青河后造山岩体成因及其对阿尔泰造山带晚古生代构造演化的启示

阿尔泰造山带位于西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块之间,是中亚造山带重要组成部分。长期以来,阿尔泰何时结束造山一直存在争议,阻碍了对中亚造山带晚古生代构造演化的认识。中国阿尔泰造山带南缘发育早二叠世花岗岩,具有碱性或A型花岗岩特征,能够反映碰撞后伸展的构造环境。青河岩体位于阿尔泰造山带东南部,主要由二长花岗岩和少量闪长岩组成,具有研究阿尔泰造山带晚期构造演化的条件。本文以此为切入点,对青河岩体开展年代学和地球化学工作。新的测年数据表明似斑状二长花岗岩(283±3Ma)、中细粒二长花岗岩(280±2Ma)、糜棱岩化二长花岗岩(286±2Ma)和辉长闪长玢岩(269±1)均形成于早二叠世。岩体高硅(SiO_2=61. 98%～73. 35%),富碱(K_2O+Na_2O=5. 84%～8. 72%,碱度率AR=2. 12～3. 65),低钙(CaO=1. 29～3. 76%),里特曼指数σ=2. 38～2. 54,K_2O/Na_2O=0. 78～1. 06,属于高钾钙碱性岩石系列。微量元素显示Ba、Sr、P、Ti、Nb、Ta亏损,Eu明显负异常(δ_(Eu)=0. 46～0. 78),10000×Ga/Al=2. 85～2. 47,反映具有A型花岗岩特征,可作为阿尔泰碰撞造山作用结束的标志。另外,这些岩体ε_(Hf)(t)值介于+4. 04～+11. 78之间,二阶段模式年龄(t_(DM2))分别变化于880～694Ma、923～633Ma、875～555Ma、1030～635Ma,揭示其源区主要由新元古代幔源物质或新生地壳组成。结合区域上同时代、同构造位置富碱性(A型)花岗岩研究结果,认为青河中酸性岩体成因与地幔岩浆底侵早期下地壳有关,是新元古代玄武质物质再熔,并发生结晶分异的结果。因此,阿尔泰造山带于早二叠世(286～280Ma)已经结束了碰撞造山作用,处于伸展的构造背景。     

祁连山天然气水合物地球化学勘查方法稳定性和异常重现性分析

根据祁连山木里地区已知天然气水合物上方不同期次近地表土壤地球化学勘查重复性试验,对土壤酸解烃、顶空气、荧光光谱、碳酸盐等指标方法的稳定性及异常重现性问题进行研究和探讨。结果表明,各项化探指标不同期次含量最大值等特征值虽然存在一定程度的差异,但是其数据波动特征和数据结构是相对一致的。顶空气甲烷、酸解烃、荧光光谱和碳酸盐方法指标前后两次测量结果均具有较高的相关性,配对T-检验显示顶空气轻烃、酸解烃和碳酸盐指标数据变化差异不显著,从统计学上看其指标数据具有较好的稳定性。顶空气甲烷、酸解烃、荧光光谱等指标地球化学异常在研究区已知天然气水合物矿区上方具有相似的空间分布特征,说明其化探指标异常空间上具有良好的稳定性和重现性;但是顶空气重烃异常模式、碳酸盐异常强度的变化,反映其具有重现性,但异常稳定性相对较差。这为地球化学勘查在陆域冻土区天然气水合物勘查中发挥作用提供了较好的基础。     

华北新构造：印欧碰撞远场效应与太平洋俯冲地幔上涌之间的相互作用

作为大陆内部典型的伸展断陷区和强震活动区,华北地区处于东部太平洋板块俯冲构造和西部印欧大陆碰撞构造的双重大地构造背景之下,其新构造运动相当复杂:西部沿鄂尔多斯地块周缘两个地堑盆地系引张伸展断陷作用、中部太行山块体的局部断陷和整体隆升、东部华北平原区和渤海湾海域区的区域沉降,南缘沿秦岭构造带的左旋走滑拉张活动,东缘沿郯庐断裂带的右旋挤压走滑活动。这些不同类型的断裂构造在晚新生代的阶段性活动,产生了复杂的构造地貌组合特征。综合研究发现,华北晚新生代经历了3期伸展断陷-挤压隆升演化阶段:新近纪晚期(10～2.5 Ma)、早中更新世和晚更新世以来。地壳引张应力方向或NW-SE、或NE-SW向;地块隆升导致湖盆的消亡,挤压应力方向为NE-SW至W-E向。研究认为,华北地区新构造受两个岩石圈构造过程的相互影响:印欧碰撞产生的远程效应和东部岩石圈地幔的上涌。一方面,青藏高原东北缘地块的持续推挤及其构造应力向东的传递导致鄂尔多斯地块反时针旋转和秦岭山地的向东挤出逃逸,这个挤出构造动力学统治了华北地区晚新生代的引张伸展、斜张走滑和挤压变形。尤其是,新近纪晚期强烈的NW-SE向地壳伸展变形与青藏东缘挤出造山作用同步(10～9 Ma至4.2 Ma);上新世末期(约2.5 Ma)、晚更新世早期(约200～70 ka)和晚更新世晚期—全新世(约20 ka以来)3次构造挤压事件与青藏高原东缘构造事件基本对应。另一方面,岩石圈地幔上涌主导了华北东部平原区的区域地壳沉降,同时伴随着早、中更新世的5期幔源火山活动。这两个岩石圈构造作用力此消彼长,深刻统治着华北地区新构造与现今活动构造以及地震构造。     

一种冻土区天然气水合物地球化学勘查新技术——惰性气体氦氖分析

开发不受沼泽微生物影响的地球化学勘查技术是提高中纬度冻土区天然气水合物探井预测成功率的重要课题之一。本文选择在祁连山聚乎更天然气水合物已知区进行惰性气体勘查技术实验,研究了氦氖的测试方法,实验区为高寒沼泽景观,面积150km~2,采样密度2点/km~2,采样深度60cm,采集土壤顶空气样品300件和DK-3井岩芯样品400件,应用色谱反吹技术对顶空气样品进行了惰性气体氦氖的分析。结合地质和地球化学勘查成果进行了综合解释,认为惰性气体异常与天然气水合物矿藏关系密切,与烃类异常浓度范围一致,为顶部异常模式。实验区天然气水合物矿藏11个水合物发现井有10个位于He、Ne异常内,1个井位于异常外。分析了天然气水合物岩芯顶空气轻烃和氦氖指标的垂向分布特征,提出了天然气水合物矿藏上方土壤惰性气体的地气迁移机理。研究区近地表氦氖异常源于深部水合物矿藏和断裂构造,不受沼泽微生物的影响,是冻土区天然气水合物勘查的一种有效技术。     

声波测井在煤岩弹性力学分析中的应用

煤岩弹性力学性质是煤层顶底板稳定性分析的重要参数,是煤矿实现安全、绿色开采的基础。随着煤矿开采程度和煤层埋深的增加,容易出现顶底板事故,从而影响矿井的安全生产。以往通过岩心测试获取岩石力学参数的方法具有数据离散、费用高、周期长的缺点,已不能满足生产的需要。在对东胜煤田南部的布尔台煤矿钻孔测井和岩心力学测试数据分析的基础上,探索了声波测井与岩石力学参数的关系,建立计算弹性力学性质参数的数学模型,经井检孔验证,相对误差仅0.9%,表明利用声波测井计算力学参数是可信的,并可快速、连续地建立岩石力学剖面。根据岩石力学计算结果,对煤矿主采煤层顶底板岩石的力学性质进行了分析,依据顶底板稳定性评价标准对煤层顶底板的稳定性进行了分类评价。结果表明:研究区主要可采煤层的顶底板多以粉砂岩、细砂岩及砂质泥岩为主,煤层顶板多数为不稳定Ⅰa类层,煤层底板多数为较软Ⅲb类层,煤层顶底板的稳定性较差;主采煤层顶底板硬度差异较大,普氏系数一般小于6,可采掘性较好,适合开展综合机械化开采。     

新街台格庙矿区煤层气参数井钻井关键技术

针对鄂尔多斯盆地东部台格庙勘查区煤层气勘探中,部署和钻探的6口煤层气参数井,经常出现井漏、卡钻、井垮、井斜超标、钻头堵死等问题,在钻探期间采用合理的钻孔结构和钻具组合、优选钻井液性能和钻井参数,引用成熟的绳索取心钻进技术,保证取心效果;完井后采用注入/压降试井技术,获取台格庙目标煤层含气性及储层数据,评价煤层气产能。结果表明:参数井取心收获率为93%～98%,机械钻速1.63～2.55 m/h,井斜控制在2.69°～3.22°,地层压力系数0.93,煤层渗透率1.16×10–3μm~2,降低煤层气钻井和测试成本,为今后相似地区的煤层气钻探施工和测试提供借鉴和参考作用。     

巴东组典型红层软岩单轴压缩试验细观组构特征

红色粉砂质泥岩和泥质粉砂岩是巴东组特殊性岩土的代表,具有遇水易崩解特性。根据岩样单轴压缩试验,基于PFC_2D程序,建立中硬岩、软岩单轴压缩试验数值模型;模型选用平行黏结颗粒接触模型。根据应力-应变曲线特征,采用分段定量参数标定法对软岩试样的细观参数进行标定;且通过调整法向和切向黏结强度比值σ_c/τ_c,控制试样单轴压缩破坏模式;分别对不同风化程度的粉砂质泥岩和泥质粉砂岩在饱和、天然状态下单轴压缩试验过程进行模拟;并分析了试验过程中颗粒法向接触力、切向接触力、配位数、孔隙度等细观组构参数的分布特征和演化规律。研究结果表明:该数值方法能够很好地模拟中硬岩、软岩的单轴压缩试验过程,除中风化粉砂质泥岩外,风化程度和浸水条件仅能影响试样颗粒接触力在统计角度范围的大小,不能影响其分布形式;同时,风化程度和浸水条件延长了配位数显著下降的加载时间,配位数随裂缝数量的增加而减小;浸水条件和风化程度对泥质粉砂岩的孔隙度演化影响较大;风化程度对粉砂质泥岩孔隙度演化影响较大,而浸水条件影响较小。      

流域盆地化学风化强度空间分布及控制因素研究:以长江和珠江为例

大型流域盆地化学风化对全球海陆物质循环和气候变化有着显著影响。许多学者提出了不同的化学风化指数,并对影响因素进行了研究。然而,目前对化学风化强度的定量刻画以及化学风化控制因素的认识仍存在不足。以长江和珠江流域盆地水系沉积物地球化学数据为例,利用化学蚀变指数(CIA)和帕克风化指数(WIP)定量刻画了化学风化强度,利用趋势面分析完成了空间分布特征研究,同时基于空间相关分析完成了化学风化强度同气温和降水的相关性分析。获得了以下结果:(1)长江流域CIA平均值为72.9,WIP平均值为34.2,指示中等强度风化;珠江流域CIA平均值为93.8,WIP平均值为6.4,指示强风化。(2)趋势面分析显示化学风化强度存在由北向南逐渐增强的趋势。局部地区的CIA和WIP异常值与该地区较高的年降水量和年均气温相吻合。(3)长江和珠江流域的化学风化同气候条件紧密相关。研究区内CIA和WIP同年均降水量和年均气温的相关系数均在0.85以上。综上,认为CIA和WIP可以作为定量刻画流域盆地化学风化强度的指标,趋势面分析较好地刻画了区域及局部分布特征。     

地下水水位管理研究进展综述

地下水位变化是地下水资源量多寡最直接的表现形式,是地下水管理最重要的控制性指标。对地下水水位进行管理,可实现对地下水资源的量化管理。通过对地下水位与生态及地质环境的关系、地下水位阈值、地下水管理水位划定等几个方面进行综述,力图从相对全面的角度认识当前地下水水位管理的发展。在回顾地下水水位管理以上研究进展的基础上,对我国地下水水位管理面临的问题、地下水管理策略、复合型地区地下水水位管理等发展趋势进行了探讨,为相关研究人员提供一定的参考。     

辽东岫岩北部王家堡子一带富铝片麻岩的变质作用及其地质意义

高级变质富铝片麻岩出露于辽东岫岩北部王家堡子一带南辽河岩群变质岩石中,通过详细的岩相学和变质作用研究,确定其变质峰期典型矿物组合为Sil+Grt+Crd+Bt+Pl+Kfs+Qz;峰期后存在典型的减压反应Grt+Sil+Qz→Crd。早期进变质阶段以出现十字石、蓝晶石为特征,晚期退变质阶段以石榴石变斑晶和黑云母转变为绿泥石为特征。传统地质温压计估算的富铝片麻岩峰期变质条件为:T=640℃～690℃,P=5. 5～7. 0 kbar;峰期后减压阶段变质条件为:T=560℃～660℃,P=4. 7～4. 9kbar;晚期退变质条件为:T=520℃～560℃,P=2. 9～3. 0 kbar。矿物组合特征、矿物相转变结构及其温压条件变化反映其具有近等温减压的顺时针P--T轨迹演化特征,不同于前人所获得的逆时针P--T轨迹。研究结果认为南、北辽河岩群在古元古代可能经历了相同的变质作用演化过程。