Application of the numerical manifold method for stress wave propagation across rock masses

In this paper, the numerical manifold method (NMM) is extended to study wave propagation across rock masses. First, improvements to the system equations, contact treatment, and boundary conditions of the NMM are performed, where new system equations are derived based on the Newmark assumption of the space–time relationship, the edge‐to‐edge contact treatment is further developed for the NMM to handle stress wave propagation across discontinuities, and the viscous non‐reflection boundary condition is derived based on the energy minimisation principle. After the modification, numerical comparisons between the original and improved NMM are presented. The results show that the original system equations result in artificial numerical damping, which can be overcome by the Newmark system equations. Meanwhile, the original contact scheme suffers some calculation problems when modelling stress wave propagation across a discontinuity, which can be solved by the proposed edge‐to‐edge contact scheme. Subsequently, the influence of the mesh size and time step on the improved NMM for stress wave propagation is studied. Finally, 2D wave propagation is modelled, and the model's results are in good agreement with the analytical solution. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于NGM(1,1,k,c)模型和改进切线角的危岩变形预测

针对危岩变形预测问题,本文以非齐次指数序列的灰色模型(NGM)作为危岩变形预测的基本模型,通过对望霞危岩变形的分析结果显示,NGM(1,1,k,c)模型拟合效果明显优于GM(1,1)模型,说明危岩变形趋势更接近于非齐次指数序列。利用NGM(1,1,k,c)模型结合改进切线角可对危岩变形趋势进行分析预测,可作为危岩稳定性和发展趋势的评估依据。     

X射线荧光光谱-电子探针在中酸性火山岩鉴定中的应用

中酸性火山岩多具斑状结构,基质可见微晶状结构、隐晶状结构、玻璃质结构等,由于基质矿物颗粒多细小,常用的偏光显微镜受放大倍数的限制,很难准确鉴定矿物种属及含量,这类岩石仅依靠偏光显微镜分类命名会存在误差。本文采用X射线荧光光谱(XRF)、电子探针(EMPA)和偏光显微镜下观察相结合的方法,对中酸性火山岩进行鉴定。结果表明:对于基质呈隐晶质、显微晶质的中酸性火山岩,基质特征相似,偏光显微镜下无法确定长石、石英的含量,因此无法对岩石准确命名;再通过XRF进行主量元素分析,并对分析结果进行标准矿物QAPF双三角图解分类、TAS图解分类及李氏火山岩定量分类,对比结果显示三种分类命名方法存在差异;通过电子探针对矿物进行校验显示,QAPF及李氏火山岩定量分类图解与显微镜下鉴定相符,TAS图解与其他分析结果存在一定偏差。因此,对于中酸性火山岩准确命名,应采用多种分析方法相结合的方式,避免测试单一引起的误差。     

香港世界地质公园晚侏罗世荔枝庄组岩石组合及其成岩地质过程解析

中国东南大陆晚侏罗世地层普遍缺失,仅零星见于个别地区,香港新界东北的荔枝庄组即为其一。荔枝庄组出露于香港世界地质公园沉积岩园区的荔枝庄地区,自下往上由火山岩—沉积岩—火山岩组合而成,沉积岩中发育大型包卷层理和滑塌构造等典型沉积构造,是香港地区最具代表性的晚侏罗世火山—沉积岩系。通过实测地层剖面研究,确定其成岩过程大体上可划分为早期普林尼式火山爆发、中期破火山口湖相沉积和晚期普林尼式火山爆发三个阶段,以湖相沉积作用为主、火山喷发作用为辅;受晚期火山岩浆活动的影响,沉积岩层普遍发生硅化或炭化。荔枝庄组独特的岩石组合与形成的古地理环境,为探讨中国东南大陆中生代火山活动—沉积作用方式与成岩过程,提供了难得的研究实例。     

四川盆地海相碳酸盐岩的油气成藏条件

四川盆地位于亚洲大陆中南部,是我国最大的外流盆地。油气资源评价结果(2008)表明,四川盆地海相地层待发现资源量约为50111.84×108m~3,资源勘探潜力巨大。本文从地层的划分、层序格架及层序岩相古地理特征等方面,对四川盆地海相碳酸盐岩油气成藏条件做了进一步研究。认为研究区烃源岩包括下志留统、中二叠统、上二叠统龙潭组和上三叠统须家河组等4套岩石,及局部发育的上二叠统大隆组。储集层粉为构造成因类和沉积成因类,构造成因主要包括裂缝性储层;沉积成因类储层主要是礁滩储层、内幕白云岩储层和风化壳岩溶储层。中二叠统气藏主要为自生自储的裂缝性气藏和台内滩相气藏;茅口组顶部和雷口坡组顶部发育风化壳型气藏;吴家坪组、长兴组及飞仙关组地层含礁滩型气藏;嘉陵江组和雷口坡组地层含内幕白云岩型气藏。     

三塘湖盆地石炭系卡拉岗组火山岩岩相研究

三塘湖盆地石炭系卡拉岗组火山岩岩性揭示该区火山岩岩相主要包括火山爆发相、溢流相,火山沉积相不发育。为了明确不同岩相分布规律,本文系统利用测井、地质、地震等多种资料,建立测井岩性识别模板,以单井相作为约束,开展地震反演,明确火山岩岩相的平面分布规律。研究结果表明:该区火山喷发方式以裂隙式为主,火山口呈串珠状沿主断裂排列;溢流相平面呈层状分布,溢流相安山岩最为发育。研究结果可有效指导该区火山岩油藏的勘探评价工作,同时为火山岩岩相研究提供可借鉴的研究思路。     

Paleomagnetism of the Carboniferous Rouchel Block,Tamworth Belt,and pole path revision for the New England Orogen,eastern Australia

Structural, magnetic and gravity trends of the southern New England Orogen (SNEO) indicate four oroclinal structures, none conclusively confirmed paleomagnetically. Curved structures of the Tamworth Belt (TB)—a continental forearc exposed across six tectono-stratigraphic blocks with interlinked Carboniferous stratigraphies and extensive ignimbritic rocks known to retain primary magnetisations despite prevalent overprinting—are prospective to oroclinal testing through comparison of Carboniferous pole paths for individual blocks. Pole paths (a) have been established for the Rocky Creek and Werrie blocks (northwestern/western TB), (b) are described herein for the Rouchel Block (southwestern TB), and (c) are forthcoming for the Gresford and Myall blocks (southern/southeastern TB). The Rouchel path derives from detailed paleomagnetic, rock magnetic and magnetic fabric studies. Thermal, alternating field and liquid nitrogen demagnetisations show a low-temperature overprint, attributed to late Oligocene weathering, and high-temperature (HT) primary and overprint components in both magnetite and hematite carriers, showing slight, systematic, directional differences with hematite providing the better cleaned site poles. Seven primary mean-site poles of Tournaisian and mainly Visean age and three overprint poles show six positive fold tests, five at 95% or higher confidence levels. Two dispersed groupings of intermediate (IT) and HT overprint site poles of Permian and Permo-Triassic age are attributed to early and late phases in oroclinal evolution of the SNEO. HT and IT/HT overprint site poles of mid-Carboniferous age are attributed to Variscan Australia–Asia convergence. Individual pole paths for the Rocky Creek, Werrie and Rouchel blocks show no noticeable rotation between them, indicating primary curvature for the southwestern TB. Their integrated SNEO pole path establishes a reference frame for determining rotations of the southern and southeastern TB.     

准噶尔盆地油气源、油气分布与油气系统

准噶尔盆地是中国西部典型的多旋回叠合盆地,发育有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和古近系6套烃源岩,同时存在6大类原油和3大类天然气,广泛分布于盆地不同地区。西北缘原油总体相似,碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰),胡萝卜烷、类异戊二烯烷烃、三环萜烷、伽马蜡烷丰富,甾烷以C_(28)、C_(29)为主,基本没有重排甾烷,为第二类原油,来源于二叠系湖相烃源岩。腹部绝大多数原油与西北缘原油相似,但胡萝卜烷、类异戊二烯烷烃、伽马蜡烷等有差异,来源于不同凹陷的二叠系湖相烃源岩;少量原油碳同位素组成重(δ~(13)C-28‰~-26‰),Pr/Ph大于2.5,三环萜烷以C_(19)、C_(20)为主,藿烷丰富而伽马蜡烷极低,以C_(29)规则甾烷及重排甾烷为主,为第四类原油,来源于侏罗系煤系烃源岩。东部存在5种类型原油,第一类原油碳同位素组成特别重(δ~(13)C-26‰),来源于石炭系烃源岩;第二类原油与腹部地区绝大多数原油十分相似,来源于二叠系湖相烃源岩;第三类原油碳同位索组成轻,重排甾烷、Ts、C_(29)Ts及C_(30)重排藿烷异常丰富,来源于中上三叠统湖相烃源岩;第四类原油源于侏罗系煤系烃源岩;混合类原油为二叠系、三叠系、侏罗系原油的混合,各自贡献平均分别为20%、15%和65%。南缘存在4类典型原油,为第二、第四、第五和第六类原油,其中第二、第四类分别源于二叠系和侏罗系;第五类原油碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰)、Pr/Ph1.0、伽马蜡烷丰富且有两个异构体、Ts、C_(29)Ts、C_(30)重排藿烷、C_(27)~C_(29)异胆甾烷及C_(30)甲基甾烷丰富,来源于白垩系湖相烃源岩;第六类原油主要为中低成熟原油,碳同位素组成δ~(13)C~28‰~-26‰,C_(27)、C_(28)、C_(29)甾烷呈"V"型分布,甲藻甾烷异常丰富,来源于古近系湖相烃源岩。准噶尔盆地天然气有油型气、混合气和煤型气,前两类主要来源于二叠系湖相烃源岩和石炭系海相烃源岩,煤型气主要来源于石炭系和侏罗系煤系烃源岩。不同类型油气分布与不同时代烃源灶具有良好对应关系:石炭系油气主要分布于陆东-五彩湾;二叠系油气主要分布于西北缘、腹部与东部;三叠系原油仅分布于东部;侏罗系原油主要分布于东部与南部;白垩系原油仅分布于南缘中部;古近系原油仅分布于南缘西部。按照盆地构造特征及不同时代烃源灶与油气关系,将准噶尔盆地划分为西部、中部、东部、南部及乌伦古5个油气系统及15个子油气系统。     

基于光谱特征的月球岩性分类方法研究——以Apollo 16登月区域为例

利用NASA行星数据系统提供Apollo计划登月点采样线路影像数据,通过与嫦娥二号CCD数据、印度M~3数据空间校正获得采样路线坐标。开展嫦娥二号CCD数据与印度M~3数据MAP(后验概率)融合并选择Apollo 15、Apollo 16-62231的LSCC测得的标准岩石双向反射率光谱与M~3、嫦娥二号进行交叉定标。本文采用月球岩石光谱谱型全特征分析方法,选取涵盖Apollo计划登月获取的36个基站主要岩性87种、285件岩石样品,利用校正后的M~3数据分析月球典型岩石各阶吸收反射特征,建立月球典型岩石标准遥感影像光谱库,此后应用Apollo 623个岩石样品进行对比得到很好结果,同时完成Apollo 16登月点周围领域岩性分布图,并讨论了研究区的岩石成因,Apollo 16区域形成于高地大撞击,在早期的研究中已经被用于划分月球年代,本文方法对于月球岩石类别研究与理解月球的岩浆演化具有重要的研究价值。     

崖南凹陷Y1井崖三段煤系烃源岩发育规律

基于Y1井煤系烃源岩样品微量元素分析、煤岩显微组分及热解测试结果,结合小波分析的米氏旋回划分结果,系统研究了崖南凹陷Y1井崖三段煤系烃源岩特征及发育规律。研究表明:①以104和260尺度结合岩芯沉积序列及地球化学测试结果,将崖三段划分为2个中期和5个短期米氏旋回,垂向上表现为旋回厚度及烃源岩比例向上增大的趋势,中期旋回上部为烃源岩优势发育层位,其中ⅠA2、ⅠA3和ⅠB2为煤系烃源岩发育的优势旋回;②煤系烃源岩有机显微组分表现为富镜质组、贫惰质组、贫壳质组+腐泥组,镜质组含量为44%~100%,平均为83%,以基质镜质体及镜屑体为主,烃源岩类型以Ⅲ型（腐殖型）有机质为主,少量为Ⅱ₂型（腐泥-腐殖型）有机质,烃源岩以产气为主,其成熟度较低,R_o值平均为1.12%,处于生烃阶段初期;③煤系烃源岩发育受多种因素控制,其中断陷盆地向坳陷盆地的转化时期是成煤的关键构造时期、强烈进积作用使得煤系烃源岩保存不全、区域海平面上升时期是成煤的关键时期、短期旋回小波曲线右偏拐点处为煤系烃源岩相对发育层位。