0引言

油气在未开采前储存于岩石裂缝内，即油气勘测主要以勘测岩石裂缝为主。裂缝贯穿各形式的储存孔隙，油气在裂缝中的运移构成了一个天然油气储存空间。随着勘探技术提升，大量岩石裂缝油气藏被发现，这也解决了社会中油气匮乏这一问题。本文根据前人对岩石结构与裂缝形成关系做出的研究，选取泥页岩，沉积岩以及火山岩等岩石条件，对岩石裂缝的形成机制以及特征做出研究。

1.裂缝的分类

国内外学者根据研究目的差异对岩石裂缝划分了相应的分类，其中岩石裂缝的形成过程描述分类如下。

1．1按地质成因分类根据国内外学者研究成果分析，按照裂缝地质成因可以将裂缝分为原生裂缝，次生裂缝以及人为诱导裂缝。1)原生裂缝。原生裂缝是在岩浆成岩过程中岩浆喷发产生大量的供力，随着岩浆的爆发形成的气液爆炸导致凝结或者未凝结状态的上部岩浆受到冲击，当达到极限载荷之后产生的裂缝;或者是在岩浆因失水收缩而形成的裂缝。2)次生裂缝。次生裂缝是指在岩石形成以后，由溶解、重结晶、白云石化以及构造运动等作用下形成的裂缝。根据前人的研究可知次生裂缝分为构造裂缝以及非构造裂缝两大类。3)人为诱导裂缝。人为诱导裂缝是由于人们在进行钻井，开采，施加过强载荷等因素下，岩石造成横向，纵向或者反射形状的裂缝。

1．2按形成原因分类

在工程上面，裂缝的形成主要是受到温差，收缩，不均匀沉降以及载荷的影响所致。根据这些影响因素可以将裂缝分成塑性收缩裂缝，沉降收缩裂缝以及温度裂缝。

1．2．1塑性收缩裂缝

塑性裂缝大多出现在暴露于空气中新浇筑的混凝土构件的表面，塑性收缩是指在混凝土凝结之前，水分快速流失形成的表面收缩。造成塑性裂缝的主要原因是:混凝土在终凝之前，表面失水过快→毛细管内负压增大→混凝土体积急剧收缩，当发生这一过程时，混凝土所受强度达到极限强度而发生的裂缝。塑性收缩裂缝一般发生在干热或有风的天气，裂缝随机分布且不一致。短裂纹一般长20mm～30mm，长裂纹长达2m～3m。

1．2．2沉降收缩裂缝

沉降收缩是指浇筑后混凝土由于构件密度不同，导致水漂浮到表面，致密颗粒下沉，使得硬化混凝土体积减少。如果试件放在不均匀冻土上，更是加剧沉降收缩，导致混凝土结构开裂。1．2．3温度裂缝混凝土浇筑后，水泥的水化硬化过程会产生大量的水化热积聚在混凝土内部不易消散，导致混凝土内外的热胀冷缩程度不同，在混凝土表面受到拉应力，当拉应力超过其抗拉强度极，混凝土就会出现温度裂缝。这种裂缝形式往往发生在大体积混凝土或者温度变化大的地区的混凝土施工后期阶段。

2.不同岩性的裂缝形成机制

2．1沉积岩

根据国内外学者研究成果可知，影响沉积岩裂缝的形成因素主要有碎屑颗粒、胶结物、孔隙率以及岩石结构的非均匀质性。

2．1．1碎屑颗粒

沉积岩的基本特征是由碎屑颗粒表现、碎屑颗粒直径、排列方式、颗粒间的连接以及成分等都会影响沉积岩裂缝的形成。沉积岩石脆性较强将会导致岩石强度不足，容易开裂。大面积的脆性岩石也就具有了较高的裂缝密度。

2．1．2胶结物

胶结物将松散的沉淀物凝结，胶结物的物质来源是沉降掩埋过程中从沉积岩孔隙溶液里沉淀成的自生矿物。它的作用是增强沉积岩内部的作用力，提高沉积岩的强度。最常见的胶结物有SiO2，H2CO3，H2SO4，FeS2，沸石等。1)胶结物种类对裂缝的影响。沉积岩的胶结类型之间的差异将会带来裂缝不同的特征，根据它的作用点不同可分为插入式，相切式，孔隙式以及底座式胶结这四种。其中胶结的岩石强度从强到弱为下部基础式胶结，孔隙式胶结，相切式胶结。

2)胶结强度对裂缝的分析。一般来说，胶结强度受胶结程度影响，胶结程度越高，岩石强度越强，裂缝就越少，在一定程度上，多分泌胶结物对裂缝具有一定抑制作用。根据岩石力学实验利用不同胶结程度的砂岩实验可得出砂岩随着胶结程度增强，砂岩强度将随之增强，大致的变化处于120MPa～20MPa之间。

2．1．3孔隙率

孔隙率对沉积岩裂缝的形成具有重要影响。1990年，E．M．谢尔盖耶夫提出岩石的空隙性常反映它的密实程度，空隙率愈大，岩石的强度愈低。岩石强度随其密度减小而降低的现象，就是空隙性影响岩石强度的具体体现。

2．1．4岩石结构的非均匀性

沉积岩内部存在着不结合，不整合断层等各种地质界面统称为结构面。沉积岩裂缝大致出现在结构面上。研究发现，沉积岩开裂在均质度高的岩石试件中扩展比较缓慢，开裂面非常光滑规则，并且裂缝扩展偏离原来开裂的方向。最终和较大应力方向趋于一致，在裂缝拐弯扩展的位置，应力集中:在均质度比较低的岩石中，裂缝扩展很不规则，而且断断续续，应力集中也不是很明显，扩展的方向虽然也是趋向于较大主应力方向，但是受非均匀性的影响很大。在均质度较高的岩石中，岩石强度相对高且裂纹扩展表现出很强的脆性。

2．2火山岩

火山岩又称喷出岩，属于岩浆岩(火成岩)的一类，是岩浆经火山口喷出到地表后冷凝而成的喷出岩。火山岩裂缝由于不同的裂缝类型，在成型时都会有很大的差异。就原生裂缝和次生裂缝相比较原生裂缝是在火山活动初期阶段，岩浆喷发产生大量的供力，随着岩浆的爆发产生的气液爆炸导致凝结或者未凝结状态的上部岩浆受到冲击或者在岩浆因失水收缩而形成的裂缝。而次生裂缝是在岩浆冷凝固结成岩后才形成的，由溶解、重结晶、白云石化以及构造运动等作用下形成的裂缝。

2．3泥页岩

本文所指的泥页岩主要是泥岩类和页岩类沉积岩，其组成主要为粒径小于0．0039mm的细粒碎屑、粘土和有机质。由于泥页岩本身的特点，例如细小的矿物颗粒、韵律性、层理发育，富含有机质等，决定了裂缝演化的独特性和油气的地质意义。因此，泥页岩裂缝研究已成为油气勘探开发研究的重要组成部分。总的来说，根据成因将泥页岩裂缝分为两大类:构造裂缝和非构造裂缝。构造裂缝的主要成因是构造变形、位置和顺序的变化、应力超过岩石强度极限和水平应力作用下的岩石断裂。非构造裂缝主要是由气候变化、成岩演化、流体超压和重力失稳作用下岩石崩塌引起的。2016年，混凝土裂缝有了新的分类，其中非结构裂缝可分为五种类型:干裂裂缝、水下收缩裂缝、成岩层理裂缝、超压裂缝和现代台面裂缝。

1)干裂裂缝。干裂裂缝是指表面的泥质沉积物层或已被提升到页岩表面，由于暴露于干燥和脱水、体积收缩而形成的裂缝。它通常从上到下逐渐缩小开裂。干裂裂缝为未成岩的沉积物失水收缩而成，干裂现象只发生在泥质沉积物中，上部的泥质沉积物比砂质沉积物更容易发生体积收缩。从剖面上，有两种主要形式的干裂纹，即“U”形和“V”形。干裂裂缝通常在一定的深度结束，而长期干燥的条件会使裂缝产生15m深的裂缝。

2)水下收缩裂缝。水下收缩裂缝是浅水、易湖、湖泊沉积物中泥层脱水或盐度增加而形成的沉积变形构造。泥质地层中的灰绿色粉砂岩与上覆石灰—绿粉砂岩是一致的。下部泥岩中的粉砂岩带是在沉积过程中形成的，是由于上部沉积物松散成泥岩裂缝而形成的。水下收缩裂缝的前端通常是有规律的扩展，当它达到一定长度时，以分叉、弯曲或断续的形式结束，平面被编织成矩形或网状的形状，几乎垂直于平面，穿透深度较浅，通常为V形。干裂缝和水下收缩裂缝具有相似的平面扩展特性，但其原因基本不相同。

3)成岩层理裂缝。泥页岩中的水平层理处于相对稳定的水动力条件下(如河岸带、被遮挡的海湾、深海流域和湖泊的深水带，由悬浮或溶液缓慢沉积而成)，由一系列与平面平行的精细层组成。

4)超压裂缝。泥页岩超压裂缝在地层孔隙流体超压作用下形成。超压裂缝主要分为欠压实超压裂缝和生烃超压裂缝两种。在形态上两种裂缝相似，但形状不规则，裂纹表面不平整主要表现为中间宽，两端窄，没穿透层。

5)现代表生裂缝。由于重力不稳定、风化等因素引起的裂缝，使页岩上升到地表，即页岩代表裂缝。裂纹呈Z形扩展，沿扩展方向变窄。

3.结语

通过对不同岩性的岩石裂缝对比，我们可以了解到其对于裂缝的划分方法一般是不同的。进一步地对裂缝性油气藏的研究，对不同岩性的裂缝进行对比分析，这样才能较大限度的利用资源，具有极大的经济价值和社会效益。1)影响沉积岩裂缝的形成因素主要有岩石碎屑颗粒，胶凝物，颗粒与胶凝物组合，空隙率，岩石结构的非均质性。2)火山岩裂缝主要分为原生裂缝和次生裂缝。其中，原生裂缝又可以分为冷凝收缩裂缝和炸裂缝。次生裂缝可分为构造裂缝、溶蚀裂缝以及风化裂缝。3)根据成因划分，页岩裂缝可分为构造裂缝和非构造裂缝两类。非结构裂缝又可分为5类，即裂缝、水下收缩裂缝、成岩层理裂缝、超压裂缝和现代台面裂缝。