构造煤结构演化及其应力-应变环境

基于不同变形类型和程度煤样品的X 射线衍射分析（XRD）,研究了构造煤的结构演化及其应力- 应变环境。结果显示, 弱变形构造煤芳香结构参数面网间距（d 002）随煤化程度增高呈阶跃式减小,阶跃点为最大油浸镜质组反射率等于0.69% 左 右,阶跃点后变化不大;鳞片煤Ⅱ的面网间距最小,揉皱糜棱煤与片状碎裂煤Ⅱ相当,介于弱变形构造煤与鳞片煤Ⅱ之间, 揉皱煤的面网间距稍大于揉皱糜棱煤;堆砌度随煤芳香结构演化与面网间距协调变化。认为应力- 应变作用类型和程度的 差异控制了不同变形类型和程度构造煤的形成,应力- 应变作用不仅改变煤体宏观和微观结构,也影响着煤芳香结构的演 化,且不同类型和程度应力－应变作用的影响程度存在较大差异。形成构造煤的应力- 应变环境可分为脆性碎裂变形环境、 韧性变形环境和剪切变形环境三类。弱和中等脆性碎裂变形作用对煤芳香结构影响不大;韧性和剪切变形作用分别以一定 的温压条件和定向的应力作用为主要特征,前者有利于煤中杂原子团的脱落和新芳环的形成,后者有助于煤中分子结构的 有序化,均可促进煤中芳核的生长。     

构造煤研究现状及展望

研究表明,弱变形脆性系列构造煤发育区往往是煤层气开发的有利区,而韧性变形的糜棱煤分布区则是矿井瓦斯突出的危险地带。因此,面向煤层气勘探与开发和瓦斯突出预测与评价是学科领域亟待解决的关键科学问题及技术难题,构造煤的研究日益受到人们的高度重视。较为系统地阐述了构造煤的概念与分类,不同类型构造煤的变形特征、孔—裂隙结构和化学结构研究方面的主要进展,指出构造煤韧性变形机制研究还十分薄弱,是有待深入研究的关键科学问题;煤变形过程中元素的迁移与聚集的构造—地球化学过程是值得探讨的新领域,有可能通过应力敏感元素的提炼,揭示其在不同应力—应变环境和不同类型构造煤中的分布和演化规律,从而成为构造煤分布和瓦斯突出具有指示意义的预测指标;不同类型构造煤和瓦斯富集区的地球物理响应特征及探测理论和解释方法研究应为未来重要的发展方向。     

煤岩构造变形与动力变质作用

煤岩是一种对温度、压力等地质环境因素十分敏感的有机岩,地质演化过程中的各种构造-热事件必然导致煤岩发生一系列物理与化学结构的变化,并形成不同类型的构造煤。在构造应力作用下,煤岩不仅发生脆性和韧性变形,而且还产生不同程度的动力变质作用。因而,关于煤岩构造变形与动力变质作用的研究不仅具有重要的科学意义,而且在煤层气资源评价以及煤与瓦斯突出危险性预测方面也具有重要的实际意义。文中在已有研究成果基础上,通过对构造煤系列Ro,max、XRD和NMR(CP/MAS+TOSS)等测试和实验方法的对比研究,深入分析了煤岩不同构造变形和动力变质特征,进一步探讨了构造应力下煤岩动力变质作用的机理。研究成果表明,在构造应力作用下,煤岩脆性变形主要是通过破裂面上快速机械摩擦转化为热能而引起煤岩化学结构与其成分的改变;而韧性变形煤主要是通过局部区域应变能的积累而引起煤岩化学结构的破坏,从而发生不同机制的动力变质作用。     

动态熔融过程中岩石的剪切压熔作用及变形-熔融结构模型

本文以细粒辉长岩、中粒花岗岩、细粒斜长角闪岩和二辉麻粒岩等几种岩石类型为实验样品,进行了高温高压条件下岩石的变形、熔融试验。通过对实验样品详细的变形、熔融特征研究和应力应变分析,得出了共轭扇式变形-熔融模型可能更能反映自然实际条件下动力变形、熔融的平面分布特征。在动力熔融概念和分层熔融模式提出的基础上,本文提出如下几点设想:1岩石圈脆-韧性转变域内的岩石在构造动力条件下可发生动力熔融,并且其平面分布呈共轭扇式变形-熔融结构展布;其作用机理为剪切压熔机制控制下的各种有利促熔条件控熔。2动力熔融概念的提出,大大扩展了熔融的发生域和岩浆源地的分布范围,使得熔融或岩浆的产生不再只限于上地幔或壳幔边界,而是分布在一个相当宽广的温压和组分范围内,其热力来源也不再只受地温梯度控制,而是有热力、动力两种来源。3在造山带分层熔融模式提出的基础上,重新分析了岛弧钙碱性安山岩、类埃达克岩、同构造花岗岩的成因问题,提出了岛弧钙碱性安山岩的分层熔融混合岩浆成因和类埃达克岩、同构造花岗岩的动力熔融成因;并提出了裂谷拉伸环境可能存在分层熔融模式和有关分层熔融模式多类型的设想。     

淮南新集二矿11-2煤含黄铁矿砂岩顶板特征及其沉积环境分析

为了厘清淮南新集二矿采空区引起瓦斯燃烧事故的含黄铁矿砂岩顶板的沉积特征,对回采煤层11-2煤顶板含黄铁矿砂岩展开了岩石学和元素地球化学分析工作,研究表明:11-2煤层顶板砂岩中的黄铁矿呈现脉状、粉晶状充填于砂岩裂隙和节理之中,未见结核状、梅粒状结构特征,属于成岩后生黄铁矿;微量元素特征显示,砂岩承载较弱的古氧化环境信息,黄铁矿的富集表明后期以弱还原-还原环境为主,推测该套含黄铁矿砂岩的沉积区具有由早期氧化环境逐渐向后期还原环境演化的特征;结合前人研究成果,含该套黄铁矿砂岩形成于水动力条件较强的三角洲平原分流河道沉积环境。     

湖南新化地区煤变形变质与构造环境特征

采用煤质化验、XRD、SEM等测试手段,分析煤的化学组分、结构特征、显微构造等特征,结合古应力估算值、古温度和应变速率等结果,探讨了湖南新化地区煤变形变质特征与构造环境的关系。结果表明:煤样的d₀₀₂值为3.36~3.39 nm,受天龙山构造挤压的局部应力场及叠加岩浆构造热的作用,煤逐渐转变为隐晶质石墨,结晶颗粒是由细小的鳞片组成的集合体,粒径集中在50~250 nm;石墨3R型含量随着煤化程度升高,石墨晶体开始增加,Rh相的数量减少;构造变形环境属于低温低围压高应变速率的浅层脆性-韧脆性构造域;天龙山岩体提供了构造热源,侧向挤压应力使寒婆坳向斜煤大分子结构有序化,层面间距减小,形成隐晶质石墨。      

东天山康古尔金矿床石英位错构造及其动力学意义

康古尔金矿床形成于脆韧性—脆性剪切变形构造演化过程中。应用透射电镜超微技术分析水热成矿期石英位错构造、位错密度及差应力值有助于加深认识剪切构造条件下的成矿动力学机制。石英位错构造特征反映成矿期构造变形环境为中温—中低温、高差异应力、高应变速率。成矿期构造差应力演化呈明显的脉动性,这种脉动性所形成的“应力地震泵吸”机制对金矿成矿至关重要。     

河南省煤田构造格局对煤层气储层物性和渗流特征的影响

为了查明河南省不同构造区内二1煤层中气体的流动特征和煤体受构造变形分异后的独特性,采用实验数据分析、瓦斯地质和渗流学理论,研究煤中孔容分布、孔径受应力影响后的变化以及煤体强度受构造应力作用下的变形和破坏特点。结果表明,煤层中甲烷连续流型占优的排序为:太行构造区、崤熊构造区、嵩萁构造区。煤中甲烷流型差异受区域构造变形体制控制,太行构造区的拉伸变形导致煤体强度值域分布广,最大体应变大于其他区域;嵩萁构造区的重力滑动、剪切和伸展变形使煤体强度和孔隙率最低、最大体应变最小;崤熊构造区内煤体的最大体应变介于两者之间。该结论对河南省煤层气开发有指导意义。      

柴达木盆地周边断裂超微构造变形特征及其应力-应变环境

通过断裂超微变形构造分析,对柴达木盆地周边断裂构造发育的应力-应变环境进行了较为深入的探讨。研究结果表明:新高泉断裂超微构造以密度较低的平直位错线为典型特征,反映了相对较低的应力-应变环境;大头羊逆冲断裂位错密度高,位错形态复杂,呈弯曲状延伸,局部发育位错环,应力-应变环境较高;绿梁山逆冲断裂的超微构造以亚颗粒的普遍发育为显著特征,表明应变环境已达恢复阶段;纳赤台逆冲断裂的超微构造较为复杂,位错线、位错壁和亚颗粒都有不同程度的发育,表明变形的复杂性。根据超微构造的特征,这对不同断裂的古构造应力和应变速率进行了计算。      

高温高压下煤超微构造的变形特征

本文通过不同温、压实验条件下,不同煤级煤的应力-应变曲线及超微变形构造特征分析,深入探讨了不同煤化程度煤的变形行为及其影响因素。阐明了高温高压和差异应力作用是促使煤结构由无序向有序方向转化,使大分子结构有序畴和定向性增大的重要因素。论述了温度和压力在不同的煤级和不同的实验条件下,具有不同的作用。在中煤级阶段,虽然围压的增大可在一定程度上提高煤的强度,但温度的影响更为重要。较高煤级在小应变阶段,温度起主导作用;而到了大变形阶段,围压的作用又逐渐上升到主导地位。在整个变形过程中,定向压力都是不容忽视的重要因素。     

突出危险煤渗透性变化的影响因素探讨

通过对突出危险煤渗透性试验研究,系统分析了不同围压、不同瓦斯压力和不同应力-应变状态条件下突出煤样的渗透特性,分别建立了突出危险煤的渗透性与围压、瓦斯压力和应力-应变等主要控制因素之间的定性和定量关系,探讨了不同载荷条件下突出危险煤渗透性的控制机制和变化规律。研究结果表明,载荷条件对突出危险煤的渗透性具有重要影响：(1) 在固定瓦斯压力条件下,突出危险煤样的渗透率随围压的增大而减小,且服从指数函数变化规律。(2) 在固定围压条件下,受Klinkenberg效应影响,渗透率与瓦斯压力之间大致呈“V”字型变化;Klikenberg效应发生在瓦斯压力p < 1 MPa的范围内。(3) 在三轴压缩下的应力-应变全过程中,不同载荷条件下突出危险煤样的渗透率-应变曲线变化趋势几乎一致,且都呈“V”字型走势;在微裂隙闭合和弹性变形阶段,煤样渗透率随应力增大而减小;进入屈服阶段后,渗透率达到最小值并在峰值强度到达之前完成反超过程;峰值强度之后渗透率持续增大直至试验结束;煤样渗透率反超后的变化要较反超前变化平缓。     

湖北恩施州吴家坪煤系沉积环境及聚煤规律

以勘查资料为基础,结合已有研究成果,从岩性特征、沉积构造、古生物特征、岩相特征及沉积环境演化等方面对恩施州吴家坪煤系含煤地层沉积环境、聚煤作用进行分析,认为吴家坪煤系的垂向相序总体上是由海侵型退积序列组成的,沉积环境主要有障壁岛-潟湖潮坪和广海潮坪两种类型,分别形成区域内主采的三煤和五煤;受古构造、古地形、沉积环境的影响,富煤带总体上呈北西向展布,从南西至北东,分别形成利川西南-咸丰西南-来凤西南、鹤峰中北部-利川西北部齐岳山及建始东北部至巴东中部三个条带。     

书讯

正大别山北麓晚古生代杨山煤系以强变形高煤级为特征。作者在详细研究区域地质背景条件的基础上,运用多种方法手段对杨山煤系煤的变形变质作用进行了系统深入的研究,划分了特殊地质环境下高煤级煤的变形变质类型,提出了应力降解机质和应力缩聚机制,揭示了煤化作用与构造-热作用之间的能量和物质交换过程。研究内容涉及煤化作用因素、煤岩变形机制、构造地球化学等煤地质学领域和构造动力学领域的一系列基本问题。     

论韧性剪切带研究及其地质意义

系统研究韧性剪切带变形岩在天然强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序、微量元素迁移的动力控制、稀土元素配分变化和变形矿物晶体化学变异的应力制约等构成了当代韧性剪切带研究的前沿课题,也是当前糜棱岩岩石地球化学研究难点和精华所在。其研究成果将对动力成岩（成矿）机理的认识有重要的突破,具有重要的理论意义和潜在应用价值。对韧性剪切带及其变形岩石的研究现状和研究意义进行系统的综述,提出了未来韧性剪切带及其糜棱岩的研究方向和目标: ①系统研究糜棱岩中主要造岩矿物组合及其变形特征,计算剪切变形岩石的应力—应变参数,搞清韧性剪切带所处的应力应变环境;②系统研究韧性剪切带岩石在天然分强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序问题;③系统研究剪切变形作用过程中岩石化学组成的微量和稀土元素变化,讨论强变形条件下岩石中微量元素活化和迁移规律,深入探讨微量元素迁移的动力控制,包括稀土元素配分变化的应力制约以及应变矿物晶格化学变化行为及其对其寄主的变形岩石元素（组分）在应变过程中迁移变化的制约和影响;④从理论上探讨天然强剪切应变条件下岩石中组分活化、转移与应力（应变）的因果联系,为深入探讨韧性剪切带动力成岩（成矿）作用提供理论的科学依据,为探讨中、下地壳中韧性剪切带的形成和演化提供科学依据（如韧性剪切带金的富集）,同时为韧性剪切变形作用条件下成岩、成矿地球化学作用提供理论和实验依据;⑤现代分析技术如激光同位素原位分析以及激光ICP MASS分析技术对研究变形域内的岩石（矿物）的元素和同位素的活化迁移规律,对深刻揭示糜棱岩化过程中的元素活化迁移机制提供更高质量的地球化学证据具有重要的作用。     

额尔齐斯成矿带萨尔布拉克金矿床的构造-成矿流体

萨尔布拉克金矿床位于准噶尔盆地北东缘之喀拉通克岛弧带,北邻呈北西西向展布的额尔齐斯构造挤压带,矿体受次级断裂萨尔布拉克韧性剪切带控制。据构造变形-热液蚀变-矿物共生组合特征,构造-成矿阶段划分为4个：Ⅰ韧性变形-黄铁矿化-硅化阶段;Ⅱ韧脆性变形-黄铁矿-毒砂-石英阶段;Ⅲ网脉状石英阶段（多金属硫化物阶段）;Ⅳ石英-碳酸...     

拉日玛金矿床构造动力作用定位成矿特征研究

本文在对拉日玛金矿床区域地质背景、矿床构造基本特征研究的基础上，同步运用激光光弹模拟实验、动态重结晶石英、石英位错密度、应变藻球粒等方法与手段，对矿床构造不同变形区段、不同位置的构造能量、古应力（动力）的分布及作用，进行了配套研究。结果表明：成矿元素的活化、成矿流体运移势、矿体定位，固然受构造变形空间的控制，更为重要的是构造动力作用参与了成矿，并受动力作用强、弱的支配。因此，对于金矿床的形成而论，构造动力作用是决定的主因。     

内蒙古石拐中生代断陷盆地形成与成因初探

石拐中生代断陷盆地发育在大青山逆冲推覆体系前缘,其形成与发展主要受早侏罗世南北向伸展变形作用和晚侏罗世逆冲挤压构造变形作用控制.根据地壳构造变形特点、沉积建造和沉积环境不同,把盆地演化分为3个阶段:早、中侏罗世五当沟时期,地壳以伸展变形机制为主,盆地快速堆积,沉积了一套巨厚的含煤碎屑建造;在中侏罗世长汉沟时期,地壳构造变形不强烈,处于稳定湖相沉积环境,沉积一套滨浅湖相的泥岩和淡水灰岩;晚侏罗世大青山时期区内发生了强烈南北向挤压变形作用,形成了同构造前陆挤压沉积盆地,形成了紫红色-灰紫色粗碎屑岩.盆地内部岩相变化、沉积建造特点、地层之间接触关系和构造变形特征都记录了地壳构造变形的重要信息.     

构造煤化学结构演化与瓦斯特性耦合机理

煤是对应力和应变非常敏感的一种特殊岩石,在不同的应力-应变环境和构造应力作用下,煤的物理结构、化学结构及其光性特征等都将发生显著变化,从而形成具有不同结构特征的、不同类型的构造煤。构造煤在变形的过程中,镜质组反射率将发生规律性变化,并被较为广泛地应用于煤田构造的定量研究,高温高压变形实验也证实了这一现象。为了深入探讨煤镜质组光性组构变化的微观机理,将X-射线衍射、顺磁共振和核磁共振等技术应用于不同类型构造煤以及高温高压实验变形煤的化学结构研究。研究表明,构造煤化学结构演化与镜质组反射率的演化具有密切的内在联系,镜质组反射率的光性异常是构造煤化学结构演化在物理光学性质上的具体体现。不同类型的构造煤由于物理和化学结构上的不同,导致瓦斯含量和透气性等瓦斯特性上的重大差异,糜棱煤特殊的物理和化学结构决定了其高含气量和低透气性的特征,是矿井瓦斯突出的危险地带,因此,可以通过构造煤分布规律的研究,进行矿井瓦斯富集与突出危险性的评价与预测,为矿井瓦斯灾害的研究提供新的思路和方法。     

宁夏任家庄煤矿9~#煤中硫的地球化学特征及其沉积环境

煤中硫的研究对高硫煤的开采、加工和利用具有重要意义。采用元素分析、形态硫分析、电感耦合等离子质谱等方法分析了任家庄煤矿9~#煤中硫的分布规律、微观赋存状态及沉积环境。结果表明任家庄煤矿9~#煤为中-高硫、高硫煤,有机硫为主,黄铁矿硫次之。黄铁矿的微观赋存形态包括莓球状、自形与半自形细粒状、不规则块状和充填胞腔状。9~#煤形成于海相、干燥、氧化、多期海进海退的沉积环境,煤中硫的形态和含量主要受海水影响。     

古特提斯东昆仑活动陆缘及其区域成矿

东昆仑地质构造特征、石炭—三叠系火山 -沉积建造及区域岩浆作用研究显示 ,海西 -印支期 ,该区属于古特提斯北侧活动陆缘的组成部分。活动陆缘区特殊的沉积环境、区域岩浆活动及构造变形动力等作用 ,构成了区域矿产形成的主要背景和控制因素 ,从而使不同类型和元素组成的矿床得以形成 ,并表现区域成矿的总体分带规律。