基于沉积过程的数字岩石建模方法研究          下载免费PDF全文

田志  肖立志  廖广志  董虎  田守嶒  宋先知 《地球物理学报》2019,62(1):248-259

本文提出模拟地层沉积及成岩过程的矿物沉积算法,建立数字岩石模型,并通过对比Micro-CT扫描图像和数值模型的局部孔隙度及平均渗流概率函数分布特征,评价建模的准确性.结果表明,由二维扫描提取的粒径信息作为输入参数,模拟矿物沉积过程建模得到的三维数字岩石模型,能够准确重构原始岩心的非均质性及渗流特性,成功应用于泥质砂岩、碳酸盐岩、页岩等存在多矿物或多尺度孔隙的数字岩石建模中.数字岩石物理是正在兴起的重要技术.数字岩石采用超高分辨率先进成像装备,采集和表征微纳尺度岩石结构,在岩石弹性、电性、核磁、渗流特性等数值计算中发挥重要作用.但是,由于三维直接成像在有限视域内难以表征足够的岩石非均质性,提取二维结构统计特征,利用统计或地质过程法重构具有代表性的三维岩石结构成为十分有价值的研究课题,而且,对业界大量存在的岩石薄片及电镜高清二维图像的深度开发应用也具有重要的现实意义.本文发展的新方法,复原沉积过程,较好地解决了孔隙尺度岩石物理定量研究中数值建模与理论计算的技术瓶颈.  相似文献   

Static and dynamic conceptual model of a complexly fractured crystalline rock aquifer     

Evan Earnest  David Boutt  Larry Murdoch  William P. Clement 《水文研究》2019,33(20):2691-2710

A conceptual model of anisotropic and dynamic permeability is developed from hydrogeologic and hydromechanical characterization of a foliated, complexly fractured, crystalline rock aquifer at Gates Pond, Berlin, Massachusetts. Methods of investigation include aquifer‐pumping tests, long‐term hydrologic monitoring, fracture characterization, downhole heat‐pulse flow meter measurements, in situ extensometer testing, and earth tide analysis. A static conceptual model is developed from observations of depth‐dependent and anisotropic permeability that effectively compartmentalizes the aquifer as a function of foliation intensity. Superimposed on the static model is dynamic permeability as a function of hydraulic head in which transient bulk aquifer transmissivity is proportional to changes in hydraulic head due to hydromechanical coupling. The dynamic permeability concept is built on observations that fracture aperture changes as a function of hydraulic head, as measured during in situ extensometer testing of individual fractures, and observed changes in bulk aquifer transmissivity as determined from earth tides during seasonal changes in hydraulic head, with higher transmissivity during periods of high hydraulic head, and lower transmissivity during periods of relatively lower hydraulic head. A final conceptual model is presented that captures both the static and dynamic properties of the aquifer. The workflow presented here demonstrates development of a conceptual framework for building numerical models of complexly fractured, foliated, crystalline rock aquifers that includes both a static model to describe the spatial distribution of permeability as a function of fracture type and foliation intensity and a dynamic model that describes how hydromechanical coupling impacts permeability magnitude as a function of hydraulic head fluctuation. This model captures important geologic controls on permeability magnitude, anisotropy, and transience and therefor offers potentially more reliable history matching and forecasts of different water management strategies, such as resource evaluation, well placement, permeability prediction, and evaluating remediation strategies.  相似文献   

基于裂隙尖端放电机制的深部岩体损伤自电特征分析   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

刘静  刘盛东  曹煜 《地球物理学报》2018,61(1):323-330

在大规模深部岩体损伤过程中发生的裂隙尖端放电现象往往引发地下雷电，对该现象发生机理、表现规律的揭示有助于地震、岩爆等的临灾预报.不同于在岩土体中液固耦合界面上发生的自然电场异常机理，在岩土体内部发生的裂隙尖端放电可谓是引发自然电场异常的另一重要微观机制.本文基于现有裂隙尖端放电的研究成果，详细阐述了裂隙尖端放电发生的过程，解释了岩体损伤过程中自然电场异常产生的微观机理，并结合室内实验成果论述了自电位的主要特征；进行了理论推导，认为在大尺度岩体连续损伤过程中，自电位具有含脉冲状波动并整体下降的特征；开展了原位测试，结果证明人工采掘扰动下的深部岩体连续破坏的过程中，自电位在破坏前期缓慢下降，在破坏过程中会出现脉冲状波动，随着破坏程度的加剧整体呈现波动中下降的规律，与理论推导、室内实验结论都相符.对比室内实验和原位测试成果发现，随着研究目标的空间尺度由mm级别扩展到m的级别，自电位波动的幅值也从数十个mV扩展到数百甚至上千mV，故认为在利用自电位波动规律来预测岩体破坏状态时，须受研究对象的空间尺度的约束.此外，在原位测试中发现，自电位对岩体损伤过程的响应较直流电阻率而言具有时域上的超前优势，并对此现象进行了解释.  相似文献   

广西合浦盆地干热岩资源成热条件及潜力评价     

康志强  张起钻  管彦武  冯波  袁金福  孙明行  刘德民  王新宇  杨志强  陆济璞  张勤军  冯民豪 《吉林大学学报(地球科学版)》2020,50(4):1151-1160

为了对广西合浦盆地干热岩资源成热条件及其潜力进行评价，利用广西航磁勘查数据，采用Parker-Oldenburg法反演计算了居里面深度。在此基础上进行大地热流密度值和不同埋深地温计算，发现计算结果与现有测温资料吻合，合浦盆地内西场凹陷和常乐凹陷具有干热岩资源成生条件。结合合浦盆地内基础地质调查资料和油气钻孔资料，分析了合浦盆地干热岩资源的储层和盖层条件。初步圈出2个位于西场凹陷和常乐凹陷的干热岩勘查靶区C1和C2，面积分别为167.10和72.90 km²，干热岩资源量分别为182.48×10¹⁵、77.59×10¹⁵ J。按20%的采收率，合浦盆地干热岩资源量可开采量为52.01×10¹⁵ J，折合标准煤177.48×10⁴ t，占2018年广西全区能源生产总量3 756.69×10⁴ t标准煤的4.72%。在资源量评价基础上，可优先考虑位于合浦盆地西场凹陷的C1靶区开展进一步的勘探工作。  相似文献   

汶川M_W7.9地震起始破裂断层几何结构          下载免费PDF全文

宫猛  徐锡伟  李康 《地球物理学报》2020,63(3):1224-1234

本文收集使用紫坪铺水库台网记录到的汶川地震主震P波波形资料,利用P波反投影叠加法获取了2008年5月12日汶川M_W7.9地震起始破裂的时空演化过程.通过分析本次大地震起始破裂阶段(0～1s)破裂点在三维空间内的分布特征,确定了本次大地震起始破裂位置及起始破裂断层几何结构模型.得到以下结果:汶川地震起始破裂点位于31.013±0.002°N、103.392±0.002°E,震源深度为8.2±0.4km,发震时刻为2008年5月12日14∶27∶58.80±0.4.汶川地震起始破裂的最佳断层面走向为NE48°,倾向NW35°,起始阶段破裂的深度范围为地下7.5～9km.  相似文献   

黔中—渝南铝土矿含矿岩系微量元素区域分布特征及物质来源探讨          下载免费PDF全文

刘平  韩忠华  廖友常  聂坤 《贵州地质》2020,37(1):1-13

黔中—渝南成矿带石炭纪铝土矿含矿岩系,分别形成于修文、息烽—遵义和黔北—渝南三个沉积区,大多数铝土矿属产于碳酸盐岩侵蚀面上的、少数为产于泥页岩侵蚀面上的硬水铝石沉积型铝土矿床。修文沉积区铝土矿中Zr、RE2O3含量最多,息烽—遵义沉积区铝土矿中Ga含量最多,黔北—渝南沉积区Li含量最多,各有特色。修文沉积区铝土矿含矿岩系的母岩,是其下伏寒武系碳酸盐岩与下奥陶统页岩、灰岩、白云岩;息烽—遵义沉积区含矿岩系的母岩为下伏下奥陶统页岩、灰岩及白云岩;黔北—渝南沉积区含矿岩系的母岩,是下伏下志留统泥、页岩和上石炭统石灰岩。碳酸盐岩中Al2O3与稳定的微量元素含量甚少,要演变成大面积铝土矿,必须要配以足够的含Al2O3和微量元素较多的泥、页岩,才可能满足形成大规模铝土矿的物质需求。  相似文献   

分形岩石裂隙中渗流扩散运动的试验研究     

崔溦  邹旭  李正  江志安  谢武 《岩土力学》2020,41(11):3553-3562

由于存在大量粗糙不规则裂隙，使得岩体中流体运动极为复杂。针对天然粗糙岩石裂隙渗流试验存在物理模型隐蔽性和不可重复性等难点，基于三维Weierstrass-Mandelbrot分形函数构建了粗糙节理面的裂隙通道，采用3D打印技术获得了透明精细的裂隙模型，使用微流体控制仪研究了不同试验条件下的裂隙渗流扩散运动，分析了裂隙通道流量与压力水头、裂隙宽度和分形维数之间的关系。研究结果表明：与平行板立方定律近似，在分形裂隙中，裂隙通道流量与压力水头成线性关系；单宽流量与裂隙通道的宽度成近似的三次方关系；考虑分形维数影响时，相同条件下流过裂隙通道的流量随着分形维数的增加而增加；粗糙裂隙渗流立方定律可采用与分形维数相关的幂指数函数进行修正。  相似文献   

基于岩体塑性位错理论的龙门山区域构造系统演化过程     

师皓宇  黄辅琼  马念杰  王永建  马骥  邹光华  彭瑞 《地质学报》2020,94(12):3581-3589

青藏高原对四川盆地的挤压作用导致了龙门山断裂带的形成及其山脉的隆起。本文以龙门山附近区域板块运动以及深部岩体力学特性为背景，采用FLAC3D软件模拟再现了时间跨度为700万年的龙门山区域构造系统演化过程。研究结果表明：在板块运动作用下，F1、F2和F3断层依次形成，贯通的断层对地表的抬升具有较强的控制作用，当断层贯通于地表后，龙门山及其以西的川西高原持续隆起，平均抬升速率约为138mm/yr，而龙门山断裂带以东的川西坳陷只有较小的抬升量，从而导致川西高原抬升8996 m, 致使该区域产生6000m左右的落差，模拟的地形特征与目前的龙门山地形地貌基本相似。依据模拟结果与实测资料，绘制了龙门山断裂带形成及其附近区域地形地貌的演化过程图，呈现了板块挤压、断层塑性位错、地表侵蚀和沉积作用等因素共同作用对地形地貌的塑造过程。  相似文献   

胶东焦家断裂带蚀变岩非镜像对称特征及其地质意义     

张亮亮  马生明  朱立新  林少一  周明岭  徐忠华  王建 《大地构造与成矿学》2020,(2):276-288

焦家断裂蚀变带是胶东地区最重要的控矿构造之一。该断裂带控制的矿床是创立“焦家式”金矿理论的重要实例基础。目前,焦家断裂带累计探明Au资源储量超过1200 t,并且还在不断增加,展现了深部重要的勘查和研究价值。焦家断裂带控制的矿体主要赋存在主断面下盘,断裂带发育于花岗岩中时,上盘发育钾长石化花岗岩、绢英岩化花岗岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩、(黄铁)绢英岩质碎裂岩,下盘发育黄铁绢英岩质碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗岩和钾化花岗岩,蚀变类型在主断面两侧呈现对称分布特征。但是在岩性特征、结构构造、蚀变强度、化学成分等方面差异明显,表现出非镜像对称特征。上盘蚀变岩厚度大于下盘,下盘花岗岩的构造破碎程度比上盘花岗岩更严重;断裂带上盘黄铁矿含量低、一般无矿化显示,下盘黄铁矿含量高,出现金矿化;断裂带上盘的中生代花岗岩中韧性变形不发育,以脆性破裂为主,下盘发育明显的韧性变形;断裂带上下盘不同蚀变带的成矿元素Au,矿化剂元素S,成矿伴生元素Ag、Pb、Zn,亲石分散元素Ba、Sr以及主量元素Na2O、MgO含量具有差异性,指示焦家断裂带主断裂面两盘经历了不同的成矿作用过程,下盘花岗岩的热液蚀变作用与成矿作用的关系更为密切。依据焦家断裂带不同蚀变带元素的非镜像对称性特征,可利用上、下盘花岗岩和构造蚀变带的地球化学标志识别矿体或者不同蚀变带的位置,对认识“焦家式”金矿床的成因机制、预测深部成矿前景、指导深部找矿具有重要理论和实际意义。  相似文献   

中国深层地热能开采的地质条件评价     

庞忠和  罗霁  程远志  段忠丰  天娇  孔彦龙  李义曼  胡圣标  汪集旸 《地学前缘》2020,27(1):134-151

深层地热能是指深度大于3 000 m的地热能。我国深层地热能资源丰富,但是开采条件怎么样呢?本文基于地热地质学原理,结合岩石力学等相关学科的理论,提出一种对深层地热能开采条件进行评价的指标体系,对各单一指标采用专家打分的方法赋值,继而采用模糊数学定量计算和评估深层地热能资源开发的难易程度。该方法考虑了深层地热能开发利用中的增强地热系统(EGS)的环境安全问题,即传统的“刚性造储”可能带来的诱发地震等不利于地热能行业健康发展的因素,倡导“柔性造储”和广义EGS理念,强调储层属性和地物理场的整合,针对我国地热能分布与构造活动关系密切、地壳总体上活动性强、地应力高、地震频发等构造型地热特点,是对以往评价方法的补充和拓展。该方法充分利用了专家知识,发挥了模糊数学综合评估作用,给出的量化结果易于对比和使用,可以更好地支持决策。本文基于新的评估方法,利用现有的深部地热研究及勘探成果,评估了中国大陆地区九个区域深层地热能开发的难易程度,评价区包括西藏南北地堑系、云南西部火山型地热区、青海东部共和盆地以及东北、华北等。从本文的结果可以看出,我国深层地热能开采的地质条件复杂,开采难度较大。  相似文献