饱和多孔白垩岩的孔隙力学性质研究

研究表明,白垩岩具有两种相互独立的塑性力学机制:塑性孔隙坍塌和塑性剪切变形。据此,一个基于Gurson准则和Pietruszczak准则的本构模型被提出用来描述其塑性力学特性。该模型包含2个屈服面方程和相应的塑性流动准则,在排水条件下进行验证并获得满意的结果。然而,白垩岩力学性质除受其矿物组成、结构以及饱和条件等因素的影响外,孔隙压力对其力学特征同样具有重要影响。因此,研究饱和多孔白垩岩的力学特性必须考虑孔隙压力的影响。基于这一认识,将Coussy孔隙塑性理论扩展用于研究饱和白垩岩的孔隙塑性力学特性,根据孔隙弹塑性力学的一般框架,讨论在弹塑性域上有效应力尤其是塑性有效应力概念的有效性。通过将本构模型中两种塑性力学机制的塑性加载函数和塑性潜能表达成塑性有效应力的函数,就能够研究饱和多孔白垩岩在考虑孔隙压力变化条件下的孔隙力学性质,研究在不排水条件下,特别是在不排水三轴压缩条件下白垩岩的塑性力学特性。数值模拟和试验结果之间存在很好的特性上的一致性。研究结果表明,通过采用塑性有效应力概念的方法提出的本构模型能用来描述饱和多孔白垩岩的孔隙力学特性。

用岩心饱和度分布的核磁共振成象得到低渗透白垩岩的毛管压力曲线

本文介绍一种从注入岩心饱和度分布的核磁共振成象得到油水毛管压力曲线的新技术。在该技术中，通过以恒定流速注入岩心得到平稳状态的流体饱和度分布，在平稳状态下饱和度分布不变化，润湿相和非润湿相间的局部压力差代表毛管压力。用ＮＭＲ技术测量饱和度分布，在排泄情况下，通过数学计算得到非润湿相的压力。本文介绍了ＮＭＲ技术及计算样品中压力分布的方法。非均质样品产生无规律的饱和度分布，可从渗透率。

英国北海JOANNE／JUDY白垩岩油田倾斜油水界面的解释及含水饱和度分析

英国北海Joanne白垩岩油田在Ekofisk的白垩岩和Tor地层之间有储层，钻入白垩储层的井表明每一口井和每一个地层的油水界面高度不同，在Joanne和Judy构造的结合部，界面高差达660ft。在开发钻井过程中清楚地认识到这种情况不能用断层错位来解释，而应用倾斜的OWC（油水界面）模型预测出油田西部目前钻遇的最深油层下还有储层。针对OWC（油水界面）存在巨大差异的机理进行了研究，并对油藏模型提供了实际的含水饱和度分布。考虑了两种机理（而不是错位），一是岩石的毛细作用导致了OWC存在差异，二是在含水层中水动力压力梯度的作用。来自钻杆和电缆测试的地层压力资料不支持断层错位模型，也不足以肯定或否定水动力模型。研究实验室测定的毛细管压力曲线以识别油藏内部的差异，结果发现毛细管压力变化甚微或者说毛细管压力与岩相及储层位置无相关性，并且在任何状况下这些毛细管压力变化太小，无法用来解释OWC在深度上的变化。利用在Joanne白垩岩层，研究了由电缆测井计算的含水饱和度（Sw）与油水界面以上的孔隙度、高度的关系。这些关系是基于孔隙性岩石内的毛细现象原理。这种关系的参数（包括油水界面位置）是通过详尽的处理得到的，这些处理包括人工迭代和计算机非线性回归。通过该相关关系预测的Sw的值与测井获得的值是吻合的，其相关系数大于0．9。Sw的相关曲线也和重新刻度的Pc数据相吻合。通过相关关系预测的油水界面深度确定了一个斜面。沿地层倾斜方向所钻水平井取得的Sw资料，进一步证明油水界面是向西倾斜的。这一倾斜方向和已知的区域等势面一致，并且其倾斜程度和独立得出的区域水层流动速率2－3cm／年一致。

应用两相流动实验测定白垩岩心栓的含油／水饱和度函数

本文提出了一种测定低渗透性岩样的含油／水饱和度、也就是毛细压力和相对渗透率的新方法，该方法在注水实验中利用了显著的末端效应。在毛细压力高的岩样中，由于受这种末端效应的影响；测定了饱和度函数值出现较宽的间隔。根据复杂的岩心注水图表中列出的流体分布及生产数据，利用最小二乘法就可以计算出排泄和渗吸时的饱和度函数。应用化学漂移NMR技术测定流体分布，利用不同的数据组计算饱和度函数，这样就可以避免不符合要求的相互关联。当毛细压力和相对渗透率中存在滞后现象时，Killongh方法可以解释其扫描影响。该方法在北海白垩岩样实验中已经得到证实，其实验时间介于离心机法和多孔板法之间。

基于白垩系围岩巷道变形机理及支护技术研究

为研究白垩系岩层性质,解决白垩系岩层围岩巷道变形严重、支护困难等问题,本文以内蒙古地区某煤矿为研究背景,通过理论分析白垩系围岩岩石的破坏机理,推导出拉伸破坏以及剪切破坏的极限条件。利用FLAC3D数值模拟,对围岩巷道应力场、塑性区、巷道位移量进行数值模拟分析。结果显示,垂直应力值均为负值,意味着围岩四周应力处于压应力状态;塑性区影响范围较小,说明剪切应力出现在巷道顶底板以及两帮;垂直位移、水平位移量较小,围岩变形控制效果良好。最后,通过现场对巷道位移变形量和锚杆锚索的锚固力大小进行观测,对支护方案进行现场验证,确定采取“高预应力锚杆、锚索、锚网、W钢带、钢筋梯子梁”等联合支护方案比较合理,为此类围岩巷道的围岩变形控制提出有效方案。

赣中地区早白垩系(燕山期)龙古山单元岩体高岭土深加工提纯试验

高岭土由长石、普通辉石等铝硅酸盐类矿物风化而成,主要成分为高岭石,用途广泛。试验以赣中地区早白垩系(燕山期)龙古山单元岩体的高岭土为研究对象,采用捣浆、螺旋分级、水力旋流器分级、磨矿、浮选、磁选、增白和酸浸等选矿工艺进行深加工提纯,得到能满足工业利用的高岭土、高纯石英砂、长石和云母等产品,从而推进高岭土的开发利用。

伊朗Zagros盆地西南部白垩系Sarvak组碳酸盐岩储层特征

为了阐明伊朗Zagros盆地西南部白垩系Sarvak组碳酸盐岩储层特征,利用岩心、薄片、录井、试油及测井资料,通过储层岩性类型、储集空间、物性、电性特征及孔隙发育的影响因素分析,指出Zagros盆地西南部白垩系Sarvak组碳酸盐岩储层岩性类型有白垩质灰岩、云质灰岩、颗粒灰岩,储集空间类型多,主要为次生溶孔、铸模孔,其中颗粒灰岩的物性最好,白垩质灰岩中白垩质主要为浮游有孔虫,孔隙较发育,一般随物性增加,含油性级别升高。成岩作用对储层物性影响也较大,起建设性的成岩作用有溶蚀作用、白云化作用、生物扰动及压溶产生缝合线、缝合面。泥粒灰岩、粒泥灰岩在这些成岩作用的影响下,物性有较大改善。储层孔隙发育微观上主要受控于岩相、成岩作用,平面上还和构造位置及沉积环境有关,位于构造高部位的台地浅滩微相往往物性较好。利用垂向上测井响应及平面上小层物性分布特征,明确了物性较好、含油丰度较高的层段,为寻找高产有利储层提供了依据。

鸡西盆地白垩纪碎屑岩地球化学特征及其对物源的制约

鸡西盆地白垩系包括下白垩统滴道组、城子河组、穆棱组、东山组、猴石沟组及上白垩统海浪组等。白垩纪碎屑岩主量元素地球化学特征具有高SiO2、低Fe2O3、FeO、MgO的特点,说明白垩纪碎屑岩的源岩主要为长英质岩石。岩石的稀土元素具轻稀土元素富集,重稀土相对亏损,具弱的负Eu异常,其特征类似于上地壳特征。白垩纪碎屑岩微量元素的含量与上地壳微量元素的含量基本一致。综合分析砂岩的常量元素、微量元素和稀土元素的地球化学特征和构造判别图解,可以认为,城子河组砂岩主要反映被动大陆边缘的源区构造背景,穆棱组砂岩反映活动大陆边缘源区背景,猴石沟组砂岩反映的源区为大陆岛弧源区构造背景。结合古水流方向和岩屑所反映的源区岩性特点,认为小兴安岭—张广才岭造山带构造杂岩是鸡西盆地白垩纪沉积碎屑岩的主要物源。但随着物源区剥蚀深度的增加,基底古老变质岩也占有相当的比重。

伊朗扎格罗斯盆地白垩质灰岩储层特征及开发建议

伊朗Y油田含油层系Sarvak组油气储集层主要为富含蛤类化石的白垩质灰岩,储集空间类型主要为孔隙和洞,为中孔低渗—特低渗型储层。沉积环境为浅海碳酸盐岩台地边缘斜坡及礁边缘相。储层层内相对均质,而层间非均质性严重。优质储层受沉积环境和成岩作用双重因素控制,发生白垩化成岩作用较强的碳酸盐岩台地前缓坡相和台地浅滩相是白垩质灰岩储层发育的有利相带。Sarvak组油藏类型为层状边水油藏,油水界面倾斜,开发中尽可能依托储层特征及油藏类型,增加开发效益。

白垩系软岩的一种增量型统计损伤本构模型

白垩系地层软岩的三轴应力-应变曲线具有显著的非线性分阶段特征,为准确模拟其损伤发展规律,从软岩变形机理出发,认为软岩存在初始损伤,并引入损伤恢复变量,以轴向应变为损伤演化控制量,并服从幂函数分布,建立了裂隙压密阶段的损伤本构方程。弹性阶段后,损伤变量增加,软岩损伤部分应力由残余强度承担,以软岩微元强度为损伤演化变量,并满足Weibull分布,得到可模拟残余强度的损伤方程。将损伤方程对轴向应变求导,建立了白垩系软岩的一种增量型的统一损伤本构模型,通过三轴试验结果,对损伤参数进行反演,得到损伤参数与围压之间的关系。将模型导入ABAQUS有限元程序,对三轴压缩试验进行模拟,并将试验值和数值解进行比较,两者较为吻合,表明建立的损伤模型是合理、有效的。

义敦岛弧晚白垩世斑岩成矿系统

义敦岛弧晚白垩世花岗(斑)岩及其相关成矿系统发育,呈南北向展布,且由北向南呈规律性变化,形成北段昌台弧、中段乡城弧和南段中甸弧3个子系统:(1)北段昌台弧发育97~93Ma的斑状二长花岗岩岩基和矽卡岩型锡矿床,岩体侵位于乡城-格咱断裂与甘孜-理塘断裂的交汇地带,表现了较宽的主量元素变化范围,属于高钾钙碱性-钾玄质的过铝质系列,稀土配分模式较平坦、具有负Eu异常,锡矿化多发育于岩体与上三叠统图姆沟组碳酸盐岩的接触带上;(2)中段乡城弧乡城-格咱断裂两侧发育大量85~77Ma的花岗(斑)岩及斑岩-矽卡岩型Sn-Pb-Zn-Ag多金属矿床,主体岩相为斑状黑云二长花岗岩,是碱性、分异程度高的酸性岩,具典型钾质演化系列,多金属矿化主要发生在岩体与上三叠统图姆沟组碳酸盐岩和变质碎屑岩接触带中,从花岗岩向外为Sn→Pb-Zn,垂向上由深部到浅部依次为含Sn磁铁矿→Sn→Sn-Pb-Zn-Ag;(3)南段中甸弧发育呈岩株出露的88~78Ma的二长花岗斑岩及斑岩-矽卡岩型Cu-Mo-W多金属矿床,休瓦促和热林花岗斑岩体侵入上三叠统喇嘛亚组、拉纳山组砂板岩中,主要发育蚀变花岗岩型和热液石英脉型矿体;红山花岗斑岩体侵入上三叠统图姆沟组碳酸盐岩和变质碎屑岩中,主要发育矽卡岩型矿体。斑岩体中发育角闪石斑晶,铝饱和指数小于1.1,Zr、P与SiO 2呈显著负相关,具有I型花岗岩特征。与晚三叠世同俯冲的弧花岗岩相比,晚白垩世花岗(斑)岩明显偏酸性(SiO 2含量范围为65.06%~76.30%)、富碱质(K2O+Na2O含量范围为6.55%~10.77%)和铝饱和(A/CNK=0.72~1.13);岩浆源区深度变浅,且花岗(斑)岩源区从昌台弧(Eu/Eu*=0.20~0.66,εNd(t)=-6.90^-5.30,εHf(t)=-0.6~1.9)→乡城弧(Eu/Eu*=0.04~0.18,(87Sr/86Sr)i=0.7110~0.7250,εNd(t)=-8.40^-5.54)→中甸弧(Eu/Eu*=0.14~0.88,(87Sr/86Sr)i=0.7075~0.7092,εNd(t)=-8.50^-5.76,εHf(t)=-9.5^-2.2)呈现由中-酸性变沉积地壳到中-基性地壳的变化趋势。这表明义敦岛弧由北向南成矿系统多样性的变化可能与晚白垩世花岗质岩浆的源区有关,即控制花岗岩氧逸度的主要因素是源区性质,岩浆型地壳通常形成氧化型花岗岩及相关的Cu、Mo成矿系统;而沉积型地壳形成还原型花岗岩及相关的Sn、W、Pb、Zn成矿系统。

雅鲁藏布江缝合带东段白垩纪混杂岩归属及其构造意义

采用野外地质点观察、岩相分析及碎屑锆石U-Pb定年方法,对雅鲁藏布江缝合带东段南侧的朗县白垩纪混杂岩(KL)进行研究。分析结果显示,以乃东-金东-莫洛断裂为界,该断裂南侧具有以板岩/千枚岩为主夹砂岩、粉砂岩的特征,属于海底扇沉积,其碎屑锆石年龄谱有230Ma和530Ma 2个峰值,与南部的上三叠统复理石郎杰学群极其相似;而该断裂北侧狭长地带的KL则主要为陆棚相板岩与大理岩,属于拉萨南缘沉积。为此认为,南部主体属于上三叠统郎杰学群,暗示印度大陆与欧亚大陆在西藏东南部的缝合碰撞边界可能是乃东-金东-莫洛断裂,而不是北侧的泽当-加查-朗拉岗则断裂或南侧的乃东-曲松-白露断裂。

中国东南沿海与西南日本白垩纪-古近纪火山-侵入岩带的地球动力学特征

本文讨论了中国东南沿海和西南日本两条白垩纪-古近纪火山-侵入岩带的地球动力学特征。两条火山-侵入岩带的下火山岩系岩石经受了左旋走滑的韧性剪切变形而形成片理或片麻理构造。中国东南沿海火山-侵入活动的起始时间、动力变形和结束时间都早于日本约30Ma。西南日本高镁安山岩和埃达克岩（120～105Ma）是在大面积白垩纪岩浆作用的起始阶段由大洋俯冲板片在高温条件下部分熔融形成的。火山-侵入活动的结束标志中国东南沿海岩浆岩带是板内环境的晶洞A型花岗岩和以流纹岩为主的双峰式火山岩；在西南日本岩浆岩带是年轻地壳挤压重熔的S型过铝质石榴石/白云母细粒花岗岩和流纹岩，不存在类似华南的壳源S型花岗岩，中国东南沿海没有代表洋壳俯冲的弧岩浆岩。两条火山-侵入岩带的源区都以幔源为主并有前寒武纪再旋回地壳物质加入，它们的Sr-Nd同位素组成表明：随时间推移，中国东南沿海火山-侵入岩中幔源组分增加，而西南日本则相反。华南中生代大规模岩浆活动的开始（170＆#177;5Ma）是在古太平洋板块斜向俯冲背景下，大陆岩石圈减薄，陆内深断裂再活化的结果。东亚大陆边缘在晚中生代（120Ma）进入古太平洋板块正向俯冲构造体系，但不同地段的表现不同。

辽东岫岩地区早白垩世侵入岩的年代学、地球化学及地质意义

本文对辽东岫岩地区帽盔山二长花岗岩、荒地花岗闪长岩和朝阳苏长辉长岩进行了岩相学、地球化学、LA-ICP-MS U-Pb定年。帽盔山二长花岗岩主量元素具有富Si、Al、K,贫Fe、Mg、Ca的特征;微量元素亏损Sr、P、Eu、Ti,富集K、Rb、Th等不相容元素,元素地球化学特征表明岩体为铝质A型花岗岩（A/CNK=1.03-1.06,A/NK=1.11-1.12）。荒地花岗闪长岩的SiO_2含量为64.1%-70.8%,K_2O/Na_2O的比值为0.87-1.08,含铝指数A/CNK和A/NK分别为0.98-1.02和1.31-1.55,微量元素富集K、Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素,亏损Nb、P、Ti等高场强元素,轻重稀土分馏强烈,（La/Yb）N值为13.41-68.2,属于准铝质到过铝质I型花岗岩。朝阳苏长辉长岩的SiO_2含量为54.8%-58.3%,K2O/Na2O的比值为0.57-0.78,微量元素富集K、Ba、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、U、P、Ti等高场强元素,富集La、Ce、Pr、Nd等轻稀土元素。测年结果显示帽盔山二长花岗岩的锆石年龄为137Ma,荒地花岗闪长岩的锆石年龄为139Ma,朝阳苏长辉长岩的锆石年龄为139Ma,均形成于早白垩世。结合构造背景图解,帽盔山二长花岗岩、荒地花岗闪长岩和朝阳苏长辉长岩均为伸展构造环境下的岩浆活动产物。结合三个岩体的时空特点,表明在早白垩世时期,辽东岫岩地区处于非造山的伸展环境,且岩石圈减薄及伸展活动的发展有自深部至浅部的特点,是华北板块东部伸展地球动力学背景的具体体现。

综放开采条件下白垩系覆岩破坏规律研究

为确保多伦协鑫煤矿综放回采工作面不受上覆第三系含水层影响,确定留设安全煤(岩)柱的合理厚度,须掌握综放开采条件下白垩系覆岩破坏规律。基于覆岩破坏高度现场实测结果,结合实验室相似材料模拟试验,得出了综放开采条件下白垩系覆岩破坏"两带"高度与采高之间的比例关系,取垮采比5.61,裂采比12.21,作为7号煤上分层综放开采条件下合理留设安全煤(岩)柱的数值依据。经过与开采条件相似矿井的覆岩破坏相关数据对比分析,认为白垩系岩层覆岩破坏具有裂采比较小、垮采比较大的特点,符合软弱类型覆岩的破坏规律。

大兴安岭东北部塔河地区早白垩世高Sr低Yb型侵入岩的年代学、地球化学特征及地质意义

东北地区是中国显生宙花岗岩极其发育的地区,构造演化复杂。研究大兴安岭东北部塔河地区早白垩世侵入岩是解决大兴安岭地区中生代岩浆演化及构造背景的重要突破口。塔河地区早白垩世侵入岩的岩性主要有石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩和花岗闪长斑岩。运用LA-ICP-MS测年方法对花岗闪长岩和石英闪长岩进行测年,锆石U-Pb年龄分别为131±1Ma(MSWD=0.73)和130±1Ma(MSWD=2.2)。早白垩世侵入岩SiO_2含量为61.32%~71.68%,为中酸性岩类。Al_2O_3含量为13.53%~15.62%,显示为准铝质或过铝质、高钾钙碱性花岗岩。∑REE为(152.28~253.85)×10^(-6)。地球化学特征可分为高Sr低Yb型和低Sr高Yb型两类侵入岩,起源于地壳的不同深度。研究区早白垩世侵入岩形成于蒙古-鄂霍次克洋洋盆自西向东的剪切式收缩闭合作用,可能与蒙古-鄂霍次克造山带陆-陆碰撞导致下地壳加厚作用有关。

华北克拉通兴城早白垩世玄武玢岩锆石、金红石地球化学特征及其地质意义

华北克拉通在中生代时期发生大规模的岩石圈减薄,伴生的早白垩世火山岩为研究克拉通破坏提供了窗口,但其中镁铁质火山岩成因和岩浆源区性质的争议,制约了对克拉通破坏机制和中生代岩石圈减薄结束时间的认识。本文用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)方法对兴城玄武玢岩中的锆石、金红石进行了系统的微量元素分析,以揭示岩浆源区性质及其演化,并进一步探讨了华北克拉通中生代岩石圈减薄的机制和结束时间。锆石tTi温度计计算结果表明,兴城玄武玢岩锆石结晶温度为695~779℃,平均温度为730℃,说明玄武玢岩可能起源于俯冲带地幔楔交代橄榄岩。微量元素分析结果显示,锆石富集HREE,LREE与HREE分异明显,Nb、Ti亏损,Th、U和Hf相对富集,Ce、Eu呈不同程度的正、负异常;金红石Nb、Ti、Hf等高场强元素呈不同程度富集,Sr明显亏损,无明显的Ce、Eu异常。微量元素特征也显示玄武玢岩岩浆起源于岩石圈地幔交代橄榄岩,后期经历了氧化作用和分离结晶作用。结合区域内相关地质资料,认为兴城玄武玢岩岩浆为古老岛弧型岩浆。华北克拉通中生代岩石圈减薄的结束时间可约束到早白垩世晚期(约105 Ma),高角度俯冲的古太平洋板块回撤为华北克拉通岩石圈减薄的一级动力学机制,热化学侵蚀或拆沉为二级机制。