辽西地区中生代岩石圈结构与演化的有限元模拟

利用大型通用有限元分析软件ANSYS简单模拟辽西地区中生代末期岩石圈动力学演化过程。为了与现今实际地质观测一致,我们分两步模拟了辽西中生代岩石圈的动力学演化。第一阶段,中国东部显著的地幔上升热柱导致本研究区壳-幔边界上升,岩石圈减薄,同时伴有少量断层发育;第二阶段,地幔热柱上涌活动逐渐减弱,地表产生沉降。这一地质模型可重塑与现代观测一致的裂谷沉降、裂谷侧翼地形、壳-幔边界隆升。研究结果表明:ANSYS软件及有限元方法在岩石圈动力学数值模拟领域是一个非常有效的分析工具,具有非常广阔的应用前景。今后将建立与实际情况更吻合的岩石圈结构模型,真正动态地实现辽西中生代盆地区岩石圈结构的演化过程模拟。

水下收缩裂隙天然实验研究中获得的新认识

通过青岛市唐岛湾沿岸7个实验工区的考察测试、实验分析、数据处理等,对现代泥质沉积物水下收缩裂隙的整体形成过程、定量分级、各参数间拟合关系、开裂规律以及充填物沉积模式等进行了详细研究,并且建立了相应的地质演化模型。裂隙整体形成过程分4个阶段,依次为:泥水混合物初始混浊阶段;沉积物压实稳定阶段;裂隙形成阶段以及裂隙充填阶段。裂隙形态定量分级可分别用横缝长、纵缝长、裂隙面积和基块面积等参数表示,共分4级。其中裂隙各参数之间的拟合关系以及开裂规律地质建模分析等,对于定量描述裂隙形态、结构、变化规律,预测区域性裂隙规模、判别区域沉积环境等具有重要意义。沙泥质地层裂隙开裂过程中的异常高压作用(形成机理与大地构造中的异常高压相似)以及裂隙分叉角度的统计分析(最多为90°,其次为120°)均属首次提出。其中异常高压作用对于初始裂隙的形成、沉积物粒间水的有效排出以及主要渗流通道的发育起到了重要作用。单一泥质地层裂隙内充填物沉积模式与沙泥互层的多旋回地层略有差异,主要表现为沙层的润滑作用以及对早期裂隙内充填物类型的影响。裂隙纵剖面中生物发育层的出现,对于裂隙内充填物的物理、化学性质将产生重要影响。

岩石压裂过程中的声发射信号研究

当岩石受力变形和断裂时，会产生声发射现象（弹性波），对其声发射事件的分析，可用来研究岩石裂纹形成机制和断裂过程。本文利用MEMS传感器对花岗岩单轴压裂过程的声发射事件进行研究，发现岩石试样破裂失稳可划分为四个过程。在整个应力加载过程中，声发射事件次数随岩石应变先呈增长趋势，后在岩石发生宏观断裂前呈减少趋势；声发射能量一直呈增长趋势，在岩石宏观断裂时达到最大；其声发射信号的频率一般为200～700Hz，随断裂的发生有降低的趋势。研究同时也表明，可通过对事件本身的定位（微震源定位）来研究岩石断裂位置。因此，MEMS传感器可应用于煤矿、水库和油田压裂等微地震的监测。

关于龙门山地区东吴运动的存在及其性质的认识

东吴运动是二叠纪的一次重要地壳运动,但对其位置、性质、发生时间历来都有不同的意见,而对于龙门山地区,更是很少有人专题涉及。近来,笔者等人对龙门山地区二叠系进行了实地考察,结合前人的研究成果,通过对该区地层缺失、不整合接触关系、沉积响应及火山岩分布等特征的分析,论述了龙门山地区东吴运动的存在及其性质。研究认为龙门山地区东吴运动主要表现为茅口组上部地层缺失;在茅口组和龙潭组之间普遍存在不整合面,并于不整合面的底界发现底砾岩;中、晚二叠世岩相古地理发生突变以及火山爆发等。其发生时间于晚二叠世早期至中期,即龙潭组沉积期,属于地壳的升降运动,并伴随龙门山南段玄武岩浆的爆发而结束。东吴运动结束了龙门山地区早二叠世以来的稳定地台沉积,使该区发生了强烈的岩相分异。

适于油田污水的聚丙烯酰胺合成及配制工艺研究

针对目前三次采油用聚丙烯酰胺相对分子质量低、易剪切降解、对盐敏感和不适应高温地层等问题,采用两种途径提高了聚丙烯酰胺的适用性。在由室内试验确定了复合引发剂最佳比值1∶1.3和质量浓度170 mg.L-1、合成最佳温度10℃、丙烯酰胺单体质量分数25%、电导率3.6μS.m-1和pH值6.57后,合成出相对分子质量高于2.6×107的聚丙烯酰胺,同时通过丙烯酰胺单体复配引入磺酸基团、苯乙烯磺酸基团或同时引入此两种基团,提高了聚合物的抗盐、抗温、抗剪切性能;后针对聚丙烯酰胺与地层水配伍性差的问题,优选出HEDP螯合剂、异噻唑烷酮杀菌剂和除氧剂硫脲,对聚合物稳定效果明显。该工艺的中试结果表明,现场污水配制溶液60 d后粘度保留率40.4%,满足了三次采油对聚丙烯酰胺的要求。

水下收缩裂隙沉积模式及定量化研究

通过野外实地考察测试、室内实验分析、数据处理等,对水下收缩裂隙的形成过程、裂缝充填模式、定量分级、各参数之间的拟合关系、微小扰动对裂缝形成的影响等进行了详细讨论,并且建立了水下收缩裂隙产生的地质理论模型以及对未来研究方向提出的几点建议。这些对于定量描述裂缝形态、结构、变化规律,预测区域性裂缝规模、分布范围,判别区域沉积环境具有十分重要的理论意义和现实意义。

基于微地震技术的油田裂缝监测及模拟

研制了1套以三分量MEMS检波器为核心硬件的微地震监测系统,并结合GPS系统对监测过程进行精确授时。同时编制数据化记录和处理软件,实现网络化自动监测功能;通过开发计算机判别标准和实时定位理论系统,对数据和微震源进行自动化处理和计算。利用该系统对东辛油田营11进行了6个月现场注水微震监测,对监测数据的处理表明营11注水区域裂缝发育方向基本上为NE90°-NE125°,与地应力裂缝模拟结果相符较好,两者结合给出了这个地区合理开发部署建议。

一种获取包裹体内压的新方法——二氧化碳拉曼光谱法

对CO2的拉曼光谱特征做了介绍，特别指出了CO2费米共振峰随温度和压力的变化特点。利用CO2费米共振峰与密度的关系，结合状态方程对山东昌乐一临朐地区的火山岩包裹体进行了研究，获得了该地区火山岩包裹体的现实内压。结果表明，该地区包裹体的现实内压主要集中在5．75—18．29MPa。简单恢复了包裹体的形成深度，经与前人研究成果对比，显示该方法具有一定的可靠性。这种方法可以作为获取合CO2包裹体内压的一种新方法。

山东昌乐刚玉巨晶中的流体和熔融包裹体及其流体组分特征

山东昌乐第三纪玄武岩中产有刚玉巨晶,内含丰富的原生和假次生流体包裹体和熔融包裹体。流体包裹体可分为CO2单相包裹体、H2O-CO2两相和三相包裹体。熔融包裹体类型复杂,其中富流体相包裹体可分为含CO2收缩气泡两相熔融包裹体和气-液-固多相熔融包裹体。诸类包裹体主要赋含在刚玉晶核外的“主体”部分,以CO2单相流体包裹体和两相熔融包裹体最为发育,并且不同类型包裹体常密切伴生,表明它们形成时流体发生了不混溶作用:出现熔浆相(富含挥发分)、气相(CO2为主)和富水相(H2O-CO2为主)等多相体系。激光拉曼分析结果显示,各类包裹体中的气体组分主要是CO2,另有不等量的N2和H2S,据此划分为纯CO2、CO2-N2、CO2-H2S和CO2-N2-H2S等气体组合类型,没有发现O2、CH4和H2等组分。此外,拉曼分析也证实了流体包裹体和熔融包裹体中存在H2O。上述资料表明,昌乐地区深部流体以CO2为主,同时包含H2O、N2和H2S在内的多种组分,这些流体组分也是刚玉母浆系统的重要成分。

水下收缩裂隙形成过程及裂缝充填模式研究

通过野外实地考察测试,对水下收缩裂隙整体形成过程、裂隙内充填物沉积模式、影响因素等进行了详细讨论,并且建立了相应的地质理论模型。水下收缩裂隙的形成共分4个阶段,依次为:泥水混合物进入低洼地带的初始混浊状态;沉积压实稳定阶段;水位线下降,盐度增大,裂隙形成阶段;沉积裂隙充填阶段。其中“异常高压作用”,对于初始裂隙的形成、沉积物孔隙水的有效排出以及主要渗流通道的发育起到了重要作用。单一泥质地层裂隙内充填物沉积模式与沙泥互层的多旋回地层略有差异,主要表现为沙层的润滑作用以及对早期裂隙内充填物类型的影响。上述两种地层裂隙内充填物沉积特征均与后期充注期次相对应,表现出很好的韵律性。裂隙纵剖面中生物发育层的出现,对裂隙内充填物的物理、化学性质将产生重要影响。

灵山岛沉积物软变形构造特征

为了研究灵山岛的沉积物软变形构造特征,利用野外露头考察、沉积岩石学、地球化学等方法,根据形态学、驱动力、沉积物液化及变形机制等因素进行了深入分析。识别出多种类型沉积物软变形:卷曲变形、液化底辟、负载构造、挤入构造、液化角砾岩、球—枕构造、泄水构造,并详细描述了这些沉积物软变形的表面特征和分布规律。依据各种地质记录,本区构造活动频繁、附近的五莲—烟台断裂于早白垩世是最活跃的时期,认为本文所描述的沉积物软变形是由地震触发引起的。根据不对称负载构造受横向剪切力分析,验证了吕洪波[1]推断早白垩世盆地古斜坡方向SE高NW低的观点。早白垩世巨厚白色凝灰岩可能系本区存在深切至下部岩浆囊的大断层所致,在这个深切过程中诱发一系列地震活动与沉积物的软变形。

低温加热后伊利石的激光拉曼光谱特征

在分析伊利石结构和常温下拉曼光谱特征的基础上,尝试用激光拉曼光谱法监测伊利石随温度变化而发生的一系列情况,对经历了不同温度后的伊利石样品开展了拉曼光谱研究。结果显示,高波数段羟基振动峰带宽随温度升高呈现逐渐缩短的趋势,且其振动峰峰面积比值随温度升高而逐渐增大,并最终利用这些特征建立了温度与拉曼峰特征参数的数学表达式。

东营凹陷平南地区火山岩中发现含石盐子晶流体包裹体及其对岩浆脱气的启示

本文报道在东营凹陷平南地区滨古斜15井火山岩岩心中发现含石盐子晶流体包裹体。流体包裹体赋存于石英闪长玢岩的石英矿物之中，经显微观察和-185℃低温原位拉曼光谱分析．确定子晶为石盐矿物。显微测温分析结果显示．原生包裹体的均-温度在359～496℃，流体的盐度为43．26%～54．51％。研究样品中5种类型流体包裹体共生．说明流体发生了不混溶作用。岩浆上升过程中温度和压力的降低导致流体发生强烈的不混溶作用．并促进岩浆脱气。由于富CO2流体以岩浆脱气的方式逃离岩浆．而高盐度流体作为脱气之后的残余流体保存在包裹体中．所以包裹体中以高盐度流体（NaCl-H2O体系）为主，而另一端元组分（富CO2流体）较少。含石盐子晶流体包裹体的发现证实平南地区岩浆中存在高盐度流体．研究结果表明该区的岩浆脱气过程与高盐度流体不混溶作用有关。这个发现对进一步了解岩浆脱气机制和中国东部无机成因CO2成藏有重要的启示意义。

平南油田油气成藏期次研究

采用定性和定量2种方法对平南油田油气成藏期次进行了对比研究。定性方法采用圈闭形成期法和生排烃时期法,定量方法采用流体包裹体均一温度法。2种方法研究结果吻合,表明平南油田奥陶系储层在东营期末一直到第四纪都有油气充注,但主要成藏期为明化镇早期和晚期两期油气充注,寒武系储层在明化镇期一期充注完成。

东营凹陷平南断层包裹体特征与油气运移

结合平南—平方王地区的区域地质概况分析了平南大断层的形成演化过程,对打穿该断层的滨古26井岩心进行了取样,并对断层附近样品中的流体包裹体进行了形态学和显微测温分析。根据研究区地层演化史,包裹体的形态分布及均一温度统计结果证实断层经过了反转过程,并且成为油气运移的主要通道。同时,从实验结果可以看出断层经历了两期油气运移,由于第一期油气主要为轻烃,加上当时古潜山储集空间发育不够,使得油气沿着断层向上运移,所以在上盘出现两期包裹体。而在第二期油气通过断层时,古潜山出现的大量裂缝为油气提供了充分的储集空间,使得油气可以被储存下来,所以在下盘的样品中基本出现第二期包裹体。

东营凹陷博兴油田沙四段滩坝砂岩储层特征研究

东营凹陷南斜坡发育滩坝、水下扇和重力流水道等多类型的储集体,为一个多油层、多油气藏类型的复式油气聚集带。沙四段储集层为滨浅湖相滩坝砂体,油藏类型以岩性和构造岩性油气藏为主。博兴油田沙四段滩坝砂岩储层以长石粗粉砂岩、岩屑粉砂岩为主,砂体中发育有剩余粒间孔、粒间溶孔和粒内溶孔等储集空间类型,孔隙结构以低渗小孔喉为主,为中低孔隙度、低渗透率的储层。沉积微相和成岩作用是控制本区滩坝砂体储层物性的主要因素。

锆英石添加剂对白云石矿物性能和显微结构的影响

通过研究锆英石添加剂对白云石显微结构的影响,发现了ZrO2、SiO2与MgO、CaO的结合方式及特性。结果表明,锆英石对白云石矿物耐压强度有降低作用;热震实验温度为1100℃、锆英石加入量为4%时,白云石矿物抗折强度损失率最小;显微结构研究发现,加入锆英石后,白云石矿物的方镁石晶粒发育较大,并随着CaZrO3的生成伴有体积膨胀,围绕CaZrO3颗粒产生放射状微裂纹,这些微裂纹的存在,增加了耗能机制,阻止裂纹扩展,而使试样的热震稳定性能提高;同时,锆英石的引入使白云石矿物抗水化性能得到改善,当加入4%的锆英石时水化增重率最小。

变温条件下光纤拉曼光谱测试及其意义

对某种光纤在温度范围从-70℃到70℃进行了变温拉曼光谱测试。实验结果表明，光纤的拉曼光谱非常稳定，几乎不随温度变化，说明该光纤化学结构在实验温度范围内能够保持稳定，暗示了光纤质量在实验温度范围内是可以保证的。因此，实验证明拉曼光谱可以作为检测光纤质量的一种有效手段。

黄河三角洲现代泥质沉积物非构造裂缝空间展布研究

通过对黄河三角洲现代泥质沉积物非构造裂缝进行实地考察观测、室内数据处理、实验分析等,分别针对水下收缩裂缝、干燥裂缝和混合成因裂缝,研究其空间展布特征和规律,详细探讨了3种裂缝的定量分级、分形特征、平面及剖面生长特征等,并且建立了不同类型现代泥质沉积物非构造裂缝的形成模式。本研究对于建立不同种类泥质沉积物非构造裂缝系统的定量化的描述和对比标准有重要意义。

灵山岛成因特征、类型及其地质构造意义

通过野外地质考察,从沉积学和年代学入手,分析了灵山岛的沉积地层特征和锆石年龄。针对灵山岛所属关键地质构造位置,从地球动力学角度,探讨了早期华北板块和扬子板块的碰撞结合以及后期太平洋板块和菲律宾海板块对于欧亚板块相互作用影响的远程效应。指出灵山岛成因于构造作用和岩浆作用(岩浆喷出作用和岩浆侵入作用)的多重动力学过程及其作用,将其划归复合海岛成因的类型。研究灵山岛的成因特征与类型,对于分析周缘盆地的形成、沉积与油气成烃—成藏的作用具有重要意义。