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柴达木盆地北缘断裂构造分形特征与油气分布关系研究 总被引：15，自引：5，他引：15
本文应用分形几何理论对柴达木盆地北缘断裂体系的分布进行了定量研究,在研究标定尺度范围内,该区断裂体系的平面分布具有良好的统计自相似性和分形特征,在双对数坐标系中,用最小二乘法进行直线拟合的相关系数平方(R2)均在0.97以上。该区4个已知油气田断裂构造的分维数D值均大于1.3,明显高于整个区域内4个反射层的断层分维数(平均D=1.218)。可以认为断裂构造的分维值大于1.3的部位是该区油气聚集分布的有利区。断裂体系分数维值越大的地区,有利于油气藏的分布,其单位面积内的油气地质储量越高。 相似文献
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循环应力比和振动频率对盐渍土微观结构影响分析 总被引：1，自引：1，他引：0
以青海省察尔汗地区盐渍土为研究对象, 借助扫描电子显微镜（SEM）设备和颗粒孔隙及裂隙图像识别与分析系统（PCAS）, 应用图像分割原理和分形理论, 对交通循环荷载作用下的盐渍土微观结构进行研究, 探讨不同循环应力比和不同振动频率下孔隙分布特征及其微观机制。结果表明： 循环应力比R由0.375增加到0.75, 临界破坏动应变由2.32%增高到3.17%, 动载循环次数相应减少; 振动频率f由0.5 Hz增加到2.0 Hz, 临界破坏动应变由2.82%减小到2.48%, 动载循环次数相应增多; 盐渍土孔隙参数随循环应力比的增大, 孔隙尺度分维值Dv 增长了0.12, 概率熵Hm 减小了0.017, 孔隙的形态分形维数D减小了0.27, 平均形状系数F增加了0.14, 变化规律较明显; 随振动频率的增大, Dv 增长了0.014, Hm 减小了0.002, D变化了0.06, F变化了0.003, 变化规律不明显; 在动荷载作用下, 试样的孔隙空间排列与宏观上的褶皱鼓状变形具有一致性。通过未加载试样与加载后试样的微观结构参数变化对比, 从循环应力比和振动频率对盐渍土微观孔隙特征的影响到宏观变形的相互作用机制进行了系统分析。 相似文献
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断裂带是一个宽度、长度和高度均与断距呈正比关系的三维地质体,具有典型的二分结构：即断层核和破碎带。断层核由多种类型的断层岩和后期胶结物组成,具有分选差,粘土含量高,颗粒粒径小等特征,表现为具有比围岩更低的孔渗性。破碎带同围岩相比发育大量的裂缝,裂缝的密度随着离断层核距离的增大而逐渐减小,孔渗性较高。断层岩类型取决于断移地层的岩性、成岩程度和断裂变形时期。对于同生断层而言,泥岩和不纯净的砂岩主要发生泥岩涂抹作用;纯净砂岩发生解聚作用,形成颗粒重排的变形带。中成岩阶段发生断裂变形,泥岩发生泥岩涂抹作用,不纯净的砂岩发生碎裂作用和层状硅酸盐涂抹作用,形成碎裂岩和层状硅酸盐 框架断层岩;纯净砂岩主要发生碎裂作用,形成碎裂岩。晚成岩阶段发生断裂变形,碎裂作用成为主要的变形机制,泥岩破碎形成大量断层泥,不纯净的砂岩和纯净的砂岩均形成碎裂岩,其中纯净砂岩形成的碎裂岩由于石英的压溶胶结变得更致密。因此不同成岩阶段、不同岩性形成的断层岩类型不同,泥岩涂抹的排替压力高于层状硅酸盐 框架断层岩和碎裂岩,即使都是碎裂岩,其渗透率相差7个数量级。从断裂带结构看油气运移和保存,断层垂向封闭主要靠剪切型泥岩涂抹的连续性,侧向封闭能力取决于断层岩物性,物性很高的碎裂岩自身封闭能力很差,依靠两盘岩性对接封闭油气,最小断距决定油水界面位置。物性很低的断层岩一般能封住一定高度的油气柱,其是断裂带中泥质含量的函数。断层在储盖层段变形机制差异,决定了断裂输导与封闭油气的耦合,即破碎带双向输导充注,盖层段剪切型泥岩涂抹顶部封闭,断层核遮挡成藏。 相似文献
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分形是指具有自相似性或膨胀对称性的几何现象,即:局部与整体在形态、功能和信息等方面具有统计意义上的相似性。适当放大或缩小分形对象的几何尺寸,整个结构不改变,称为标度不变性。定量描述上述相似性的参数是“分维”(“分数维”)。分形和分维是研究无规则现象的数学理论和方法。由于地球科学中有规则的现象是特殊的、近似的,而无规则现象是普遍存在的,因而分数维在地球科学中有广阔的应用前景。 1.断层体系的分形研究一般认为断层体系具有最典型的分形结构。在研究图形的自形相似性时,应用“数盒子法”,其实质是:应用一个正方形的“盒”来覆盖被析对象的图形。当图形具有相似结构时,在盒边长L和覆盖时所需的盒个数N(L)之间存在着一定的关系式,即N(L)和LD之间存在着一定的定量关系,其中D为分维的数值。在实际应用时,将覆盖 相似文献
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确定裂陷盆地伸展量的分数维法 总被引：1，自引：0，他引：1
脆性断层群落的位移具有分数维牲特征，此特征可以用于建立一种裂陷盆地伸估算的新方法，即分数维法。这种方法可以用于在地震反射剖面上不可的小型断层之寂滑移造成的伸展量大小，计算结果可以约合不同计算方法之间的差异，阐明小型断层在区域裂陷作用变形过程听重要意义。以二连断陷盆地群伸展量的确定为例，详细地介绍了这种方法的使用原理和步骤。 相似文献
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基于多重分形理论的多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分析 总被引：5，自引：0，他引：5
为阐明青藏高原多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分布(PSD)非均匀性和异质性的变化特征, 在青藏高原长江源区, 根据高寒草甸的退化梯度, 选取了未退化区域、 轻度退化区域、 中度退化区域、 重度退化区域和极重度退化区域, 测定了高寒草甸退化过程中土壤的粒径分布、 饱和导水率、 孔隙度与有机质含量. 运用多重分形理论, 并结合土壤颗粒分布与土壤理化特性等参数的相关性进行分析, 为高寒草甸退化对长江源高寒土壤性质变化的影响的定量研究提供一种精确的分析方法. 结果表明: 随着青藏高原多年冻土区高寒草甸退化程度的增加, 土壤颗粒呈粗粒化趋势, 多重分形参数中容量维数(D0)随之增大, 表征PSD宽度随之增大; 信息维数(D1)、 信息维数/容量维数(D1/D0)、 关联维数(D2)、 奇异谱宽(Δα)可从不同角度反映的土壤PSD的非均匀性与局部异质性随着高寒草甸退化有先增大后减小的趋势, 中度退化区域的土壤PSD不均匀性最大. 研究发现, 研究区土壤多重分形参数与细砂含量、 土壤的孔隙度、 有机质含量具有较明显的相关性. 多重分形参数能准确描述高寒草甸退化过程中土壤粒径分布的细微差别, 可作为反映土壤性质的潜在指标. 相似文献
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A fundamental yet still unresolved puzzle provided by cataclasis is whether particle size reduction mostly progresses through time by the same fragmentation mechanism or not. Available field, laboratory and numerical modelling results on the evolution of cataclastic rocks are still controversial. The evidence that cataclastic rocks exert a primary control on the frictional strength, stability, seismic velocity and permeability properties of fault zones encourages further research on cataclasis. Here, we report data on particle shape from natural cataclastic rocks in poorly layered carbonates in the Apulian foreland of the Southern Apennines of Italy. Particle shape analyses show that particle angularity decreases with increasing size and, for a given size class, it decreases with increasing fractal dimension of the particle size distribution. These results offer support to the temporally and spatially variable nature of rock comminution. 相似文献
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建立颗粒粒径的质量分布分形模型,收集不同堆石坝工程32条堆石料级配曲线,统计分形维数D的分布特性。各堆石坝工程堆石料级配具有良好的分形特性,可考虑将D作为反映和描述堆石料级配特性的新指标,D在2.348～2.699之间,大多数堆石料的分形维数在2.6左右。以古水垫层料为研究对象,设计了6组不同分形维数的级配曲线,采用随机颗粒不连续变形方法（SGDD）研究不同分形维数对堆石料压实性能和宏细观力学特性的影响。分形维数从2.0到2.8,孔隙比呈先减后增趋势,在D =2.7时压实性能最优,而力链的非均匀程度随分形维数的增大而增大。综合考虑试样压实性和力链的非均匀程度,确定D =2.7时的级配为优化级配。 相似文献
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利用Wille Geotechnik环向剪切仪对3种不同粒径的珊瑚砂进行了大剪切位移的环向剪切试验,探讨了颗粒破碎对珊瑚砂强度和残余应变发展的影响。试验结果表明：颗粒破碎随着剪切位移的增加逐渐增加,且初始粒径较大的均匀级配珊瑚砂粒径越大颗粒破碎越多。颗粒破碎对峰值强度和残余强度无影响,但对珊瑚砂的体积应变有显著影响,颗粒破碎较多的试样其体积应变也较大。建立了考虑长宽比、球形度和凹凸度的分形维数计算公式。由于颗粒破碎后颗粒形状在全粒径范围内的自相似性和无尺度性,考虑颗粒形状与不考虑颗粒形状的公式计算得到的珊瑚砂分形维数基本一致。 相似文献
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珊瑚单颗粒破碎特性与珊瑚砂高压缩性、剪缩性及良好蠕变性等宏观力学行为密切相关。珊瑚颗粒的应变率效应对于不同形式荷载作用下珊瑚砂强度与变形特性研究具有重要意义。对约300颗珊瑚颗粒进行0.1～50 mm/min位移速率下的单颗粒破碎试验,探讨加载应变速率对颗粒破碎强度、破碎模式、破碎能量及破碎分形的影响。结果表明,珊瑚颗粒破碎强度服从Weibull分布规律,且特征破碎强度随应变率的提高非线性增大;随着加载速率的增大,颗粒主劈裂破坏往往先于棱角的局部碎裂和表面研磨,相应的荷载?位移曲线呈现出由峰前“多峰”向峰后“多峰”现象转变;珊瑚颗粒破碎能量密度和破碎分形维数同样具有明显的应变率效应,且均与对数应变率呈线性正相关关系,表征能量耗散和破碎程度均随加载应变率的增大而增大。 相似文献
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ABSTRACT Laboratory experiments on rock faulting show that processes of particle comminution in fault rocks are influenced by several parameters, including fault strike and normal stress across faults. In nature, normal stress across faults increases with increasing transpressional strike of faults. Accordingly, different structural fabrics and particle size distributions are expected for cataclastic rocks that have developed along faults with different transpressional orientations and comparable displacements within regional-scale strike-slip fault zones. Adjacent bands of cataclastic gouge and breccia were analysed from four small-scale fault zones. All have comparable displacements and very similar protolith (i.e. shallow-water limestone), structure, kinematics, size, and tectonic environment, but different transpressional strikes within the regional-scale left-lateral Mattinata strike-slip fault, Italy. An inverse linear relationship is found between fault transpressional angles and fractal dimensions of particle size distributions from cataclastic rock samples. 相似文献
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The use of the fractal dimension to quantify the morphology of irregular-shaped particles 总被引：3，自引：0，他引：3
For several decades, sedimentologists have had difficulty in obtaining an efficient index of particle form that can be used to specify adequately irregular morphology of sedimentary particles. Mandelbrot has suggested the use of the fractal dimension as a single value estimate of form, in order to characterize morphologically closed loops of an irregular nature. The concept of fractal dimension derives from Richardson's unpublished suggestion that a stable linear relationship appears when the logarithm of the perimeter estimate of an irregular outline is plotted against the logarithm of the unit of measurement (step length). Decreases in step length result in an increase in perimeter by a constant weight (b) for particles whose morphological variations are the same at all measurement scales (self-similarity). The fractal dimension (D) equals 1.0-(b), where b is the slope coefficient of the best-fitting linear regression of the plot. The value of D lies between 1.0 and 2.0, with increasing values of D correlating with increasing irregularity of the outline. In practice, particle outline morphology is not always self-similar, such that two or possibly more fractal elements can occur for many outlines. Two fractal elements reflect the morphological difference between micro-scale edge textural effects (D1) and macro-scale particle structural effects (D2) generated by the presence of crenellate-edge morphology (re-entrants). Fractal calibration on a range of regular/irregular particle outline morphologies, plus examination of carbonate beach, pyroclastic and weathered quartz particles indicates that this type of analysis is best suited for morphological characterization of irregular and crenellate particles. In this respect, fractal analysis appears as the complementary analytical technique to harmonic form analysis in order to achieve an adequate specification of all types of particles on a continuum of irregular to regular morphology. 相似文献
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煤的孔隙-裂隙结构特征是研究储层渗透性的关键问题。为了定量描述孔隙-裂隙结构的复杂程度,以黄陇侏罗纪煤田永陇矿区郭家河井田原生结构煤和碎裂结构煤为研究对象,基于压汞实验数据和扫描电镜（SEM）图像,采用Menger分形模型和计盒维数方法,分别计算不同煤体结构煤的孔隙-裂隙分形维数;同时采用不同孔径段的孔隙体积比作为权重值,计算得到孔隙综合分形维数,探讨孔隙-裂隙结构分形维数和渗透率之间的关系。研究结果表明,脆性构造变形作用对孔隙整体复杂性,裂隙孔、渗流孔复杂性以及微观裂隙复杂程度均具有积极改造作用,对吸附孔结构复杂性具有均一化作用;微观裂隙分形维数与渗透率具有较高非线性关系,脆性构造作用改造下形成的碎裂煤,其具有的孔隙-裂隙结构优势配比是决定储层高渗透性的关键。因此,建议优先考虑弱脆性变形的碎裂结构煤为主体的断层、向斜和背斜区域进行煤层气抽采。 相似文献
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采用6种不同缩尺方法将同一条现场级配曲线缩制成不同的数值模拟级配曲线,建立以不同粒径范围内颗粒数为测量数的分形模型,研究了颗粒级配分布的分形特性;基于颗粒流方法,生成与级配曲线相对应的6组数值试样进行双轴压缩试验,研究了缩尺方法对数值试样宏观力学特性及细观力学响应的影响;并讨论了颗粒级配分布的分形特性与数值试样力学特性之间的关系。结果表明：采用不同方法缩尺后数值试样的颗粒级配分布具有分形特性,分维数D为1.463～1.783;随着缩尺方法相似比尺M的增大,数值试样中细颗粒数量增多,粗细颗粒的充填关系得到改善,力学特性逐步提高;颗粒级配分布分维数D与数值试样力学特性指标之间存在较好的线性关系。 相似文献
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钙质砂是远洋地区港口、机场和民用建筑等构筑物的天然地基材料。通过钙质砂一维压缩蠕变试验和微观结构测试,发现了蠕变前后表面孔隙面积减小且呈分散分布的规律以及试验过程中试样瞬时变形、快速变形和衰减变形特征与粒径的高度相关性;利用基于分形理论改进的相对颗粒破碎率和质量分形维数描述了蠕变前后颗粒破碎程度,得到了分形维数和蠕变与时间的衰减形态曲线关系以及宏观质量分形维数和微观表面分形维数的线性关系,并在此基础上对单一粒径组钙质砂蠕变过程中的分形破碎行为进行了多尺度分析和宏微观跨尺度关联性研究,获得了蠕变过程中颗粒破碎发展以及微观孔隙变化规律,证明了钙质砂蠕变过程中的颗粒重组排列、破碎和研磨行为,揭示了钙质砂蠕变机制。 相似文献