On the pore‐scale mechanisms leading to brittle and ductile deformation behavior of crystalline rocks

Deformation mechanisms at the pore scale are responsible for producing large strains in porous rocks. They include cataclastic flow, dislocation creep, dynamic recrystallization, diffusive mass transfer, and grain boundary sliding, among others. In this paper, we focus on two dominant pore‐scale mechanisms resulting from purely mechanical, isothermal loading: crystal plasticity and crofracturing. We examine the contributions of each mechanism to the overall behavior at a scale larger than the grains but smaller than the specimen, which is commonly referred to as the mesoscale. Crystal plasticity is assumed to occur as dislocations along the many crystallographic slip planes, whereas microfracturing entails slip and frictional sliding on microcracks. It is observed that under combined shear and tensile loading, microfracturing generates a softer response compared with crystal plasticity alone, which is attributed to slip weakening where the shear stress drops to a residual level determined by the frictional strength. For compressive loading, however, microfracturing produces a stiffer response than crystal plasticity because of the presence of frictional resistance on the slip surface. Behaviors under tensile, compressive, and shear loading invariably show that porosity plays a critical role in the initiation of the deformation mechanisms. Both crystal plasticity and microfracturing are observed to initiate at the peripheries of the pores, consistent with results of experimental studies. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Multiple overpressure systems and their relationship with hydrocarbon accumulation in the Qikou Depression of the Bohai Bay Basin,China

Pressure measurements using drill stem tests and estimates from log data calculation indicate that three vertically stacked regional pressure compartments exist in the Qikou Depression of Bohai Bay Basin, N. China. The compartments comprise hydrostatic, upper weak, and lower overpressure systems. Laterally, overpressure (pressure coefficient > 1.2) occurs in the deeper areas and weakens gradually from the centre to the margin of the depression. The accumulation of oil and gas exhibits the interesting characteristics of oil‐bearing layers above gas‐bearing layers in the Qikou Depression. The pattern can be accounted for by the evolution of overpressure system, the maturity process of the source rock and the main fault activity. In the late Dongying Formation (Ed, 30 Ma), the lower overpressure system began to form shape, and the hydrocarbon sources generated a large volume of oil. However, because there was no migration pathway, the oil only accumulated in the original strata. In the late Guantao Formation (Ng, 12 Ma), the gas was generated, the upper overpressure system formed gradually, and the activity of the main fault gradually increased. Then, the overpressure pushed the early gathered oil to flow from the lower overpressure system into the upper overpressure system. Afterwards, the activity of the main fault decreased again and remains weak until now. Thus, later generated natural gas cannot keep migrating along the main fault and can only accumulate in the lower overpressure system. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

X射线衍射技术应用于宝石鉴定-合成及晶体结构研究进展

因宝石检测常附带无损要求、宝石评价具科学性和不确定性等特点,X射线衍射(XRD)在宝石学这门矿物学的分支学科中的应用具有特殊性,其应用领域主要集中在三个方面。①宝石鉴定领域:对单晶宝石和多晶宝石进行物相鉴定、宝石产地特征研究以及宝石矿物多型的种类划分等。例如根据XRD图谱,可将品种繁多的微晶石英隐晶质变种玉髓中不同的SiO₂质矿物相精确区分;通过黏土矿物成分及其含量可将鸡血石中"地"的种类进行划分。②宝石矿物的晶体结构研究:对成分复杂的单晶宝石进行晶体化学分析、获取矿物类质同象替代情况、利用结晶度划分宝石品质。例如晶格参数中的c/a比值可将绿柱石的Al八面体类质同象替代和Be四面体类质同象替代进行区分;软玉中通过XRD数据计算出的结晶度与软玉的品质关系密切。③宝石学研究技术的开发:对宝石的优化处理过程进行监测,在宝石合成过程中检验矿物晶形大小、结晶质量及内应力等,以有机宝石的晶体结构为基础的人工养殖技术研究。例如尖晶石在热处理过程中,Mg离子由四面体中的T位迁移至八面体中的M位,导致M-O和T-O键长随温度变化,并反映在尖晶石的色调中;在托帕石合成过程中,XRD数据显示770~800℃时形成含氟托帕石(与天然托帕石结构相同),而在950℃和1000℃出现含氟托帕石离解成刚玉和莫来石。目前,我国在宝石学的XRD应用方面起步较晚,国外在宝石鉴定、优化与合成方面的应用相对成熟。本文认为,该技术与扫描电镜、质子探针等分析技术的联用仍有很大发展空间。     

南美Oriente盆地北部海绿石砂岩油藏特征及成藏规律

南美厄瓜多尔Oriente盆地斜坡带发育的白垩系Napo组高伽马特征的UT海绿石砂岩段是成熟探区新发现的隐蔽含油层段。本文分析了海绿石砂岩储层的矿物组成、孔隙结构、成岩作用、物性特点,并结合烃源岩评价与石油空间分布探讨海绿石砂岩油藏的成藏特征。海绿石粘土矿物以颗粒形式存在,与石英共同构成海绿石砂岩的颗粒组分,海绿石砂岩的孔隙结构具有双峰特征,束缚水含量高,属于中-低孔、中-低渗储层类型,孔隙类型主要是剩余粒间孔。海绿石砂岩储层中石英次生加大属Ⅱ级,长石碎屑颗粒发生溶蚀作用,含铁碳酸盐类胶结物发育,结合泥岩低的I/S混层比和高的最高峰温值T_max,指示海绿石砂岩层段属于中成岩阶段A期的产物。与海绿石砂岩油藏紧邻的大面积分布的Ⅱ₁腐泥型成熟烃源岩就是缓翼斜坡带的生烃中心,大面积连续发育的海绿石砂岩与之构成优越的源储组合,有利于上生下储式成藏。海绿石砂岩油藏表现为近源性、成藏晚期性等特点,规模发育的海绿石砂岩储层得以成藏的主要运聚机制是体积流和扩散流运聚机制。这对盆地其它油区同类油藏的发现具有重要的借鉴意义。     

辽东湾坳陷东部地区走滑双重构造的发育特征 及其石油地质意义

在将构造发育特征与走滑双重构造理论模型进行类比分析的基础上,对辽东湾坳陷东部地区的走滑双重构造的发育特征进行了研究,并结合油气勘探实践成果,就其石油地质意义进行了探讨,研究结果表明:在受控于走滑与拉伸并存的多动力源区域地质背景下,辽东湾坳陷新生代构造演化体现了断陷与拗陷、拉张与走滑的叠加效应,NNE走向的辽中1号断裂、辽中2号断裂及辽东断裂的发育不仅控制了辽东湾坳陷东部地区的凸凹格局,其走滑侧接关系也导致了研究区走滑双重构造的发育;辽东凸起是由于辽中2号断裂、辽东断裂走滑弯曲、右行左阶侧接而形成的挤压走滑双重构造,而辽中凹陷在早期拉张断陷基础上,经历了后期走滑作用的改造,其断裂体系的发育体现了辽中1号断裂与辽中2号断裂的右旋右行侧列所产生的拉张走滑双重构造效应;在走滑双重构造的增压带,断裂侧向封堵性强,有利于形成有效的断层圈闭,是油气藏发育的有利区带。     

早白垩世泥炭地净初级生产力及其控制因素--来自二连盆地吉尔嘎郎图凹陷6号煤的证据

现代泥炭地中蕴藏着巨量的碳,泥炭地生产力的高低会影响全球碳循环及全球气候变化。前人对全新世以来泥炭地生产力做了大量研究,但对前第四纪的“深时”阶段的泥炭地生产力则极少涉及,其主要原因是缺少精确的定年方法。以二连盆地吉尔嘎郎图凹陷早白垩世6号煤为例,利用地球物理测井信号进行频谱分析并获得煤层中米兰科维奇旋回周期参数（123 ka（偏心率）:38.1 ka（斜率）:22.1 ka（岁差））,将米兰科维奇旋回作为“深时”地层时间的“度量”工具,计算出6号煤层碳的聚集速率为35.1~38.9 g C/（m2·a）,进一步推算出其所代表的泥炭地的碳聚集速率为46.2~51.2 g C/（m2·a）,净初级生产力（NPP）为231~256 g C/（m2·a）。将该计算结果与全新世同一纬度带泥炭地生产力水平比较,并结合前人研究成果综合分析影响因素,得出早白垩世泥炭地生产力水平主要受温度和大气中二氧化碳含量控制,而这两种因素又与气候相关联,则泥炭地生产力的研究可能对进一步了解古气候提供帮助。     

海拉尔盆地呼和湖凹陷致密砂岩气成藏特征

海拉尔盆地呼和湖凹陷具备形成大面积致密砂岩气藏的地质条件,其断陷期地形比较宽缓,后期改造弱,主要发育低幅度的断背斜或宽缓的向斜,在局部具备稳定的构造条件。南二段煤系源岩广泛发育,丰度均达到中等--好烃源岩级别,为致密砂岩气藏的形成提供了充足的物质基础。洼槽区南二段储层属低孔--特低渗型储集层。南二段致密储层与煤、泥岩呈频繁互层状分布,形成致密砂岩气有利的的生储盖组合。构造高部位在一定程度上控制油气丰度,稳定的负向构造区有利于寻找储层富集区。呼和湖凹陷致密砂岩气主要表现为两种成藏组合,自生自储型和内生外储型,油气呈南北向条带状分布。     

滨里海盆地Z油田油藏类型与成藏因素研究

Z油田主要含油层系包括白垩系-中侏罗统低幅度背斜构造油藏、中三叠统盐檐断鼻油藏和上三叠统岩性圈闭油藏3种油藏类型。通过对紧密围绕盐有关的构造和有效盐窗这两个影响Z油田油气成藏的关键因素的研究认为成藏模式为"盐下生成、盐窗沟通、盐边盐间断层输导、高点聚集、后期保存"。Z油田油源充足,盐窗大而有效,多种有效的输导体系,圈闭类型多而好,埋深适中,储盖层发育且配置良好,侧向遮挡条件具备且后期保存条件良好,可作为今后勘探首选目标区。     

胶西北大尹格金矿床成矿机理:载金黄铁矿标型及硫同位素地球化学约束

胶东是我国最重要的金矿集中区,破碎带蚀变岩型金矿床是区内最主要的金矿床类型,该类型金矿床已探明金资源量占全区的90%以上,其巨量金的来源是引人瞩目的关键科学问题。招平断裂带是该区内规模最大的断裂-成矿带,位于招平金矿带中段的大尹格庄金矿床是该金矿带最具代表性的破碎带蚀变岩型金矿床之一,已探明金金属量约283t。大尹格庄金矿床严格受沿胶东群与玲珑花岗岩接触带发育的NNE向招平断裂带控制,矿体赋存在招平断裂下盘黄铁绢英岩化和碎裂岩化玲珑花岗岩中,主要由Ⅰ号和Ⅱ号矿体组成,其具有相似的矿物组成,矿石主要矿物是绢云母、石英、黄铁矿,次要矿物是钾长石、斜长石、黑云母、方解石、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黝铜矿和自然金、自然银、金银矿、碲银矿等;其中黄铁矿是最主要的载金矿物。根据穿插关系和矿物共生组合,大尹格庄金矿床内成矿作用可划分为4个成矿阶段,分别是黄铁矿-石英-绢云母阶段(I)、石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)和石英-方解石-多金属硫化物阶段(Ⅳ)。各个成矿阶段的黄铁矿的晶体形态标型研究表明,成矿Ⅰ阶段黄铁矿以粗粒自形立方体为主,含有少量五角十二面体;成矿Ⅱ和Ⅲ阶段黄铁矿以细粒五角十二面体为主,且具有更多五角十二面体、八面体和立方体形成的聚形;成矿Ⅳ阶段主要为细粒立方体晶形。不同矿体各个成矿阶段的硫化物的δ~(34)S值集中在4.58‰~7.54‰,具有一定的塔式效应,正向偏离陨石硫,与胶东地区胶东群变质岩、围岩花岗岩类δ~(34)S比较接近,指示大尹格庄金矿床各个成矿阶段的矿石硫源总体一致,与胶东群变质岩和中生代花岗岩间具有继承演化关系。此外,从成矿Ⅰ阶段→Ⅱ阶段→Ⅲ阶段→Ⅳ阶段,大尹格庄金矿床矿石硫化物δ~(34)S呈现出逐渐降低的趋势,反映了成矿过程中物理化学条件的演化趋势:Ⅰ阶段为较高温度(330~350℃)、快速冷却、低过饱和度、低氧逸度和硫逸度的成矿环境;Ⅱ和Ⅲ阶段黄铁矿形成于中-低温(200~300℃)、成矿流体过饱和度高、高氧逸度和硫逸度、缓慢冷却同时物质供应充分的成矿环境;Ⅳ阶段处于较低温度(200℃)、热液流体过饱和度较低、低氧逸度和硫逸度、同时物质供应不足的成矿环境。     

温度、饵料种类对中华哲水蚤(Calanus sinicus)油脂积累与生长发育的影响

中华哲水蚤(Calanus sinicus)C5期幼体的油脂积累是种群在黄海冷水团中得以顺利度夏的关键过程。本研究对温度(10°C和19°C恒温,10—19°CⅠ和10—19°CⅡ变温)与饵料种类(硅藻饵料,自然饵料)双因子培养实验进行研究,探讨温度和饵料种类对中华哲水蚤油脂积累与生长发育的影响作用。结果表明,不同的温度和饵料种类对C5期幼体的油脂积累均有影响。C5期幼体在变温组的油脂积累是10°C组的31%—102%,是19°C组的1.8—6.1倍,低温有利于C5期幼体降低个体代谢消耗以增加油脂的积累。在恒温培养下,C5期幼体在硅藻饵料组的油脂积累是自然饵料组的2.8倍,硅藻饵料比自然饵料更有利于油脂的积累。雌体的体长和油囊体积均随着温度的升高而减小。与硅藻饵料相比,在自然饵料组中雌体的性腺发育速度更快,性腺成熟度更高(繁殖指数:58%—65%)。