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1-石油地质

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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石油工业通论 勉大庆石油学院地球科学学院第一部分 石油地质 第一节 地球科学概论 第二节 石油的生成 第三节 石油的聚集与分布石油地质学 ( :研究石油和天然气在地壳中生成 、 运移和分布规律的 地质学 分支 。 石油和天然气地质学的简称 。第一节 地球科学概论一、地球与地壳二、地壳运动与地质构造三、矿物与岩石四、地层与地质时代一、地球与地壳1、 地球的形状及大小地球不是一个 圆球体 , 而是一个 实心椭球体 ,赤道半径 长 , 两极半径 短 , 且北极比旋转椭球体凸出 14m,南极却凹进 24m。根据 1975年第 16届 国际大地测量 和 地球物理协会 公布的数据介绍如下:赤道半径 a=c=== ( 、 地球的物理性质地球的质量为:平均密度为 方厘米 。 组成地球的岩石 、水 、 大气 、 生物都含有一定的放射性元素 , 地球具有磁性 , 且和地理的南北极不一致 , 地球存在电场 , 带有电 , 地球还具有一定的塑性 。245 6 1 0 变化 一般为 1~ 变温层 )年变化 影响深度达 20~ 30m — 地温随深度增加而逐渐增加,受地球内部热能影响, 深度每增加 100米升高的温度称为地温梯度 。一般大陆为 1~ 5℃/100m ,海底为 4~ 8℃/100m 。— 与当地年平均温度大致相当 , 常年不变 , 其深度一般为 20~ 40m。3、地球的温度( 1) 莫霍面 —— 位于地表以下数公里~ 40, 纵波到达这一界面后 , 其速度由平均 6~ 7km/s, 突升为 s。 此面是由南斯拉夫学者 莫霍洛维奇 ( 于 1909年首先发现的 , 因此被称为莫霍洛维奇面 , 简称莫霍面 。 其上为地壳 、 其下为地幔 。( 2) 古登堡面 —— 位于地下 2900 横波到这一界面就消失了 , 纵波却能够通过 。 以最早 ( 1914年 ) 研究这一界面的美国地球物理学家 古登堡 的名字命名 。 其上为地幔 , 其下为地核 。4、地球的内部圈层(两个面三个层)地壳 (固体地球的最外一圈 , 由岩石组成 , 是一个相对刚性的外壳 。其下界以莫霍面与地幔分开 。 平均厚度约为 16为 大洋地壳 ( 大陆地壳 ( 两种类型 。—— 大陆地壳 ( 简称陆壳 ) 的厚度不一 , 最薄处在沿海的平原上 ( 70广泛分布有沉积岩、岩浆岩、变质岩,最老的岩石年龄为 38亿年 ,具有硅铝层和硅镁层;大洋地壳 平均厚 8薄 <3主要为玄武岩类及现代沉积物,只有硅镁层没有硅铝层。是目前地质学研究的主要对象 。———— 莫霍面 ————地幔上地幔为 坚硬岩石 ,与地壳共同构成地球外表。 60共同特征:为超铁镁质岩石。平均密度:<10%的岩石处于 熔融 状态,其强度降低、塑性增加,物质发生蠕变,并缓慢流动。是岩浆的发源地,也是构造运动的动力源。 250质密度增大由 3650度为 化学成分与上地幔相似,铁的含量增加。2900—— 古登堡面 ————地核外核平均密度 地震纵波速度急剧降低横波消失,推测为液态,温度约3000℃ ,压力大于 3× 10114642波速度加快,推测其物质从液态过渡到固态。 5157出现由纵波转换成横波,表明物质为固态,平均密度 陨石相似推测内核物质主要成分为铁、镍,故称为 铁镍核。二、地壳运动与地质构造1、 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 。 构造运动 常和 地壳运动 混称 , 只不过构造运动包括了岩石圈 , 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 。■ 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 。2、 构造运动的基本特征( 1) 构造运动的方向性■ 水平运动 —— 是地壳 ( 岩石圈 ) 块体沿水平方向移动 。 也称为“ 造山运动 ” 。 有三种基本形式 :① 相邻块体 分离(张开)②相邻块体 相向聚会(挤压)③相邻块体 剪切、错开(平移)垂直运动 ( 升降运动 ) —— 地壳 ( 岩石圈 )相邻块体或同一块体的不同部位作差异性 上升或下降 , 使某些地区上升成为 高地 或 山岭 ,另一些地区下降成为 盆地 或 平原 。 又称为 造陆运动 。同一地区构造运动的方向随着时间的推移而不断变化 。 某一时期以水平运动为主 , 另一时期则以垂直运动为主 , 它们是相互联系 、 相互制约的 , 常常兼而有之 。(2) 构造运动的 幅度 和 速度对于某一地区来说 , 如果长期处于上升运动或下降运动 , 或者一直朝某一方向发生水平运动 , 则其运动幅度就大;如果在一定时间间隔内 , 运动的方向频繁变化 , 或时而上升时而下降 , 或者作往复的水平运动 , 则在地质记录上反映的运动幅度不大 。 构造运动的速度 一般不为人所能感觉到的 , 是相当缓慢的 。( 3) 构造运动的空间分布和历史发展规律① 构造运动发展在空间上具有不均衡性构造运动不可能使所有的地方 同时 升降 , 因此一般是 某些地区 表现为 大面积隆起 , 遭受风化 剥蚀;另一些地区 表现为 大面积拗陷 , 接受 沉积 。 还有的地区 表现为大规模 水平挤压运动 , 形成高大的 褶皱 山系 。 如新生代时 , 我国喜玛拉雅山褶皱 上升了七 、 八 千米 , 江汉平原则 下降 接受了近 一万米 的沉积 。② 构造运动的周期性和阶段性构造运动在地质历史中具有一定的周期性和阶段性 。 这个特点通过两方面表现出来:一方面是升降性质的转化 。 另一方面表现为运动速度和性质的转化 , 亦即某个时期运动较是平静和缓慢的 , 接下来的另一个时期则是强烈和快速的 。 两种时期在地质历史进程中总是交替发展的 。青藏高原的隆升过程尼泊尔 青藏高原葛: “ 这是喜马拉雅山脉 , 这是中国的青藏高原 , 这是尼泊尔 , 山脉的南坡缓缓的伸向印度洋 , 受印度洋暖湿气流的影响 , 尼泊尔王国气候湿润 , 四季如春 , 而山脉的北麓陡降 , 终年积雪 , 再加上深陷大陆的中部 ,远离太平洋 , 所以自然气候十分的恶劣 。 如果我们把喜马拉雅山炸开一道五十公里的口子 , 世界屋脊还留着 , 把印度洋的暖风引到我们这里来 , 试想一想 , 那我们美丽的青藏高原从此摘掉落后的帽子不算 , 还得变出多少个鱼米之乡 ! ”( 二 ) 地质构造组成地壳的岩层或岩体受力而发生变位 、 变形留下的形迹称为地质构造 。 在层状岩石中表现最为明显 。 地质构造的基本类型有 水平构造 、 单斜构造 、 褶皱构造 和 断裂构造 等 。( 1) 水平构造产状是水平的或近于水平的岩层 ( 一般倾角小于 5° ) 称为水平岩层或水平构造 。 绝对水平的岩层是没有的 , 水平构造出现在构造运动较轻微的地区或大范围内均匀抬升或下降的地区 , 其岩层未发生明显的变形 。( 2) 单斜构造岩层层面与水平面之间有一定夹角时 ,称为倾斜岩层或单斜构造 。 单斜构造是大区域内的不均匀抬升或下降 , 使岩层向某一方向倾斜形成的简单构造 。岩层产状三要素:走向 、 倾向 、 倾角( 3) 褶皱构造褶皱 —— 岩层在 构造运动 作用下所产生的 一系列弯曲 。① 褶皱的几何要素:核部 —— 褶皱岩层的 中心 。翼部 —— 褶皱岩层的 核部的两翼 。枢纽 —— 岩层褶皱面上 最大弯曲点 连线 。轴面 —— 褶皱内各 相邻 褶皱面上枢纽联成的面 。② 褶皱的基本形态背斜 ( 是岩层向上拱的弯曲 , 形成中心部分为较老岩层 , 两侧岩层依次变新;向斜 ( 是岩层向下的弯曲 ,中心部分是较新岩层 , 两侧部分岩层依次变老 。在野外往往不能看到褶曲的全貌 ,主要是根据岩层的时代新老关系及对称出现的关系来判断 。直立褶皱 ——褶皱轴面直立 ,两翼岩层倾向相反 , 倾角大致相等 。 故又称为同斜褶皱 。斜歪褶皱 ——褶皱轴面倾斜 ,两翼岩层倾向相反 , 但倾角不等 。 又称为不对称褶皱 。倒转褶皱 —— 褶皱轴面倾斜 , 两翼岩层向同-方向倾斜 , 即一翼正常 , 一翼倒转 。倾伏褶皱 —— 当褶皱的枢纽呈倾斜状态时 , 两翼岩层在倾伏端发生弧形合围 , 背斜的尖端指向倾伏方向 , 向斜的开口指向扬起方向 。( 4) 断裂构造—— 岩石受到 外力 作用发生 破裂 的现象 , 称为断裂构造 。 分为 节理 和 断层 两大类 。■ 节理 —— 岩石破裂后 没有明显位移 的断裂 , 是分布 最广 、 最常见 的一种断裂构造 。■ 断层 —— 岩石 断裂后 , 两侧岩石发生显著的相对位移 , 称为断层 , 是最常见的地质构造现象 。① 正断层 —— 上盘 相对 下降 , 下盘 相对 上升 。② 逆断层 —— 上盘 相对 上升 , 下盘 相对 下降 。③ 平移 ( 推 ) 断层 —— 断层两侧岩块 , 沿着断层面 走向 的 水平 方向相对 移动 的断层 。① 地垒 —— 是由两条或多条走向基本一致倾向相反的正断层构成 ,中央部分相对上升 , 两侧相对下降的构造 。② 地堑 —— 是由两条或多条走向基本一致 ,相向倾斜的正断层构成 ,中央部分相对下降 , 两侧相对上升的构造 。断层组合形态:( 三 ) 板块板块构造 —— 刚性的岩石圈分裂成为许多巨大块体 —— 板块 , 它们驮在软流圈上作大规模水平运动 , 致使相邻板块相互作用 , 板块的边缘便成为地壳活动性强烈的地带 。大陆架 大陆坡边缘海盆地海沟全球洋中脊体系大西洋底三 、 矿物与岩石一 、 矿物1、 矿物的概念矿物 ( 是地质作用形成的天然单质或化合物 , 它具有一定的化学成分和物理性质 。 由一种元素组成的矿物 , 称为单质矿物 ,由两种或两种以上的元素组成的矿物 , 称化合物矿物 。长石石英方解石 云母石墨食盐石膏石英 (解石滑石 —— 2黄铁矿 —— 氏硬度)(二 )岩石岩石 ( 是矿物的自然混合物 , 也可以是岩屑或矿屑的自然混合物 。 地壳是由岩石组成的 。 自然界中岩石种类繁多 , 有的是由一种矿物组成的单矿岩;有的是由多种矿物组成的复矿岩;有的是由岩屑或矿屑组成的碎屑岩 。岩浆岩 变质岩沉积岩1、 岩浆岩岩浆 ( 是产生于地下的高温熔融体 。 其成分以硅酸盐为主 , 还具有数量不等的挥发性组分 。 由岩浆冷凝而成的岩石称 岩浆岩 。 岩浆在地表冷凝形成 喷出岩 ;在地下冷凝形成 侵入岩 。 侵入岩又进一步可以分出生成部位较深的 深成岩 和冷凝部位相对较浅的 浅成岩 。岩浆岩生成示意图喷出岩侵入岩组成岩浆岩的矿物种类很多 , 其主要矿物有 石英 、 正长石 、 斜长石 、 角闪石 、 辉石 、 橄榄石和黑云母等 , 这些矿物称为造岩矿物 , 前三种矿物中硅 、铝含量高 , 色浅 , 称为 硅铝矿物 , 也称浅色矿物 ;后四种矿物中铁 、 镁含量高 , 色深 , 称为 铁镁矿物 , 也称暗 ( 深 ) 色矿物 。 高压状态下形成的 ,不含有机质 , 且岩性致密 , 因此 , 他们不能生成油气 。 但由于后期受地壳运动的影响使岩石产生裂缝 ,又可以储藏油气 。2、 沉积岩(1)沉积岩的概念及结构沉积岩 ( 是在地表或近地表常温常压条件下 , 各种外动力地质作用以及某种火山作用形成的松散堆积物经成岩作用所形成的岩石 。 沉积岩在陆地表面的分布很广 , 约占面积的 3/4, 但仅占地壳重量的 5% 。沉积岩的物质组成有 矿物碎屑和岩石碎屑 ( 如石英 、 长石等 ) , 以及有机质和胶结物 。 沉积岩中已发现矿物 160余种 , 但常见的只有 20余种 。 在一种岩石中主要的造岩矿物通常是 1- 3种 。按碎屑颗粒大小可分为:砾状结构 颗粒直径大于 2状结构 颗粒直径 2砂状结构 颗粒直径 ( 粘土 ) 状结构 颗粒直径小于 )沉积岩的形成风化作用岩石受外力作用后发生机械崩解和化学分解,破坏产物基本残留原地,坚硬岩石变为松散的碎屑及土壤 (物理、化学、生物 )。剥蚀作用岩石受外力作用而破坏,破坏产物同时被搬走。(侵蚀、刨蚀、潜蚀 …… .)搬运作用将风化、剥蚀物搬运到它处。(机械、化学、生物搬运)沉积作用搬运物在条件适宜的地方发生沉积。条件适宜是指搬运能力减弱,如流水搬运泥砂时,流速减小时,动能减少,过载而沉积。化学沉积受化学反应规律支配,过饱和沉积胶体凝胶作用。固结成岩作用松散沉积物(任何动力搬来的机械的或化学的)转变为坚硬的沉积岩。鲁 西 隆 起 区3、 变质岩变质岩 ( 是原先存在的岩浆岩 、 沉积岩甚至变质岩 , 由于物理化学条件的变化而形成的新岩石 。 变质彻底时 ,破坏原有岩石产生新的变质结构和构造 。 变质不彻底时原岩特征可不同程度地残留下来 。 由岩浆岩变质而成的变质岩称为 正变质岩 ;由沉积岩变质而成的称为 副变质岩 。变质岩与岩浆岩形成条件相似 , 与油气关系不大 。四、地层与地质时代(一)地层地层: 地壳中具一定层位的一层或一组岩石。地层可以是固结的岩石,也可以是没有固结的堆积物,包括 沉积岩、火山岩 和 变质岩 。地层层序律: 沉积岩是按先后顺序一层层地依次沉积下来的 , 因此正常的地层是老的在下 ,新的再上 ( 即下老上新 ) , 这是确定地层新老顺序的一般规律 。层与层之间的界面可以是明显的层面或沉积间断面 , 也可以是由于岩性 、 所含化石 、 矿物成分 、 化学成分 、 物理性质等的变化导致层面不十分明显 。( 二 ) 地质年代表—— 把不同地区的沉积地层 , 根据 化石 和 岩性 ( 主要是化石 ) 进行详细的 分析研究 和 对比 , 弄清它们之间的 相互关系 , 按 先后 ( 新 、 老 ) 顺序 连接 起来 , 就建立起了完整的 地层系统 。 根据 地层系统 建立一个比较完整的 地层系统表 , 结合 同位素年龄 , 生物演化的顺序 、 过程 、 阶段 、 老的构造运动 、 古地理环境变化 等 , 将地壳的 全部历史 划分成许多 自然阶段 , 即 地质年代 , 按 新老 顺序进行地质编年 , 就构成了 地质年代表 。地质年代单位 宙 代 纪 世 期 时年代地层单位 宇 界 系 统 阶 般是以生物演化来划分的 。般是以生物演化和大的地壳运动划分的 。 世 一般是以生物演化和古地理环境变化来划分的 。在实际工作当中 , 还常用到 岩石地层单位 ( 地方性地层单位 ) ,是根据地层的 岩性 特征 进行分层 , 并建立起 地层系统 和 层序 。 一般分为: 群 、 组 、 段 、 层 。化石是保存在地质历史时期的岩层或沉积物中的生物遗体和遗迹 。实体化石 实体化石通常保存了动物 、 植物遗体的全部或绝大部分 ( 特别是坚硬的骨骼部分 。铸模化石 动植物遗体在保存为化石的过程中 , 通过挤压作用在地层的岩石表面留下的印模 、 铸模等称作铸模化石 。遗迹化石 动物在生命活动中遗留下来的痕迹或遗物 ( 爬迹 、 足迹 、 蛋 ) 。生物死后变成化石的几率是非常低的 ( 大约只有 3%的可能性 ! )实现精确的地层划分和对比客观地反映所在地层的新老顺序重新塑造古环境方面地质年代表
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