不同成巖期泥質巖非構造裂縫發育規律、形成機理及其地質意義①

趙振宇 郭彥如 顧家裕 張 慶 劉 虹

(1.中國石油勘探開發研究院 北京 100083;2.中國石油長慶油田分公司 西安 710018)

早在1821年，美國就在阿巴拉契亞盆地泥盆系富含有機質頁巖中進行了商業性天然氣開采，截止至2010年，此類天然氣產量已占全球天然氣總產量的8%～10%，并呈指數上升趨勢。雖然目前不同學者對于泥巖油氣藏內涵的表述不盡相同［1～4］，但有兩點基本達成共識:(1)烴源巖巖性以暗色泥頁巖或泥質碳酸鹽巖為主，富含有機質;(2)儲運空間主要為裂縫。根據成因類型，許多學者將泥質巖裂縫分成兩大類，即構造裂縫和非構造裂縫［5～7］。前者主要受地應力影響，與構造事件緊密相關，包括張裂縫、剪切縫和壓裂縫三種;后者則受多方面因素影響，包括異常高壓縫、成巖縫(成巖收縮縫、層間縫、溶蝕縫)、垂向載荷縫以及變質收縮縫等［8～10］。相對構造裂縫而言，非構造裂縫的研究卻處于發展初期，主要體現在不同成因裂縫間的混淆、簡單的定性描述以及思想上忽視其在地質流體運聚方面的作用等。近年來，周瑤琪、趙振宇等對現代泥質沉積物水下收縮裂縫進行了較為詳盡的研究，提供了較為可靠的泥裂數據和地質模型［11～14］。在上述工作基礎上，本文結合野外露頭踏勘、室內巖芯觀測及鏡下微區掃描分析等，詳細刻畫了同生成巖期(現代泥質沉積物)、埋藏成巖期和表生成巖期泥質巖非構造裂縫(泥裂)的空間展布形態、發育規律、形成機理及相似性等，這些對于定量描述裂縫形態、結構、變化規律，預測區域性裂縫規模、分布范圍，判別區域沉積環境等具有十分重要的理論現實意義。

圖1 野外工區位置分布示意圖Fig.1 The map showing the field work area

1 同生期泥質沉積物脫水收縮裂縫(泥裂)

泥裂是泥質層脫水收縮或者含鹽度增大而形成的沉積變形構造，常見于潮間、瀉湖等海、湖相泥質沉積物中。多年來，筆者及其研究團隊在野外多個地區進行了大量的觀測與統計，包括山東省東營市黃河三角洲分流間灣亞相4處、山東省青島市濱岸障壁瀉湖亞相7處，具體位置分布如圖1。上述工區均為自然發育而成，避免了人為干擾等因素對于實驗結果的影響，具體實驗條件如文獻周瑤琪、趙振宇所述［11，12］，此不再累述。

1.1 泥裂發育過程及特征

現代泥裂發育過程大致經歷了四個階段［11～13］:(1)泥水混合物進入低洼地帶的初始混濁階段;(2)沉積壓實穩定階段;(3)水位線下降，鹽度增大，裂縫形成階段;(4)沉積裂縫充填階段。其中泥裂發育階段沉積物粒間水主要以兩種方式排出，且滲流渠道各不相同:(一)異常高壓爆發式，主要發育于具有多期旋回(砂—泥旋回地層)充注的相對平坦區域，隨著沉積物的逐步壓實，表層泥質隔水層阻礙了下伏粒間水的有效滲出，致使透水速率不斷減小，破壞了其與蒸發速率之間的平衡，因此在隔水層以下便形成了異常高壓(如圖2a)。裂縫產生瞬間，隔水層內部及其下伏粒間水在異常高壓作用下爆發式涌出。(二)隙壁滲流式，該模式滲流通道的形成主要源于兩種機制，分別為異常高壓作用和生物擾動作用，其中前者是主導，適用于多數地區，后者主要適用于水體較淺的潛穴生物繁育帶。目前，國際上有關生物潛穴通道有利于泥質沉積物內部流體運移的報道屢見不鮮，一些學者還用亞甲藍試劑和玻璃纖維樹脂澆鑄了Lumbricus terrestris的潛穴通道，進而模擬出了生物潛穴的三維模型［15］，如圖2b。這些通道的發育，對于基塊泄流具有積極作用，同時也可以影響裂縫進一步開裂的位置和走向。隨著裂縫基塊次級裂縫的發育，這些滲流通道也隨之被破壞、遺棄。

在實驗工區內，主要發育兩種裂縫組合形態，分別為矩形裂縫(如圖2c)和網狀裂縫(如圖2d)。前者多發育于實驗工區斜坡地帶，形狀規則呈矩形，包括兩條相互平行的縱向裂縫(垂直岸邊)、橫向裂縫(平行岸邊)以及二者共同圍成的裂縫基塊。后者多發育于相對平緩區域，表面形態類似網狀，拐點多為泥裂轉折或分叉而成。

圖2 現代泥裂野外發育特征Fig.2 Growth process and main features of modern mud cracks in fields

1.2 泥裂開裂方式與地質建模分析

近四十年來，國內外許多學者在泥質沉積物開裂規律與建模方面做了大量的研究工作，包括定量化裂縫參數［16～19］、建立泥裂開裂模型［18，20，21］以及探討影響建模的諸多因素等［22，23］。然而上述工作都未能建立一套較為完整、可靠的開裂模型，并且大部分數據來源于水槽實驗，與實際相差甚遠。至二十世紀，周瑤琪、趙振宇等［11，12］在天然瀉湖亞相、三角洲前緣分流間灣亞相完成了多處現代泥裂開裂規律與地質建模分析，并積累了大量的實驗數據。本文結合前人研究成果，建立了一套較為完善的裂縫開裂模型體系，共分為3大類7種模式，具體如圖3所示。

1.2.1 單邊延展開裂式

(一)直線生長模式:泥裂沿直線生長通常需要兩個條件:一是泥質沉積物化學成分、粒度相對均勻;二是地形具有一定的坡度。如圖3，實驗工區斜坡地帶縱向裂縫平面生長模型，隨著水位的逐漸下降，裂縫前端由岸邊向水中心一直延伸，走向垂直于等水量線。換句話說，裂隙的開裂方向與退水方向一致，二者路徑重合［11～14］。

(二)折線生長模式:裂縫以單邊形式開裂延伸時，如果前方粘土成分、顆粒大小不均勻，或者泥質體內部應力變化時，就會導致裂縫生長方向發生轉變，偏離預定的“軌道”。如圖3，展示了泥裂野外折線生長特征及模式，由照片可以看出，裂縫沿折線生長，區域內構成網狀裂隙組合形態，與直線生長模式相差較大，其中兩拐點間直線距離ΔL、兩拐點間垂直距離Sd、延伸角度δθ等均能反映裂縫發育特征及其泥質體沉積環境等［11～14］。

(三)分叉生長模式:分叉裂縫的產生，與裂縫本身的物理生長過程有關［11，24］，如圖3。從統計數據得知，分叉角度分布概率最大的是120°，多發育于沉積物粒度相對均勻地區，主要形成于裂縫生長的初始階段;其次是90°，發育區沉積物粒度均質性相對較差，主要形成于裂縫生長的晚期階段，且容易被后期裂縫所切割，因此平面上多呈“Y”字型或“T”字型。大量研究表明，兩種分叉角度格局的形成與沉積物顆粒排列方式(顆粒不均勻，分叉角度多為90°)及泥質體能量釋放(顆粒均勻條件下，等角度三叉開裂滿足能量最小化原則)有關［19，25］。

1.2.2 多邊交匯開裂式

(一)交叉生長模式:由圖3可以看出，A、B兩條起始裂縫順著延伸方向裂縫寬度逐漸變窄，中間交叉后繼續生長的側向裂縫C只是其中一條起始裂縫的延伸，而另一條起始裂縫則在交叉點被截斷。同時，裂縫A多沿直線生長，與裂縫B相距一定距離L時，裂縫B開始發生彎曲，其彎曲方向指向被二者切割的左、右兩側較大基塊一側。此種模式可以發育于平面，也可以發育于剖面，特別是泥頁巖夾中—薄層砂巖地層，分布較為廣泛。

(二)匯合生長模式:包括雙邊匯合開裂式和多邊匯合開裂式兩種，其中前者主要為兩條裂縫相向生長，并最終交于中部形成核形區域的過程。圖3展示了已成核部(早期)和暫未成核部(后期)的情況，核部完整程度代表著泥裂發育的先后期次，該模式主要發育于實驗工區內的相對平坦區域［12］。在自然界中，多邊匯合模式主要由三邊或四邊主干裂縫通過多次變化匯合而成，根據裂縫邊數不同、開裂方式不同而進行排列組合就有50余種。因此，在沒有完全掌握基礎理論模型的前提下進行計算機模擬，將會與實際相差甚遠。

(三)中心分散生長模式:泥質沉積物脫水收縮過程中，由于內部應力分布不均，導致裂縫以某一應力集中點為中心，呈發散狀生長。產生應力集中的原因有很多，包括地形起伏、內部異常高壓、沉積物內部顆粒物等。其中前兩者容易形成頂部中心開裂式，如圖2a，即裂縫首先從沉積物表面發育。如果在沉積物底部存有大型顆粒物或者地形建隆，裂縫就會首先從沉積物底部開始發育，并逐漸向上、側上方延伸，并最終到達頂面。如圖3，整個泥裂剖面結構清晰，包括羽軸、羽線、裂縫面三部分，與大地構造應力下產生的羽狀構造極其相似。因此，通過上述研究可以使我們很容易判斷出野外巖石剖面中羽狀構造的力學機制、開裂方向及動力來源方位等。

1.2.3 混合生長模式

泥裂在自然界中的形態千奇百怪，并能通過上述開裂模式任意組合，因此，在實驗工區內，無論是矩形裂縫還是網狀裂縫，都經歷了若干組合過程而成。混合生長模式是泥裂發育后期的必然結果，過程錯綜復雜(如圖3，由7條主干裂縫(①～⑦)經過分叉、折線、交叉、匯合等方式共同形成了照片中的裂縫組合形態)，因此，不少學者避開了泥裂的發育過程，直接進行泥裂空間展布形態的描繪，并通過裂縫交叉點、裂縫數量、裂縫分割基塊數量等來簡化泥裂發育過程［13，18，19，21］，這樣雖然有利于計算機模擬，但是模擬結果與實際偏差較大，因此，進行全面細致的泥裂發育機理研究十分必要。

圖3 現代泥裂開裂模式及地質建模分析Fig.3 The growth patterns and mechanisms of modern mud cracks

1.3 泥裂發育影響因素分析

1.3.1 粘土含量、鹽度是泥裂發育的物質基礎

大量實驗表明，泥質成分與沉積體鹽度將對泥裂發育產生重要影響［25，26］。當在泥裂實驗中使用純非膨脹土(高嶺石、伊利石、綠泥石)時，裂縫形成只與鹽度有關。在清水溶液中純非膨脹土不產生裂縫，但只要泥中含有2%膨脹土時，周圍水體鹽度的小幅變化就會馬上出現裂縫，這種裂縫是黏土層對鹽度變化的收縮反應。Vogel 2005年將砂子與膨潤土按照1∶1和5∶1的比例進行充分混合，在相同時間內進行裂縫發育模擬試驗，結果前者無論從裂縫數量和裂縫寬度方面均高于后者［25］?？梢哉f，沉積物內黏土含量、鹽度是決定泥裂發育與否的物質基礎。在現代黃河三角洲分流間灣亞相與唐島灣沿岸以障壁潟湖相工區內，隨著黏土含量和水體鹽度的增加，泥裂發育時間縮短，發育程度、規模、連通性等明顯增加［11～13］。

1.3.2 砂—泥旋回地層裂縫發育特征

砂—泥旋回地層裂縫的開裂過程與單一性泥質地層略有差異，大體分為三個階段(如圖4):第一階段，由于外界物源的多期充注，沉積區內發育了砂—泥互層的多期正韻律旋回，如圖4a，沉積物粒度普遍偏小，且以泥質沉積物為主(泥質含量＞75%)。第二階段，當泥質層開始脫水收縮時，由于砂層的潤滑作用，發生了層間滑動，大大減小了表層泥質體收縮時下伏泥質體發生形變而帶來的阻力(如圖4b)。經過工區內大量的研究統計發現，裂縫發育較好的區域，泥/砂層厚度比通常為3～4。第三階段，當泥質層裂縫寬度增大到一定程度時，由于沙子自身的重力作用，便會滑落到裂縫底部，形成了最早期的無序狀砂層堆積(如圖4c)，這與單一性泥質地層裂縫內的早期沉積明顯不同。

1.3.3 早期裂縫內充填物對后期裂縫發育的影響

在泥裂發育過程中，早期裂縫充填物沉積模式對后期裂縫的形成產生了重要影響。如圖5a，由于早期裂縫內有機質泥的壓實系數遠小于裂縫基塊的壓實系數，致使后期泥質沉積物很容易擠入早期裂縫內，形成了沉積界面略顯下凸的類火焰構造。同時，也正是多出來的這部分下凸體，導致該部分泥質體收縮應力圓半徑遠大于周邊區域，因此，新裂縫的開裂位置通常位于收縮應力圓兩側(箭頭所示)，這樣就形成了新、老裂縫在縱向上交錯搭配的格局，在剖面上表現為矩形裂縫組合。但該種開裂模式不利于粒間水的有效排出，通常情況下，粒間水運移的首選途徑為沉積間斷面，然后通過新裂縫曲線上移。如圖5b，二次沉積物內含砂量較大，并發育異常高壓，因此，新裂縫的發育則是泥質體收縮力與水壓上拱力的合力，且新裂縫的開裂位置位于早期裂縫的正上方。同時，由于砂層的存在，也為地質流體初次運移提供了有利條件。

如果早期裂縫內充填物為砂質沉積(如圖5c、5d)，由于泥、砂壓實系數不同，致使兩期沉積物界面略顯上凸，這樣早期裂縫上覆地層內應力就會相對集中。如圖5c，粒間水受上覆重力擠壓，向上運移時可以產生上拱作用力，同時由于上覆泥質體收縮應力相對集中，因此新裂縫就會形成于老裂縫正上方。同樣，圖5d中新裂縫的形成也主要是水壓上拱的結果，并且開裂位置也位于老裂縫的正上方。由此可知，裂縫內充填物類型對后期裂縫開裂位置的影響十分重要。

圖4 砂—泥互層地層裂縫發育過程示意圖Fig.4 Geological model of crack growth process in sand-mud interbedded strata

圖5 早期裂縫充填模式對后期裂縫發育的影響Fig.5 Effect of early crack filling patterns on late crack growth

1.3.4 其它外界因素對泥裂發育的影響

除上述影響泥裂發育的主要因素之外，還包括地形變化、顆粒物粗細、流水溝槽、生物擾動、冰晶痕等。通常認為泥裂主要發育于表面水平或近于水平的地區，但是 MacCarthy、Hastenrath發現了38°陡坡上的多邊形干裂［27］。Donovan和Archer認為大于5°斜坡上的均質沉積物可以形成矩形干燥裂縫，且主裂縫平行于斜坡走向［28］。趙振宇等也發現了地形坡度與裂縫形態的關系，并認為斜坡之上多發育矩形裂縫，平坦地區多發育網狀裂縫，其中矩形裂縫的主裂縫方向與水退方向一致，即主裂縫垂直于斜坡走向［12］，這一點與Donovan和Archer的觀點相悖［28］，分析原因可能有兩個:一是Donovan和Archer的觀測時機稍晚，未能有效分辨主裂縫(縱向裂縫)和次裂縫(橫向裂縫)，因為二者參數類同;二是研究區坡度過大，導致重力沿斜坡走向的分量大于脫水收縮應力而過早的產生了沿斜坡走向的裂縫(橫裂縫)，但這已然超出了泥裂的范疇，因此，現代泥裂觀測區坡度不宜過大，最好小于15°。

當地形較高、沉積物較薄、沉積物底部有顆粒物時，通常會在該處首先出現裂縫。在流水沖刷溝槽內，裂縫會沿溝槽首先發育。同時，生物爬行跡、覓食跡，冰晶痕以及暴露情況下裂縫內生物的發育程度等都會對裂縫產生重要影響［11，12］。由此可知，泥質沉積物在臨界狀態下只要給予很小的擾動，裂縫就可以按一定的規律分布。因此，當地下泥質巖在形成裂縫的臨界狀態下，如果受到一定規律的擾動，裂縫的分布特征同樣會受到擾動因素的控制。

2 埋藏成巖期泥裂發育特征

探討成巖期泥裂的發育過程比較復雜，其中不同成巖期地化環境的多樣性、構造演化的多期性、構造樣式與構造應力的復雜性等都會對泥裂的發育產生直接影響。截至目前，仍沒有一種技術方法能有效識別該尺度范圍內泥裂的空間展布形態［5，7，17，19，25，27］，因此，現階段只能依靠較為系統的現代泥裂研究和借助有限的成巖期裂縫定性、半定量描述，來盡量模擬地下泥裂的空間展布形態、開裂期次及其對地下流體排—運—聚的影響。

2.1 早成巖期泥裂發育特征

早成巖期泥裂往往與同生期泥裂相伴生，且二者發育時間相近、特征類似，要想有效區分，關鍵在于沉積期次的劃分。安徽巢湖鳳凰山石炭系高驪山組，泥裂主要發育于該層中段頂部的雜色泥頁巖內，野外照片如圖6a，b。泥裂發育大致經歷兩期，首先是暴露泥裂—填充期(如圖6a，同生期泥裂)，其次是地下埋藏開裂—填充期(圖6b，早成巖期)。

暴露泥裂—填充期:下部褐紫色泥巖在暴露—淺水氧化環境下首先發育了同生期泥裂(現代泥裂研究表明，泥裂下切深度最快可達80 cm/月)，由于后期快速海侵并在裂縫內填充了灰綠色泥巖，因而保留了早期的裂縫形態，呈“V”字型，底部彎曲，長度20～50 cm(如圖6a)。同樣，在井下巖芯樣品中也可觀測到這種現象，如圖6c，泥巖巖芯橫切面可見泥裂星羅分布，有矩形裂縫、三角裂縫及網狀裂縫，裂縫寬度最大可達5 mm，其余主要為1～3 mm，部分裂縫不可見(顯影技術較差)，裂縫內充填物為砂質沉積(直接印證了現代泥裂沉積模型5c、5d的正確性)。此種沉積構造類似于層面生物擾動，但裂縫壁曲率變化有別，如果后期遭受抬升、風化剝蝕，就會形成大家所熟知的“龜背石”。

地下埋藏開裂—填充期:褐紫色泥質層進入早成巖階段后開始發育二期泥裂，上覆灰綠色泥質層受地層水淋濾后填充了下部的次級裂縫，因此裂縫較窄，平面上規律性較差，時斷時續，但從圖6b可以看出，泥裂在空間形態表現為網狀，連通性較好，與現代泥裂十分相似。

同樣，早成巖期裂縫內填充物類型也會對后期裂縫的開裂位置產生影響，與現代泥裂類似(如圖5)。河北邯鄲太行山第四系紅土屬洪泛平原相，如圖6d，由下至上可以分成三部分:下部為紅土層，早期裂縫被灰白色砂泥質沉積物填充，剖面上裂縫組合呈矩形、三角形或網狀，裂縫寬度3～15 cm，裂縫前端有逐漸向上延伸的趨勢，由于沉積間斷影響，停止于綠線處;中部為縱向裂縫發育區，半充填或者未充填，裂縫長30～200 cm，裂縫寬3～5 cm，橫向裂縫不明顯，但局部仍可見;上部為第四系黃土覆蓋，沉積松散，不發育裂縫。由于早期裂縫(下部裂縫)內充填了砂泥質沉積，因此后期裂縫(中部裂縫)多是在早期裂縫方向上的延伸，如現代泥裂模型5c和5d，圖中紅色箭頭指示早—晚兩期泥裂對接處，黃色箭頭指示早—晚兩期裂縫即將對接處，此種模式的出現，可以用現代泥裂模式進行很好的解釋。

2.2 中—晚成巖期泥裂發育特征

當成巖作用進入到中—晚成巖階段后，泥質巖在地下高溫、高壓條件下處于塑性狀態，因此泥裂發育規模和數量均有所降低，主要表現為地下流體對早期裂縫的改造，包括溶蝕和填充，因此，建設性作用與破壞性作用并存。

圖6 早成巖期泥裂發育期次與特征Fig.6 Mud crack characteristics at early diagenetic stage in fields

圖7 中—晚成巖期泥裂發育特征Fig.7 Growth patterns and characteristics of mud cracks at the middle-late digenetic stages

如圖7a，泥質碳酸鹽巖芯樣品縱剖面發育泥裂，裂縫內有機質充填，對后期流體運移較為不利，但在完全填充之前，仍然具有疏導功能。裂縫開裂方式主要有兩種，分別為匯合開裂式(JGM)和折線開裂式(CGM)，發育部位起始于巖芯層位上部的層間溶蝕縫(裂縫內殘留有機質)。如圖7b，泥質碳酸鹽巖芯樣品縱剖面泥裂處于半充填或者未充填狀態，顯影效果較差，這也是常被忽略其存在的主要原因。從整個圖片來看，裂縫組合形態表現為矩形，與現代泥質剖面開裂模式無異，但它給我們的啟發還遠不在此，而是在中—晚成巖期也能發育規模性泥裂，并能為地下流體運移和儲集發揮積極作用。從剖面上看，裂縫發育起始位置也有構造裂縫發育。同樣，在泥質碳酸鹽巖巖芯層面上，同樣可見網狀泥裂發育(如圖7c、7d)，形狀不如現代泥裂規則。從圖7c可以看出，裂縫半充填，與構造裂縫伴生，開裂模式包含了現代泥裂的所有種類，較為齊全。從7d可以看出，區域內無構造裂縫，泥裂方解石亮晶充填，顯影較好，表現為網狀，裂縫基塊大小相對均一。

泥巖地層中，中—晚成巖期裂縫發育特征不明顯。在野外剖面上，該期泥裂形態與表生期泥裂容易混淆;在室內巖芯樣品上，由于壓力釋放容易形成葉狀層間縫或者破碎顆粒;在地球物理測井響應上，成像測井雖然能偵測到裂縫的存在，但是不能有效區分裂縫的種類和空間形態。鑒于上述條件限制，為甄別和描述中—晚成巖期泥裂帶來了很大困難。鄂爾多斯盆地西緣甘肅平涼太統山下古生界奧陶系平涼組發育大規模半深水海相泥頁巖(區域位置如圖1)，富含筆石，發育葉—薄狀層理，單層厚2～10 cm?？v剖面上，個別穿層裂縫長度大于50 cm，隙壁平直，為構造裂縫，而泥裂長度通常小于其所發育層位的單層厚度，開裂方式多為交匯開裂式和單邊延展開裂式(如現代泥裂開裂模型圖3)，這些裂縫的發育，為泥質巖流體運—聚提供了有利的通道和空間。如圖7e，可見六塊矩形裂縫，依次編號Ⅰ～Ⅵ，該級別裂縫可能發育于早—中成巖期，裂縫半充填或未充填，形狀較為規則，矩形裂縫長邊方向代表了泥裂發育時所處斜坡的傾向。在矩形基塊內可見大量次級、晚期裂縫(主要為中晚成巖期泥裂)，各基塊內數量不等，可能與矩形裂縫的發育寬度有關，平面組合形態以網狀為主，代表開裂前構造運動可能致使該區地形變緩。矩形基塊內泥裂的開裂模式與現代泥裂無異，種類如圖7e所示。圖7f為泥巖鑄體薄片下的顯微特征，在微米級尺度內展現了泥裂的匯合開裂模式，為我們深入認識不同尺度內泥裂的發育特征提供了有效途徑與借鑒。

通過對圖7的分析可以得出兩點結論:一是成巖期泥裂與現代泥裂具有很高的相似性，包括裂縫形態、開裂模式等;二是進一步明確了泥質巖構造裂縫與泥裂的關系，前者為泥裂廣泛發育提供了必要的動力條件(靠近構造裂縫泥裂相對發育)，并疏導了地層內滯留的流體(與構造裂縫相伴生的泥裂，通常未充填或者半充填)，后者為構造裂縫提供了區域微觀理、影響因素、地質意義等相關議題也逐漸被人們所重視。本文通過野外剖面踏勘、巖芯觀測、微區掃描等手段，采用系統的理論研究方法，以現代泥裂為基連通作用，同時提高了地質體內的存儲空間和有效滲透率。

3 表生成巖期泥裂發育特征

對于多數沉積盆地而言，大都經歷了沉積—埋藏—抬升的演化過程，因此也都經歷了表生成巖期泥裂發育階段。根據地層后期抬升幅度大小，表生期泥裂的發育規模和程度不盡相同，但有一點可以肯定，由于地層抬升而導致的壓力釋放能夠有效增大地層中早期泥裂的孔隙度和滲透率，同時也可以產生一些新的應力釋放裂縫。雖然二者在力學性質上明顯不同，表現為收縮與拉張兩種狀態，但在區域范圍內，就泥質基質而言，效果類同。

從整個泥裂的發育階段來看，表生期不僅擴大了早—中—晚成巖期泥裂的寬度，同時也是大量應力釋放裂縫的發育期。如圖8a河北太行山二疊系石千峰組紫紅色泥巖矩形裂縫、圖8b鄂爾多斯盆地西緣平涼三道溝組泥質碳酸鹽矩形裂縫，二者均處于大氣淡水淋濾帶，因此裂縫未充填。圖8c為鄂爾多斯盆地三疊系延長組油頁巖巖芯樣品，層面發育矩形裂縫，由于應力釋放，裂縫未充填。上述矩形組合裂縫均發育于大地構造的緩斜坡部位。圖8d為河北太行山二疊系石千峰組紫紅色泥巖網狀裂縫，發育于現今構造的平緩地帶。由此可見，地形坡度變化不僅控制著現代泥裂的組合形態，同時也影響著表生期泥裂的發育特征，這對于定性判斷區域泥裂空間展布形態具有積極意義。

同樣，在野外剖面上，表生成巖期泥裂的開裂模式與現代泥裂也十分相似，如圖8e、8f，包含了直線生長模式(LGM)、分叉生長模式(BGM)以及交叉生長模式(IGM)等，組合形態以矩形為主。同時，砂泥交互層更有利于泥裂的發育(圖8f)，與現代砂—泥互層泥裂發育特征也十分相似。

4 結論與討論

泥裂作為自然界中的一種沉積構造，早已被人們所熟知，但多停留在簡單的定性描述之上，缺乏深入的定量化研究，同時，泥裂在地質演化中的作用也往往被大多數學者所忽略。隨著近些年人們對泥質巖相關領域的深入研究，泥裂的空間展布形態、發育機礎，詳細分析了早成巖期、中—晚成巖期與表生成巖期泥裂的空間展布形態、發育機理、影響因素以及各期泥裂相似性與差異性等，對于全面了解泥裂發育過程、區域分布規律，解析構造—沉積演化史，恢復沉積環境等具有積極意義。在泥裂研究過程中，有啟發也有問題，列舉如下:

圖8 表生成巖期泥裂發育特征Fig.8 Growth patterns and characteristics of mud cracks at epidiagenetic stage

(1)泥裂存在于成巖演化的各個階段，可以劃分為同生成巖期、埋藏成巖期和表生成巖期，其中埋藏期又可進一步劃分為早成巖期和中—晚成巖期。在野外剖面與井下巖芯描述中，表生期裂縫多是對前期裂縫的進一步改造和新應力釋放裂縫的混合。

(2)以現代泥裂為基礎的定量化描述和地質建模分析，不僅為其它成巖期裂縫研究提供了堅實的理論基礎，同時也提供了一套行之有效的方法。

(3)不同成巖期泥裂在剖面上的組合形態以矩形為主，在平面上主要為矩形和網狀，二者數量比與地形息息相關。

(4)泥裂的開裂方式主要包括3大類7種模式，具體特征如圖3所示。

(5)泥裂發育的影響因素包括多個方面，其中黏土含量與鹽度是泥裂發育的物質基礎，地形變化控制著泥裂的空間組合形態，地層沉積韻律影響著泥裂發育的程度、裂縫內沉積物填充模式以及后期裂縫的發育位置等。

(6)與構造裂縫相伴生的泥裂，裂縫內填充程度一般較低、發育規模較大，二者相互依存，相互影響。

(7)泥裂存在于地質演化的各個時期，其微觀“毛管作用”不容忽視，特別是不同時期泥裂對地質流體排—運—聚的影響，應該引起大家更廣泛的關注。

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