留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

上拱力背景下正断裂剖面形态及极限应力状态研究

宋随宏 陈书平 何明宇

宋随宏, 陈书平, 何明宇, 2012. 上拱力背景下正断裂剖面形态及极限应力状态研究. 地质力学学报, 18 (2): 149-157.
引用本文: 宋随宏, 陈书平, 何明宇, 2012. 上拱力背景下正断裂剖面形态及极限应力状态研究. 地质力学学报, 18 (2): 149-157.
SONG Sui-hong, CHEN Shu-ping, HE Ming-yu, 2012. THE INVESTIGATION OF NORMAL FAULT UNDER UPWELLING FORCE AND ITS CRITICAL STRESS STATE. Journal of Geomechanics, 18 (2): 149-157.
Citation: SONG Sui-hong, CHEN Shu-ping, HE Ming-yu, 2012. THE INVESTIGATION OF NORMAL FAULT UNDER UPWELLING FORCE AND ITS CRITICAL STRESS STATE. Journal of Geomechanics, 18 (2): 149-157.

上拱力背景下正断裂剖面形态及极限应力状态研究

基金项目: 

国家自然科学基金项目 41172124

详细信息
    作者简介:

    宋随宏(1990-), 男, 中国石油大学(北京)地球科学学院地质工程专业本科生。E-mail:air.sunsuihong@yahoo.com

  • 中图分类号: P554

THE INVESTIGATION OF NORMAL FAULT UNDER UPWELLING FORCE AND ITS CRITICAL STRESS STATE

  • 摘要: 上拱力构造背景下形成的正断裂及断裂极限应力状态研究在构造解释和油气运移成藏中具有重要的意义。在抛物线型莫尔包络线理论的基础上,通过合理的假设和数学推导以及理论模拟,进一步探讨上拱力构造背景影响下形成的正断裂剖面形态和断裂的极限应力状态,并定量给出函数表达式。研究结果表明,断裂在均质岩体中由浅到深,倾角从竖直开始由大变小,呈铲状断裂,而变化的速率只与地层物性有关,泥岩比砂岩变化快。断裂分布的深度与上拱力的大小成一次线性关系,上拱力越大,断裂分布越浅。砂泥岩互层地层中发育有典型的坡坪式正断裂。研究结果不仅与普遍认识相一致,而且可以进一步在实际应用中预测断裂的存在,定量解释断裂形态,求取上拱力和断裂极限应力状态。

     

  • 图  1  抛物线型莫尔包络线[5]

    τ, σ—断裂面上的临界剪应力和临界正应力,MPa;σ1, σ3—发生断裂时最大和最小主应力,MPa;σm—平均应力(σm=(σ1+σ3)/2),MPa;σI—岩石在各向等值拉伸条件下的抗张断裂极限,MPa;$\frac{\theta }{2}$—岩石剪裂角,(°)

    Figure  1.  The Parabolic Mohr failure envelope

    图  2  岩体正断裂剖面数学分析

    l—衡量地面水平长度的量,m;h—参考点深度,m;$\frac{\theta }{2}$—岩石剪裂角,(°);σx, σy—深度为h点处岩体水平方向和竖直方向总应力,MPa

    Figure  2.  Mathematical analysis of geometric shape of normal fault of rock mass

    图  3  正断裂剖面及对应的抛物线型莫尔包络线模型

    l—衡量地面水平长度的量,m;h0—起弯深度,m

    Figure  3.  The geometric shape of normal fault and parabolic Mohr failure envelope models

    图  4  上拱力构造背景下岩石极限应力及正断裂剖面形态

    Figure  4.  Critical stress state of rock and geometric shape of fault under tectonic setting of upwelling force

    图  5  起弯深度随上拱力变化关系

    σy2—上拱力,MPa;h—深度,m

    Figure  5.  The relationship of fault's depth and upwelling force

  • [1] 谭凯旋, 谢焱石, 陈广浩, 等.岩石断裂作用的复杂性和混沌动力学[J].大地构造与成矿学, 2003, 27(4):372~377. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGYK200304007.htm

    TAN Kai-xuan, XIE Yan-shi, CHEN Guang-hao, et al. Complexity and chaotic dynamics of rock faulting[J]. Geotectonica Et Metallogenia, 2003, 27(4):372~377. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGYK200304007.htm
    [2] Perie P J. Determination of fracture mechanism by microscopic observation of crack[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts, 1991, 28(1):83~84. doi: 10.1016/0148-9062(91)93236-Y
    [3] 谢和平.大理岩微观断裂的分形(fractal)模型研究[J].科学通报, 1989, 34(5):365~368. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB198905013.htm

    XIE He-ping. The investigation of fractal model of micro-fracture of marble[J]. Chinese Science Bulletin, 1989, 34(5):365~368. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB198905013.htm
    [4] 朱志澄.构造地质学[M].武汉:中国地质大学出版社, 1999:1~226.

    ZHU Zhi-cheng. Structural geology[M]. Wuhan:China University of Geosciences Press, 1999:1~226.
    [5] 陈庆宣, 王维襄, 孙叶, 等.岩石力学与构造应力场分析[M].北京:地质出版社, 1998:1~241.

    CHEN Qing-xuan, WANG Wei-xiang, SUN Ye, et al.The investigation of rock mechanics and tectonic stress field[M].Beijing:Geological Publishing House, 1998. 241.
    [6] 陆克政.含油气盆地分析[M].东营:石油大学出版社, 2001:1~424.

    LU Ke-zheng. The analysis of petroliferous basin[M]. Dongying:China University of Petroleum Press, 2001:1~424.
    [7] Suppe J, Chou G T, Hook S C. Rates of folding and faulting determined from growth strata[C]//McClay K R. Thrust tectonics. London:Chapman & Hall, 1992:105~121. doi: 10.1007/978-94-011-3066-0_9
    [8] 庄培仁, 常志忠.断层构造研究[M].北京:地质出版社, 1996:1~346.

    ZHUANG Pei-ren, CHANG Zhi-zhong. The investigation of fault structures[M]. Beijing:Geological Publishing House, 1996:1~346.
    [9] 李德生.渤海湾含油气盆地的地质和构造特征[J].石油学报, 1980, 1(1):7~20. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYXB198001002.htm

    LI De-sheng. Geology and structural characteristics of the Bohai Bay[J]. Acta Petrolei Sinica, 1980, 1(1):7~20. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYXB198001002.htm
    [10] 邓晋福, 赵海岭, 莫宣学, 等.中国大陆根-柱构造——大陆动力学的钥匙[M].北京:地质出版社, 1996:1~110.

    DENG Jin-fu, ZHAO Hai-ling, MO Xuan-xue, et al. Continental roots plume tectonics of China:Key to the continental dynamics[M]. Beijing:Geological Publishing House, 1996:1~110.
    [11] 牛树银, 胡华斌, 毛景文, 等.鲁西地区地质构造特征及其形成机制[J].中国地质, 2004, 31(1):34~39. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DIZI200401003.htm

    NIU Shu-gen, HU Hua-bin, MAO Jing-wen, et al. Structure in western Shandong and its genetic mechanism[J]. Geology in China, 2004, 31(1):34~39. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DIZI200401003.htm
    [12] 牛树银, 邵济安, 孙爱群, 等.华北东部盆山耦合与内生成矿作用[J].大地构造与成矿学, 2006, 30(3):331~342. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGYK200603008.htm

    NIU Shu-gen, SHAO Ji-an, SUN Ai-qun, et al. Coupling relationship between basin-mountain and nedogenic mineralization in the eastern part of north China[J]. Geotectonica et Metallogenia, 2006, 30(3):331~342. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGYK200603008.htm
  • 加载中
图(5)
计量
  • 文章访问数:  226
  • HTML全文浏览量:  116
  • PDF下载量:  10
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-01-22
  • 刊出日期:  2012-06-01

目录

    /

    返回文章
    返回