地震机理的地球系统科学研究及预测实践     

曾佐勋  陈志耕  鲁成东  杨屿  陈康力  向世民  代青沁  张骏  邓延廷  付燕  杜秋姣  刘立林  杨巍然 《地学前缘》2021,28(6):263-282

本文提出了一个新的地震机理模型:高温高压高导低速流变体震源腔(简称震源腔)与闭锁断层组合模型。高温高压下的软流圈物质在复杂相变空间中,受到温度场中的异重流作用和受迫振动作用而形成深源震源腔。随着软流圈物质上涌, 幔汁在温度差和压力差驱使下,涌入地壳中的物理空间,形成浅源地震震源腔。由于温度升高使得腔体内岩石部分熔融或全部熔融,释放出大量气液流体,拓展腔体空间范围,同时提升腔体内压。当腔体内部有效压力(即内压与上覆地壳压力之差)达到腔体边缘或者上方与脆性活动断层交会部位的岩石破坏强度时,震源腔便进入临界状态。当软流圈物质上涌继续向腔体内供能,或者由于星体连线在震源区造成触发作用,便引起震源腔的隐蔽爆炸,即隐爆,释放腔体内部积累的能量,同时释放区域构造应力场作用于闭锁断层积累的应变能。 腔体隐爆释放能量与腔体规模正相关。闭锁断层释放应变能与闭锁断层规模、闭锁区大小以及区域构造应力场强度相关。震源腔与脆性活动断层交会部位,是潜在震源位置。多年观测资料表明,震源腔从进入临界状态到隐爆,一般经历1~13天,平均7天。长期观测表明,潜在震中区在震前经常出现干旱、气温升高、海温升高、大量水汽释放等异常现象。通过超低频地震仪监测、重力波作用于水汽形成的地震云的观测、次声波的监测、卫星重力异常反映的高程面垂向震荡监测、以及地基卫星导航系统地面升降监测等,都显示出震源腔进入临界状态后的胀缩震荡引起震中及其外围地面的垂向振动。文中还给出了震源腔体隐爆遗迹的直接证据。  相似文献   

塔中区块高温高压裂缝性气藏封堵层气蚀剪切失效机理          下载免费PDF全文

苏晓明  吴若宁  赵常举  王启任  袁媛  熊汉桥 《地质科技通报》2022,41(4):21-29

为了深入了解塔中区块高温高压裂缝性气藏封堵层失效问题, 基于储层特征和流体特性的深入分析, 结合封堵层微尺度物理结构特征, 对高温高压裂缝性气藏封堵层失效特征进行了研究, 提出了封堵层气蚀剪切失效概念, 构建了封堵层气蚀剪切失效的物理模型, 并借助颗粒物质力学和液桥理论, 对封堵层气蚀剪切失效过程进行了深入研究, 并基于反向气蚀原理, 开展了室内反向承压实验研究。研究结果表明, 裂缝性封堵层"气蚀剪切"失效作为一种气藏封堵层特有的失效模式, 其发生过程分为3个阶段: 气体扩散降黏破坏、气蚀剪切剥离破坏和气液置换错位剪切破坏; 正向承压6 MPa的统一封堵层, 对于不同属性的流体其抗剪切破坏能力不同, 当反向驱替流体由柴油转变为氮气时, 封堵层的反向承压值由原来的2.0 MPa(22 min)和2.5 MPa(30 min)分别减小到后来的1.5 MPa(10 min)和1.0 MPa(12 min), 综合抗剪切性能降低了约50%, 表明气体具有与液体不同的破坏能力和机制。   相似文献   

咸化湖盆中酸性流体对碎屑岩储层的改造作用   总被引：1，自引：0，他引：1  

黄成刚  袁剑英  曹正林  张世铭  王莹  佘敏 《地球科学与环境学报》2014,(3)

柴达木盆地西部南区新生界主要为咸化湖盆沉积,咸化环境提高了其烃类转化率,但其对储层的控制作用尚待进一步明确。通过高温高压试验模拟了地层条件下成岩流体与岩石矿物之间的物理化学作用,进而研究咸化环境中有机质演化过程中产生的有机酸对储层的改造作用。结果表明:酸性流体对岩石矿物的溶蚀作用增加了其孔隙度,但渗透率的变化存在差异性;当岩石中含有石膏和铁白云石时,铁白云石在石膏的催化作用下极易发生溶蚀作用,反应生成的Fe2+、Mg2+促进了高岭石向针叶状绿泥石的转化,从而堵塞孔隙喉道,造成岩石渗透率的下降;岩石中石膏的发育是造成高温高压地层中方解石发生沉淀的主要原因,相同条件下石膏比方解石更易溶解,其产生的过饱和钙造成方解石的沉淀,但岩石的孔隙度有所增大,因为方解石的沉淀作用造成的储集空间减小量小于石膏和长石等易溶矿物溶解造成的储集空间增大量。  相似文献   

高温高压条件下水镁石相变的拉曼光谱研究     

王世霞  郑海飞 《矿物学报》2012,32(3):349-352

本文应用金刚石压腔装置结合拉曼光谱分析技术原位观测了高温高压条件下水镁石的结构变化特征。结果表明：常温升至300℃过程中,随温度升高,水镁石中表征H-O对称伸缩振动的3652 cm-1拉曼特征峰向低波数移动,拉曼特征峰波数与对应的体系温度呈现良好的线性相关关系。常温条件下体系加压过程中,当压力升高至1.19 GPa时,水镁石中表征H-O振动的3652 cm-1拉曼峰向高波数移动并逐渐消失,同时产生表征方镁石的1078 cm-1拉曼特征峰,表明水镁石脱水相变为方镁石。随后压力降低过程中,表征水镁石H-O振动的3652 cm-1拉曼特征峰没有重新出现,脱水相变过程不可逆。  相似文献   

H₂O-CO₂-NaCl体系石英溶解度模型(适用于高达1000℃、1.5GPa的高温高压环境)     

卫清  段振豪  毛世德 《岩石学报》2012,28(8):2656-2666

石英在热水溶液中的溶解度对地球化学和岩石学的研究都极为重要.我们提出一个能够适用于H2O-CO2-NaCl 复杂流体成分,高温高压(0～ 1000℃,0～ 1.5GPa)条件下的石英溶解度计算模型,形式如下:logmSiO2=A(T)+B(T)·logMH2O/V*H2O+C(t)? logxH2O 其中A(T)、B(T)、C(t)均为温度T(K)和t(℃)的多项式.xH2O和V*H2O分别代表流体中水的摩尔分数和有效偏摩尔体积.V*H2O值由公式Vmix=xHOV*H2O+∑xsVs计算得到.其中,Vmix代表流体混合物的摩尔体积,由Mao et al.(2010)的最新模型计算得到,xs和Vs分别代表溶质的摩尔分数和本征体积.具体采用VCO2=29.9cm3/mol、VNaCl=30.8cm3/mol.本模型精度较前人模型有所提高,并且适用深达下地壳的温度-压力-成分环境,如:巴罗式变质带、板块俯冲带等.另外,本模型可被用于建立石英地质温度计,加深人们对于石英脉及有关矿床成因的认识,并且可用来指导实验及工程.本模型的在线计算程序可通过以下网站获得:www.geochem-mode1.org.  相似文献   

布里渊散射及其在地学中的应用进展     

王燕  李和平  王攀 《矿物学报》2014,(2):283-289

布里渊散射通过测定光的频移,精确计算物质的声速、弹性系数、弹光系数、折射率、绝热体弹模量,极化率,绝热方程等一系列基本的物理量。以这些物理量为基础,可以得到物质的相变、结构,以及地球深部及行星内部物质的组成、状态、性质等信息。声速和弹性对于压力的依赖性对模拟地球的成分和演化具有重要作用。本文介绍布里渊散射的产生和原理,从不同温度、压力的角度阐述了布里渊散射在地球科学中的应用,对目前该研究存在的问题作出了评述,并对布里渊散射光谱的发展趋势进行了展望。  相似文献   

机器学习在矿物结构搜索及性质预测方面的应用     

张瑜  宋建  吴忠庆 《矿物岩石地球化学通报》2023,(1):43-60+6

研究矿物在高温高压下的结构及其物理、化学性质是了解地球内部物质组成及动力学演化的基础。实验观测和理论计算是目前最主要的两种方法，前者受技术的局限，高温高压下的数据点比较匮乏；后者容易实现高温高压，但计算精度和效率往往难以两全。基于上述问题，机器学习作为一种很有前景的工具，与第一性原理计算相结合，能够精确、高效地预测矿物结构及各种性质。本文首先介绍了构建机器学习势的一般流程，对目前应用广泛的深度势能方法进行详细阐述。然后探讨了机器学习方法在计算矿物物理领域中的应用，如矿物新相结构搜索、热力学性质和输运性质预测、元素配分及同位素分馏等，并分析了机器学习方法相比于传统方法的优势。最后对机器学习方法目前存在的不足进行了简单总结并对其应用前景提出展望。  相似文献   

地核温压条件下铁的深度学习分子动力学模拟     

杨俊逸  何宇  孙士川 《矿物岩石地球化学通报》2023,(5):1188-1197

铁(Fe)是地核中的主要元素，研究铁在地核温压条件下的状态方程及热力学性质对理解地核至关重要。为高效地构建出准确和稳健的势能面模型，本文使用第一性原理数据为初始数据，利用深度势能生成器对地核内温压下构型进行采样，通过深度神经网络训练出深度学习势，完成对大体系超胞的深度学习分子动力学高精度模拟。所构建的地核温压下铁的深度势能，与第一性原理计算结果相吻合。利用该势能，可实现内核温压下超过10000原子体系的高精度分子动力学模拟，计算出密堆六方(hcp)和体心立方(bcc)结构铁的密度和状态方程。本文利用深度势能方法提高了计算效率、保证了计算精度同时可利用于大规模体系、多晶体系，为更接近地球内部条件物质状态、性质的模拟打下基础。  相似文献