用动态重结晶石英颗粒的分形确定变形温度及应变速率

韧性变形岩石中动态重结晶石英颗粒边界形态具有自相似性，表现出分形特征。动态重结晶石英颗粒边界的分形维数随温度的升高而减小，随应变速率的增加而增大，可作为韧性变形温度及应变速率的标度计。适合重结晶石英边界分维值的计算方法有封闭折线法和面积周长法。鲁西青邑韧性剪切带中糜棱岩动态重结晶石英颗粒边界具有自相似性，分维值为1.228～1.326，初步估算出古应变速率为10     

构造岩体积应变率与质量迁移率关系分析——以郯庐断裂长英质构造岩为例

构造岩质量迁移率与体积应变率关系的研究，是对经典构造岩石学领域的拓展和补充，具有广泛的理论和经济地质应用前景。利用质量等比线的原理、方法，对郯庐断裂浮槎山构造岩进行分析得知，在原岩变形变质为构造岩的过程中，     

郯庐断裂安徽段桴槎山韧性剪切带的形成时限初探

测算全新世之前地质事件过程时间(需要精度万年级),没有现行可以采用的定年方法(误差精度百万年级),因此有必要探索构造地质自组织的时限定年方法(万年级)。本文以滨西太平洋构造系郯庐断裂带为实例,通过石英位错密度法测得差异应力σ分别为:糜棱岩化岩石为141.17MPa,糜棱岩为191.88MPa,超糜棱岩为223.31MPa;相应的应变速率分别为3.760×10-13s-1、7.705×10-13s-1和1.087×10-12s-1;体积因子fv相应依次为0.7923、0.6340和0.5886;所得构造形成时限t依次为2.08×104a、1.83×104a和1.44×104a。为检查精度,对同一剪切带不同应变强度样品进行系统内的比较分析,剪切带边缘样品的t值明显大于剪切带中心部位,在目前尚无地球化学方法可供借用检验的条件下,本文首次提出的自检验方法是一种提高精度的有效尝试。文中有关时限定年的系统讨论,是对以往时限定年的校正和总结,这有助于构造地质学定量化的发展,也是对构造年代学的一项补充。     

斜向走滑构造分形和变形分解——以滇西北金沙江结合带为例

从分形和变形分解的角度讨论了滇西北金沙江结合带斜向走滑构造分形和变形分解的某些特征。     

构造弱变形区自动有限应变测量-以石英砂岩为例

有限应变测量是研究岩石变形特征的重要研究内容。为了提高岩石有限应变测量的精度与速度,改变手工测量岩石有限应变耗时、枯燥的状况,应用多重图像限制的自动种子区域生长算法,以大青山地区为例,对如变形区内的石英砂岩有限应变进行了自动测量。该算法综合多个图像、利用色彩信息,不需要特殊设备即可对颗粒进行自动识别。算法还在叠加后的图像中,应用了修改的Canny边缘检测算法增强颗粒边界与内部的对比度。识别结果与手工测量的颗粒,在质心坐标、面积、长轴、短轴、有限应变测量方面具有很大的相似性。      

网络RTK在活动构造变形分析中的应用——以川西南大塘断裂为例

在活动构造研究方面,传统RTK技术常用于局部的地表测量,测量距离受限于信号的地形影响。而网络RTK技术基于全国区域性的基准站网,通过移动通信可以实现百公里以上尺度厘米级精度动态测量,在构造地表分析方面具有广阔应用空间。本文以横跨龙门山地区的大塘断裂为试验对象,利用网络RTK技术测量了一条长度17.7 km的地表剖面。测量结果表明,尽管大塘断裂局部受到强烈的侵蚀作用不易识别,但网络RTK测线能够反映出区域性的褶皱变形特征。结合深部地震剖面进行定量分析发现,地表的冲积扇发生反坡向的构造抬升,与深部的断层扩展褶皱变形对应。进一步参考年代学数据计算得出,横跨大塘断裂的第四纪构造缩短速率为0.29±0.04 mm/yr。试验分析结果表明,网络RTK技术可以用于大尺度、高精度的构造变形分析,识别区域性的构造变形。

     

断裂构造发育过程与控矿构造形成演化——以邹家山铀矿床为例

热液脉状矿床主要受断裂控制,控制矿脉就位的含矿(赋矿)构造绝大多数是规模比较小的次级断裂或裂隙,而主干断裂普遍被认为是导矿构造或配(运)矿构造,但往往不含矿,甚至没有一点与矿化有关的蚀变痕迹、或成矿流体经过的痕迹。从岩石力学破裂准则看,是最先形成有微孔隙或缺陷存在的微破裂,微破裂逐渐扩展形成小断裂,最后贯通形成主断裂;相关模拟实验也证实存在基底断裂的情况下,盖层破裂的发育过程是最先出现R裂隙、其次是P裂隙、再是D裂隙,最后贯通成具辫状结构的主断裂带。邹家山铀矿床含矿构造是在"X"剪节理基础上发展起来并经持续(递进)变形而形成的"弧形断层面夹透镜状岩块"组合,控制矿带或矿体群的构造是北东东走向、倾向北北西中偏缓倾角、具有左行正断的隐性断裂带。含矿裂隙经历初成、成型和成矿三个阶段演化,成矿后经历邹家山-石洞主断裂贯通和隆升剥露两个阶段演化,最终形成目前的保存状态。     

构造应变与砂岩成岩的构造非均质性——以塔里木盆地库车坳陷研究为例

孔隙性砂岩在应变过程中首先发生应变局域化并形成肉眼不易识别的变形条带(deformation band),这与低孔隙性的碳酸盐岩的应变效应迥然不同.实例分析说明,天山南缘库车坳陷后期构造变形强烈,自白垩纪以来构造应变具有南北分带、东西分异的显著特征.结合盆地构造格架以及砂岩物性分布特征,本文提出了该区六类砂岩储层改造的构造样式,并描述了其中砂岩的构造非均质性.其中深层卷入型(3类)主要发育于盆地西部,而浅层卷入型发育于盆地东部,其分布受基底构造、盐煤等滑脱层、近南北向的调节断裂、盆山边界接触方式的控制.除变形条带外,研究发现本区最大埋深大于6500～7000m的白垩系致密砂岩的应变属性亲近灰岩,其由于后期抬升或深层次构造应变将容易导致裂隙的发育,这一点在有效储层预测中值得重视.     

快速沉积引发的软沉积物变形构造特征——以灵山岛下白垩统浊积岩为例

灵山岛修船厂剖面发育了多种类型的软沉积物变形构造,其中一些变形构造的要素发生了定向倾斜,影响因素尚不明确。结合野外露头观察和室内分析等方法,研究了变形构造的形成过程、触发因素和地质意义。结果表明：修船厂剖面的两套浊积岩之间发育了负载—挤入构造、泄水—沉积物充填构造和微断层等软沉积物变形构造;变形机制主要是流体化,触发因素为浊流的快速沉积导致的载荷压力。变形构造的形成过程主要与密度倒置梯度和横向剪切力两个驱动力有关,其中横向剪切力来源于浊流的流动,导致变形构造的要素发生定向倾斜。变形构造的要素的倾斜方向为SEE,指示古水流主要来自SEE方向,与浊积岩序列内底痕指示的古水流方向一致,说明浊流快速沉积形成的软沉积物变形构造能够指示古水流或古斜坡方向。     

压实膨润土膨胀变形的分形计算方法

分形计算方法能较准确地计算膨润土的膨胀变形,但系数K没有确切的计算方法,限制了该方法的广泛应用。基于双电层（DDL）理论和分形方法在双电层膨胀下都适用的理论事实,提出在双电层膨胀条件下采用DDL理论推导出分形方法中系数K的方法,并计算出商用膨润土的K值为9.15。对商用膨润土进行了N2吸附试验,利用等温吸附数据计算出该膨润土的表面分维为2.65,然后根据得出的系数K和表面分维采用分形方法计算了膨润土的最大膨胀率并与膨胀试验结果作对比。结果表明,分形方法的理论计算和试验结果基本一致,尤其是在施加压力较大而膨胀变形较小的情况下,分形计算方法计算结果比起双电层理论更符合试验数据。     

一种计算断裂信息维的方法及其应用

对断裂数据化处理,得到断裂控制点。以断裂控制点为约束,对断裂进行点插值,以单个统计单元为视窗,统计落入不同栅格内的插值点数目,进而求得插值点落入不同栅格的概率,对变量数据拟合,得到断裂信息维以及相关系数。将该思路应用在金湖凹陷阜二段断裂分形评价中,分别计算了断裂长度信息维、面积信息维。结果表明,90%以上的统计单元相关系数0.9,断裂发育区具有较高的自相似性,断裂总体分形特征曲线的相关系数0.999。金湖凹陷断裂的计算表明,该思路是测量断裂信息维的有效方法,能够提高工作效率,具有较好的应用前景。     

陆相页岩微观孔隙结构及分形特征——以徐家围子断陷沙河子组为例

为揭示陆相页岩微观孔隙结构特征,应用低温氮气吸附-解吸实验,结合扫描电镜分析、有机碳测定及X射线衍射等手段,分析页岩有机质和矿物组成,厘清孔隙结构和分形特征,并探究其影响因素。结果表明：沙河子组陆相页岩矿物组成以黏土矿物、石英和长石为主。储集空间类型主要为黏土矿物粒内孔、长石溶蚀孔和颗粒边缘孔,有机孔隙不发育。氮吸附曲线主要呈现为Ⅳ类吸附曲线,发育H2和H3两类迟滞回线,其中H3型比表面积较低,平均孔径较大,宏孔含量较高。页岩孔体积主要由介孔和宏孔贡献,比表面积主要由介孔贡献。孔径分布呈现双峰态,左峰约为2.7 nm,右峰分布在20~70 nm。页岩发育两段分形特征,分形维数显示H3型页岩孔隙结构非均质性及复杂性较弱。孔隙结构主要受矿物组成控制,与TOC无明显相关性,微孔含量与比表面积越高,宏孔含量与平均孔径越高,页岩孔隙结构越复杂,越不利于页岩气的运移及产出。陆相页岩因沉积环境控制下赋存的腐殖型有机质,从本质上影响了其孔隙空间、孔隙结构及页岩气富集特征,与海相页岩区别显著。     

Relationship between the fractal dimension of orthopyroxene distribution and the temperature in mantle xenoliths

As rock textures reflect the physical conditions and the mechanisms of formation of the rocks, new approaches are used for improving texture analyses, both qualitatively and quantitatively. Pioneer work has recently boosted interest in fractal analysis for quantifying and correlating patterns. Fractal‐like patterns relate to a degree of multiscale organization, and fractal dimensions (FD) and their potential variations can be used to infer the physical conditions of rock formation at various scales of observation. Here, we characterize quantitatively the shape and distribution of orthopyroxene grains in ultramafic xenoliths in terms of FD and their relation with temperature of equilibration. Fractal analysis has been applied to several populations of mantle xenoliths: 7 xenoliths collected in the vicinity of Pico Santa Isabel on Bioko Island, an alkaline basaltic volcano in oceanic domain (Gulf of Guinea, Equatorial Atlantic), 9 samples from Sangilen, in the Agardag alkaline lamprophyre dyke (Russia), and 11 samples form Śnieżnik (Lutynia, Poland), in the continental domain. Fractal analysis has been conducted to characterize the degree of complexity of the petrographic textures: it is indeed known that large values of FD are associated to more complex textures. The correlation here observed between the orthopyroxene fractal dimension and the temperature of equilibration suggests that FD captures a significant textural feature directly related to the temperature (i.e. generated by a temperature‐controlled process). The significant difference in the FD–T correlation observed for the continental and oceanic mantle domains suggests that the mechanical and rheological behaviour is distinct in the oceanic and continental lithospheres. These first promising results should be confirmed by analysing other mantle suites of rocks in different geodynamic settings. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于声发射的盐岩变形破坏过程的分形与损伤特征研究

为研究盐岩变形破坏过程中损伤变量和分形维数之间的关系,对取自某地的纯盐岩开展了单轴压缩和三轴压缩试验。在基于声发射振铃计数的损伤模型和基于声发射定位点空间演化的分形维数计算的基础上,对盐岩变化破坏过程中的损伤变量和分形维数进行了研究。研究表明：在盐岩变形破坏过程中,盐岩分形维数逐渐降低,损伤变量逐渐增加,且分形维数下降的各个阶段与损伤变量增加的各个阶段相对应;盐岩变形破坏前分形维数不再明显下降,且不同应力状态下,盐岩变形破坏前分形维数不同;随着围压增大,盐岩变形破坏前分形维数逐渐降低,其中单轴压缩和三轴压缩应力状态时,分形维数分别低于2.42和2.31、2.20时,预示着试件内部损伤开始汇集,逐渐形成宏观破裂面,导致试件变形破坏;围压对盐岩声发射活动有明显的抑制作用,随着围压的增大,盐岩变形破坏过程中声发射活动逐渐减少,且在此过程中可以发现：在应力加载初期,盐岩分形维数快速下降时所对应的应力百分比逐渐增大,在应力加载后期,当盐岩分形维数不再明显减小时对应的应力百分比逐渐增大;在盐岩变形破坏的加载初期,损伤变量较小,能量释放较少;盐岩变形破坏前损伤变量增加较快,能量快速释放。     

一种测量断裂构造信息维的方法及其应用

基于分形理论,提出了一种快速测量单区和多区断裂构造信息维的方法。按直线、正方形、Koch曲线及Sierpinski垫片4种图形的测量结果,信息维测量值与其理论值之间最大的相对误差绝对值仅为0.5%,表明采用该方法测量出的信息维具有较高的可靠性和准确度。在某火山岩型铀矿田开展了该方法的应用试验。该铀矿田内有超过92%的铀矿床均位于断裂信息维大于1.24的区域内,说明断裂构造信息维越大,越有利于火山岩型铀矿成矿,从而为建立新的铀矿预测标志提供了新的思路和方法。     

中国旱灾分维及其灾情演变趋势研究

根据分形理论,首先分析了中国旱灾中的分形结构,然后运用常规统计方法分析了中国旱灾灾情的趋势,在此基础上探讨了对我国实施可持续发展战略的有益启示。     

珊瑚颗粒力学特性应变率效应试验研究

珊瑚单颗粒破碎特性与珊瑚砂高压缩性、剪缩性及良好蠕变性等宏观力学行为密切相关。珊瑚颗粒的应变率效应对于不同形式荷载作用下珊瑚砂强度与变形特性研究具有重要意义。对约300颗珊瑚颗粒进行0.1～50 mm/min位移速率下的单颗粒破碎试验,探讨加载应变速率对颗粒破碎强度、破碎模式、破碎能量及破碎分形的影响。结果表明,珊瑚颗粒破碎强度服从Weibull分布规律,且特征破碎强度随应变率的提高非线性增大;随着加载速率的增大,颗粒主劈裂破坏往往先于棱角的局部碎裂和表面研磨,相应的荷载?位移曲线呈现出由峰前“多峰”向峰后“多峰”现象转变;珊瑚颗粒破碎能量密度和破碎分形维数同样具有明显的应变率效应,且均与对数应变率呈线性正相关关系,表征能量耗散和破碎程度均随加载应变率的增大而增大。     

一种新的岩石节理面三维粗糙度分形描述方法

研究并提出一种新的岩石节理面三维粗糙度分形描述方法。首先,基于激光扫描数据将节理表面离散成三角网,并建立与剪切方向相关的三维均方根抵抗角的计算方法。其次,运用分形数学理论,提出一种新的基于三维均方根抵抗角的节理面粗糙度分形描述方法。最后,采用新方法对天然玄武岩节理和花岗岩张拉型节理的粗糙特性进行分析。研究结果表明,提出的新方法能够较全面地反映节理面的三维几何形貌信息,并能描述节理粗糙度的各向异性特性。研究成果为进一步建立岩石节理面的三维剪切强度公式和剪切本构理论奠定了基础。