丹霞山世界地质公园蜂窝状洞穴特征及成因分析

蜂窝状洞穴以其精致的形貌和众说纷纭的成因吸引着科研人员和普通大众的兴趣。丹霞山世界地质公园蜂窝状洞穴主要产于晚白垩世丹霞组二段(锦石岩段)风成砂岩的崖壁上。本文以园区长老峰锦石岩寺和睡美人禄意堂两处蜂窝状洞穴为研究对象,通过野外实地调查,了解洞穴生长环境,定量统计分析其形态特征,并采集砂岩样品进行显微镜下观察,探讨洞穴形成与盐风化作用的关系。研究表明:蜂窝状洞穴所在的岩性主要为中—细粒长石岩屑砂岩,发育大型高角度交错层理,渗透性较好;洞穴开口均向下朝向锦江,有利于来自锦江河流的湿润水汽较长时间地保持在小洞内部;洞穴开口基本服从泰森多边形分布。因此,碎屑颗粒相对比较均匀的风成砂岩为丹霞山蜂窝状洞穴的发育提供了重要的岩石基础,锦江河流为盐风化提供了必要的湿润水汽和盐分。在初始发育阶段,从岩壁上最适合盐风化作用的若干个点开始形成细小的坑洼,逐步向同层位扩张。单个小洞穴由于盐风化作用,洞穴内部风化速率大于洞穴开口边缘,导致蜂窝状洞穴内部空间扩大较快。然后,蜂窝状洞穴的发育突破纹层的限制,逐步加大、变深而呈泰森多边形规则分布。最终,随着洞穴加深,在重力、风力的影响下,蜂窝状洞穴隔壁减薄失稳,洞穴消亡。     

西藏西北部浅变质石英砂岩岩石学特征及其构造意义

羌塘盆地中央隆起带主要由浅变质石英砂岩组成,由于化石匮乏、变形强烈,长期以来对这套浅变质石英砂岩成因的争议颇大,导致了对藏西北地区前中生代构造演化的认识长期模糊不清,其中,何处才是冈瓦纳大陆北界就是一个长期争论的议题。在西藏西北部,近东西走向的布尔嘎错断裂带将北部的查多岗日地块与南部的南羌塘地块分隔开,浅变质石英砂岩广泛出露于这两地块之内。沿近东西走向布尔嘎错断裂带断续产出的冈玛错蓝片岩、蛇绿岩等岩片大体呈南北向逆冲于浅变质石英砂岩之上,因此早期曾认为布尔嘎错断裂带是冈瓦纳大陆之北界。本文的调查与研究发现查多岗日和南羌塘地块内浅变质石英砂岩岩相学特征完全相同,均主要由石英组成,遭受了绿片岩相的变质作用,形成了钠长石+绿泥石+白云母组合,充填于早期石英颗粒之间,钠长石交代钾长石。这两地的浅变质石英砂岩均被未变质钙质胶结的钾长石石英砂岩平行不整合覆盖。碎屑锆石的阴极发光分析与U-Pb定年结果进一步证实了查多岗日与南羌塘地块内浅变质石英砂岩内的锆石来源完全相同。这些证据充分反映了查多岗日与南羌塘地块早期构造演化过程相似,源自同一大陆。碎屑锆石定年结果进一步表明浅变质石英砂岩的最大沉积年龄为520±8Ma,该岩石再被约480Ma的花岗岩脉侵入,因此其很可能形成于晚寒武世,而不整合面之上沉积岩的最大沉积年龄为460±8Ma,表明该不整合面上、下沉积岩之间存在明显的沉积间断,证实了该平行不整合面形成于奥陶纪。不整合面之下的浅变质石英砂岩因此与杨耀等(2014)报道的荣玛组相同,不整合面之上未变质长石石英砂岩则属于中上奥陶统塔石山组。查多岗日地块因此是西藏境内最北端的冈瓦纳大陆的碎块。在西藏西北部,冈瓦纳大陆北界为龙木错-帮达错-(83°40'E、35°N)-红脊山-荣玛乡。布尔嘎错断裂带不是冈瓦纳大陆之北界。     

门克庆井田水文地质条件对矿井开采顺序的影响

门克庆矿井水文地质类型为"复杂型",矿井达产时,设计布置3-1煤1个工作面和2-2中煤1个工作面,2层煤之间平均距离为34 m,2煤层回采过程中主要的充水含水层均为直罗组底部七里镇砂岩含水层。该含水层水压力大,达到4 MPa,疏放水钻孔单孔涌水量最大达到180 m3/h,富水性相对较强,且距离2-2中煤距离多小于5 m,导致2-2中煤巷道掘进过程中出现顶板淋水严重,锚索锚固困难等现象,无法保障2-2中煤的安全生产。笔者提出先开采下层3-1煤,待七里镇砂岩含水层水量、水压被疏降至可以保障2-2中煤顺利掘进和生产时,再开采上层2-2中煤的"反层序"采煤方法。生产实践证明,该方案是可行的。      

阳泉矿区新景矿构造煤发育规律的数值模拟

预测构造煤发育区对矿井瓦斯突出预测具有重要意义。以阳泉矿区新景矿3号煤层为研究对象,根据其地质赋存条件,建立了相应的岩性不均衡力学模型,基于FLAC3D数值模拟软件,研究了顶板砂岩透镜体存在情况下3号煤层围岩应力分布规律。结果显示:砂岩透镜体的存在使得煤岩地层的应力、位移分布不均,在透镜体影响范围内呈现应力集中现象,致使该区域煤层发生塑性变形;岩性不均衡条件下3号煤层的构造煤发育,进而证实了新景矿3号煤层顶板砂岩对构造煤发育的控制作用。      

柴达木盆地鱼卡地区电磁场特征与铀成矿有利环境分析

正柴达木盆地是我国典型的多能源聚宝盆。自上世纪中期开展铀矿地质勘查工作以来,在盆地北缘中、下侏罗统地层中发现了一批砂岩型铀矿化点和异常带,基本证实了中、下侏罗统具备砂岩型铀成矿的基本地质条件(刘林等,2013)。其中,     

综合物探法在砂岩型铀矿中深部找矿中的实践与分析——以新疆昭苏盆地为例

为了探查新疆昭苏盆地砂岩型铀矿的异常信息,选择可控源音频大地电磁测量、高精度磁测和土壤氡气测量三种物探方法,并简要介绍各方法的工作原理。通过分析昭苏盆地的地质特征、物性特征和本区的找矿难点,对昭苏盆地综合物探数据所蕴含的信息进行地质-物探综合解译。实践证明:可控源音频大地电磁测量对低阻和高阻体均有良好的电性响应,可以划分地层、推断断裂构造;高精度磁测可以推断氧化还原界面,辅助解释断裂构造;土壤氡气测量可辅助解释断裂构造,对地下铀矿体有指示作用,三种方法的技术特性相互补充,提高了物探解释的准确性。突破了伊犁盆地以往600 m的找矿深度,并以电性稳定的中阻厚层、磁测异常、氡异常偏高晕和峰-谷状曲线作为预测标志,解决了深埋藏条件下赋矿地质体的圈定难点,在昭苏盆地砂岩型铀矿中、深部找矿工作中取得了良好的效果。     

浅水三角洲沉积体系与储层岩石学特征

浅水三角洲已经成为当前沉积学研究和油气勘探的重点领域,浅水三角洲常规和非常规砂岩储层中发现了丰富的油气资源。鄂尔多斯盆地中—古生界发育大型浅水三角洲沉积,结合岩芯、测井、分析化验等资料,对盆地西部地区山1—盒8段浅水三角洲的母岩特征、沉积充填、砂体展布与储层岩石学特征进行研究,为研究区常规砂岩储层和致密砂岩油气勘探提供地质依据。分析表明,研究区南部和北部砂岩重矿物组合相似,以锆石和白钛矿为主。综合La/Yb-REE与Dickinson三角图解、稀土元素配分模式和碎屑锆石定年分析认为,北部物源主要来自盆地西北部阿拉善古陆太古界和元古界花岗岩、片麻岩、石英砂岩,向南影响到陇东地区北部;南部物源主要来自盆地南部北秦岭地区太古界、元古界花岗岩、片麻岩和片岩,向北影响陇东地区中南部。山1段发育曲流河三角洲,盒8段发育辫状河三角洲,孤立型与垂向叠置型水下分支河道砂体是主要的砂体类型。盒8段沉积时期,古湖泊可能萎缩;南北物源形成的三角洲在研究区中部环县东南一带交汇混合。砂岩类型主要为岩屑质石英砂岩、石英砂岩和岩屑砂岩,结构成熟度中等—较差。砂岩成岩改造强烈,水—岩反应复杂,压实作用是储层致密化的主因,多期胶结作用使砂岩的孔喉结构变得十分复杂。孔隙类型以微米—纳米级的岩屑溶蚀孔、剩余粒间孔和高岭石晶间孔为主,整体上属于非常规致密砂岩储层。砂体分布与“甜点”预测是研究区致密油气勘探的关键。     

基于扫描电镜图像和微观渗流模型的云冈石窟砂岩风化特征分析

风化作用、岩石微观结构、岩石微观渗流特性定量关系的研究是石窟文物有效保护的重要基础,砂岩风化作用严重影响了岩体上石窟文物的有效保护。本次研究使用扫描电镜（SEM）获得云冈石窟不同窟体砂岩的微观图像,根据图像增强和图像分割技术得到了岩石中颗粒和孔隙的数字特征参数,从微观角度建立了反映孔喉连接特性的渗流模型,得到了不同窟体岩石的局部水力传导系数,分析了数字特征参数、水力传导系数、风化作用之间的关系。结果表明,风化作用对石窟砂岩微观结构具有很大影响;砂岩孔隙平均长轴长度大小对应的风化程度分别是全风化或强风化、中等风化、微风化或未风化,长度分别为大于40 μm、25～35 μm、15～25 μm;风化程度越高、水力传导系数越大,随着风化程度的增高、水力传导系数的范围为1 × 10?9～1 × 10?4 cm/s;水力传导系数与孔喉尺寸、孔喉连通性密切相关;孔喉半径比增大时、水力传导系数也增大。     

青藏高原东北缘祁连山三叠系砂岩碎屑锆石U-Pb定年及其物源分析

三叠系沉积物广泛覆盖青藏高原东北缘,其中松潘—甘孜地区三叠系的沉积物得到了较系统的研究,但是青藏高原北缘的祁连山三叠系盆地的研究却较为缺乏。为了丰富相关研究和揭示区域构造演化的特点,通过古水流方向统计、砂岩中碎屑矿物统计和碎屑锆石U-Pb测年等方法对祁连山三叠纪盆地物源进行系统研究。结果表明,祁连山三叠系盆地的古流向主要有南东向、正南向、南西向,物源来自岩浆弧和大规模褶皱造山作用的混合区。祁连山三叠系砂岩中的碎屑锆石的年龄谱主要峰值集中在250~290 Ma、360~460 Ma、1 600~2 000 Ma和2 200~2 600 Ma这4个年龄段。通过对比分析华北板块、华南板块中和秦祁昆中央造山带中岩浆锆石年龄谱特征可知:1 600~2 000 Ma和2 200~2 600 Ma年龄段的锆石来自华北板块,360~460 Ma年龄段的锆石来自北祁连造山带,250~290 Ma年龄段的锆石来自东昆仑的火山岛弧。此外,600~1 000 Ma年龄段锆石很少,这些锆石来自扬子板块,表明在三叠纪扬子克拉通和华北克拉通发生碰撞形成了秦岭造山带,阻断了来自扬子克拉通的物源。