华南地块雪峰山中生代板内造山带构造样式及其形成机制

华南大地构造核心问题之一是江南—雪峰山造山带的属性。在前人工作基础上,对横切雪峰山造山带的地质剖面进行了详细的区域地质、构造变形和部分重点区段地震反射剖面深部构造解释,划分出5个大地构造单元:(1)湘中复合逆冲构造带。该带位处雪峰山造山带东部,以龙山复合构造穹隆等为代表,是近EW向加里东造山带与NE向燕山造山带复合叠加的结果;其中燕山期构造样式总体为倾向SE逆冲断层控制的尖棱背斜构造。(2)雪峰山厚皮逆冲构造带。该带西以大庸逆冲断裂为界,带内板溪群浅变质褶皱基底大面积出露,总体发育指向NW的断层-褶皱组合。断坪-断坡式逆冲断层从板溪群内部薄弱层发育,向浅部产状明显变陡,并导致新元古界板溪群逆冲于古生界之上,控制了沅麻等中生代盆地的形成,沿断坡形成紧闭背斜和沿断坪形成宽缓向斜;表明其为典型的断层相关褶皱。断层褶皱组合与地表剥蚀共同作用,形成飞来峰和构造窗。(3)以梵净山构造穹隆为代表的梵净山—走马构造穹隆带。该带呈NE向长垣状,核部出露新元古界下部梵净山群。断坪-断坡式逆冲断层深切梵净山群,在断层上盘形成不对称箱状背斜。因此总体为典型的厚皮逆冲作用下的断层相关褶皱。(4)隔槽式逆冲构造带。此带主要发育一系列轴向NE的箱状背斜和尖棱向斜。箱状背斜核部为寒武系,向深部卷入震旦系—板溪群,形成基底卷入的断层-褶皱组合,其浅部形成叠瓦状逆冲断层-褶皱组合,从而构成主动双重逆冲构造。(5)华蓥山断裂与齐岳山断裂间的隔档式薄皮构造带。带内以发育尖棱背斜和箱状向斜为特征,是倾向SE断坪-断坡控制下的断展褶皱组合。上述5个构造单元变形区域卷入了上三叠统—下侏罗统,但为上白垩统角度不整合覆盖,表明变形时间为中生代中晚期,并且有从SE向NW渐次变新的趋势。将各构造单元及不同构造层次构造组合联系起来,建立起以断层相关褶皱为基本构造样式,从SE向NW,从深部向浅部发展的雪峰山中生代板内造山带的递进演化运动学新模式。     

适用于栅格状孕镶金刚石钻头的胎体配方研究

为了提高钻进坚硬岩层的工作效率,将孕镶金刚石钻头胎体结构设计为栅格状,分析了栅格状孕镶金刚石钻头钻进岩层时的碎岩方式,并采用粉末冶金法制备Inconel 718和CoCrMo试样,通过分析不同烧结温度对两种胎体试样的硬度、耐磨性及抗弯强度的影响,确定了两种材料的最优烧结参数,并对其在该烧结温度下的力学性能进行对比分析。研究结果表明:Inconel 718和CoCrMo均具有较好的抗弯强度,满足钻进坚硬岩层对胎体抗弯强度的要求。Inconel 718的硬度比传统WC基胎体材料小,试样磨损量较大,适合用于地质灾害应急勘查等要求钻进速度快的极端情况;CoCrMo的硬度及耐磨性与传统WC基胎体接近,适合作为孕镶金刚石钻头的胎体材料。      

煤层采空区“三相”的激发极化特征

激发极化法对煤层采空区、采空积水区、裂隙富水区等情况的探测,可以取得不同的响应特征,具有良好的区分效果。将该方法的物理-电学特性与土力学理论相结合,从土力学中的"三相"（固体、液体、气体）角度对激发极化法探测煤层采空积水等情况的不同特征进行理论分析,并进行了"三相"相关参数（饱和度、孔隙率）与激发极化特征（视电阻率、极化率）之间的关系实验。理论分析及实验结果表明:煤层采空区激发极化特征表现为"高电阻率、低极化率",采空积水区表现为"低电阻率、中-高极化率",裂隙富水区表现为"低电阻率、高极化率";煤层采空积水等不同情况下的激发极化特征与饱和度、孔隙率的变化密切相关。山西晋城某煤矿的工程实例,验证了理论分析成果。      

矿山采动垮塌机理及隐患结构探查

为了实现地下矿山采动垮塌区域边缘矿体的安全回采,首先采用数值模拟方法进行采动垮塌机理研究,确定垮塌区域大致范围,然后在垮塌区边缘矿体内部掘进巷道对隐患结构进行超前探测,进一步探明隐患结构分布情况,最后通过钻探对数值模拟和超前探测结果进行验证并注浆加固.研究表明:采空区两帮为充填体、上部为矿体时,其采动垮塌破坏机理可以概括为"两帮下部三角形平动-两帮上部圆弧形转动-顶板楔形垮塌-两侧采场条形滑移-上部采场整体下沉".通过对数值模拟、超前探测和钻孔验证的综合运用,可以实现对垮塌区域隐患结构的精确探查和控制.     

孔隙性砂岩中单条变形带与簇状变形带的特征与区别——以远安地堑上白垩统红花套组中变形带为例

孔隙性砂岩中的变形带研究近年来取得长足进展,但有关单条变形带与簇状变形带如何区分和界定仍是一个较模糊的问题。本文以远安地堑上白垩统红花套组高孔砂岩中发育的剪切增强压实带和压实剪切带为例,对单条及簇状变形带的特征和区别做出系统分析。研究表明,虽然单条变形带的长度、宽度、错断位移、凸起高度等均明显小于簇状变形带,但是不同运动学成因的变形带宏观特征、微观结构不同,因此不能单纯以规模大小区分二者,需要结合带密度将簇状变形带与变形带列、网格构造等相区分,还需要结合其微观结构特征进行准确鉴定。单条及簇状剪切增强压实带特征类似,均不具核心碎裂带,颗粒主要为中等破碎,多表现为多个不连续分布的碎裂核。簇状剪切增强压实带内部的非均质性更强。单条压实剪切带具有核心碎裂带,依剪切力大小不同,其核心碎裂带内颗粒粉碎程度及边缘过渡带宽度不同,常伴随微小剪切缝痕迹。簇状压实剪切带在镜下可清晰识别出不同的核心碎裂带、带间区域及微小剪切缝,可见S—C组构和断续分布的滑动面。单条及簇状变形带的发育会不同程度地改变储层的物性并可能会对油气运移和开采产生影响。     

基于深反射地震剖面的沂沭断裂带岩石圈精细结构

为揭示沂沭断裂带深部结构及发生—发展过程,查清断裂切割深度及对岩石圈地幔的破坏,探讨沂沭断裂带的构造组合样式、运动方式、地壳稳定性及其对资源环境的约束作用,研究团队于2019年在沂沭断裂带南段沂南—莒县附近布设了一条长约60 km的深反射地震剖面,系统采集了沂沭断裂带和两侧地块的地震数据,对沂沭断裂带深部岩石圈精细结构进行了解剖.结果显示,该区岩石圈结构在横向上表现为以沂沭断裂带为界的块状结构特征,地壳厚度约30.8～39.5 km;莫霍面总体呈西浅东深态势,并被西倾的沂水—汤头断裂(F2)和昌邑—大店断裂(F4)错断,垂直落差达10.5 km.与浅部"两堑夹一垒"的构造组合样式不同的是,沂沭断裂带在深部剖面上表现为由沂水—汤头断裂(F2)和昌邑—大店断裂(F4)向上延伸与分叉散开的多条断裂组成"双枝状"构造组合样式.断裂带内被断层切割的界面反射波多呈向上的拱弧形,其构造形迹具有伸展、挤压和走滑并存的特征,推断这些界面为层间滑脱构造,它们指示了沂沭断裂带"多层滑移"构造运动方式.该断裂带不仅切穿了近地表、壳内地质界面,F2、F4断裂还向下切割莫霍面,深入岩石圈地幔,是深达地幔的深大断裂构造带,为地幔热物质的上涌提供了通道,对中生代的岩浆活动和内生成矿具有控制作用.地震剖面西端的铜井金矿成矿与沿F2断裂上侵的铜井杂岩体关系密切;剖面东端的火山机构保存完整,没有明显构造破坏痕迹,据此认为沂沭断裂带左行走滑主要发生在早白垩世青山期以前,其后水平滑移量应不大.从区域地质分布及地震反演结果看,昌邑—大店断裂(F4)明显将山东省分割为鲁西和鲁东两个地质构造单元,因此将其作为区域地质构造分界线是合理的.本项研究结果进一步加深了沂沭断裂带深、浅部结构的认识,为分析研究沂沭断裂带的深部过程和浅部构造响应及对资源环境的影响提供了资料约束.     

老盐井组井型互换再利用工程实践

水平钻井连通水溶采卤一直是开采井矿盐资源最常用和最经济有效的手段,但由于地层条件复杂、饱和卤水结晶、套管破损等因素造成盐井组采卤运行过程中通道堵塞,一直是制约盐井组运行年限的主要原因。近些年,对堵塞井组修治常用方法有憋压、通井、开窗侧钻,其中水平井开窗侧钻重新对接现有溶腔在很多盐田区块修井中被广泛应用。在河北宁晋石盐田Y2-Y4井组修井过程中,存在老溶腔无法再利用的情况,此时老溶腔成为井组二次对接的“累赘”。在该区块首次采用井组井型互换（水平井改直井,直井改水平井）的方法,避开了老溶腔,实现了老井组的再利用。     

四川盆地东部中二叠统茅口组热液活动特征

四川盆地中二叠统茅口组存在丰富的热液流体活动。在野外剖面和岩心观察的基础上,利用多种分析测试方法,对四川盆地东部茅口组碳酸盐岩中的热液活动特征进行了探讨。研究区茅口组热液活动包括2类,一类为硅质热液,表现为薄层硅质岩或硅质团块;另一类为碳酸盐型热液,表现为粗晶方解石和白云石充填在张性构造裂缝中或呈"雪片状"集合体,偶见少量黄铁矿、闪锌矿等金属硫化物伴生。硅质岩主量元素之间的关系表明硅质来源具有多样性,是热液硅与壳源硅的混合;黄铁矿、闪锌矿原位S同位素δ34S介于-3.91‰~-6.87‰之间,推测可能受到了微生物和基性岩浆岩的双重影响;方解石脉和具鞍状双晶的白云石脉普遍具有Ca O高于标准计量、相对富Sr和U、贫REE和Ti、Ce/Ce*明显负异常、Eu/Eu*主体正异常、Y正异常等特征,表明碳酸盐脉为热液活动的产物,流体来源也呈现出火山活动相关流体与富钙地下水混合的特点。闪锌矿富集Ge和Cd,Zn/Cd及Zn/Fe值反映了中等成矿温度。硅质岩和碳酸盐流体包裹体均一温度变化范围较大,介于54.7~294.3℃之间,与稀土元素和微量元素比值所揭示的特征吻合。研究结果表明,穿层状硅质结核和团块的首次出现往往标志着茅口组热液活动的开始,而张性构造裂缝和碳酸盐型热液活动带来的围岩白云化作用则有效地改善了白云岩储集层的物性。     

辫状河流演变过程与机理的研究进展

辫状河流属于冲积河流的主要类型,对流水地貌景观、水生栖息地和河流开发与生态保护具有重要科学意义。根据辫状河流演变过程与机理的国内外研究进展,对定义与形态特征进行综合描述,并给出常用的形态表征方法与参数。总结辫状河流的4种野外地形观测方法以及水槽试验和数值模型的应用,比较它们的适合范围;描述辫状河流的不同形态单元的组成,列举沙洲形成、汊道调整与横向迁移、岸滩侵蚀、河漫滩淤积等基本演变规律;对比分析水流功率、床沙粒径、泥沙补给、滨河植被、河谷宽度等影响辫状河流形态动力学过程的主要控制因素;指出青藏高原不同空间尺度辫状河流的形成原因、形态特征和演变规律是河流动力学的重要研究方向。     

综合勘察方法在蒙华铁路石膏矿采空区选线勘察中的应用

以蒙华铁路荆沙段石膏矿采空区勘察为例,介绍了采用遥感解译、调查访问、勘探验证相结合的采空区综合勘察方法。针对铁路穿越采空区选线重点关注的问题,提出了采空区勘察的工作思路,阐述了卫片、航片、多时相分析的采空区遥感解译方法,提出采空区调查访问时应重点关注的问题及如何开展综合分析,并提出应根据区域地质条件、采空区发育特征、勘探方法的适用性、场地条件等,合理选择勘探验证方法。最后,通过实例分析,介绍了金陵、宝安石膏矿采空区的综合勘察,可为类似采空区勘察提供借鉴和参考。