华北中部造山带五台-恒山地区古元古代变质作用与构造演化

华北克拉通古元古代造山带的时空分布与构造属性尚有很大争论,一种观点认为华北克拉通从新太古代至古元古代受大洋俯冲闭合控制,在1.85~1.95 Ga之间先后发生3次陆-陆碰撞形成3条造山带,即孔兹岩带、胶-辽-吉带和中部造山带;另一种观点强调华北克拉通这3条元古代造山带在1.80~1.98 Ga之间经历了相同的漫长演化过程,指示当时特有的热俯冲和碰撞环境.通过总结中部造山带中的五台-恒山地区变质作用研究进展,阐述该区古元古代造山时代与构造属性.五台-恒山地区的主要变质岩石-构造单元包括恒山杂岩、五台杂岩和滹沱群.恒山杂岩和五台杂岩主体为新太古代TTG片麻岩和表壳岩,它们在古元古代晚期经历了两期变质作用改造.第一期变质作用为中压型,是由于陆-陆碰撞导致弧后伸展盆地闭合、地壳加厚造山所致,从南向北形成一个递增序列:包括五台群下部和南恒山杂岩南部的低角闪岩相、南恒山杂岩北部高角闪岩相和北恒山杂岩的高压麻粒岩相,其压力峰期所对应的地热梯度为~15 ℃/km.变质锆石所记录的年龄峰值随着变质程度增高而降低,依次为~1.95 Ga、~1.92 Ga和~1.85 Ga,这是因为在变质过程中锆石生长受流体和熔体行为控制:在亚固相线下,变质锆石可记录峰期变质年龄,而在超固相线条件下记录伴随熔体结晶的退变质年龄.由此确定该区中压相系变质作用压力峰期时间为~1.95 Ga,对应地壳加厚造山的峰期.加厚地壳由于重力均衡导致变质岩从深部地壳折返至中部地壳,在P-T轨迹上表现为压力峰期之后发生等温减压（ITD）至0.5~0.7 GPa,岩相学上表现为峰期石榴石分解形成斜长石"白眼圈"等,指示缺流体条件.南恒山北部高角闪岩相岩石中的变质锆石记录的折返时间为~1.92 Ga,指示第一次造山结束.第二期变质作用为中-低压型,系为板内变形所致,表现为折返至中地壳的岩石伴随挤压型剪切变形和流体注入形成平衡矿物组合.朱家坊韧性剪切带就是这次板内变形的强构造域,其中也记录了顺时针型P-T轨迹,但所反映的地壳加厚程度有限,第二期变质-变形峰期时间为~1.85 Ga.由于朱家坊韧性剪切带左行走滑,导致北恒山麻粒岩地体抬升.五台-恒山地区在1.80~1.96 Ga之间经历两期变质-变形事件,这一认识或对讨论华北克拉通其他地区的古元古代造山带演化有一定启示意义.      

阿尔巴尼亚布尔其泽纯橄岩壳中橄榄石的包裹体研究

阿尔巴尼亚布尔其泽纯橄岩壳非常新鲜,主要由橄榄石、尖晶石和单斜辉石等矿物组成.其中橄榄石存在单斜辉石和铬尖晶石（磁铁矿）共生包裹体现象,包裹体矿物粒度在1~10 μm,有些甚至为纳米级200~500 nm.纯橄岩橄榄石的Fo值为94.7~96.0,铬尖晶石的Cr#为76.5~82.4,远高于蛇绿岩地幔橄榄岩中常见纯橄岩的铬值（Cr#>60）.基于前人研究结果,提出这种现象是由于亏损方辉橄榄岩与含钛、铬、铁熔体发生交代作用,从而形成橄榄石的固溶体并存在Ti4+、Al3+、Ca2+、Fe3+,而部分Cr3+进入铬尖晶石结晶.后期由于岩体在抬升过程中降温,橄榄石中混溶的组分析出包裹体形成磁铁矿和铬尖晶石.并且依据铬尖晶石-橄榄石的矿物化学成分,识别出岩体内方辉橄榄岩相对较低的部分熔融程度约为30%~40%,纯橄岩部分熔融程度约为40%,表明不同岩相间其形成背景存在明显差异.因此,认为布尔奇泽蛇绿岩具有多阶段的过程,首先是在洋中脊环境下经历部分熔融作用形成了方辉橄榄岩,后受到俯冲环境（SSZ）的岩石-熔体反应生成更富Mg、Si和Cr等的熔体,致使地幔橄榄岩高度部分熔融,形成此类纯橄岩.      

渤海湾盆地渤中凹陷混积岩优质储层特征及成因机理

陆相断陷湖盆中混积岩储层勘探不断突破,使之成为一类新的优质储层而备受沉积学家关注.以渤海湾盆地渤中凹陷沙河街组一段、二段混积岩为研究对象,通过已钻遇混积岩岩心的储层沉积学及元素地球化学分析,揭示了混积岩储层特征及其成因机理.研究表明以陆源碎屑为主和以生物碎屑为主的混积岩往往具有较好的储集物性.这类储层除保存较好的原生孔隙,还保存一定的与生物组构有关孔隙以及次生孔隙.混积岩储层主要经历了泥晶化、胶结作用、溶蚀作用及压实作用等成岩作用.准同生期泥晶化作用、早成岩期大气淡水淋滤作用和准同生期白云岩化作用是导致混积岩中优质储层形成的主控因素.包壳结构抑制了早期压实作用,有利于原生孔隙的保存;早期大气淡水淋滤产生大量的次生溶蚀孔隙.混积岩优质储层形成条件及其控制因素分析为混积岩优质储层的预测提供了有效的技术方法,并对陆相断陷湖盆中深层油气勘探具有重要的指导意义.      

“松科二井”用硬岩长寿命钻头的设计与应用

为提高“松科二井”在深井硬岩钻进中的寿命与效率,选用了高性能胎体材料、高强度焊接材料,并采用了合理的钻头结构与水路结构设计,研制的φ216/124 mm金刚石取心钻头在“松科二井”取得了良好的效果,本文介绍了适用于深井硬岩的金刚石钻头的设计及应用效果。     

软岩隧道中双层初期支护的应力情况分析

两水隧道穿越的地层主要岩性为炭质千枚岩,地质情况较差,围岩破碎度高,节理发育。自2009年两水隧道开工建设以来,隧道工程问题层出不穷,出现了初期支护开裂、破坏,甚至出现二衬开裂、掉块,仰拱隆起等严重的隧道结构破坏现象,施工进度缓慢。在进口桩号为DK359+712～ DK359+742段采用双层初期支护和单层二次衬砌的支护方式,取得了良好的效果。通过应力情况分析为炭质千枚岩隧道的支护选型提供了依据。     

基于稳态碎岩方式的PDC钻头设计分析研究

自从20世纪80年代PDC复合片研发成功以来,PDC钻头由于其钻进性能强和耐磨性能好,在世界许多国家的石油钻井和地质勘探中得到了广泛应用,取得了很好的效果。但是,如何进一步提高其在钻探工程中的技术经济指标是一个很迫切的问题。俄罗斯博士Скоромных В. В.教授等对此进行多年研究,提出了稳态破碎岩石方式的思想,即在轴载和扭矩切力形成的合力R与切削面成垂直角度条件下,切入深度h不变时形成的一种碎岩方式。并在此基础上提出了一些设计PDC钻头方面的建议。     

四川江油马角坝刺林包剖面二叠-三叠系间粘土岩研究

二叠-三叠纪之交华南地区普遍发育火山成因的粘土岩,其对于了解二叠纪末大规模火山活动及扬子板块碎屑物质来源具有重要意义。本文对扬子西缘马角坝刺林包剖面飞仙关组底部粘土岩进行了碎屑锆石U-Pb定年及原位Hf同位素测试、X衍射和全岩地球化学分析,以揭示粘土岩的岩石成分及物源信息。镜下特征、X衍射及主量元素特征表明岩石中粘土矿物主要为伊利石,含少量方解石、石英。碎屑锆石年龄显示,特征峰值年龄主要集中在2 615~2 383、1 868~1 328、1 186~778和430~246 Ma,并出现~250 Ma特征高峰,结合原位Hf同位素特征表明锆石与秦岭造山带、华南典型PTB剖面粘土岩及峨眉山大火成岩省具有较高的相似性。同时,通过微量、稀土元素分析发现粘土岩中Zr、Hf、Th、Cr、Co、Ti相对富集,与华南典型PTB粘土岩和峨眉山玄武岩相近,并结合构造背景及锆石特征,综合认为刺林包剖面PTB粘土岩来自于秦岭造山带及龙门山岛链局部剥蚀区、二叠纪末火山活动和峨眉山大火成岩省剥蚀岩体。     

高压超高压变泥质岩适用的地质温压计评述

高压超高压变泥质岩形成温压条件及p-T演化轨迹是高压超高压变质作用研究的重要内容。本文介绍了高压超高压变泥质岩适用的几种地质温压计,包括石榴子石-多硅白云母Fe~(2+)-Mg交换温度计、石榴子石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、硬绿泥石-绿泥石Fe~(2+)-Mg交换温度计、多硅白云母Si含量压力计、金红石Zr含量温度计、榍石Zr含量温压计、锆石Ti含量温度计、石英Ti含量温度计以及氧同位素温度计,并对上述温压计的适用条件及使用时的注意事项做了简要评述。     

基于膨胀本构的石膏岩隧道衬砌缓冲层厚度优化研究

膨胀性围岩对隧道衬砌结构均有特殊要求,针对重庆梁忠高速公路礼让隧道膨胀性石膏岩的衬砌结构改进问题,基于Noorany修正膨胀本构建立数值计算模型,对增设的EPS缓冲层结构进行厚度优化和隧道结构稳定性研究。采用FLAC软件对开挖后的隧道初期支护、缓冲层和二次衬砌3种结构的力学状态进行多因素对比模拟分析,得到了一定工况下隧道支护结构的最优缓冲层厚度为40 cm。在现场采用该厚度的EPS缓冲层作为初衬与二衬间的支护结构,通过现场监测,缓冲层与二衬间的接触压力均小于规范预警值,表明支护结构优化方案可靠性较高。理论及应用研究均表明,衬砌结构中增加EPS缓冲层是富水膨胀性围岩隧道的有效支护形式和潜在灾害防治措施,该优化方案及其设计分析方法对类似工程均具有重要的推广应用价值。     

华北克拉通北缘东段“开原岩群”的解体及重新认识

根据近年来的同位素年代学资料,对分布于辽北地区的一套构造变质岩系（"开原岩群"或"清河镇岩群"）进行了重新认识和划分,并将其重新定义为清河构造混杂岩,由中太古代、新太古代、中元古代、新元古代、二叠纪等不同时代、不同构造环境的地质体组成.其中,中太古代、新太古代、中元古代岩石来自华北克拉通,而新元古代、二叠纪岩石则来自兴蒙造山带.将原沈家堡子岩组重新划分为新太古代变质表壳岩和中-新太古代变质深成岩,原板石沟岩组（或芦家堡子岩组）厘定为中元古代石门岩组,原照北山岩组重新划分为新元古代南平岩片和晚二叠世照北山岩组,将原佟家屯岩组和尖山子火山岩合并为晚二叠世佟家屯岩组.最后,提出了清河构造混杂岩带为华北克拉通与兴蒙造山带的界线以及古亚洲洋在华北板块北缘东段的最终闭合时间为中三叠世早期（约245Ma）的认识.