地層
1. 地層概念
地質(zhì)歷史上某一時(shí)代形成的層狀巖石稱為地層，地層是地殼中具一定層位的一層或一組巖石，在正常情況下，先形成的地層居下，后形成的地層居上。層與層之間的界面可以是明顯的層面或沉積間斷面。它主要包括沉積巖、火山沉積巖以及由它們經(jīng)受一定變質(zhì)的淺變質(zhì)巖，從巖性上講，地層包括各種沉積巖、火山巖和變質(zhì)巖；從時(shí)代上講，地層有老有新，具有時(shí)間的概念。
2. 巖石
巖石是由一種或幾種造巖礦物所組成具有一定結(jié)構(gòu)構(gòu)造的固體結(jié)合體。按其成因可分為沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大類。與油氣田關(guān)系密切的巖石主要是沉積巖，而沉積巖中又以砂巖、石灰?guī)r、泥巖為主。在特殊的條件下，巖漿巖（如花崗巖）和變質(zhì)巖也可以形成油氣的儲(chǔ)集層。
△地殼物質(zhì)循環(huán)簡(jiǎn)略示意圖
3. 巖漿巖
巖漿巖是由巖漿冷凝固結(jié)而成的巖石。巖漿是在地下深處天然生成的，為一種高溫、高壓狀態(tài)富含揮發(fā)性成分的粘稠狀硅酸鹽熔融物質(zhì)。當(dāng)巖漿向地殼薄弱地帶（發(fā)生破裂或失去平衡）活動(dòng)時(shí)其溫度、壓力會(huì)逐漸下降，揮發(fā)性物質(zhì)不斷析出，巖漿自身逐漸分化，經(jīng)過(guò)冷凝和結(jié)晶便形成巖漿巖，也稱火成巖。
巖漿由地殼深處向淺處活動(dòng)的過(guò)程稱侵入作用，在這一階段冷凝固結(jié)形成的巖石叫侵入巖。巖漿沿裂隙溢出地表或噴向天空的活動(dòng)過(guò)程叫巖漿噴發(fā)或火山活動(dòng)，這一階段冷凝固結(jié)形成的巖石叫噴出巖或火山巖。
△火山及其構(gòu)造示意圖
△巖漿巖
4. 變質(zhì)巖
由沉積巖、巖漿巖或先期生成的變質(zhì)巖經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用而形成的一類巖石稱作變質(zhì)巖。如板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、大理巖、石英巖等。大理巖由石灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽類巖石變質(zhì)而成；石英巖是由石英砂巖或硅質(zhì)巖類變質(zhì)而成；板巖、千枚巖等是由粘土質(zhì)、粉砂質(zhì)原巖變質(zhì)而成。在變質(zhì)作用過(guò)程中，無(wú)論是巖石的變形還是物質(zhì)成分的重新組合，都有是在固態(tài)情況下進(jìn)行的，這與巖漿作用是不同的。
△變質(zhì)巖
5. 沉積巖
沉積巖是組成地球巖石圈的三大類巖石（沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖）之一。它是在地殼表層條件下，由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等沉積巖的原始物質(zhì)成分，經(jīng)搬運(yùn)作用、沉積作用以及沉積后作而形成的一類巖石。
沉積巖是在地表常溫、常壓條件下由任何早先形成的巖石（巖漿巖、變質(zhì)巖和先成的沉積巖）遭受風(fēng)化剝蝕作用破壞的產(chǎn)物、有機(jī)物質(zhì)、火山物質(zhì)以及宇宙物質(zhì)等，在原地或經(jīng)外力搬運(yùn)、沉積及成巖作用形成的巖石。99%以上的石油和天然氣都儲(chǔ)集在沉積巖中。
△沉積巖
6. 沉積巖的形成
早先形成的任何巖石經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的日曬雨淋、水流、冰川的沖蝕、風(fēng)吹磨蝕和生物等的風(fēng)化作用，然后被風(fēng)、地表流水（山洪、河流、海潮波浪）和生物等力量的作用（搬運(yùn)作用），搬到低洼處或適當(dāng)?shù)牡胤匠练e或堆積下來(lái)，最后沉積物繼續(xù)增厚，不斷經(jīng)歷壓實(shí)、膠結(jié)、重結(jié)晶、交代作用和溶解物質(zhì)的沉淀等成巖作用，才能固結(jié)成沉積巖。這種促使疏松的沉積物變成固結(jié)巖石的作用稱成巖作用。成巖作用是沉積巖形成的最后階段。
沉積巖的形成大體經(jīng)歷以下幾個(gè)過(guò)程：沉積物的形成—母巖的風(fēng)化作用、風(fēng)化產(chǎn)物的搬運(yùn)和沉積作用、沉積物的成巖作用。
△巖石形成
7. 地質(zhì)年代
地球發(fā)展過(guò)程中，某一時(shí)代所形成的一套成層的巖石，即為那個(gè)時(shí)代的地層。在正常情況下，后形成的地層總是蓋在先形成的地層上面，“下老、上新”這就是地層層序規(guī)律。
人們研究了地殼中全部地層和它們的層序，并按照一定的原則把地殼中的全部地層共分為五個(gè)大的部分，即太古界、元古界、古生界、中生界和新生界。每個(gè)界又可分成幾個(gè)系，每個(gè)系又分成幾個(gè)統(tǒng)，統(tǒng)還可以細(xì)分。
以上按地層層序劃分的地層單位宇、界、系、統(tǒng)、階等單位，是根據(jù)生物的演化階段來(lái)劃分的，是國(guó)際性和大區(qū)域性范圍適用的單位，通常稱為時(shí)間地層單位。每一個(gè)地層單位都有相應(yīng)的形成這一個(gè)地層的時(shí)間單位。按地層順序和其中所含化石，把地球全部歷史分成許多自然階段或時(shí)期，就叫做地質(zhì)年代，從老到新順序排列起來(lái)就編成地質(zhì)年代表。
見(jiàn)下表：
地質(zhì)工作者常常根據(jù)不同地區(qū)地層沉積的特點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域性的分層，自統(tǒng)以下又細(xì)分為“組”、“段”。見(jiàn)下表：
注：沙河街期（即沙河街組）以前沉積的地層從略，統(tǒng)稱為第三紀(jì)以前（或前第三系）地層。
地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)模，大的上千公里，需要通過(guò)地與地球物理資料的綜合分析和遙感資料的解譯才能識(shí)別，如巖石圈板塊構(gòu)造；小的以毫米甚至微米計(jì)，需要借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到，如礦物晶粒的變形、晶格位錯(cuò)等。地質(zhì)構(gòu)造的基本類型有：水平構(gòu)造、傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造等。
1、水平構(gòu)造
原始巖層一般是水平的，它在地殼垂直運(yùn)動(dòng)影響下未經(jīng)褶皺變動(dòng)而仍保持水平或近似水平的產(chǎn)狀者，稱為水平構(gòu)造。如第三系的紅層中常見(jiàn)。在水平構(gòu)造中，新巖層總是位于老巖層之上。
2、傾斜構(gòu)造
傾斜構(gòu)造是指巖層經(jīng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后巖層層面與水平面間具有一定的夾角。傾斜巖層常是褶曲的一翼，斷層的一盤，或者由不均勻的升降運(yùn)動(dòng)引起的。
3、褶皺構(gòu)造
巖層在側(cè)方壓應(yīng)力作用下發(fā)生的彎曲叫褶曲。褶曲僅指巖層的單個(gè)彎曲，而巖層的連續(xù)彎曲則稱為褶皺。褶曲的基本類型有兩種：背斜和向斜。背斜是核部的巖層相對(duì)較老，兩翼的則較新的褶曲。向斜是核部的巖層相對(duì)較新，兩翼的則較老的褶曲。
4、斷裂構(gòu)造
巖石受應(yīng)力作用而發(fā)生變形，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)一定強(qiáng)度時(shí)，巖石便發(fā)生破裂，甚至沿破裂面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，使巖層的連續(xù)性完整性遭到破壞的現(xiàn)象，稱為斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造包括兩類：按斷裂兩側(cè)的巖是否發(fā)生明顯的滑動(dòng)，可分為節(jié)理、斷層。
節(jié)理是指巖石破裂后無(wú)顯著位移的斷裂構(gòu)造；斷層是指巖層或巖體沿?cái)嗔衙姘l(fā)生較大位移的斷裂構(gòu)造。斷層的要素有：斷層面、斷層線、斷盤和斷距等。按斷層兩盤相對(duì)移動(dòng)的關(guān)系，斷層類型可分為：正斷層、逆斷層、平推斷層、樞紐斷層等。
原生構(gòu)造與次生構(gòu)造
按照構(gòu)造形成的時(shí)間順序可將地質(zhì)構(gòu)造分為原生構(gòu)造和次生構(gòu)造，次生構(gòu)造是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的主要對(duì)象。
原生構(gòu)造：
在成巖過(guò)程中形成的構(gòu)造。火成巖的原生構(gòu)造主要是受巖漿流動(dòng)與冷凝收縮的力的作用產(chǎn)生的，火成巖的原生構(gòu)造主要是受巖漿流動(dòng)與冷凝收縮的力的作用產(chǎn)生的。分為原生流動(dòng)構(gòu)造與原生破裂構(gòu)造兩種。原生流動(dòng)構(gòu)造是固態(tài)物體在液態(tài)巖漿流動(dòng)中形成的定向構(gòu)造，如由巖漿早期晶出的片狀、板狀礦物與扁平狀析離體、捕虜體的定向排列形成的流面，由巖漿早期晶出的柱狀、針狀礦物的定向排列形成的流線；原生破裂構(gòu)造有柱狀節(jié)理以及根據(jù)節(jié)理與流面或流線的產(chǎn)狀關(guān)系分出的縱節(jié)理、橫節(jié)理、斜節(jié)理與層節(jié)理。
沉積巖的原生構(gòu)造主要是受地表營(yíng)力的作用產(chǎn)生的。包括層理、層面構(gòu)造、層內(nèi)構(gòu)造與穿層構(gòu)造。
①層理構(gòu)造指沉積巖中的成層構(gòu)造，其成層性是通過(guò)沉積物的成分、粒度、色調(diào)的變化而顯現(xiàn)的。構(gòu)造層理是研究次生構(gòu)造的基本參考面，是一種重要的原生構(gòu)造。
②層面構(gòu)造主要指波痕、泥裂、雨痕、印模、蟲跡等，這類構(gòu)造發(fā)育于沉積巖層的頂面或底面，在野外可用來(lái)鑒別地層的頂、底面，以判斷地層層序的正常與倒轉(zhuǎn)。
③層內(nèi)構(gòu)造主要指限于某一巖層中的原生構(gòu)造，如粒序?qū)?、交錯(cuò)層、層內(nèi)褶皺與層內(nèi)斷層等,其中除層內(nèi)斷層外,也均可根據(jù)它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)鑒別地層的頂面或底面。
④穿層構(gòu)造主要指發(fā)育于多層巖層中的背斜或斷層，稱為同沉積背斜或同沉積斷層。同沉積背斜是在區(qū)域性地殼拗陷并不斷接受沉積的盆地中的局部上隆部位上逐漸發(fā)育的背斜，因此具有原始的上拱彎曲狀態(tài)，其軸部地層厚度小于翼部，軸部碎屑沉積物的粒度則大于翼部同一層沉積物的粒度。
同沉積斷層又稱生長(zhǎng)斷層是指與沉積作用同時(shí)活動(dòng)的斷層，一般發(fā)育于沉積盆地的邊緣，具有正斷層性質(zhì)。盆地所在為斷層的下降盤，其地層厚度明顯大于斷層的上升盤，且斷距隨深度而增大，即地層時(shí)代愈老，斷距愈大。另外，韻律層也是一種原生的穿層構(gòu)造，是由多個(gè)粒序?qū)右佬虔B置而組成的。
次生構(gòu)造：
巖石形成以后受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用產(chǎn)生的構(gòu)造變形，是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的主要研究對(duì)象。次生構(gòu)造包括褶皺、節(jié)理、斷層、劈理、線理等。
按照變形性質(zhì)可分為：
①連續(xù)變形構(gòu)造。巖層連續(xù)性未受到破壞的構(gòu)造,變形性質(zhì)屬塑性變形,如褶皺等。
②非連續(xù)變形構(gòu)造。巖層被切割失去原有連續(xù)性的構(gòu)造，屬破裂變形的，如節(jié)理、斷層。
按照幾何要素可分為：
①面狀構(gòu)造。以幾何意義的面所表征的構(gòu)造，如褶皺軸面、節(jié)理面、斷層面、劈理面等。通常將具有系統(tǒng)性的面狀構(gòu)造稱為面理。
②線狀構(gòu)造。以幾何意義的線所表征的構(gòu)造，如褶皺樞紐、斷層擦痕、非等軸礦物的定向排列、兩個(gè)構(gòu)造面的交線等。各面狀、線狀構(gòu)造還可區(qū)分為抽象性的（如褶皺軸面、樞紐、二構(gòu)造面的交線）與分劃性的兩種。前者只具幾何意義而非具體存在，后者則是具體存在的面、線構(gòu)造。
根據(jù)面狀、線狀構(gòu)造在地質(zhì)體中的分布特點(diǎn)可分為：
①透入性構(gòu)造，指在地質(zhì)體內(nèi)在一定尺度上均勻、連續(xù)且按一定格式排布的面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造，如劈理、片麻理、片理以及各種小型線理；
②非透入性構(gòu)造，指非均勻、不連續(xù)且以分隔性方式產(chǎn)出于地質(zhì)體中的面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造，如節(jié)理面、斷層面以及大型的桿狀構(gòu)造、窗欞構(gòu)造等。地質(zhì)構(gòu)造的透入性和非透入性是相對(duì)于觀察構(gòu)造的某種尺度而言的，較大范圍的尺度上的透入性構(gòu)造在較小尺度上也可成為非透入性構(gòu)造；通常透入性構(gòu)造是針對(duì)小型構(gòu)造和顯微構(gòu)造兩種尺度而言的。
構(gòu)造運(yùn)動(dòng)
由地球內(nèi)動(dòng)力引起巖石圈地質(zhì)體變形、變位的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是由地球內(nèi)力引起地殼乃至巖石圈的變位、變形以及洋底的增生、消亡的機(jī)械作用和相伴隨的地震活動(dòng)，巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生褶皺、斷裂等各種地質(zhì)構(gòu)造，引起海、陸輪廓的變化，地殼的隆起和拗陷以及山脈、海溝的形成等。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在造成地殼演變的過(guò)程中起著重大作用。
構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為地殼的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，但不僅僅局限于地殼的運(yùn)動(dòng)，通常還涉及巖石圈。一般情況下，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)緩慢不易被人察覺(jué)。特殊情況下，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈而迅速，表現(xiàn)為地震，由此還可能引起山崩、海嘯等等，在這些情況下，人們可以察覺(jué)到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。
按照地殼運(yùn)動(dòng)方向劃分的類型可分為垂直運(yùn)動(dòng)（“升降運(yùn)動(dòng)”、“造陸運(yùn)動(dòng)”—沿地球半徑方向）、水平運(yùn)動(dòng)（ “造山運(yùn)動(dòng)”—沿地球切線方向）
1．水平運(yùn)動(dòng)：指地殼在水平方向起主要作用的力，即與地面成切線方向的力（包括地殼的壓縮和拉張）作用下，地殼巖層所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)使相鄰塊體受到擠壓、或者被分離拉開(kāi)，或者剪切錯(cuò)動(dòng)，甚至旋轉(zhuǎn)。水平運(yùn)動(dòng)主要使地殼的巖層彎曲和斷裂，形成巨大的褶皺山脈和斷裂構(gòu)造。因此，水平運(yùn)動(dòng)又稱為造山運(yùn)動(dòng)。
2．垂直運(yùn)動(dòng)：地殼的垂直運(yùn)動(dòng)是指地殼塊體沿著地球半徑方向發(fā)生的上升或下降的運(yùn)動(dòng)。垂直運(yùn)動(dòng)常常表現(xiàn)為規(guī)模很大的隆起或拗陷，從而造成海陸變遷和地勢(shì)高低起伏。由于地殼上升使海水退卻，一部分海底稱為陸地；地殼下降，海水侵入，原來(lái)的陸地變?yōu)楹Ｑ?。因此，垂直運(yùn)動(dòng)又稱為造陸運(yùn)動(dòng)。
小結(jié)
水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)使分析地形的形成的基礎(chǔ)，但是應(yīng)該指出的是，這兩種運(yùn)動(dòng)常常相伴而生，運(yùn)動(dòng)的結(jié)果都不能任意地加以分隔和區(qū)分，實(shí)際上兩者是相互聯(lián)系、相互影響的。
褶皺構(gòu)造
在地殼運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)大擠壓作用下，巖層會(huì)發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生一系列的波狀彎曲，叫做褶皺。從原理上講褶皺產(chǎn)生是個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的過(guò)程，但是由于形成原因不同褶皺也分為很多種。
1.向斜
向斜是凹面的褶皺，形成時(shí)間越晚越靠近中心。向斜是典型的向下彎曲的褶皺，指向上方。它的頂部還會(huì)被侵蝕，所以我們只能看到它形成的邊緣。
2.背斜
背斜和向斜類似，只是跟它反過(guò)來(lái)。背斜是凸起來(lái)的褶皺，形成時(shí)間越早越靠近中心，側(cè)面常常是向斜。不過(guò)在現(xiàn)實(shí)中，還會(huì)發(fā)生斷裂和侵蝕讓二者分開(kāi)。背斜常常會(huì)產(chǎn)生許多優(yōu)良的有氣圈閉地區(qū)，適合勘探石油。
3.單斜褶皺
單斜褶皺是指所有層都朝同一個(gè)方向彎曲，形成的原因有許多，最常見(jiàn)的還是地層結(jié)構(gòu)的差異壓實(shí)作用。
4.尖棱褶皺
這種褶皺常被石油公司稱為V形褶皺，顧名思義就是常呈現(xiàn)V形的褶皺。常常因?yàn)楫?dāng)?shù)乜箟簯?yīng)力而形成，但要成型還需要一些非常具體的條件?？偣灿兴膫€(gè)發(fā)展階段：曲形成核、平行褶皺、兩翼伸開(kāi)/中間銳化、尖棱褶皺收緊。
5.平臥褶皺
平臥褶皺是被顛倒的褶皺，一個(gè)翻轉(zhuǎn)或是徹底倒轉(zhuǎn)的褶皺，有一定角度的軸向面，一側(cè)的地層被翻轉(zhuǎn)。平臥褶皺的軸線基本上保持水平。
6.等斜褶皺
等斜褶皺兩翼的角度在0°到10°之間，兩翼基本是平行的。
7.穹隆
穹隆在地質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)上是由于對(duì)稱的背斜彼此交叉并深入到彼此頂部形成的。它的形成原因是再折疊的水平應(yīng)力和大氣沖擊/穿刺作用(更深又更輕的部分向表面移動(dòng)的豎直位移)。
8.盆地
盆地在某種程度上是與穹隆相反的褶皺，因?yàn)橄惹捌教稍诘孛娴膸r層構(gòu)造變形導(dǎo)致大規(guī)模巖層結(jié)構(gòu)重構(gòu)。構(gòu)造盆地就是地質(zhì)凹陷。
9.其他
小結(jié)
并不是所有褶皺都能輕易辨別開(kāi)，也不是所有褶皺都能進(jìn)行歸類(因?yàn)橐曇安粔蚝茫?/span>或是地質(zhì)被強(qiáng)烈侵蝕，或是其他什么作用把褶皺隱藏了起來(lái))。地質(zhì)褶皺很復(fù)雜，如果你在地質(zhì)學(xué)這個(gè)領(lǐng)域工作，有可能不會(huì)那么幸運(yùn)遇到完全符合上述幾種類型的地質(zhì)褶皺。不過(guò)不要?dú)怵H，正是因?yàn)榈刭|(zhì)學(xué)有難度，它才成為我們了解且愛(ài)著的科學(xué)。
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