《构造地质学》研究生入学试题(2002)

石油大学（北京）2002年硕士生入学考试试题考试科目：构造地质学适用专业：构造地质学，矿产普查与勘探，应用地球化学，矿物学、矿床学与岩石学（所有试题答案务必写在答题本上，写在试题卷上的答题视为无效）一、读图并论述图面地质构造特征（共25分）1、图1（下图）为某地区地面地质图，虚线为地形等高线，细实线为地层界线，粗实线为断层迹线。如果断层F1、F2、F3和F4都是平面式断层面，所有断层两盘的地层都是稳定的单斜岩层。试论述：12001000800100012008001000DCPCPSDSCDJKJ0500mF1F2F3F4（1）F1、F2、F3和F4断层的产状和性质（设断层位移以倾滑位移为主），并比较断层F3和F4的倾角的相对大小。（6分）（2）层J和K的产状；岩层S、D的产状。（4分）（3）简述构造特征与构造演化史。（6分）（注：岩层和断层产状只需说明大致倾向，如倾向N、NNE、NE、NEE、E等）2、图2是一地区的地质图，地层单位及其产状见图中标注，其中有一条NE向断层，产状亦标注在图中。若断层位移以倾滑位移为主，请判断断层的性质，（设地面基本是水平的）。（3分）3、图3中有A、B、C三口钻井钻到同一地层顶面，钻井旁标注的横线上方的数字为地面高程，横线下方的数字为钻遇该地层顶面的深度，井柱基本是铅直的（井斜距为零）。假设该岩层为一单斜岩层，且没有被断层破坏，如果在D点、E点设计钻井，已知AO的水平距离为1000米，OD的水平距离为500米；AM的水平距离为与ME的水平距离相等，请问在D点和E点分别钻至多深可以遇到该岩层顶面，并说明岩层走向、倾向和大致的倾角，在＜30°、30-45°、45-60°和＞60°中选择（6分）。5540SDDCPCA2302530B3502350C270ND2102210断层OE300M0500m4040404040二、名词解释（每小题5分，共30分）1、平行褶皱与相似褶皱2、断层滑距和断层落差3、生长断层4、褶皱枢纽和褶皱轴迹5、层理与劈理6、共轴递进变形与非共轴递进变形三、论述题（每小题15分，共45分）1、用应力莫尔圆图解和库仑岩石破裂准则讨论流体孔隙压力对岩层破裂的影响，并解释为什么通常是共轭剪破裂面的锐角平方线与最大压应力方向一致。2、试比较纵弯褶皱作用和横弯褶皱作用及其所形成的褶皱的差异。3、试述张节理与剪节理的力学成因、节理面与主应力轴的关系以及张节理与剪节理之间的主要区别标志。参考答案要点一、读图一1（1）、F2断层倾向S；F3断层倾向SSE；F3倾角大于F2；F3和F2均为逆断层；在J-K沉积之前形成；F4断层倾向E；F1断层倾向W；F1和F4均为正断层；在J-K沉积时期或沉积之后形成。一1（2）、岩层D-C的产状向E倾斜；岩层J-K的产状平缓，东部J-K地层向W缓倾斜。一1（3）、S-D-C-P沉积后，构造运动使该区地层向E倾斜。之后受SN向挤压形成F2和F3等逆断层，F2和F3构成向南倾斜的叠瓦构造。在J-K沉积时期，受近EW向引张作用形成F1和F4等正断层，F1和F4构成地垒构造。二、断层为逆断层。三、D点钻探深度为2120米，E点钻探深度为2000米。岩层走向为NE向，向NW倾斜，倾角小于30°。二、名词解释（任选6小题，每小题5分，共30分）1、平行褶皱与相似褶皱：各褶皱面平行弯曲、同一褶皱层的厚度在褶皱各部分保持一致的褶皱形态类型属于平行褶皱；各褶皱面的几何形态完全相同、或各褶皱面作相似弯曲的褶皱形态类型属于相似褶皱，相似褶皱在平行轴面量得的视厚度在褶皱不同部位保持一致。2、断层滑距和断层落差及其相互关系：滑距：断层两盘相当点之间的错动距离；断层落差：垂直于断层走向的剖面上两盘相当层之间的垂直距离称为断层落差。3、生长断层：亦称为同沉积正断层，主要特点是：①剖面上表现为上陡下缓;②下降盘地层厚度加大;③断距随深度增加;④上盘常发育逆牵引构造。4、褶皱枢纽和褶皱轴迹：褶皱的轴面、轴迹与褶轴：由褶皱枢纽构成的曲面；轴迹：轴面与露头面的交线；褶轴：圆柱状褶皱所特有，是与枢纽平行的一条直线，该直线平行自身移动可构成与褶皱层面一致的曲面。5、层理与劈理：层理：沉积岩中沉积时形成的原始层状构造；劈理：是变形岩石中透入性平行排列的潜在分裂面。6、共轴递进变形与非共轴递进变形：共轴递进变形：特点是应变椭球的主轴在变形过程中保持不变，非共轴递进变形的特点是应变椭球的主轴在变形过程中不断变化。三、论述体（任选3小题，每小题15分，共45分）1、用应力莫尔圆图解和库仑岩石破裂准则讨论流体孔隙压力对岩层破裂的影响，并解释为什么通常是共轭剪破裂面的锐角平方线与最大压应力方向一致。如果岩层内部存在孔隙流体压力，可以抵消岩层所受的部分围压，使岩层的有效应力值减小。岩层中的有效应力σe是指减掉孔隙流体压力的影响后，实际作用在岩层内部质点间的应力，即：σe＝σ－σf如图所示，由于孔隙流体压力的影响，有效应力的莫尔圆整体向σ轴“－”方向移动。在差应力值不变的前提下，由于孔隙流体压力的影响，应力莫尔圆向σ轴“－”方向移动而使其与破裂包络线相交，岩层会发生破裂。τσ1σ3σfσe1σe3σσσ－σe11f=σσ－σe33f=图孔隙流体压力对岩层破裂的影响的莫尔圆图解流体压力增大使岩层所受的有效应力减小，流体压力使岩层强度降低、脆性增大。随着围压的增大，岩层承受构造应力的能力增强，岩层强度增大，但是岩层的韧性也增大。同时，围岩压力增大，岩层中封闭的孔隙流体的压力也相应增大，岩层所受的差异应力不变的情况下其有效应力减小，有利于岩层破裂。2、比较纵弯褶皱作用和横弯褶皱作用及其所形成的褶皱的差异。“纵弯褶皱”与“横弯褶皱”：从形成过程或变形机制上分析，褶皱包括多种类型，但是常见的有两类（图）：一是纵弯褶皱（bucklefold），一是横弯褶皱（bendfold）。前者是岩层受到与层理基本平行的挤压力作用而使发生褶皱变形，后者是岩层受到与层理垂直的不均匀的挤压力作用而使岩层发生强制性褶皱变形。由于应力环境不同，这两大类褶皱的岩层内部的应变特征有很大的差异。PPPPP原始状态纵弯褶皱作用横弯褶皱作用P=作用力水平挤压作用导致岩层发生纵弯褶皱垂直力偶作用导致岩层发生横弯褶皱纵弯褶皱和横弯褶皱的特点在它们伴生的小构造上有明显差异。3、张节理与剪节理的形成条件、节理面与主应力轴的关系以及它们之间的主要区别标志。要点：形成的力学机制不同，表现出不同的特征；岩层受到的引张应力超过其抗张强度时形成的破裂面称为张节理，破裂面的法线与张应力轴一致；岩层受到的剪张应力超过其抗剪强度时形成的破裂面称为剪节理，通常是出现共轭剪破裂面，共轭剪节理的交线与中间应力轴一致，共轭面的锐角平分线与最大压应力轴一致。张节理：①节理面粗糙不平，②产状不稳定且延伸不远，③发育稀疏，④两壁间距较大成开口状。剪节理：①节理面光滑平直，②产状稳定且延伸较远，③发育较密，④两壁间距较小。