构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析。实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱。通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测。挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制。褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制。     

贵州矿产资源开发布局与优化探讨

在分析贵州矿产资源开发布局现状及存在问题的基础上,提出了贵州省矿产资源开发布局优化的原则,对开发区域布局和开发规划分区进行了探讨;调整了黔中、黔西、黔北、黔东四大矿产开发利用区域,划定禁止开采区、限制开采区、矿产资源重点矿区三类规划分区。     

贵州大方侏罗统自流井组地层特征及恐龙足迹化石的发现

本文详细描述了大方县高枧乡黎家湾自流井组剖面,讨论了自流井组的岩性组合特征、接触关系及横向变化,根据双壳及叶肢介化石组合带的时代将自流井组归于下侏罗统,将新田沟组归于中侏罗统。首次在大方响水乡大转弯自流井组马鞍山段地层中发现有恐龙足迹化石。根据岩石组合特征、沉积构造确定自流井组为湖泊相滨湖及浅湖亚相沉积,包括砂坪、泥坪、混合坪、介壳滩微相类型。根据陆相基准面旋回层序将自流井组划分为2个长期旋回层序、5个中期旋回层序。     

基于单元速度泰勒展开的上限原理有限元法

极限分析上限法较极限平衡法有着严谨的理论基础和物理意义。借助于级数展开的思想,通过对速度在单元形心点处一阶泰勒展开,得到了以形心点速度和速度一阶导数为基本未知变量的上限有限元法,该方法丰富了上限有限元基本理论,且可更好地表达与刚体上限法之间的联系。在形成新的上限法的同时,放松单元内任一点均需严格满足上限性质的要求,采用等面积多边形的形式代替外切多边形来逼近摩尔-库仑屈服圆。算例表明:该方法可稳定收敛到真实解,具有和传统Sloan法相同的收敛度;采用等面积多边形逼近形式时,较少的多边形边数即可取得较好的收敛效果,收敛速度大大提高。     

透明类岩石内置三维裂纹扩展变形试验研究

采用力学试验手段探究岩石受压情况下内部裂纹扩展贯通机制是了解岩石破坏失稳机制的重要手段。由于无法观察真实岩体内部裂纹扩展过程且CT扫描实时性不足等原因,自行研制了一种各项性质与岩石接近的透明类岩石材料,以观察研究其内部三维裂纹的扩展贯通机制。这一方法克服了真实岩体不透明的特点,可更方便地观察岩体内部裂纹萌生、扩展不同阶段的形状。然后制作了一批内置单裂隙和双裂隙的试件,在RMT-150B多功能全自动刚性岩石伺服试验机上进行单轴压缩试验,详细观察研究了单裂隙和双裂隙试件在不同岩桥角和裂隙间距情况下的裂纹扩展贯通模式以及裂隙数量和间距对试件抗压强度的影响,并从理论方面对翼形裂纹的扩展过程进行了解释。试验表明,在不同的岩桥角和裂隙间距下,次生裂纹将呈现不同的扩展贯通模式,试验中观察到的次生裂纹有张拉翼裂纹、与翼裂纹反向生长的反翼裂纹和拉剪作用下的花瓣状裂纹等,试件最终破坏是各种形式的裂纹汇合贯通的结果。裂隙的存在极大地降低了试件的抗压强度,且随着裂隙数目增加,试件峰值强度呈降低趋势,同时裂隙间距也对试件的峰值强度产生一定的影响。试验成果对分析真实岩体的破坏失稳机制有着重要的参考价值。     

原地栖息真菌Talaromyces flavus作用下不同粒径利蛇纹石的风化作用研究

主要研究了原地栖息真菌Talaromyces flavus作用下不同粒径的蛇纹石矿物粉末的风化作用。蛇纹石矿物粉末被筛分为不同粒度的4组(150~300、100~150、75~100和45~75μm)后进行真菌溶蚀实验,并使用p H计、ICP-OES、FTIR、XRD、SEM对反应产物进行了分析。结果表明,真菌作用显著加快了蛇纹石矿物的溶蚀,当蛇纹石矿物粒度降低到100μm左右时,Mg的溶出率从21.56%明显增加到35.91%。该现象可能与矿物比表面积的增大以及生物物理作用的增强有关。在此基础上粒径进一步减小并未使Mg溶出率明显提高,因此该粒径可以作为真菌对蛇纹石溶解工业化应用的最优粒径。扫描电镜观察与矿物相分析表明,反应过程中真菌分化产生的菌丝与矿物紧密接触,破坏了矿物的晶体结构,导致矿物相的改变。该研究结果可为相关菌种在浸矿等工业领域上的应用提供参考依据。     

云南姚安铅银矿床假白榴石斑岩空间分布和组构特征

姚安铅银矿床位于金沙江-哀牢山断裂带东侧的富碱斑岩带内,主要发育正长斑岩、粗面岩、假白榴石斑岩、含斑正长细晶岩等一套杂岩体,其中正长斑岩为主要容矿围岩。通过野外地质勘查、显微镜鉴定、电子探针及X射线微区衍射分析,对假白榴石斑岩的空间分布、岩石矿物学特征进行了综合研究,结果表明,姚安铅银矿床假白榴石斑岩多以脉状、角砾状或呈小岩枝产出,出露在正长斑岩质火山角砾岩的外围,主要分布在角砾岩型铅银矿(化)体的南西侧、F4断裂的北东盘,在空间上与角砾岩筒及外围断裂有关;该矿床的假白榴石具两个世代,早期为灰绿色浑圆粒状假白榴石斑岩的假白榴石斑晶,富Al,晚期为灰-灰白色四角三八面体假白榴石斑岩的假白榴石斑晶,富Si、Na,二者均蚀变成钾长石、高岭石、石英等含水富硅矿物;姚安假白榴石斑岩形成于印度板块与欧亚大陆俯冲碰撞后的板内拉张环境;假白榴石斑岩形成晚于粗面岩、正长斑岩,早于含斑正长细晶岩;假白榴石斑岩与铅银矿(化)体无直接成因联系。     

点苍山-哀牢山杂岩带中北段嘎洒地区变沉积岩的成因矿物学与变质演化特征

点苍山-哀牢山变质杂岩带中北段嘎洒地区出露了多种典型的变沉积岩,其中夕线石榴黑云二长片麻岩和二云母片岩保存多期/多阶段矿物相转变特征,本文通过岩相学和矿物化学的综合分析,并结合传统矿物对温压计的估算结果,限定上述典型变沉积岩峰期角闪-麻粒岩相(M1)阶段、近等温减压-高温剪切变形阶段(M2)和晚期退变质(M3)阶段的矿物组合及变质温压条件。峰期角闪-麻粒岩相(M1)阶段的矿物组合为:石榴石(Grt)+板柱状夕线石(Sil1)+黑云母(Bt1)+钾长石(Kfs)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)+钛铁矿(Ilm),变质温度压力条件为t=690~750℃,p=690~810 MPa;近等温减压-高温剪切变形阶段(M2)阶段,稳定矿物组合为:Grt+Sil2+Bt2+Kfs+Pl+Qtz+Ilm,黑云母在强烈走滑剪切作用下发生脱水熔融反应:2 Bt→Sil+6(Mg,Fe)O+K_2O+5 Qtz+2 H_2O,石榴石、黑云母和夕线石等受到剪切变形影响而发生强烈定向,形成的温度压力条件为t=650~720℃,p=450~630 MPa;晚期退变质阶段(M_3)的稳定矿物组合为:Qtz+Bt+Ms+Pl,退变的温度压力条件为t=580~640℃,p=400~500MPa。其变质演化p-T轨迹样式具有近等温减压的顺时针型式,表明点苍山-哀牢山变质杂岩带曾经历了一次明显的俯冲-碰撞造山事件,峰期变质可达到角闪-麻粒岩相;在碰撞后的构造折返过程中,上述变质岩石发生强烈的高温剪切变形作用,并伴随着黑云母等含水矿物的脱水熔融。     

澜沧江杂岩带小黑江-上允地区蓝片岩的成因及变质演化

通过对澜沧江杂岩带小黑江-上允地区蓝片岩的岩相学、地球化学、成因矿物学以及相平衡模拟的综合研究,阐述蓝片岩的原岩以及变质演化过程。地球化学分析结果显示,蓝片岩具有一致的稀土元素配分模式,具弱Eu正或负异常,稀土元素和微量元素特征与OIB相似,其原岩可能为OIB型玄武岩。详细矿物学研究表明,本区蓝片岩记录了俯冲峰期蓝片岩相变质和峰期后绿片岩相变质两个变质阶段,其矿物组合分别为蓝闪石+钠长石+多硅白云母+绿泥石+绿帘石和蓝闪石+钠长石±阳起石+绿泥石+绿帘石。通过Na_2O-Ca O-Fe O-MgO-Al_2O_3-SiO_2-H_2O-O体系相平衡计算,得到两个阶段的压力范围分别约为0.95 GPa和0.40 GPa。     

敦密断裂带白垩纪两期重要的变形事件

本文报道了敦密断裂带糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar定年结果和大规模走滑-逆冲断裂的几何学、运动学特征及其形成时代,以便揭示断裂带两期变形事件的构造属性。黑龙江省密山市花岗质糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar加权平均年龄为132.2±1.2Ma,它是敦密断裂带经历伸展事件的冷却年龄,也是东北亚大陆边缘在早白垩世Hauterivian期-Albian期发生强烈区域伸展作用的产物。密山市至辽宁省清原县系列大型走滑-逆冲断层和断层相关褶皱揭示出在晚白垩世晚期-末期发生右旋走滑-逆冲事件,该事件规模大,影响范围广,导致整个断裂带遭受到强烈改造,形成对冲式断裂系统。将研究区走滑-逆冲断裂与山东省郯庐断裂带中段挤压构造对比,认为郯庐断裂带北段和中段在晚白垩世末期都发生了强烈的走滑-逆冲事件,它们具有相同的构造特征和构造属性。