四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征

通过岩石力学实验、声发射实验和地震资料综合解释,利用有限元数值模拟方法,对涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组海相页岩古构造应力场进行了数值模拟,并结合岩心实测结果,预测了构造裂缝的发育特征。研究结果表明:①涪陵南地区裂缝主要形成期(燕山晚期)构造应力和裂缝的分布受断层、岩石力学性质和构造应力的影响,断层广泛发育的区域容易出现应力集中,并引起较大的应力梯度。②利用库伦-莫尔破裂准则预测了研究区构造裂缝的发育,同时引入剪切破裂指数R定量表征裂缝发育的强度,其值越大反映裂缝发育程度越高。窄陡断背斜和断层附近裂缝发育,以高角度剪切裂缝为主,而在宽缓向斜部位裂缝发育程度最弱,研究区五峰组—龙马溪组底部硅质页岩应力集中,裂缝最发育。③涪陵南地区海相页岩气保存有利区主要为3个区带:远离大断层的凤来向斜内部,主要构造变形期未遭受大的破坏作用,其位于应力低值区,具有良好的保存条件,为Ⅰ类有利区;白马向斜内部小断层发育,应力值位于中等水平,保存条件中等,为Ⅱ类较有利区;石门—金坪断背斜遭受到强烈改造作用,容易产生大规模剪切裂缝,破坏了保存条件,为Ⅲ类不利区。

碳酸盐岩储层高精度构造应力场模拟与裂缝多参数分布预测方法及其应用

构造裂缝是碳酸盐岩的主要储集空间之一,局部应力导致的构造破裂是影响裂缝发育的重要因素。基于有限元方法的构造应力场模拟已成为构造裂缝预测的重要方法,但尚未能解决模型设置与实际地质情况相差较大、最优边界条件获取效率低以及构造裂缝发育的主控因素不清晰等问题。①引入非均质岩石力学模型构建方法和自适应边界条件约束算法以提升应力场模拟的精度,根据储层破裂率和断裂活动性等参数定量表征储层裂缝发育特征;②定量探讨走滑断裂变形特征的差异和应力扰动对构造裂缝发育的影响,优选控制构造裂缝发育的最强因素构建碳酸盐岩裂缝型储集体发育指数并定量研究其主控因素;③以储集体发育规模预测为基础,结合单井裂缝测井和岩心解释成果,建立不同级别碳酸盐岩裂缝型储集体的地质模式。将该方法在中国塔里木盆地顺北地区18号断裂带及邻区奥陶系碳酸盐岩储层中应用。结果表明,张扭段、平移段与压扭段的裂缝发育程度依次降低。地层变形幅度越大,裂缝发育程度越高。储层岩石力学参数、距断裂的距离、水平两向应力差、应力非均质性系数和综合破裂率被用于构建裂缝型储集体发育指数,其分级结果与实际地质情况匹配度较高。

鄂西荆门地区志留系龙马溪组古构造应力场研究及裂缝预测

鄂西地区志留系龙马溪组页岩储层发育,由于页岩低孔低渗的特性,构造裂缝成为了页岩气运移和聚集的主控因素。本文以鄂西荆门地区志留系龙马溪组页岩为例,基于地震资料、岩石力学实验、野外实测资料,利用有限元数值模拟技术、岩石破裂准则,解析古构造应力场分布规律,预测构造裂缝分布特征。结果表明,荆门地区发育的构造裂缝主要以中燕山晚期形成的NNW向和NE向共轭剪切缝为主,其次为中燕山早期形成的NNE向和NEE向共轭剪切缝。构造裂缝的分布受断层、岩石物理参数和构造应力的影响较大,Ⅲ级裂缝发育区和断层区域综合破裂系数均大于1.1,构造裂缝最为发育,页岩气保存效果最差;Ⅱ级裂缝发育区综合破裂系数在1.0~1.1之间,为页岩气保存效果较好区域;Ⅰ级裂缝发育区综合裂缝破裂系数在0.85~1.0之间,处于“破而不裂”的状态,为页岩气最优保存区。

2023年3月临城M_(L)3.9地震震源机制解及构造应力场特征

采用CAP方法反演了2023年3月25日河北临城M_(L)3.9地震的震源机制解和震源深度,同时收集了河北地区2001—2023年间的M_(L)≥2.0地震震源机制解,通过主应力轴分区特征及采用线性阻尼逆推方法(DRSSI)来反演区域构造应力场特征。结果显示:临城地震是左旋-走滑型地震,地震矩震级为MW=3.6,发震断层为节面I,走向271.0°、倾角62.0°、滑动角−30.0°,是一条EW向隐伏断层;研究区域内的震源机制解以走滑型为主,P轴主体呈NEE-SWW向、T轴呈NWW-SEE向;P、T轴倾伏角大都在30°以内,陡倾伏角较少,主要呈近水平向,受水平构造应力的影响;研究区最大主压应力方向以NNE和NE为主;冀南地区及中部的衡水、沧州地区出现应力轴的方向偏转,可能与太行山山前断裂复杂的构造环境有关。

滇中祥云盆地构造应力场孕灾机制及其应对措施研究

亚欧板块和印度板块相互挤压碰撞导致青藏高原强烈隆升,地壳物质向云南滇西北及滇中西部地区挤入,地质构造活动剧烈,地质灾害频发。为探讨构造应力场特征对地质灾害发生的影响,利用区域构造解析法、节理分析法、共轭剪节理法和水系折线图法对研究区构造应力场进行反演,探究各类地质构造对地质灾害的控制作用,并针对构造诱发的地质灾害,提出相应的应对措施。研究结果表明,祥云盆地周缘发育北东、北西、近东西向断裂和节理构造,通过断层及节理的交切关系以及水系折线图法判断,研究区至少经历3次构造应力场作用,最大主应力σ1先后从北东向、北西向、近东西向转换。断裂构造通过控制水系演化间接诱发地质灾害,区内三岔河、苴力河等河流多沿断裂带发育,滑坡、崩塌等地质灾害多沿河流两岸边坡分布;地质构造多期次活动增强岩土体断裂网络系统的密集程度,致使岩土体透水能力增强,稳定性变差,导致滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害发育。对于构造诱发的地质灾害防治,工程治理效果较差,文中提出优化建设区选址,搬迁避让和群测群防的应对措施。

贵州白马洞铀矿构造应力场演化与铀成矿

白马洞铀矿床是贵州境内发现的唯一具有工业价值并系统开采过的铀矿床,曾为我国核工业事业的发展做出过重要贡献。自上世纪80年代闭坑以来,为扩大铀矿资源量,对其深部和边部开展过多次勘查及研究工作,但找矿效果并不理想。根据已有研究,矿区和矿床构造对白马洞的铀成矿具有重要的控制作用,本次研究以白马洞矿床为研究对象,通过节理裂隙统计测量工作,重建和恢复矿区成矿构造应力场,分析构造演化与铀成矿关系,探讨铀矿化在构造应力作用下的迁移、聚散特征。研究结果表明,与铀成矿控矿有关的区域性构造应力场可分为3期,第Ⅰ期构造应力场产生于加里东期都匀运动南北水平向挤压作用,形成近东西向及北东东向构造形迹,控制区内铀异常矿化分布;第Ⅱ期构造应力场为区内最强烈的构造应力场,形成洋水背斜的主压面及犀牛洞断裂,特别是其力偶作用下派生的2期局部低级序构造应力场,使北西向褶皱和北东向褶皱横跨复合,构成良好的储矿空间;第Ⅲ期构造应力场使研究区产生EW向右旋挤压,对先期构造有一定程度的改造和加强。此外,喜马拉雅运动在继承第Ⅲ期构造格局的基础上,促使黔中东西向构造带再次活动,深部含矿流体沿白马洞断裂破碎带上升,在有利的物理化学条件下形成现今似层状、透镜状铀矿体。白马洞铀矿是多期次构造活动的产物,今后在黔中地区开展铀矿找矿工作,需要重点寻找北东向断裂与近东西区域性大断裂反接复合部位,特别注意在各期次构造应力场作用下形成的隐伏北东向褶皱与北西向褶皱叠加复合部位,复合部位的剥离构造和层间挤压破碎带是有利的铀矿找矿地段。

太行山中南段测鱼地区中新生代构造变形及构造应力场

太行山中南段测鱼地区中新生代构造变形强烈,构造形迹以断裂构造为主。以测鱼地区广泛发育的共轭剪节理和断层为研究对象,在详细的野外构造观测和解析基础上,应用共轭剪节理统计和断层滑动矢量数据分析,对研究区中新生代构造应力场进行了反演。构造解析表明,测鱼地区中新生代经历了3期构造应力场的演化,分别是中晚侏罗世NW-SE向挤压、早白垩世NW-SE向伸展和古新世-始新世NE-SW向挤压。根据区域构造演化特征,推测中晚侏罗世NW-SE向挤压应力场可能与古太平洋板块由NW向亚洲大陆东部俯冲消减有关;早白垩世NW-SE向伸展应力场与东亚活动陆缘的弧后伸展有关,形成于华北克拉通破坏阶段;古新世-始新世NE-SW向挤压应力场可能与太平洋板块的俯冲方向由NNW向往NWW向逆时针偏转有关。测鱼地区的上述3期构造应力场记录了太行山中南段中新生代构造演化和动力学背景信息。

沁水盆地和顺区块古构造应力场模拟

山西省沁水盆地高煤阶煤层气田具有低压、低渗、低饱和、非均质性强的特征。研究区古构造应力场控制了古地质时期煤储层构造裂隙发育。构造裂隙的发育特征直接影响着煤储层渗透性。本文通过对山西省沁水盆地和顺区块二叠系上石盒子组、三叠系刘家沟组砂岩中29个共轭剪节理观测点的调查,实测了89条节理,据极射赤平投影原理进行分期配套,对中生代以来经历的三期古构造应力场进行了模拟分析,并分析了和顺区块内煤储层裂隙发育特征。

构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用

为探讨构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用,运用瓦斯地质学、构造物理学和岩石力学方法分析了构造应力场对煤体结构、地应力和煤层瓦斯的作用,结合煤与瓦斯突出实例研究了构造应力场对突出分布、类型和强度的作用,揭示了构造应力场控制煤与瓦斯突出机理和作用形式。研究表明:构造应力场控制煤体结构分布、类型及煤体强度特征,挤压构造应力场是形成构造煤的主要应力作用形式,并于褶皱层间滑动带和压扭性断裂带形成构造煤发育区;构造应力场强度越大,煤体破坏程度越高、煤体强度越低。构造应力场控制地应力类型、大小和方向,强构造应力场作用区域属于大地动力场型并处于高地应力环境,构造应力场方向即地应力的最大水平主应力方向。构造应力场影响煤层瓦斯富集程度,强构造应力场作用区域煤层渗透率低、瓦斯含量高、瓦斯压力大,并于压扭性构造带形成瓦斯富集区。多期构造应力场演化作用造成构造煤、地应力和煤层瓦斯呈区域性分布,进而控制突出的分区分带特征;构造应力场产生的水平挤压作用控制突出类型以压出为主;构造应力场的最大水平主应力方向与巷道轴向夹角越大,应力集中系数越大,突出强度越大;最大水平主应力越大,煤岩体弹性变形能和瓦斯膨胀内能越大,突出强度越大。

2021年5月21日漾濞M_(S)6.4地震及周边的构造应力场特征和动力学意义

文中利用CAP方法计算了2021年5月21日漾濞地震序列M_(S)≥4.0地震的震源机制解,再结合收集到的周边历史地震的震源机制解,反演计算了漾濞地震及周边区域的构造应力场,并根据反演得到的应力张量模拟了漾濞地区的相对应力值大小和震源机制解分布情况。研究结果表明:1)研究区以走滑型地震为主,其次是正断型地震,地震集中分布于15km以浅的深度范围,主要发生在脆性上地壳。2)漾濞震源区的构造应力场属于典型的走滑应力结构,最大主应力方位为NNW-SSE向,与区域构造应力场基本一致。研究区的分区反演结果显示,最大主应力轴和最小主应力轴的方位从东北至西南呈现出顺时针旋转的趋势。区内川滇菱形块体、腾冲和保山等地块内部的应力方位分布一致性较好,块体边界带是应力发生偏转的部位,表现出一定的差异性,区域构造应力场受到不同块体间相互作用的影响。3)应力形因子R值的分布上大致表现为自西北向东南逐渐增大,说明物质运移所需的压应力相对变小,结合研究区的地质构造背景认为,地块(物质)的运动速度自西北向东南逐渐变缓。4)根据模拟计算的漾濞地震相对剪应力和相对正应力大小推测认为,漾濞地震是在区域构造应力场作用下沿着最优释放节面滑动破裂而发生的,更容易发生错动的NW向节面为此次地震的发震断层面。

青海西北部茫崖地区构造应力场特征研究

1研究背景。震源机制解在地下破裂形态分析中是一项重要资料,对研究区域应力场和解释孕震机理有着重要意义(郭增建,1960;李钦祖等,1973)。青海茫崖地区位于柴达木盆地西部,受NE向阿尔金深大断裂控制,西南部受NW向祁曼塔格断裂调控,内部有NW向的油沙山—茫崖断裂,东部NW向的达布逊湖霍布逊湖(三湖)断裂西段延伸至茫崖地区内部,东北部由柴达木盆地北缘断裂控制,内部有陵间断裂等。阿尔金断裂带是青藏高原北部一条巨型左旋走滑断裂带,西起新疆与西藏交界的拉竹龙,向NEE向斜切昆仑山及祁连山,东端隐没于巴丹吉林沙漠之下,全长1700 km,总体走向呈现NE方向,祁曼塔格断裂、茫崖—油沙山断裂属于柴达木盆地南缘断裂带西北段延伸部分,是阿尔金断裂带左旋走滑的压应力分量和持续推挤作用在青藏高原北部的一种响应,走向呈现NW向,逆冲分量(邓起东等,2002)。

渝东南彭水地区页岩储层构造应力场模拟解析

渝东南彭水地区自中新生代以来,构造变形作用复杂,精细解析古构造应力场的方向与构造演化时序,对彭水地区地应力进行定量表征,对整个彭水地区甚至整个渝东南地区页岩气的勘探和开发都具有重要的指导意义。通过对彭水地区以及周缘野外节理和断层擦痕进行统计分析处理,结合流体包裹体均一温度和磷灰石定年方法,重建研究区古构造应力场演化过程。同时,应用Abaqus对五峰组-龙马溪组页岩储层两期古构造应力场的应力值进行了定量计算。结果表明,渝东南彭水地区主要经历了两期构造作用,中燕山期,受到江南隆起SE-NW的递进扩展作用;晚燕山期-喜马拉雅期,青藏高原的隆升在研究区引起NE向的挤压。构造应力场数值模拟显示,最大主应力的高值区主要分布在向斜核部、断裂带末端和断层交汇处。应力数值模拟是研究裂缝发育程度以及深层压裂效应的基础,能够有效提高钻探的成功率。

2023年土耳其双强震震源机制中心解及震源区构造应力场特征分析

为理解2023年2月6日土耳其双震震源区的构造应力场特征,剖析双强震的孕育背景和发生条件,根据1976年1月至2022年10月全球CMT目录的震源机制解反演了土耳其双强震震源区及其邻区震前构造应力场,并模拟在其作用下各种形状断层上产生的相对正应力和剪应力分布情况。结果表明:(1)研究区域震前主要处于NNW-SSE向挤压和WWS-EEN向的拉张状态,且以拉张应力为主。这与阿拉伯板块向北运动,推挤安纳托利亚地块和安纳托利亚块体被迫向西逃逸相对应。(2)M_(W)7.8地震的断层破裂几乎沿应力场的最大剪应力平面发生,是在区域走滑型构造应力场作用下,沿应力场最大剪应力平面进行的正常能量释放。M_(W)7.5地震与背景构造应力相差较远,推测为M_(W)7.8地震产生的应力变化触发的结果。

含油气盆地构造应力场研究方法综述及展望

含油气盆地构造应力场是储层地质力学的重要研究内容,是控制沉积盆地演化和各类地质构造形成及展布、驱动储层内油气运移和聚集的重要因素,其同时也关系到钻井工程设计、油气开采开发方案部署等油气田勘探开发的诸多重要环节。目前,含油气盆地构造应力场的研究手段众多,每种方法均有其局限性,将其全部利用进行研究难以实现,而利用单一方法可能效果有限。文章系统调研了国内外关于含油气盆地构造应力场研究方面的文献,将其常用的研究方法进行了分类与归纳,主要分为现场测试、岩心实验、地球物理探测、数值模拟以及地质构造分析等五类,对每种技术方法及相关进展进行着重分析,并总结了各自的优缺点和适用条件,最后对该研究领域未来的发展趋势进行了展望。

晋北地区中强震前后构造应力场变化特征

基于1990年1月至2021年12月晋北地区中小地震的P波初动极性数据,采用综合震源机制解法反演晋北地区的综合断层面解。结果显示,震源机制解节面为EW和NE向,与晋北地区主要构造线一致;震源错动类型以正断型为主;主压应力方向为NE-NEE,仰角较大,主张应力方向为NW-SE,仰角近水平,与区域构造应力场方向吻合。综合断层面解中,P轴方位与区域优势方位一致时,晋北地区可能孕育中强地震的发生。

云南官房铜矿床构造应力场分析

官房铜多金属矿位于云南省云县-景谷火山弧带北段。矿体受构造控制作用明显,开展构造应力场的研究,可对矿区找矿工作提供理论指导。在野外构造详细观测分析的基础上,利用断裂构造解析法、节理分析法、共轭剪节理法,确定了官房铜矿多期次构造活动的主应力方向,并根据区内构造变形特征推断了应力作用的期次和时代。研究表明,官房铜矿的构造应力场可划分为4个时期4个阶段:印支期之前,澜沧江洋板块与思茅地块碰撞前的变形阶段;印支期,澜沧江洋板块与思茅地块碰撞闭合阶段;燕山早期,澜沧江洋板块与思茅地块碰撞闭合后Ⅰ阶段;燕山中晚期,澜沧江洋板块与思茅地块碰撞闭合后Ⅱ阶段。结合区内断裂构造发育特征与矿体分布特征,推测出NW向断裂与旁侧分支断裂、NW向断裂与NE向断裂的交会部位等为找矿的有利部位,近SN向断裂与旁侧分支断裂等为找矿的有利部位。

基于构造应力场模拟的页岩气藏裂缝表征与建模方法

在构造模型、测井解释力学参数及岩相分布基础上,结合古今构造应力场特征,构建包含地层和断层的研究区三维地质模型,通过弹塑性有限元数值模拟法,进行了构造应力场模拟。以岩石破裂准则为基础,结合岩石应变能理论、能量守恒定律,建立了构造应力作用下裂缝开度、线密度、体密度等参数的定量预测模型,实现裂缝参数空间分布定量预测。通过对某页岩气田构造应力模拟及裂缝定量预测,获取了目的层段古今应力场分布特征,在此基础上,明确了研究区的裂缝参数展布特征,为页岩气田高效开发提供了基础裂缝地质模型。

2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震震源及邻区震后构造应力场特征

收集2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震周围及柯坪逆冲推覆构造附近震源机制解资料,应用MSATSI软件包中阻尼最小二乘法反演该地震震中周围的构造应力场。结果表明,研究区主压应力轴方向呈近NS向且整体一致性较好,西段最大主应力方向为NNW向,东段为NNE向,但西段中的喀什、巴楚等靠近塔里木块体边缘地区主压应力方向为NNE向。柯坪逆冲推覆构造带所在区域的主压应力方向呈NNW向,主张应力方向呈NNE向,与此次地震的震源机制解P、T轴方向相同,表明该地震的发生受区域构造应力场影响。研究区整体张轴的非均匀性明显,方位分布范围较大,但地震震中周围主压应力轴倾伏角一致性特征明显,反映了该区域以逆冲为主的应力特征。

辽宁浑河断裂带及其邻近地区水系格局构造节理与构造应力场的研究

本文根据浑河断裂带及其邻近地区的水系格局、构造节理和地震震源机制解等资料研究该区新构造时期以来的构造应力场。本区在同一地质构造作用下,构造应力场相同,为NEE向。浑河断裂以抚顺市石门岭煤矿区为界,断裂的东南段最新活动时期为261.95±26.05ka.B.P,为中更新世活动断裂,而东北段断裂的最新活动时期为44.7±3.6ka.B.P,表明晚更新世以来仍有活动。在NEE向构造应力场的作用下,北东向的浑河断裂反映为右旋逆冲的运动性质。

华北土层破裂与新构造应力场

作者发现华北地区现代地裂缝、历史地裂和黄土构造节理等松散土层破裂,与地震活动、地质构造、地貌和卫星照片反映的现代地壳破裂网格一致,它们都是σ_1轴为NEE～SWW向的新构造应力场作用下的产物,它控制了华北区断裂、地裂与地震活动,决定了松散土层破裂的系统性和区域性.华北断块西部与南部因基底构造蠕滑在表土中主要产生蠕滑地裂缝;其东部和北部因活断层速滑发生强震,同时在表土中出现有水平位移的地震断层和地裂缝.