西准噶尔及邻区的岩石圈密度结构特征及其构造意义

对西准噶尔及周边地区壳幔结构的研究是揭示准噶尔盆地演化的重要基础.利用最新的卫星重力场模型, 通过计算得到西准噶尔及周边地区的布格重力异常, 进而采用三维反演技术, 对西准噶尔及周边地区的地壳与上地幔顶部进行密度成像, 得到了0~80 km深度范围的密度异常结构.地壳密度分布显示古准噶尔洋壳有可能向NE和NW分别俯冲于西伯利亚板块和西准噶尔地块之下.上地幔顶部密度变化表明: 阿尔泰褶皱带具有相对较低的密度, 可能为古大陆巨厚的硅铝层所致; 哈萨克斯坦-准噶尔盆地具有相对完整的高密度结构; 天山褶皱带区域的密度大幅度变化刻画了超岩石圈断裂对岩石圈的切割以及岩石圈形变与构造活动的痕迹.      

库车坳陷区喀桑托开逆断裂-背斜带晚第四纪以来变形特征及活动速率

通过对喀桑托开逆断裂-背斜带的野外地质调查,对构造带的几何展布及断裂的晚第四纪新活动特征取得了新成果。研究认为喀桑托开逆断裂-背斜是拜城盆地北缘近EW向展布的活动逆断裂-背斜带,它由库热格热木-巴什基齐克逆断裂-背斜带和吐孜麻扎-喀桑托开逆断裂-背斜带组成,呈北缓南陡的不对称紧闭线状褶皱。喀桑托开逆断裂-背斜属典型的断层扩展褶皱,此类构造的地壳缩短主要是由控制背斜发展演化的断裂上盘整体抬升引起,褶皱隆起作用相对偏弱,变形量主要集中于断裂附近,背斜带晚更新世以来地壳缩短速率约为0.8~1.1 mm/a。通过对背斜南翼断裂古地震陡坎的测量,获得断层最后一次地震形成的陡坎高0.3~0.5 m,由此计算得到断裂全新世中期以来的垂直位移速率为0.3~0.45 mm/a,表明喀桑托开背斜带未来具备发生强震的构造条件。     

地质构造控矿的地球化学机制(摘要)

地质构造对成矿具有重要的控制作用。简言之,构造就是断裂和褶皱。从全球裂岩系到显微裂隙都是断裂;大小隆起和拗陷均可视为褶皱。断裂按深度分为岩石圈断裂、地壳断裂、基底断裂和盖层断裂。岩石圈断裂控制绿岩带、断褶带和裂谷系的位置。     

中国活动构造与地震活动

文中研究了中国活动构造与地震活动的关系 ,包括活动断裂、活动褶皱、活动盆地和活动块体与地震活动的关系。全部 8级、绝大部分 7～ 7.9级地震均发生在活动块体边界活动构造带内 ;但对内部有次级活动构造的块体而言 ,少数 7～ 7.9级地震和部分 6～ 6 .9级地震也可能发生在块体内部的活动构造带上。大地震与活动断裂、活动褶皱和活动盆地的关系十分紧密 ,70多次 7级以上地震的同震破裂带及其位移参数与活动构造完全一致 ,7～ 8级地震均发生在活动断裂、活动褶皱和活动盆地带内 ,仅个别地震由于发生在高原和高山区 ,情况不明 ,6～ 6 .9级地震则大约有 5 %～ 15 %发生在活动构造带外或者情况不明。由于中国各断块区应力环境的差别 ,各区活动构造变形和地震发震构造类型也有所不同 ,文中对不同构造区走滑型 ,逆断裂褶皱型和正断裂拉张型活动构造和地震发震构造模型作了讨论。     

天山北麓活动背斜带的变形特征

天山中段北麓发育有3排受逆断裂控制的背斜带,对这些构造带的研究有助于认识天山及其前陆盆地晚新生代构造变形的机理.基于地层变形分析,并结合前人的研究成果,从整体上探讨了这3排构造带的变形时间与基本模式.分析表明,天山北麓第Ⅰ排构造带的托斯台背斜自中新世褶皱作用明显;第Ⅱ排构造带吐谷鲁背斜于约6.0Ma开始生长,伴随发育同构造沉积即生长地层;第Ⅲ排构造带独山子背斜发育时间应晚于约2.6Ma.这一变形时间序列揭示天山北麓3排逆断裂-褶皱带的构造变形具有向前陆盆地逐步扩展的特征,并伴随产生幅度不等的地壳缩短.天山北麓约8～15km的地壳缩短总量表明,晚新生代以来构造驱动沿约130km宽的山麓带是相对均一的.     

显生宙褶皱带地壳变形的构造相分析

构造相分析是研究地壳变形的一个新方法.构造相是根据岩石构造共生组合特征划分的系列.显生宙褶皱带地壳可以根据不同深度上岩石的流变性质和所处的温压条件分为浅变带、中变带和深变带,它们各有其特征性的构造共生组合和变形形式,可以进一步划分成十个构造相.这是岩石变形的一个连续演化系列.构造相由地壳内温压条件和岩石性质决定,时间演化上是连接的,动力学上是相互联系的.构造相分析方法的应用可以定量描述构造和比较显生宙褶皱带的地壳变形程度.     

川东褶皱带构造发育深度层次与变形样式

地壳上层的结构特征和变形样式在垂直方向上的变化远远大于其在水平维度上的分异。川东褶皱带自晚古生代以来地史演化统一、地层展布稳定,之后新生代盆、山演化分异幅度较大,使得不同深度的地层和基底得以出露,不同地壳深度层次的构造样式得以展示,这为研究应力的垂向分异,提供了很好的条件。本文基于地壳垂直方向上变形几何的不守恒、构造脱耦以及构造层次的概念,通过野外构造现象的详细解析、野外脆性破裂产状统计、断裂之间交切关系以及活动性质观察等综合分析,结合遥感图像研究,对川东褶皱区隔挡式褶皱和隔槽式褶皱形成提出了新的解释模型。以华蓥山与齐岳山为界,川东褶皱带被分为3个呈叠置关系的区域。研究表明华蓥山以西(Ⅰ区)没有发生强烈的构造变形,变形深度最小(<2 km); 华蓥山与齐岳山之间(Ⅱ区)构造样式为在北北东向剪切作用下形成的陡立构造面理,变形深度为2～5 km; 而齐岳山以东(Ⅲ区)的构造样式是发育轴向北东的宽缓褶曲,变形深度为4～6.6 km。研究分析后得出,川东褶皱带在晚古生代以来,没有经历过大幅度的地壳垂向运动和明显的旋转运动,而白垩纪以后,发育了早期北北东向和晚期北东向的两期构造变形。Ⅱ、Ⅲ两区的构造样式发育于同一应力场(北西-南东主应力场),而晚期北东向断裂活动是形成上述3个区域呈现出断块并置的原因。另外,由于后期不同断块抬升和剥露的差异,使3个区域迥异的构造样式呈现在地表。这一认识对研究油气相关的构造圈闭、固体多金属矿产相关的矿床深度问题以及大地构造学等问题都有创新意义。     

川东多套滑脱层褶皱构造带形成物理模拟

川东地区发育典型的"侏罗山式"褶皱构造带,以北东走向的齐岳山断裂为界,南东侧为隔槽式褶皱,北西侧为隔挡式褶皱.中生代川东地区经历了自南东向北西的陆内递进变形,受多套滑脱层（基底拆离面、下寒武统页岩、志留系泥页岩和三叠系膏盐）的共同控制.但是,关于川东褶皱带的形成机制及其整体和分段形成时间仍存在较大争议.应用构造物理模拟方法,再现了川东"侏罗山式"褶皱带的形成过程,并分析了先存断裂及其倾角对川东褶皱构造变形的影响.模拟结果表明,川东褶皱带是齐岳山断裂、华蓥山断裂、志留系滑脱层和基底拆离面组成的阶梯状体系在构造挤压下发生断层相关褶皱作用的结果.基底拆离面（深度约16 km）控制隔槽式褶皱的发育,志留系页岩主要控制隔挡式褶皱的形成.中生代（165~75 Ma）川东地区的构造缩短率约为32%.齐岳山断裂是隔槽式褶皱向隔挡式褶皱过渡的重要枢纽,是先存高角度断裂浅部向北西迁移后的产物.华蓥山断裂的倾角控制着隔挡式褶皱的波长,当倾角较陡时（45°）更有利于发育典型的隔挡式褶皱.      

盆地岩石圈结构与油气成藏及分布

本文综述了大陆岩石圈研究现状和克拉通盆地、裂谷盆地和前陆盆地的岩石圈结构特征,指出在古裂谷、褶皱带或区域性深断裂等陆壳构造薄弱带上发育起来的多期叠合盆地,具有很好的含油气前景。大型含油气盆地往往存在地幔上隆、地壳减薄和地壳内低速层,盆地基底沉降与盖层沉积厚度较大。适度的后期构造活动改造和岩浆活动有利于沉积盆地内油气生成与保存。     

川东侏罗山式褶皱构造带的物理模拟研究

川东地区发育一系列NE走向的侏罗山式褶皱构造,按照褶皱的组合形态,自东向西发育隔槽式褶皱和隔档式褶皱,齐岳山断裂是二者的分界线。本文采取物理模拟手段对川东侏罗山式褶皱形成的控制因素进行实验研究,选取硅树脂模拟滑脱层,石英砂和微玻璃珠模拟沉积盖层,改变盖层与基底之间摩擦力、盖层的物性、滑脱层的埋藏深度等因素。模拟实验研究表明,滑脱层的深度和盖层性质是川东侏罗山式褶皱形成的主要控制因素。齐岳山断裂以东地区主要是下寒武统膏页岩充当滑脱层,滑脱层埋深较大,地表构造形态表现为隔槽式褶皱;齐岳山断裂以西地区,下二叠统泥质灰岩充当滑脱层,埋深较浅,盖层表现为隔档式褶皱。微玻璃珠是模拟侏罗山式褶皱较好的实验材料,推测川东薄皮构造带形成时候以塑形变形为主。     

中国火山岩型铀矿的主要地质特征

火山岩型铀矿主要分布于环太平洋的中、新生代多金属成矿带,产于以酸性岩或碱性岩为主的陆相火山岩系中,据对火山岩的^87Sr／^88 Sr含量初始比值测定、火山岩的稀土元素分布模式和火山岩中的熔融包体测温研究,推测火山岩浆是硅铝壳高温大部分熔融的产物,并不同程度受到地幔物质的混染。火山喷发受区域大断裂带控制,形成喷发岩带。火山喷发岩带可进一步划分为几条喷发亚带,喷发亚带则由一系列的火山活动中心组成。火山岩型铀矿均产于断陷红盆旁侧,或在其附近存在基性脉岩群,显示铀矿化与深部构造岩浆活动存在成因联系,适中的剥蚀程度是重要的找矿前提。     

塔里木盆地克深2区块储层裂缝数值模拟研究

储层裂缝定量预测是塔里木盆地克拉苏构造带克深2区块后期开发工作的重要保障。在对单井裂缝特征进行描述以及通过构造解析和反演拟合确定古今地应力的基础上,建立了研究区的力学模型,并结合地应力与裂缝参数之间的定量关系,对克深2区块巴什基奇克组的储层裂缝进行了数值模拟。结果显示,断层带是裂缝各项参数的高值区,背斜顶部具有裂缝线密度低而裂缝开度、裂缝孔隙度和裂缝渗透率高的特征,背斜翼部则与之相反。分析其原因认为,断层带附近裂缝密度大,沟通了单砂体,背斜高部位相对翼部裂缝密度低,但裂缝整体开度大,充填程度弱,有效性高。数值模拟结果与单井岩心裂缝、成像裂缝解释结果匹配较好,预测开发井裂缝渗透率符合率约75%,为塔里木盆地克拉苏构造带克深区块的天然气勘探与开发提供了一定依据。     

赫兹破裂：一种被忽视的构造

赫兹破裂在工程和材料领域一直备受关注,但其在地质学领域的应用还很少,远未像里德尔破裂那样熟知。从微观尺度到露头尺度,从板块尺度到行星尺度,赫兹破裂在自然界都广泛存在。赫兹破裂作为一种点接触破裂区别于常见的里德尔剪切破裂。它们均是自然界中特殊而又普遍发育的破裂形式,代表了不同的边界和应力条件。典型的赫兹破裂属于弹性变形范畴,由于点接触而在三维空间中形成特征的锥形破裂,在平面上则表现为放射状及环状破裂。在剖面上锥形破裂一般会出现一定角度的拐折,下段破裂与接触面的角度变大,是锥形破裂的典型特征之一。在地质学领域,赫兹破裂有着重要的指示意义,可以表征物质的韧性（toughness）、解释环状和放射状构造、解释锥状以及弧形破裂成因与样式、判断冰川以及断层的运动学特征、区分不同破裂机制形成的新月形构造等,也可以应用于恢复沉积环境以及判断成岩过程中或者构造变形过程中的古应力及其方向。板块碰撞过程中,在特定环境下也可形成赫兹破裂,因此该类型破裂将会有助于我们理解一些断层的成因、发展以及大陆的变形,同时为类地行星（卫星）表层的构造提供解释方案。     

美姑河断裂活动性研究及对水电工程影响评价

美姑河断裂带穿越拟建的美姑河瓦洛水电站，其展布及活动性直接影响工程建设。通过地貌、第四系、地质构造及地震等野外地质调查和断裂带石英形貌扫描、ESR测年等方法综合研究表明，美姑河断裂带是由3条断层组成的叠瓦断层带，在中更新世（Q2）以来已不具活动性，不属于活动断层，亦不具有诱发地震的能力，因此断裂带活动性对工程建设影响不大。     

中生代敦化—密山断裂大规模左旋平移及其对金矿床形成的控制作用

研究发现,敦-密断裂具有长期活动特点,在中生代侏罗纪,由于太平洋板块俯冲欧亚板块,整个断裂带发生大规模左旋平移,平移距离约在150～240km之间。敦-密断裂形成演化与郯-庐断裂相似,为郯-庐断裂北延主干。敦-密断裂中生代大规模左旋平移对中国北东部中生代构造-岩浆活动及金矿床形成起控制作用。     

三轴压缩条件下三峡坝基岩石破裂的分形特征

根据分形理论,系统地研究了在三轴压缩条件下三峡坝基岩石破裂系和破损物的分形结构。结果表明,在三轴压缩条件下,岩石脆性破裂的破裂系和岩石破损物的粒度分布均有很好的统计自相似性。在不同的围压和应变率下,岩石脆性破裂的分维值各不相同,体现了岩石脆性断裂机制的差异性。分维可作为描述岩石脆性断裂的定量参数     

裂隙性黄土单轴抗压试验研究

黄土中裂隙属黄土体结构面,影响黄土的强度特性,对工程的稳定和安全产生重要影响。以临潼地区Q2黄土为研究对象,开展了裂隙性黄土无侧限抗压强度试验,探讨了不同裂隙倾角对裂隙性黄土强度特性的影响规律。试验结果表明:单轴受压条件下,不同裂隙倾角的裂隙性黄土破坏模式主要有压裂破坏、压剪破坏和滑移-压剪复合破坏三种类型,且裂隙性黄土试样破裂面的形成受裂隙倾角的控制。裂隙倾角变化对裂隙性黄土的应力-应变曲线影响显著,裂隙倾角为0°～30°和90°时,裂隙性黄土的应力-应变曲线可分为裂隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性屈服阶段以及残余阶段等;而裂隙倾角为40°～70°,裂隙性黄土的应力-应变曲线无明显的4个阶段,且破坏是突发性的。随裂隙倾角的增大,裂隙性黄土单轴抗压强度曲线整体表现为先降低后增大的“V”形。显著体现裂隙倾角变化对裂隙性黄土试样单轴抗压强度的影响,同时,裂隙倾角对裂隙性黄土抗剪强度也具有显著的控制效应。     

Fracture closure modes during flowback from hydraulic fractures

Flowback analysis recently has been considered as a potential tool for assessing induced fractures through corresponding pressure analyses and rate transient analysis. In this paper, we study fracture closure mechanisms during the flowback of fracturing fluid after hydraulic fracturing treatments. Although it is known that flowback can be significantly affected by the geometry of the fractures and closure stress, there has not been any effort to understand the problem from the geomechanical point of view; rather, available studies assume that a fracture closes uniformly with constant fracture compressibility. The coupled geomechanics and fluid flow model presented in this paper help to elucidate how geostresses may affect fracturing fluid recovery under different conditions. We perform a scaling analysis to formulate the occurrence of different fracture closure modes and then use numerical analyses to verify our scaling parameters. The factors governing the flowback process include the mechanical and petrophysical properties of the rock as well as preexisting discontinuities such as natural fractures. Three different closure modes for fracture networks are described and numerically verified. The occurrence of each mode can dramatically affect fracturing fluid recovery. The role of fluid leakoff into the formation, fractures conductivity, and drawdown strategy are examined for each fracture closure scenario.     

Influence of flow velocity on conservative solute transport in sets of parallel fractures with fracture skin

Analysis of contaminant transport through fractured crystalline rocks has received considerable attention, particularly with regard to subsurface nuclear waste repositories. Most of the studies have employed the dual continuum approach, with the fractures and the rock matrix as the two continuums, assuming that fractures control the overall conductivity of the rock and the porous matrix just provides storage. However, field observations of rock fractures have shown that the real situation can be very complex. Based on some recent investigations, it has been reported that the portion of the rock matrix adjacent to many open fractures is physically and chemically altered. These alterations, referred to as the fracture skin, can have different sorption and diffusion properties compared to those of the undisturbed rock matrix and this may influence the transport of solutes through such formations. In the present study, a numerical model is developed to simulate conservative solute transport in a fractured crystalline rock formation using the triple continuum approach ?? with the fracture, fracture skin and the rock matrix as the three continuums. The model is solved using a fully implicit finite difference scheme. Contaminant migration in the fractured formation with and without skin has been simulated. It is observed that contaminant penetration along the fracture is enhanced at large flow velocities. The effect of flow velocity on conservative solute transport is investigated for different fracture apertures and fracture skin thicknesses. The influence of flow velocity on contaminant transport is demonstrated to be more with change in fracture aperture than with change in skin thickness.     

砂岩断裂及其亚临界断裂的力学行为和细观机制

通过三点弯曲的SEM试验,详细研究了砂岩断裂的力学特征和细观机制。结果表明：砂岩断裂是一个复杂的过程,它不但与砂岩的物理成分、微缺陷等有关,还与砂岩中碎屑颗粒的分布密切相关,存在明显的亚临界断裂。亚临界断裂裂纹和断裂主裂纹形态相似。亚临界断裂裂纹较多的样品呈现延性断裂破坏的特征,而亚临界断裂裂纹较少的样品则呈现脆性断裂破坏的现象。