石油地質(zhì)概論

石油工業(yè)概論

IntroductionofPetroleumindustry

——地球科學(xué)學(xué)院——第一部分石油地質(zhì)第一節(jié)地球科學(xué)概論第二節(jié)石油的生成第三節(jié)石油的聚集與分布石油地質(zhì)學(xué)（petroleum

geology）：研究石油和天然氣在地殼中生成、運(yùn)移和分布規(guī)律的地質(zhì)學(xué)分支。石油和天然氣地質(zhì)學(xué)的簡稱。第一節(jié)地球科學(xué)概論一、地球與地殼二、地殼運(yùn)動與地質(zhì)構(gòu)造三、礦物與巖石四、地層與地質(zhì)時代一、地球與地殼1、地球的形狀及大小地球不是一個圓球體，而是一個實(shí)心橢球體，赤道半徑長，兩極半徑短，且北極比旋轉(zhuǎn)橢球體凸出14m,南極卻凹進(jìn)24m。根據(jù)1975年第16屆國際大地測量和地球物理協(xié)會公布的數(shù)據(jù)：赤道半徑a=6378.137KM兩極半徑c=6356.752KM平均半徑R=6371.004KM長短半徑差a-c=21.385KM扁平δ=（a-c）/a=1/298.257表面積S=4πr2=510064472KM2體積V=4πr2/3=10832億KM22、地球的物理性質(zhì)地球的質(zhì)量=平均密度=5.517g／cm3。-組成地球的巖石、水、大氣、生物都含有一定的放射性元素。-地球具有磁性，且和地理的南北極不一致。-地球存在電場，帶有電。-地球還具有一定的彈性和塑性。

日變化一般為1～1.5m1.外熱層（變溫層）年變化影響深度達(dá)20～30m受太陽輻射影響3.增溫層——地溫隨深度增加而逐漸增加，受地球內(nèi)部熱能影響，深度每增加100米升高的溫度稱為地溫梯度。一般大陸為1～5℃/100m，海底為4～8℃/100m。2.常溫層——與當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟却笾孪喈?dāng)，常年不變，其深度一般為20～40m。3、地球的溫度吐魯番火焰山地表溫度2011年8月10日（1）莫霍面——地表以下數(shù)公里～40km±，縱波（P波）穿越該界面Vp=6～7km/s→8.1km/s。（南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇（Mohorovicic）于1909年首先發(fā)現(xiàn)，因此被稱為“莫霍洛維奇面”，簡稱“莫霍面”。其上為地殼、其下為地幔。（2）古登堡面——地下2900km深度。橫波（S波）穿越該界面時消失，縱波可通過。（美國地球物理學(xué)家古登堡以最早（1914年）研究該界面而命名。其上為地幔，其下為地核。4、地球的內(nèi)部圈層（兩個面三個層）視頻縱波橫波重點(diǎn)★小知識——地震波中的P波和S波-莫霍面和古登堡面的研究是利用天然地震波觀測的結(jié)果。-p波（primarywave），s波（secondarywave）。p波也可以說是壓力波pressurewave，s波也可以說是剪力波shearwave。-切變，即剪切變形（即媒質(zhì)各層之間發(fā)生平行于這些層的相對移動）；容變，即拉伸和壓縮形變。-液體、氣體沒有剪切形變，因此，在機(jī)械波中，橫波是不能在液體和氣體中傳波的；而固、液、氣體都能發(fā)生拉伸和壓縮形變，所以縱波能在其中傳波。地殼(crust)是固體地球的最外一圈，由巖石組成，是一個相對剛性的外殼。其下界以莫霍面與地幔分開。平均厚度約為16Km,分為大洋地殼（oceancrust）和大陸地殼（continentalcrust）兩種類型。——大陸地殼（簡稱陸殼）的厚度不一，最薄處在沿海的平原上（<20Km），最厚處在青藏高原上（70-80Km），平均厚度為35Km。-上層為硅鋁層（主要由氧、硅、鋁等組成），平均密度為2.7g/cm3。-下層為硅鎂層（主要由氧、硅、鐵、鎂等組成），平均密度為3.0g/cm3。分界面為康拉德面——位于地殼內(nèi)部。表現(xiàn)為縱波速度由6km/s突變?yōu)?.6km/s。由此而推斷地殼分為密度不同的上、下兩層?！笱蟮貧ぃê喎Q洋殼）平均厚度6Km，只有硅鎂層，因此，康拉德面并不到處存在，只存在于大陸地殼中。硅鎂層在大陸地殼和大洋地殼中連續(xù)分布。★小知識——2008年，世界著名的油田服務(wù)巨頭美國斯倫貝謝公司和丹麥馬士基石油公司麾下的卡塔爾子公司日前合作在位于卡塔爾海上的AlShaheen油田完成了世界上最深井的鉆井作業(yè)。這口井的鉆井總深度達(dá)到了40320英尺（12289.57米），超過了原世界最深井鉆井紀(jì)錄2000英尺（609.6米）。康拉德面二、地殼運(yùn)動與地質(zhì)構(gòu)造1、構(gòu)造運(yùn)動的概念■構(gòu)造運(yùn)動——指由地球內(nèi)力引起地殼乃至巖石圈變形、變位的機(jī)械運(yùn)動。我們現(xiàn)今研究的內(nèi)容和深度只限定是在地殼深度范圍內(nèi)。2、構(gòu)造運(yùn)動的基本特征（1）構(gòu)造運(yùn)動的方向性■水平運(yùn)動——地殼（巖石圈）塊體沿水平方向移動(造山運(yùn)動)。。三種基本形式——①相鄰塊體分離（張開）②相鄰塊體相向聚會（擠壓）③相鄰塊體剪切、錯開（平移）

內(nèi)力■垂直運(yùn)動（升降運(yùn)動）—地殼（巖石圈）相鄰塊體或同一塊體的不同部位作差異性上升或下降，使某些地區(qū)上升成為高地或山嶺，另一些地區(qū)下降成為盆地或平原。又稱為造陸運(yùn)動。(2)構(gòu)造運(yùn)動的幅度和速度-某地區(qū)若長期處于上升或下降運(yùn)動，或一直朝某一方向發(fā)生水平運(yùn)動→運(yùn)動幅度大；-一定時間間隔內(nèi)，運(yùn)動方向頻繁變化，或時上升下降交替，或作往復(fù)水平運(yùn)動→運(yùn)動幅度小。-構(gòu)造運(yùn)動速度一般不為人所能感覺，相當(dāng)緩慢的（地震例外）。（3）構(gòu)造運(yùn)動的空間分布和歷史發(fā)展規(guī)律①構(gòu)造運(yùn)動發(fā)展在空間上具有不均衡性某些地區(qū)表現(xiàn)為大面積隆起，遭受風(fēng)化剝蝕；另一些地區(qū)表現(xiàn)為大面積拗陷，接受沉積。有的地區(qū)表現(xiàn)為大規(guī)模水平擠壓，形成高大褶皺山系。②構(gòu)造運(yùn)動的周期性和階段性-一方面是升降性質(zhì)的轉(zhuǎn)化；-另一方面表現(xiàn)為運(yùn)動速度和性質(zhì)的轉(zhuǎn)化。視頻不見不散如：到新生代時，我國喜瑪拉雅山褶皺上升了七、八千米，江漢平原則下降接受了近一萬米的沉積。青藏高原的隆升過程1234視頻高原隆升尼泊爾青藏高原（二）地質(zhì)構(gòu)造

組成地殼的巖層或巖體受力而發(fā)生變位、變形留下的形跡稱為地質(zhì)構(gòu)造。在層狀巖石中表現(xiàn)最為明顯。（1）水平構(gòu)造產(chǎn)狀是水平或近于水平的巖層（一般傾角小于5°）。絕對水平的巖層是沒有的。水平構(gòu)造出現(xiàn)在構(gòu)造運(yùn)動較輕微的地區(qū)或大范圍內(nèi)均勻抬升/下降地區(qū)，巖層未發(fā)生明顯變形。（2）單斜構(gòu)造巖層層面與水平面之間有夾角。是大區(qū)域內(nèi)的不均勻抬升或下降，使巖層向某一方向傾斜形成。巖層產(chǎn)狀三要素：走向、傾向、傾角（3）褶皺構(gòu)造褶皺——巖層在構(gòu)造運(yùn)動作用下所產(chǎn)生的一系列彎曲。①褶皺的幾何要素：核部——褶皺巖層的中心。翼部——褶皺巖層的核部的兩翼。樞紐——巖層褶皺面上最大彎曲點(diǎn)連線。軸面——褶皺內(nèi)各相鄰褶皺面上樞紐聯(lián)成的面。②褶皺的基本形態(tài)背斜（anticline）是巖層向上拱的彎曲，形成中心部分為較老巖層，兩側(cè)巖層依次變新；向斜（syncline）是巖層向下的彎曲，中心部分是較新巖層，兩側(cè)部分巖層依次變老。在野外往往不能看到褶曲的全貌，主要是根據(jù)巖層的時代新老關(guān)系及對稱出現(xiàn)的關(guān)系來判斷。432432核部核部11重點(diǎn)軸面直立；兩翼巖層傾向相反，傾角大致相等。褶皺軸面傾斜；兩翼巖層傾向相反，但傾角不等。褶皺軸面傾斜；兩翼巖層向同－方向傾斜，即一翼正常，一翼倒轉(zhuǎn)。軸面近水平，其中一翼地層倒轉(zhuǎn)。直立褶皺傾斜褶皺平臥褶皺（4）斷裂構(gòu)造——巖石受到外力作用發(fā)生破裂的現(xiàn)象（包括節(jié)理和斷層）。■節(jié)理——巖石破裂后沒有明顯位移的斷裂。■斷層——巖石斷裂后，兩側(cè)巖石發(fā)生顯著的相對位移。①正斷層——上盤相對下降，下盤相對上升。②逆斷層——上盤相對上升，下盤相對下降。③平移（推）斷層——斷層兩側(cè)巖塊，沿著斷層面走向的水平方向相對移動的斷層。①①①①①①視頻汶川地震重點(diǎn)①地壘——是由兩條或多條走向基本一致傾向相反的正斷層構(gòu)成，中央部分相對上升，兩側(cè)相對下降的構(gòu)造。②地塹——是由兩條或多條走向基本一致，相向傾斜的正斷層構(gòu)成，中央部分相對下降，兩側(cè)相對上升的構(gòu)造。斷層組合形態(tài)：視頻地塹地壘（三）板塊（六大板塊）板塊構(gòu)造——剛性的巖石圈分裂成為許多巨大塊體——板塊，它們馱在軟流圈上作大規(guī)模水平運(yùn)動，致使相鄰板塊相互作用，板塊的邊緣便成為地殼活動性強(qiáng)烈的地帶。亞歐板塊太平洋板塊非洲板塊印度洋板塊美洲板塊南極洲板塊視頻大陸漂移大陸架大陸坡邊緣海盆地海溝世界最深的海溝——馬里亞納海溝（MarianaTrench），位于菲律賓東北部太平洋底，最深11034米。全球洋中脊體系三、礦物與巖石一、礦物1、礦物的概念礦物（mineral）是地質(zhì)作用形成的天然單質(zhì)或化合物，它具有一定的化學(xué)成分和物理性質(zhì)。由一種元素組成的礦物，稱為單質(zhì)礦物，由兩種或兩種以上的元素組成的礦物，稱化合物礦物。長石（Na2O·Al2O3·6SiO2）石英方解石石墨食鹽石膏云母（Al2O3·SiO2）石英(quartz)自然硫赤銅礦（Cu2O）石墨石鹽印尼火山硫磺礦——在卡瓦伊真火山坑內(nèi)，蒸汽和酸性氣體從淡黃色的大塊硫磺和燃燒的液體硫磺之間的噴氣孔里冒出來。印尼火山硫磺礦——硫磺沉積物懸掛在一個如今已經(jīng)嵌入到卡瓦伊真火山里的舊桶邊緣。印尼火山硫磺礦——卡瓦伊真火山里的液體硫磺形成的獨(dú)特造型。熔化時硫磺的顏色接近血紅色，而冷卻后硫磺的顏色會變得越來越黃。印尼火山硫磺礦——熔融硫磺在固體硫磺沉積物上燃燒。滑石——Mg3（Si4O10）（OH）2

黃鐵礦（愚人金）

——FeS2

★小知識——黃鐵礦與金礦的區(qū)分1、在不帶釉的白瓷板上劃出條痕：金礦條痕為金黃色，黃鐵礦條痕為綠黑色。2、稱重：黃金密度為15.6-18.3，而黃鐵礦密度只有4.9-5.2。3、灼燒：真金不怕火煉，而黃鐵礦灼燒后會產(chǎn)生刺激性氣味（SO2）氣體，顏色會變得紅一些。白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2

赤鐵礦（Fe2O3

）朱砂（HgS）自然銀石榴石----Fe3Al2(SiO4)3

白鉛礦長石和石英白鎢礦和白云母玉髓石英自然銅自然鉑螢石方鉛黃鐵透長石雄黃-As4S4

葉臘石-Al2·Si4O10(OH)2

天青石--SrSO4

鐵鋁榴石石英礦物及其硬度2.55.5★小知識——摩氏硬度——礦物學(xué)名詞，表示礦物抵抗外來機(jī)械作用的能力。它也是用來鑒定礦物相對硬度的常用標(biāo)準(zhǔn)，是德國礦物學(xué)家FriedrichMohs（1773—1839）在1822年提出。重點(diǎn)(二)巖石巖石（rock）——礦物的自然混合物，也可以是巖屑或礦屑的自然混合物。由一種礦物組成的稱單礦巖；由多種礦物組成的稱復(fù)礦巖；由巖屑或礦屑組成的稱碎屑巖。巖漿巖變質(zhì)巖沉積巖重點(diǎn)1、巖漿巖巖漿（magma）是產(chǎn)生于地下的高溫熔融體。其成分以硅酸鹽為主，還具有數(shù)量不等的揮發(fā)性組分。由巖漿冷凝而成的巖石稱巖漿巖。--巖漿在地表冷凝形成噴出巖。--巖漿在地下冷凝形成侵入巖。噴出巖侵入巖組成巖漿巖的礦物種類很多，其主要礦物有石英、正長石、斜長石、角閃石、輝石、橄欖石和黑云母等。視頻石英正長石斜長石角閃石輝石橄欖石黑云母海底火山視頻火山熔巖尼拉剛果火山坑2、沉積巖(1)沉積巖的概念及結(jié)構(gòu)

沉積巖（sedimentaryrock）——在地表或近地表常溫常壓條件下，各種外動力地質(zhì)作用以及某種火山作用形成的松散堆積物經(jīng)成巖作用所形成的巖石。沉積巖在陸地表面的分布很廣，約占面積的3/4，但僅占地殼重量的5%。沉積巖的物質(zhì)組成有礦物碎屑和巖石碎屑（如石英、長石等），以及有機(jī)質(zhì)和膠結(jié)物。沉積巖中已發(fā)現(xiàn)礦物160余種，但常見的只有20余種。沉積巖灰?guī)r沉積巖按碎屑顆粒大小可分為：礫狀結(jié)構(gòu)顆粒直徑大于2mm；砂狀結(jié)構(gòu)顆粒直徑2mm－0.125mm；粉砂狀結(jié)構(gòu)顆粒直徑0.125－0.032mm；泥（粘土）狀結(jié)構(gòu)顆粒直徑小于0.032mm。(2)沉積巖的形成風(fēng)化作用——巖石受外力作用后發(fā)生機(jī)械崩解和化學(xué)分解，破壞產(chǎn)物基本殘留原地，堅硬巖石變?yōu)樗缮⒌乃樾技巴寥?物理、化學(xué)、生物)。剝蝕作用——巖石受外力作用而破壞，破壞產(chǎn)物同時被搬走。搬運(yùn)作用——將風(fēng)化、剝蝕物搬運(yùn)到它處。（機(jī)械、化學(xué)、生物搬運(yùn)）沉積作用——搬運(yùn)物在條件適宜的地方發(fā)生沉積。搬運(yùn)能力減弱。過飽和沉積膠體凝膠作用發(fā)生化學(xué)沉積。固結(jié)成巖作用

——松散沉積物（任何動力搬來的機(jī)械的或化學(xué)的）轉(zhuǎn)變?yōu)閳杂驳某练e巖。東營凹陷沾化凹陷車鎮(zhèn)凹陷惠民凹陷魯西隆起區(qū)埕寧隆起區(qū)視頻沉積成巖視頻有機(jī)埋藏3、變質(zhì)巖變質(zhì)巖（metamorphicrock）是原先存在的巖漿巖、沉積巖甚至變質(zhì)巖，由于物理化學(xué)條件的變化而形成的新巖石?！冑|(zhì)巖與巖漿巖形成條件相似，與油氣關(guān)系不大。四、地層與地質(zhì)時代（一）地層地層：地殼中具一定層位的一層或一組巖石。地層可以是固結(jié)的巖石，也可是沒有固結(jié)的堆積物，包括沉積巖、火山巖和變質(zhì)巖。

地層層序律：沉積巖是按先后順序一層層地依次沉積下來的，因