断裂剪切带中的纳米结构与成矿作用

纳米科学已涉及从信息学到地学的各个领域,成为这个时代一个标志性的关键词。近十多年来,国内外的纳米地学 研究,在实践、理论和实验等诸方面都取得了迅速的进展。该文运用4F (Fact, Formation, Function and Formulation,即事实观 察、形成机理、功效作用和计算模拟)研究方法,利用扫描电子显微镜（SEM） 和透射电子显微镜（TEM） 对断裂剪切带中 的纳米结构与成矿作用进行了样品观察和综合分析。首先,作者表述了岩石剪切面上广泛分布的剪切薄壳（膜） 的形成、 发育和组成,一般脆性剪切的薄壳厚度（h,毫米-厘米级） 要比韧性的剪切薄膜（忽米-毫米级） 厚,前者是由动态摩擦 粘滑滑移引起的,而后者则是由静态蠕滑滑移造成的,且两者均是由纳米矿物和纳米结构组成的。随之,作者集中探讨了 作为研究主体的剪切薄壳（膜） 中纳米结构的应变变形和生成演化,它们既具有弹性又有粘性的变形特征而不是单一的力 学属性。纳米结构的生成-发育-演化,可依剪切变形过程划分为强化(硬化)-弱化（软化） -脆化(退化)三个变形应变阶 段,和相应的纳米涂层-纳米弱化-纳米层裂三种类型纳米作用：（1） 纳米涂层是一种最基本的纳米作用,在成熟的断裂 剪切(带)中,只要有滑移摩擦存在,就会有纳米结构。这种作用能引起有序的纳米结构和定向结构,包括单体纳米颗粒 （通常直径d= 40~80 nm） -复体纳米颗粒-多重复体纳米颗粒;纳米粒-纳米线-纳米层;纳米颗粒粒化-异化-再生 等。（2） 纳米弱化作用是由颗粒粒度减小,瞬时温热,叶理发育和弱势矿物等所致,并可细分为滑动纳米弱化、流变纳米 弱化和动力纳米弱化三种类别。（3） 纳米层裂作用是一种由动力热作用到静力冷作用诱发的剥离作用,通常沿着纳米结构 的劈理面、解理和滑移面开裂。进而,以江西省的金山金矿和广丰滑石矿为例讨论了纳米结构与成矿关系：（1） 含金糜棱 岩发育过程中的纳米涂层作用成岩,纳米弱化作用成矿和纳米层裂作用形成面理的三个阶段。其重要的是纳米弱化作用期 间超糜棱岩的温度能够达到纳米金物质的熔点327 ℃,并在流变滑移过程中产生集中颗粒型（d=15~35 nm） 和分散颗粒型 （d=4~8 nm） 的金颗粒;（2） 滑石矿中高应变反映的纳米结构和纳米作用尤为强烈,具有局部熔融流变,纳米弱化作用阶段 的纳米次分层作用非常发育,沿（001） 面滑移的叶理厚度仅10~15 nm,且纳米层裂作用更是造成开放性的剥离、裂理作 用。上述的研讨,揭示了实质上至少一维的“纳米小疙瘩（nano-orange） 在地球物质中无处不在”。这场地学变革-- “纳 米科学与技术是地球科学的下一次革命（Hochell, 2000）”--大幕才刚刚开启,就促使科研工作者对一些地质现象重新认 识,也激发大家去开发“纳米小疙瘩”在地球物质中的“新奇”功效。     

内蒙古固阳渣尔泰山群层序地层与复合海平面变化

通过内蒙古固阳渣尔泰山群的岩性、岩相和相序研究,对其进行了层序分析和层序划分,识别出一级、二级、三级层序界面,包括海侵沟蚀面和暴露-淹没复合型层序界面。共划分出1个超层序,3个大层序和8个层序。总结出渣尔泰山群的不同古地理背景如碎屑滨岸、台缘碳酸盐岩与碎屑岩混积、碳酸盐台地、台前斜坡和陆棚盆地层序发育模式以及内部构成特征,并探讨了复合海平面变化以及对层序发育和演化的控制作用。     

基于深度域地震成像的中沙海槽盆地东北部结构构造研究

文章基于叠前深度偏移地震成像分析, 结合前人重磁反演等地球物理资料成果, 对中沙海槽盆地东北部结构构造进行探索研究。研究表明: 中沙海槽盆地东北部发育新生代地层, 厚度在1500~2500m之间, 地层层速度为1500~ 3500m·s^-1, 不存在中生界沉积层, 盆地基底为海山或前寒武系基岩及岩浆岩隆起。中沙海槽盆地新生代陆源海相烃源岩丰富, 盆地新生界地层厚度大, 盆地凹陷、断裂发育, 具有一定的油气勘探潜力。     

鄂尔多斯盆地南部地区延长组深水沉积构造特征及地质意义

鄂尔多斯盆地南部地区上三叠统延长组长7段发育有典型的重力流沉积。对野外露头剖面进行大量调查研究,发现研究区重力流沉积发育丰富的沉积构造,底层面构造、软沉积变形构造是主要的两种类型。这种深水沉积构造组合能够很好地揭示研究区广泛发育的一定坡度背景下深水重力流沉积体系。滑移-滑塌沉积、砂质碎屑流沉积、浊流沉积是研究区发育最为广泛的深水重力流沉积类型,滑移-滑塌及软沉积变形构造为触发机制沉积响应,底层面构造为砂质碎屑流沉积及浊流沉积响应。综合分析研究区地层发育的大量凝灰岩夹层、深水泥岩中发育的植物碎屑、深水砂岩中发育的大量浅黄色泥砾等沉积特征,认为地震、火山喷发及季节性洪水为研究区深水重力流沉积最有利的触发因素。     

黑龙江省TM遥感影像库的建立

讨论了省级遥感影像库的建立方法,建立过程和数据分级结构,对已完成的工作进行了总结,可作为类似工作的参考。     

四川汶川地震断裂带科学钻探2号孔（WFSD-2）岩性特征和断裂带的结构

以WFSD-2钻孔岩心为研究对象,通过详细的岩心编录和岩石学、构造地质学等研究,识别出该钻孔岩心具有6段岩性,从上向下依次为彭灌杂岩（0-599.31m）、三叠系须家河组二段（599.31-1211.49m）、彭灌杂岩（1211.49-1679.51m）、三叠系须家河组三段（1679.51-1715.48m）、彭灌杂岩（1715.48-2081.47m）、三叠系须家河组四段（2081.47-2283.56m）。彭灌杂岩主要以花岗岩和火山岩为主,三叠系须家河组沉积岩以砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、煤层（线）和砾岩为主。3套彭灌杂岩与三叠系须家河组沉积岩重复出现,时代较老的岩性段逆冲覆盖在新的地层之上,表明龙门山构造带由一系列逆冲岩片叠置而成。岩心中断裂岩较为发育,主要为断层角砾岩、碎裂岩和断层泥,反映出脆性变形作用的特点。通过对断裂岩的统计分析,厘定了20余条产状不同、规模不等的次级断裂带,断裂带宽度和断裂密度峰值显示FZ600、FZ720、FZ782、FZ817、FZ922、FZ951、FZ1449、FZ1681、FZ2082为主要断裂带,其中FZ1681系规模最大的一条断裂。依据断裂岩的组合特征可以将岩心中断裂带的结构以断层泥为核部划分为两大类：对称型断裂带和不对称型断裂带。根据地表破裂带、WFSD-1钻孔岩心中主滑移带位置的几何关系、岩性分层等因素,可推断汶川地震主滑移带应位于FZ1134、FZ1449或FZ1681之中,同时也暗示该地区经常发生类似汶川地震的大地震活动。研究表明,龙门山地区经历了强烈的构造缩短和快速隆升作用,暗示龙门山地区构造活动非常强烈。     

1998年春夏南海温盐结构及其变化特征

利用1998年5～8月“南海季风试验”期间“科学1”号和“实验3”号科学考察船两个航次CTD资料,分析了1998年南海夏季风暴发前后南海主要断面的温盐结构及其变化特征.观测发现,南海腹地基本被典型的南海水团所控制,但在南海东北部尤其是吕宋海峡附近,表层和次表层水明显受到西太平洋水的影响.季风暴发以后,南海北部表面温度有显著升高,升幅由西向东递减,而南海中部和南部表面温度基本没变,这使得南海北部东西向温度梯度和整个海盆南北向温度梯度均减小.北部断面表层盐度普遍由34以上降低到34以下,混合层均有所发展,是季风暴发后降水和风力加剧的结果.观测期间黑潮水跨越吕宋海峡的迹象明显但变化剧烈.4～5月,黑潮次表层水除在吕宋海峡中北部出现外,在吕宋岛以西亦有发现,表明有部分黑潮水从吕宋海峡南端沿岸向西进而向南进入南海.6～7月,次表层高盐核在吕宋海峡中北部有极大发展,但在吕宋岛以西却明显萎缩;虽然看上去黑潮水以更强的流速进、出南海,但对南海腹地动力热力结构的影响未必更大.一个超过34.55的表层高盐水体于巴拉望附近被发现,似与通过巴拉望两侧水道入侵南海的西太平洋水有关.     

西南日本地区地壳P、S波速度结构与地震活动的关系

选用密集的高精度地震台网Hi-net 2002～2004年记录的836个地震事件的23,895条P波和21,969条S波的到时资料,计算得到了日本西南地区水平分辨率约33 km,垂直分辨率4～15 km的三维地壳P波和S波速度结构,并进一步获得泊松比分布.研究表明,在大山火山下存在显著的低速异常,表明该火山可能是一个潜在的活火山.速度异常图像清楚地显示了菲律宾板块俯冲至西南日本地区下,其上方存在的低速高泊松异常表明可能有流体的存在,分析得出可能来自板块俯冲过程中的脱水作用.并进一步探讨了流体在地震孕育及触发的过程中可能起的重要作用.     

利用毛管压力曲线分形分维方法研究流动单元

利用取心井铸体薄片获得的图像资料和毛管压力曲线,通过图像分形几何学方法以分维数的形式定量地表征出了复杂的微观孔隙喉道结构特征,发现能够很好地划分和评价孔隙岩石中油、气、水的渗流差异,可以用于储层微观流动单元表征。文中阐述了岩石微观孔隙喉道结构分形的理论基础、计算方法和应用于表征流动单元的依据。建立了中国西部砾岩低渗透油藏微观孔隙喉道分维数与孔隙度、渗透率之间计算图版,据此在油藏中利用常规测井资料获得的孔隙度、渗透率参数计算微观孔隙喉道分维数,开展全油藏流动单元划分与评价,取得了良好的效果。研究结果表明,利用毛管压力曲线分形分维方法研究储层微观流动单元是一种很有效的途径。