基于深部地球物理信息的构造变形岩相分类研究

“构造变形岩相”填图方法的创立和应用为老矿区深部及外围的找矿工作指明了方向,在实践中取得了显著的效果,需要大力推广和深入研究。对于构造变形岩相带的深部结构认识,需要依靠地球物理信息的解译。与地球物理场性质相类似,构造变形岩相带也是一个现存的地质体;物探工作目的是要探测和揭示构造变形岩相带的埋深、轮廓、内部结构构造等特征,为确定其形成时间和演化过程提供依据。由于地质与地球物理的复杂时空关系,如果仅以新鲜岩石标本物性参数的差异作为判别标志,难以提高地球物理方法的分辨率和有效性。结合构造变形岩相进行综合解译,更能提高解释推断成果的多学科融合性。作为终极勘探目标,需要紧密结合构造控矿级序,建立构造变形岩相带的三级分类标准,提取对应的地球物理信息:一级构造变形岩相带为目标物所处的构造单元及构造应力场,及其所对应的区域地球物理场特征,如隆凹构造相间的伸展构造域;二级构造变形岩相带为目标物所处的控矿构造体系,及其所对应的矿田地球物理场特征,如岩浆核杂岩隆起-拆离构造系统;三级构造变形岩相带为目标物所在的有利成矿构造部位,及其所对应于关键剖面的地球物理特征,如侵入岩体与围岩的接触带或者含矿断裂带等。选择国际流行的典型金属矿床类型,介绍了三级构造变形岩相带的地球物理组合信息特征及其分级利用操作流程,为有效应用地球物理勘探方法开展深部找矿预测提供了范例。     

干燥、饱油和饱水条件下砂岩地震波速的实验研究

岩石的地震波速度是浅部地层地下识别和区域构造研究的基础.哈密地区是我国重要的产油区域之一.本文利用Autolab2000岩石物性测试仪器,研究了0~200 MPa(约0~7000 m地下深度)下干燥、饱油与饱水三种状态时的砂岩地震波速度,得到了四组砂岩样品在三种状态下的纵横波速度与压力的拟合关系式.实验发现:在三种不同状态下,砂岩样品的纵横波速度都与压力呈对数关系;对于纵波,干燥下的波速明显小于饱油与饱水,但是饱油与饱水两种状态下岩石的纵波速度差异很小,饱水时的纵波速度略大于饱油;对于横波,低压下三种状态的地震波速度基本没有差异,在高压下,饱油与饱水样品的横波速度明显小于干燥样品.     

致密砂岩波速各向异性及弹性参数随围压变化规律的实验研究

为研究致密砂岩储层弹性波速度各向异性及弹性参数随围压的变化规律,应用地质力学研究所从美国New England Reaearch Inc引进的Autolab2000岩石物性实验设备,对采自长庆油田延长组储层的3组典型致密砂岩,对其X、Y、Z三个方向分别取样,进行了不同孔隙介质(干燥、饱水及饱油)条件下弹性波速度随围压(5~180 MPa)变化规律的实验研究工作,得到了X、Y、Z三个方向分别在干燥、饱水及饱油时的弹性波速度,并对X、Y、Z三个方向的各向异性进行计算和对比分析.同时根据测得的弹性波平均速度得到样品的弹性参数随围压的变化规律,对实验曲线进行拟合,获得不同孔隙介质条件下弹性波速度、各向异性、弹性参数随围压的变化规律及其拟合公式.结果表明,垂直方向速度值最低,横波各向异性指数小于纵波各向异性指数;随着围压的增加,致密砂岩波速增大,其各向异性以幂函数形式减小,体模量、弹性模量、剪切模量和拉梅常数以对数函数形式有不同程度的增加,泊松比因所含介质不同而有不同的变化趋势,除个别线外,拟合系数皆在0.956以上.在围压高于140 MPa时,干燥、饱水和饱油状态下的泊松比皆在0.24左右.     

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。     

构造摩擦热的初步研究

构造摩擦热是地质学中的重要基础理论问题。构造摩擦热可使岩石软化,加速岩石的形变作用,还可导致岩石的变质甚至熔融作用,发生同步的地球化学作用。许多内生矿床的形成,都与构造摩擦热有关。本文通过对构造摩擦热的数学计算和分析,认为构造摩擦热的大小与摩擦面两盘岩石的滑动速度和正压应力相关,且滑动速度是决定因素。摩擦力的大小和破裂面与σ１的夹角θ及外力大小有关。在同一应力场中,摩擦热随着θ角而变化。当σ１＝５０ＭＰａ,μ＝１情况下,当θ≈３０°时,单位体积大约可产生１～２℃的升温效应。     

陆内岩浆核杂岩隆起-拆离构造——胶东地区研究实例

在胶东地区金矿矿田构造研究的基础上, 把岩浆核杂岩和拆离构造联系起来, 提出陆内岩浆核杂岩隆起-拆离构造的新模式, 并认为中生代该区不发育变质核杂岩构造。经过10多年的构造变形蚀变岩相填图、岩浆岩结构构造填图和古地磁研究、运动学测量, 结合地球物理资料分析发现, 胶东地区典型的玲珑岩浆核杂岩隆起-拆离构造显示出长垣状、拱曲形态的穹窿, 表现为: ①穹窿核部由多期和多构造性质的花岗质杂岩组成; ②花岗杂岩体被断层圈闭, 这些中低角度铲状形态的拆离带剪切断裂, 其宽大的破碎岩带显示了韧-脆性变形叠加, 发生岩浆期后热液交代蚀变矿化作用; ③拆离断层上盘岩石围绕岩浆核分布, 由基底变质岩和中生代沉积岩组成, 呈滑脱凹陷状态。岩浆核杂岩隆起-拆离构造是符合东亚陆内构造岩浆活化背景的一个新模式。通过岩浆核杂岩隆起-拆离构造研究, 提出岩浆隆起和拉分盆地属于同一构造系统, 挤压构造岩浆隆起和引张拆离凹陷带是应力场转化过程的产物, 而拆离铲式断裂和脆-韧性叠加的构造岩带是成矿预测的目标, 并把区域成岩成矿规律作为直接观测和勘查的标志, 在区域地质成矿规律研究、地质调查、成矿预测等方面具有广泛推广价值和示范引导意义。     

三维地应力场的有限元模拟及其在隧道设计中的应用

现场地应力测量地点与工程所在位置,往往有一定距离,因而测点处的地应力常常不能代表工程所在位置的地应力状态.特别是在地形起伏及构造复杂的地区尤其如此.为此,本文通过三维地应力场的反演模拟,由测点处的地应力测量结果推知工程所在地点--青藏铁路羊八井隧道轴线上的地应力状态,为隧道的设计提供了地应力依据.     

地质科技计划管理信息系统简介

《地矿系统地质科技计划管理信息系统》(简称PMIS)软科学项目成果,由地矿部地质力学研究所和中国地质科学院科技处共同研制开发,具行业特色,适用于地矿系统科技计划的计算机管理,能实现地质科技计划的项目名称、内容、来源、经费、负责人等信息的检索、统计等计算机化自动管理,适当修改,也可在有色、冶金、建筑等行业的科技计划管理部门推广使用。     

基于Hi-net短周期地震波形资料的汤加地区Lehmann间断面研究

上地幔低速带底部的Lehmann间断面的存在形态及其性质的研究对于认识岩石圈与软流圈的耦合关系以及相关的地球动力学过程具有非常重要的意义.本文收集了自2004年以来汤加地区的深度介于75~150 km,震级介于Mb 5.0~6.0的6个地震的日本Hi-net台网记录的短周期波形资料;根据N次根倾斜叠加方法对波形资料进行叠加处理获得的相对幅度灰度图,提取出离源下行的SdP转换震相,最终获得了近源230 km深度附近的6个转换点;进而据此发现汤加地区下方的Lehmann间断面存在深度及较小的水平变化,这意味着该间断面可能是从位错蠕变的各向异性区向扩散蠕变的各向同性区转换的边界.     

北京千灵山生态修复边坡稳定性研究

开采形成的矿山岩质高陡边坡,造成山体缺损、水土流失、生态破坏,容易产生边坡失稳、崩塌滑落等地质灾害,急需进行生态修复治理。本文以北京市西郊千灵山生态修复岩质高陡边坡为例,根据地质雷达实测剖面分析及室内试验得到的岩体内部结构信息和岩石力学参数,建立了生态边坡的地质力学模型,并用有限元强度折减法对千灵山岩质高陡边坡生态修复前后的稳定性进行了模拟计算。结果表明,非降雨、降雨（饱水）条件下自然岩石边坡和生态修复后的边坡其安全系数分别为17、12.5、5、2;边坡变形以坡脚和生态带区域的中下部位最大,边坡潜在滑动面主要沿坡脚45＆#176;方向上扩展。因此,岩石边坡坡脚和生态带区域的中下部位应是重点加固区,需通过锚杆加固和有效排水对之进行处理。