WFSD-4孔深部流体分析和多组分地球化学特征

采用场内钻探流体实时分析和场外钻探泥浆分析的方法,获得汶川地震断裂带科学钻探工程4号钻孔(WFSD-4)中深部井段流体多组分分析结果。研究钻孔深部井段的流体剖面地球化学特征,认为来自地下深部流体在钻探过程中会保存在钻探循环泥浆中,随钻流体实时分析可记录明显的组分变化信号。钻孔岩心的岩性变化易引起钻探泥浆气体的变化,特别是钻探泥浆气体中的多组分变化,在钻孔岩性裂隙较为丰富的井段,是钻探泥浆气体组分变化强度较大区间。通过比较钻探泥浆的多组分和岩心岩性的弱相关性,可以推测钻探流体与余震相关性较强的区域和周期,更可能获得钻探流体与余震的相关程度。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔钻探施工概况和关键技术

介绍了汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔钻探施工概况及采用的关键技术,包括螺杆马达-液动锤-长半合管取心钻进技术、偏心扩孔取心技术、防冲蚀取心钻头技术、大斜度定向钻进技术、活动套管技术、新型钻井液体系和新型深孔取心钻机等。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-2孔钻探施工技术

介绍了WFSD-2孔钻探施工中采用的关键技术,包括：半合管取心技术、活动套管技术、螺杆马达取心技术和钻井液技术,以及发生的几次重大孔内事故的处理过程。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔套管护壁技术

护壁技术是解决复杂地层钻探难题的关键技术之一。介绍了一些特殊的套管护壁技术在WFSD-4号孔钻探中的应用情况,包括在小间隙条件下下大直径套管技术、复杂钻孔活动套管护壁取心技术和用于强缩径地层的两阶段下套管固井技术等。     

汶川地震断裂带科学钻探一号孔（WFSD-1）钻探施工概况

介绍了汶川地震断裂带科学钻探一号孔（WFSD-1）的施工情况以及取得的经验和教训。在施工中,克服了钻孔涌水、垮塌和地层极为破碎等困难。采用低失水、高密度和具有良好润滑性能的泥浆体系,解决了由地应力导致断层泥膨胀和缩径的技术难题。采用半合管取心技术,在破碎地层中也能获取原状性好的岩心。     

马超营断裂带流体系统地球化学特征

在研究马超营断裂带主要金矿床的流体包裹体组成及成分特征基础上, 综合分析归纳了流体系统地球化学特征, 研究了流体的组成、来源及演化特征, 认为成矿流体具有低盐度、弱碱性及较高矿化度的混合成因特点, 早期成矿流体以深源为主, 晚期则混有大量大气水演化形成, 分析了影响流体演化的控制因素及金等成矿物质在流体中的迁移、沉淀机制, 提出流体活动是成矿作用的核心, 对成矿流体系统的研究, 有助于从本质上揭示马超营断裂带金矿成矿条件和成因, 更好地认识金矿成矿规律与进行成矿预测。     

松辽盆地地下流体地球化学特征研究

松辽盆地地下水动力场具有明显的不对称性：以盆地北端为主的盆地边缘是大气水下渗－向心流区；中央坳陷区为泥岩压实排水－离心流区；盆地南部以越流－蒸发泄水为主，只有盆地边缘和隆起的局部地区有间断性的大气水下渗作用。地下水动力场的基本特征决定了地下水化学场的分布规律。在成岩过程中，各种成岩反应具有不同程度的阶段性。离子的迁移与矿物转变、溶解和自生矿物的沉淀有关。深入研究砂岩的成岩反应，是分析孔隙水演化过程中离子迁移的重要环节。通过分析①成岩自生矿物中流体包裹体；②自生矿物的同位素组成；③成岩自生矿物的种类和序列；以及④地下水化学成分，可以进一步研究地下流体地球化学特征。     

山东金岭金矿床成矿流体地球化学特征

对山东金岭金矿矿石中的流体包裹体进行了岩相学、显微测温及单个包裹体成分激光拉曼光谱研究。结果表明:金矿石中发育含CO2相、气液两相和CO2相等三类包裹体,成矿过程中,流体经历了NaCl-H2O-CO2体系的不混溶作用;成矿流体具有低盐度(6.6%~10.8%NaCleqv)、低密度(0.54~0.93g.cm-3)的特点;成矿温度集中于280~300℃之间,成矿压力为70~119MPa,成矿深度为6.78~9.07km;矿石石英中流体包裹体成分普遍含CO2。结合新近的流体包裹体同位素分析结果和测年数据,认为成矿流体为地幔流体、岩浆流体和大气降水的混合产物,矿床成因类型为幔源流体参与成矿的造山型金矿床中成亚类。     

YZX130型液动锤研究及其在WFSD-4孔中的应用

对YZX130型液动锤的结构和工作原理进行了介绍,通过室内调试和测试总结出其主要特点。在WFSD-4孔中的应用证实,YZX130型液动锤可大幅度提高机械效率和回次进尺,尤其在坚硬破碎地层效果更佳,而在塑性较高的软弱松散地层效果则相对较差。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔定向钻进技术应用

介绍了汶川地震断裂带科学钻探项目四号孔定向钻进的施工情况,包括定向钻孔的设计、造斜工具的选择、定向方法、钻孔轨迹控制以及无线随钻定向钻进施工、利用钻具组合进行定向钻进施工、侧钻绕障和定向钻进效果。     

利用成像测井资料分析汶川地震断裂带科学钻探3号孔(WFSD-3)裂缝特征

WFSD-3孔是汶川地震断裂带科学钻探主要钻孔之一,全井段(终孔深度1 502.30 m)实施了连续取心(累计取心进尺1 548.44 m)和测井作业。采集到的成像测井资料包含丰富的原位地质特征信息,对裂缝、破碎带识别和构造应力场分析具有重要作用。利用该钻孔的电阻率成像测井和超声成像测井资料,结合岩心资料进行了裂缝特征分析。结果表明,WFSD-3孔岩层高角度斜交缝最为发育,其次是低角度斜交缝,垂直缝和水平缝极少;25～200 m和900～1 000 m深度范围内裂缝尤为发育;不同深度的裂缝倾向存在明显差异:410 m之上主要分布于260°～290°,410～730m集中于330°～360°,730～960 m主要分布于210°～240°,960～1 185 m与410 m之上基本一致,1 410～1 450 m与前述各深度段不同,集中于180°～200°;裂缝与破碎带、层理密切相关,宏观分布受构造控制。     

四川汶川地震断裂带科学钻探2号孔(WFSD-2)岩性特征和断裂带的结构

以WFSD-2钻孔岩心为研究对象,通过详细的岩心编录和岩石学、构造地质学等研究,识别出该钻孔岩心具有6段岩性,从上向下依次为彭灌杂岩(0~599.31m)、三叠系须家河组二段(599.31~1211.49m)、彭灌杂岩(1211.49~1679.51m)、三叠系须家河组三段(1679.51~1715.48m)、彭灌杂岩(1715.48~2081.47m)、三叠系须家河组四段(2081.47~2283.56m)。彭灌杂岩主要以花岗岩和火山岩为主,三叠系须家河组沉积岩以砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、煤层(线)和砾岩为主。3套彭灌杂岩与三叠系须家河组沉积岩重复出现,时代较老的岩性段逆冲覆盖在新的地层之上,表明龙门山构造带由一系列逆冲岩片叠置而成。岩心中断裂岩较为发育,主要为断层角砾岩、碎裂岩和断层泥,反映出脆性变形作用的特点。通过对断裂岩的统计分析,厘定了20余条产状不同、规模不等的次级断裂带,断裂带宽度和断裂密度峰值显示FZ600、FZ720、FZ782、FZ817、FZ922、FZ951、FZ1449、FZ1681、FZ2082为主要断裂带,其中FZ1681系规模最大的一条断裂。依据断裂岩的组合特征可以将岩心中断裂带的结构以断层泥为核部划分为两大类:对称型断裂带和不对称型断裂带。根据地表破裂带、WFSD-1钻孔岩心中主滑移带位置的几何关系、岩性分层等因素,可推断汶川地震主滑移带应位于FZ1134、FZ1449或FZ1681之中,同时也暗示该地区经常发生类似汶川地震的大地震活动。研究表明,龙门山地区经历了强烈的构造缩短和快速隆升作用,暗示龙门山地区构造活动非常强烈。     

四川汶川地震断裂带科学钻探2号孔(WFSD-2)岩性特征和断裂带的结构

以WFSD-2钻孔岩心为研究对象,通过详细的岩心编录和岩石学、构造地质学等研究,识别出该钻孔岩心具有6段岩性,从上向下依次为彭灌杂岩(0~599.31m)、三叠系须家河组二段(599.31~1211.49m)、彭灌杂岩(1211.49~1679.51m)、三叠系须家河组三段(1679.51~1715.48m)、彭灌杂岩(1715.48~2081.47m)、三叠系须家河组四段(2081.47~2283.56m)。彭灌杂岩主要以花岗岩和火山岩为主,三叠系须家河组沉积岩以砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、煤层(线)和砾岩为主。3套彭灌杂岩与三叠系须家河组沉积岩重复出现,时代较老的岩性段逆冲覆盖在新的地层之上,表明龙门山构造带由一系列逆冲岩片叠置而成。岩心中断裂岩较为发育,主要为断层角砾岩、碎裂岩和断层泥,反映出脆性变形作用的特点。通过对断裂岩的统计分析,厘定了20余条产状不同、规模不等的次级断裂带,断裂带宽度和断裂密度峰值显示FZ600、 FZ720、 FZ782、 FZ817、 FZ922、 FZ951、FZ1449、 FZ1681、FZ2082为主要断裂带,其中FZ1681系规模最大的一条断裂。依据断裂岩的组合特征可以将岩心中断裂带的结构以断层泥为核部划分为两大类：对称型断裂带和不对称型断裂带。根据地表破裂带、WFSD-1钻孔岩心中主滑移带位置的几何关系、岩性分层等因素,可推断汶川地震主滑移带应位于FZ1134、FZ1449或FZ1681之中,同时也暗示该地区经常发生类似汶川地震的大地震活动。研究表明,龙门山地区经历了强烈的构造缩短和快速隆升作用,暗示龙门山地区构造活动非常强烈。     

汶川地震断裂带科学钻一号孔ASR法地应力测量

大地震后发震断裂附近的应力状态是认识和理解地震机理的重要参数.5.12汶川地震后,我国开展了基于地震机理研究的汶川地震断裂带科学钻探项目(Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling Project,简称WFSD),为研究震后龙门山断裂带附近深部应力状态提供了条件.本文主要介绍适合深部应力测量的非弹性应变恢复法(Anelastic strain recovery method,简称ASR法)的测试设备和流程,并利用ASR法对WFSD-1号钻孔岩心进行了原地应力测量,取得了该钻孔424～1173 m深度范围内7个岩心样品的非弹性应变恢复实测数据,并根据成像测井对岩心进行了定向,确定了原地应力方向,估算了原地应力的大小.WFSD-1钻孔最大主应力的方位为NW69°～NW35°,主应力的大小随深度的增加而增大.     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4S孔冲洗液技术

针对汶川地震断裂带科学钻探项目四号孔浅孔（WFSD-4S）地质条件复杂,孔壁稳定性差,坍塌、掉块严重等问题,采用了双聚防塌冲洗液体系。该体系具有良好的稳定性和流变性,携屑能力强,防塌效果好,在WFSD-4S孔钻进施工中取得了良好的应用效果。通过对冲洗液配方的优化和性能参数的合理调整与维护,较好地解决了WFSD-4S孔的钻进技术难题,为顺利完成钻孔施工奠定了坚实的基础。     

皖南地区区域地球化学特征及成矿潜力的地球化学预测

根据皖南地区1:20万区域化探资料,计算了区内元素的背景值、区域浓集系数、总体变化系数等参数,阐明了区内元素含量空间分布与成矿元素共生组合特征。使用区域浓集系数及变化系数两个参数,对皖南地区32种元素的成矿潜力进行排序,在目前安徽省地质勘查主攻矿种中,皖南地区的成矿潜力依次为金(银)-钨-钼-铜-铀-锌-铅。同时根据地球化学块体理论和方法,预测了区内金、银资源量,分别为金474t、银16117t,显示出较大的找矿潜力。     

差应变法地应力测量——以汶川地震断裂带科学钻探WFSD-1钻孔为例

岩心差应变分析法是汶川地震断层科学钻探(WFSD)项目地应力测量的主要手段之一, 该技术通过高压容器对取之于钻孔不同深度的实验样品施加围压, 观察先前由于失去地层应力而膨胀产生的裂纹重新闭合, 并通过裂纹闭合过程差应变曲线分析, 确定主应力大小和方向。WFSD-1孔12个岩心样品的DSA测试结果表明:断层上下盘的应力状态有明显差异, 区域地应力不仅随深度增加, 还与地质结构和岩石的物理性质等因素有关。      

萨瓦甫齐铀矿床层间氧化带地球化学特征

萨瓦甫齐铀矿床不同地段层间氧化带的氧化还原程度是不同的。利用诸如w（Fe3＋）/w（Fe2＋）、w（Ra）/w（U）和有机炭等地球化学参数探讨了萨瓦甫齐铀矿床层间氧化带的地球化学特征,即矿床西南部层间氧化带氧化程度较弱,表现为全硫（∑S）、总铁（TFe）和矿石的铀质量分数低;而矿床中部及东北部层间氧化带氧化程度较强,尤其以东北部突出,它们的全硫、总铁和矿石的铀质量分数均高。铀矿化强弱明显与层间氧化带的氧化还原程度有关,层间氧化带的氧化程度越强,铀矿化则愈强;反之,则弱。