油田应力测算、成藏构造分析、裂缝分布估测、有利应力区划等,这些正是分析形成油藏的诸因素,用地壳动力学的理论对认识石油生、运、储系统以及油藏的形成帮助我们找到更多的高产油田。 一、油田应力测算 11构造应力场测量 (1)古构造应力测量 要分析测区石油在地质时期的生成、运移、储集规律,须测量该时期的古构造应力场。裂面擦痕法可用来测量古构造应力场中主应力大小和方向。若地区的地形高差小,剪裂面上的擦痕产状受后来构造运动的影响不大,则由区内露头和定向岩心上同一地质时期形成的剪裂面上擦痕方向的统计,可求得裂面形成时期构造应力主分量的方向和大小。 把地理坐标系O 2X YZ 的原点O 取在剪裂面上,X 轴向东,Y 轴向北,Z 轴铅直向上(图1)。图1　岩体剪裂面上盘单位滑动矢量方向在下盘裂面上的几何表示剪裂面的方位用单位法向矢量n 表示,n 在水平面上投影的指向为倾向,用与X 轴的夹角θn 表 示,从X 轴到此投影以逆时针方向为正;n 与水平 面的夹角

构造应力与油气成藏关系

综述与评述 收稿日期:2006-09-19;修回日期:2006-12-11. 基金项目:国家“973”项目“高效天然气藏形成分布与凝析、低效气藏经济开发的基础研究”(编号:2001CB209103)资助.作者简介:张乐(1979-),男,新疆阜康人,在读博士,主要从事沉积学、层序地层学及油气成藏机理研究.E -mail :z han gleu pc @https://www.wendangku.net/doc/0711718118.html, . 构造应力与油气成藏关系 张　乐1,2,3,姜在兴3,郭振廷4 (1.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083;　2.北京市国土资源信息 开发研究重点实验室,北京100083;　3.中国地质大学能源学院,北京100083; 4.胜利油田弧岛采油厂地质所,山东东营257231) 摘要:总结了构造应力对油气生成、运移、聚集及分布等方面的影响。指出构造应力与油气成藏关系密切,其不仅能形成断层和裂缝等油气运移通道,还能形成各种构造圈闭,同时也可直接引发油气运移,是油气运移的主要驱动力;构造应力与孔隙流体压力有相关性,油气从强压应力区向张应力区运移,张应力区是油气的最佳聚集区;构造应力对油气藏的形成既可以起到积极作用,也可以对其起破坏作用;构造应力还可为有机质向烃类转化提供能量。关键词:构造应力;油气藏;油气运移聚集;油气分布 中图分类号:TE121 文献标识码:A 文章编号:1672-1926(2007)01-0032-05 传统的油气地质学理论认为,油气运移的动力主要是浮力、水动力以及异常地层压力;毛细管力一般为油气运移的阻力,其决定了油气二次运移的方向和聚集场所的流体势分布。人们也认识到构造应力对油气运聚有重要的影响,但对构造应力在油气生成、运聚成藏和分布等方面的作用机理尚认识不足。在许多情况下,油气运移聚集受构造应力场的控制[1-5] 。构造应力是形成异常高压的重要因素,构造应力产生的热效应对油气生成也有影响。构造应力是各种地质现象与地质过程形成发展的主要动力来源,构造应力场的发展演化不仅控制了含油气盆地的形成和盆地内构造的形成及分布,还影响生、储、盖层的发育及油气生成、运移、聚集过程。因此,构造应力与油气成藏、油气勘探开发有密切关系,许多学者在这方面进行了较深入的研究,并取得了丰硕的成果。 1　构造应力与油气生成的关系 构造应力通常是指导致构造运动、产生构造形变、形成各种构造形迹的应力。在油田应力场研究中,构造应力常指由于构造运动引起的地应力的增量[6]。地应力主要由重力应力、构造应力和流体压力 等几种应力耦合而成。 1.1　概述 构造应力在油气形成过程中,可为有机质的热演化和转化提供能量,从而促进有机质向烃类转化。现代石油地质理论已经证实,热量在导致有机质发生热降解并生成石油范畴的烃类过程中具有决定性作用。构造应力是地壳中最为活跃的能量之一,其产生的能量已为地壳中岩层的各种变形所证实。索洛维耶夫等指出,由构造变形转变而来的机械能是构造变形过程中补充放热的主要原因。机械能可转化成热能,在强烈挤压带,这种热能特别大。其表现形式是: 沿断裂面的摩擦热; 可塑性变形时内部的摩擦热; 应力松驰时的弹性变形热。此外,在构造变形速率极快的情况下,放热发生得更快,并可使围岩的温度大幅度升高,这己被现代地震观测所证实[7-9] 。据钟建华等[3] 对我国湘西沪溪县白沙含油瘤状灰岩的研究发现在野外手标本和室内显微镜薄片中,石油仅分布在剪切破碎带内瘤状灰岩中,而与其相邻的、未受剪切破碎的非瘤状灰岩中却未见石油,从而认为该区剪切作用导致矿物等固体颗粒旋转、位错或断裂,因彼此摩擦或晶格断裂而产生热量,为有机源岩生油提供了附加热能,促使有机质转化为 第18卷1期 2007年2月 天然气地球科学 NAT URAL GAS GEOSCIENCE Vol.18No.1Feb.　2007

论岩体构造应力

2001年9月 水 利 学 报 SHUILI XUE BAO 第9期 收稿日期:2000-08-09 作者简介:朱焕春(1963-),男,湖北大冶人,武汉大学教授、博士,主要研究方向为高边坡与锚固、岩体地应力等岩体工程 问题.文章编号:0559-9350(2001)09-0081-05论岩体构造应力 朱焕春1,李　浩1 (1.武汉大学水电系,湖北武汉　430072) 摘　要:从地质学基本原理、地表地质作用以及实测数据等几个方面再次论述了对岩体构造应力分布的认识,指出在水平主应力随深度的线性表达式σ=kh +T 中,构造应力的贡献不仅只由T 反映,而且常常对系数k 有很大的贡献.另一方面,即便在地形平坦地区,T 值还可以反映后期地表地质作用,最大、最小水平构造应力差值能更好地表征构造应力的大小.而在地形复杂的河谷地区,地表改造对浅层岩体地应力的影响更加突出,但可以用河谷形成前等效初始地应力场状态反应构造应力状态. 关键词:构造应力;自重应力;地质作用;深度 中图分类号:P553;TU452 文献标识码:A 岩体地应力是岩体工程最基本也是最重要的工程荷载,它是进行岩体工程问题数值计算的初始条件之一,也是分析工程岩体破坏和位移特征的基本因素 [1].作者曾就岩体地应力问题,包括构造应力的分布特征进行过比较系统的论述[2].但从目前的情况看,以水平主应力为例,对表达式:σ=kh +T 中系数k 、T 的物理意义、构造应力的分布特征进行再一次的讨论,显得很有必要.主要问题是: (1)k 值不仅仅只反映了岩体自重应力,同时包含了构造应力,并且,在很多情况下,它所反映的构造应力分量是不可忽略的.(2)T 值反映了构造应力作用,但在剥蚀地区的浅层岩体中,即便地形平坦,可以包含地表地质作用的影响.(3)地形强烈起伏的河谷地区,其地应力不能简单地看成是自重应力与构造应力的迭加.河流地质作用改造地表形态的同时,也改造了原来的地应力场,使得浅部岩体各应力分量随深度可以不是线性分布,上述参数失去了表征构造应力的意义. 1　岩石圈中构造应力的空间变化趋势 这里主要是讨论厚度数万米的地壳岩石圈内构造应力的分布,帮助认识岩石圈表层人类工程活动涉及的工程岩体范围内(几千米)构造应力分布,说明构造应力是随深度变化的. 1957年,在人造地球卫星发射成功以后,人类认识到地球实际上是一个旋转椭球体,其扁率为: f =a -b a =1298.25(1) 式中:a 为赤道半径,b 为地球两极半径. 地球物理学家曾假设地球内每一点都为静水压力状态,计算出的扁率为1 299,与实际结果相似,地球物理学家认为,从总体上讲,平均半径近6400km 的整个地球基本都受到静水压力应力状态的作用,不受这种作用的地球物质所占的比例很小[3] .即地球表层岩石圈内的应力是不均匀的. 大量研究同时证明,地球表层岩石圈中的构造应力是明显的,且各向异性突出,岩石不可能处于静水压力状态.但对整个岩石圈内构造应力的大小及其深度的变化特征,至今还没有一种公认的测量DOI :10.13243/j .cn ki .slxb .2001.09.015

构造运动和地质构造

第八章构造运动和地质构造[教学目的与要求] 本章主要讲解岩层的产状（原始产状、产状要素、线状构造产状要素、地层不整合的观察和研究）；褶皱构造（褶皱和褶皱要素、褶皱的分类、褶皱的组合形式和叠加形式、褶皱的成因、褶皱的野外观测与研究）；断裂构造（节理、断层要素和断层位移的概念、断层分类、断层形成机制、断层的野外观测与研究）； 重点：要求掌握构造变形的研究方法，了解褶皱构造与断裂构造特点主要识别方法与技术。 难点：要求掌握构造变形的研究方法，了解褶皱构造与断裂构造特点主要识别方法与技术。 构造运动：由地球内动力引起岩石圈地质体变形、变位的机械运动。 地质构造：地壳运动中岩层和地块受力后产生的变形和位移的形迹。反映了某种方式的构造运动和构造应力场。 第一节概述 一、基本概念 侵入岩是在地下形成，但现在大量突出地表，甚至形成高山；沉积岩，原始应水平沉积，在地表却大量倾斜、弯曲、断裂。 这些说明地壳上岩石发生了运动，发生变形、变位，改变了原来的状态。 地壳运动（构造运动）——地壳的机械运动 运动的结果为岩石变形、变位，导致地质构造的形成。 岩石变形——地壳中岩石变改了原有的空间位置和形态。 地质构造——岩石变形的产物包括褶皱、断裂两大类。 综上所述，构造运动（地壳运动）是指由地球内部动力引起的固体地球表层的机械运动。 构造运动造成岩石的变形与变位，形成一系列的地质形迹，岩层的倾斜、岩层的褶皱、岩石中产生断裂（有的断裂是拉张型的，有的则是剪切型的等等），这一系列由构造运动造成的岩石变形与变位的地质形迹，称为地质构造。 二、构造运动 （一）构造运动的形式： 水平运动（造山运动） 垂直运动（造陆运动） 水平运动与垂直运动的关系是相辅相成的。 1、水平运动

构造运动和地质构造

构造运动和地质构造 构造运动主要表现为地壳的机械运动，以往称为地壳运动。但在很多情况下，这类运动不只限于地壳，还涉及岩石圈，所以改称为构造运动。 第一节构造运动的基本方式 构造运动按其运动方向分为水平运动和垂直运动。 一、水平运动 水平运动时地壳或岩石圈块体沿水平方向移动。其有三种基本形式：（1）相邻块体分离（2）相邻块体相向汇聚（3）相邻块体剪切、错开。[剪切错开的相邻块体既不分裂，也不聚汇。] 二、垂直运动 垂直运动是相邻块体或同一块体的不同部分作差异性上升或下降，使某些地区上升成为高地或山岭，另一些地区下降为盆地或平原。 第二节岩石的变形与地质构造 岩石变形和变位的产物成为地质构造。最基本的地质构造有褶皱和断裂。 一、岩石的空间位置 走向层面有假想水平面的交线的方向，它标志着岩层的延伸方向。 倾向层面与走向垂直并指向下方的直线，称为倾斜线，它的水平投影所指的方向即 为倾向。 倾角层面与假想水平面的最大交角，沿倾角方向测量，称为真倾角。 层面的走向、倾向与倾角称为岩层的产状要素。 岩层的厚度是岩层顶底面间的距离。 岩层水平产出时，其倾角为零，没有走向与倾角，它的空间位置之手岩层厚度影响。 岩层直立产出时，他的空间位置取决于层面的走向及岩层的厚度。 二、褶皱 褶皱是岩层的弯曲。单个弯曲称为褶曲。岩层褶皱后原有的空间位置和形态均已发生改变，但其连续性未收到破坏，褶皱的存在时构造运动的直观反映。 褶曲的形态多样，大小不一，依其形成环境和条件而定。 1.褶曲的几何要素 a.翼褶曲岩层的两坡 b.核褶曲岩层的中心 c.轴面褶曲两翼近似对称的面 d.枢纽轴面与层面的交线 e.弧尖 f.轴线 2.褶曲的类型 褶曲的基本类型为背斜与向斜。原始水平岩层受力后向上凸曲者，称为背斜，向下凹者称为向斜。背斜与向斜是并存的。相邻背斜之间为向斜，相邻向斜之间为背斜。相邻的向斜和背斜公用一个翼。 （1）根据轴面的产状，褶曲可进一步分为： 直立褶曲 倾斜褶曲 倒转褶曲 平卧褶曲 （2）根据横剖面的形态特点，褶曲可分为： 扇形褶曲