构造煤13C NMR 谱及其结构成分的应力效应

运用NMR(CP/MAS+TOSS)方法, 获得了不同类型构造煤的¹³C NMR高分辨谱. 在此基础上, 进行谱的拟合和峰的解叠, 求出各种碳官能团的相对含量, 并结合R_{o, max}, XRD和元素分析成果, 进一步研究了不同类型构造煤结构及成分变化的应力效应. 结果表明: R_{o, max}不仅是反映煤级的重要指标, 而且也是反映构造煤结构应力效应的有效指标. 煤大分子基本结构单元堆砌度L_c以及L_a /L_c参数的变化可以区分温度和应力对变质和变形环境的影响, 总体上反映了构造变形强弱的变化, 可以当作构造煤结构的应力效应指标. 在不同变质变形环境下由于构造应力作用形成的不同类型构造煤, 其结构及成分变化总的特征是, 除韧性变形较弱的揉皱煤外, 从脆性变形至韧性变形, 随着构造变形的增强, 芳碳与脂碳峰半高宽之比H_fa/H_fal增高, 芳碳率f_a不断增加, 脂碳率f_al却逐渐减少, 各结构成分的变化具有阶跃性和波折性的特点, 这正是构造应力对不同类型构造煤大分子结构的不同所引起的. 韧性变形较弱的揉皱煤的内部结构的变化主要反映在物理结构上. 中、高煤级变质变形环境形成的构造煤与低煤级变质变形环境形成的构造煤相比, H_fa/H_fal, f_a和f_al以及各结构成分的变化幅度更大些. 因而H_fa/H_fal, f_a和f_al等结构成分参数的变化也从某种程度上反映了煤级增高和构造煤结构成分的应力效应.     

沁水盆地煤层气构造动力条件耦合控藏效应

构造动力条件涵盖诸多要素,综合分析这些要素与煤层气成藏效应之间关系,是全面认识构造动力条件控藏效应的基础。为此,本文采用盆地分析、构造应力场模拟、镜质组光性组构、构造曲率等方法,分析了盆地构造演化、构造应力场、盆内构造分异、煤储层构造变动等与煤层气成藏效应之间关系,探讨了有利于煤层气富集高渗条件发育的构造动力特点。研究表明：燕山期是控制煤层气成藏的关键时期,该期NW-SE向近水平挤压构造应力场作用下形成的次级褶曲和高角度正断层,奠定了盆地煤层气赋存规律的总体格局,使NNE-NE向次级褶曲成为主要的控气构造类型;构造动力通过煤储层改造程度对煤储层渗透性发育特点的控制,不仅体现于镜质组光性指示面形态及其空间展布特征,也使得中等程度的构造主曲率可能提供最有利于煤层气渗流的构造条件,导致现代构造应力场高主应力差有利于煤层渗透率的发育。耦合分析认为,沁水盆地煤层气成藏效应取决于上述构造动力学因素之间的合理配置,南部仰起端的阳城北、中南部西段的安泽—沁水、中部西侧的沁源周围、东部中段的武乡西北等4个地段,可能存在有利于煤层气成藏的构造动力学条件。     

沁水盆地构造演化与煤层气成藏条件

沁水盆地构造特征及其演化历史研究认为,控制沁水盆地煤层气成藏最重要的因素是燕山期以后的构造分异,即自中、新生代以来,华北板块受太平洋板块和印度与欧亚板块碰撞远程效应的影响而发生陆内造山[1～5].这时华北大盆地内部分异,形成一系列既相互对立又相互协调的盆地-山脉或盆-岭构造单元,导致不同的构造单元煤层气保存条件的变化.     

煤层流变研究现状及发展趋势

近些年来,岩石流变已成为大陆岩石圈研究的前沿和热点之一,受到国内外越来越多的科学家的重视。由于浅、表岩石圈层中煤岩是含气、含水的多相介质有机岩,具有低杨氏模量和高泊松比的岩石力学性质,因此其流变行为与无机岩类存在很大的差异。当前,国内研究者主要通过在天然条件下的煤层流变不同尺度的观测,并进行高温高压变形实验与天然条件下煤岩流变的对比研究,用以阐明煤层流变的特征;通过观测、实验与模拟分析,获取流变参数,探讨煤层流变过程,建立流变模式,进而揭示煤层流变的机理与制约因素。在分析国内外煤层流变研究现状的基础之上,探讨了煤层流变研究存在的问题及今后的发展趋势。并认为对煤层流变的研究既可进一步丰富和发展对地球层圈构造和地球物质流动的认识,也可为煤层的合理开采、煤层气勘探开发与煤矿瓦斯突出防治提供科学依据．     

湘东茶陵地区老山坳剪切带特征及其与湘东钨矿的关系

湘东茶陵地区老山坳剪切带及其与湘东钨矿的关系是长期以来备受关注且颇具争议的问题。其争议主要表现为:(1)老山坳剪切带(断层)的性质(逆断层、正断层,还是走滑断层)及其发育机理;(2)老山坳剪切带对湘东钨矿的成矿是促进作用还是破坏作用。本文对老山坳剪切带以及湘东钨矿进行了系统地观察和测量,采用宏观、微观构造研究和矿脉统计相结合的方法进行了综合分析。结果表明,老山坳剪切带的活动主要分为两期:早期主要表现为向SE方向的伸展拆离作用,且可能与晚侏罗世八团岩体侵位密切相关,形成了透入性的强烈脆、韧性变形,特别是在糜棱岩中,由于高压流体的作用造成了一系列同期节理(R和R’节理)发育,为石英脉型钨锡矿床的形成提供了条件;后期,大致在晚白垩世及之后老山坳剪切带表现为向NW方向的逆冲作用,致使上盘(主动盘)的钨锡矿脉被推至浅部。因此,我们认为晚侏罗世八团岩体的侵位作用与老山坳剪切带的伸展拆离作用共同控制了湘东钨矿的形成。韧性剪切带中,由于高压流体作用引起局部应变速率增加,同时降低岩石强度而发生脆性破裂(如T节理,R和R’节理),而且按照破裂准则发生和扩展,该过程为成矿元素析出成矿提供了条件,这可能是剪切带成矿的重要方式之一。     

大别-苏鲁造山带在朝鲜半岛的延伸方式——基于~(40)Ar/~(39)Ar构造年代学的约束

本文结合野外构造变形特征观测,在朝鲜半岛的不同构造单元采集14件糜棱岩和片麻岩样品进行~(40)Ar/~(39)Ar年代学分析,在此基础上通过对比朝鲜半岛与大别造山带不同构造单元的变形特征,探讨大别苏鲁构造带在朝鲜半岛的东延特征,取得如下认识:朝鲜半岛中部的主要构造带在中生代经历了碰撞阶段(~210Ma)、逆冲推覆(200~150Ma)、造山后伸展阶段(140~90Ma)三个主要的构造过程;从变形期次和变形特征看,临津江构造带与大别造山带的北淮阳构造带、苏鲁构造带北部威海地区具有可比性,沃川构造带与南大别构造带有相似之处;在朝鲜半岛,自临津江带至沃川带构成了较完整的中生代碰撞造山带,即大别-苏鲁造山带的东延部分,原认为的"京畿地块"应属造山带的一部分。     

鲁西隆起与歧口凹陷耦合机制

山区固体矿产地质研究和盆地油气地质研究是地质学两个重要的研究领域,但是由于部门的划分而导致两者研究各有侧重,从而使两者研究的结合和借鉴远远不够。鲁西隆起由南至北分别展布有尼堒山-母子山、蒙山、徂莱山-新甫山-孟良岗、泰山-鲁山-沂山等四个隆起,而隆起之间则分布有泗平、汶蒙、肥城、莱芜等四个相邻的断陷,断陷与隆起之间均发育典型的铲状断裂,并控制着中新世的箕状断陷沉积;而歧口凹陷则以南大港和北大港潜山构造带为界划分为歧南、歧北、板桥三个次级凹陷,它们均呈北侧陡且深、南侧缓而浅的箕状不对称形态,具有"北断南超"的特点。其形态特征完全可以与鲁西隆起区的隆坳构造进行对比。笔者从幔枝构造的视角研究认为它们是鲁西隆起与歧口凹陷之山盆耦合形成的主要构造形迹。     

内蒙古白音敖包地区金矿成矿特征及成矿系统演化

白云鄂博北部的白音敖包地区大地构造位置跨属华北板块北缘和中亚造山带,是一个多性质动力系统转换地带。高背景Au、Ag、Cu元素地球化学异常集中分布,发现了赛乌素、比鲁特、哈沙图、西皮、阿拉格敖包等多个成型金矿床,显示为一金矿矿集区。元素地球化学特征显示金可能来自地幔深源并与沉积地层有关;热液成矿温度在140~300℃之间;矿化类型具有多样性,成矿流体具有多源性,成矿时代具有多期性;矿床成因为热水喷流沉积-热液叠加改造复合型。矿集区经历了中元古代被动陆缘裂谷-热水沉积金成矿系统、早古生代活动陆缘的俯冲-沉积/造山金成矿系统、晚二叠世-三叠纪活动陆缘的碰撞-造山金成矿系统、燕山期构造体制转换-热液叠加金成矿系统、新生代表生变化金成矿系统等5个次级分支系统的顺序演化和叠加。     

北京潮白河冲洪积扇地下水水化学的分层分带特征

为探讨北京潮白河冲洪积扇第四系地下水系统水化学分布特征,依据地层结构及水文地质条件,于2008年枯水期采集浅、中、深层水样293组,用于水化学分析。利用数理统计法计算了总硬度、溶解性总固体、氨氮、铁、氟、硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物、重碳酸根、硫酸根等10种组分上、中、下游不同含水层的算术均值和均方差。结果表明,浅层地下水除了NO3–外,其余9种组分的算术均值均呈现由上游到中下游增大的趋势,均方差则中游较上游和下游大;整个冲洪积扇地下水均属偏碱性水,水化学类型多样,由上游的HCO3-Ca·Mg型逐渐过渡到中下游的HCO3-Ca·Na·Mg型和HCO3·SO4-Na·Ca·Mg型;随着往下游径流,地下水的化学类型趋于复杂多样,Cl–、矿化度和硬度等组分浓度升高。TDS、硬度、Cl–、NO3–和电导率均与取样深度呈反相关关系,pH值则与深度成正相关。水化学结果显示冲洪积扇地下水具有良好的分层分带特征,上游地区水质均一性高,是单一含水层结构,上下贯通,水动力条件好的反映,而中下游水动力条件较差,含水层分层明显。从测试组分的浓度分布范围和数值来看,均表现出浅层水样中层水样深层水样。地下水质量表现为上游好于中游,中游好于下游,分带特征明显。组分含量较高的样点和超标点绝大多数为浅层水样,这一点反映了中下游地区较强的人为输入和多源补给的特征。     

煤的变形产气机理探讨

对煤在不同变形机制作用下的化学结构变化与产气等方面的研究成果进行了调研分析,对比总结了国内外有关煤的高温高压实验,提出了一些新的认识和研究方向。①研究表明,不同的变形作用,如脆性变形和韧性变形对煤分子的结构演化趋势和影响机理明显不同;②在煤的高温高压实验方面,许多实验过程都发现了气体的产生,但因实验设计温度过高,超过实验煤的热解甚至裂解温度,因此造成对产气机理的多解性,即气体是煤热解甚至高温裂解产生的,还是由于煤发生变形作用产生的,或者两者均有贡献。利用次高温高压实验探讨变形作用能否促使气体的产生是可行的。综合前人的研究成果认为,煤在构造应力作用下发生变形时能够产生气体,这可能是超量煤层气的来源之一。同时,产出的超量煤层气的赋存状态可能并非仅仅是传统观念的物理吸附,而可能是以低键能的化学键形式存在于煤体结构中。