中国大陆科学钻探先导孔零偏VSP资料解释

用六级三分量检波器在中国大陆科学钻探先导孔中实施了零偏VSP测量.数据处理结果表明,中国大陆科学钻探孔区超高压变质岩石的地震波速度主要介于4500～7000m/s之间,显著高于一般的沉积岩地区,而且随深度变化不明显.声波测井速度系统地稍低于VSP层速度,可能是由于井壁处岩石的完整性受到破坏而造成的.地震波速度与岩石密度和岩性存在明确的对应关系,榴辉岩的密度和地震波速度均显著高于片麻岩类岩石;由榴辉岩退变生成的斜长角闪岩类岩石,其密度和地震波速度均呈现出较大的变化,主要与其退变质程度有关;超基性岩中的裂隙系统导致其密度和地震波速度大幅度下降.由于榴辉岩与其他岩石类型之间存在较大的波阻抗差异,因此用零偏VSP资料标定该区地震波的地质层位是有效的.关于地震波反射的原因,通过综合研究地震波(包括反射纵波、上行转换横波、井筒波)的特征、岩石速度和密度分布以及井径变化,认为主要是岩性分界面、韧性剪切带和断裂(带),但还有一些因素尚待进一步研究.     

中国大陆科学钻探工程主孔100～2000 m 放射性产热元素的垂向分布特征及其成因

地球内部放射性产热元素U、Th及K(HPE)含量如何随深度的变化而变化是固体地球科学中的一个重要参数,在限定地壳的热和流变学结构、地球化学、岩石和构造模型中起关键性的作用。对HPE深部分布的认识主要来自于对大型花岗岩岩基的研究及对地表热流值和产热率之间关系的模拟,对高压-超高压变质地体的HPE随深度的分布缺乏认识。在苏鲁超高压变质带中实施的中国大陆科学钻探工程届时将提供超过5km的岩心,为确定苏鲁超高压带的HPE结构提供了最好的机会。对CCSD的100～2000m岩心的732块样品详细的放射性产热元素含量的测试及现今产热率计算的初步结果表明:(1)花岗质片麻岩具有最高的产热率,平均为1665×10-11W/kg;(2)副片麻岩(变沉积岩)具有中等的产热率,为994×10-11W/kg;(3)金红石榴辉岩及石榴石橄榄岩具有最低的产热率,为17×10-11～20×10-11W/kg;(4)放射性产热元素的浓度及相应的产热率随岩性的变化而变化,呈现阶梯状的分布特征。产热率随深度的变化特征表明CCSD主孔中的HPE三明治结构。该结构可能代表着高压-超高压变质地体中的典型HPE结构,比大型花岗岩岩基的HPE结构更复杂,与传统的HPE指数衰减分布模式不吻合。CCSD主孔中所揭示的三明治式HPE结构是大陆被动陆缘中的基性及超基性岩、沉积岩及花岗岩在深     

中国大陆科学钻探主孔声发射法现今地应力状态的确定

对中国大陆科学钻探主孔的岩心进行了声发射测量,确定了301～1531m深度的最大主应力。并与钻孔崩落法(深度1269～1655m)测量结果进行了对比,结果表明,声发射测量所得测值基本上落在钻孔崩落法测值的趋势线上,两种方法所得结果一致,说明测量结果可信。测量结果表明科学钻探主孔地应力大小随深度增加,在浅部301m最大主应力为13.4MPa,在深部1655m为55.2MPa。随深度的增加率为0.0279MPa/m。最大主应力方向为N54°±3.3°E,且方向不随深度变化。     

苏鲁超高压变质岩区深部流体He-Ar的系统关系：中国大陆科学钻探工程在线流体监测的解析

中国大陆科学钻探工程在线监测从泥浆中分离出的气体地球化学组成揭示了一段重要的气体异常,从2004年12月24日夜里开始到12月29日晚上结束。从12月10日到24日晚上11点30分的气体的Ar、He和N2基本上沿着趋势A分布,而12月26日早上7点半到29日晚上7点半的数据沿趋势C分布。相对于趋势A,趋势C中的气体含有相对升高的Ar,Ar/He和Ar/N2的平均值分别为3653和0.0142,明显高于空气的比值1800和0.0119。趋势A中的气体的Ar/He和Ar/N2比值分别围绕1851和0.0118变化,其中的Ar/He比值稍微高于空气的比值,但Ar/N2比值近似于空气比值,表明背景地下流体含非常低的Ar,而He和N2主要是大气组分。在趋势A和趋势C之间的数据(时间段B)具有和空气接近的Ar/N2比值,但平均Ar/He比值为3265,明显高于空气比值,反映了该段气体具有相对亏损的He。苏鲁-大别山地区的热年代学研究已经表明云母和角闪石的Ar/Ar的冷却年龄大大地高于磷灰石或锆石的He的冷却年龄,说明Ar在超高压变质地体折返早期就已封闭,而He一直保持开放状态,直到超高压变质岩接近地表。这种Ar和He对温度变化的不同反应,导致大部分的He在超高压岩石折返过程中脱气并释放到空气中,Ar则相对圈闭在固体岩石或封闭的断裂带中。在He-Ar的系统关系上,表现为来自于超高压岩石或断裂带中的流体具有富集Ar、亏损He及升高的Ar/He比值。气体组分从趋势A向趋势C的骤然跳跃,反映了地下流体组分的强烈变化,即具有相对富集Ar的深部流体的贡献大大增强。     

CCSD在线流体监测捕获的气体地球化学异常与2004年9．3级苏门答腊地震可能的超远程关系

中国大陆科学钻探工程在线流体地球化学监测在2004年12月10至2005年1月10日之间捕获到一段重要的气体地球化学异常。该异常从2004年12月24日晚上11点半开始到12月29日晚上7点半结束,其中在12月26日早上7点半到29日晚7点半这段异常非常特殊,表现出流体地球化学的剧烈变化。具体表现为流体组分从基本上不含Ar、He及N2跳跃到富含Ar、但亏损He和N2。该异常发生在2004年9.3级苏门答腊地震前1个半小时。由于CCSD现场离苏门答腊地震震中距离大于4170公里,大于该地震破裂长度1200公理的3倍,该地震在CCSD现场产生的静态应力变化微乎其微,不足以导致CCSD现场深部岩石或封闭破裂的岩石物理性质剧烈变化,因而可以排除静态激发效应的作用。在我国的云南和广东等地所观测到的地震异常和地下水位变化等表明2004年苏门答腊地震的动态激发效应主要沿东北方向,这和大地震的动态激发具有方向性一致。而CCSD现场就位于该方向上。我们推测2004年苏门答腊地震所产生的面波在CCSD现场激发的动态效应,导致库仑型失稳,增进深部岩石或破裂带的渗透率,释放富含Ar但亏损He和N2的流体,产生CCSD所观测到的气体异常。     

中国大陆科学钻探钻探子工程钻进实时记录网页的开发

以中国大陆科学钻探实时记录网页的开发为例，介绍了在开发网络数据库时，利用Excel组件作输入界面，实现查询界面上表格的表头和表尾不动、而中间行可以滚动，实现回次滚动查询和界面实时刷新。     

苏北榴辉岩中水晶的形成时代及其对超高压变质岩折返的示踪意义

江苏东海水晶以其晶体粒大和产量巨大而闻名，在地质上也因其产于高压超高压变质带而独具特色。在对大别—苏鲁超高压变质带的区域成矿作用进行研究和对中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔岩心进行编录的过程中，认识到超高压带存在着超低压成矿现象，包括中国最主要的水晶矿床成矿带在内的许多矿床都可能是在超高压变质之后退变质结束阶段的超低压环境中形成的，对水晶进行流体包裹体的Rb-Sr等时线年代学研究，获得208Ma的等时线年龄，表明成矿时代为印支期。该年代可视为超高压变质带折返并经历了退变质之后而“稳定”下来的时间。     

CCSD主孔榴辉岩中磷灰石的矿物化学特征及对榴辉岩中F、Cl、Sr等元素地球化学行为的影响

为探讨榴辉岩中磷灰石的矿物化学特征及榴辉岩中某些相关元素的地球化学行为,对中国大陆科学钻探(CCSD)主孔500~540m深度的榴辉岩样品进行了岩石化学及磷灰石的矿物化学分析。这些榴辉岩具有不同的矿物组成和化学成分,并可据此分为上下两段,上段500~530m为正常榴辉岩,下段530~540m为高Ti榴辉岩和高Ti-Fe榴辉岩,其原岩可能为类似于辉长质和苦橄质的基性—超基性岩石。其中的磷灰石成分没有明显差别,均为氟—磷灰石,其富F贫Cl的特征可能是造成榴辉岩中高盐度流体包裹体和全岩高F低Cl的主要原因。磷灰石普遍含有一定的Sr、S、Fe元素,多数还含有Cu、Pb、Zn等元素。榴辉岩中P2O5含量与其F、Cl、Sr、S元素的相关程度表明,磷灰石是榴辉岩中F元素的最主要储存库,也是Sr元素的重要储存库之一,而对于Cl元素则只是部分控制,与S元素则没有相关性。榴辉岩中F、Sr及Cl元素的地球化学行为主要受控于磷灰石,因此,在榴辉岩从进变质—退变质过程中,这些元素的活动性直接受控于磷灰石的稳定性。     

磁化率和密度对中国大陆科学钻探主孔100～2000 m岩石类型的判别

为查明磁化率和密度对于中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔100~2000m岩性的响应和判别特征,利用SPSS10.0统计分析软件进行了判别分析.研究结果显示,岩石的密度和体积磁化率主要受岩性的控制.采用迫入法建立全模型,对CCSD主孔100~2000m井段岩心的岩性判别率达84.8%.其中,蛇纹石化橄榄岩、正片麻岩、副片麻岩、榴辉岩、角闪岩和退变质榴辉岩的判别率分别为100%、87.1%、89.7%、89.6%、96.7%和63.7%.该研究表明,密度和磁化率可以为超高压变质岩石的岩性鉴别和区分提供定量约束,有利于地球物理探测成果和测井资料的准确解析.同时,本文也是SPSS统计分析软件在超高压变质岩石类型判别方面的一个应用实例,对于其他岩石类型的判别分析具有借鉴意义.     

基于测井频谱分析的松科二井登娄库组地层沉积速率研究

松辽盆地科学钻探工程松科二井获取了白垩纪陆相沉积资料,其中连续、多参数、高分辨率的地球物理测井资料为研究松辽盆地地层的沉积速率变化规律提供了机会。本文利用GR、Th、K、Th/K多种测井数据,采用天文旋回的方法来计算松科二井登娄库组地层的沉积速率,并探讨影响地层沉积的主控因素。多种测井数据的频谱分析结果表明了登娄库组地层记录着米兰科维奇旋回信息,这说明登娄库组沉积过程受天文轨道驱动力影响。Th测井数据对天文旋回信息的敏感性强,综合考虑多种测井数据的测试结果获得了连续、相对准确的地层沉积速率。登娄库组地层沉积速率从下往上整体呈现为由高到低的趋势。登二段至登三段时期地层沉积主要受盆地断陷活动控制,地层整体具有高沉积速率特征,最高达到16.2 cm/ka。随后至登四段时期由于断陷活动逐渐减弱,盆地向区域坳陷的构造格局转化,登四段整体具有沉积速率较低的特征,最低为5.9cm/ka。该研究建立了松科二井登娄库组地层连续的沉积速率剖面,为揭示松辽盆地由断陷活动过渡到坳陷活动的地质规律提供了测井证据。