新生代晚期挤压作用下活动背斜区的构造变形特征及其地震地质灾害效应

活动背斜是第四纪晚期以来在活动挤压构造区域内吸收地壳缩短变形的主要地质构造之一,其是在挤压背景下形成的一个复杂的构造系统,由多种活动构造变形组成。发生在挤压构造区的大地震可以使褶皱相关断层、褶皱陡坎、翼部地形倾斜和地质体缩短等发生同震破裂或地面倾斜,进而引发严重的地震地质灾害,从理论研究和工程抗震两方面均需重视。因此,文章立足现有的逆断层相关褶皱、褶皱侧向扩展等理论,通过典型的主逆冲断层、反冲断层、弯矩断层、弯滑断层、共轭剪切断层和褶皱陡坎等实例,探讨了与褶皱相关的同震活动构造变形对建筑物的影响和破坏作用。研究认为,在强震导致的活动背斜地壳缩短、垂向隆升和侧向扩展过程中,背斜两翼和倾伏端的地面掀斜对重大工程建筑的安全运行构成威胁;同时,区域地壳缩短引发的弯曲变形给跨越活动背斜的重大线状工程造成的潜在地震危险和诱发的地质灾害值得关注。

六盘山盆地构造变形分析:来自地震剖面的约束

六盘山盆地先后经历早古生代克拉通碳酸盐岩台地、古生代海陆交互、中生代内陆湖盆等过程,发育石炭系、三叠系—侏罗系和白垩系3套烃源岩,是当下可拓展的油气有利区之一。但是,该盆地所处大地构造位置特殊,受青藏高原、阿拉善、鄂尔多斯等块体相互作用,经历多期构造运动,发育大量褶皱与断裂等构造,地壳结构及盆地属性经历强烈改造,在一定程度上制约了六盘山盆地油气资源评价和有利区带优选。基于此,选择六盘山盆地3条关键地震剖面,结合野外构造变形特征和钻井信息,讨论了六盘山盆地中生代以来多期构造事件下的盆山演化过程,主要包括中生代早期(三叠纪/侏罗纪)局部伸展断陷,早白垩世早期挤压与晚期伸展,新生代以来受青藏高原增生扩展,六盘山地区强烈挤压,造就了现今六盘山褶皱逆冲带。

云南省洱源县差异构造变形及其动力学成因探讨

云南省洱源县构造上位于青藏高原东南缘,发育多条区域性主干断裂,具有复杂的构造特征及多期演化阶段。为深入分析洱源县断裂和褶皱构造的性质及其空间展布特征,本文通过野外地质调查和ArcGIS软件,探讨了该县内构造变形的空间展布规律。研究结果表明:(1)洱源县域内多条区域性断裂具有多期性、多方向性、多极性等特征,并且褶皱构造形成和演化与主干断裂的演化密切相关;(2)洱源县具有东西分带和南北分段差异构造变形特征,其中分带性是指由北北西走向的多条断裂带自西至东构造扩展而在地表所表现出来的分带特征,分段性则反映了新生代以来多条北东东走向的后期断裂对早期构造进行错断和改造之后而在平面上所展现的分布规律;(3)上述差异构造变形特征的形成是由于区域应力场在中新世发生变化所致,应力场由中新世之前的左行压扭性构造应力转为右行张扭性构造应力。

基于DCNN的ZPW-2000A无绝缘轨道电路故障诊断研究

针对ZPW-2000A无绝缘轨道电路故障发生的多样性和不确定性导致的故障诊断效率低的问题,从故障特征提取和故障分类的角度出发,提出一种基于深度卷积神经网络(DCNN)的轨道电路故障诊断方法。通过故障分析总结出12种轨道电路故障状态,并将不同故障状态下的轨道电路监测数据进行标准化处理,作为DCNN模型的输入。模型采用卷积-池化结构提取轨道电路的关键特征并滤除冗余特征。BP神经网络作为模型的全连接层,并结合Softmax函数进行故障分类。通过k折交叉验证法优化模型结构,确定最佳模型。实验结果表明,采用4层卷积-池化层结构的轨道电路故障诊断模型在诊断准确率方面达到了98.48%,较同为最优模型的长短期记忆网络(LSTM)模型、深度前馈网络(DFN)模型、双向长短时记忆网络模型(BiLSTM)与CNN-LSTM组合模型分别提升了6.06%,6.06%,3.33%与2.27%,训练收敛速度分别快了大约1250、4250、1250与1450次,且训练时的损失波动更小。本研究提升了轨道电路故障诊断效率,为轨道电路的故障诊断任务提供了一种新的有效方法。

渝东南地区南川区块膝折构造模式解析

近年来,南川区块逆冲推覆构造带下志留统龙马溪组页岩气勘探开发取得重大突破。截至2022年底,南川区块已完钻170口井,累计产气量51.6×10^(8) m^(3)。随着滚动开发的逐步推进,开发区域也由主体构造简单区向两翼构造复杂区过渡,前期的构造解释方案将南川区块各构造单元解释为大断距逆断层夹持的断背斜,并没有深入分析整个构造带的构造变形特征,因此,近年部署的几口扩边评价井存在较大的井震矛盾,造成了多口井的钻探失利,限制了页岩气开发产建的进程。综合前期钻探认识及正演模拟分析,认为南川区块龙马溪组地震剖面上显示的大断距高角度逆冲断层多为构造假象,断裂区多为高陡膝折构造,断距小、地层陡。通过高陡构造假象分析与识别,结合断层相关褶皱理论完善解释成果,井震联合构造建模逐步落实了南川区块龙马溪组气藏的构造特征,进而提出了高陡膝折带是龙马溪组页岩气勘探开发的潜在有利目标,在此基础上部署的5口评价井,均取得了较好的测试效果。

鄂尔多斯盆地东部边界的构造学分析:以石楼北地区为例

通常认为鄂尔多斯东部边界带由晋西挠褶带和离石断裂组成,但这一边界为残余边界,并非原始的沉积边界。文中以石楼北区域为例,过该区域构建了1条鄂尔多斯盆地东部盆-山尺度的区域地质大剖面,运用2D-Move软件进行构造演化的反演与正演模拟,对其构造变形进行定量分析,并根据研究结果对鄂尔多斯盆地东部边界进行重新厘定。研究认为:(1)石楼北地区在加里东晚期受深部基底断裂活动影响,奥陶系膏盐岩层中形成盐滑脱褶皱,之后沉积石炭系—白垩系,至燕山期受到东西向的挤压应力,地层整体发生掀斜,最终在新生代吕梁隆起加速隆升,遭受差异风化剥蚀形成现今构造格局。(2)构建的区域地质大剖面现今长度为263.76 km,海拔最高可达2000 m,从加里东晚期到白垩纪地层缩短量为3.14 km,缩短率为1.18%,地层抬升高度为3.82 km。(3)根据地层、构造、演化特征对燕山运动期鄂尔多斯盆地的东部边界进行重新厘定,认为东部边界应向东延伸至吕梁隆起东侧。该成果可为鄂尔多斯盆地东缘范围、构造变形研究以及晋西挠褶带煤层气勘探开发提供参考与新思路。

四川盆地南部泸州—云锦地区走滑断裂构造变形特征

以多重滑脱褶皱冲断构造为主要变形的泸州—云锦地区同样发育走滑断裂。逆冲构造和走滑断裂的分类、分期厘定对于重新认识泸州—云锦地区的断裂系统具有重要意义。以泸州—云锦地区的高精度三维地震数据、钻测井数据为基础,通过平面—剖面结合精细构造解析和井—震标定分析,获得如下认识:1)北东向、北西向、近南北向等不同走向、不同级别的逆断层和褶皱带叠加、复合变形,构成了泸州—云锦地区网状的多重滑脱冲断褶皱构造变形系统。2)区内主要发育4条走滑断裂带,断层对关键界面的改造呈现出微小伸展地堑的变形特征,在剖面上则主要表现出“Y”字形负花状构造的变形样式。其中,蜀南1号走滑断裂带近南北走向,在左旋剪切作用下形成;蜀南2号、3号走滑断裂带由多条次级断层带或小型正断层左阶斜列构成,形成于右旋剪切背景。蜀南1号、蜀南2号、蜀南3号走滑断裂带均形成于二叠系沉积前(相当于泥盆纪—石炭纪)。蜀南4号走滑断裂带则呈北东走向,主体沿着背斜带的脊部发育,在右旋剪切作用下发育,形成于二叠系沉积后(相当于早-中三叠世)。蜀南4号断裂带、蜀南3号断裂带的局部区段以及主体发育在二叠系—三叠系内的逆冲断层,对志留系、二叠系、三叠系的多套源储组合具有良好的沟通作用;同时,它们对断控缝洞型储集层的形成具有积极影响,利于二叠系栖霞组、茅二段、嘉陵江组等多层系的油气聚集成藏。

超深层逆冲推覆构造致密砂岩储层地应力场扰动特征——以塔里木盆地博孜-大北地区白垩系储层为例

塔里木盆地库车坳陷博孜—大北地区白垩系致密砂岩储层在由北向南的逆冲推覆下,发育了一系列大规模的北倾断层和叠瓦状堆叠的褶皱构造。复杂的构造形貌致使该区地应力复杂多变,储层改造效果差异明显。因此,亟需厘清研究区内复杂构造对地应力的扰动特征。结合多种方法对单井现今地应力的精确解释,分别分析断裂、褶皱和断褶复合构造对地应力的扰动效果,明确了相关扰动机理,并绘制了研究区地应力扰动特征分区图。基于扰动特征,绘制了不同构造的地应力扰动特征模式图,并提出井位、井轨迹建议。断裂对地应力有卸载作用,断裂附近水平主应力梯度出现不同程度的降低,其中最大水平主应力梯度降低约0.3 MPa/hm;近EW走向的断裂使得近SN向的区域应力方向发生顺时针偏转,偏转角度最大达60°;不同规模断裂的扰动范围为断距的60%。当地层曲率超过0.4 km^(-1)时,褶皱对地应力存在扰动,褶皱地层上部张性扰动区地应力较区域应力减小,下部挤压扰动区地应力增加;张性扰动区最大水平主应力梯度最大约降低0.3 MPa/hm,地应力方向逆时针偏转,偏转角度最大达70°;褶皱变形曲率越大,张性扰动区厚度越大,扰动越明显。断褶复合构造下,断裂扰动区和褶皱张性扰动区叠加会使得地应力进一步减小,地应力方向在两者扰动效果抵消后较区域应力偏转较小或不偏转。综合考虑储层改造难易程度和致密气富集特征,应优先于断褶复合构造带断裂和褶皱张性扰动叠合区部署钻井,建议钻深不超过褶皱中性面,水平井轨迹沿EW向设计。

蒋庄煤矿构造发育规律及其控煤作用研究

蒋庄煤矿构造较为复杂,厘清矿区内构造发育规律并揭示其构造控煤作用,有利于该矿的高效和安全生产。利用数理统计方法,对矿井断层及褶皱进行系统分析,并归纳总结了不同构造组合对主采煤层的控制作用。结果发现,矿区内断层与褶皱以NE—SW向为主,普遍发育的正断层以70°~79°的高角度切割褶皱,且断层落差普遍大于20 m,逆断层较少发育。分析发现断层的平面延伸长度越长,其落差越大。矿区中部发育连续宽缓褶皱,褶皱区内断层发育较少,西北部有燕山期闪长玢岩侵入煤层。以研究区构造组合特点,归纳总结出4种构造控煤样式:①地堑、地垒式构造控煤样式;②阶梯式断层构造控煤样式;③断褶型构造控煤样式;④断层与岩浆侵入型构造控煤样式。其共同的最大特点是将煤层切割为走向NE的狭长型断块。

基于穿层钻孔的工作面地质构造透明化技术

以制约煤矿智能开采的关键性因素地质构造为研究对象,以己_(15-17)-11110为工程背景,结合底抽巷道穿层瓦斯钻孔灾害治理工程,采用钻孔窥视、钻孔轨迹测量、孔内地球物理多参数测井、孔内煤岩界面识别等技术,综合查明工作面煤层厚度、煤层顶底板起伏、断层、褶曲等地质构造特征;并采用数字化技术、三维地质建模软件实现该工作面地质构造三维展示。研究结果表明:地质构造类型有断层、滑脱构造、褶皱、挠褶带,其与厚煤带瓦斯富集、断层带瓦斯涌出、过断层及其破碎带的冒顶,半煤岩采、掘工作面瓦斯及煤尘爆炸等隐蔽致灾因素相关;预测的地质构造、煤层厚度、煤层顶底板起伏形态与回采揭露基本吻合,优化后的工程方案消除了瓦斯抽采盲区,为过地质构造区灾害防治提供了依据,保障了该工作面的安全、高效、绿色、智能开采。本文研究成果可指导煤矿井下采掘工程部署,为煤矿安全、高效、智能化开采提供透明化地质保障技术。

四川盆地西南部多期叠加变形构造解析:以自流井背斜为例

四川盆地西南部地区由于受到周缘造山带构造隆升及变形扩展作用的影响,构造变形样式复杂,演化期次缺乏准确的时间约束。为了进一步探究该地区的构造演化过程,本次研究选取构造变形幅度相对较小的自流井背斜为研究对象,基于高品质地震反射资料,依据断层相关褶皱理论,精细解析其构造几何样式和运动学特征。研究结果表明,区内构造变形分层特征明显,深部以寒武系膏盐层为滑脱层,发育断层传播褶皱和滑脱褶皱,中部逆冲褶皱变形主要限制在志留系泥页岩顶界不整合面和下三叠统膏盐岩滑脱层之间,而浅部主要在上三叠统及以上地层发育宽缓褶皱和局部小位移断层。其中,深部寒武系滑脱层对区域构造样式控制起到关键作用。识别出的生长地层及构造平衡恢复结果揭示,自流井背斜带主要经历了加里东期、印支期,以及燕山期—喜马拉雅期3期主要挤压构造变形。而上三叠统中发育的北西向断裂指示后期在不同方向构造应力场下发生了叠加变形,可能是受到青藏高原东缘往东向四川盆地扩展作用的影响。

反射槽波探测法在煤层褶曲与断层识别中的研究与应用

【背景】煤矿智能化转型中,精准识别地下异常体对地质透明化体系构建至关重要,褶曲异常体的精确探测是井下物探技术的难点,其准确辨识对减少掘进成本、回采难度及安全风险有重要意义。【目的和方法】基于以往的槽波勘探实践,发现褶曲对槽波的传播特性具有显著影响,但传统槽波反演技术难以区分褶曲与断层。为此,构建了几何形态类似、勘探距离相等的断层与褶曲数值模型,首先运用三维波场模拟技术挖掘波场信息,明确了二者波场响应差异;其次采用绕射偏移成像方法反演处理,获取了成像结果。【结果和结论】研究结果表明:(1)褶曲异常相较于断层,其反射槽波波形更为分散且模糊,不同反射点能量分布不均。(2)褶曲异常在远偏移距处的直达槽波信噪比高于断层构造,且能减缓直达槽波的衰减速度,使得直达槽波在褶曲异常中的传播距离约为断层构造中的1.5倍。(3)断层的反射槽波与直达槽波能量差异较小,而褶曲异常则表现出较大的能量差异。(4)褶曲异常的反射槽波主频低于断层构造,并导致直达槽波与反射槽波的频带变宽;褶曲异常反射槽波频率和速度均略高于直达槽波,断层构造此特征不明显。(5)断层构造的反射面通常位于断层面中上端,而褶曲异常的反射面则倾向于褶曲面中部,且褶曲异常的绕射偏移成像反射面在连续性上较断层构造差。基于上述波场特征与频散特性的深入分析,以山西阳泉某矿15号煤层为例,通过反射槽波绕射偏移成像技术,成功实现了巷道侧帮煤层中断层与褶曲的定性识别,并清晰描绘了褶曲的发育形态。研究成果不仅为采区工作面的合理布局提供了更为精确的地质依据,也为煤矿的安全生产、高效开采提供了有力的技术支撑。

大娄山构造带茅台向斜中-新生代多期叠加改造变形特征

中国西南地区是地震灾害的频发区,研究该地区的构造变形特征,对认识西南地区地震等灾害的发育机理具有重要意义。大娄山构造带位于四川盆地东南缘,该构造带发育了复杂的构造变形样式,记录了中-新生代以来华南板块构造变形的详细信息。茅台向斜位于大娄山构造带内部,发育了典型的叠加褶皱构造样式,该样式是揭示大娄山构造带中-新生代构造变形特征的关键。在前人研究的基础上,通过对茅台向斜的构造解析,认为茅台向斜中-新生代以来经历了三期挤压变形过程。第一期(D_(1))表现为在侏罗系及其以下地层中发育走向近NE-SW的向斜构造,古应力场反演结果表明受到近NW-SE向挤压作用,结合区域性角度不整合及卷入变形的最新地层,该期构造变形发生于侏罗纪末期,其动力来源于古太平洋板块的俯冲作用。第二期(D_(2))变形表现为对早期近NE-SW向褶皱构造被NE-SW向挤压作用的叠加改造,古应力场反演结果表明受到NE-SW向挤压作用,结合区域角度不整合特征,该期构造变形发生在古近纪末期,其动力来源于青藏高原初期的向外隆升扩展。第三期(D_(3))构造变形特征表现为近N-S向挤压构造的发育,结合区域性角度不整合及卷入变形的最新地层,该期构造变形时间为新近纪末期,其动力来源于青藏高原的向东逃逸扩展。

松辽盆地德惠断陷白垩系火石岭组凝灰岩储层预测及成藏主控因素

基于钻井岩心分析、测井曲线、地震等资料,运用模型正演、多参数反演体融合技术等,对松辽盆地德惠断陷白垩系火石岭组凝灰岩储层分布特征及油气富集条件进行了研究,预测了优质储层分布。研究结果表明:(1)松辽盆地德惠断陷白垩系火石岭组凝灰岩为裂隙式喷发形成的火山碎屑岩,主要为含角砾熔结凝灰岩、含角砾晶屑凝灰岩和沉凝灰岩。地震反射特征总体表现为低频、差连续、中强振幅或弱振幅,多参数反演体融合体技术预测的凝灰岩储层“甜点”分布与钻井证实结果的符合率高,凝灰岩储层平均钻遇率达92.8%,气层平均钻遇率为81.0%,其中12口井获得了工业气流;华家构造带与郭家断阶带储层岩性分别以含角砾熔结凝灰岩和含角砾晶屑凝灰岩为主,断裂发育,是2个优质储层发育区。(2)研究区凝灰岩的测井和地震相特征相匹配形成的岩性-岩相模板可有效指导凝灰岩的地震相识别,振幅属性刻画出的火山口相、近火山岩相为有利岩性分布区。(3)研究区发育火石岭组、沙河子组、营城组3套优质烃源岩厚度均超过300 m,TOC值分别为0.26%~5.08%,0.10%~5.55%,0.10%~9.74%,S1+S2分别为0.24~8.23 mg/g,0.12~18.15 mg/g,0.25~2.86 mg/g,Ro分别为0.6%~1.3%,1.1%~1.6%,1.0%~2.2%,具有丰度高,成熟度中等的特征,为大规模成藏奠定了良好的物质基础。(4)研究区凝灰岩气藏是一套源储侧向对接、高位富集的致密气藏,成藏主要受构造样式、断裂发育程度和供烃窗口控制,其中拉张和伸展作用形成的叠瓦状断弯褶皱控制了油气富集程度,断裂发育程度及供烃窗口的大小决定了气藏规模。

铲形断层:发展断层相关褶皱理论的“新引擎”

建立褶皱形态、断层结构和断层滑动之间的定量关系是当前地学研究国际前沿领域之一。Anderson断层理论和断层相关褶皱理论在该领域已经取得了瞩目的成果,二者都基于平面断层假设,但铲形断层及其上覆褶皱、地貌面弯曲变形在自然界中普遍存在,对上述理论形成了挑战。本研究利用前翼三角剪切和后翼简单剪切的综合模式,建立深部和地表耦合的铲形断层传播褶皱模型,用来解释上述构造变形机制问题。在此基础上,开展背斜区三维构造精细解析和铲形断层传播褶皱三维数值建模对比研究,实现构造变形从二维向真三维研究转换;准确限定孕震断层的铲形几何形态,为定量同震和震后变形提供直接的约束条件,为未来地震危险性评估提供科学数据支持;准确落实地下铲形断层和褶皱变形模型、裂缝发育区和构造型圈闭大小,服务于油气勘探开发。因此,铲形断层传播褶皱模型,一方面为完善和提升断层相关褶皱理论提供了新引擎,另一方面对区域构造变形分析、地貌演化重塑、地震危险性评价和油气资源前景评估有着重要的科学意义。

北山区域额济纳旗大红山一带构造与成矿关系

北山地区位于甘肃省西北,西起新疆尾亚,东至内蒙古黑河绿园,南达甘肃瓜州,北抵中蒙边界,处于天山—阴山纬向构造带西段,东西长550 km,南北宽270 km,面积近15万平方千米。该地区构造复杂,区域构造主要由褶皱、断裂和变形构造等组成,自早古生代以来本区经历了拉张—俯冲—汇聚—碰撞—造山等长期而复杂的构造演化过程。

塔里木盆地东北缘吐格尔明背斜和阳北断裂带构造分析

吐格尔明背斜和阳北断裂位于塔里木盆地北缘,南天山山前库车褶皱冲断带的东段,两者均为基底卷入型构造。阳北断裂是一个反转构造,其变形历史可以追溯到侏罗纪—白垩纪的正断层;新生代构造反转,发生了多期冲断变形加速期,分别发生于白垩纪末—古近纪初、古近纪末—新近纪初、中新世早期、上新世和第四纪。吐格尔明背斜构造带是阳北断裂中新世早期及以后的冲断作用派生出来的一个次级基底卷入型构造变形带。它由吐格尔明背斜及其南、北两条呈背冲关系的逆冲断层组成。背斜核部元古宇变质岩出露地表;中、新生界直接不整合于变质岩之上,缺失全部古生界,说明研究区可能属于一个长期存在的古生代古隆起。

基于DBSCAN-ML的液压风力发电机故障诊断研究

传统风力发电机对于系统故障的解决方案是有限和预先确定的,而具有大量传感器数据的故障预测诊断可以有效预防可能发生的系统故障,从而降低设备维护成本。为此,提出一种基于DBSCAN-ML的风力发电机故障诊断策略。基于密度的应用噪声算法空间聚类(DBSCAN)从正常状态数据中分类出异常状态的风力机数据,然后采用决策树和随机森林算法2种机器学习(ML)算法构建预测模型,最后使用K折交叉验证进行测试。通过广西31台风力发电机组数据对此故障诊断方案进行案例验证。结果表明:DBSCAN算法可以有效分离异常状态数据,且决策树预测模型和随机森林模型可以分别获得92.7%和92.1%的准确率,通过数据挖掘和建模可以检测风力发电机组的故障,并可以预测部件的维护需求。

基于故障树分析的直升机折叠过程中旋翼刹车不解锁故障

介绍了直升机折叠系统原理,依据原理对直升机折叠过程中旋翼刹车不解锁故障展开详细的分析,提出基于故障树的故障诊断方法,并结合实际工作经验,建立了故障树模型,总结出直升机折叠过程中旋翼刹车不解锁故障诊断最佳步骤。最大限度地减少了试验次数,节省了排故时间、人力等,同时为机务人员排除类似问题提供参考和借鉴。

城轨无人驾驶项目折叠座椅常见问题与优化方案

介绍了城市轨道交通无人驾驶项目车辆司机室折叠座椅频繁故障的处置案例,例如座椅部件断裂、变形等,分析司机室折叠座椅故障频发原因,并提出优化整改方案。该优化方案已得到现场验证,可为后续无人驾驶项目司机室座椅配置提供参考。