塔里木盆地麦盖提斜坡及周缘断裂 及其对油气成藏的控制作用

麦盖提斜坡是塔里木盆地西南坳陷的一个次级构造单元,经历多期构造运动和翘倾活动,形成多期断裂活动和复杂的构造变形。这些断裂对研究区的油气成藏有直接的控制作用。本文在大量地震解释基础上,对断裂的期次、性质进行系统厘定;然后,分析其构造样式,落实其平面展布;进而,结合前人对主力烃源岩和成藏期次的研究结果和钻探资料,将断裂划分为沟通油气源断裂、岩溶期断裂、主成藏期断裂、成藏调整期断裂等4大断裂体系;最后,刻画4大断裂体系分布与作用范围。这些断裂构造分析成果,为麦盖提斜坡油气成藏规律研究奠定基础。     

胶东东部米山断裂变形带应力应变分析及其控矿特征研究

米山断裂是一多期变形的断裂。早期以韧性变形为主，后期以脆性变形为主，断裂变形具有准对称性，西盘变形强度大于东盘变形强度，变形强度决定了断裂带的蚀变及矿化特点。蚀变的分带结构与断裂的不同的矿化特征都与断裂的变形有关。因此，米山断裂的成生与发展，对胶东东部的成岩成矿具有重要作用，它控制了燕山早期花岗岩的侵入。韧性变形作用是金矿成矿的必要条件。     

开采条件下断裂边坡岩体复杂变形分析

处于开采状态中的断裂边坡岩体中存在的断层和弱层，使岩体内部和边坡表面的变形复杂化．经典极限平衡理论难以评价变形稳定性问题，传统有限元技术不能很好地分析断裂岩体的滑移问题．本文运用现代工程岩体力学理论和连续介质与非连续性介质耦合大变形有限元技术，研究了断裂边坡岩体在露天开采工程扰动力的作用下发生断层错动，进而引起地表异常变形的全过程，展示了现代工程岩体力学理论的应用前景．     

米山断裂构造变形特征及其意义

米山断裂是一多期变形断裂，早期以韧性变形为主，后期以脆性变形为主，断裂变形具有准对称性，西盘变形强度大于东盘。变形强度决定了断裂带的蚀变及矿化特点，蚀变的分带结构与断裂的不同矿化特征都与断裂的变形有关，因此米山断裂的生成与发展，对胶东东部的成岩成矿具有重要作用，它控制了燕山早期花岗岩的侵入，韧性变形作用是金矿成矿的必要条件。     

地下工程中由控稳到控水的断裂屏障机制

结合工程实例分析了原始地质条件下的不导水断层在采动影响下透水并最终导致突水事故发生的作用机理。研究表明,在一定条件下,断裂破碎带成为围岩变形和采动应力传播的屏障。这种屏障作用的结果使得断裂带内岩体变形强烈,变形梯度大,开挖空间与断裂带之间围岩变形和采动应力集中加剧,这容易引起断裂带含有原生结构面的构造岩体和存在断层伴生裂隙的围岩变形错动,并进一步导致地下水导升。工程实例证明了这一分析的合理性。     

渤海湾盆地东营凹陷南斜坡断裂趋势带形成机制与控藏作用

断裂趋势带是指盆地基底断裂继承性活动或盖层受到剪切作用影响而产生在盖层中的弱变形构造带,是主断裂面形成前的变形程度较弱的构造带。研究发现,东营凹陷南斜坡王家岗和八面河断裂趋势带是由一系列雁列式排列小断层带组成的,具有上宽下窄,下部收敛于主走滑断裂的特点。由于浅层没有主断层显现,故也称这种构造带为隐性断裂带,其形成机制和变形程度不同,发育的圈闭数量、圈闭性质等特征不同,富集油气的能力也有差异。构造物理模拟实验表明,王家岗和八面河断裂趋势带都形成于基底断裂走滑—伸展双重作用,前者走滑—伸展运动方向夹角为40°~50°,后者夹角为20°左右。前者处于断裂带发育的幼年期,变形程度较弱,趋势带宽度小,断裂密度小;后者处于断裂带发育的青年期,变形程度强,趋势带宽度大,断裂密度大,形成与断裂相关的圈闭数量多,油气聚集能力高于前者。根据断裂趋势带演化阶段、发育特征和源藏匹配关系,认为断裂趋势带变形强度是控制油气富集程度的关键因素。王家岗断裂趋势带成藏模式为“幼年期弱变形—单洼供烃成藏模式”,八面河断裂趋势带成藏模式为“青年期强变形—双洼供烃成藏模式”。     

渤海湾盆地东营凹陷南斜坡断裂趋势带形成机制与控藏作用

断裂趋势带是指盆地基底断裂继承性活动或盖层受到剪切作用影响而产生在盖层中的弱变形构造带,是主断裂面形成前的变形程度较弱的构造带。研究发现,东营凹陷南斜坡王家岗和八面河断裂趋势带是由一系列雁列式排列小断层带组成的,具有上宽下窄,下部收敛于主走滑断裂的特点。由于浅层没有主断层显现,故也称这种构造带为隐性断裂带,其形成机制和变形程度不同,发育的圈闭数量、圈闭性质等特征不同,富集油气的能力也有差异。构造物理模拟实验表明,王家岗和八面河断裂趋势带都形成于基底断裂走滑—伸展双重作用,前者走滑—伸展运动方向夹角为40°~50°,后者夹角为20°左右。前者处于断裂带发育的幼年期,变形程度较弱,趋势带宽度小,断裂密度小;后者处于断裂带发育的青年期,变形程度强,趋势带宽度大,断裂密度大,形成与断裂相关的圈闭数量多,油气聚集能力高于前者。根据断裂趋势带演化阶段、发育特征和源藏匹配关系,认为断裂趋势带变形强度是控制油气富集程度的关键因素。王家岗断裂趋势带成藏模式为“幼年期弱变形—单洼供烃成藏模式”,八面河断裂趋势带成藏模式为“青年期强变形—双洼供烃成藏模式”     

吉林大黑山条垒南段构造特征及隆升时代

大黑山条垒南段,靠近佳-伊断裂西侧发育有一构造变形带,构造带内西部远离佳-伊断裂的岩石表现为韧性变形,东部靠近佳-伊断裂的岩石表现为脆性变形,岩石的变形特征自西向东呈现出由韧性到脆性渐变的规律,这主要是由大黑山条垒的差异隆升造成的.本文认为大黑山条垒的隆升始于早白垩世泉头组地层沉积之后,自晚白垩世之后一直处于隆升状态,遭受剥蚀,缺失晚白垩世以来的地层沉积.     

青藏高原东北缘海原断裂带晚新生代构造变形

海原断裂带是青藏高原东北缘的边界断裂带,其新生代以来丰富的构造变形样式是研究高原向北东方向扩展的天然实验室。采自断裂带上盘南华山的磷灰石裂变径迹热年代学结果、横跨海原断裂带的地震反射剖面分析揭示了海原断裂带晚新生代以来经历了先逆冲、后走滑的两阶段变形过程。海原断裂第一阶段强烈的北东方向逆冲推覆变形始于(12±3)Ma,造成了断裂上盘山体的快速隆升与断裂下盘的挠曲变形,同时,破坏了高原东北缘新生代巨型沉积盆地。海原断裂这种挤压变形代表了青藏高原在约12Ma扩展至现今高原东北部,使其成为高原东北缘的最新组成部分。约5.4Ma,海原断裂第二阶段变形以不断增加的左旋走滑分量为特征,沿断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的六盘山、马东山以东西向的地壳缩短调节吸收。海原断裂上新世左旋走滑运动,可能主要是青藏高原东北缘北东向挤压变形作用后期高原东北部物质沿其主要边界断裂向东有限挤出的结果。     

四川汶川地震断裂活动和次生地质灾害浅析

为了揭示汶川地震断裂活动与次生地质灾害的关系,在对汶川地震重灾区进行快速调查的基础上,分析了影响汶川地震的龙门山断裂带震后的断裂活动、地表破裂与崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害发育特征的关系。野外调查发现,龙门山3条断裂带的地表变形破坏（包括沿断裂带的道路、农田、建筑物和边坡变形破坏）特征具有明显的差异性和分段性,映秀-北川断裂地震活动最剧烈,南坝-关庄断裂、灌县-安县断裂、平武-青川断裂等活动性次之的“横向”差异性,以及龙门山断裂带由南向北地震活动性减弱的“纵向”分段性。地震断裂活动的差异性和分段性明显控制了崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害的发育特征,即映秀-北川断裂区域的次生地质灾害规模大、分布密度大、危害严重,沿其余断裂的次生地质灾害危害相对较轻。     

榆神矿区采煤失水危险性分区研究

以榆神矿区区域地质资料为依据,总结了该区煤层与含(隔)水层空间组合类型; 采用三维数值模拟方法,根据塑性条件、破坏准则及应力判别,模拟首采煤层与含(隔)水层空间组合类型下导水裂隙带高度; 通过对比钻孔探测法与数值模拟法,发现数值模拟法具有可行性; 利用模拟结果,绘制矿区导水裂隙带高度空间分布图,总结矿区导水裂隙带高度的整体分布规律; 对比导水裂隙带高度与其首采煤层上覆岩层厚度,总结矿区采煤失水危险性,并进行采煤失水危险性分区; 通过控制采煤失水危险区域的采厚可以达到“保水采煤”的效果。本研究对榆神矿区后期安全生产具有重要的理论意义与实际价值。     

煤中显微裂隙的成因类型及其研究意义

分析、归纳了大量的扫描电子显微镜观测结果，以煤岩学、构造地质学研究为基础，依据煤中显微裂隙的形态，大小、排列组合等发育特征，将内生裂隙进一步划分为失水裂隙，缩聚裂隙、静压裂隙，将外生裂隙进一步划分为张性裂隙，压性裂隙，剪性裂隙，松弛裂隙，描述了各类隙的发育特征，探讨了裂隙的演化，识别和影响裂隙发育的因素，裂隙成因类型的研究，有助于判断不同裂隙对煤储层渗透率的贡献。     

鄂尔多斯盆地东缘MG区块煤层裂缝发育多尺度预测

查明煤层裂缝的发育特征,对于煤层气开采及井下煤矿安全生产都具有重要意义.测井及地震是煤层裂缝的地球物理识别的有效手段,针对鄂尔多斯盆地东缘MG区块,利用电成像、电阻率、密度、声波时差、自然伽马、中子孔隙度和阵列声波等测井曲线对8+9号的煤层小尺度裂缝的地球物理响应进行了描述;利用OVT(Offset Vector Ti...     

Non-destructive characterization of coal samples from China using microfocus X-ray computed tomography

This paper demonstrates capabilities of microfocus X-ray computed tomography (µCT) in characterizing the development of coal porosity and fractures. For the investigated coals, the CT number of minerals, pores and coal matrix are approximately 3000, < 600 and 1000–1600 Hounsfield unit (HU), respectively. The total CT number of analyzed coals mainly relate to the density, coal maceral composition, and proportion of minerals and pores. Although the estimated porosities by segmentation method show some uncertainty, the results correlate well with the analyzed porosities by helium gas method and water-saturated method. The aperture, spacing and spatial distribution of fractures, and mineral morphology are semi-quantitatively evaluated by µCT using a computer-aided design. The slicing analyses of coals demonstrated that distributions of porosity in coals are highly anisotropic. The spatial disposition of pores, fractures and minerals is the most important factor that influences coal porosity and permeability. In spite of the limitation of low spatial resolution (70 μm) and some ring artifacts of X-ray, µCT has major advantages in non-destructive detection and 3D visualized characterization of pores, fractures and minerals compared to traditional methods.     

高瓦斯煤的渗透性试验

煤岩体变形和强度以及流体在多孔隙裂隙煤中的渗流规律,是高瓦斯煤层开采中关注的问题。阐述了高瓦斯煤力学介质属性、微结构模型、渗透特性及其孔裂隙和破碎块度的分形特征;利用电液伺服岩石力学试验系统,以数控瞬态渗透法进行了煤样全应力应变过程的电液伺服试验,研究了全应力应变过程中煤样渗透性的变化特征。试验结果显示:煤样的力学性能与其微结构和微孔隙特征密切相关,渗透率变化与试样内部裂隙发展变化过程密切相关。     

基于CT扫描的煤岩孔裂隙表征

煤岩中孔隙与裂隙的结构、形态等特征直接影响煤层气在煤层中的聚集和运移。为对煤岩中孔裂隙类型及孔裂隙的空间分布进行表征,选取宁武盆地中煤阶煤岩,利用微CT扫描技术对煤岩进行扫描获得CT图像,运用FDK算法重建煤岩的灰度图像并基于宏观孔隙度值对灰度图像进行二值化分割,对CT图像中的微裂纹目标进行了识别;利用CT扫描获得的图像依据煤岩中基质、孔裂隙及矿物组分均表现出不同的CT值分布,实现了煤岩中孔裂隙的三维建模,对煤岩中孔裂隙的尺度以及空间分布进行综合表征。研究成果为后期研究煤岩中气体吸附-解吸-渗流的多尺度过程奠定了基础。      

Growth characteristics and genetic types of pores and fractures in a high-rank coal reservoir of the southern Qinshui basin

In this paper, field investigations such as underground coal wall observations and core log analyses have been conducted and combined with laboratory experiments such as the mercury intrusion method, the low-temperature liquid nitrogen adsorption method, photomicrography and scanning electron microscopy (SEM) to study the growth characteristics and genetic types of pores, micro-fractures and macro-fractures in coal bed #3 of the southern Qinshui basin, and to analyze the connections between pores and fractures. The results show that this coal bed prioritizes micropores and transition pores (i.e., intermolecular pores and residual gas pores), followed by macropores (i.e., plant tissue pores and intergranular pores). Mesopores (metamorphic gas pores) do not develop. Moreover, coal bed #3 contains a considerable number of closed and semi-closed pores. It develops two groups of exogenous fractures and cleats (i.e., endogenous fractures) and the formation is controlled by a paleotectonic stress field. The cleats have a relatively small density and are usually filled by calcite and other minerals, which are harmful to the permeability of the coal bed. Shrinkage micro-fissures, static pressure micro-fissures, structure micro-fissures and ultramicroscopic fissures are all widely developed and are not filled by minerals. Micro-fissures are important channels for the connections between pores and cleats. Ultramicroscopic fissures cut through some gas pores. These two types of fractures improve the permeability and connectivity of the coal bed and are important links between different sizes of pores and fractures. There are three levels of connections between pores and fractures, namely, connections between ultramicrostructures and microstructures, connections between microstructures and cleats and connections between cleats and exogenous fractures.     

中梁山南矿不同尺度煤体变形特征

多尺度观察和综合分析是煤体变形研究的基本要求。从煤层、手标本和显微尺度上分析了中梁山南矿煤体变形特征。结果表明,区域褶皱作用是控制井田内煤层厚度变化的主要因素,逆断层作用造成局部煤层厚度增大;在宏观和显微尺度上构造煤具有相似的变形特征,表现为随着构造变形程度增强,煤中裂隙的密度加大,粒度变小,煤体强度降低;碎裂煤裂隙表面独特的条纹结构可能是煤体静态剪切破裂的结果,而鳞片煤中大量的摩擦面则是煤体动态剪切变形的产物。      

煤中游离甲烷气含量的模拟试验

煤储层具有大量的裂隙和孔隙,这些孔容为游离气的储集提供了必要条件;而煤中游离气含量对煤层气藏的开发影响较大。通过对不同粒径煤粉的游离气含量模拟试验,实测了不同粒径煤粉在吸附甲烷12 h后排出的气量,并计算出其中吸附气量和游离气量的大小,分析了煤层裂隙和孔隙中游离气的含量。研究认为:煤破碎过程中,煤中裂隙和孔隙的破坏使煤层表面裸露,减少了煤中游离气的储集空间,游离气含量也随之减少;对于不同粒径的煤粉,其游离气含量占总气量的6.3%~17.3%,且煤粉粒径越大,游离气含量越多。      

单轴加载煤孔裂隙各向异性核磁共振特征

为了研究煤孔裂隙各向异性,进一步揭示煤微观结构及物性特征。选取平顶山矿区八矿煤样,采用核磁共振（NMR）方法,对比分析单轴加载前后煤样的横向弛豫谱（T₂）特征和核磁成像（MRI）特征。实验结果表明,煤的T₂谱特征具有显著的各向异性:平行于层理且垂直主裂隙X方向T₂谱为3峰谱图,平行于层理且平行主裂隙Y方向T₂谱为双峰谱图,垂直层理Z方向T₂谱主要以单峰为主;单轴加载后煤样T₂谱面积、孔隙度减小,X、Y方向煤样孔隙变化引起的峰面积所占比例下降,裂隙变化引起的峰面积占比例上升;Z方向裂隙变化引起的峰面积占比例下降;MRI揭示出,单轴加载后平行层理方向煤样孔裂隙大部分闭合,部分裂隙产生径向变形;加载方向裂隙大部分闭合,压实效应显著。综上所述,单轴加载下,煤样各向异性特征显著,同时表明核磁共振技术是研究煤孔裂隙微观变化的有效手段。