实验变形岩石低温破裂作用的微观机制

通过对湿度和压力分别达３００℃和３ＧＰａ干条件下实验变形的一系列花岗岩样品的系统光学和扫描电镜显微构造分析，识别出了几种具有不同特点及不同变形机制的显微破裂型式：ａ．微破碎带；ｂ．微透镜带；ｃ．短程破裂；ｄ．扭折带破裂；ｅ．粒内破裂；ｆ．颗粒边界破裂。评价了它们与高压型和低压型破裂的显微构造对应性，认为ａ和ｆ是低压破裂的特征性构造型式；ｂ、ｃ和ｄ在高压破裂中最为典型；而ｅ则可以出现在两种破裂型式中。本文阐述了破裂作用的微观机制，包括破裂的成核、扩展、生长和连接。破裂作用、由破裂诱发的脆性破裂和碎裂流动在目前实验变形条件下占主导地位，而在相对较高温条件下晶质塑性也起着一定的作用。破裂作用的成核可以始于颗粒边界，而引起摩擦颗粒边界滑移，也可以始于相邻颗粒或晶内包体颗粒的一些端点，或始于晶内双晶和解理面。破裂的生长和扩展一般是由于一些破裂的侧向延伸、相近破裂系统的联合和不同破裂系统的转变。低压样品的最终破裂一般归咎于一些贯穿性微断层的出现及主断层附近微破裂群的产生，微破碎角砾岩是其主要构造岩类型，类似于天然张性断层带构造；而沿主高压破裂附近却从未见到这种微破裂群的出现，主要表现为主破裂面及一些均匀分布的短程破裂构?

水力破裂作用及在板中北储气库评价中的应用

在调研大量国内外文献的基础上,对狭义和广义的水力破裂作用进行区分,详细阐述水力破裂的作用过程,划分水力破裂作用的类型,并且推导出发生不同类型水力破裂作用所需的差应力和孔隙流体压力条件,进而得到水力破裂作用的判别准则,分析水力破裂作用的影响因素,系统论述断层水力破裂作用风险性的定量评价方法,指出各种评价方法的优缺点以及适用条件,归纳出各种水力破裂作用定量评价方法的实质。综合考虑各种评价方法的适用条件,运用断层封闭性分析技术(FAST)对板中北储气库的控圈断层进行水力破裂风险性定量评价,确定出板中北储气库的风险部位为板桥断层的控圈高部位,该处发生水力破裂作用所需的孔隙流体压力增加量为2.99 MPa,为板中北储气库进行安全注采提供科学依据。希望本文系统的论述能够对流体运移、油气保存、油气田安全开采以及储气库安全运行等方面的研究起到一定的指导意义。

日本中部海驹岳花岗岩体中斜长石的显微破裂作用

前言 在岩浆体系结晶过程中,花岗岩类侵入体的变形作用(如变形条带、流动构造和晶体叠瓦构造等)现已被广泛接受。许多学者认为,花岗岩类侵入体中存在次岩浆显微破裂。最近。Paterson等(1989)将由岩浆体系结晶作用形成的花岗岩类中的叶理分为岩浆流叶理、次岩浆流叶理、高温固态流叶理和低温固态流叶理4类。Buchez等(1992)研究表明。

法国瓦孔申盆地的同沉积碎屑岩床和岩墙：预测和模拟泥灰质-灰质沉积物早期破裂作用的一种基于现场的力学方法

页岩层段是石油公司和／或废物管理组织资助的很多研究计划和合作项目的重要内容。考虑到页岩层段可以成为油气藏的封盖层或者地下处置废料的岩层，其完整性（例如存在含水裂缝的可能性）是风险评估的一种关键因素。为了模拟其流变性随时间的变化，可以将观测到的碎屑贯入岩用作其力学演化的标志。 法国东南部瓦孔申（瓦控申）盆地阿普第阶（Aptian）至阿尔必阶（Albian）的泥灰质层段是这次研究的基础。在比较特殊的露头中描述了与大规模碎屑贯入岩网络有关的块状浊积层系。根据现场数据可以确定有关的母岩层段（host formation）存在早期破裂作用。砂子的贯入是一个早期事件，与块状砂体的沉积发生于同时。文中计算了古压实曲线，并恢复了从海底到大约500m埋深的沉积物孔隙度演化。在此基础上可以重建岩墙的原始形态。 根据这一丰富可靠的数据集推导了各种数值模拟的边界条件。对泥灰质层段的特性进行了静态数值模拟，由此验证了非均质岩性、层状岩石几何形态或因突发性大规模砂质沉积所产生的负荷作用的可能影响。有关结果表明，在所涉及的状态下实际上有可能发生早期破裂作用。下一步要在动态条件下模拟某些水力裂缝的开启和充填过程。

构造和地层对伊朗扎格罗斯山脉与褶皱有关破裂作用的控制：对储层发育的意义

为了了解伊朗扎格罗斯山脉裂缝发育的主控因素，可以将高度在150m以上裂缝带（fracture corridor）和平行于层理滑动面的最新观测结果与阿斯马里组的沉积学描述结合在一起。在库赫帕恩（Kuh-e Pahn）背斜，与褶皱相关的裂缝带是平行于轴向（北西-南东向）发育的，同时出现在背斜顶部。它们形成于中性面的褶皱作用，但在地层倾角达到的临界值（约15°）时，由挠性滑动褶皱作用引发的平行于层理滑动将成为主要的破裂机理。曲率计算证实了这一关系的存在。在力学地层单元B，背斜顶部的裂缝有很大的垂向分布范围（大于150m），是由阿斯马里组块状泥粒灰岩的均质岩性所致。根据卫星图像解释的走向正北和走向正东的裂缝带在空间分布上与上覆层系的滑脱褶皱作用无关，但却反映了与断层运动有关的深部基底构造复活作用的分散效应（distributed effect）。这些走向的裂缝限定了附近的加奇萨兰大油田的高产区。相邻的库赫米希背斜是一个受到侵蚀的箱形褶皱，翼部倾角较大（60°），通过观测发现它的变型样式呈明显不同，因而我们认为这两个背斜代表了箱形褶皱演化的不同阶段。

礁滩体与建设性成岩作用

礁、礁丘、丘同属碳酸盐建隆,礁、滩是重要勘探目的层。但各自在沉积组分、组构、环境和时空分布,以及油气地质条件上迥然不同,因而无论从理论还是勘探实践上,都有必要将其各成体系划分开来。礁滩自身为好储集岩,当建设性成岩作用叠加后可形成好的储层。碳酸盐岩优质储层形成,主要受沉积微相与建设性成岩作用两大因素控制。前者是基础,并以高能的礁滩相带为最好;后者主要包括破裂、白云石化和溶蚀三大类,并以白云石化或溶蚀为最优,其中的溶蚀分布最广泛、影响最深刻而对优质储层形成起决定性作用。礁滩储层中的古岩溶类型最为丰富多彩,包括同生期、准同生期、表生期和埋藏期热流体岩溶的所有类型,白云岩化礁滩体也不例外。其中,同生-准同生期岩溶的形成机制与礁滩沉积时高频层序旋回向上变浅序列的短暂暴露淋溶有关,表生期岩溶则受控于礁滩沉积后三级层序旋回Ⅰ型界面的暴露淋溶。由此,导致礁滩储层中除了可以也是(碳酸盐岩中)唯一保存原生孔隙外,还发育了次生溶蚀孔洞缝和大型溶洞。礁丘、灰泥丘尤其是丘间洼地中发育高有机质丰度烃源岩;它们自身没有有效的原生孔隙,但岩溶作用可以形成次生孔隙。

和田河气田奥陶系碳酸盐岩储层特征及建设性成岩作用

和田河气田是塔里木油田分公司“九五”期间探明的大型气田。该气田的主要储层是奥陶系碳酸盐岩 ,储集空间主要包括孔隙、溶洞和裂缝。对储层控制作用最强的是岩溶作用和破裂作用等建设性成岩作用。由于风化淋滤作用和构造运动产生的构造裂缝的改造 ,在奥陶系古潜山出现了较好的风化壳岩溶并使溶蚀孔洞十分发育。溶蚀孔隙的存在大大增加了储层的孔隙度 ,该储层约78%的孔隙为溶蚀孔隙。通过切割关系、裂缝充填物的宏观和微观特征可识别出 5期构造裂缝。裂缝孔隙度占总孔隙度的 1 .5 %～ 3.5 % ,但裂缝渗透率却占总渗透率的 99.4%左右。

川东北地区飞仙关组鲕滩储层成岩作用——以宣汉-达县及元坝区块为例

四川盆地东北部飞仙关组发育台地边缘暴露浅滩相鲕粒白云岩及台地边缘浅滩相鲕粒灰岩两种储层。根据常规岩石薄片观察与阴极发光、扫描电镜、包裹体测温等资料的综合分析,结合印支期以来元坝等地区构造活动强度、期次的研究,开展了鲕滩储层特征及成岩作用研究。结果表明,宣汉-达县地区鲕粒白云岩储层物性明显好于元坝地区鲕粒灰岩。宣汉-达县地区鲕粒白云岩储层在破裂、重结晶及溶蚀等成岩作用方面具强度大、期次多的特征,岩石发生了5期破裂及5期溶蚀,其中第二、第三、第五期裂缝及溶孔对储层形成有利,重结晶作用强烈;元坝地区鲕粒灰岩储层在破裂、重结晶及溶蚀等成岩作用方面具强度小、期次少的特征,岩石发生了3期破裂及3期溶蚀,其中第二期、第三期裂缝及溶孔对储层形成有利,重结晶作用弱。白云岩宏观特征研究表明,鲕粒白云岩是沉积形成的,不是灰岩交代产物。

埋藏环境下碳酸盐岩建设性成岩作用类型、特征及其意义

本文通过对南方中扬子地区和北方鄂尔多斯盆地西缘的寒武系、奥陶系埋藏成岩作用的详细研究,认为:(1)埋藏破裂、裂隙作用虽然能使岩石孔隙度有所增加。但更重要的是连通原已存在的孔隙。从而提高岩石的孔隙度和渗透率:(2)埋藏白云化作用形成的晶间孔、缝、晶内孔、晶间溶孔等是油气储集的一种最有利的空间;(3)与构造作用相关的埋藏溶解作用和深部埋藏作用能形成有意义的油气储集场所。上述3冲作用相互叠加时。岩石的孔隙度和渗透率将急剧提高。本文提出鄂尔多斯北缘和东缘奥陶系是油气勘探的战略远景区。同时首次提出了识别埋藏白云石化作用和埋藏溶解作用的标志和际准。

四川盆地北部元坝地区雷四上亚段埋藏成岩作用分析

以显微薄片观察为基础,结合扫描电镜、电子探针、薄片能谱、元素kσ面分布以及阴极发光等分析手段对四川盆地北部雷四上亚段古风化壳储层主要埋藏成岩作用的类型、特征、成因及对储层的影响进行了研究和探讨。本区雷四上亚段风化壳储层经历的埋藏成岩作用类型主要有压实压溶作用、破裂作用、胶结作用、埋藏溶蚀作用、自生矿物的形成等。通过对裂缝内充填胶结矿物的分析研究,认为矿物胶结期次有两期:第一期为碱性热液形成碳酸盐岩矿物(铁白云石、铁方解石);第二期为富含F-、Si4+、Sr-等离子的酸性热液形成石英、萤石、天青石等热液矿物。溶蚀作用有四期,依次为:第一期酸性热液-第二期碱性热液-第三期酸性热液-第四期碱性热液溶蚀。溶蚀作用形成的脉内晶间孔、脉内晶间溶孔以及溶蚀缝占埋藏次生孔隙的主导地位。

西峰东部长8油层组成岩作用特征及对储层的影响

研究鄂尔多斯盆地西峰东部长8油层组成岩作用类型及其对储层的控制作用,寻找优质储层发育区。通过铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射及流体包裹体等分析手段,对长8油层组成岩作用特征进行研究,长8油层组储集砂岩处于中成岩阶段B期,先后经历了压实、胶结、压溶、交代、溶蚀、自生矿物的充填及破裂等成岩作用,其中压实作用、胶结作用、溶蚀作用及破裂作用对储层的影响最大。压实作用及碳酸盐的早期胶结作用是导致砂岩,特别是薄层砂岩快速致密化的主要原因;伊利石、伊/蒙混层矿物和高岭石的充填胶结,容易降低储层渗透性,对储层造成较大伤害;早期绿泥石环边的胶结作用有利于原生粒间孔隙的保存,溶蚀作用对改善储层物性具有积极意义,而破裂作用有利于提高储层渗透性和溶蚀作用的进行。研究区西南部是优质储层发育的主要区域。

裂纹系微破裂集结和动态扩展的实验研究

研究了裂纹系的动态破裂,重点考察了裂纹系相互作用.选用大理石、玻璃为实验材料,将其加工成薄板状,并在板内预制各种不同形态的裂纹系,在单轴压下用可见光透视观察裂纹系动态相互作用的破裂过程.实验中发现,岩石的动态破裂过程和玻璃有很大差别,岩石的裂纹系动态相互作用后期是通过微破裂演化来实现的,而在玻璃中观察不到.裂纹系的不均匀应力场分布是破裂演化的初始原因.通过实验,给出大理石材料中各种不同形态裂纹系的动态破裂演化的全场过程图像,直观地揭示了含裂纹系岩石变形破坏的实质.实验显示了不同几何形态的裂纹系的破裂发育过程有明显区别.在微破裂集结时,周围的破裂部分闭合.因此,用二维模型描述的微破裂图像和实际有很大出入.为了消除这个差距,必须研究三维破裂.本文的实验结果表明,裂纹(断层)不能起到阻碍破裂扩展的作月;裂纹(断层)作为障碍体,和预存裂纹之间存在强烈的相互作用,使得样品的强度降低几乎一个量级.讨论了上述结论对于认识地震(包括矿震)断层行为的意义.

2003年2月24日新疆巴楚—伽师M_S6.8地震的静态库仑应力触发作用

2003年2月24日新疆巴楚—伽师发生MS6.8地震,截止2004年6月30日发生了7次MW5以上的中强余震,序列的余震丰富、强度大.本文求算了MS6.8主震及其序列中主震和中强余震共同在后续中强余震(7次MW5.0以上余震)破裂面上产生的静态库仑破裂应力变化情况.考虑到震中定位的误差,分几种情况分别讨论了此次MS6.8主震及其中强余震产生的库仑破裂应力变化情况,并定量分析了MS6.8地震序列静态库仑破裂应力变化与断层类型的关系及其静态应力触发模型作用的延迟时间和空间范围.认为采用哈佛大学矩心矩张量目录的震源机制解、矩心深度和新疆震中定位结果较合理,由此得到的7次中强余震均发生在库仑破裂应力增加的区域.综合分析表明,巴楚—伽师MS6.8主震对后续中强余震具有一定的触发作用,而中强余震之间的触发作用不显著.但由于目前震源定位精度的限制,不能肯定序列中7次中强余震是完全受MS6.8主震触发而发生的.

岩石破裂的两阶段模型

提出了岩石破裂的两阶段模型。在第一阶段,裂纹或局部的破坏是互不相关的,与以前含裂纹的负载相应,在岩石内随机萌生。随着岩石中损伤的累积,大丛集的空间上密集的裂纹和局部破坏区发育的可能性逐渐增大。在裂纹群扩展到足以形成更大一级破坏(第二阶段)岩石裂纹的地方先出现临界破坏密度。通过统计分析可知,空间上邻近的裂纹群内出现裂纹相互作用和协同裂纹时,裂纹群的最初发育是以业已存在的裂纹群中的随机变量为基础进行预测的。这样,模型中不稳定的第二阶段的开始可从随机的、不相关的破裂的产生中计算出来。本文提出的模型综合了固体强度的动力学概念(时间相关)、岩石的分散等级结构及导致破裂增加的裂纹群。该模型的优点是对于包括地震过程在内的大范围尺度级别的破裂过程它都是正确的。引入了裂纹等级(裂纹大小)概念,提出了裂纹集结作用和破裂过程从一个级别向另一个级别的转变。

天然构造岩的变形机制

作用于岩石中的变形机制包括了扩散物质迁移、晶质塑性和颗粒边界滑移作用,而且也包括了破裂和碎裂作用。每种变形机制都形成了一系列特征性的变形显微构造,它们对确定构造事件的条件、动力学和运动学有帮助。旋回性变形事件对显微构造保存和发展尤其重要。本文提出了未来需要集中研究的四个领域:第一是破裂机制的鉴别,第二是详细评价旋回性变形事件的特征和作用或者在变形机制轨迹上流动的不稳定性,第三需要使特征显微构造的稳定性定量化和第四需要把PTt轨迹分析与变形机制轨迹分析结合起来。

洛杉矶盆地的横波分裂

通过对PVP,GFP和DHB这三个USC台站的三分量地震图的分析研究,结果表明,1985年至1988年间发生的1.4≤M≤5.0约大多数地震具有横波分裂迹象。PVP台站的横波分裂初至的从优偏撮近乎N—S向,这与区域最大水平压应力方向和局部地下断层走向都是一致的。

浅成断层带的低温脆-韧性破裂共生机制

采自那米比亚Darmara区Autseib浅成断层带的方解石构造岩具有两种显著的结构反差 :( 1 )微米级细粒基质与厘米级粗晶碎斑 ;( 2 )宏观脆性碎裂结构与微观韧性糜棱结构 .韧性破裂作用 ,即由双晶作用、流体相促进的位错蠕变和动态重结晶作用诱发与协调的破裂作用是岩石变形的重要机制 .

桩海地区冶里——亮甲山组白云岩储层建设性成岩作用

以济阳坳陷桩海地区下古生界冶里—亮甲山组为研究对象,应用岩石铸体薄片、阴极发光、扫描电镜、成像测井资料、碳、氧同位素地球化学手段,并结合研究区成岩演化特征,对研究区冶里—亮甲山组白云岩储层建设性成岩作用的类型、成岩演化过程及其对储层的影响进行研究。结果表明,建设性成岩作用主要包括白云石化作用、破裂作用、溶蚀作用。区内白云岩主要为微-细晶白云岩,夹少量细-中晶白云岩和泥-微晶白云岩;碳、氧同位素特征显示研究区白云岩主要发生埋藏白云石化作用,极个别准同生白云石化作用,白云石化作用主要发育在加里东运动早期及海西运动中后期。白云石化作用可形成晶间孔发育的白云岩储层,与灰岩相比具有良好的孔渗条件,为后期裂缝的发育及流体的溶蚀提供岩石基础;破裂作用主要发育在印支运动末期、燕山运动期、喜马拉雅运动期早期,多期的构造运动使得区内构造裂缝发育,为流体的溶蚀提供通道;溶蚀作用在各构造运动阶段均有发生,主要包括表生大气淡水溶蚀、热液溶蚀以及有机酸溶蚀作用,对储层改造作用明显。整体看来,白云石化作用是白云岩优质储层形成的基础,破裂作用是条件,溶蚀作用是关键,3种成岩作用叠加,有利于次生孔隙的发育及后期改造,提高了储集物性,控制了现今白云岩优质储层的形成。

水力压裂过程中裂缝相互作用量化的微地震分析

水力压裂过程的微地震活动所产生的连通破裂作用可以形成流体传输的通道，而聚类指数为识别这种微地震活动提供了一种方法。所诱发微地震事件的定位可以与根据频谱成分解释的震源大小结合在一起，以便解释诱发裂缝之间的相互作用强度。由聚类指数可以得出这种相互作用强度的空间和时间演化，据此可以按潜在的相互作用能力描述微地震事件。对于四口井的压裂作业实例进行了这方面的分析，同时描述了破裂演化两类截然不同的特征型式。一种是先发育连通裂缝，然后形成分散的孤立裂缝；另一种则是先产生分散裂缝，然后是主导破裂作用的连接和发育。

晋城煤层气藏成藏机制

通过晋城煤层气的规模开发、压裂煤层气井的解剖、井下煤层瓦斯抽放、构造地应力场研究、煤储层大裂隙系统"CT"式解剖与煤层气封闭保存条件研究,发现3#煤储层内部存在大量煤层气包,构造微破裂作用促使煤层气包之间广泛合并联通,煤层气包内部储层的非均质性弱化,渗透率增加,煤层气包内部的游离气体比例增加,流体压力系统边界逐渐清晰并形成煤层气藏.揭示煤层气藏的成藏机制,认识煤层气藏的内部细节特征,促进了该区的煤层气开发技术进步,提高了井下煤层瓦斯的抽放效率.