准噶尔盆地东北缘平地泉组岩体结构特征与三维模型构建

纹层和天然裂缝制约着页岩储层的压裂改造效果,精细刻画储层岩体结构是实现储层压裂改造体积最大化的首要前提。本文对准噶尔盆地东北缘平地泉组烃源岩中的纹层和天然裂缝进行了详细研究,并构建了三维岩体结构模型。首先,通过无人机近景航摄和数码照相,获取了平地泉组烃源岩直立剖面的高分辨率影像数据,然后基于影像数据构建了剖面的高精度三维数字模型并对天然裂缝和纹层结构进行了识别和解译。在此基础上,联合人工现场测量的天然裂缝及纹层参数,通过聚类分析确定了剖面主要发育3组高陡倾角裂缝,裂缝迹长均服从对数正态分布;纹层平均厚度为0.57 m,整体纹层厚度服从负指数概率分布。最后,基于天然裂缝和纹层的统计特征,利用蒙特卡罗模拟技术,分别构建了天然裂缝模型和层面模型,通过将二者叠加生成了融合天然裂缝和层面的三维岩体结构模型并得到了实测剖面的验证。该研究通过引入无人机技术获取烃源岩高陡剖面的影像数据,同步解译天然裂缝和纹层结构信息,有效提高了岩体结构表征的精细化水平,可为该盆地平地泉组烃源岩的数值模拟或物理模拟提供更加可靠的三维模型。

致密砂岩含油非均质性储层的野外实例三维数字模型和精细解剖——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组安沟油砂露头为例

由于缺少典型油砂露头,客观认识砂体内部受控于构型界面的储层含油非均质性受到制约,有效素材的缺乏一直阻碍着表征砂体内部含油非均质性及其与构型界面具体关系的认识。位于鄂尔多斯盆地东南部的安沟露头中致密砂岩含油非均质性表现明显,是储层含油非均质性和表征其与不同构型界面具体关系的有效素材。利用无人机多点位航拍对安沟油砂露头进行了三维数字露头建模,并对其三维数字模型进行了沉积-层序-成岩解剖,结果发现露头中原油充注仅分布于单层砂体内部,而砂体顶、底部并不含油。对实测剖面进行沉积相及层序地层分析,结果表明含油致密砂岩的沉积环境为曲流河水道,底面对应延长组7(长7)油层组和延长组6(长6)油层组界限的三级层序界面。砂体内含油非均质性与水道叠置、砂坝垂向加积和底形(交错层)构型界面关系密切。手持切割机对长7和长6油层组露头进行连续取样和岩石薄片镜下观察,研究发现单砂层顶、底和内部截然不同的结构、物性和成岩特征是造成安沟露头差异化含油的根本原因。安沟油砂露头的发现为客观认识砂体内部受控于构型界面的储层含油非均质性提供了难得的野外实例。该露头的详细解剖为致密砂岩储层含油非均质性明显受控于沉积作用和差异化的成岩作用提供了直接的地质证据。

伊拉克地区中上白垩统滩相灰岩颗粒组成特征及其对沉积环境的指示

伊拉克地区白垩系广泛发育滩相灰岩储层,由于这类灰岩储层的颗粒类型复杂导致沉积相划分和预测难度较大。前人的研究结果发现,伊拉克地区中上白垩统主要发育似球粒、绿藻、棘皮,其次为有孔虫、圆笠虫、内碎屑。针对该地区中上白垩统开展不同颗粒的类型及其组合对沉积环境的指示有助于进一步厘清沉积微相和储层类型。该研究利用岩心和薄片观察,识别出了不同类型的颗粒,明确了中上白垩统Kh2层、Mi4层和Ma1层的颗粒类型。绿藻、薄壁瓣鳃类生物反映正常盐度海水或广盐度的浅海相对局限且水体能量较低的环境;有孔虫类中圆笠虫为移动底栖,分布范围广,反映水动力强;厚壳蛤这类厚壁瓣鳃类和内碎屑形成于浅海高能环境;棘皮类对沉积环境无选择性,分布范围广,各个层位中均可见。对中上白垩统典型层位不同颗粒类型的认识为我国在伊拉克地区油气开发和油气储层研究提供了岩相学依据。

岩石薄片图像智能分析研究进展

分析岩石薄片显微图像中的矿物组成、结构构造、生成顺序、围岩蚀变和次生变化等特征,可以进行岩石种类鉴定、地质构造分析、古地质环境反演等相关研究。对于岩石薄片图像的分析及信息提取目前主要依靠专家进行人工目视解译。而利用计算机技术进行自动、快速、客观、准确的岩石薄片图像智能分析,将能有效提高相关研究工作的效率,为“大数据+地球系统科学”的研究范式提供基础。本文综述了岩石薄片图像智能分析的相关工作,从技术方法的角度系统归纳和阐述了其一般原理和方法,分类总结了相关应用案例,分析和展望这一领域存在的挑战与发展方向。

气孔杏仁状玄武岩有利储层划分方案初探——以新疆乌尔禾地区哈拉阿拉特组第一岩性段为例

气孔杏仁状玄武岩是准噶尔盆地西北缘乌尔禾地区新确立的主要储层之一,已发现的火山岩型油气藏至少有一半产于哈拉阿拉特组火山岩中。该组第一岩性段气孔杏仁状玄武岩极为发育,占该段总厚度的78%以上,是研究火山岩储层的理想层位。杏仁体成分几乎全为易被水溶解的次生方解石,多呈圆状—次圆状,多数连通呈网状、树枝状和不规则状。经统计确认,井中水介质溶解杏仁体后,其孔隙度增加3.6~4.5倍,因而成为理想的储层岩类。设定气孔单位面积占比、连通性占比、杏仁体水解增孔占比这3个单项评价指标在同一件样品中均达优级时为优级储层,至少2项指标达优级时为良级储层。因此,保守估计110件样品中超过50%的样品可达良级及以上,总体显示出良好储集潜力。上述划分方案可以为建立气孔杏仁状玄武岩的储集性能综合评价方案提供参考。

低–中阶煤压汞实验可靠性分析与压缩性校正

低−中阶煤煤质软、在高压条件下煤基质压缩效应明显,应用压汞实验能否得到可靠的孔隙结构存在争议。选取4种低−中阶煤样品,通过对比不同粒度样品的进汞曲线、压汞前后的宏观与显微特征,建立高压段进汞量的校正方法,研究了压汞实验对低−中阶煤中孔隙测试结果的可靠性。结果表明:(1)柱状样品能保留更多的原生裂隙,有效避免低压阶段的粒间孔与麻皮效应,更适用于低−中阶煤的压汞测试;(2)宏观与微观尺度下均未发现汞在高压下对煤基质与孔隙的破坏作用,压汞孔容偏高主要是煤基质压缩效应的结果,压缩性校正后压汞测孔隙率与氦气测孔隙率基本一致,6~100 nm的孔容校正后与低温N2吸附结果的差值降低了29.87%~55.49%,表明压汞实验可以应用于低−中阶煤中孔隙结构的测定;(3)针对高压阶段的煤基质压缩效应,建立了压缩性累积校正方法,对大于20 MPa高压段数据进行校正后,进汞量降低了0.0170~0.0323 mL/g,纳米孔隙与低温N2吸附实验结果更为接近;(4)低−中阶煤中孔隙的孔容主要源于大孔,褐煤与长焰煤孔隙发育差异显著,褐煤压汞孔容为0.1687 cm^(3)/g,长焰煤压汞孔容介于0.0272~0.0720 cm^(3)/g,孔隙特别发育的样品,植物组织胞腔孔是孔容的主要来源。

储层精细评价潜在关键关联指标:页岩沉积构造及其量化问题研究评述

页岩储层粒度细小,其物质组分与物性特征在多个尺度上受到沉积构造的控制影响。为总结储层精细评价潜在关键关联指标,对页岩沉积构造及其量化问题的研究进展进行分析,通过文献梳理、文献分析及专家访谈等方式,提炼出页岩储层沉积构造研究的部分代表性问题及趋势。结果表明:沉积构造是页岩储层联系物质组分及其分异特征、储层纳米孔隙系统、物性与含气性、储层力学性质与改造潜力的关键指标,其在储层演化中对岩石结构、孔渗物性以及油气赋存的影响构成优质储层成藏机理的一部分。逐步开展了沉积构造成因、分类、物质组分、非均质性、物性、力学结构、孔隙载体、工程性质和改造技术等特征及影响机理的研究,但在量化研究、机理深化以及指导应用实践等方面还需进一步深化研究。页岩储层沉积构造研究的潜在研究方向包括量化沉积构造及其跨尺度影响物性与含气性的机理、结合深层页岩地质条件、应用新技术与新方法、结合储层演化及成藏机理的沉积构造研究等方面,为页岩气地质研究人员提供参考。

华北克拉通辽北清原地体新太古代基性麻粒岩变质作用演化

对华北克拉通新太古代的构造演化模式有多种不同的认识,需要进行更加深入的变质作用研究。通过对辽北清原地体基性麻粒岩进行系统的岩相学观察、矿物化学分析、相平衡模拟和锆石定年研究,以阐明其变质演化过程和大地构造意义。研究选择的基性麻粒岩样品分为含石榴石域(19DJ07-GD)和不含石榴石域(19DJ07-NGD)两类,含石榴石的区域呈条带状且分布不均匀。两种区域都发育两期麻粒岩相组合。在含石榴石域,第一期变质矿物组合为石榴石+单斜辉石+斜方辉石+角闪石+黑云母+斜长石+石英。其中,第一期斜长石(Pl_(1))发育复杂成分环带,钙长石摩尔分数(x_(An))从核部到幔部升高,然后再向边部降低;第一期角闪石(Amp_(1))的Ti成分环带同样为从核部到幔部升高再向边部降低。通过矿物组合和相应的成分环带推测第一期麻粒岩相变质作用具有逆时针型P-T轨迹,包含峰期前升温升压阶段以及峰后降温降压阶段。通过相平衡模拟约束峰期温压条件为0.8~0.9 GPa/900~950℃,达到高温—超高温(high-ultrahigh temperature)变质条件。锆石定年结果表明变质作用峰后冷却时间为2498±6.9 Ma(MSWD=0.39)。综合区域上的“穹隆-龙骨”构造、逆时针的变质轨迹以及和TTG岩浆活动晚期脉冲几乎一致的表壳岩变质时间,表壳岩超高温麻粒岩相变质作用被认为受太古宙特有的垂向构造/沉落(sagduction)构造体制控制。第二期变质组合以局部生长的石榴石+石英±单斜辉石的后成合晶/冠状体为特征,代表一期与古元古代造山事件有关的高压麻粒岩相变质作用。

增材制造月壤原位成形技术的研究现状

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。几十年来,太空探索一直是炙手可热的话题,随着嫦娥五号的发射,正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅,象征着我国月球基地建设方案正式提上日程。月球探索是人类进行深空探索的第一步,月球原位资源利用对于月球探索具有重大意义。增材制造是进行月球原位资源利用建设月球基地的有效手段。本文阐述了月壤的基本特性以及模拟月壤的特点及组成,重点总结了目前国内外模拟月壤增材制造的研究进展。提出了面向月球风化层(即月壤)的增材制造关键技术的重要挑战。围绕我国月球基地建设工程,讨论了增材制造技术的发展前景与可能的实施途径。

基于Barton-Bandis准则的岩体破坏模式快速识别方法

岩体由岩石和结构面网络组成,结构面强度模型对岩体稳定性分析起着决定性影响。本文研究详细探讨了Barton-Bandis准则在岩体结构破坏模式判断中的应用。首先,推导了当结构面服从Barton-Bandis准则时,结构面屈服时倾角的取值范围,提出了结构面屈服的判据,并采用数值模拟法验证了理论推导结果的正确性;基于理论推导的结果,并假定岩石服从Mohr-Coulomb准则,提出了一种岩体结构破坏模式的快速识别方法,将岩体结构破坏分为不发生破坏、沿结构面发生破坏、沿岩石发生破坏和同时沿岩石和结构面发生破坏4种模式,并验证了该识别方法的正确性。研究结果可以为工程实践的岩体结构破坏识别提供理论指导和技术支持。

煤层分层地应力预测模型研究

利用常规组合弹簧地应力预测模型计算得到的煤层等软硬交互地层地应力数据精度较差,不能满足煤层水力压裂以及钻完井方案设计煤层气开发需要。为了进一步提高模型预测精度,分析了常规组合弹簧模型预测精度差的原因,认为主要是由于未考虑煤岩和常规砂泥岩在岩石流变特性方面的巨大差异造成的,因此引入岩石黏性系数对组合弹簧模型进行修正,得到了考虑岩石流变性的地应力预测新模型并提出了应用方法,同时结合现场数据进行了实例验证和煤层分层地应力特征正演分析。研究表明:1)相比于传统的组合弹簧模型,新模型的预测精度更高,能更有效地指导煤层钻完井和压裂设计及施工;2)在地质构造运动沉寂期,受到岩石流变性影响,煤层及隔夹层水平地应力随着时间而逐渐下降,但是下降速度不同,进而导致煤层分层水平地应力特征和层内水平地应力特征随时间发生变化,层间地应力之差甚至可能发生反转。该认识能够为当前煤层气开发中遇到的复杂分层和层内地应力现象分析提供新的视角。

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩流体流动性元素富集特征及影响因素

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山被认为是认识俯冲作用的直接窗口,其发育的角砾状蛇纹岩富含的流体流动性元素(FMEs)记录了引起蛇纹石化作用的流体和俯冲带的流体-岩石相互作用及元素循环等信息。本文整理了马里亚纳弧前物源深度逐渐增加的5座蛇纹岩泥火山(Yinazao、Fantangis?a、Asùt Tesoru、South Chamorro和Conical)发育角砾蛇纹岩的FMEs数据,通过不同泥火山、同一泥火山不同深度样品及同一块状样微区子样品间的FMEs特征对比,分析了蛇纹岩泥火山引起的蛇纹石化作用的流体性质、来源和形成机制。5座蛇纹岩泥火山角砾蛇纹岩的FMEs均较亏损地幔(DM)显示富集特征:B、Cs、As强烈富集(常>100×DM),Li、Rb、Sb中等富集(>10×DM),Ba、Sr、Pb弱富集(<10×DM)。浅源泥火山角砾蛇纹岩中B、Sr、Ba、Pb含量最高,且由浅源至深源泥火山其含量呈逐渐减少的趋势。而Li、Rb、Cs、As、Sb含量显示相反特征,浅源泥火山的角砾蛇纹岩中含量最低,且从浅源到深源泥火山其含量逐渐增加。不同泥火山角砾蛇纹岩FMEs具有系统性变化特征,反映了俯冲板片衍生流体是其发生蛇纹石化作用的主要流体。离海沟较近的泥火山下部俯冲板片成岩作用以蛋白石脱水为主,形成的板片衍生流体极富B,略富Li、Ba、Sr、Pb;离海沟较远的泥火山下部俯冲板片成岩或进变质作用主要为碳酸盐矿物分解和少量蚀变洋壳脱水及黏土矿物转化,板片衍生流体富Ba、Sr、Li、Rb、Cs;居于上述2类泥火山之间的泥火山,下部俯冲板片主要成岩作用为黏土矿物脱水及转化,板片衍生流体以富集B、Li、Rb、Cs、Ba为特征。海底以下深度<50 m的样品FMEs含量最高,指示海水风化对FMEs含量有一定影响,尤其是B、Sr。同一块角砾蛇纹岩不同微区结构的FMEs含量不同,纯蛇纹石区域其含量最高,指示蛇纹石化产物对FMEs有一定影响;绢石结构中Li、Rb、Cs含量高于橄榄石蚀变的蛇纹石,说明原始矿物类型也对部分FMEs富集有一定影响。

南川地区QQ-1井龙马溪组下部页岩储层有机质发育特征精细表征

寻找优质页岩储层是开展页岩气地质理论研究的基础,也是开展页岩气地质勘探的首要目标。以南川地区QQ-1井龙马溪组下部优质页岩储层为例,对页岩有机质类型、有机碳含量、有机质赋存状态、有机质热演化程度及有机质在小尺度岩石结构中的分布进行了研究,明确了优质页岩储层有机质发育特点,讨论其对储层物性及含气性的影响。结果表明:QQ-1井龙马溪组下部优质页岩储层有机质类型为Ⅰ型腐泥型,有机碳含量相对较高(普遍大于2%),等效海相镜质组反射率值较高(3.82%~3.98%),热演化程度达到了过成熟阶段;有机质赋存状态主要包括团块状有机质、固体沥青态有机质、笔石化石残余有机质以及莓状黄铁矿微晶间有机质,其微观分布受到了小尺度沉积构造的显著控制。储层相对丰富的有机质含量和较高的热演化程度,有助于有机质相关纳米孔隙发育形成微观储集空间,是储层优质孔隙性、渗透性及含气性耦合发育的重要机制。精细有机质表征与研究可为进一步精细化储层评价方案提供支撑。

关于华北克拉通燕山期岩石圈减薄的机制与过程的讨论:是拆沉,还是热侵蚀和化学交代?

关于华北克拉通燕山期岩石圈减薄作用,主要有两种模型:(1)岩石圈拆沉;(2)热侵蚀和/或化学交代。文中主要从岩浆活动与构造变形两个途径,通过(1)燕山带造山幕和结构要素组合以及造山过程的p-T-t轨迹;(2)收缩构造变形、火成岩构造组合和下地壳岩石捕虏体3个独立证据提出陆壳的构造加厚;(3)火成岩成因的壳幔相互作用模型和热模拟等,试图讨论华北地区克拉通有浮力的岩石圈如何转变为密度大的岩石圈,随之发生拆沉作用,而不是热侵蚀或化学交代机制使岩石圈地幔改造为EMI印记实现的减薄作用。大量对流的软流圈物质注入克拉通是诱发陆壳发生局部熔融所必需的条件。底侵玄武质岩浆的加热并弱化先前的冷和强的克拉通地壳,创造一个流变学条件,以使收缩构造变形和陆壳加厚成为可能。陆壳最下部和岩石圈地幔中形成的大量玄武质岩石,在构造加厚作用下,相转变为榴辉岩,致使原先有浮力的岩石圈转变为密度大的岩石圈,随之发生拆沉作用。

汉诺坝榴辉岩相石榴辉石岩——岩浆底侵作用新证据

汉诺坝榴辉岩相石榴辉石岩捕虏体的产状、层状堆晶构造和粒状变晶结构 ,以及具有幔源成因的矿物学、REE地球化学特征和温压条件表明 ,其深部过程是由幔源岩浆底侵于上地幔顶部 ,形成镁铁质堆晶岩 ,再经榴辉岩相变质而成 ,它与下地壳底部的麻粒岩相镁铁质堆晶岩 ,提供了岩浆底侵作用和壳 -幔过渡带存在的新证据。

中国东南部中生代岩石构造组合和复合动力学过程的记录

在研究火山岩／侵入岩的时代、成分（岩石系列和组合）、示踪同位素地球化学（Ｓｒ，Ｎｄ）、地质构造定位等基本事实基础上，归纳总结２５０～８０Ｍａ间的岩石构造组合，将研究区火山岩／侵入岩划分为五类岩石构造组合和三个岩石省，进而讨论岩石构造组合的岩浆源区、壳幔相互作用和贡献，提出特提斯构造域和古太平洋构造域两种动力体系的复合是造成区内大陆各种岩石组合复杂性的根本原因，并认为这两种动力学体系转换和延续机制的研究将是联系板块构造和深部作用过程的纽带，中国东南部大陆亦将成为世界上研究洋陆过渡带地质的最佳场所。

新疆西准噶尔红山岩体及其中闪长质岩墙的时代——来自锆石LA-ICP-MS定年的证据

作为一种特殊产状的岩浆岩,岩墙保存有岩浆活动和地球动力学背景等方面的重要信息。为了研究和探讨西准噶尔乃至中亚地区古生代晚期的地球动力学环境,我们对西准噶尔地区侵入花岗岩的暗色岩墙开展了卫星遥感影像解译、地表地质调查和相关室内研究工作。研究发现,新疆西准噶尔红山花岗岩体中发育大量环状和非环状闪长岩岩墙。环状岩墙从中心到外围,岩墙宽度逐渐变窄,矿物粒度也逐渐变细;非环状岩墙切割环状岩墙,宽度和矿物粒度都没有明显变化。为了确定这些岩墙的形成时代,对3个环状岩墙样品、2个非环状岩墙和1个花岗岩样品进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年,得到环状岩墙的年龄为:304±1Ma、302±1Ma、303±1Ma;非环状岩墙的年龄为:302±1Ma、302±1Ma;花岗岩的年龄为304±1Ma。结合不同类型岩墙及其与岩体的穿切关系,确定红山岩体的形成时代为304Ma左右,环状岩墙的形成时代为303Ma左右,非环状岩墙的形成时代为302Ma左右。这一年代学研究成果揭示出西准噶尔地区在石炭纪末期发育不同类型的岩浆活动,闪长质岩墙所占据的裂隙是在石炭纪末期形成的;为从岩浆活动和由这些岩墙所占据的裂隙研究,探讨该区古生代晚期的地球动力学环境,提供了有力的时间约束。

英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)岩石构造组合及其亚类划分

TTG岩石构造组合(或岩类)表征洋壳俯冲作用。本文提出TTG岩类的4个亚类:(1)镁安山岩系列(MA)低压型TTG亚类,形成于非常年轻和很热的洋壳俯冲,压力≤1 500-1 600 MPa,深度≤50-60 km,例如活动洋中脊俯冲的板片窗的边缘;(2)镁安山岩系列(MA)高压型TTG亚类,形成于比较年轻和较热的洋壳俯冲,压力≥1 500-1 600 MPa,深度≥50-60 km;(3)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)低压型TTG亚类,形成于洋内弧下地壳,压力≤1 500-1 600 MPa,深度≤50-60 km;(4)低镁(或非镁)安山岩系列(LMA)高压型TTG亚类,形成了大陆边缘弧山根带,压力≥1 500-1 600 MPa,深度≥50-60 km。对TTG岩类4个亚类的研究,并结合对无TTG形成的老的冷的俯冲带洋壳和冷的弧地壳以及幔楔有无岩浆产生等方面的研究,可以重建岩浆弧的壳幔结构和热结构,进而可为与洋俯冲有关的成矿作用提供地质背景。

青海东昆仑埃达克岩的构造环境及成矿意义

东昆仑地区沿昆中深大断裂分布的一些晚三叠世火山岩和花岗岩,具有高Al2O3、Sr、Sr/Y、(La/Yb)N和低Y、Yb含量,弱负至正Eu异常,表现出与埃达克岩(Adakite)相似的地球化学特征,与岩浆混合作用形成的花岗岩(简称浆混杂岩体)时空伴生,其稀土、微量元素特征和同位素组成与底侵作用形成的基性岩有亲缘性。研究表明:东昆仑地区的埃达克质花岗岩和火山岩不是由俯冲的洋壳熔融形成,而是由晚三叠世幔源岩浆的底侵作用形成,该埃达克质火成岩的物质来源与底侵作用形成的基性岩相似,都为富集地幔Ⅱ。埃达克质岩的发现标志着昆中深大断裂向东延入鄂拉山构造带的南端,揭示了昆中深大断裂独特的动力学背景及成矿意义。在埃达克(质)岩的发育地段,多形成了东昆仑最具魅力的矿产集中区,进一步分析初步认为其中的赛什塘铜矿与埃达克质岩及其共生岩石成矿关系密切,有明显斑岩矿床特点,具进一步找矿潜力。

武当地块基性岩墙群的Sm-Nd定年及其相关问题讨论

武当地块是卷入南秦岭构造带的前震旦纪基底岩块，该基底岩块中广泛发育变形变质的基性岩墙群，获得岩墙群的ＳｍＮｄ全岩等时年龄为ｔ＝７８２±１６４（２σ）Ｍａ，ＩＮｄ＝０．５１１７１±１６（２σ），εＮｄ（ｔ）＝＋１．５±１．０。据此并综合区域地质实际，对南秦岭元古代古陆块的存在及其裂解等相关问题进行了讨论。