煤岩体孔隙结构应力特征的数值模拟研究

为了探究不同加载方式下煤岩体孔隙周围的应力分布规律,通过CT三维重建技术构建含有不同孔隙形状的煤岩体骨架模型,并利用ABAQUS软件进行单轴、三轴压缩实验模拟。结果表明,球状孔隙结构在单轴压缩条件下,上下区域表现为拉应力集中,左右区域表现为压应力集中。不同倾角的椭球状孔隙结构其长短轴区域的应力集中类型不同。单轴压缩过程中,轴向加载速度影响球状孔隙周围的Mises应力峰值和σ₁应力的变化;三轴压缩过程中,孔隙结构依然经历了压密、弹性、塑性和破坏4个阶段,较低的围压条件使得弹性阶段“应力-应变”曲线与“应力-时间”曲线高度重合。从微观角度为煤岩体力学研究提供了一种新的方法和思路。     

构造煤结构与煤层气赋存研究进展

碎软煤的完整原样制取困难,需要加工制成重塑煤体,为了研究不同压制荷载对煤体物性特征的影响,以重塑煤体为研究对象,基于低温液氮的孔隙测试实验和高压容量法的甲烷吸附实验,探讨不同成型荷载而成的重塑煤体的微小孔结构及其吸附特性的差异。结果表明：不同成型荷载压制而成的重塑煤体,其微孔和小孔的孔容随着成型荷载的增大而略微减少,孔比表面积随着成型荷载的增大而略微增加,总孔体积减少和孔比表面积增加的幅度不大;通过分形理论发现无论高压段还是低压段,孔隙结构具有明显的分形特征,且在高压段的分形维数普遍低于低压段,不同荷载压制而成的重塑煤体的分形维数差别不大;等温吸附线均符合第Ⅰ类等温吸附曲线,Langmuir模型适用于描述重塑煤体的等温吸附,成型荷载对煤的吸附常数有一定的影响,其对吸附常数b值的影响大于对a值的影响。研究不同成型荷载下重塑煤体的吸附特性,为不同条件下型煤制作及冷冻取心实验提供参考。     

基于激光扫描和构造分析的紫云苗厅“双穹顶结构”成因机理初步研究

隶属于贵州格必（凸）河伏流洞穴系统的紫云苗厅,是世界上已知探明体积和表面积最大的洞厅,平面投影面积仅次于马来西亚的沙捞越大厅。2014年英国研究人员采用Riegl VZ-400三维激光扫描仪首次对整个苗厅进行了地面激光扫描,本研究通过激光扫描数据并结合地质构造背景分析,对苗厅基本形态特征及其控制因素获得了如下新认识：（1）苗厅整体由两个洞厅与一段大型廊道（极有可能是世界上跨度最大的洞穴廊道）共同构成,在形态上则是两个穹顶与一个拱顶相连接,总体呈“凹”字形。点云切片显示苗厅为鞍部（上部）水平截面呈两个独立又相互关联的多边形且底座并联的“双穹顶”特殊结构;（2）苗厅鞍部的多边形系多期地质构造错动所致,产生了不同方向、不同等级的断裂和节理体系,在区域内形成了具有格子状构造的格局,密集的裂隙交汇于苗厅使得溶蚀作用最为发育;（3）苗厅发育在交麻向斜核部下二叠厚层—块状石灰岩地层中,向斜底部的开张裂隙为地下水进入提供了良好的构造条件,是苗厅能发育成世界级巨大洞厅一个不可忽略的关键因素;（4）苗厅还存在上层洞道,与区域内的层状洞穴共同反映了地质历史时期构造抬升与河流下切的双重作用。推测早期有其它多股水流从高处共同汇聚于苗厅,共同掏蚀出巨大的地下空间,并经历了从潜流带到包气带的转换,才最终形成现今所见的宏大洞厅;（5）根据地貌形态与地质构造的关系,“双穹顶”的发育暗示了有利于形成超大地下洞厅的特殊地质构造也是相邻成对的。     

快速失水下5种喀斯特植物离体叶片叶绿素荧光的响应

文章设置饱水及随后失水处理自然生长的5种喀斯特植物叶片,测定其叶绿素荧光参数,分析各植物光合过程的响应特征。结果显示：盐肤木（Rhus chinensis）PSII反应中心活性及电子传递受严重失水影响,而其稳定的光能转化及光化学效率得益于叶绿素浓度的不断增加;构树（Broussonetia papyrifera）和金银花（Lonicera japonica）的叶绿素浓度逐渐升高随后趋于稳定,构树PSII反应中心对失水敏感,其活性及光能转化对随后持续失水逐渐适应。金银花光合结构及PSII反应中心表现稳定;火棘（Pyracantha fortuneana）叶绿素浓度从第4小时开始增加,光合结构趋于稳定,电子传递速率及光能转化逐渐增加;杨梅（Myrica rubra）电子传递速率及光化学效率均较低。     

降雨矿震叠加作用下抚顺西露天矿边坡稳定性分析

夏季抚顺降雨频发且持续时间长,若遇上矿震,边坡极易失稳破坏。为分析雨季矿震作用对抚顺西露天矿的影响,采用极限平衡法整合渗流场,分析边坡稳定性。结果表明：相同雨强,持续时间越长,孔隙水压力等值线越密集,等值线闭合区域越多,边坡的安全系数越低;相同持时,雨强越大,孔隙水压力等值线图变化越快;降雨量相同,雨强越小雨水入渗影响的范围越大;加入水平矿震荷载系数后,随着矿震烈度增加,边坡安全系数降低。边坡降雨存在一个降雨临界值,降雨量未到达临界值时,边坡的安全系数下降缓慢,当到达临界值后,安全系数迅速下降。降雨和矿震对边坡安全影响极大,应当提前对边坡进行加固。     

基于浮游有孔虫重建的南海北部400 ka以来上层水体结构变化及其对东亚季风的响应

现代南海上层水体结构具有鲜明的季节特征,反映了季节性风场通过动力与热力过程施加的强烈影响;这种风场对上层水体结构的调控同样存在于地质历史时期,借此,长时间尺度上的东亚季风强度变化能够在南海沉积中留下记录,对相关高分辨率样品的研究继而可以从海洋的角度发掘出新的季风信息,成为对现有古季风资料的重要补充。本研究利用南海北部岩芯总长为50.8 m的MD12-3432站位（19°16.88'N,116°14.52'E;水深2125 m）高分辨率沉积样品,通过浮游有孔虫属种组合及其转换函数恢复了400 ka以来冬、夏季海水表层温度及温跃层深度,并对其进行频谱分析,同时对比现代观测资料及黄土粒度等古季风记录,讨论了海表温度、温跃层深度变化与东亚季风强度、表层环流格局等因素的关系。结果表明,晚更新世以来南海北部海表温度具有显著的100 ka冰期-间冰期旋回,冬季海表温度降幅可达8℃,是冰期冬季风增强与表层环流变化的共同结果。此外,冬季海表温度与温跃层深度重建结果均具有明显的67 ka周期,可能代表了东亚冬季风风速在南海北部的变化周期。同时,温跃层深度中未出现100 ka周期,可能指示冰期-间冰期旋回中表层环流的变化对其影响较弱,温跃层的加深主要由东亚冬季风的增强造成。

     

低序级断层结构导向坎尼属性边缘检测识别方法

常规的断层检测属性对地层产状相对较平、地震反射特征明显的低序断层有识别效果,在地层倾斜或者地层倾角变换剧烈的地方对低序级断层的识别效果很差。针对以上难点,在深入分析低序级断层地质特点和地震响应特征的基础上,对基于三维多级盲源分离与保构造滤波组合去噪的结构导向坎尼属性边缘检测低序级断层识别方法开展了研究,形成了一种有效的低序级断层识别方法,提高了低序级断层的识别能力。和相干属性对比来看,结构导向坎尼属性边缘检测结果噪声干扰更小,特别是在地层较陡或者地层产状波动较大(即地层倾角变化大)的地方,结构导向坎尼属性边缘检测结果更佳。所得结果与实钻井吻合效果好,解决了研究区的油水关系,多发现了5条低序级断层,新钻探井获得高产油流。     

薄壁断裂峪河口至方庄段电性结构特征

为研究薄壁断裂南段的电性结构特征,采用高密度电阻率层析成像探测方法,对薄壁断裂在峪河口以南至方庄镇段的电性结构进行探测,共布设4条测线,总长度为10.47 km,探测结果揭示在测线下方存在有明显的电阻率间断面,认为是薄壁断裂在该处的反映。结合已有地质地球物理结果,认为薄壁断裂具有明显的分段特征,以峪河口为界,以北至上八里镇石门河出山口处,在第四纪早期有明显活动,以南至方庄镇附近为隐伏断裂,走向NE,倾向SE,倾角约为60°,上断点深度为30m。     

含方沸石凝灰质豆粒灰岩的成因及地质意义——以准噶尔东部中二叠统平地泉组为例

在准噶尔盆地东部火烧山地区中二叠统平地泉组的暗色泥岩中,发育4层特殊的含方沸石凝灰质豆粒灰岩。通过岩心观察、显微镜下薄片鉴定、电子探针分析方法,对该凝灰质豆粒灰岩的岩矿特征和成因机理进行了研究,得出豆粒主要有3类。第一类最常见,具有核心和同心层包壳,包壳有3～7层,按核心特点又可划分为6种,第1种豆粒核心含有特殊“环带结构”方沸石,其余5种核心含有近圆形—他形方沸石、黄铁矿、火山玻璃、方解石及凝灰质等。方沸石环带的电子探针分析结果为,内部成分偏酸性,外部偏基性;将其成分与近圆形及他形方沸石进行对比,具有明显低镁、富铁、高锶的特点,认为“环带结构”方沸石应是湖底岩浆热液喷流作用形成,他形方沸石为“热水”与“正常湖水”混合后胶体沉淀形成。因此第一类豆粒是在核心（方沸石、方解石或火山玻璃等）形成后,由于湖底喷流作用发生,湖水动荡,水动能发生变化而形成明暗相间圈层。第二类豆粒,具有单层薄包壳,核心由凝灰质、泥晶方解石和火山玻璃或生物碎屑组成,其形成与火山作用关系更密切。第三类豆粒由近等大的方解石圆球粒构成,形成与生物作用有关。含方沸石凝灰质豆粒灰岩的发现对准噶尔盆地东部中二叠统热水喷流沉积作用研究具有重要的意义。     

蛇绿岩与蛇绿混杂带结构

蛇绿岩是刻画造山带洋—陆演化格局的标志性证据,由具有成因联系的超基性—基性岩和上覆远洋—深海沉积物组成,是一种理想剖面,非实际的野外露头表现。蛇绿岩分为MOR型和SSZ型两类,前者形成于洋中脊、洋盆宽度足够的弧前/弧后盆地扩张脊环境,后者形成于洋壳初始俯冲阶段的弧前环境。蛇绿岩的形成年龄可以通过古生物和同位素测年方法获得,同位素年龄与最老古生物化石（如放射虫、牙形刺等）年龄相近;洋壳运移过程中,有岩浆击穿洋壳而发育二元结构,由早期洋壳和叠覆的晚期岩浆岩构成;晚期岩浆岩比最老古生物年龄更为年轻。蛇绿岩通过俯冲铲刮、深部底垫和仰冲作用就位,发育褶皱和叠瓦状—双冲构造、及构造肢解为“基质夹岩块”结构成为蛇绿混杂带;蛇绿岩的形成年龄和就位年龄之间可从无年龄差到数十、甚至上百个百万年的时间跨度。蛇绿岩就位后继续经历俯冲带上盘和陆内活化等阶段的演化：蛇绿岩就位时的滑脱断层切穿俯冲带上盘,为后期岩浆提供通道,可侵入多期次的、非蛇绿岩套组份的中基性—酸性岩脉和岩体,包括SSZ型特征的岩浆岩,如新疆扎河坝—和布克赛尔蛇绿混杂带和美国Klamath山蛇绿混杂带。蛇绿混杂带在变质变形强烈的俯冲带上盘和活化的陆内环境中,受到构造改造,造成单一露头区不能够完整地出露有蛇绿岩套的岩石组份,而侵入在蛇绿混杂带中的岩浆岩被构造肢解、形成岩块并使得混杂带内岩石组份复杂化。现今露头的蛇绿混杂带是经历过多阶段演化的、一种现时状态的“四维时空”信息的综合体,即多个时期的物质叠置在同一个露头的三维空间内,一些岩石可能与蛇绿岩套并无成因联系。