磁化率和密度对中国大陆科学钻探主孔100～2000 m岩石类型的判别

为查明磁化率和密度对于中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔100~2000m岩性的响应和判别特征,利用SPSS10.0统计分析软件进行了判别分析.研究结果显示,岩石的密度和体积磁化率主要受岩性的控制.采用迫入法建立全模型,对CCSD主孔100~2000m井段岩心的岩性判别率达84.8%.其中,蛇纹石化橄榄岩、正片麻岩、副片麻岩、榴辉岩、角闪岩和退变质榴辉岩的判别率分别为100%、87.1%、89.7%、89.6%、96.7%和63.7%.该研究表明,密度和磁化率可以为超高压变质岩石的岩性鉴别和区分提供定量约束,有利于地球物理探测成果和测井资料的准确解析.同时,本文也是SPSS统计分析软件在超高压变质岩石类型判别方面的一个应用实例,对于其他岩石类型的判别分析具有借鉴意义.     

利用超高压变质岩的P波速度估算地下岩石的热导率

岩石热导率是了解地球内部热传导过程的重要参数之一, 但热导率的测量在室内和野外都比较复杂.如何利用容易获得的岩石物理参数(如超声波速度) 来估算岩石的热导率就显得非常重要.通过对中国大陆科学钻探(CCSD) 主孔655件样品热导率和超声波速度的相关分析, 把样品分为新鲜榴辉岩、退变质榴辉岩、副片麻岩和正片麻岩4类, 并分别建立了利用岩石P波速度估算热导率的计算方程.回归计算表明, 榴辉岩热导率和P波速度之间的相关性较大, 相关系数在0.7左右, 片麻岩显示的相关系数比较小, 在0.4~0.5之间.鉴于样本数量较大, 这种结果足以表明热导率和P波速度之间可以用给定的线性关系来表达.为了检验获得的方程, 在CCSD主孔中选取典型的岩性单元, 利用测得的P波速度估算相应的热导率, 结果显示估算值和实测热导率平均值非常接近, 表明利用P波估算岩石热导率的方程是可行和实用的, 为本区和相似地区大地热流和热结构计算提供了热导率的计算方法和依据, 因而具有重要的岩石物理学和地球物理意义.      

若尔盖盆地岩石物性参数特征

若尔盖盆地是松潘一甘孜构造带的一个二级坳陷构造单元,是青藏高原重要的油气资源远景区之一.依据中石化勘探南方分公司2002年以来在该区进行的综合地球物理勘探等资料,分析总结了该区各时代地层和火成岩的声波速度、电阻率、密度、磁化率等岩石物理性质参数及特征.这些岩石物理参数既是分析认识该区地壳结构特征的基础,也是分析解释地球物理场观测数据的依据.     

中国大陆科学钻探主孔100～2000m岩石弹性波速度：对地震深反射的约束

在常温常压条件对中国大陆科学钻CCSD主孔岩心的700样品进行了弹性波速度测量，并建立了主孔2000m的波速(Vp和Vs)连续剖面，为检验地球物理模型的合理解释提供了岩石物理学方面的宝贵资料。主孔中新鲜榴辉岩纵波速度(Vp)最大(7.86km／s)，正副片麻岩波速最小，又分别为5.53km／s和5．71km／s，榴辉岩的波速随着退变质作用的增强而明显减小。主孔2000m总平均Vp速度为6．2km／s，它与地球物理探测方法获得的大别-苏鲁造山带上地壳具有6.2-6．3km／s高速层结论是一致的。大部分岩石具有明显地震波各向异性。水饱和度使岩石纵波(Vp)速度和剪切波速度(Vs)分别增加19％和6％，而使Vp的各向异性降低3％～4％。不同岩性界面的反射系数(Rc)是产生地震反射的主要原因。金红石榴辉岩与片麻岩之间具有很高的反射系数(0.24-0．31)。韧性剪切带中糜棱岩化片麻岩和面理化榴辉岩使岩石各向异性和反射强度明显增加。岩石微裂隙与主孔原位波速变化有密切关系。饱水岩石速度(Vp和Vs)可以代表CCSD主孔原位状态的地震波速度。上述成果为本区地震反射体成因提供了重要的岩石物理性质约束。     

物性勘探

岩石和矿物的物理性质,简称物性,涉及地球物理、采矿、工程等许多领域。不同的领域研究的物性内容也不相同。地球物理这个领域所说的物性就是指那些与形成地球物理场有关的岩石和矿物的物理性质,如弹性(岩矿的弹性波传播速度、衰减)、磁性(磁化率、磁化强度)、密度、电性(电阻率、极化率、介电常数)、导热性、放射性,以及能由这些参数推算出来的物性(例如孔隙度等)。     

大陆科学钻探中岩石物理性质研究的意义

岩石物理性质研究的重要性在于它为地表地球物理观测结果的解释提供科学的约束条件,标度地球物理参数。大陆科学钻探工程与岩石物理研究相结合可以验证已有的地球物理模型并提供科学的约束条件。在大陆科学钻探中,岩石物理性质的测量通常分为钻探现场的常规测试和井场外的原位测试。文章着重介绍在原位或高温高压条件下进行的弹性波波速、热导率、电导率、孔隙度、渗透率以及γ能谱的测试所取得的重要成果和认识,及其在深化人们的地球观过程中的意义,还介绍了由ＫＴＢ钻探现场的常规测试所获得的一些有意义的结果。     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔地区岩石圈热结构

岩石圈热结构是指地球内部热量在壳幔的配分比例、温度以及热导率和生热率等热学参数在岩石圈中的分布特征。岩石圈的热结构直接影响着岩石的物理性质和流变学性质,同时还控制了化学反应的类型和速度,从而制约着岩石圈的发展和演化。本文在前人CCSD主孔岩石主、微量元素研究基础上,利用Rybach生热率公式计算了钻孔岩石的放射性生热率,并结合岩石热导率的测定研究了CCSD主孔100-2000m岩石的热结构和主孔榴辉岩在不同退变质程度下生热率、热导率的变化:钻孔中岩石的平均生热率为0.95μWm-3,平均热导率为2.96mWm-1K-1。,其中片麻岩生热率高迭1.01-1.7μWm-3,热导率为2.76-2.96mWm-1K-1;基性超基性岩石生热率最低(<0.21μWm-3),热导率则高达3.20mWm-1K-1以上;新鲜榴辉岩生热率、热导率居中,分剐为0.16-0.44μWm-3和3.31-3.85mWm-1K-1。钻孔中榴辉岩生热率、热导率变化主要受岩性控制:从新鲜榴辉岩到完全退变榴辉岩,热导率总体上降低,但从强退变榴辉岩到完全退变榴辉岩,岩石热导率升高;而在此过程中岩石生热率总体上升高,仅当从中等退变质榴辉岩退变为强退变质榴辉岩时,岩石生热率出现降低趋势。在综合研究的基础上预测CCSD主孔5000m深度处温度为139℃,温度范围为131-151℃。根据区域深部地球物理探测成果对CCSD主孔地区岩石圈热结构进行了研究:上地壳底部温度为256℃,中地壳底部温度为492℃,Moho面温度为683℃,岩石圈底部温度为1185℃,来自地幔的热流为44.1mWm-2,对地表热流的贡献率为58%。研究结果表明,由岩石物理方法获得的CCSD主孔地区岩石圈地温曲线与石榴石-二辉橄榄岩包体推断的中国东部地温曲线十分吻合,本文从实验岩石物理学角度为CCSD主孔地区岩石圈热结构研究提供了重要约束     

风化作用对普通球粒陨石物理性质的影响

陨石的物理性质在陨石母体的演化过程中起到了重要作用。地球上的风化作用也会对陨石的一些物理性质造成显著影响。为了探讨风化对普通球粒陨石物理性质的影响,本文以库姆塔格普通球粒陨石为研究对象,使用密度仪、磁化率仪、热导仪、分光光度计等测量了其不同部位的物质性质,如颗粒密度,体积密度、孔隙度、磁化率、热导率、反射光谱强度等。研究结果表明:H型普通球粒陨石的颗粒密度、孔隙度、磁化率以及反射光谱强度会随着风化程度的加深而降低,而热导率和体密度受风化作用的影响相对较小。     

中国大陆科学钻探主孔100-2000m岩心的磁化率各向异性及其地质意义

在常温常压条件下获得了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔331块岩心的磁化率各向异性(AMS)数据,并建立了主孔100—2000m的体积磁化率和AMS连续剖面。数据统计分析显示,主孔100—2000m岩心的磁化率(κ)介于1．05×10-4SI和0．12SI之间,几何平均值为1．855×10-3SI;磁化率各向异性度(Pj)介于1．04和2．10之间,几何平均值为1．155。该井段出露的主要岩石类型有榴辉岩、退变质榴辉岩、角闪岩、正片麻岩、副片麻岩和蛇纹石化橄榄岩,它们的垂向分布特征控制着磁化率剖面的变化。主孔的超高压变质岩石在折返过程中普遍经历了强烈的角闪岩相退变质作用的改造。其磁化率特征也发生相应的改变。蛇纹石化橄榄岩具有很高的磁化率(8．58×10-2SI)和各向异性度(1．335)。这主要源于橄榄岩蛇纹石化过程中产生的大量磁铁矿。榴辉岩、退变质榴辉岩和角闪岩代表榴辉岩从新鲜到完全退变质的三个阶段,它们的磁化率和磁化率各向异性度分别为榴辉岩(1．28×10-3SI、1．077)、退变质榴辉岩(3．19×10-3SI、1．206)、角闪岩(1．02×10-3SI、1．104)。正片麻岩的磁化率和各向异性度分别为5．34×10-3SI和1．167。副片麻岩的磁化率和各向异性度分别为3．46×10-4SI和1．150。对58个变形岩石的AMS测试结果显示,其磁化率椭球体的主轴方向与岩石组构基本一致,即最大磁化率主轴κ1平行矿物线理,最小磁化率主轴κ3垂直岩石面理。同时,这些变形岩石的AMS椭球体多呈现明显的压扁状特征,反映超高压变质岩石在折返过程中处于强烈挤压变形的构造应力环境,为苏鲁超高压变质板片的挤出折返模式提供了佐证。该研究成果也为超高压变质岩石地区磁学研究、地球物理调查和测井成果的解释提供了重要的实验约束。     

壳幔岩石矿物物性参数整合

为理解壳-幔物质密度、速度结构的地质意义,在历时数年的地质-地球物理综合解释工作成果的基础上,整合壳-幔岩石矿物物性参数资料,供地学工作者加深对中国大陆深层区域构造格架的认识.一般来说,随深度增加地壳、地幔和外核岩石矿物密度和速度有正相关的变化规律.从曲线图、柱状图、表格、构造层、岩石矿物多个角度阐述壳-幔岩石矿物物性参数的变化规律,提供综合解释地球内部物质组成的地质-地球物理基础资料.     

蒙古国苏赫巴托尔—乌兰巴托—达兰扎达嘎德剖面岩石物性基本特征

为了深入认识与理解南北地震带北段和蒙古中部大陆强震孕育与发生的深部构造环境,在南北纵贯蒙古国全境的苏赫巴托尔—乌兰巴托—达兰扎达嘎德剖面上开展了大规模重磁测量及岩石样品采集。笔者系统地分析与总结了剖面上585块岩石样品的密度、磁化率和天然剩余磁化强度等物性参数。结果表明,整个剖面以火成岩为主,沉积岩为辅,仅有少量变质岩出露,且各岩石大类、类和亚类以及各年代地层之间,均存在着不同程度的密度与磁性差异。火成岩磁化率和天然剩余磁化强度分别具有3~5个数量级差异,密度变化范围较大;而沉积岩磁化率和天然剩余磁化强度相对较弱。一方面,物性差异为利用重磁测量开展剖面地壳结构的反演与研究奠定了基础;另一方面,这些物性参数为相关地球物理测量数据的反演与解释提供了重要约束。     

河北省岩石物理与岩石化学的相关研究

河北省沉积岩、火山岩、侵入岩、变质岩类的岩石密度、磁化率、电阻率、极化率等与常量元素含量的相关分析结果初步表明,虽然在整体上两者具有相关性,但并非参数间都是显著相关的,这反映每种物性参数与元素含量所反映的岩石成因或岩石所处状态的侧重面不同,说明物探方法与化探方法反映的地质现象的角度不同。     

重磁电(井)震综合物探技术在识别达巴松凸起石炭系深部火山岩中的应用

近年来, 准噶尔盆地石炭系火山岩勘探屡获突破, 展现了火山岩储层良好的勘探前景。由于准噶尔盆地石炭系火山岩存在埋藏深度大, 受勘探手段和地球物理资料品质等因素的制约, 深层火山岩的识别与解释目前仍存在诸多困难和问题, 为油田地震勘探工作带来了极大困难。如何通过现有物探方法和技术提高深部火山岩的分辨、识别能力, 具有很强的理论和实际意义。由于特殊地质体在密度、磁化率或电阻率等物性组合方面存在特殊性, 因此可通过多方法综合物探技术对其进行综合识别、限定。本文在深入分析达巴松凸起钻井、物性资料的基础上, 利用重磁电异常信息模式判别技术, 预测了石炭系火山岩的平面展布, 缩小和锁定了深层火山岩地震勘探的有利靶区; 再以地震相分析、地震属性解释、构造制图及综合评价为主要技术手段, 对深层火山岩进行定量识别和预测, 落实和优选了深层火山岩有利勘探目标, 并取得了良好效果。总结了深层特殊地质体勘探的高精度地震资料采集和重磁电震(井)综合应用、联合反演解释等手段, 极大地提高了准噶尔盆地深层火成岩的勘探精度。     

Correlation between rock fabrics and physical properties of carbonate reservoir rocks

 Three carbonate core samples from an oil and gas reservoir of the NW German basin were chosen to study the correlation between rock fabrics and physical properties of reservoir rocks. Detailed fabric analyses and texture investigations were carried out as well as laboratory measurements of different physical properties, e.g. density, porosity, permeability, electrical conductivity, seismic compressional and shear wave velocities. Although the three core samples come from a similar depositional facies, they show great differences in the occurrence and three-dimensional distribution of the rock fabric elements. These heterogeneities are the result of various diagenetic and tectonic processes. For the correlation between the rock fabrics and the physical properties four main rock fabric types have to be considered: (a) major constituents, e.g. fossils, ooides, peloides and crystals; (b) pore space with different pore types; (c) fractures; and (d) stylolites. The results of the correlation clearly show that the values and anisotropies of the petrophysical properties are fairly related to the observed fabric elements, with their different arrangements, spatial distributions and preferred orientations. These results also provide a fundamental understanding of the petrophysical responses, such as seismics, to the different geological features (e.g. fractures) and their dynamic changes with pressure, which can be converted to different depths. The knowledge gained from such correlations may lead to an improved interpretation of geophysical data for hydrocarbon exploration and production and therefore to an advanced reservoir characterization. Received: 28 January 1999 / Accepted: 21 June 1999     

松辽盆地外围中生代盆地的岩石物性 ——以突泉盆地和乌兰盖盆地为例

系统采集突泉盆地、乌兰盖盆地的地层岩石物性标本,测试了密度、磁化率、剩磁及电阻率。研究发现,由于含油气盆地勘探目标层往往含泥质、炭质成分较多,采用常规的物性标本测试方法很难获得这类地层岩石真实的物性参数,特别是电性参数。通过井旁测井模型与岩心及测井曲线对比,证明井旁测深技术是一种获取地层电性参数的有效方法。结合前人物性研究资料与本次工作结果,系统地整理了突泉盆地、乌兰盖盆地地层岩石物性参数,建立了主要地层-物性柱,分析了盆地的地层岩石物性特征,为在该地区开展非震地球物理测量提供了基础性资料。     

巴彦浩特盆地火成岩的综合地球物理解释

采用综合地球物理方法识别巴彦浩特盆地火成岩,首先利用高精度重磁资料和大地电磁测深资料,初步确定火成岩的平面位置和深度,然后利用钻遇火成岩的已知测井资料,建立人工合成地震记录,在地震剖面上标定出火成岩并分析其波组特征,采用BP神经网络进行火成岩的精细识别.研究表明,综合地球物理解释是提高反演解释精度的有效途径.     

河北省岩石物性参数相关关系及物探方法的有效组合

对河北省近3000件样品的多种岩石物性参数进行了相关分析,以此探讨物探方法的有效组合问题。结果发现,对不同的地质目标,物探方法的有效组合不同。     

MT法在鄂尔多斯盆地北部地热资源勘查中的应用

鄂尔多斯盆地北部地热资源埋藏深、温度高、储量大、开发潜力大,合理地选择物探方法可以很好地确定靶区,圈定热储构造,更精准地为钻探提供依据.由于MT法探测深度的优势,其反演电阻率特征能很清晰地反映出地热田导水导热构造的分布、产状等特征.本研究利用前期ER01、ER02地热井测井成果,重新标定ER03地热井物探解释参数,划分出4 000 m深度范围内的热储层在水平和纵向上的分布规律,圈定地热异常范围和空间分布特点,确定地下热水的富水部位及有利的勘探井位,提出下一步工作的建议.     

重、磁、电联合反演在银额盆地定量解释中的应用

依据大地电磁测深连续二维反演结果初步确定构造与地层,通过综合分析区内物性特征给定地层与岩石的物性参数,建立正演地质一地球物理初始模型,在地质、钻井、地震资料约束下进行重、磁、电联合反演,不断修改地质一地球物理模型和大地电磁测深连续二维反演结果,使重、磁正演数据和实测数据拟合度达到最佳。在银额盆地构造与地层解释中的应用结果表明,重、磁、电联合反演可以有效克服单方法解释的多解性,准确识别地质层位,大大提高定量解释的精度。     

综合物探方法在马石店隧道勘察中的应用

利用高密度电阻率法和浅层地震波法对309国道马石店隧道进行勘察,以高密度电法为主,浅层地震折射波法相辅助的方法,通过综合比较,可以查明风化层和基岩分界及隐伏构造,为勘察设计提供依据,综合物探方法达到了满意的效果。