灰岩微观孔隙的三维定量描述及其对变形的影响

岩石的力学行为是由其微观的岩石物理性质和微观结构所最终决定的.因此在岩石物理学中描述孔隙结构及其几何性质如孔隙大小、形状、弯曲度和连通性有着极其重要的意义.研究孔隙结构的传统方法是光学显微镜和扫描电镜.微米CT (microCT)作为一种新的三维成像技术为研究岩石孔隙结构的复杂性提供了新的视角,这对理解岩石的孔隙结构及其对岩石的物理性质的影响,以及岩石破坏的演化及其与破裂微观力学的关系有极大的帮助.     

岩石圈流变实验研究的进展

岩石高温高压变形实验是了解地球内部物质流动特性的最直接的手段 .本文概述了近年来岩石流变实验研究的一些成果 ,重点总结了水和部分熔融对上地幔顶部橄榄石流变行为的影响 ,以及地壳多相岩石流变实验研究的一些成果 .     

地震岩石物理研究概述

地震岩石物理是研究岩石物理性质与地震响应之间关系的一门学科,它通过对各种岩心资料、测井资料和地震资料进行综合分析,研究岩性、孔隙度、孔隙类型、孔隙流体、流体饱和度和频率参数等对岩石中弹性性质的影响,并提出利用地震响应预测岩石物理性质的理论和方法,是地震响应与储层岩石参数之间联系的桥梁,进行定量储层预测的基本前提.在查阅了大量相关资料的基础上,对国内外地震岩石物理研究现状进行了详细的概述,并总结了其存在问题和发展前景.     

岩石物理性质学术讨论会在北京召开

根据国家地震局地质研究所刘若新研究员、马瑾研究员、国家地震局地球物理研究所耿乃光副研究员的倡议,中国地震学会地震地质专业委员会和构造物理专业委员会联合召开了岩石物理性质学术讨论会.会议于1991年6月28日在北京国家地震局地质研究所举行.来自国家地震局、中国科学院、石油工业部、国防科工委和高等院校等系统的十多个单位,30多位从事岩石物理性质实验研究的科学工作者出席了会议.     

地幔是由什么组成的

“橄榄岩是主要成分”已成定论地球有地壳、地幔和地核三层构造,这是众所周知的。那么,“橄榄石”是何物呢?人们认为,大约地球的一半,即地壳和地幔,是由岩石组成的。而且,地幔是由被称为“橄榄岩”的岩石或以“橄榄岩”为原料的物质所组成,在目前已成“定论”。所谓橄榄石就是构成“橄榄岩”的最重要的矿物,即主要成分。因此,根据上述定论,可以说橄榄石就是地幔的主要成分。但是,笔者想在本文中对这一“定论”本身重新进行探讨。那么,“橄榄石”和“板     

岩石应力对钻孔附近的弹性波波速的影响

目前,地球物理学界普遍采用岩石的细观力学模型来解释岩石的声弹现象(即岩石应力状态的改变会造成岩石的弹性波波速的改变),认为岩石内部的微裂隙分布和取向在加载应力的作用下会发生改变,使岩体的宏观物理性质发生变化,从而影响到岩石的弹性波波速.     

高围压条件下岩石的力学性质温度效应

以往的研究表明,地面条件下岩石力学性质与其在深部高温高压环境中的力学性质是有很大差别的.因此,研究深部地球物理问题,必须讨论深部岩石介质在相应的高温高压条件下的力学和物理性质.     

变形过程中岩石P波速度场的空间变化

在一次地震之前,在不同观测点测量岩石中弹性波速度,经常得到不同的结果.这一现象提示我们:岩石破坏前,其物理性质的变化在空间上的分布是不均匀的,破坏前兆的获得应该建立在对岩石性质的空间分布,即对物理场分析的基础上. 本实验观测了岩石样品在单轴压缩下,P波走时空间分布变化的全过程.实验表明:在岩石的破坏过程中,岩性的空间分布具有同步性变化的中长期前兆和差异性变化的短期前兆的特点.在岩石接近破坏时,岩性的变化表现出严重的不均匀性.岩石的整个破坏过程可以看成岩石的物性分布是由无序向有序的演化,即是一个熵减小的过程.      

地震岩石物理研究进展

地震岩石物理(Seismic Rock Physics)是研究岩石物理性质与地震响应之间关系的一门学科,旨在通过研究不同温度压力条件下岩性、孔隙度、孔隙流体等对岩石弹性性质的影响,分析地震波传播规律,建立各岩性参数、物性参数与地震速度、密度等弹性参数之间的关系.本文主要论述了半个多世纪以来,国内外地震岩石物理在岩石、流体基础研究、烃类检测等方面取得的主要进展,并分析目前国内岩石物理的研究现状、存在的问题、最新研究动向及展望.     

守护幸福的“太阳宝石”

不论出生在哪个月份,每个人都拥有一种专属的宝石生辰石,能够辟邪护身,守护爱情,带来好运。那些美丽得如梦似幻的宝石,闪亮着璀璨的光芒,能够守护一切纯粹而美好的情感。八月的生辰石,就是橄榄石。它有许多传奇。埃及人称橄榄石为"太阳的宝石",相信它有太阳的力量,佩戴它的人可消除夜间的恐惧,可以驱除邪恶,降伏妖魔;而在美国夏威夷,人们称橄榄石为"火神"的眼泪,也许是因为当地橄榄石大多产在火山口周围的火山岩石中,斑斑点点,仿佛是火山喷出的泪滴,包裹在黑的火山岩中。     

橄榄石的同系温度T/T_m:对上地幔蠕变与橄榄石组构转变的启示

同系温度为晶体材料的绝对温度(T)与其熔点(T_m)的比值,是对比晶体流变强度的重要参数之一.橄榄石(Mg,Fe)_2Si O_4的熔点随含铁量和含水量的增加而降低,随压力增加而升高,高压下橄榄石的相变可导致熔点随压力发生不连续变化.本文对前人的铁橄榄石(Fe2Si O_4)熔融实验结果进行校正,确定铁橄榄石-γ相Fe2Si O_4-熔体的三联点位于6.4GPa和1793K.然后使用广义混合律建立了常压至6.4GPa,无水橄榄石的固相线和液相线与含铁量和压力的关系.橄榄石T/T_m随深度的变化可用于定性对比具有不同热状态和橄榄石成分的上地幔流变强度,T/T_m=0.5的深度界定了上地幔从半脆性变形到完全塑性变形的转换深度.克拉通岩石圈地幔的橄榄石T/T_m显著低于造山带和伸展盆地,一直到岩石圈-软流圈边界才与周围地幔趋于一致(T/T_m0.66),表明克拉通的岩石圈强度较高.此外,使用T/T_m分析橄榄石的变形实验结果,发现含水量对橄榄石组构的影响与压力密切相关,但是水对橄榄石流变强度的弱化作用及其与橄榄石同系温度的关系尚需进一步研究.低于6.4GPa(200km),T/T_m控制了橄榄石[100]和[001]位错滑移的转变.在上地幔10~-(12)~10~-(15)s~(-1)的应变速率和低应力条件下,橄榄石[100](010)位错滑移系(A型组构)的稳定域为T/T_m0.55~0.60.T/T_m0.55~0.60时,[001]位错滑移更易于发生,低T/T_m使橄榄石的主控位错滑移系转变为[001](100),形成C型组构.这与天然变形的橄榄岩普遍发育橄榄石A型组构,而超高压变质带中经历了深俯冲的橄榄岩发育橄榄石C型组构一致.而[001](010)位错滑移系(B型组构)受T/T_m和应力的共同影响.因此,橄榄石的同系温度建立了将变形实验结果外延到上地幔流变的桥梁.克拉通地区的上地幔地震波各向异性需要一个四层模型来拟合:上层为残留的A型组构,中间为B型组构,岩石圈-软流圈边界为新生的A型或B型组构,以及Lehmann不连续面之下以扩散蠕变为主的软流圈地幔.对橄榄石组构转变机制的认识是通过地震波各向异性追踪上地幔含水量的分布和地幔流动的关键.     

脆性岩石损伤及物理性质演化的实验研究

地壳岩石均含有一定数量的缺陷损伤,是强非均质和各向异性材料,性质复杂,取决于其所处的构造和地质环境。实验表明,裂纹对岩石的孔隙度贡献不大,几乎可以忽略,但却是影响岩石有效弹性性质的主导因素而非孔隙。增加裂纹损伤会显著地引起岩石物理性质,包括强度、弹性性质、力学性质以及各向异性等的变化。另外,大部分地壳岩石的裂纹和孔隙都处于流体饱和状态,裂纹中的流体通过化学和力学作用显著影响岩石性质的变化。因此理解脆性岩石受力变形过程中的损伤和物理性质的演化具有重要意义,是岩石力学的长期目标之一。     

大陆岩石圈流变与地震波速各向异性

岩石的流变决定了地球各时空尺度的变形,是理解大陆岩石圈构造演化的关键.岩石流变学的研究主要通过高温高压流变学实验和天然变形岩石的多尺度观测来实现,目前已经积累了大量的数据.本文总结了岩石圈不同深度主要造岩矿物,包括橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石、斜长石、石英和云母的流变机制、组构类型以及地震学性质;介绍了岩石圈地幔橄榄岩、榴辉岩、基性麻粒岩、斜长角闪岩和长英质岩石的高温高压实验和天然变形观测进展,包括流变学强度和行为、地震波速和各向异性等;以青藏高原为例,讨论了岩石流变学研究在解译地震波速各向异性的定量化约束作用.将矿物变形组构与地震波各向异性相结合,有望在岩石圈流变学机制和结构的研究中取得重要突破.     

水在橄榄石中溶妥解研究的固体传压高温高压实验方法

人们关注地球深部水对地球介质的力学和物理性质影响，以往实验研究大都用气体设备在几百ＭＰａ的低压力下进行的。为实现深部高压条件，本文用固体传压技术在１０００－１３００℃，１．０－２．０ＧＰａ温压条件进行橄榄石晶体内水溶解度实验研究。     

三维微观孔隙结构与岩石变形机制及输运特性

正岩石是一种有着复杂内部结构的非均匀材料。在较小的尺度上,岩石含有各种不同的矿物颗粒、胶结物、孔隙和微裂纹等微观特征。孔隙是岩石微观结构的重要组分之一,是岩石微观非均匀性的重要体现。孔隙对岩石的力学性质、输运性质和其他岩石物理性质有重要的影响。因此:应该在岩石力学和岩石物理学中描述孔隙的几何特性,如孔隙大小、形状、弯曲     

辉长岩的破裂研究

在济南辉长岩的三轴压缩实验(3=1.3kb)中, 通过显微镜观测了岩石内部微裂纹的发展.实验结果说明, 在低应力状态下, 微裂纹主要出现在岩石矿物结晶颗粒内部, 其方向主要取决于矿物颗粒的结晶学形态.当应力达到岩石强度80%左右时, 在样品中部某一对角线附近, 微裂纹密度较高, 出现一些穿过几个矿物颗粒的微断层.微断层的取向与外力应力场有明显的关系, 一般与1成40左右的夹角.本实验还同时测量了样品弹性波的速度(Vp, Vs)和体积变化.实验表明, 岩石内部微裂纹的发展以及微裂纹对岩石物理性质所产生的影响, 是与晶体颗粒的尺度有关.      

亚洲-太平洋活动边缘及亚太毗邻地区的软流层

本文把软流层理解为上地幔中形成的低粘滞性层,它的形成与这部分地幔的温度接近该深度上岩石的固化温度有关。如果内部的温度高于这些岩石的固化温度,该层将会出现部分熔化带。在更大的深度上,流体静压力对粘滞性和熔化温度的影响超过了地幔温度对它的影响,这便导致岩石粘滞性增大及部分熔化带消失。因此,软流层应当有比较明显的顶部和底部。由于温度、压力、岩石成分的不同,软流层的深度、厚度、岩石的物质成分及其物理性质也会随之改变。当粘滞性改变和出现部分熔化带时,不同的物理性质的反应亦不同:密度和速度改变     

渗流场参数与地震波场参数的关联关系研究综述

地球表层岩石是由不同尺度的岩石骨架、孔隙、以及孔隙中的流体物质相互作用形成的.研究含有孔隙和裂缝的复杂岩石介质中的地震波传播效应一直是石油地球物理勘探领域的热点.因此,许多学者对复杂岩石介质的渗流特征,和地震波的传播与衰减进行了大量的研究.本文在回顾孔隙介质的地震波的传播与衰减理论发展的基础上,首先介绍了孔弹介质的非局部Biot理论,并用它预测负频散现象,然后介绍了实验观测到的波的衰减与岩石物理性质(如孔隙度和渗透率)的关系,最后,给出了对渗流场和地震波的传播与衰减的认识,并对它们之间的相互关系做了一些展望.     

地震学科普之窗(六)——地球内部动力学

地球内部的结构大地君 莱先生果然也喜欢宝石呀.莱助教 啊?宝石?大地君你一直在说8月的生日石什么的……莱助教 是的,8月的很好."橄榄石"毕竟是构成地幔的矿物质.地幔可是个宝石箱呀,一定想去看看吧.从美丽的绿色变向深蓝色的上地幔,最终变成褐色的下地幔,从这里再往前就是铁的世界.在岩石和铁的边界,我们似乎可以看到什么.     

水在橄榄石中溶解度研究的固体传压高温高压实验方法

人们关注地球深部水对地球介质的力学和物理性质影响．以往实验研究大都用气体设备在几百MPa的低压力下进行的．为实现深部高压条件，本文用固体传压技术在1000-1300℃；1．0～2．0GPa（相当上地幔）温压条件进行橄榄石晶体内水溶解度实验研究．实验表明，固体传压技术用于晶体“含水”实验研究是一种有效方法；研究证实，与低压实验一样，高压下水赋存在橄榄石晶体中仍以H离子作为“杂质”进入晶体缺陷为主要形式，并发现水的溶解度与实验压力相关，