流变学:构造地质学和地球动力学的支柱学科

地球是一动态系统,其各层圈的构造运动归根到底就是多矿物复合岩石在各种物理条件(例如,温度、围压、差应力、应变速率、应变方式等)下和化学环境(例如,氧逸度和水含量)中的形变。流变学作为研究岩石力学性质和变形行为的科学,现已成为地球动力学和构造地质学的支柱学科。本文对国际上近年来岩石流变学的最新进展做些扼要的介绍,呼吁中国固体地学界加强流变学的研究,做出经得起时间淘洗、实践检验的原创性成果来,使中国的构造地质学研究迈进国际先进的行列。     

祁阳山字型构造质疑

结合区域构造演化背景及构造变形特征,对祁阳弧形构造的形成机制进行研究。分析表明,传统山字型构造机制难以解释祁阳弧形构造的诸多特征,且前人认为变形动力来源于东西向挤压应力场,也与印支期区域构造应力场实为NWW向的构造背景不符,因此祁阳弧形构造并不属典型山字型构造。基于研究区构造活动的客观实际,提出祁阳弧形构造的可能形成机制:NW向基底隐伏断裂和NNE-NE向主干断裂分别于印支期和燕山期产生强烈左旋走滑活动,从而使区域NNE向构造线在中段产生左旋偏转成为NNW向,从而形成S形的祁阳弧形构造。这一机制可较好解释祁阳弧形构造的若干特征,如关帝庙穹窿呈NWW走向、北反射弧构造形迹不显著、北弧弧顶脱位及内弧曲率大于外弧、南弧弧顶脱位、紫云-中田-高峰串珠状穹窿的形成等。上述认识对华南地区弧形构造研究具有一定启示意义:除山字型构造作用和砥柱作用外,还应注意断裂走滑等其他构造活动对弧形构造的制约,以及多次构造活动叠加对构造形迹可能造成的影响。     

鄂尔多斯地块早白垩世构造-热事件:杭锦旗玄武岩的Ar-Ar年代学证据

在鄂尔多斯地块北部杭锦旗黑石头沟,于下白垩统砂岩之上发现了一层玄武岩。其SiO2(46.93%)较低而碱含量(K2O+Na2O=6.21%)较高,组合指数σ=8.0,含标准矿物Ne,属于碱性橄榄玄武岩。Ar-Ar激光阶段加热定年结果表明,该玄武岩具有126.2±0.4Ma的Ar-Ar年龄。年龄数据表明杭锦旗黑石头沟玄武岩形成于早白垩世,反映鄂尔多斯地块在早白垩世发生了一次构造-岩浆-热事件,这与华北、乃至整个中国东部在早白垩世发生了较普遍的构造-岩浆-热事件具有一致性。这次构造-岩浆-热事件可能引起深部流体自地下深部上涌及在地块内部运移,为各种成矿元素的迁移、沉淀、富集和成矿创造了合适条件。     

贝尔凹陷构造演化及其对沉积和油气的控制作用

贝尔凹陷是海拉尔盆地南部的一个次级凹陷,凹陷内蕴藏着丰富的油气资源,是海拉尔盆地重要的油气探区之一。贝尔凹陷经历了三期构造演化,形成了三期不同类型的原型盆地,自下而上分别为下部伸展断陷盆地、中部裂后热沉降盆地和上部构造反转盆地。复杂的构造演化形成了复杂的断裂系统,贝尔凹陷纵向上主要发育了两套断裂系统,分别是发育于下部断陷盆地的下部断裂系统和发育于中部热沉降盆地的上部走滑断裂系统,上部构造反转盆地内断裂不发育。复杂的构造样式对凹陷内沉积体系的配置也起着很重要的控制作用。本文从贝尔凹陷构造演化和构造特征研究出发,分析了沉积作用对构造活动的响应,初步探讨了贝尔凹陷构造对油气藏形成的控制作用。     

南海北部深水盆地沉积-构造的差异性及其油气意义

南海北部深水区自西向东依次分布着琼东南盆地、珠江口盆地、台西南盆地等新生代被动陆缘盆地,这些盆地经历了大致相当的从裂陷到坳陷的构造演化史,但在张裂活动过程中存在着明显的沉积-构造的差异性。构造沉降特征分析显示:在同一构造带上自西向东有盆地主要构造沉降发生的时段逐步变晚的趋势;在不同构造带上自北向南有盆地主要构造沉降发生的时段逐步变晚的趋势。这种沉积-构造的差异性对烃源岩的发育类型、分布及生储盖组合等方面有明显的控制作用,表现为:裂谷期构造沉降幅度大的盆地,陆相烃源岩发育,以陆生陆储陆盖型成藏组合为主;裂后期构造沉降幅度大的盆地,海相烃源岩发育规模较大,海生海储海盖型成藏组合及混生海储海盖型生储盖组合所占分量逐渐增多。推测渐新统湖相-湖沼相及海陆过渡相源岩和中新统海相烃源岩应是南海北部深水区油气的主要来源,陆生海储海盖型、海生海储海盖型及混生海储海盖型生储盖组合应是深水区基本生储盖组合类型。     

柴达木盆地三湖地区磁力异常形成机理研究与异常分析

柴达木盆地的油气资源丰富,近年来在该区发现了大量异常显示,但是各种异常形成机理各不相同,存在较大多解性,使得该区油气储量探明率很低.根据柴达木盆地以往开展的常规非地震勘探的现状及效果,以磁测找油机理为基础,采用磁力资料化极、剩余磁力异常提取和磁力平剖图等处理手段,对三湖地区生物气藏磁异常进行分析研究,取得明显的异常显示效果.     

神木北部矿区5-2煤层厚度及其底板高程趋势分析

为了查清神木北部矿区5-2煤层赋存特征及成因,选取了该矿区172个典型钻孔数据,用趋势分析法研究了5-2煤层的厚度及其底板高程度变化特征。结果显示:该区煤层厚度总体为南北厚中部薄,东厚西薄;底板高程为南北高中部低,东高西低;煤层厚度和其底板高程间普遍存在正相关关系。在该区构造稳定的背景下,后期改造对煤层厚度及其底板的影响很小,煤层赋存特征主要受沉积与剥蚀的控制。     

安阳矿区双全井田岩性结构与煤体变形的关系

煤体变形程度控制着煤与瓦斯突出和煤层气的可开发性,煤体结构空间展布预测是人们长期关注的焦点。以岩体力学和分形几何学基本理论为指导,以安阳矿区双全井田为例,通过计算岩体强度因子和分形维数,系统探讨了岩性结构对煤体变形的影响。研究表明,岩体强度因子和分形维数与断层和测井曲线判识的煤体结构之间存在密切关系:低强度因子和分形维数区,煤体易发生韧性变形,软煤发育;高强度因子和分形维数区,煤体(和岩体)以脆性变形为主,以断层发育为特征。这一结论为井田构造发育特征和软煤空间展布所证实。岩体力学和分形几何学的引入,为煤体结构空间展布区域预测提供了一种新途径。     

中伊朗盆地Garmsar区块Qom组沉积微相及储层特征研究

伊朗Garmsar区块Qom组形成于碳酸盐岩台地沉积环境,岩性以生物屑灰岩、含砂生物屑灰岩、泥晶灰岩为主,是典型的裂缝~孔隙型储层。利用区内野外实测剖面资料和露头岩样测试资料,对Qom组沉积相进行标识及类型划分,并对Qom组沉积微相及其平面展布特征进行分析,指出了该区域开阔台地相~高能红藻滩微相和局限台地相~泻湖夹台内滩微相是研究区储层发育的有利部位。F段中部的粒内溶孔较为发育,而溶缝主要出现在C1、C3亚段,整个Qom组构造微裂缝不甚发育。但储层孔渗条件比较差,属于中~低孔、低渗~特低渗储层,且存在严重的不均一性。为此,从沉积相与储层特征角度研究认为,中伊朗盆地Garmsar区块Qom组油气勘探存在一定的风险。     

Prediction of UT1–UTC,LOD and AAM χ<Subscript>3</Subscript> by combination of least-squares and multivariate stochastic methods

This article presents the application of a multivariate prediction technique for predicting universal time (UT1–UTC), length of day (LOD) and the axial component of atmospheric angular momentum (AAM χ ₃). The multivariate predictions of LOD and UT1–UTC are generated by means of the combination of (1) least-squares (LS) extrapolation of models for annual, semiannual, 18.6-year, 9.3-year oscillations and for the linear trend, and (2) multivariate autoregressive (MAR) stochastic prediction of LS residuals (LS + MAR). The MAR technique enables the use of the AAM χ ₃ time-series as the explanatory variable for the computation of LOD or UT1–UTC predictions. In order to evaluate the performance of this approach, two other prediction schemes are also applied: (1) LS extrapolation, (2) combination of LS extrapolation and univariate autoregressive (AR) prediction of LS residuals (LS + AR). The multivariate predictions of AAM χ ₃ data, however, are computed as a combination of the extrapolation of the LS model for annual and semiannual oscillations and the LS + MAR. The AAM χ ₃ predictions are also compared with LS extrapolation and LS + AR prediction. It is shown that the predictions of LOD and UT1–UTC based on LS + MAR taking into account the axial component of AAM are more accurate than the predictions of LOD and UT1–UTC based on LS extrapolation or on LS + AR. In particular, the UT1–UTC predictions based on LS + MAR during El Niño/La Niña events exhibit considerably smaller prediction errors than those calculated by means of LS or LS + AR. The AAM χ ₃ time-series is predicted using LS + MAR with higher accuracy than applying LS extrapolation itself in the case of medium-term predictions (up to 100 days in the future). However, the predictions of AAM χ ₃ reveal the best accuracy for LS + AR.