褶皱构造的储矿功能
在褶皱过程中，地层发生弯曲变形，各部分受力状态不同，相应的构造特征也不同(图6.11)。
两翼:由于层间滑动，产生层间牵引褶皱、层间裂隙和破碎，为矿液充填提供了良好的条件。
背斜核部处于拉伸状态，产生纵向弯曲裂缝和塌陷空间，为矿液和油气的聚集提供了良好的空间，形成马鞍形矿体和油气藏。塌陷空间成为良好的储油结构。这种主要或完全由褶皱引起的构造圈闭有多种形态，从穹状的低穹(图6.12)到狭长的背斜(图6.12)。它们可以是对称的、不对称的或倒置的(图6.12)。
图6.12典型背斜穹状褶皱的理想构造图和剖面图。
该图中的褶皱可以代表许多含有油气藏的圈闭(对角线正方形和灰色代表石油；大箭头表示该区域的倾斜方向)
图6.13和6.14是美国俄克拉荷马州卡杜县阿帕奇油田的构造图。图6.15是英国诺丁汉集团Echlin油田的剖面图，显示了背斜顶部转折端的圈闭。图6.16显示了几个鞍状热液矿床。
背斜内侧处于挤压状态，形成小褶皱和裂缝。
向斜槽外侧处于拉伸状态，产生纵向拉伸；内侧被挤压，产生小裂纹和次生小褶皱。
与褶皱构造有关的上述构造形迹是矿液充注的良好场所，并控制着矿体的形成和产状特征。
水平岩层在侧向压缩条件下发生弯曲褶皱，其内部应变可分为平行岩层断面的剪切应变和平行岩层界面的长度应变两类。
平行地层剖面的剪切作用及其对油田的控制:许多沉积岩具有非常发育的平面平行层理。这种预先存在的弱面往往控制着岩层弯曲时的内部变形类型。当各岩层弯曲时，最外层相对于内层向褶皱转折端滑动。这样形成的褶皱具有真正的平行褶皱形态，称为弯曲褶皱。在这种褶皱中，如果单剪应变均匀分布在整个褶皱岩层中，就会形成一个蜿蜒的褶皱(图6.438+07)。如果单剪应变分布不均匀，岩层界面上的剪切滑移大于岩层中心部分的剪切滑移，就会形成弯滑褶皱(图6.438+08)。
图6.13俄克拉荷马州卡杜县阿帕奇油藏Boromede油砂(奥陶系)顶部构造图。
(据赖报道)
等高线距离为100英尺。褶皱形成于卡(密西西比)内层沉积之后，二叠纪沉积之前。
图6.14俄克拉荷马州卡都县阿帕奇水库及附近二叠纪沉积区区域地质情况。
(据赖报道)
这张图也可以看作是古地理图，因为它代表了前二叠纪的区域地质情况。如果把当时的地层接触面作为走向线，与现在的下伏奥陶系Boromedi砂岩层的构造对比，可以看出褶皱的最高点向西北方向偏移。
这可能是由于晚二叠世地层向东南的区域性倾斜。
图中，m代表密西西比系；DS代表泥盆纪-志留纪。
图6.15英国诺丁汉郡Echlin油田剖面图。
(根据石油科学)
该油田是一个高产油田，其圈闭由完全被二叠系和三叠系覆盖的背斜形成。
图6.16热液矿床中的几个马鞍形矿体
(据周顺之1983)
(a)背斜轴部和向斜槽部的马鞍形矿体，可称为“倒马鞍形”矿体(湖南某钨锡矿)；(b)沿横卧背斜轴部的裂隙和片理发育的复杂鞍状矿体(辽宁某铜矿)；(c)由含矿溶液交代形成的鞍状矿体(陕西樊氏钼矿)，以页岩为屏蔽层，沿硅质灰岩分布；(d)脉状浸染型矿化集中在背斜轴部的马鞍形矿体中，有交错层理的含矿细脉(赣南某钨矿)；(e)白云石和白云质灰岩:①致密方铅矿和闪锌矿带；(2)具有晚期方铅矿脉的马鞍形矿体；③矿脉(贵州西部铅锌矿)；(f)普通马鞍形矿体；(g)多层马鞍形矿体，上部矿体较厚，向下逐渐变小，呈月牙形(云南某铁矿)；(h)由断层和褶皱形成的马鞍形和倒马鞍形矿体。
图6.17弯曲流动褶皱形成的内部变形褶皱发展过程中S形张裂和板块解理的递进发展过程。
(据拉姆齐1967)
图6.18弯滑褶皱中逆冲断层的发育
在弯滑褶皱中，总滑动量与褶皱层的倾角和褶皱面的曲率变化有关。实际滑动量也与岩层的厚度成比例，即
CC ”=(q 1+Q2)dγ(6.1)
式中:cc”为总滑动量；Q1为B’点的平面倾角(弧度)；Q2是C1点的倾角；Dγ是两个平面之间的距离。
设φ为角剪切应变，则有限剪切应变γ可用地层倾角表示:
构造应力场控制岩矿。
褶皱中任何位置的主应变值和方向如图6.19和图6.20所示。从图中可以看出，在顺层剪切形成的褶皱(弯曲褶皱)中，变形层不同部位的应变不同，翼部变形强，转折端变形弱，从而明显控制了矿产液和油气的运移和聚集。
图6.19弯曲岩层切向长度应变引起的内部变形
(据拉姆齐1967)
l-初始单元的水平长度；t '-初始单元的垂直长度；δl——岩石弯曲后外弧的增长长度；θ ——打开后的角度。
图6.20弯曲褶皱作用下变形层内部应变
(据拉姆齐1967)
平行岩层界面的长度应变及其控岩控矿效应:切向长度应变是弯曲层理岩片中常见的内部变形方式，其主应变轴分别与褶皱岩层平行和垂直。变形前横截面上的直线在变形后仍然是垂直的(或接近垂直的)(图6.19)。弯曲层内部有一个中性面(或有限中性面)，该面上的主有限应变为零。在中性面的外弧中，岩层受到拉伸应变；同时在内弧侧承受压缩应变(图6.20)。由于这些应变，内层的厚度发生了变化。在不同曲率值(C=1/γ)的褶皱各部位，中性面两侧正厚度(原1)的变化如图6.19所示。当曲率增大时，岩层的正厚度要么减小(如果t=+1)，要么增大(t =-1)。在褶皱的外弧，转折端附近岩层变薄，说明这部分褶皱的等倾线收敛强烈。而在内弧地层中，等倾线收敛较弱。
褶皱中各部分的线性应变e为
构造应力场控制岩矿。
其中:γ是中性面的曲率；t '是褶皱岩层的正常厚度。
如果t '为正，则e为最大主应变e 1；如果t '为负，则为e3，如果原始厚度为单位厚度，则距离和平面t '处的主应变比r为
折叠弧外:
构造应力场控制岩矿。
在折叠弧内:
构造应力场控制岩矿。
其中:c是中性面的曲率半径(1/r)。
综上所述，表明中性面以上的主有限应变的增加不仅与距中性面的距离成线性关系，而且与曲率的增加成线性关系。因此，最大主应变总是出现在转弯端的岩石边界上，而最小应变出现在中性面和机翼上。切向长度应变引起的绝对最大主应变总是出现在褶皱内弧地层的边界上。
值得提醒的是，背斜的转折部位在变形过程中处于局部张性状态，往往导致张性断裂，破坏岩石的完整性，使大量油气消失。所以并不是所有的背斜顶部都是好的储油构造，需要具体分析。例如，在周吉油田的王场构造中，两头都有油，但中间部分没有油。原因是那里断层发育，构造圈闭被破坏，油气流失。
图6.21倾斜褶皱随深度变化，导致热液矿体或油气藏迁移。
在研究褶皱圈闭时，必须高度重视褶皱产状对油气藏产出部位的影响。由于地壳中的褶皱大多是水平挤压形成的，它们的轴面可能是倾斜的，使得上部(浅部)和下部(深部)的转折端不在同一垂直线上，油气藏和热液矿体的位置随深度的变化而移动(图6.21)。褶皱沿走向的轴向倾角也可能发生变化，向相反方向倾斜，而中段的轴向平面是直立的，这使得油气藏和热液矿体在不同剖面的位置和变化是不同的(图6.22)。
同生褶皱的形成过程是古隆起继续隆升，同时在其周围及其上方接受沉积。这使得源层褶皱，油气向顶部运移。如果被屏蔽层覆盖，油气就会聚集在隆起的顶部。
图6.22褶皱沿走向轴的产状变化引起热液矿体和油气藏的迁移。
至于巨型隆起和凹陷，则表明它控制着沉积盆地的分布和沉积。这一点在石油地质学中已经讨论过，这里不再解释。
岩石褶皱的递进发展及其对油气的控制作用:水平岩石受到侧向压缩时，会变得不稳定和弯曲。褶皱的形成不是一蹴而就的，所以具有递进发展的特点(图6.23)。岩层轻微弯曲时，内侧处于压缩状态，外侧处于拉伸状态，两翼伴有剪切。当褶皱进一步加强时，岩层的弯曲加剧，此时整个岩层处于压缩状态。随着褶皱的逐渐发育，由于弯滑作用，在褶皱翼的最大倾角处可能开始形成雁形张裂带。随着褶皱的发育，这些雁形张性破碎带也会发生递进变形，它们往往以中等或低角度向后轴倾斜；如果剪切作用不均匀，可呈S形，在折叠翼处会形成板块解理(见图6.6438+07)。特别强的剪切应变可以集中在坚硬岩层的界面上，往往导致顺层逆冲的发育。伴随这种递进变形，对油气运移和聚集具有特殊意义。
图6.23褶皱的渐进发展
(据拉姆齐1967)
多层复合层的递进褶皱——层间滑动和切向长度应变相结合的控油控气机制:在地质作用中，变形的岩层往往是由不同岩性的岩石组成的多层复合层。在这种情况下，弯曲岩层最常见的内部变形是弯曲-滑动作用、切向长度应变和其他变形模式共同作用的结果。例如，有两个硬层A和C，在它们之间有一个薄的非硬层B，这三层被不太坚固的材料包围。当这些层沿其长度逐渐压缩时，先是大致均匀地缩短，然后不稳定地波动，振幅增大，使各层弯曲成正弦曲线，其特征波长取决于各层的粘度比(Ramsay，1967)。此时，硬层的内部变形部分是由切向长度应变引起的。在褶皱的外弧，变形早期形成的主有限应变比因层理拉伸而降低；在内弧中，有限应变比增加。在B层中，主要的增量变形是平面上的简单剪切，应变椭球的主张力偏离背侧褶皱的平面而倾斜。如果应变足够大，解理就会发展，而且由于整个折叠过程中有限应变的变化，解理的强度和取向也会发生变化。在硬层中形成正解理面(朝着后轴平面向下会聚)；在非硬层中形成一个反解理面(偏离后轴，向下扩展)(Ramsay，1967)。在这种变形作用下，在硬地层中形成的背斜转折端是良好的储油空间和热液充填场所。
必须注意的是，不同岩性组合的地层在褶皱过程中的变形是不同的。
(1)塑性和脆性地层的组合
脆性岩层弯曲外侧发生拉伸开裂和破碎，不产生剥离空间[图6.24(a)和(b)]。
图6.24两个不同地层的折叠结果。
(据科洛列夫1958)
(一)上覆塑性岩层和下伏脆性岩层，仅在背斜上，脆性岩石破碎并形成裂隙，岩层未剥离；(b)上覆脆性岩层和下伏塑性岩层只能在向斜上部的脆性岩石中断裂并形成断裂裂隙，岩层未剥离；(c)上覆塑性岩层，下伏荷载岩层，岩层间局部剥离，导致荷载岩层背斜出现裂缝和裂隙，但易于愈合；(d)在承载岩层之上和塑性岩层之下，在承载岩层之下的背斜中形成剥离和马鞍形孔洞，在向斜中形成愈合裂缝；(e)上覆脆性岩层和下伏载荷岩层，在脆性岩层向斜中形成层间剥离、马鞍形孔洞和断裂裂缝，导致背斜中的愈合裂缝；(f)上覆承载层，下伏脆性地层在承载层下形成剥离、马鞍形孔洞，背斜上部脆性地层破裂断裂，在承载层向斜内形成愈合性断裂裂隙。1-脆性岩层；2-塑性岩层；3—承载岩层
(2)塑性岩层与坚硬岩层的结合
如果将塑性岩层作为强岩层的顶板，在水平挤压过程中，上岩层形成陡峭而狭窄的褶皱，而下岩层形成缓慢而宽阔的弯曲。在背斜中，强岩层上部被拉伸，塑性岩层覆盖其上，难以产生剥离空间。向斜槽内也很难形成剥离[图6.24(c)]。当强岩层作为顶板时，在背斜转折端，内部塑性卸载，静压丧失，形成剥离空间；向斜中，转折端的坚固岩层破裂[图6.24(d)]。
(3)脆而坚固的地层系统
当脆性岩层在强岩层之上时，背斜内脆性岩层的底板处于受压状态，下方强岩层的顶板处于受拉状态，产生张裂；在向斜中，脆性岩层的底板处于拉伸状态，导致拉伸裂缝和剥离空间[图6.24(e)]。如果一个脆性岩石层位于一个坚固的岩石层之下，就会在背斜中形成马鞍形剥离，并且在脆性岩石层中会发生拉伸破裂。向斜中的槽也能产生张裂[图6.24(f)]。