Characterization of the mechanical properties of a claystone by nano-indentation and homogenization

Based on the analyses of mineralogical compositions by X-ray diffraction and microstructure by optical microscopy, the Young’ modulus and hardness of a claystone were characterized by the nano-indentation technique and homogenization method. Three distinct microstructural zones are identified in the claystone: clay matrix, a composite matrix of clay and small mineral grains and imbedded quartz grains. The elastic modulus and hardness of different zones were determined by nano-indentation testing. Based on the statistical analysis of nano-indentation results, the spatial mappings and frequency distributions of elastic modulus and hardness of the different zones were obtained. The elastic moduli of main constituent phases of the claystone are then estimated from the nano-indentation tests. These values were further used for the determination of the macroscopic elastic modulus of the claystone using two different homogenization schemes: the dilute scheme and Mori–Tanaka scheme. The predicted values by the homogenization schemes are compared with experimental data obtained from conventional uniaxial compression tests.     

Reservoir architecture and fracture characterization of low-permeability sandstone reservoir: a case study of Biandong oilfield,Jinhu depression,northern Jiangsu Basin,China

Fracture is one of the most important factors through the whole process of low-permeability reservoir development. Biandong oilfield is a typical low-permeability fractured sandstone reservoir, and has stepped into high water cut stage; thus, the waterflooding effect is poor. Therefore, many contradictions such as high moisture content, decreasing production speed, and low recovery efficiency are becoming increasingly prominent, which have seriously hindered the sustainable development, and need to be solved urgently. However, few such studies on reservoir characterization in low-permeability fractured sandstone reservoir have been conducted in China. In this study, through comprehensive analysis on reservoir characterization and sedimentary environment, significant results are achieved. Three types of fracture occurrence are identified; they are high-angle fracture, low-angle fracture, and horizontal fracture, respectively. Two types of reservoir pore (primary porosity and secondary porosity) are recognized based on thin-section observation and analysis. The diagenetic stage of Biandong oilfield are divided into three stages, early A, early B, and late A, respectively. Finally, a regional discrete fracture network model is established with Fisher’s algorithm based on three-dimensional geological model. All the research results presented above can make a significant instructing function for making reservoir development plan and improving recovery efficiency.     

北京市北山泥石流分布规律及形成过程

北京北山泥石流的分布受构造控制，呈北东方向展布。其分布在时间上和空间上均有一定的规律可寻。一条泥石流沟谷的形成从开始到结束，概括分为形成、位移和堆积。区内泥石流的形成主要有三种形式：以水力侵蚀为主，以坡面侵蚀为主和以沟源崩、滑塌形式触发沟床物质活动而形成的泥石流。     

安徽拂晓地区地物化特征及找矿意义

拂晓地区位于苏鲁超高压变质带安徽段的张八岭地区,地质构造条件与山东段的胶东金矿矿集区类似,具有较好的成矿地质条件和找矿前景。为探索拂晓地区金矿找矿前景,我们系统的开展地物化工作,以面积性的磁法、化探异常为依据,圈定隐伏岩体范围,提供多目标的直接找矿信息,减小找矿范围,预测出两个重点找矿远景区。在重点找矿远景区内,部署了两条可控源音频大地电磁和频谱激电剖面对重点区域的深部纵向结构特征进行探索。综合研究拂晓地区的地物化资料,提出以“弱磁异常-化探异常中心-中等强度的电性异常”为特征的物化探找矿标志;“煌斑岩脉-闪长质脉岩”为特征的地质直接找矿标志;“次级断裂带-不同岩体间的接触带区域”为重点找矿区域的地物化综合找矿方法,有效的增强了找矿能力。为安徽拂晓地区及其邻区的矿产勘查工作提供一定的指示。     

土壤铅含量高光谱遥感反演中波段选择方法研究

利用高光谱遥感数据进行了南京郊外土壤重金属元素铅的含量反演,由于高光谱数据波段众多,波段选择或变换至关重要。比较了基于次贪婪的前向选择模型的最小角度拟合和基于遗传算法进行波段选择的最小二乘和偏最小二乘拟合,结果发现基于遗传算法的偏最小二乘反演结果优于全波段的偏最小二乘,表明波段选择在高光谱反演重金属中是有益的。尽管采取了波段选择后的各方法在反演时均能达到70%以上的训练精度,但因遗传算法搜索的解空间范围更宽广,使得基于遗传算法的偏最小二乘优于前向选择模型的最小角度拟合。最后还比较了基于遗传算法的普通最小二乘和偏最小二乘拟合,结果表明偏最小二乘更优,因此在高光谱反演重金属含量当中,偏最小二乘精度较高,而在波段选择方法中,遗传算法更优。     

南海白云凹陷深水区渐新世-中新世断阶陆架坡折沉积过程响应

南海珠江口盆地白云凹陷深水区在渐新世—中新世经历了后退断阶式的陆架坡折带演化,该过程控制了本地区沉积体系的发育和分布,从而也在一定程度上影响了油气藏的形成与分布。基于近期最新钻井资料、精细沉积学分析和长电缆高质量三维地震资料解释,结合陆架边缘三角洲沉积模式理论,开展了该区断阶陆架坡折控制的沉积过程响应特征研究。发现渐新世陆架坡折带主要的沉积过程响应是珠海组陆架边缘三角洲前积楔-浅海陆架沉积体系,中新世后退断阶陆架坡折主要沉积响应为生长断层复杂化的陆架边缘三角洲与斜坡扇体系, 该发现将有助于指导深水油气勘探。     

钛磁铁矿的制备及其异相Fenton反应催化性能

在水相中合成了钛磁铁矿（Fe3-xTixO4）,并用XRD、MSssbauer、TG-DSC和SEM等手段对合成的Fe3-xTixO4进行了表征。结果表明,合成的Fe3-xTixO4为立方晶系尖晶石结构,样品中的钛离子都已经进入其晶格中;钛掺杂有抑制钛磁铁矿进一步向钛磁赤铁矿转化和稳定尖晶石结构的作用。此外,以亚甲基蓝降解为探针反应,考察了钛磁铁矿异相Fenton反应的催化性能。实验表明,钛含量较高的钛磁铁矿是一种性能优越的异相Fenton反应催化剂。     

龙门山前山断裂大地震原地重复发生的地质地貌证据

龙门山前山断裂大地震是原地重复发生的吗？针对这一问题,对前山断裂的同震地表形变带进行了追踪,并选择5.12汶川地震区九龙、白鹿以及汉旺等3个地点开展了古地震探槽研究工作。调查结果是： 前山断裂5.12地震地表形变带基本沿1 ∶200000地质图上先存基岩断裂发育,但仅限于通济－安昌以南段; 白鹿－八角一带同震地表形变带继承先存断层陡坎或断层沟谷发育; 偏离先存断裂而被一些学者视为断裂全新世活动重要证据的永安附近T1阶地上线性陡坎实为废弃河岸; 白鹿、汉旺探槽剖面揭示这两个地点5.12汶川地震之前至少有过一次古地震事件。这些研究结果表明前山断裂大地震是沿晚第四纪活动断裂原地重复发生的,此次地震是沿先存活动断裂又一次发生的大地震事件,为大地震原地复发模型提供了一个新的震例支持。在沿该断裂周边进行规划建设时应当合理避让。     

龙门山小鱼洞断裂在汶川地震中的地表破裂及地质意义

在龙门山中段小鱼洞地区映秀－北川断裂和彭县－灌县断裂发生了同震位移,同时在该地区新出现了一条北西向的同震破裂带——小鱼洞断裂的破裂带,并分割了两条近于平行的北东向逆冲－走滑型的主断裂。汶川特大地震发生后重点对小鱼洞断裂的地表破裂开展了详细的野外地质填图,利用全站仪和GPS对地表破裂进行了精确的测量。初步调查的结果表明,小鱼洞断裂位于映秀－北川断裂与彭县－灌县断裂之间,走向近于北西向,延伸约15km,以脆性破裂为特征,穿过小鱼洞大桥,并切割了多种类型的地貌单元,使道路发生拱曲、破坏和桥梁垮塌或移位。单个破裂长度在几米到300m不等,其南西盘为上升盘,北东盘为下降盘,平均垂直位错为1.0m,平均水平位错为2.3m,垂直与水平位错量之比1 ∶1～1 ∶2,显示为逆冲分量小于或等于左旋走滑分量,并以左旋走滑作用为主。同时,研究表明小鱼洞断裂属于映秀－北川断裂与彭县－灌县断裂之间的捩断层,其主要特征包括： 1)是在汶川地震中由于龙门山逆冲体之间的差异逆冲运动过程中而形成的断裂; 2)其走向近于北西向,垂直于龙门山北东向的主干断裂,而平行于逆冲体的逆冲运动方向; 3)具有高角度断面的断层,以左旋走滑作用为主。     

临夏黄土记录的26万年来季风快速变化

黄土高原西部高分辨率黄土序列开展的多代用指标研究,有助于揭示轨道-亚轨道尺度上东亚冬、夏季风的变化特征及动力机制。但针对同一地质记录提取冬、夏季风多代用指标进行对比和敏感性分析的工作尚不多见,因此制约了对季风快速变化特征和机理的理解。本文利用甘肃临夏85 m黄土岩芯开展高分辨率的粒度、磁化率和元素扫描分析,发现在轨道尺度上粒度和Zr/Rb比值显示的大幅冰期-间冰期波动与深海氧同位素记录有很好的对应关系,表明东亚冬季风的波动响应于北半球高纬冰量的变化。但在千年尺度上,粒度能更敏感地响应冬季风的快速变化;Rb/Sr比值和磁化率均能很好记录轨道尺度上的东亚夏季风波动,但在亚轨道尺度上Rb/Sr的敏感性明显高于磁化率。粒度、Zr/Rb和Rb/Sr所指示的东亚季风快速变化表现出较强的岁差信号,与石笋和北纬65°夏季太阳辐射有较好的对应关系,表明东亚季风变化也受到岁差直接驱动的夏季太阳辐射变的控制。在最后两个冰期-间冰期旋回中(即末期冰期旋回和倒数第二次冰期旋回)Rb/Sr及Zr/Rb比值和粒度记录分别可以辨别出与石笋相同数量级的变暖事件,但粒度记录的暖事件明显要多于Rb/Sr及Zr/Rb比值,且这些暖事件并不能一一对应。粒度及元素比值记录显著变冷的千年尺度的Heinrich(H)事件与石笋记录的夏季风明显减弱的事件有很好的对应关系,但其发生频率明显高于海洋记录。这些指标记录的千年尺度上波动信号的不一致性主要归因指标对不同气候要素敏感性的差异。未来需要进一步开展高分辨率多代用指标敏感性分析,选取对季风快速变化的敏感指标,有助于我们理解季风快速变化的特征(如周期和幅度等)和分析季风快速变化的时空差异性。