构造应力对裂缝形成与流体流动的影响

裂缝是低渗透储层流体流动的主要通道,控制了低渗透油气藏的渗流系统。低渗透储层裂缝的形成与流体密切相关,高流体压力引起岩石内部的有效正应力下降,导致岩石剪切破裂强度下降,使岩石容易产生裂缝。高孔隙流体压力还造成某一点的应力摩尔圆向左移动,可以使其最小主应力(σ3)由压应力状态变成拉张应力状态,从而在岩石中形成拉张裂缝。裂缝的渗透性受现今应力场的影响,通常与现今应力场最大主压应力近平行分布的裂缝呈拉张状态,连通性好,开度大,渗透率高,是主渗透裂缝方向。构造应力对沉积盆地流体流动的影响主要表现在三个方面:(1)构造应力导致的岩石变形,不仅提供了流体流动的通道,而且还改变了岩石的渗透性能;(2)在构造强烈活动时期,构造应力的快速变化是流体流动的重要驱动力;(3)岩石中应力状态影响多孔介质的有效应力,从而影响介质中的渗流场。当作用在含流体介质上的构造应力发生改变时,岩石孔隙体积变小,构造应力首先由岩石的骨架来承担;当岩石孔隙体积减小到一定程度时,构造应力由孔隙流体来承担,从而影响岩层渗流场的变化。     

流体构造动力学及其研究现状与进展

流体构造动力学是介于流体地质学和构造地质学之间的一个重要前沿领域 ,主要研究由流体的温度和压力等物理状态及其变化、流体的迁移与运动和流体与岩石矿物发生化学反应等物理与化学过程所引起的构造作用和动力学机制 ,研究内容涉及流体与构造的关系、流体的构造作用方式、流体构造类型与动力学成因机制。对流体构造动力学主要研究方向的研究成果进行了总结和回顾 ,介绍了流体构造动力学的一些研究进展 ,并指出流体是地壳运动、造山作用及岩石的褶皱和断裂等构造过程的重要参与者和组织者。     

非静水应力作用固体的化学位及其构造地球化学意义

非静水应力作用的含水岩石中的力学 -化学相互作用是构造地球化学研究的主要对象之一 ,非静水应力作用固体物质的化学位则是了解这种作用的关键。本文在总结前人有关成果的基础上 ,从理论上了提出了非静水应力作用固体岩石中固 -液界面上的固体物质的化学位的一般形式。在此基础上 ,根据 Onsager扩散方程和局部平衡假设 ,推导了固体物质在颗粒间流体中溶解浓度随固体岩石中应力场和应变能的时空变化关系的动力学方程。以此论证了在温度较低时 ,固体物质在颗粒间流体中的溶解的浓度的时间变化是受固体岩石中应力梯度和应变能梯度控制的     

构造-流体耦合关系对水上亚系统金矿成矿环境的影响

流体温度-密度-盐度关系化学模式显示,水下亚系统是一种火山作用形成的富含NaCI向海底释放的流体系统,该系统形成块状硫化物矿床;水上亚系统是陆相火山岩地区的地下低盐度低温流体系统,形成了浅层低温热液型和热泉型矿床.由流体的质量方程、能量方程和运动方程的特点可以看出,在成矿作用过程中的流体运动,受到构造-流体-成矿系统的关系中多种因素的影响,如介质的孔隙度、流体密度、渗透率、流体的黏度和流体内压力等.以世界一些陆相火山地区的金矿为例进行讨论,充分证明了陆相火山地区的金矿流体的运动方式具有两种类型:一类是成矿流体沿岩石的孔隙流动,如伊尔曼得金矿等;另一类是成矿流体沿裂隙流动,如阿希金矿等.虽然这些金矿形成于同一火山岩地区,但是,流体在围岩的孔隙和断裂中以不同的方式运动,流体的内压力、流体的密度将发生不同的变化,同时引起流体的氧逸度、pH值、盐度产生不同的改变.由此表明流体运动的方式和扩散影响了成矿环境.     

构造应力场转换与界面成矿

构造应力场转换与界面成矿是成矿作用动力学的关键和核心,它决定着矿床的形成与分布。构造应力场转换表现为不同层次的构造叠加作用和韧－脆性变形的转换,以及同一构造层次不同时期、不同构造部位应力的转换。成矿界面是物理化学条件突变的空间和场所,是成矿流体停积而发生矿质沉淀、富集、成矿之所在,主要表现为岩性、温度、压力、ｐＨ、Ｅｈ等方面的突变性,其力学性质及岩石的物理性质、化学成分是控制矿体形态、产状、规模,矿石组构,甚至矿石成分的重要因素。它们与构造应力作用大多有相关性,而与构造－流体的脉动性及空间分布关系尤为密切。作者在矿石构造多呈张裂状态,而矿脉、矿体及蚀变带多表现为压剪变形性质的地区详细填图成果基础上,探讨了构造－流体脉动规律与界面成矿机制,提出剪压变形构造岩相向剪张变形构造岩相转换而发生金属硫化物成矿作用的新认识。     

一类阶状构造力学解析

阶状构造是地壳岩石断裂面上的一种小型构造，它反映地壳岩石在断裂形成时期的应力状态和两盘运动趋势，提出了一类阶状构造的力学解析方法，表明阶状构造形成条件，主断面与阶面形成的应力状态，结构面力学性质鉴定和断面相互错动趋势判别等等，由计算自动得出。     

构造-岩浆活动与成矿作用

论述了构造事件、岩浆活动和成矿作用之间的相互联系和作用，讨论了构造-岩浆-成矿过程中流体的作用及其对成矿作用的贡献。构造作用是主导因素，它控制着整个地质作用过程的走向，又提供作用背景和动力条件，岩浆是构造作用的反映，是地球物质运动和能量转换的一种形式，它通过自身演化促进物质及能量交换，成矿是地质作用的一个结果，它通过流体介质和能量作用，使物质之间发生反应。整个过程中，流体及其地质作用十分关键，是构造-岩浆活动与成矿作用的催化剂，对区域成矿具有重要的意义。     

低温非静水应力作用下固体岩石颗粒间流体的性状及传质作用

低温下非静水应力作用固体颗粒间流体因其参与流体—矿物反应和流体传质而在地壳岩石变形和同构造地球化学过程中起着重要作用。粒间流体的性状、粒间流体—矿物反应和粒间流体传质都与固体颗粒所受应力密切相关。流体膜是非静水应力作用下固体颗粒间流体存在的主要形式,流体膜的厚度和成分决定着究竟是流体膜中水化力、双电层排斥力,还是因双电层而引起的流体渗透压在流体膜传递应力的机制中起主导作用。应力通过改变固—液界面上固体物质的自由能而影响固—液界面反应和流体的传质,并对这一应力感生过程的热力学和动力学方程进行了推演。     

流体构造动力学与成矿作用

流体是地球的重要物质组成,其构造作用与动力学是地质力学与构造学重要的研究方向。流体构造动力学是介于流体地质学、地质力学和构造地质学之间的一个交叉学科。文章介绍了流体构造动力学的概念、主要研究内容、流体的构造作用方式及构造类型与特征,总结了近年来在流体构造动力学与成矿研究过程中取得的一系列重要进展。主要有提出液压致裂的新动力学机制、发现斑晶堆积构造并指出斑岩是岩浆房中部分结晶残余岩浆再侵位的产物及发现并厘定构造混积岩等多个方面,总结了存在的问题并指出了进一步研究的方向;指出流体作为构造作用的主要参与者和重要组织者,不仅对成矿流体的运移通道及其沉淀与就位的空间进行开拓,更重要的是作为载体运移、富集成矿元素并为最终成矿奠定基础。      

初论“构造流体动力学”

研究发现地壳中存在着大量的流体，它们以气体、液体、岩浆的形式存在于地壳的不同深度，甚至地幔中。这些流体夹杂在地壳之中，既是各种构造活动的环境因素，也是一种活跃的动力因子；既是物质和能量转移和传递的载体，也是多种能源和矿液的实体。对于地壳这个固、液、气多相共存体，受动力作用而呈现出来的非线性运动过程的种种力学问题，已无法用传统的构造地质学知识或经典的渗流力学来解释。很多现象促使我们去探索一种新的方法或思路，从新的角度去研究这一课题。文章提出“构造流体动力学”这一概念，作为研究地壳浅部流体与地壳构造关系的学科，为今后进一步深入研究这方面的问题勾画出一个初步的轮廓。     

构造-流体-成矿体系的反应-输运-力学耦合模型和动力学模拟

建立了一个综合的构造流体成矿体系的反应输运力学耦合动力学模型。利用有限元方法求解岩石变形、断裂作用和断裂网络统计动力学、流体流动、有机和无机地球化学反应及成岩成矿作用、压力溶液和其它压实力学、热迁移的方程组 ,可以对构造流体成矿体系的动力学演化过程进行 1～ 3维数值模拟。模拟的主要内容是在各种过程耦合作用下描述构造流体成矿体系的主要变量的时空演化 :( 1)与成矿流体的形成和性质有关的变量 ,如地层中矿物 (包括成矿物质 )的溶解速率、流体中各组分的浓度与饱和度、流体温度、压力、离子强度等 ;( 2 )与构造变形和流体运移有关的各变量 ,如应力与变形速率、岩石孔隙度、构造 (断裂 )渗透率等 ;( 3 )与沉淀成矿有关的变量 ,如矿物 (金属矿物和脉石矿物 )的成核速率、各矿物的沉淀量等 ;( 4 )上述各有关变量间的时空耦合关系 ,如断裂渗透率时空演化与流体流动、汇聚和成矿的耦合关系等。以湖南沃溪金锑钨矿床为例 ,应用该模型和方法对成矿动力学过程和动力学机制进行了初步的模拟与分析。     

构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约:从安庆月山岩体冷却过程动力学计算模拟结果分析

为探讨构造应力环境对浅成岩体成矿系统的制约,以安庆地区的月山岩体及其所形成的安庆铜矿床为例,在传统地质调查研究的基础上,通过假设不同的力学边界条件进行岩体冷却过程动力学的计算模拟实验研究。计算结果显示,在没有构造应力作用时,在岩体的接触带上不可能形成有利成矿定位的局部汇流扩容空间,挤压和拉伸作用都能够在岩体接触带形成局部汇流扩容空间,但二者的空间分布规律有着极大的差别,只有拉伸构造应力作用下的动力学计算模拟实验能在已发现矿体部位形成汇流扩容空间,表明构造应力环境对成矿定位的汇流空间的制约以及拉伸构造应力作用对月山岩体成矿的重要贡献。在拉伸构造应力和无构造应力作用时,接触带上的流体压力都是随着变形的进程而趋降低的,只有在挤压构造应力作用下,流体压力才会有一个超压的过程,流体超压是形成斑岩型矿床的重要机制。可见挤压环境才是一种有利于斑岩型矿床成矿的构造环境,铜陵-安庆地区缺乏与矽卡岩矿床相对应的斑岩型矿床主要原因之一是成矿时处于一种拉伸的构造应力作用环境。     

盆地多尺度构造驱动的流体-岩石作用及成储效应

以往的流体-岩石作用研究,主要针对中小尺度的非构造应变机制,制约了盆地中大尺度客观规律的认识.从盆地形成演化动力学视角,梳理了盆地尺度构造驱动的流体-岩石作用的概念模型或工作模式,并结合典型实例,解析和讨论了构造-流体-岩石作用的关键过程、控制要素以及成储效应.对比研究表明,构造驱动的碳酸盐岩和碎屑岩的流体-岩石作用,无论类型、强度和分布均存在显著不同.对于碳酸盐岩储层,即便是弱应变阶段,与微裂缝有关的扩溶及充填-胶结作用在构造圈闭范围内也具有普遍意义.反观碎屑岩（砂岩）,弱应变阶段发育了特征的变形条带及其构造成岩演变序列;而强应变将可能导致深层碎屑岩（微）裂缝及其相关构造-流体-岩石作用的发育,并可能在相当程度上改善储集性.研究表明,流体介质压力环境的强烈更变、应力/应变改造岩矿稳定性、以及流体-岩矿反应界面和空间的快速/强烈更变,是构造驱动流体-岩石作用研究的关键.      

构造-流体-成矿系统及其动力学

初步尝试进行构造流体成矿系统及其动力学探索性研究 ,确立构造流体成矿系统及其动力的理论格架与方法体系 ,并将之应用于成矿学理论研究与找矿实践 ,是一种崭新的科学探索 ,具有重要的理论与实践意义 :(1)初步探索提出构造流体成矿系统及其动力学理论格架与方法体系 ,突出构造和流体在成矿中的关键作用 ,强调多种组成和多重作用过程耦合和套合的整体性及综合效应。提出将构造流体成矿系统及其动力学作为一个整体 ,从流体与岩石构造环境相互作用及构造流体演化的角度探讨成矿系统的形成过程和动力学特征 ,实现研究的系统性、完整性和定量化 …     

流体地质作用的构造效应

许多事实证明，在地壳及地球深部存在着大量的流体，它们以气体、液体、熔融体等形式存在于地球内部不同深度处。这些流体的活动在地壳及岩石圈运动演化过程中扮演着十分重要的角色，其作用贯穿于地壳与岩石圈运动演化的全过程，地球表面形成的各种构造与流体作用的参与有着密切的联系。     

构造成岩作用研究现状及展望

构造成岩作用（structural diagenesis）是构造地质学与沉积学交叉融合形成的前沿研究领域,主要研究构造作用、构造和非构造成因的变形构造和变形效应与沉积物（岩）成岩变化之间的相互作用。变形构造及变形过程通过影响成岩流体流动对成岩作用非均质性产生重要影响;与变形构造相关的成岩作用研究则有助于揭示储层成岩演化、流体流动以及构造活动时期、期次及速率等重要信息。构造成岩作用提供了构造-成岩格架下探讨储层演化的新思路,在实际工作中应注意这一思路在储层成因与预测、致密化机制及沉积盆地动力学过程等研究方面的应用。碳酸盐岩变形条带相关研究起步较晚,相对较薄弱,未来应加强这方面的研究;同时亟待建立考虑碳酸盐岩在内的新的变形条带分类体系。目前,不同变形构造之间的研究程度不均衡,变形条带与裂缝几乎构成了构造成岩作用研究的主体;与软沉积物变形构造、砂岩脉等变形构造有关的构造成岩作用研究有待强化。变形构造空间分布预测及其对流体流动影响的研究要综合岩芯、露头及数值模拟等多种资料与方法。国内学者就中国中西部盆地深层系构造作用对储层演化的物理影响开展了研究,并取得了重要进展,构造作用对储层化学变化影响的相关研究已经起步;未来应重视运用构造成岩作用思路探究储层演化与分布的动力机制和过程,推进储层成岩动力学过程和沉积盆地动力学研究。     

花岗岩构造和定位机制研究进展

近２０年来，由于新理论、新方法和新技术的引人，使花岗岩构造和定位机制研究取得了很大进展，尤其是花岗岩定位过程中的流变学行为，岩浆上升的驱动机制，花岗岩的空间，花岗岩构造型式和定位机制等的研究，在一定程度上带有突破性。花岗质岩石定位过程中的流变性质不再被认为是类似于牛顿流体，运动遵循流体定律的液体，而是一个由岩浆作用（牛顿流体）到固态作用的连续力学介质，尤其强调了花岗质岩石定位过程中的假塑性体（宾厄姆体）性质。在花岗质岩浆上升定位过程的研究中，不仅肯定了浮力的重要作用，而且特别强调了构造通道、构造空间和构造应力作用方式的重要地位。气球状膨胀作用、岩墙扩展作用和构造泵吸作用是３种花岗岩体的重要定位机制，无一不与构造作用有关。花岗岩体构造型式的研究已成为研究花岗岩体定位机制的有效方法。     

构造成矿非线性动力学:1.递增应力流变学模型

本文提出了构造成矿作用动力学研究的递增应力流变学方法。利用该方法将构造变形、应力、流体流动、地球化学反应及成岩成矿作用等多过程耦合起来，可以从多种地质过程的耦合与反馈作用对构造成矿的动力学演化过程进行１～３维数值模拟。模拟的主要内容是在各种过程耦合作用下，以下描述构造成矿体系的主要变量的时空演化：（１）与成矿流体的形成和性质有关的变量，如地层中矿物（包括成矿物质）的溶解速率、流体中各组分的浓度与饱和度、流体温度、压力、离子强度等；（２）与构造变形和流体运移有关的各变量，如应力与变形速率、岩石孔隙度、构造（断裂）渗透率等；（３）与沉淀成矿有关的变量，如矿物（金瞩矿物和脉石矿物）的成核速率、各矿物的沉淀量等；（４）上述各有关变量间的时空耦合关系，如断裂渗透率时空演化与流体流动、汇聚和成矿的耦合关系等。     

山东牟乳石英脉型金矿流体成矿构造动力学研究

对金矿床地质地球化学和成矿流体及构造动力学研究认为,石英脉型金矿广泛发育围岩交代作用,在时间上遵循碱金属交代→Ｃａ、Ｆｅ、Ｍｇ中性交代→酸性交代的总体演化序列。与围岩的交代作用,沸腾作用引起的相分离和大气降水的加入所产生的混合稀释是成矿流体体系演化的主要途径,容矿断裂构造活动可划分为脆性破裂和韧脆性扩张两种动力学状态。成矿物质在非平衡和近平衡两种状态交替中分异结晶。流体演化与成矿动力耦合是形成金矿的主要机制。     

鄂尔多斯盆地西缘前陆中生代构造应力场转换与油气聚集关系

构造应力场的变化会对岩石力学和物理性质产生影响,进而影响岩石中油气的流动与赋存以及岩石—流体的作用过程。因此"临界转换"状态下的构造应力场对油气聚集成藏有着十分重要的影响,主要表现在:构造应力场的转换总伴随有构造运动的发生,而构造运动所产生的各种裂隙、褶皱,断层等静态的地质要素为油气运移和聚集成藏提供了通道储集空间;变化的地应力场本身还会引起流体势场变化,从而控制了油气的运移与聚集。因此,研究构造应力场及其转换对油气勘探开发具有重要的理论和实际意义。