含结构面相似材料水力裂缝演化的实验研究

结构面广泛赋存于煤系中,是影响煤岩水力压裂效果的关键因素之一。调节结构面制作时间和充填材料类型,制作不同结构面类型的煤岩试件,并开展水力压裂物理实验,探究结构面类型与注入流量对水力裂缝延伸的影响及作用机制。结果表明：当注入流量为50 mL/min时,纯样试件(无结构面)的破裂压力高于含结构面试件的破裂压力,延时结构面制备间隔时间对试件破裂压力的影响很弱,调整结构面的充填材料后试件破裂压力最大降低28.79%;随着注入流量的提高,充填材料为云母,水泥试件破裂压力、声发射振铃计数峰值增大,压力上升阶段的持续时间显著缩短,水力裂缝在结构面处的延伸模式由沿结构面延伸逐渐转向沿最大主应力方向延伸。结构面类型与注入流量对水力裂缝在结构面处延伸模式的影响,主要是由于改变了水力裂缝延伸至结构面时结构面上的应力状况,可以通过理论分析预测水力裂缝与结构面的交叉延伸模式,根据结构面上应力状况,通过调节注入流量调整水力裂缝的延伸方向。     

柴达木盆地德令哈坳陷石炭系烃源岩成熟度演化史

德令哈坳陷是柴达木盆地石炭系具有勘探前景的地区。综合区域调查、平衡剖面反演、镜质体反射率等分析,获取了柴达木盆地主要构造运动期次,并结合盆地模拟技术,重建了石炭系埋藏史;结合石炭系烃源岩油气地化指标,研究了德令哈坳陷石炭系烃源岩热演化史。研究表明,德令哈坳陷内石炭系烃源岩广泛发育,有机质丰度较高,埋深较大,但未发生变质,处于成熟-高成熟阶段。德令哈坳陷石炭系埋藏史主要表现为晚石炭世、中侏罗世早期-晚白垩世、渐新世晚期-中新世为快速埋藏期,早二叠世-晚三叠世、早白垩世-始新世为稳定期,晚三叠世末-晚侏罗世、始新世末-中新世、中新世末以来为强烈抬升剥蚀期,沉降史与抬升剥蚀史新生代以来存在着差异;石炭系烃源岩热演化史主要表现为"二次生烃、晚期生烃为主"的特点,主要受控于区域构造运动。晚古生代以来柴达木盆地热演化总体表现为缓慢降低的特征,主要受控于柴达木盆地岩浆热事件与构造活动特征。      

新构造运动影响下的雅鲁藏布江水系发育和河流地貌特征

雅鲁藏布江(雅江)水系发育和河流地貌演变受新构造运动的强烈影响。通过野外调查,结合SRTM(航天飞机雷达地形测绘使命)数据分析和Google Earth三维地图功能,对雅江河网形态及河流地貌特征进行了分析,并采用EH4电磁成像系统测量了雅江及其支流宽谷河道淤沙深度。研究发现,雅江河网呈现格状水系特点,同时具有枝状河网的拓扑性质,这主要是由于新构造运动的影响,河网发育过程中受到南北向挤压和东西向拉伸所至。青藏高原阶段性不均匀抬升形成了宽窄相间的藕节状河道形态,宽阔河段河道为辫状河型,而窄深河段为深切的V型河谷、单一顺直河型,纵剖面上构成裂点。裂点河段地块相对上升较快,阻滞了水流和泥沙,上游河段大量卵石和泥沙在河谷里淤积深达800多米,形成了平整而宽阔的U型河谷。整个雅江宽谷段泥沙淤积量约0.9万亿m³。     

复杂碳酸盐岩成像地质解译:以柴达木盆地砂西地区为例

柴达木盆地为一高原咸化湖盆,渐新世早期沉积了复杂的碳酸盐岩。砂西地区下干柴沟组岩性包括砂屑灰/云岩、藻灰/云岩、泥晶灰/云岩、泥灰岩、灰质砂岩等。常规测井能较好地区分纯碳酸盐岩,但对于混积型的碳酸盐岩识别难度较大。基于岩心刻度成像测井,建立了6种成像测井模式:高阻亮色块状模式、中高阻橙色块状模式、暗色块状模式、黄白相间正弦曲线模式、亮色-明暗相间正弦曲线模式、橙色-明暗相间正弦曲线模式。这6种模式对有效识别下干柴沟组地层岩性有很强的指导作用。     

能量转化视角下一次引发冬季区域强对流的南支槽研究

2020年1月24—25日广西出现一次罕见区域性强对流,过程伴随近20年最大范围冰雹天气。南支槽异常发展东移是此次过程的扰动背景,提供了必要的热动力及水汽条件。基于波作用通量及多尺度能量诊断方法,利用常规观测资料、风云卫星资料、NCEP/NCAR以及ERA5再分析资料,从能量转化角度对此次引发区域强对流的南支槽过程进行研究。结果表明:整个过程中纬度和副热带西风急流均较历史同期偏强,有利于上游扰动向下游传播。欧亚大陆上空存在南北两支活跃Rossby波列。源自地中海一带的南支副热带西风急流Rossby波列对南支槽起到主要调控作用,Rossby波能量沿急流频散并在南支槽区辐合,促进了南支槽发展东移。源自北大西洋阻塞高压内部的北支Rossby波列则起到协同作用,促进了乌拉尔山冷槽发展及其与中东槽合并,从而增强了南支波列向下游的传播,进一步增强南支槽;天气尺度有效位能向天气尺度动能的转换以及由背景场向天气尺度的动能输送是南支槽天气尺度扰动发展的主要贡献项。动能的平流输送将获得的天气尺度动能在空间上再分配,维持南支槽稳定发展东移。在此背景下,天气尺度向对流尺度的降尺度动能串级是区域强对流最主要能量...     

满洲里地区巴勒根哈德古火山口的发现及区域构造背景研究

满洲里地区位于额尔古纳成矿带南段,深受古亚洲构造域和太平洋构造域的影响。在中生代产生了具有很大影响的构造——岩浆活动。2011年在进行国家地质调查项目时,首次在内蒙古新巴尔虎右旗西北约42 km处发现一个被第四系掩盖的古火山口,称为巴勒根哈德古火山口,地理坐标为东经116°20.6096',北纬48°51.4327'。在遥感影像图上表现为与之相对应的环形构造和放射状水系,非常清晰地显示出环状火山口。岩性主要由流纹质火山角砾熔岩、火山集块熔岩、火山集块角砾熔岩与流纹岩组成,构成数个韵律层。除顶底不完整以外,可见三个完整的喷发韵律层,均由爆发相开始,以溢流相结束,爆发指数为0.72~0.92,自下而上喷发力度逐渐减弱。流纹岩中锆石U-Pb测年获得其年龄为167.8±3.3~162.2±2.1 Ma,指示该火山喷发的时代为中侏罗世。应力场分析研究认为本地区在中生代早期σ1为NWW向,稍后转为NNW向,说明中生代以后本地区应力场由古亚洲体制转为太平洋构造体制。由于叠加了NNW方向的挤压作用,导致得尔布干断裂带活化,并形成了NNE向具有左旋剪切性质的额尔古纳断裂带以及与之配套的NWW向的张性断裂,二者的交切处成为中侏罗世中酸性岩浆上升和就位的最佳空间。因此,在NNE向上常形成串珠状分布的中心式火山口群,巴勒根哈德和甲乌拉火山口就是其中的两个,它们是古亚洲构造和太平洋构造背景共同作用下的产物。     

膜孔灌溉下土壤入渗特征的多因素分析

为了研究土壤容重、初始含水率、压力水头、黏粒含量和入渗时间5个因素对膜孔灌自由入渗特性的影响,根据正交试验设计12组试验（9组试验,3组验证试验）。通过开展室内膜孔灌试验,研究了多因素交互对膜孔灌自由入渗单位膜孔面积累积入渗量、入渗率及平均体积含水率增量的影响,并分别建立了单位膜孔面积累积入渗量和湿润体内平均体积含水率增量与各影响因素之间的经验模型。两模型的均方根误差分别为0.032 cm、0.006 cm3/cm3,相关系数均大于0.97,决定系数均大于0.95（P<0.01）,经验证模型计算值与实测值相对误差均在±13%范围以内。研究表明:压力水头对单位膜孔面积累积入渗量影响不显著（P>0.05）,初始含水率对其影响显著（P<0.05）,而土壤容重、黏粒含量和入渗时间对其影响极显著（P<0.01）,其影响程度由大到小依次为入渗时间、黏粒含量、土壤容重和初始含水率;湿润体内平均体积含水率增量不受入渗时间影响,4个因素对其影响均极显著（P<0.01）,其影响程度由大到小依次为初始含水率、土壤容重、压力水头和黏粒含量。研究成果可为进一步优化膜孔灌灌水技术要素组合提供理论依据。     

鄂尔多斯盆地东北缘晚古生代陆表海含煤岩系层序地层研究

通过区域不整合面、沉积体系转换面、构造应力场转换面和水上暴露面等层序界面的识别,对研究区进行层序地层划分,指出鄂尔多斯盆地东北缘晚古生代陆表海含煤岩系发育7个三级层序。在此基础上,认为陆表海层序仍然具有“三元”结构,由低位体系域、海侵体系域和高位体系域组成。在盆地北部发育的多期河道砂岩具有低位体系域的下切谷充填特点——面状充填,如晋祠砂岩、桥头砂岩以及北岔沟砂岩等。煤层在层序格架中的定位与海平面变化的转换时期有关,主要发育在陆表海环境的海侵体系域下部以及陆相环境的高位体系域上部。     

2018年广西东南部一次暴雨过程分析

2022年广西遭遇新中国成立以来最强“龙舟水”,其中6月17—22日的持续性暴雨过程累积雨量大、落区重叠,导致洪涝、山洪及滑坡等灾害。利用多源观测资料及欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料,分析了此次持续性暴雨过程中低空急流的影响及其特征,结果表明：(1)夜间低空急流明显增强,对流系统在急流核北侧发展,而日间随着低空急流减弱,对流系统也逐渐减弱,造成强降水主要集中于夜间。(2)夜间850 hPa低空急流左侧正涡度区与925 hPa边界层急流出口区在桂东北一带重合,配合桂北山脉地形阻挡形成深厚的低层辐合,有利于桂东北上升运动增强及对流系统不断发生发展。同时,大气低层对流不稳定迅速增大,为持续性暴雨提供了有利的不稳定层结环境。(3)低空急流的演变可用惯性振荡机制来解释。日间桂中至桂南地区地表被加热导致湍流摩擦逐渐增强,造成急流减速,具有次地转特征。夜间湍流摩擦作用减弱,急流加速并逐渐呈现出超地转特征。科氏力对非地转风的作用是造成急流动量增长的主要原因,而摩擦耗散、垂直输送等过程为急流动量汇。

     

复杂碳酸盐岩成像地质解译:以柴达木盆地砂西地区为例

柴达木盆地为一高原咸化湖盆,渐新世早期沉积了复杂的碳酸盐岩。砂西地区下干柴沟组岩性包括砂屑灰／云岩、藻灰／云岩、泥晶灰／云岩、泥灰岩、灰质砂岩等。常规测井能较好地区分纯碳酸盐岩,但对于混积型的碳酸盐岩识别难度较大。基于岩心刻度成像测井,建 立 了６种成像测井模式:高阻亮色块状模式、中高阻橙色块状模式、暗色块状模式、黄白相间正弦曲线模式、亮色－明暗相间正弦曲线模式、橙色－明暗相间正弦曲线模式。这６种模式对有效识别下干柴沟组地层岩性有很强的指导作用。