煤层气储层含气量与其弹性参数之间的关系——思考与初探

首先研究了天然气AVO技术的岩石物理基础--Gassmann方程和Biot理论(以下统称为"Gassmann-Biot理论")--对煤层气AVO技术的适用性.根据该理论创始人在建立其理论时的假设条件、煤层气储层的双相孔隙特征、煤层气的双相赋存特征,本文推理认为,由于煤层气储层的基质型孔隙体系的连通性差,裂隙性孔隙在宏观上是非均质的,并且是各向异性的,因此,总体上来说,Gassmann-Biot理论不完全适用于煤层气储层.特别地,当煤层的水饱和状态保持不变而煤层的含气量变化时,因为煤层中孔(裂)隙中流体的体积压缩模量不变或基本不变,即使煤层的弹性参数发生变化,Gassmann-Biot理论也不可能预测其变化趋势.因此,天然气AVO技术的岩石物理基础完全地不适用于水饱和煤层气储层.研究发现,煤层气储层含气量与其密度、纵波速度、横波速度之间存在负相关关系,即含气量高,密度小、纵波速度小、横波速度小;含气量低,密度大、纵波速度大、横波速度大.但是,这些负相关关系不是现有岩石物理理论能够预测或能够解释的.依据煤层气地质学理论以及负相关关系与现有岩石物理理论的一致性,本文提供了对某勘探区A号煤层含气量与其密度、纵波速度、横波速度之间负相关关系的解释,并认为煤层气储层的含气量与其弹性参数之间的负相关关系可能是这类储层内在的固有的规律性的关系.本文证明含气量与其密度、纵波速度、横波速度之间负相关关系可以作为煤层气AVO技术的岩石物理基础,建立了AVO异常与煤层气储层"甜点(即富集高渗部位)"之间的关系,从而能够使用AVO异常探测煤层气富集高渗部位.     

造山崩塌过程的岩浆作用响应:以北京薛家石梁-黑山寨岩浆杂岩体为例

薛家石梁-黑山寨岩浆杂岩体出露于北京市昌平区东部,由上庄辉长岩、薛家石梁闪长岩、黑山寨石英二长岩、湖门二长岩和黑熊山花岗岩组成。结合薛家石梁-黑山寨杂岩体的地质产状、各类岩性的空间分布和接触关系以及侵位深度的估算结果,我们认为该杂岩体是一个被剥露出来的掀斜岩浆房。根据岩石学特征和地球化学分析结果,可将杂岩体的岩石归为5大类:(1)堆晶成因的含钒钛磁铁矿辉长岩;(2)低Ti辉长岩;(3)高Ti闪长岩;(4)高Sr低Y中酸性岩(低Ti闪长岩、二长岩、石英二长岩)和(5)黑熊山铁质花岗岩。其岩浆活动分为3批次:第1批次的原始幔源岩浆经AFC过程演化形成该杂岩体所包含的堆晶辉长岩、低Ti辉长岩、低Ti闪长岩、石英二长岩和二长岩;在岩浆房未固结时第2批次的高Ti闪长岩浆注入其中;然后是第3批次的壳源铁质花岗岩浆注入岩浆房上部。岩浆固结后该岩浆房经历了大角度掀斜,是云蒙山变质核杂岩下盘在拆离运动过程中发生背形穹弯变形的结果。该杂岩体所含的高Ti闪长岩的地球化学和Sr-Nd-Pb同位素特征指示当时存在亏损放射性Pb同位素的岩石圈地幔,不支持岩石圈拆沉的动力学模式。薛家石梁-黑山寨杂岩体是燕山造山带挤压变形导致的地壳增厚和增温所引起的重力崩塌过程的岩浆事件响应。     

喜马拉雅山中段冰湖体积估算与规模分级标准初探

全球气温升高造成喜马拉雅中段波曲河流域冰湖数量增多、面积增大,冰湖溃决频繁发生.冰湖体积作为冰湖研究的基础参数,是冰湖危险性评价、冰湖溃决洪峰流量估算以及防治工程设计的本底数据.国内国外基于观测数据拟合,对冰湖体积计算提出了经验公式,但这些公式用于喜马拉雅地区冰湖体积的估算尚存在一定的误差和局限性.在此基础上,本研究对...     

高速库岸岩质滑坡运动过程及速度分析

基于滑坡气垫层学说,分析了大型岩质滑坡高速滑动的成因和整体滑动的动态过程,提出了判断滑坡产生高速的必要条件,即滑坡厚度大于临界厚度;并提出了库岸高速岩质滑坡运动过程分析模型,即将整个过程分为4个阶段:初始滑动阶段、开始运动至加速度增大至最大阶段、继续加速阶段和减速至停止阶段。运用分阶段运动过程分析模型,以千将坪滑坡为例,计算了其各个阶段的速度、加速度及滑动距离,并与前人已有的研究成果进行了对比,验证了模型的合理性。与动能定理相比,该计算模型可以较好地分析滑坡速度的动态变化,可以较直观地反映滑坡入水的最大速度,为滑坡涌浪的首浪分析奠定了基础。     

基于快速应力释放的深埋隧洞岩爆防治对策研究

大型地下工程开挖中,高地应力环境下高储能脆性岩体通常会通过脆性破裂快速释放应变能而产生岩爆。岩爆作为常见的一类动力失稳地质灾害现象,极大地威胁着现场施工人员和设备的安全。作为雅砻江锦屏二级水电站的主要工程,千米级埋深的引水隧洞也面临高地应力下硬岩岩爆问题。针对锦屏二级引水隧洞岩爆的特点,提出采用快速应力释放的方法防治岩爆,并采用数值模拟的方法优选了倾斜辐射爆破孔方案。数值模拟结果表明：该方法能使岩体内的初始应力快速卸荷,同时使应力集中区向岩体深部转移。通过在锦屏二级引水隧洞工程中的试验与运用,采用声波测试法对实施快速应力释放方案的效果进行检验,验证了快速应力释放方法防治岩爆的有效性。研究成果为解决类似工程岩爆防治问题提供了理论依据和借鉴。     

人居环境研究的信息论科学基础及其图谱意象系统

从人居环境研究的系统性、融贯性内在要求出发,结合信息论、人居环境科学、地学信息图谱及城市意象理论的基本观点,本文对人居环境研究的内容和流程进行了信息论解读;结合城市意象的认识论逻辑,本文提出了基于信息论观点的人居环境意象及人居环境信息图谱意象系统概念,为人居环境研究提供了一种方法论思维模型。本文认为对人居环境研究的信息论解读包含信息本体界定、信息流向界定和信息流内容及其度量方式界定三大论域,可以此为基础派生人居环境信息主体、客体、载体以及正向信息流、反向信息流、信息立方体和人居环境信息熵等概念;论文在全面继承并充分融合人居环境科学及地学信息图谱理论的基础上提出了人居环境信息图谱的基本概念系统,认为人居环境信息图谱是3 大模块(自然环境、社会环境、人工环境)、3 大层次(宏观、中观、微观)、3 种类型(征兆图谱、诊断图谱、实施图谱) 和3 种维度(空间维度、时间维度和时空综合维度) 的融贯综合。该概念系统的提出和实现将会为人居环境研究提供一个数字化的模拟、实验、分析、控制平台。     

在矿产资源勘查中搞好水文地质工作的思考

金属矿产勘查中水文地质工作的质量好坏,将直接影响未来矿山建设和开发工作.但由于工作对象是金属矿产,勘查者往往会忽视其水文地质工作的重要性.通过分析矿产资源勘查工作中水文地质工作存在的问题,强调了水文地质工作的重要性,对如何搞好水文地质工作提出建议.     

高速库岸岩质滑坡运动过程及速度分析

基于滑坡气垫层学说,分析了大型岩质滑坡高速滑动的成因和整体滑动的动态过程,提出了判断滑坡产生高速的必要
条件,即滑坡厚度大于临界厚度;并提出了库岸高速岩质滑坡运动过程分析模型,即将整个过程分为4个阶段:初始滑动阶段、开
始运动至加速度增大至最大阶段、继续加速阶段和减速至停止阶段。运用分阶段运动过程分析模型,以千将坪滑坡为例,计算了
其各个阶段的速度、加速度及滑动距离,并与前人已有的研究成果进行了对比,验证了模型的合理性。与动能定理相比,该计算模
型可以较好地分析滑坡速度的动态变化,可以较直观地反映滑坡入水的最大速度,为滑坡涌浪的首浪分析奠定了基础。      

二叠纪贵州遵义次级裂谷盆地结构及其对锰矿的控制作用*

遵义锰矿不仅是在贵州发现最早的具工业价值的锰矿床,而且也是中国重要的锰资源基地之一。根据详细的二叠系茅口组—龙潭组地层划分,认为黔北裂陷遵义次级裂谷盆地由3个Ⅲ级断陷盆地和2个Ⅲ级隆起组成,至少包括13个Ⅳ级断陷盆地。3个Ⅲ级断陷盆地的演化,分别控制了铜锣井—深溪、转龙庙—谢家坝、张家湾—兴隆、和尚场—五龙溪锰矿成矿亚带的形成,其中铜锣井—深溪锰矿成矿亚带位于遵义次级裂谷盆地的中心,成矿作用强烈,已发现有铜锣井、深溪、永安3个大型锰矿床。Ⅳ级断陷盆地的发育,控制了研究区内各个锰矿床的形成。研究区内同沉积断层发育,已辨别出的14条同沉积断层为深部含硅、锰质气液的上升通道,是遵义二叠系锰矿形成的关键。综上,遵义次级裂谷盆地的发育和演化,对该地区锰矿沉积具有重要的控制作用。该研究成果对寻找遵义锰矿隐伏矿床、指导整装勘查具有重要的意义。     

北京西山沿河城东岭台组火山岩成因及其地质意义

北京西山沿河城东岭台组火山岩由底部(第1岩性段)玄武粗安岩、下部(第2岩性段)酸性火山碎屑岩和上部(第3、4岩性段)粗面岩、流纹岩组成。根据地球化学特征,东岭台组下部第1岩性段玄武粗安岩属于碱性系列,具有Coombs成分变异趋势,上部的中、酸性岩属于高钾钙碱性;东岭台组火山岩整体具有从碱质富集的基性岩向硅饱和的中酸性岩变化的跨越式成分变异趋势。东岭台组中—基性岩是富集Ba、Sr、LREE和K的幔源原始玄武质岩浆在中等压力条件下分离结晶的产物,岩石在成岩过程中受到了下地壳物质的混染。东岭台组上部第3、4岩性段的粗面岩或英安岩依据地球化学特征分为3大类——富铝钾质粗面岩、富铝钠质粗面岩或英安岩与贫铝粗面岩或英安岩。富铝钾质粗面岩是玄武质岩浆与中地壳岩石发生熔融反应的产物;富铝钠质粗面岩或英安岩是内侵的基性岩含水熔融的产物;贫铝粗面岩或英安岩有可能由中—基性岩分异而来,成岩过程中受到围岩混染。东岭台组下部第2岩性段的酸性火山岩形成于下地壳低钾岩石在高氧逸度条件下的低程度部分熔融。东岭台组上部第3、4岩性段的酸性火山岩中的低硅端元是基性岩浆与中地壳岩石发生熔融反应的产物;高硅端元由低硅酸性火山岩分离结晶演化而来。燕山早白垩世早、中期大规模高钾钙碱性岩浆活动很可能是幔源岩浆与陆壳发生熔融反应的产物。东岭台组火山岩是早白垩世中期地壳被内侵玄武质岩浆加热,进而导致地温梯度增高的直观表征;地壳深部温度升高和部分熔融直接促使地壳发生侧向韧性流动,致使早白垩世时期的燕山地区由山地演变为高原。