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石油地质学基础2010-01

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石油 地质学 基础 2010 01
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石油地质学基础2010 年1 月制作人:黄健全石油地质学基础第7章油气与油田水的组成与性质第8章油气的生成第9章储集层与盖层第10章油气的运移第5章沉积相第4章古生物与地层第6章地质构造第3章地质作用及岩石记录第2章矿物第1章地球的一般特征第11章油气藏的形成第12章油气藏类型第13章油气聚集单元第14章油气层压力与温度第15章油气储量计算第0章绪论„本课程的主要内容„基础地质:地球的结构与性质、矿物及其性质、地质作用与岩石记录、古生物与地层、沉积相与地质构造„油气地质:油气藏流体的基本组成与性质,油气的生成、运移和聚集,油气藏的成因及类型,油气聚集单元等油气地质基本理论„油气藏地质:油气藏的温度、压力系统与储量计算基本知识„为什么要开设该课程?„了解、认识人类赖以生存的地球;了解石油行业„石油大学的油气行业背景绪论第0章绪论„地质学:„研究地球物质的组成和分布规律以及形成和变化规律;研究这些物质的运动规律、发展过程及其结果;研究勘查这些地下资源的技术方法。包括许多专门的学科:„矿物学、岩石学、矿床学、地球化学——研究地壳物质成分及其成因和变化规律„构造地质学、大地构造学、地质力学、地貌学——研究地壳结构和地表形态的变化特征和发展规律„古生物学、地史学、地层学——研究地壳的形成历史和演化规律以及古生物演化特征„地质矿产调查勘探、地球物理勘探、探矿工程、航空地质、水文及工程地质等——研究矿产分布和调查勘探的理论与方法„环境地质学、地震地质学、深部地质学——研究地球及地壳物质运动对人类的影响和防范、改造其危害„动力地质学——研究地球和地壳的形成和促使其变化与发展的地质作用的一般原理和发生原因与条件绪论地质学是地学中的主要分科。它的发展历史可谓源远流长,但直至公元十八世纪后半期才开始成为一门独立的学科,至今,已有近三百年的研究历史。第0章绪论„地质学的特点„地球是一个庞大而复杂的星体,在地质学的研究方法上应考虑到研究对象的地域差异巨大,经历时间悠长,地质过程复杂的特点。„地质事件的空间性„地质事件包括地质作用及其产物或地质现象,既有宏观的,也有微观的。„全球性的:如气候的变化、海面升降。„区域性的:如地震、河流的冲刷、河水的泛滥、火山爆发。„在认识它们的特征时,必须既从宏观上又从微观上去把握,从而得出比较正确的结论。„地质事件的时间性(沧海桑田)„长期的、缓慢的、人类能直接感知的„短暂的、急速的、很难被人感知的„地质学研究的对象中多是延续时间很长的„地质事件还具有阶段性和周期性。„因此,在研究地质事件时要树立时间观念。„地质过程的复杂性„在对一个地质现象的产生、演变和发展的研究过程中,除了从其几何形态和空间位置上去尺度(长、宽、高)外,还应考虑到它在不同时期或不同阶段的变化和发展趋势,也就是说,要完整地认识一个地质事件或现象必须加上一个时间尺度。这就是地质事件或现象的四度空间特征或四维特征。绪论可延续数百万年、数千万年乃至数亿年。地壳构造运动等导致的海陆变迁,使地表升起一条山脉,需要几百万年甚至几千万年。可能只经历数年、数月、甚至更短,短至几秒。火山爆发和地震的发生每次不过几天、几小时,几分或几秒。地壳形成至今已有46亿年的历史。地质学以百万年作为时间单位。人类有文化以来的历史不过四五千年,只有地球历史的百万分之一。第0章绪论„地质学的研究方法„地质调查、收集资料„归纳分析、综合资料„推论、提出假说„它是在归纳分析、综合资料研究,并结合模拟实验结果的基础上进行的一种反演推理。这种假说再经过实践验证,不断修正,直到最后升华为规律。„“将今论古”法„以观察研究现代的各种地质作用过程和结果,来推断我们所见到的过去地质结果的形成原因。„例如,螺蚌是生于水中的,在组成高山的地层里找到了螺蚌化石,就可以判定这高山所在过去曾经是海洋或者河湖,并可得出结论,地球各处的山脉并不是开天辟地以来就存在的,而是地壳历史发展的产物。通过煤的存在推断其所在地区经历过什么环境。绪论第0章绪论„本课程的特点„本课程内容涉及的基本概念多,描述性内容多„本课程中的一些内容相互穿插,造成一些概念、理论不易理解„许多地质现象无法实验重现,成因和作用过程解释往往根据经验分析推断„地质学实践性强,注重实验和野外地质实习„本课程的学习方法„记好笔记;„在理解的基础上记忆,切忌死记硬背„本课程的教材及主要参考书„教材:蒋裕强等,石油与天然气地质概论„参考书:„李亚林,地质学基础,地质出版社, 1994„张家环,普通地质学,地质出版社,1986„徐子牛,地质学基础,石油工业出版社,1999„宋春青,地质学基础(第3版),高等教育出版社,1996绪论第1章地球的一般特征地球特征太阳系是以太阳为核心的一个天体系统。太阳位于整个体系的中央,是系统中质量和体积最大,能自己发光和辐射热能的一颗恒星。第1章地球的一般特征地球特征太阳系八大行星,自内向外依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星第1章地球的一般特征地球特征地球和它的卫星,月球第1节地球的形状和大小„ 1975年16届国际大地测量和地球物理协会公布修订的地球参数如下:„赤道半径(a) 两极半径(c) 平均半径(R) 表面积(4 π510064471体积(4/3π1083206900000一般把地球描述成一个旋转椭球体„地球的实际形状与椭球体稍有差异,赤道一带稍微凸出,南北半球也不对称,北极凸出约10m,南极凹进约30m,中纬度地区在北半球稍凹进,而在南半球稍凸出(不到10m),近似一个梨形„ 地球接近于旋转椭球体,说明地球具有一定的塑性,是地球自转离心力作用的结果„ 实际外形与旋转椭球体并不完全重合,说明地球内部物质是不均匀的地球特征第2节地球表面的形态特征本节自学,要求掌握:„陆地地形的划分,海洋环境的划分,海底地形的划分„山地、丘陵、平原、高原、盆地、洼地和裂谷的概念„大陆边缘(包括大陆架和大陆坡)、岛弧、海沟、大陆基、深海盆地、大气圈„ 大气圈由气体组成,015t,约为地球总质量的百万分之一。根据气温的垂直变化及大气圈的成分和物理特征等,将大气圈自下而上分为:„对流层:主要成分是氮和氧,还有少量的二氧化碳、水汽和固态杂质。气温随高度而递减。大气对流是对流层的一个重要特征,它是产生风、雨、雪、雾多种天气现象的主要原因,也是推动水圈循环的重要因素。„平流层:对流层顶以上到50~55流层气温基本上不受地面影响,大气以水平移动为主。在30~50成一个臭氧层。臭氧能吸收太阳辐射紫外线、保护地面的生物免受强烈紫外线伤害。„中间层、电离层、扩散层„ 与人类活动和地质作用密切相关的是对流层,其次是平流层。地球特征大气圈中间层的夜光..部圈层及其主要特征„水圈„地球表面的水组成的一个连续圈层,总水量为14×108分布在陆地上的河流、湖沼、此外,在大气层和生物圈中也含有微量水分。„生物圈„介于岩石圈、水圈、大气圈之间的一个特殊的圈层,是生物及其占领的空间的总称,是一个复杂综合体。„从大陆到深海底,从大气圈中的10„生物圈是地球外部圈层(大气、水、生物与岩石圈表层)相互作用的产物,反过来生物圈也可对地球外部其他圈层产生巨大的作用,使其物质成分或面貌发生变化。)如何确定地球的内部结构„对地表出露的岩石进行研究„这些岩石有些本来就生成于地表,有的却生成于地下数公里甚至更深的地方,这些岩石提供了地下一定深度的地质信息。„通过地下开采的矿井也可直接观察地球内部„但深度只有数公里,世界上最深的人工钻井深度也仅在12类竭尽全力收集到的地质资料只反映固体地球表层不超过30„地震波可以在地球内部传播并穿越地球,在传播途中遇到不同的界面会发生折射和反射,同时改变波速。„根据地震波在地球内部的传播速度及其变化情况,发现有7个显著的地震波速不连续界面,其中有2个最明显、最重要的地震波速变化的界面地球特征地震时产生出两种弹性波,一种是质点振动方向与传播方向一致的纵波,另一种是质点振动方向与传播方向相垂直的横波。纵波的速度快,总是领先,又称波滞后,又称)如何确定地球的内部结构„莫霍面:前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇于1909年发现的地壳和地幔的分界面,其深度在大陆上平均为33大洋底则为11~12„古登堡面:美国地球物理学家古登堡于1914年提出的地幔和地核的分界面,其深度为2898„除莫霍面和古登堡面外,地球内部还有一些次一级的地震界面,它们是进一步划分二级或三级圈层的依据。))))地壳„即固体地球内圈最外的一个圈层,由各种岩石组成。下界为莫霍面。是目前地质学、地球物理学、地理学研究以及油气勘探的主要场所地球特征„地壳的厚度在各地是不均匀的,在大陆区的平均厚度为33厚可达70~80大洋区则较薄,一般为4~9均为6个地壳的平均厚度为16地球半径的1/400,)))地壳„地壳分为上、下两层:(1)上地壳:平均岩石成分、平均密度(波速(s)都与以硅、铝为主的花岗质岩石一致,将此层称为花岗岩质层或硅铝层;地球特征(2)下地壳:平均岩石成分、平均密度(波速(s)都与洋底所见的,由硅、镁、铝为主的玄武岩相当,又将此层称为玄武岩质层或硅镁层。)地壳„大陆地区的地壳叫大陆地壳,简称陆壳,由硅铝层和硅镁层两层组成,具双层结构;大洋地区的地壳叫大洋地壳,简称洋壳,仅由硅镁层组成。)地壳地球特征内容大陆地壳大洋地壳比例总面积的40%占地壳:总体积的79%总质量的63%总面积的60%占地壳:总体积的21%总质量的37%平均厚度33浆岩和变质岩,0%,几0%,g、低价层具有不连续分布的松散沉积物仅有硅镁层,)地壳„地壳和其它物体一样,其基本组成是各种元素。„美国人克拉克(F.W.大量工作基础上最早提出了地壳中各类元素分布的百分含量表,后来为纪念他,国际上将某种元素在地壳中分布的重量百分比叫做克拉克值。„地壳中的各种元素分布极不均匀,相差很悬殊。„元素的克拉克值并不能完全反映它在地壳中局部地方的富集情况。)地壳„地壳中主要元素的克拉克值地球特征氧O 部圈层及其主要特征(3)地幔地球特征„即B、C、幔介于莫霍面和古登堡面之间,厚度在2800幔的横向变化比较均匀,根据地震波速的变化(以984地幔进一步划分为上地幔(B、下地幔(个次级圈层„软流圈:在上地幔中地震波速在60~150过400速又逐渐上升。该带的物质可能为熔融状态,整体呈塑性状态所以称该地震波速降低的低速带为软流圈。„岩石圈:软流圈之上由固体岩石组成的上地幔的一部分和地壳合称为岩石圈。)地核地球特征„由2900E、F、震波在2900波波速由13km/s,横波中断,表明2900核又可根据4640层)、过渡层(F层)及内核(G层)此推测,地球内部的物质应具有更大的密度。地球特征„地球的密度随深度的增加而增大,但增长不均匀,在大约400、650、900、2885、4640中以2885地心可达13g/地球内部的压力是指静压力,是由地球上覆物质的重量产生的压力。它随深度的增加而增大,地表以下113885心处估计高达360000地球表面某点的重力是该点所受地心引力和地球自转产生的惯性离心力的合力。„其表现就是物体有了重量。重量等于物体质量与物体所在位置的加速度的乘积。地表的重力随纬度的增高而增大。而且,重力随处而异。原因有三:(1)赤道半径大于两极半径;(2)不同纬度自转角速度不同,赤道离心加速度最大,是引力加速度的1/289,在两极离心加速度为零;地球特征(3)组成地壳的物质密度分布不均。„若不考虑最后一种因素,地球表面任何一点的重力值可根据上述理论求出,此值称正常重力值。任何一点的观测值与正常重力值的差叫重力异常。„重力勘探的基础重力勘探(量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常﹐以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状﹐从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。重力加速度的测量工作包括两点间重力加速度之差的(相对)测定和(绝对)重力加速度值的测定。常用重力勘探仪器有重力仪、扭秤等。观测到的重力加速度值不仅反映了地球物质密度分布不均匀,还与地球的形状、测点高度和地形不规则有关。因此,在作地质解释前必须对观测数据进行相应的校正,才能获得所需要的重力异常。通常用重力异常平面图和剖面图表示其分布情况。重力加速度的校正有:正常校正(纬度校正)和自由空间校正、地形校正、中间层引力校正(布格校正)地球是一个磁化的球体,具有两个地磁极,在它的周围空间都存在着磁场,叫做地磁场。„地磁场的南北两极和地理两极并不一致,两者相差1280角。地球特征„有无数条磁子午线通过南北地磁极,地磁子午线与地理子午线的夹角叫磁偏角;指北针偏在地理子午线东边者叫东偏角,用“+”表示;指北针偏在地理子午线西边者叫西偏角,用“-”表示。地磁磁力线在赤道地区是水平的,在两极地区则是直立的;其它任何地区,地磁磁力线与水平面之间都有一定的夹角,这个夹角就是磁倾角。以指北针为准,下倾者为正(北半球),上仰者为负(南半球)。„在地磁场内,某一地点磁力的大小,叫地磁强度。„磁偏角、磁倾角和地磁强度是三个重要的地磁要素。把地磁场看成是一个均匀的磁化球体产生的磁场,这种磁场叫基本磁场。„地磁场还包含着两种:变化磁场和磁异常。„实际观测到的地磁场与正常磁场不一致,称为磁异常。实际磁场大于正常磁场者叫正磁异常,实际磁场小于正常磁场者叫负磁异常。第4节地球的主要物理性质地球特征„利用磁异常来探测地下矿产和地质构造的方法叫做磁法勘探。在有磁铁矿、镍矿、超基性岩体的地区,显示较强的正磁异常;在金、铜、盐、石油、石灰岩等地区一般显示负磁异常。地球具有电性,可以导电。„地球内部的电性主要与地内物质的磁导率和电导率有关。„磁导率一般变化不大;但电导率变化较大,与温度、岩石的类型、矿物成分、岩石中的孔隙度、孔隙水的含量及其矿化度等因素有关。„可以利用不同地下物质的地电特征探明一些矿体及其位置,这种方法叫做电法勘探。是放射性元素在不稳定原子核衰变为稳定的原子核的过程中发出射线、释放能量的现象。岩石放射性元素的含量(单位:百万分之一)可以用专门仪器来寻找地壳中局部放射性强度较高的地区,即放射性异常区,进而寻找含放射性元素及与放射性元素有关的矿床,这种找矿方法就是放射性勘探。地球特征岩石铀钍钾钾/0000 7900 400 45 根据地内温度的分布状况和地热来源,可分为外热层、常温层和内热层:„外热层:是固体地球最外表的一个温度层,一般陆地深度为10-20m,内陆和沙漠地区可达30-40m。该层的热量来自太阳的辐射,因组成地表的岩石和土层导热率小,温度向下逐渐降低的。„常温层:外热层下界一带,是一个厚度不大的层带,温度大致保持在当地的年平均温度。„内热层:在常温层以下,热量由地球内部提供。该层温度随深度的加深而逐渐有规律地增高,即每下降一定深度便增高一定温度,至地心时大约为5000~6000℃固体地球在一定条件下表现为塑性。地球具有弹性,表现在以下两个方面:„固体地球和海水一样,在日月引力作用下会产生潮汐现象,这种潮汐叫固体潮;„地球能传播地震波。„可以通过测定人工地震产生的地震波在地下的传播速度的变化情况,探测地下不同物质的分界面,可了解地下深处的地质构造和矿产,还可用来研究地球的内部结构,这是物探工作中最常用的地震勘探法。地球特征
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