水平定向勘察技术在长大隧道勘察中的应用现状与展望

西南高山峡谷区是我国重大铁路交通工程规划建设的重点区域,如川藏铁路建设等,深埋、长大隧道数量多,常规垂直孔勘察方法无法满足精细化地质勘察的需求。采用水平定向勘察技术沿隧道设计轴线施工水平定向孔为隧道勘察提供了一种有效的手段。水平定向勘察技术的核心包括钻进技术、取心技术、钻孔轨迹控制技术、随钻测量/随钻测井技术、综合测井技术等。结合国内外水平定向勘察技术的发展应用现状,分析了目前存在的问题,提出了开展单次钻探长度超3000 m的水平定向多工艺钻进关键技术与装备攻关,构建安全、高效、经济合理的水平定向勘察技术体系的建议。     

随钻测斜技术现状与发展趋势

在桩基领域,随着基础设施建筑对桩基础承载能力和桩孔垂直度的质量控制要求越来越高,现有常规桩基成孔监测技术已不能满足要求;在钻探领域,随着深井、超深井、科学钻探井及水平井的成井要求越来越高,由于地层因素、工艺技术等导致的实际钻孔轨迹偏离设计轨迹的井斜问题愈发突出,井斜的监控变得越来越严格,现有仪器已不能很好地满足钻孔轨迹测量的高精度要求。针对上述问题,本文梳理了随钻测斜技术发展现状,并结合地质岩心钻探、旋挖桩孔施工工艺特点,提出实现绳索取心钻探钻孔轨迹和大直径长钻孔灌注桩孔垂直度高精度实时监测的方案,这一思路的推广将对指导施工操作、保证钻孔/桩孔的整体质量产生积极影响。     

高压电脉冲破岩试验装置的研制

高压电脉冲破岩钻进在国际上被认为是一种在深部钻探中具有广阔发展前景的破岩方法,但在国内研究还很少。本文设计制造了一套高压电脉冲破岩试验装置,包含伺服电动缸、控制柜、岩石容器等部件,试验装置配套了?60 mm和?100 mm的电脉冲钻头,可选择手动或自动加压放电破碎岩石。在放电电压为120 kV、放电频率为1 Hz的条件下进行了红砂岩等岩石的钻进试验,实现了60 mm口径的钻进碎岩。试验结果表明,该装置能满足电脉冲破岩试验的基本要求,可用于电脉冲碎岩室内研究。     

塔里木盆地顺北地区11号走滑断裂带变形及其活动特征

塔里木盆地顺北地区发育大量走滑断裂带,并对油气的运聚成藏有重要控制作用。以顺北西部地区地震资料为基础,对顺北11号走滑断裂带的几何变形特征、活动性、活动期次及其形成机制等进行了分析。顺北11号走滑断裂带整体呈NNW走向延伸,具有垂向分层性和平面分段性。断裂带北段主体为压扭和张扭交互段,中段为两条次级断层控制的拉分地堑,南段由数条分支断层构成马尾状构造。顺北11号断裂带整体活动性由北向南减弱,运动学标志显示是一条右旋走滑断层。顺北11号断裂带主要经历了晚奥陶世和晚志留世-中泥盆世两期活动,部分地区的活动持续到石炭纪。顺北11号走滑断裂带的活动性和运动学特征与塔北地区NNW走向的走滑断裂体系比较相似,而不同于塔中地区的NE向左行走滑断裂体系。顺北11号走滑断裂带的形成主要受控于塔里木盆地北部天山洋多期俯冲挤压而产生的自北向南的挤压应力,断裂自北向南扩展延伸,类似于顺北5号走滑断裂带的北段。     

Cenozoic Crustally-derived Carbonate-rich Magmatic Rocks in West Junggar,North Xinjiang,Western China: Geochronology,Geochemistry and Tectonic Implications

The carbonate-rich magmatic rocks of West Junggar are distributed in the Baijiantan and Darbut ophiolitic mélanges in the forms of extrusive rocks overlying the mélanges and dykes, either along the margins of the mélange or cross-cutting components of mélanges. Chilled margin and flow structures are present. A SHRIMP zircon U-Pb age of 39.7 ± 1.3 Ma indicates that these carbonate-rich rocks in West Junggar were formed during the Eocene. They have low concentrations in REEs, Th, U, Nb, Ta and are characterized by extremely low εN d(t), high(87 Sr/86 Sr)i ratios, relatively high δ18 OV-SMOW values and high δ13 CV-PDB values, which is similar with most sedimentary carbonates. Furthermore, no contemporaneous mantle-derived silicate rocks have yet been found in West Junggar. The carbonate-rich rocks in West Junggar are thus distinct from mantle-derived carbonatites and are interpreted to result from melting of the Carboniferous sedimentary carbonates at crustal levels, these rocks therefore being referred to as 'crustal carbonatites'. The Eocene crustal carbonatites in West Junggar and other Cenozoic magmatic rocks in North Xinjiang are generally situated along regional strike-slip faults or fault intersections. Therefore, we propose that the reactivation of the Darbut and Baijiantan crustal-scale strike-slip fault zones(ophiolitic mélanges), due to the far-field effects of the Indian-Eurasian collision, enables decompression melting of the underlying continental lithospheric mantle. These resulting melts ascended to the lower crust through the strike-slip faults, causing partial melting of the Carboniferous carbonaceous sediments. The crustal carbonatites in West Junggar provide a new piece of evidence for Cenozoic magmatism in North Xinjiang and are also significant for the investigation of tectono-magmatic relations in North Xinjiang and the Central Asian Orogenic Belt.     

特提斯喜马拉雅铅锌锑金成矿带含炭质岩石中热液脉型矿床的综合电法勘探——以西藏扎西康铅锌锑多金属矿为例

扎西康铅锌锑多金属矿床产出于特提斯喜马拉雅炭质板岩的断裂带内,是特提斯喜马拉雅铅锌锑金成矿带内典型的热液脉型矿床。由于含炭质岩石和金属硫化物都呈现出相似的低阻高极化电性特征,加之热液脉型矿床的矿体普遍较小,使得在含炭质岩石中对金属硫化物矿体进行电法勘探存在较大困难。本文通过对扎西康矿床已知矿体的音频大地电磁测深和激电中梯测量,发现矿区的炭质板岩呈现低电阻率(10^-0.4~10⁰Ω·m)和高极化率(9%~20%)特征,而矿体呈现出高电阻率(10²~10³Ω·m)和低极化率(1%~5%)的特征。经研究分析,认为造成这种现象的原因有两方面：(1)扎西康炭质板岩中的炭质物质量分数平均为0.79%,变质温度约在300±25℃~340±25℃,炭质物电阻率为6.1×10^-5~6.8×10^-4Ω·m,显示极好的导电性;此外,炭质板岩中存在大量黏土矿物,黏土矿物的吸水性促进了炭质物的连通性,因此炭质物高导电性与连通性的耦合使得炭质板岩呈现低阻高极化电性特征;(2)扎西康矿床的脉型矿体除包含金属硫化物外,还产出大量的脉石矿物,脉石矿物普遍具有高阻低极化电性特征,是造成整个矿体在炭质板岩中呈现高阻低极化异常的根本原因。据此,本文提出在炭质板岩中通过识别脉石矿物引起的高阻低极化异常带间接找矿的新思路,相应的技术方法组合为：利用激电中梯测量定位高阻低极化带的平面位置,再利用音频大地电磁测深探测其深部产状。     

辽宁本溪牛毛岭马家沟组顶部剖面微相分析与沉积环境

牛毛岭马家沟组顶部剖面位于本溪国家地质公园牛毛岭景区的东部.通过对碳酸盐岩的微相分析,恢复了马家沟组顶部剖面沉积环境并总结了沉积环境变化规律.依据标本研究划分出14种微相类型,包括1种风暴岩微相类型、9种缓坡微相类型、3种标准微相类型和1种自定义微相类型.此剖面自下而上划分为3个低能型向上变浅潮缘旋回.旋回一的沉积环境由内缓坡的潮缘或潟湖,至沙滩和沙堤,至潮汐水道的潮缘;旋回二沉积环境由局限或开放的内缓坡,至潮缘的浅潮下带和个别层位的潮间、潮上带;旋回三最为典型,沉积环境由灰色灰岩的中缓坡,至潮缘,再到黄色调碳酸盐岩的潮缘浅潮下带,至潮间、潮上带的蒸发潟湖,至干旱气候下潮间、潮上带的蒸发海岸.推断染色的Fe³⁺和黏土矿物为陆源,此剖面点处是碳酸盐岩孤岛（洲）的潮缘环境.     

利用废弃地下空间建设战略原油储备库的构想

当前各国原油储库主要分为地面储库、地下盐穴储库和地下水封洞窟3种类型.根据我国实际情况分析,这3种类型储库均难以在我国推广.通过分析中国东北地区现有废弃矿山情况,结合地下原油储库的工程技术条件,提出了利用废弃矿山改造地下空间,用以建设战略原油储库的构想.建议尽快开展东北地区废弃矿山地下空间综合调查工作,启动相关地下油气储库封闭实验等测试研究工作.