六种不同变质程度煤的最大镜质组反射率与弹性参数的关系

煤镜质组反射率是评价煤阶、区分煤种的重要参数之一,在煤层气勘探与开发、采煤、化工和冶金中有着重要的应用.以往煤阶的评价单纯通过巷道和钻孔取芯的煤样实验室测试分析获得,受取样点有限限制.本文通过6种不同变质程度煤的挥发分和镜质组最大反射率的测试,配合煤样的超声弹性测量,探讨了镜质组最大反射率与地震属性参数-波速、密度和弹性模量之间的相关性.研究发现:煤镜质组最大反射率与地震属性参数均存在较好的线性正相关,其中以密度与纵波速度的相关程度最高.从而为利用煤田地震预测镜质组最大反射率,进而预测煤阶的三维立体分布提供了试验与物理依据.     

沁水盆地太原组煤层岩石物理性质、镜质组反射率与微观结构实验研究（英文）

为了分析沁水盆地太原组煤层岩石物理性质、镜质组反射率与微观结构之间的关系,采集了三个不同煤矿井下的11个煤岩样品,利用MTS岩石物理参数测试系统对煤样进行弹性参数测试,通过薄片鉴定和扫描电镜对11个煤样的有机显微组分、镜质组最大反射率和微观结构特征进行了分析。对上述实验结果进行交会分析发现:一些弹性参数之间具有线性关系;纵波速度与横波速度均具有各向异性特征,其各向异性特征与镜质组最大反射率有良好的负相关性;纵横波速度、杨氏模量与微孔含量呈负相关关系。获得的煤岩岩石物理参数之间的关系构成了煤岩地震岩石物理建模和煤层气地震反演技术的基础。     

不同变形机制对无烟煤化学结构的影响

为了探讨不同的变形机制对无烟煤化学结构的影响,从而深入研究构造煤的化学结构的改变与瓦斯突出之间的相互关系,本文采用沁水盆地南部晋城矿区的无烟煤进行了10组次高温高压实验,并且对实验前后样品进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱(Raman)和镜质组反射率(VR)的测试和分析.结果表明,除温度对煤化学结构影响较为明显外,应变速率对煤的化学结构也有明显影响.在较高应变速率(4×10~(-5) s~(-1))下,煤主要表现为脆性变形,样品发育具有明显位移的主破裂面,煤化学结构总体变化规律不明显;随着应变速率的降低,韧性变形作用渐趋增强,应变能不断积累,导致煤大分子结构发生晶内位错、滑移,缩合芳环数量和次生结构缺陷数量亦随之增加,脂族和醚键氧等官能团相继裂解析出,形成分子量更低的小分子,产生CO气体.此外,变形实验后样品的Ro,max值均明显大于变形前样品,暗示构造变形作用促进了煤的变质作用,同时镜质组反射率椭球(VRI)是反映构造变形作用类型的有效指标.     

震源应力场与构造应力场

每个地震按照双力偶模型所得到的震源应力场,有的反映构造应力场,有的反映转换应力场。凡是在已存在的活动断裂上由粘滑发震的震源机制解而得出的P、B和T轴与构造应力场的最大、中等、最小的压力主轴是对应的,只是略有偏离。分析了岩块相对滑动产生的转换应力场,证明由转换应力场所产生的脆性剪切破裂而发震的震源机制解得出的P、B、T轴则与构造应力场三个主轴方向可以完全不符。通过对具体震例分析表明,当考虑了转换应力场之后可对几个地震区的应力场得到统一的解释。因此,在一个地区根据震源机制解来恢复构造应力场时必须先判明:是构造应力的直接作用下的粘滑或剪切破裂,还是转换应力场所形成的、共轭剪切破裂,前者可直接恢复构造应力场,后者则应经过转换寸能恢复构造应力场。     

沂沭断裂带及其附近地区构造应力场研究概要

查阅了前人关于沂沭断裂带及其附近地区的构造应力场研究,系统地归纳并分析了这一地区构造应力场演化特征。结果显示,伴随着沂沭断裂带活动习性在不同时期的差异,沂沭断裂带及其附近地区古构造应力场的主应力轴方向在不同时期变化较大,构造应力值在区域内为100 MPa左右;现代构造应力场主应力轴方向基本一致,为NEE向,构造应力值随深度增加,近地表在3 MPa 左右,深部可达几十至100 MPa数量级。但无论主应力轴方向或者构造应力值大小,在局部区域均有一定的复杂性。     

京津冀地区地壳应力场特征

基于标量断层类型值,对京津冀地区及邻区2 187个中小地震震源机制解进行分类,统计结果显示研究区震源机制类型以走滑断层和正断层为主,P轴优势方位为NEE—EW和SWW—EW向;采用MSATSI软件包反演该区1°×1°网格的精细地壳应力场,结果表明:最大主压应力轴最优解的优势方向为NEE—EW向,与P轴优势方位一致;所有网格的相对应力大小R值均小于0.5,表明京津冀地区应力状态偏拉张性质,而且最小主压应力轴的不确定度变化范围相对稳定,表明现今京津冀地区地壳应力场处于一个相对统一的NNW—SSE向的拉张作用控制下。39°N以北地区最大主压应力轴方位最优解显示一定角度的偏转,同时最大、中等、最小主压应力轴最优解推断的应力状态由西向东存在一个正断层—走滑断层—正断层的转换过程;而39°N以南地区的现今构造应力场保持稳定,最优主压应力轴呈NEE—SWW向,大部分网格应力状态显示走滑型。构造应力场的反演结果与活动构造、GPS主应变方向和剪切波分裂的快波偏振方向等相关研究结果基本一致。     

川东地区平均构造应力场反演研究

本文运用断面滑动矢量分析，定量反演了川东地区的平均构造应力场，结果表明：川东地区构造应力场自第四纪以来一直稳定，主压应力轴方向为ＮＷ－ＮＷＷ，倾角由陡变缓，与震源机制解反映的现代构造应力场接近，局部应力状态随内部构造特点而发生变化。     

应用震源机制方法研究鹤岗煤田开采区的构造应力环境

求解鹤岗强矿震震源机制解结果,表现出走滑伴随逆断层和正断层活动、非双力偶型的多样性。两组节面优势分布方向和节面的倾角优势分布不显著,两者分布无明显规律,反映出矿井下破裂面比较复杂。矿震震源主压应力释放优势方向北西310°左右,优势倾角为25°～60°;主张应力轴走向NE,主张应力场优势方向为北东60°左右,仰角在30～70°之间;中等应力轴(N)近于垂直,优势倾角为70～90°。矿震震源机制解显示的矿区最大主应力方向与区域构造应力场的最大主应力方向近似正交,矿震震源机制主应力轴优势倾角远大于区域构造地震,反映的是矿区采煤生产的次生构造应力环境重力应力场的贡献明显。     

由多个小地震推断的华北地区构造应力场的方向

利用1966——1978年间华北地区区域地震台记录的5级以下地震的初动方向,通过求平均节面解推断出13个分区的地壳构造应力场的主应力轴方向.通过数值试验论证了利用多个断层面随机取向的地震的 P、B、T 轴推断构造应力主轴方向的可能性.讨论了在推断构造应力场方向时,利用多个小地震资料比利用大地震资料所具有的优越性.用尝试法对所有可能解的三维参数空间以555的间隔进行了扫描搜索,改进了扫描方法,节省了计算时间.      

京、津、唐、张地区地震应力场的方向特征

根据1960年至1977年京、津、唐、张地区地震 P 波初动方向资料求出平均节面解, 给出判别结果可信度的曲线.推断本区构造应力场最大主压应力轴方向为北东65°—75°, 最小主压应力轴方向为北西15°—25°, 中等主应力轴基本直立, 应力场方向显现出均匀性和稳定性.估计地壳岩石的断层角不小于27°.推断引起本区地震的原因是受水平附加张力的作用.未发现唐山大震前平均节面解的显著改变.      

晋冀豫交界构造应力场分析

筛选晋冀豫交界2008-2017年468个地震的1 143个P波初动符号,应用综合震源机制解方法,反演该区域构造应力场,结果表明：①晋冀豫交界精细应力场整体受NE向P轴和NW向T轴控制,且P轴和T轴倾角近水平;②薄壁断裂以东出现局部应力场紊乱,安阳南断裂东南部应力场P轴由NE转为NEE至EW向,T轴呈放射状,从NW向逐渐转为NWW向,且倾角较大;③晋冀豫交界除符合华北应力场整体特征外,还具有局部构造应力场独特性。     

Physical properties,vitrinite reflectance,and microstructure of coal,Taiyuan Formation,Qinshui Basin,China

In this study, we experimentally established the relationship between physical properties, vitrinite reflectance, and microstructure of coal, Taiyuan Formation, Qinshui Basin, China using representative coal samples collected from three different mines via the rock mechanics testing system (MTS). We analyzed the organic macerals, vitrinite reflectance, and microstructure of 11 coal samples using petrography and scanning electron microscopy (SEM). The experimental results suggest that (1) the elastic parameters can be described by linear equations, (2) both P-and S-wave velocities display anisotropy, (3) the anisotropy negatively correlates with vitrinite reflectance, and (4) the acoustic velocities and Young’s modulus are negatively correlated with the volume of micropores. The derived empirical equations can be used in the forward modeling and seismic inversion of physical properties of coal for improving the coal-bed methane (CBM) reservoir characterization.     

Expulsion and primary migration of the oil derived from coal

The characteristics of coal pores and the interaction relationship between hydrocarbons and pores in coal are analysed based on the typical example of oil from coal in Tuha Basin, pointing out that the interaction between hydrocarbon molecules and coal pore surface particles is a major controlling factor of expulsion of oil from coal. Distribution characteristics of coal pores and the ability of hydrocarbon generation are inner factors of the expulsion of the oil from coal; tectonic compressive shear stress is an external force of the expulsion of oil from coal; expulsion of the oil from coal has greater geochromatographic effect than that from mudstone, the low mature stage (or vitrinite reflectance R_o is less than 0.9%) is advantageous to the coal-formed oil expulsion and migration; hydrocarbons in the hydrocarbon network are linked with carrier beds (such as fault), through the pore network and fissure which are connected with each other, which constitutes the main pathway of expulsion and migration.     

利用深井地下水位动态研究大华北地区现今构造应力场状态

在水平层状含水层(一维)模式下, 根据含水层应力与井水位变化之间的定量关系表达式, 利用华北地区40多口深井水位动态变化资料, 探索研究华北地区现今构造应力场状态。 即水位上升代表构造应力场压性增强张性减弱; 水位下降代表构造应力场压性减弱张性增强。 初步研究结果表明, 1995~1998年华北北部地区张家口-渤海构造带和山西构造带北部水位普遍上升, M_S5.0以上地震活动频繁; 1999年以后华北地区水位普遍处于下降状态, 反映了华北地区1999年以来构造应力场状态以张性为主, 整个华北地区M_S5.0以上地震活动处于相对平静状态。 该结果可为华北地区地震活动性预测研究提供应力场背景信息。     

基于地壳介质各向异性分析江苏及 邻区构造应力特征

江苏及邻区(116°E~123°E,30°N~36°N)跨中国大陆3个地质构造单元(华北地台、扬子地台、华南褶皱系),本文采用江苏区域数字地震台网(1999~2008年)共10年的观测资料,使用地壳介质剪切波分裂系统分析方法(SAM),获取研究区域内共11个台站的剪切波分裂参数.研究结果表明,江苏及邻区背景应力环境并非来自单一的某个一级构造单元,而是受到3个地质构造单元的共同约束.研究区域西南部的应力环境主要受到板桥-南渡断裂、茅山东侧断裂、幕府山-焦山断裂共同作用,具有局部构造应力特征.研究区域东南部应力环境空间分布特征以长江为界,长江以北地区主压应力场方向为NW方向,而长江以南地区的主压应力场方向为近E-W方向.据此推断,长江以南可能存在近E-W方向的活动构造,长江可能是两个具有不同应力特征活动构造的边界.     

华北克拉通岩石圈有效弹性厚度及其各向异性

华北克拉通是典型的克拉通破坏的区域,研究该区域的岩石圈有效弹性厚度(T_e)及其各向异性特征有助于了解华北克拉通的强度构造及破坏机制.我们根据空间分辨率为30″×30″的地形数据和由自由空气异常解算得到的完全布格重力异常数据,利用Fan小波分析方法计算了两者之间的相关性,并基于Forsyth理论和正交各向异性薄板模型计算了华北克拉通地区的岩石圈T_e和其各向异性分布情况.结果表明:(1) 从各向同性T_e分布来看,华北克拉通岩石圈在东部、中部和西部存在着明显的差异.鄂尔多斯地块、河淮盆地的T_e值均较高;中华北克拉通、南北重力梯度带及鲁西隆起T_e值较低,约10~25 km;郯庐断裂带两侧T_e有非常大的差异,西侧的T_e明显小于东侧,推测郯庐断裂带在华北克拉通破坏过程中起着非常重要的作用.(2) 从T_e的各向异性来看,不同块体T_e各向异性的大小或方向存在差异,并且研究区内地震大多分布在T_e各向异性大小或方向转变的区域.(3) 从地震波SKS各向异性和T_e各向异性的比较来看,在华北克拉通西部阿拉善块体岩石圈变形趋于垂直连贯变形模式;鄂尔多斯地区各向异性源自历史构造事件的"化石"各向异性;山西裂谷带地区T_e的弱轴方向和SKS的快波方向平行,而在山西裂谷带南部的秦岭—大别区域,SKS快波方向和T_e弱轴方向相垂直,这可能与地幔热物质上涌等作用有关.此外,T_e各向异性与现今构造应力场间的相关性不明显,体现出华北克拉通复杂的构造应力特征.     

Microcosmic analysis of ductile shearing zones of coal seams of brittle deformation domain in superficial lithosphere

For many years, the study on ductile shearing zones mainly focuses on the strain analysis and the characteristics of microcosmic structure of felsic duc-tile shearing zones in deep layers (8—10 km). Discus-sions on the process of the development of small-type and mini-size ductile shearing zones have been re-ported in recent years[1,2]. 揇uctile deformations in brittle deformation擺3] and 揵rittle deformations in ductile deformation擺4] are rather a familiar phenome-non in nature. Researchin…     

鄂尔多斯块体西侧地壳各向异性初步研究

利用宁夏区域台网记录的2009年1月至2014年9月的近场小震波形资料, 使用剪切波分裂系统分析方法SAM方法, 对位于青藏高原东北缘的鄂尔多斯块体西侧进行了地壳各向异性研究, 共得到7个台站记录到的19条有效数据。 研究发现, 受复杂的局部构造、 应力场及断裂分布的影响, 研究区地壳各向异性在空间分布上呈现出分区性特点。 受区域构造应力场的控制, 台站的快剪切波偏振方向与区域构造应力的主压应力方向基本一致。 在构造上, 大致以中部的三关口—牛首山NNW向断裂为界, 可以分为南北两部分。 本研究显示, 以快剪切波偏振方向空间分布特征为划分依据, 大致以37°N为界划分南北部, 北部区域的快剪切波偏振方向为近N-S向, 与按构造划分的青藏高原东北缘—鄂尔多斯块体西侧北部区域主压应力场一致; 南部区域的快剪切波偏振方向为近E-W向, 同样与按构造划分的区域主压应力场一致。     

基于地壳介质各向异性分析青藏高原东北缘构造应力特征

青藏高原东北缘由于受到多个构造块体的共同约束,表现出复杂的地球物理特性和地质特性,本文利用甘肃数字地震台网(2001-2008年)的观测资料,采用系统分析方法(SAM),进行地壳剪切波分裂分析,获得研究区内18个台站共1005条记录的剪切波分裂参数.研究结果表明,青藏高原东北缘介质各向异性在空间上存在差异,慢剪切波延迟时间表明了地壳介质各向异性的强弱变化特征,快剪切波平均偏振方向则反映了本区区域构造应力的空间变化特征.分析认为,祁连山-河西走廊活动构造区直接受青藏地块与阿拉善地块间相互作用,与青藏地块构造应力一致;甘东南活动构造区的应力环境主要受到内部活动断裂的共同作用,具有局部构造应力的特征.