Constitutive modelling of fine-grained gassy soil: A composite approach

Fine-grained marine sediments containing large undissolved gas bubbles are widely distributed around the world. Presence of the bubbles could degrade the undrained shear strength (s_u ) of the soil, when the gas pressure u_g is relatively high as compared with the effective stress in the saturated soil matrix. Meanwhile, the addition of bubbles may also increase s_u when the difference between u_g and pore water pressure u_w becomes smaller than the water entry value, causing partial water drainage from the saturated matrix into the bubbles (bubble flooding) during globally undrained shearing. A new constitutive model for describing the two competing effects on the stress-strain relationship of fine-grained gassy soil is proposed within the framework of critical state soil mechanics. The gassy soil is considered as a three-phase composite material with compressible cavities, which allows water entry from the saturated matrix. Bubble flooding is modelled by introducing an additional positive volumetric strain increment of the saturated clay matrix, which is dependent on the difference between pore gas and pore water pressure based on experimental observations. A modified hardening law based on that of the modified Cam clay model is employed, which in conjunction with the expression for bubble flooding, can describe both the detrimental and beneficial effects of gas bubbles on soil strength and plastic hardening in shear. Only two extra parameters in addition to those in the modified Cam clay model are used. It is shown that the key features of the stress-strain relationship of three fine-grained gassy soils can be reproduced satisfactorily.     

南美Oriente盆地北部海绿石砂岩油藏特征及成藏规律

南美厄瓜多尔Oriente盆地斜坡带发育的白垩系Napo组高伽马特征的UT海绿石砂岩段是成熟探区新发现的隐蔽含油层段。本文分析了海绿石砂岩储层的矿物组成、孔隙结构、成岩作用、物性特点,并结合烃源岩评价与石油空间分布探讨海绿石砂岩油藏的成藏特征。海绿石粘土矿物以颗粒形式存在,与石英共同构成海绿石砂岩的颗粒组分,海绿石砂岩的孔隙结构具有双峰特征,束缚水含量高,属于中-低孔、中-低渗储层类型,孔隙类型主要是剩余粒间孔。海绿石砂岩储层中石英次生加大属Ⅱ级,长石碎屑颗粒发生溶蚀作用,含铁碳酸盐类胶结物发育,结合泥岩低的I/S混层比和高的最高峰温值T_max,指示海绿石砂岩层段属于中成岩阶段A期的产物。与海绿石砂岩油藏紧邻的大面积分布的Ⅱ₁腐泥型成熟烃源岩就是缓翼斜坡带的生烃中心,大面积连续发育的海绿石砂岩与之构成优越的源储组合,有利于上生下储式成藏。海绿石砂岩油藏表现为近源性、成藏晚期性等特点,规模发育的海绿石砂岩储层得以成藏的主要运聚机制是体积流和扩散流运聚机制。这对盆地其它油区同类油藏的发现具有重要的借鉴意义。     

青藏高原和亚洲夏季风动力学研究的新进展

亚洲夏季风环流受海陆和伊朗高原—青藏高原大地形的热力作用调控.亚洲季风所释放的巨大潜热又对大气环流形成反馈.这种相互反馈过程十分复杂,揭示其物理过程对理解气候变化格局的形成和变化以及提高天气预报及气候预测的准确率十分重要.夏季北半球副热带对流层上层环流的主要特征是存在庞大的南亚高压(SAH)以及强大的对流层上层温度暖中心(UTTM).本文介绍了温度—加热垂直梯度(T-Q_Z)理论的发展,并用以揭示SAH和UTTM的形成机制.指出沿副热带欧亚大陆东部的季风对流潜热加热及其中西部的表面感热加热和高层长波辐射冷却是导致SAH和UTTM在南亚上空发展的原因.文中还介绍了Gill模型用于上部对流层研究的局限性及解决的办法.     

大兴安岭北部伊图里河地区二长花岗岩的成因及构造背景

本文对大兴安岭北段伊图里河地区黑云二长花岗岩进行了系统的地球化学及锆石U-Pb同位素年代学研究,旨在查明其成岩时代及岩石成因,并探讨其构造意义。研究结果表明,该黑云二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为123.3±0.8Ma,表明其形成时代为早白垩世晚期。岩石具有具有高硅、富钾、富铝的特征,A/CNK比值较大(0.96~0.99),痕量元素具有轻稀土富集、重稀土亏损、富集Rb、K等大离子亲石元素和Th、Ce、Zr、Hf等高场强元素,贫Sr、P、Ti、Ba的特征。以上特征表明伊图里河地区花岗岩为具钾玄质系列岩石特征的铝质A型花岗岩,为中下地壳岩石部分熔融的产物,该期岩浆侵位活动可能发生在早白垩世晚期东部古太平洋板块向欧亚板块俯冲作用下的弧后伸展环境。     

羌塘盆地隆鄂尼—昂达尔错古油藏逆冲推覆构造隆升

沿隆鄂尼—昂达尔错古油藏发现大量逆冲推覆构造,如北雷错东西两侧、隆鄂尼西北侧、比洛错东南侧、鲁雄错东西两侧,侏罗系烃源岩及含油白云岩沿低角度缓倾斜断层自北向南逆冲推覆于上白垩统红层之上,昂达尔错西北侧中侏罗统含油碳酸盐岩和碎屑岩自北向南逆冲推覆于三叠系灰黑色碎屑岩之上,形成不同规模的逆冲岩席、逆冲岩片、飞来峰和构造窗。高分辨率二维地震反射剖面显示,隆鄂尼—昂达尔错古油藏深部发育多重逆冲推覆构造;比洛错中侏罗统含油白云岩沿顶部双重推覆构造自北向南运移7~11km和12~15km,分别形成隆鄂尼古油藏和德如日古油藏;下伏三叠系及石炭系—二叠系沿底部双重推覆构造自北向南发生大规模逆冲推覆,前锋被向北逆冲的反向断层切割错断。野外观测表明,隆鄂尼—昂达尔错古油藏与羌中隆起北侧油苗带之间发育大量侏罗系逆冲岩席和飞来峰;深地震反射剖面构造解释进一步揭示,三叠系和侏罗系海相烃源岩经历自北羌塘向南羌塘长距离逆冲推覆构造运动,自北向南逆冲推覆运动导致侏罗系烃源岩及中侏罗统含油白云岩构造隆升,形成昂达尔错、隆鄂尼、德如日等古油藏。隆鄂尼—昂达尔错古油藏逆冲推覆及构造隆升主要发生于晚白垩世—古近纪。     

下扬子PTB界线深水相区粘土岩的火山成因研究及其对LPME的指示意义

全球,尤其是特提斯域二叠—三叠纪之交(PTB)剖面中普遍发育火山成因的粘土岩,对理解晚二叠世末生物大灭绝(LPME)的触发机制及相关基础地质问题具有重要意义。本文报道了在华南下扬子区新发现两条深水PTB剖面(皖南牛山和蔡村)的粘土岩工作,包括岩石学、矿物学和全岩地球化学等,填补了区域研究空白。研究结果发现,粘土岩主要由伊利石等粘土矿物,以及石英、岩浆锆石、长石等斑晶矿物组成。在地球化学上具有高K_2O、低Na_2O、相对富集大离子亲石元素(LILE)、相对亏损高场强元素(HFSE)等特征。据此,认为这些粘土岩为火山成因的钾质斑脱岩,其原岩可能为中酸性流纹英安岩,具有弧岩浆作用的源区背景。对比华南其他地区已发现的PTB界线粘土岩,发现它们成因类似,可能来源于古特提斯洋周缘陆陆碰撞,抑或是泛大洋俯冲潘吉亚大陆东缘(包括华南板块)所导致的长英质火山岩浆喷发,且具有多期多源性特点。PTB时期全球活跃的火山岩浆活动(包括镁铁质火山作用和华南地区火山灰所指征的长英质火山作用)可能是导致LPME的主要原因。     

内蒙古东升庙和炭窑口多金属硫化物矿床铁同位素地球化学特征及其成矿指示意义

本文报道了内蒙古狼山成矿带内两个最大的铅锌多金属硫化物矿床——东升庙矿床和炭窑口矿床中黄铁矿、黄铜矿单矿物的铁同位素研究结果。东升庙矿床绢云石墨片岩中不规则状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值在+0.04‰~+1.11‰之间,呈现铁的重同位素富集,指示了海水中的铁以氧化态沉淀并在成岩期转化成黄铁矿的矿化过程。东升庙和炭窑口矿床富硫化物矿石中黄铁矿和黄铜矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-1.33‰~+0.08‰,具有热液成矿特征,指示金属成矿物质来源于热液流体。另外,绢云石墨片岩中脉状黄铁矿的铁同位素组成δ~(56)Fe_(-IRMM)值的变化范围为-0.39‰~-0.04‰,处于矿石黄铁矿和围岩不规则状黄铁矿之间,指示脉状黄铁矿是热液矿化的产物,并在成矿过程中混入了围岩中早先形成的富集铁的重同位素的黄铁矿。绢云石墨片岩中广泛发育的不规则状黄铁矿与赋存在绢云石墨片岩中的富硫化物矿体具有完全不同的铁同位素组成,指示热液活动对不规则状黄铁矿没有明显成矿物质贡献,因此同沉积热液活动成矿的可能性不大。结合赋存在白云石大理岩中硫化物矿体的顶、底部常见硅化的白云石大理岩角砾,本文提出后生矿化是东升庙多金属硫化物矿体的主要成矿方式。另外,东升庙矿床和炭窑口矿床的矿石硫化物具有相似的铁同位素组成特征,指示两者的成矿物质来源具有相似性。     

利用Abel-Poisson径向基函数模型化局部重力场

多种类型高分辨率重力场数据的不断增加,使得在局部范围内精化重力场模型成为了可能。本文采用Abel-Poisson核将重力场量表示成有限个径向基函数线性求和的形式,对局部区域的多种重力场数据进行联合建模。为了提高运算速度,运用了基于自适应精化格网算法的最小均方根误差准则(RMS)来求解径向基函数平均带宽。以南海核心地区为例,联合两种不同类型、不同分辨率的重力场资料(大地水准面起伏6'×6'、重力异常2'×2'),构建了局部区域高分辨率的重力场模型。所建模型表示的重力场参量达到了2'×2'的分辨率,对原始的重力异常数据(2'×2')拟合的符合程度达到±0.8×10-5m/s2。结果表明,利用径向基函数方法进行局部重力场建模,避免了球谐函数建模收敛慢的问题,有效提高了模型表示重力场的分辨率。     

基于时序InSAR的东营地区地表沉降研究

黄河携带大量泥沙入海,河口三角洲覆盖20~50m厚的沉积层。沉积层的自然压实导致该地区的地表沉降。此外,黄河三角洲油气资源的开发和地下水的开采也加速地表的下陷。InSAR作为一种有效的空间大地测量工具,可以提供几十公里范围内的高精度地表形变场。时序InSAR技术在多幅雷达影像组成的干涉网络基础上,识别永久散射体(PS)等雷达回波信噪比高的像素。与传统的InSAR技术相比,时序InSAR技术削弱雷达影像去相干效应的影响,实现长期的形变序列提取。文中利用两组雷达影像:19幅ERS卫星1992年12月至1996年1月的SAR影像,17幅ENVISAT卫星2003年5月至2008年3月的SAR影像。影像主要覆盖山东省东营市及其周边部分区域。结果显示,东营地区存在每年15mm以上的地表沉陷,该地区的地表沉降与油气开采活动有关。