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岩石基本性质

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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1第二章岩石的基本特性• 人类生活在地球的固体物体上,地质学将这些固体物称岩石。• 构成地球的最基本材料,岩石是地球内部和外部地质作用的产物。• 在现代,岩石仍是农田、水利、建筑、交通、化工、矿业等经济部门施工对象和开采利用的重要资源。• 本章的主要内容:什么是岩石?地球上最主要的岩石是什么? 岩石有哪些特殊的性质?油气资源中岩石的特点等等。石和矿物的基本知识• 地球及其以外的物质可以分为固体圈、水圈和大气圈个圈层结构。• 在地球的总质量中,大气圈的质量不到1%,水圈仅占分之一左右,固体圈的质量占99%以上。3地球固体圈• 地球的固体圈是由地核、地幔和地壳组成的,其中岩石和矿物是构成固体圈的最主要的物质。4一、矿物• 矿物是天然产出的,通常由无机作用形成的,具有一定化学成分和特定的原子排列(结构)的均匀固体。• 现代的矿物概念,需有三个条件:1) 矿物必须是天然产出的物体,从而和人工制备的产物相区别。2) 矿物必须是均匀的固体。具有确定的或在一定范围内变化的化学成分和分子结构。3) 矿物一般是由无机作用形成的。像煤和石油都是有机作用的产物,且无一定的化学成分,故均非矿物。5• 组成矿物的元素其原子多是按一定的方式在三维空间内周期性重复排列而形成的具有特定结构的晶体。在外界条件合适时,晶体可以得到正常的发育,生长为规则的几何多面体;但很多情况下,没有足够良好的条件形成这样规则的外貌,• 矿物的均匀性,则表现在不能用物理的方法把它分成在化学上互不相同的物质,这正是矿物与岩石的根本差别。6• 矿物千姿百态,但多表现为颗粒状 (其大小悬殊,小的要借助于显微镜辨认,大的颗粒直径可达几厘米,仅凭肉眼即可看见。由此可见,矿物在地质上是建造地球的非常小的材料单元。• 地球上已知的矿物有3300多种。岩石中常见的矿物只有20几种,其中又以长石、石英、辉石、闪石、云母、橄榄石、方解石、磁铁矿和黏土矿物为多。7几种常见矿物• 常见的硅酸盐矿物1.斜长石所有的岩浆岩中都含有斜长石,大部分的变质岩和沉积岩中也含有斜长石。2.碱性长石 在花岗岩、火山岩 中较多。3.云母族矿物,有白云母、黑云母、锂云母等,分布较广。4.粘土矿物,种类许多,代表性的有高岭石、蒙脱石、伊利石等 。还有海绿石、辉石族矿物 、 角闪石族矿物、橄榄石等8常见的硅酸盐以外的造岩与非造岩矿物1.石英,以砂岩为主的多数沉积岩中,没有磁性,是良好的绝缘体,相对介电常数约为 1. 553。2.方解石,是灰岩和大理岩中的主要矿物。3.白云石,在灰岩中较多9二、岩石• 岩石是由一种或几种造岩矿物按一定方式结合而成的矿物的天然集合体 。• 岩石是在地球发展到一定阶段时,经各种地质作用形成的坚硬产物,它是构成地壳和地幔的主要物质。• 作为天然物体,岩石具有自己特定的比重、孔隙度、抗压强度等许多物理性质。正如矿物由原子组成,但矿物可显示出个别原子不具备的性质一样.• 岩石虽由矿物组成,但岩石所表现出来的特性,却常常是不能用单独的一种或几种矿物的特性加以替代或描述的。101、成岩过程地球( 特别是地壳和上地幔 )中岩石的成岩过程主要有以下三种:• 火成过程( 地壳深部融化的物质、熔融的岩浆在地下或喷出地表,发生结晶和固化的过程。• 沉积过程( 地表岩石风化的产物,经过风、流水的搬运,在某些低洼地方沉积下来的过程。有些易溶解的岩石、矿物经过流水溶解、搬运和沉积,也属于沉积过程的一种。11• 变质过程(地球内部高温或高压环境下,先已存在的岩石发生各种物理、化学变化,使其中的矿物重结晶或发生交互作用,进而形成新的矿物组合。这些变化可以在低于硅的熔化温度时发生,所以,先已存在的岩石可以始终保持固态。这种过程不同于前面叙述过的火成过程或沉积过程,一般称之为变质过程。• 岩石圈主要有三大类岩石:火成岩、沉积岩、变质岩。12火成岩• 火成岩一般指岩浆在地下或喷出地表冷凝后形成的岩石,又称岩浆岩,是组成地壳的主要岩石。• 构成火成岩的主要元素有氧、硅、铝、钙、钠、钾、镁和钛,后几种元素氧化物的含量即占火成岩总重量的 99%左右,特别是氧化硅的含量最高,在不同的火成岩中均占总重量的 35%~ 78%。• 在各种不相同的地质环境下岩浆都可以冷凝成岩。如果岩浆在地下活动,冷凝固化后可以形成侵入岩(13沉积岩• 地壳表层分布最广泛的是沉积岩。沉积岩覆盖了大陆面积的 75% (平均厚度为 2 几乎全部的海洋地壳(平均厚度为1 积。• 沉积岩是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石。也就是说,它是早先形成的岩石破坏后,又通过物理或化学作用在地球表面(大陆和海洋)的低凹部位沉积,经过压实、胶结再次硬化,形成的具有层状构造特征的岩石。• 它是在地壳表层的条件下,由母岩的风化产物,火山物质、有机物质等沉积岩的原始物质成分,经搬运作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。14地壳表层的条件• 地壳表层是指大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈上层。沉积岩就在这个层圈内。• 地壳表层条件:温度:地壳表层温度,最高85c,最低差150和气作用生物和生物化学作用事件沉积作用15矿物分布特征• 沉积岩中的各种矿物成分不是处在一种平衡的集合状态中。• 在地表附近的低温环境下,矿物之间的相互作用和矿物成分在岩石内部的转换也许还不显著;但当沉积岩随地球的各种运动中进入地球内部的高温、高压环境时,这种相互作用和成分转变会显著地改变岩石的组成和微结构。• 流体在沉积岩中的流动、化学反应和孔隙几何度的变化,以及它们之间的耦合等,都是控制沉积岩演化的最主要的因素。16沉积岩的孔隙度• 未固结很好的沉积岩的孔隙度可达 80%• 沉积岩的孔隙度平均在5 %~30 %范围之内。• 岩石孔隙中可以流动的液体既是化学反应的组分,也是岩石中物质传运的通道。• 沉积岩的多孔性和高渗透率使烃类物质在其中的聚集成为可能。• 了解沉积岩孔隙的演化及其物理性质,对本课程也具有重要意义。17变质岩• 变质岩是由变质作用形成的。• 地球内部高温或高压条件下,先已存在的岩石发生各种物理、化学变化使其中的矿物重结晶或发生交互作用,进而形成新的矿物组合。• 变质条件:温度低于硅的熔化温度,岩石始终保持固态。一般称之为变质过程。相应的这一作用叫做变质作用。• 火成岩和沉积岩都会发生变质作用。例如石灰岩通过热力变质作用,发生了矿物的重结晶,使矿物颗粒粒度不断加大,形成了大理岩。18• 变质岩的成分和结构比火成岩和沉积岩要复杂。因为这不仅取决于变质作用的种类,也与原来岩石的成分和结构有关。所以变质岩的化学成分和结构变化范围都比较大。• 例如,由石灰岩变质形成的大理岩中,几乎不含有由石英砂岩等变质形成的石英岩中的达 90%。• 大陆和海底都有变质岩的存在,它在地壳内分布很广,约占大陆面积的 18%。19成岩旋回( 由火成岩、沉积岩和变岩的形成过程有着密切联系,• 可以互相转变。• 对于一个运动的地球,述过程是在不停地进行的,这就构成了成岩旋成岩旋回过程202、岩石的分类• 岩石的分类原则和标准有许多种。• 目前最通用的岩石分类方法是按照岩石的形成过程分类,即按照不同的成岩过程对岩石进行地质学上的分类。• 也可以按照岩石包含的矿物种类,各种矿物的比例,矿物的空间分布等,对不同的岩石进行分类。• 在岩石物理学中,则用岩石的物理学分类原则和标准较方便。21地质学分类原则• 地质上逐渐形成了以下岩石分类命名原则:1) 根据岩石的矿物组成和含量;2) 根据岩石的结构和构造;3) 根据岩石的地质产状和成因;4) 根据明显影响岩石物理性质的因素,例如次生蚀变现象、破坏现象等。22• 火成岩定义为岩浆凝固后形成的岩石。严格说来岩浆和由它固结所形成的岩石在化学组成上是不完全相同的。由岩浆逐渐冷却所形成的火成岩种类具有多样性。• 沉积岩是在水或空气中由沉积作用和其后的成岩作用形成的岩石,一般来讲,沉积作用发生的地点是河流、湖泊和海洋。• 变质岩是火成岩或沉积岩在变质作用( 改造) 条件下形的新岩石。在变质作用过程中,岩石基本上处于固态,但矿物成分或结晶状态发生了变化,是在热力学环境下的改造,而不是机械的改造。23地壳中最常见的三类 9种岩石的一些物理性质• 沉积岩的孔隙度比其它类岩石大;而对于抗压强度,火成岩则明显高于沉积岩。因此,上面介绍的岩石分类方法对于描述多种岩石的共同特性,是十分有意义的。24岩石物理性分类• 岩石的物理性质主要由三个方面的因素决定:1)岩石的组成,包括组成岩石的矿物成分,岩石内部的孔隙度,岩石的饱和状态和孔隙流体的性质等;2)岩石内部的结构,包括矿物颗粒的大小、形状及胶结情况,岩石内部的裂隙和其他不连续界面等;3)岩石所处的热力学环境,包括温度、压力和地应力场等。尽管不同的岩石具有不同的矿物组成、结构、孔隙度等,所处的热力学环境也大不相同,但在受到应力(天然的力或足人为的力)作用时,同一类别内岩石的反应差别较小,并且有许多相似处。25物理学分类原则• 岩石的物理学分类是利用了岩石在岩石学和物理学方面的一些重要性质,具体的分类原则是:1)根据岩石的成因类型;2)根据岩石中造岩矿物的含量和组分;3)根据岩石的结构和构造特征;4)根据岩石的物理参数特征( 平均值、方差、统计分布规律、属性) ;5)根据铁磁性和电子导电矿物的组分;6)根据成岩作用的类型;7)根据岩浆岩的建造归属。26• 按照岩石的物理性质对岩石进行分类的优点和合理性在于能够得到完整的岩石特征。但是由于不同类型的岩石可以具有相同的物理性质,所以仅仅依据岩石的物理性质所做的分类是不充分的。27三、油气藏储层岩石的基本概念• 石油和天然气生成于沉积岩中,绝大部分也储集于沉积中。其实,石油和天然气本身也和煤、油岩盐及其它一些沉积矿产一样,也是一种沉积岩,只不过是液态和气态。• 可通过露头、岩芯的宏观观察和镜下微观观察等手段研究沉积岩构造。也可通过实验模拟研究沉积岩构造的形成机理。281、沉积岩储层的分类和特征• 沉积岩的分类方案有很多,主要介绍沉积岩的形成作用划分的岩石类型:1)母岩风化主物组成的沉积岩;2)火山碎屑物质和深部卤水组成的沉积岩;3)由生物遗体组成的沉积岩。• 以此,把沉积岩简单分为碎屑沉积岩、粘土岩和化学一生物 (钙质 )沉积岩。常见相对应的岩石有:泥质 (页岩 ) 、砂岩和碳酸盐岩三类。• 这种分类也考虑到矿物颗粒的大小以及矿物成分等方面的因素。29泥质沉积岩• 是由粘土经固结后形成的岩石,约占沉积岩的50%。尽管页岩含量丰富,但它在地表的出露却不如砂岩广泛。• 具有显著的层理构造的泥质沉积岩称为页岩,反之称为泥岩。• 成分复杂和矿物颗粒细小等原因使得关于页岩性质的研究不如其他沉积岩那样深入。30• 特点为:1) 颗粒直径不超过1 / 16 ) 粘土是主要成分,也包含许多细颗粒的石英、长石等其他矿物。3) 页岩颗粒致密,渗透性很差,可以形成不透水层,能防止石油、水、天然气等的流失,是水、气等理想的天然储体,是重要的密封性岩石。31碎屑沉积岩• 碎屑沉积岩以砂岩为主,一般富含石英颗粒,在砂粒之间有自生矿物发生的胶结作用。• 约占沉积岩的 25%,超过半数的石油产自砂岩储层。• 砂岩是由性质不同、形状各异、大小不等的砂粒经胶结物胶结而成的。主要成份含有物理性质和化学性质都稳定的石英。• 粒度大小较广,在 1/16~ 2分为粗、细砂。• 颗粒大多来源于风化等侵蚀作用后的火成岩的矿物颗粒或岩石碎片,也有不少颗粒来源于已经存在的砂岩风化的产物。32钙质沉积岩• 是以灰岩和白云岩为主的碳酸盐岩。• 约占沉积岩的 20%。超过三分之一的油和气产自碳酸盐岩储层。• 主要沉积成份有方解石、文石、白云石和一些碳酸镁的沉积岩。它们的来源可以是有机的也可以是无机的。• 钙质沉积岩中也含有其他矿物。最常见的是碎屑石英和粘土矿物 。• 除以上三种岩石外,还有蒸发岩( 5%):蒸发岩是化学沉积物。332、沉积岩储层结构的概念• 沉积岩储层的结构是指沉积岩各个组成部分之间的空间分布和排列方式,它是沉积物在沉积期或沉积后经过物理、化学和生物作用形成的。• 盆地:没有标准概念。通常是指下陷的充填有沉积物质的区域。它往往呈现略圆状或椭圆状。34• 油气藏在具备下述条件的盆地中聚集:富含油气质的源岩;适当的温压条件;适当的沉积过程;油气运移;适当的构造圈闭。碎屑沉积物沉积35储层圈闭• 适合于油气聚集、形成油气藏场所称圈闭。是被沉积构造封闭的岩石体。• 由三部分:储集层盖层阻挡油气运移形成聚集的遮挡物36储集层• 多孔岩石为油气聚集提供空间。• 评价储层潜力的参数是孔隙度和渗透率。• 储层类型主要分两大类:碎屑岩和碳酸盐岩37盖层和运移• 盖层为油气聚集和保存提供条件。• 盖层类型:页岩、泥岩、盐岩和石膏。• 油气可以从源岩中被排除并且在浮力作用下沿着多孔岩石运移。运移出的油气可以在沉积圈闭中聚集。38油气藏• 油气藏是沉积盆地中含有油气的封闭岩石体,是油气聚集的基本单元。具有统一的压力系统和油水界面。• 形成储集层所需的条件很复杂。 主要是生、储、盖、运、圈、保多种地质要素的综合作用。. . 尖灭40构造圈闭和岩性圈闭41裂缝性油气藏• 油气储集空间和渗滤通道主要为裂缝或溶洞 (孔)的油气藏。• 岩层的裂缝由多种原因造成。构造作用最重要。4243源岩• 富含有机物质的岩石是源岩。适当的沉积速率为油气成熟提供了恰当的环境。• 随着埋深增加,特定的温压环境之下,油气能够从源岩中的有机物质(干酪根)中生成。443、层理• 层理是碎屑岩最典型、最重要的特征之一,是沉积时水动力条件的直接反映,也沉积环境的重要标志。• 层理是岩石性质沿垂直向变化的一种层状构造。可以通过矿物的成分、结构和颜色的突变或渐变显现出来。• 因层理的存在,显现出砂岩的非均质性。• 地震勘探中所反映的特征直接与层理的性质有关。4546层理概念• 一个连续的,大致由相同的岩石构成的,成为构成地层最小单位的层称单层。单层的上下界面称为层理面。• 在单层内,沉积物的性质和组成可以稍有不同,由此所形成的条带状构造称为纹理。• 层理是沉积岩中的成层现象。由于成岩物质的密度和粒度不同,在地球重力场中它们将以不同的速度沉积,由此形成了不同物质、不同粒度和不同颜色的层,层间的瞬时间断面就是层面。47层理的基本术语• 纹层--层理的最小单位,纹层内没有任何肉眼可见的层,几 层系--由许多在成分、结构、厚度和产状相近的同类型纹层组合而成。• 层系组--由两个或两个以上性质相似层系或性质不同成因有联系的层系叠覆组成。• 层--是组成沉积地层的基本单位,由成分基本一致的岩石组成。48叶理叶理指岩石中均匀分布的、具有细密间隔的、平行分布的面状构造,包括片理和劈理。片理当变质岩中大量片状矿物呈平行状排列时,称其为片理。片理构造是变质岩( 尤其是片岩 )中的一种典型构造 。劈理劈理是在岩石中发育的一组平行排列的、具有细密间隔的、均匀分布的破裂面或潜在的破裂面。沿着这些破裂面或潜在破裂面,岩石可以劈开成薄板状。49岩石结构• 岩石的结构是指岩石的结晶程度、颗粒大小、形状特征及其相互结合的关系。• 当组成岩石的矿物颗粒的大小大致相等时,称其为等粒状结构;• 由连续的、各种各样大小的矿物集合构成的称为不等粒结构;• 粗粒矿物和细粒矿物能明显地分开时,就称其为似斑状结构;• 由粗粒矿物和隐晶质组成的称为斑状结构,粗粒的矿物称为斑晶,隐晶质矿物称为基质。50四、岩石的尺度• 岩石是矿物的集合体,其性质与组成矿物的性质、所占的比例、矿物的几何分布、胶结情况以及矿物颗粒之间的孔隙度及孔隙流体有关。• 描述岩石的矿物颗粒的几何表现、分布状况、胶结情况等关系,涉及到岩石的微构造 (。• 矿物颗粒的排列,矿物成分的变化,矿物颗粒的形状和大小,孔隙的数目以及破裂程度等造成了岩石微构造的不均匀和无序性。• 由此可以得到一个直接的推论:岩石的物理性质是与进行测量的尺度(关。511、研究岩石的几种尺度 (题• 第一种是矿物颗粒 (尺度,亦称矿物尺度 (研究各个矿物的性质,矿物矿特之间相互的接触几何等。• 第二种是研究由多个矿特组成的岩石尺度,常称为岩石尺度(:在这种尺度下,矿物的性质被平均掉了,取而代之的是岩石的性质。52• 第三种尺度更大,包括了完整的岩石,也包括了多种岩石的组合,如岩石中的节理、等间断面,这种称为岩体(的尺度,岩休性质取决于岩石的组成和各种间断面的控制。• 最后一种尺度是地质尺度 (它是各级尺度性质的高度且复杂的综合。地质现象是由矿物、岩石、岩体和构造运动的总体所决定的。5354地球物理勘探中研究的尺度55岩石的下限尺度• 当研究尺度远远大于特征尺度时,岩石可以近似地看成是均匀的,岩石具有了下限尺度矿物颗粒的大小提供了一种特征尺度:这种均匀是体积平均意义上的物理性质均匀、整体、统计上的稳定性。• 在研究能源、资源、环境等地球基本过程问题时,所遇到的尺度都符合这个最低下限的要求。• 注意:研究的对象是岩石,而不是矿物和组成矿物的元素。56岩石测量的上限尺度• 在地球运动中,整块的岩石不可避免地会发生破裂,其中会出现许多断层、解理和劈理等间断面,这些大小不一的间断面和岩石就构成了岩体(。• 岩体是在内部的联结力较弱的层理、片理、节理和断层等切割下形成的,明显的不连续性是岩体的重要特点。• 岩体性质( 无论是力学、电学还是其他性质) 在很大程上都要受到间断面的影响,例如岩体强度远远低于岩石强度,岩体变形远远大于岩石变形,岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性等。• 岩体中间断面的存在,提供了岩石测量的上限尺度。57黑色为固体(72%),白色和斜线阴影部分为孔隙(28%),斜线阴影部分为孔隙饱和度(10%)多孔隙介质的极小均匀体积尺度• 极小均匀化体积概念在多孔介质中存在这样一个最小的体积,其所显示的一些物理性质与介质的性质一致。58均匀与非均介质• 均匀介质:在特定的尺度范围,岩石参数和性质有与尺度无关的相似特征。• 非均质:岩石参数和性质与尺度有关。• 均匀与非均匀的确定物理上认为,在某种程度上没有任何固体是均质的。一般用统计的方式确定,并没有明确的尺度。59各向异性与非均质• 各向异性和非均质性是密切相关的。• 各向异性和非均质性的确定:随方向性质是否变化来区分一个固体是各向异性还是非均匀的。有一个尺度。• 对于机械波与所用的波长相关:对于地震波,尺寸或许是几十米;对于测井是分米;而对于实验室测量为毫米。• 在不同尺度上,即使在同一个固体内,各向异性程度和类型有可能完全不同。岩石的特点• 岩石,作为一种特殊材料,和材料科学中研究的一般材料有很大的不同。这些不同表现在以下方面:石的高温高压环境• 地壳是地球最外面的一个壳层,平均厚度在大陆上为35 洋里为几公里。• 地壳底部的压力约为1 度约为600℃,地球半径为6371 从这些数据不难算出地球内部地壳以下99%的物质都处于l 万个大气压)和600℃以上的高压高温状态。在这种高压高温环境下,岩石表现出了许多特殊的性质。621、地 温• 地热场:地球存在地温梯度。地温梯度,指地温随着深度的变化特征,一般3℃/100米。• 岩石处于温度场的作用之中。研究温度场主要用于确定油气烃类物质的产生及运移,地热能的开发等工程问题。• 对应的测井方法是地温测井。• 温度对岩石特性的影响主要表现为两个方面:(1)温度对岩石力学性质的影响。(2)由于温度的变化将引起热应力的变化。632、地应力• 地应力的形成主要与地球中的各种动力运动过程有关。板块边界受压,地幔热对流,地球内应力,地心引力,地球旋转,岩浆侵入和地壳的非均质扩容等。主要包括:(1)大陆板块边界受压引起应力场;(2)地幔热对流引起的应力场;(3)地心引力引起应力场;(4)岩浆侵入引起应力场;(5)地温梯度引起应力场;(6)地表剥蚀产生的应力场。64应力符号• 处理地质问题时,常用的应力符号有以下几种:• σ要是重力作用;• σ要是构造运动引起的应力。• 重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因。• 瑞典科学家得了绝对地应力的大小和方向,发现存在于地壳上部岩石中的水平应力大多呈现水平状或近似水平状,且水平应力值高于垂直应力值。65应力与断层的关系66地应力的分布主要规律( 1)地应力场是一个具有相对稳定性的非稳定应力场,是时间和空间的函数。三个主应力的大小和方向是随时间和空间而变化,(2)实测的垂直应力基本等于上覆岩层的重量。没有一个主应力的方向完全与地面垂直,但存在一个主应力,方向接近于垂直方向。(3)水平应力普遍大于垂直应力,垂直应力在多数情况下是最小主应力,只有在个别情况下是最大主应力,水平方向上的构造运动如板块运动等,对地壳浅层的地应力起控制作用。(4)最大水平主应力和最小水平主应力随深度呈线性增长关系,(5)最大水平主应力与最小水平主应力的值一般相差较大,显示出较强的方向性。67• 岩石自重引起的应力场为 :σV=ρ x=σy=ρ h 是深度,ν是岩石的泊松比。这种应力叫做自重应力场。68应力单位• 应力( 压力) 的单位是 a,它表示每平方米所承受的压力 (压力以牛 [顿 ]为单位,国际单位) 。由于 经常用 109106在岩石中总是存在两种不同的压力:上覆岩层压力和岩石孔隙内的压力。• 上覆岩层压力( P)也称为围岩压力,深度/ 10 35 100 1000 地核表面 地心静压力/ 3 30 180 35070孔隙压与有效压力• 孔隙压力( 也称为流体压力或储层压力,是流体质量所施加给岩石的力。• 上覆岩层压力d ),也称为差压力或有时称为有效压力( 严格地说事实上 中n ≤ 1。• 控制储层岩石地震特性的是上覆岩层净压力。这是因为孔隙流体压力抵消了一部分上覆岩层的压力,进而减少了整个岩石地层所支撑的负载。71有效压力与速度的经验关系固结良好的沉积岩石72岩石的应力岩石在应力的作用下会发生形变,形变的与应力的大小有关。其应力和应变的关系为岩石的最简单的本构关系。• 图给出了岩石典型的单向应力(压缩)下应力—应变曲线。这条曲线给出了大多数岩石的本构关系。73• —应力应变曲线呈向上的弯曲,表明随应力的增加,应增长速度减慢,仿佛岩石随应力增加 (作功 )而变硬,所 作功硬化 ”阶段。• —线弹性阶段,岩石的有效杨氏模量)由岩石固态物质的弹性常数和包含的孔隙情况所确定。• 应力应变曲线又一次偏离直线,应变 “软化阶段 ”• —表示岩石在一定条件下所能承受的最大载荷,它是应应变曲线的极大值,对应的峰值应力叫做岩石的强度或破坏应力,一旦岩石受力达到了其强度,岩石就会发生宏观的破坏。• 样变形的局部化问题等。震过程有着非常密切的关系。• —岩石的宏观破裂已经完成,断裂面已经形成,74二、 岩石的多孔性• 岩石是由固体的矿物和矿物颗粒之间的孔隙组成的,孔隙中通常有孔隙流体存在。• 岩石是由固体矿物和流动的孔隙流体组成的多相体。• 岩石内部孔隙及孔隙流体的存在,是石油得以生成、矿物得以富集的前提。• 这种存在与人类生活密切相关,例如地下水的形成,深埋地下核废料的扩散,环境污染和保护等问题都与孔隙流体的运移有关。75• 砂岩的扫描电于显微镜(片。照片中可以看到砂岩中的石英矿物颗粒(黑色),也可以看到 它们之间的孔隙。这些孔隙相互连通,形成了孔隙流体流动的通道76三、岩石的长期作用• 岩石在短时间外力的作用下,表现为完全弹性体,但在长时间力的作用下 (可以与地质年代相比较 ),则表出非完全弹性。• 接近地表的岩石由于温度低,压力不大,在外力作用时间不太长的情况下,岩石可作为弹性体看待,表现出脆性的性质。• 随着深度的增加,岩石所处的温度和压力增高,承受形变的能力大大增加,介质就从脆性转变为延性(或称为韧性),若外力作用的时间很长,如造山运动、地幔对流等,岩石可以像黏性流体那样产生形变。77• 在漫长的地质年代里,岩石在外力的作用下不断地发生变形,其受力作用时间之长、变形过程之久,是其他材料学科研究中难以遇到的。• 人们难以想到在长期的内力和外力作用下,印象中既硬又脆的岩石竟会发生塑性变形。在野外经常可以看到原先形成的水平沉积地层发生了褶皱,地层严重地弯曲,有的翻转了 180 度。• 岩石在长期作用下可表现出许多与时间有关的特性,例如岩石的蠕变和流动 。78四、最广泛应用的材料• 岩石最后一个特点是显而易见的。如果把岩石也看做是一种材料的话,它是世界上分布最广、重量最大、应用最广泛的一种材料,这是其他任何一种材料不能相比的。79本节的主要内容• 岩石有哪些特殊的性质• 岩石的几种尺度,上下限尺度,极小均匀化体积概念• 岩石的几个特点• 地温和地应力,温度梯度,地应力的单位,孔隙压与有效压力• 地应力的分布主要规律• 单向应力(压缩)下典型的应力—应变曲线和说明• 油气藏的储层环境:沉积构造、储层圈闭、油气藏、层理、• 盖层类型• 沉积岩的分类
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