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。

南北朝·大地变迁的动力--漫步地震五千年(8)

地下应力场是地壳形变、岩体破坏、地震发生的直接力源,岩体的稳定性问题十分重要。通过国际合作已经完成了全球GPS速度场和地应力图的更新,有了动力源的板块就不再是一堆僵化构造体,它们运动的活力和内部的应力状况被第一次揭示出来。本文介绍了地应力原地测量的方法,应力张量结构的划分原则,全球和中国应力图的基本特征。对于地震的震源机制解,作者绘制了多种三维透视图,便于读者以看图识字的方式掌握震源机制解的地质含义。最后,以两个实例对比了实测应力图和震源机制解的异同,分析了当地动力学的背景。

麦垛山煤矿地应力测量及井田应力场特征分析

为确定麦垛山煤矿不同构造应力区对采掘工程和矿井动力灾害的影响,采用水压致裂法对麦垛山煤矿6号煤层地应力测量,构建麦垛山煤矿6号煤层顶板岩性数据库和煤岩地质构造模型,并运用“岩体应力状态分析系统”明确麦垛山井田应力分布和分区特征。结果表明:麦垛山煤矿属于典型走滑型应力场,即水平应力为主导的构造应力场,最大主应力为15.02 MPa,方向为N15.6°E,井田范围共划高应力区、应力梯度区、应力正常区及低应力区4个应力区域,并且分别占井田面积7.5%、8%、57.5%和27%。在高应力区和应力梯度区,受采掘扰动叠加影响容易导致巷道发生顶板垮落和底鼓等现象;在应力正常区和低应力区,巷道受原岩应力的影响较小,不易产生能量积聚,巷道破坏的危险性降低。对于正在掘进和未投入使用的巷道,应根据应力分区特征加强对巷道围岩的监测和支护,实现煤矿开采工程与灾害防治工作的分级、分区管理,保障煤矿生产安全。

辽宁省干热岩资源赋存条件分析及靶区初选

干热岩作为一种可再生的高温地热资源,在我国越来越受到重视.干热岩温度除深部钻探手段外无法直接测量,但是可以通过大地热流、居里面埋深、酸性岩体分布、壳内低速高导体及构造应力场等指标间接反映地下的热异常.辽宁省大地热流值高值点主要分布于辽阳-海城-盖州一带,其次为下辽河盆地西部凹陷.辽宁省居里面隆起区绕辽北拗陷区呈环状分布,隆起中心居里面埋深均在18 km以浅.高放射性花岗岩主要为早白垩世花岗岩,主要分布于辽东及辽南地区.海城东西两侧约40 km范围内存在壳内低速高导体,埋深10~20 km.区内张性断裂以NE—NEE向为主,郯庐断裂带为贯穿辽宁省的NE向岩石圈断裂,大型NE—NEE深壳断裂主要分布于辽东地区.通过对辽宁省干热岩资源赋存指标的分析,结合中国干热岩资源的分类,初选出鞍山-海城一带作为高放射性干热岩资源靶区及下辽河盆地作为沉积盆地型干热岩资源靶区.

致密砂岩储层天然裂缝建模方法

针对构造裂缝发育的复杂性及展布的不均一性,以中国东部渤海湾盆地东营凹陷博兴洼陷沙三中亚段致密砂岩储层为例,在裂缝发育地质模式指导下,基于岩石力学测试,采用随机建模与构造应力场数值模拟方法,综合岩相、构造部位和应力对裂缝空间发育进行定量化预测,以离散裂缝网络建模方法建立裂缝模型,并通过生产动态数据验证模型准确性。结果表明:以细砂岩和粉砂岩为主的水道前缘砂坝和朵叶体微相中,颗粒粒度小、孔隙度低、脆性高,裂缝较为发育;在内扇,以中粗砂岩和砂砾岩为主的辫状水道微相中,颗粒粒度大、孔隙度高、脆性低,裂缝不易发育;在断层上盘、高隆起、断层尖端、拐点部位,应力较为集中,裂缝发育;在断层下盘、远离断层、低隆起、地势平坦部位,应力分散,裂缝不易发育。

商741火成岩区构造应力场模拟及裂缝预测

构造应力场是岩石变形和断裂的直接作用因素。传统的构造应力场模拟研究,是依据少数几个井点的岩石力学试验数据,将地层粗略地看作岩石力学参数处处相同的、均一的地质体,得出的结果往往与地下地质情况相距甚远,在实际应用中的效果较差。以惠民凹陷商741火成岩区××层段为例,根据常规测井资料识别火成岩岩性并求取其岩石力学参数,采用一种新方法,即针对不同性质地层赋予不同弹性模量和泊松比,实现可变岩石力学参数下的构造应力场模拟。以此为依据,综合露头、地层倾角测井等资料进行了裂缝预测,将研究区划分为3个裂缝发育有利区。应力场模拟结果表明,研究区大致可以分为东西两片压应力区,与前人研究结果及实际情况大致相符,应用效果较好。应用结果说明利用有限元数值模拟技术,分岩性赋予地层不同的岩石力学参数是一种研究构造应力场的可行方法,为裂缝性储层的定量预测提供了一种有效的途径。

松辽盆地徐家围子断陷火山岩裂缝形成机理

松辽盆地徐家围子断陷是位于松辽盆地北部深层的半地堑型晚侏罗世早白垩世伸展断陷,火山岩发育。在已有研究成果的基础上,结合野外露头和岩心观测及镜下研究发现:本区火山岩构造裂缝和溶蚀裂缝都比较发育,具有明显的规律性,多数原生缝被后期的构造应力或溶蚀作用改造成次生缝。本区裂缝形成的控制因素较多,主要有应力、构造、岩性和岩相、溶蚀作用、风化淋滤、构造应力场演化等,其中构造应力场演化、岩性和岩相及风化溶蚀作用是控制裂缝形成的主要因素。构造裂缝以高角度的张扭性和张性缝为主,多为半充填和无充填,具有多期、多方向、组合复杂等特点,是晚侏罗世至新近纪各种地质作用相互叠加的结果。构造通过控制不同构造部位的局部应力场分布来控制裂缝发育程度,沿断裂带存在明显的应力集中,形成裂缝发育带,特别在正断层上升盘、断层端部、背斜轴部等应力集中部位容易形成构造裂缝。有效火山岩油气储层为各类原生孔隙与裂缝的有效组合。由于火山喷发多个旋回叠加,加之风化剥蚀及不整合面的存在,造成裂缝在纵向上发育具有旋回性,溶蚀裂缝主要在不整合面附近发育。在平面上,裂缝主要发育在断裂密集区、断裂交汇部位和背形或向形构造发育的地区。本区处于爆发相和溢流相火山岩的发育区,气孔和裂缝最发育,特别是溢流相的流纹岩中,裂缝和气孔均较为发育,是本区的优质储层最发育区,也是天然气富集区。

易门式大型铜矿床构造成矿动力学模型

针对金属矿床隐伏矿定位预测的关键问题 ,在提出构造成矿动力学的分支学术方向的基础上 ,以易门式大型铜矿床为例 ,从成矿地质背景、矿田构造、构造地球化学和成矿构造应力场等方面进行构造成矿动力学研究 ,阐述在构造应力场控制下成矿流体运移和聚集的规律。构造地球化学研究认为 ,构造地球化学异常反映矿体的原生晕 ;构造地球化学异常受构造控制 ,其分带特征可指示成矿流体的流向 ,并提供矿床成因和隐伏矿 (化 )体相对埋深的信息。构造应力场的控矿特征主要表现在 :构造应力场导致控矿构造的形成 ,并驱动成矿流体的运移 ;构造应力场控制了成矿能量场 ;应力和能量的高值集中区分布特点可反映某些构造型式。在此基础上建立构造成矿动力学模型 ,概括隐伏矿成矿预测准则 ,据此提出若干重点找矿靶区和靶位 ,其中部分靶区得到工程验证 ,表明构造成矿动力学方法对隐伏矿定位预测和评价具有重要的指导意义。

引黄隧洞地应力测量

本文应用水压致裂地应力测量法和声发射法,在山西太原引黄工程的两个钻孔中进行了地应力测量,得到了可靠的数据,为隧洞设计提供了依据。文章首先对水压致裂测量方法进行了介绍,然后给出了测量结果。并对隧洞断面的设计和岩爆问题进行了讨论。根据岩爆发生的准则指出,若隧洞走向与最大水平主应力平行,且选择适当断面,将减小岩爆发生的可能性。

煤瓦斯突出研究方法探索

构造应力、能量集中与采动应力叠加,是煤瓦斯突出的根本原因,是现今构造活动的表现,由现今地壳失稳所致,属于地质力学问题。借鉴李四光倡导的地震地质工作经验,从现今活动构造体系研究入手,采用岩石力学与构造应力场的研究思路方法、技术,结合地壳稳定性评价实践经验,探索煤瓦斯突出减灾防灾的基本思路。

挤压和剪切构造环境下深埋隧道岩爆的对比研究

地质构造是影响岩爆的一个重要因素,本文以大瑞铁路高黎贡山深埋隧道为例,在野外地质调查、实测地应力分析、室内岩石力学测试分析的基础上,采用ANSYS软件模拟了在现今构造地应力场中,在褶皱和走滑断层等不同构造部位的岩体中进行隧道开挖所引起的应力重分布特征,对在复杂地质构造地区挤压和剪切构造环境下深埋隧道的岩爆特征进行了深入分析和研究,并就可能发生岩爆的部位和岩爆强度进行了预测。研究表明,岩爆发生强度与隧道所在地质构造体中的不同部位具有较大关系:当隧道位于背斜轴部和褶皱翼部且隧道轴线与褶皱轴线相平行时发生岩爆的可能性最大,而当隧道轴线与褶皱轴线相垂直时发生岩爆的可能性较小;与隧道轴线平行的走滑断层对隧道开挖后围岩应力重分布有较大影响,局部岩爆可能性较大。隧道规划建设宜选择在隧道轴线与褶皱轴线相垂直或远离断层方向等部位,有利于减弱岩爆对工程的影响。

三峡库首区蓄水前后构造应力场三维数值模拟研究

迄今为止,长江三峡库首区蓄水对上地壳构造应力场影响的数值模拟研究中存在的最大问题是未考虑地形“峡谷效应”和库水下渗导致“岩石弱化”的影响。利用高精度DEM图和135 m水位蓄水同期重力异常观测资料,首次建立包含地形单元、库水下渗因素等复杂条件下的三峡库首区上地壳三维数值模型。在Marc软件平台上,以优选加载方案进行数值模拟,揭示135 m水位、175 m水位蓄水条件下库首区上地壳构造应力场的动态变化,发现九湾溪、马鹿池、官渡口、牛口等断裂带挟持区出现最大3.5～5.0 MPa的最大主应力降等有利于高角度正断层失稳的应力场变化,预测175 m水位蓄水影响将呈“继承性”发展。首次提出“二次诱发地震”、“水库诱发地震潜在震源”、“叠加潜在震源”的思想,探讨了蓄水对秭归、巴东2个重点区域断裂稳定性、孕震环境及地震危险性的影响。

综合地震属性分析在JZS油气田太古界变质岩潜山储层预测中的应用

裂缝性变质岩储层的研究理论、方法与孔隙型砂岩储层有明显不同,主要在于变质岩大部分原生孔隙为次生的构造裂缝所代替,此类裂缝不仅是储集空间,也是油气的渗流通道。由于潜山变质岩储层埋藏深、构造复杂,地震资料品质差,给储层解释和预测带来较大的难度。本文在已有技术的基础上,总结出一套有效的裂缝性变质岩潜山储层预测技术,主要包括:精细沿层方差体切片技术、基于叠前地震数据体的频谱成像分析技术、构造应力场分析技术和吸收衰减属性分析技术等,其中以方差体切片使用效果最明显。利用此套技术对JZS油气田太古界潜山储层中裂缝性储集层发育情况和含油气性进行了预测。预测结果与钻井结果吻合很好,表明该套技术具有较好的应用前景。

中尼铁路交通廊道现今构造应力场及其工程影响

拟建中尼铁路位于印欧板块碰撞推挤的前缘地带,区域深大断裂发育,地震频发,新构造活动强烈,应力状态复杂。基于中尼铁路交通廊道震源机制解及原地应力测量资料,分析中尼铁路沿线区域构造应力场分布特征,进一步讨论现今构造应力场对铁路方案和重要工程设置的潜在影响。研究结果表明,研究区震源深度主压应力优势方向在板块碰撞边界为NEE向,高原内部则表现出明显的非均匀性特征。中国境内日喀则至吉隆段主要处于拉张-剪切应力环境,尼泊尔境内区段处于印欧板块推挤控制的挤压应力环境。在缺少中尼铁路沿线原地应力实测资料的现状下,结合邻区实测数据分析认为,该区地壳浅表层应力结构以逆断型为主,水平最大主压应力优势方向为NE向。基于研究区内主应力方向分布特征将中尼铁路沿线划分为日喀则―萨迦、萨迦―定结、定结―吉隆、聂拉木、吉隆―讷瓦果德和加德满都共6段。根据构造应力场分析结果并基于σθmax/Rc理论对铁路隧道工程围岩岩爆可能性进行了讨论,结果表明最大水平主应力方向与隧道轴向夹角较大时对隧道围岩稳定性不利,且隧道埋深越大则围岩岩爆的可能性越大。中尼铁路大多区段轴向与最大水平主应力方向呈大角度相交甚至近垂直,当隧道埋深较大时具有发生岩爆的可能,需重点防护。研究结果可为中尼铁路交通廊道工程勘察选线提供参考。

共轭平移断层中各序次应力场和断裂等构造形迹相互关系的力学分析

从数学、力学的角度定量分析了各类构造结构面之间的空间组合规律 ,并推导出相关的公式。本文首次提出了预测或预报对区域稳定性或岩体稳定性具有重大影响的断裂构造的产状要素和派生构造应力场的方位。

松辽盆地徐家围子断陷芳深9井区火山岩储层裂缝预测

本文在松辽盆地北部徐家围子芳深 9井区构造地质、石油地质及构造应力场分析的基础上 ,对早白垩世嫩江组末期、晚白垩世明水组末期和现今三个构造时期在营城组火山岩地层中的构造应力场进行了三维有限元数值模拟 ,进而分析了三维构造应力场在裂缝预测分析中的应用 ,研究结果与构造地质、石油地质分析结论相一致 ,对油气勘探开发具有指导意义。

浙江新路火山岩盆地构造应力场及其对铀成矿的控制

构造因素分析是成矿过程分析的基本要素之一。本文通过对各古构造层中发育的共轭剪节理和褶皱测量统计,恢复了本区白垩纪以来的各期古构造应力场,发现各期古构造应力场的中间主应力轴均为近水平状态,其中建德期最大主压应力方向为NW向,衢江期最大主压应力方向为NNE向,始新世–渐新世期最大主压应力方向为近EW向。指出本区球川–萧山断裂等NE向区域大断裂构造开启的期次,决定了成矿期次,开启的时间决定了铀矿形成的年龄,其开启时序明显受古构造应力场发展演化控制。建德期晚期,随着NW向挤压应力场转为应力松弛状态,区域大断裂处于开启状态,火山喷发期后的深部含矿流体沿区域大断裂向上运移,形成了本区早期铀成矿（125~115 Ma）,衢江期NNE向挤压构造应力场使本区区域大断裂再次开启,带来了深部成矿流体,形成了第二期铀成矿（90~70.2 Ma）,两期铀成矿叠加最终形成了本区的铀矿化定位。

苏里格气田上古生界裂缝特征及成因探讨

为研究鄂尔多斯盆地苏里格气田上古生界烃源岩及储集层中裂缝发育特征及成因机理,采用野外露头、岩心、铸体薄片及成像测井等资料,通过裂缝观察与描述,对苏里格气田上古生界砂岩及泥岩中普遍发育的裂缝进行系统研究,总结了不同沉积结构岩石中裂缝发育特征及组合类型,并结合构造应力场背景及岩石力学性质,对裂缝形成机制进行了探讨。研究表明裂缝在苏里格气田上古生界砂岩、泥岩中普遍发育,在泥质岩、层面结构发育的砂岩以及岩性界面处常发育平行层面裂缝,并伴有低角度斜向裂缝。在层面结构不发育、结构比较致密或均一的砂岩中主要发育近垂向裂缝。裂缝的形成受构造应力场与沉积岩结构共同控制,水平方向的构造挤压与岩石层面平行是导致平行层面裂缝、低角度斜向裂缝形成的主要原因;剪切作用是导致厚层致密砂岩中形成近垂向裂缝的主要原因,此外盆地剥蚀作用对形成裂缝具有一定影响。研究成果对天然气输导体系及成藏机理研究具有理论指导意义。

晚侏罗-早白垩世郯庐断裂平移性质的探讨

通过晚侏罗世-早白垩世郯庐断裂带的应力场性质、盆地原型展布及构造环境分析,并结合同一时期大别造山带北缘火山岩主量元素、稀土元素的地球化学特征,认为大别造山带北缘和郯庐断裂带西侧区域为伸展构造环境,主张应力方向为北西西-南东东,郯庐断裂带在晚侏罗世-早白垩世应为右行平移伸展活动。

断层滑动准则和稳定性评价及构造应力场的反演

为研究矿震、突出等动力现象与断层滑动、开采深度的关系,首先在试验室进行砂岩双剪摩擦试验,从工程角度出发,确定砂岩的滑动准则。其次为研究地下岩体的稳定性,确定构造应力场的分布,针对地下岩体的赋存特点,在分析实测应力分布特点的基础上,通过地质动力区划方法建立地质构造模型,采用有限元法反演复杂断层扰动下的构造应力场,计算结果与矿区震源面制分析结果以及原岩应力测量结果取得较好的一致性。计算的高应力区域中心位置位于Ⅰ级断裂的不连续地带,与地下地震多发地带相对应,说明构造应力是矿区地震的主要成因。研究表明,断裂面的失稳滑动是北票矿区地震的主要机制,构造应力的存在是矿震发生的必要条件,而矿区开采则是发震的诱导因素,北票断裂对区域其他次级断裂及其构造应力区起主导和控制作用,是北票矿区动力现象的动力源。