断裂在纯净砂岩中的变形机制及断裂带内部结构
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摘要
以纯净砂岩为对象，考虑了影响断裂变形的主要因素，包括成岩阶段、孔隙度、温度和围压，系统剖析了不同性质砂岩的断裂变形机制、微构造特征及形成断裂带的内部结构，对研究砂岩内断裂封闭性具有重要的指导意义。研究表明：纯净的砂岩在未固结－半固结成岩阶段发生断裂，变形机制为颗粒边界摩擦滑动，导致颗粒旋转和滚动，即为颗粒流，形成的微构造为解聚带，孔渗性同母岩比没有明显降低，断裂带尽管具有断层核和破碎带二分结构，但渗透率比母岩高，为流体垂向运移的通道；在固结成岩阶段（孔隙度大于１５％）发生断裂，变形机制为碎裂作用，颗粒边界摩擦滑动导致颗粒旋转，即为碎裂流，形成的微构造为碎裂带，渗透率同母岩比一般降低１～３个数量级，形成侧向有一定封闭能力、垂向渗透的断裂带；固结阶段（孔隙度小于１５％）发生断裂，开始由于破裂作用，形成断层角砾岩，伴随着碎裂流发生，形成碎裂岩，因此早期形成高渗透断裂带，后期断层逐渐封闭。固结成岩的砂岩在抬升过程发生断裂，变形机制为破裂作用，形成无内聚力的角砾岩，为高渗透断裂带。在不同成岩阶段发生变形，形成多类型变形构造的叠加，对于一条晚期形成的断层而言，由于不同深度变形机制及微构造类型不同，导致油气选择性充注，碎裂带和压溶胶结碎裂带阻止油气向高孔隙度砂岩中充注，解聚带会成为油气运移的通道，裂缝有利于油气优先充注。因此，高孔隙性砂岩中孔隙度较低的储集层由于碎裂带不发育常常含油气性最好，而低孔隙性砂岩由于裂缝产生含油气性较好。