地质力学学报

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2022年第28卷第4期

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构造体系与构造地质
地应力与构造应力场
能源地质
地质灾害与工程地质
基础地质与区域地质

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摘要:

构造体系与构造地质

龙首山南麓新发现的地震地表破裂带——兼论1954年山丹M_S 7¼地震发震构造

赵迪, 陈鹏, 李荣西, 吴小力, 赵帮胜, 刘齐, 王晓雪

2022, 28(4): 501-512. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2022045

摘要 (77) HTML (19) PDF (37788KB)(41)

摘要:
基于详细的遥感解译和野外调查，发现龙首山南缘断裂发育有较新的地震地表破裂遗迹，包括断层坎、地震鼓包、河道的系统位错等断层地貌标志，破裂带总长度超过20 km，沿断裂走向其垂向位移介于0.35~4 m，水平位移介于0.3~1.9 m，龙首山南缘断裂主体表现为逆冲性质，仅在西端表现为局部左旋走滑的性质。通过剖面和探槽揭示，龙首山南麓地区全新世以来发生多次断层活动，最新的一次在约3.96 ka以来。经过与区域内的强震记录比对，认为此次新发现的地震地表破裂带可能是1954年山丹M_S 7¼地震所致。1954年山丹M_S 7¼地震在浅表沿两条断裂同时发生了地表破裂，表现为正花状构造的变形样式。这种同震位移分配现象以往多发现于走滑型地震中，此次在逆冲型地震中发现。龙首山南缘断裂地表破裂带的发现为揭示1954年山丹地震的震源过程和破裂样式提供了新的证据和思路。

乌拉山分水岭的稳定性研究——来自χ值的证据

白鸾羲, 谭锡斌, 周朝

2022, 28(4): 513-522. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021128

摘要 (16) HTML (2) PDF (15417KB)(13)

摘要:
分水岭的稳定性蕴含着重要的构造和气候信息，但是对于分水岭稳定性的判别标志目前还存在争议，从而导致对某些地区分水岭的稳定性形成不一致的结论。位于鄂尔多斯北缘的乌拉山分水岭稳定性目前存在两种不同的认识：通过两侧流域形态(袭夺弯、裂点等)分析认为乌拉山分水岭正在向北迁移；通过Gilbert参数对比法认为其处于稳定状态。为了检验乌拉山分水岭的稳定性以及上述各种判定方法的可靠性，研究采用χ值对比法对乌拉山分水岭的稳定性进行了研究。χ值分析揭示：如果设置较低的基准线(海拔1300 m)，则分水岭南侧顶部χ值小于北侧同一高程的χ值；如果设置较高的基准线(约1800 m)，则分水岭两侧的χ值在同一高程基本保持一致。以较高的基准线获得的χ值由于更靠近分水岭而受到块体差异抬升的干扰较小，更能反映分水岭的瞬时稳定性。因此，文章支持乌拉山分水岭处于稳定状态这一认识; 同时文章对判断分水岭稳定性不同方法的局限性进行了讨论。

地应力与构造应力场

地下储气库地应力模拟研究与地质完整性评估——以相国寺为例

赵昱超, 罗瑜, 李隆新, 周源, 李力民, 王霞

2022, 28(4): 523-536. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021138

摘要 (38) HTML (1) PDF (30750KB)(11)

摘要:
为保障国家调峰保供需求，目前相国寺地下储气库(以下简称储气库)提出并正在进行扩压增量工程，为有效指导储气库运行上限压力优化，同时确保储气库长期安全运行，亟需对相国寺储气库开展地质体完整性评估。综合地质、地震、测井、动态监测资料以及各类室内岩芯实验数据，建立相国寺储气库三维静态及四维地质力学模型，分析了储气库地质体地质力学特征，分别对不同气藏孔隙压力特征下的盖层、底托层、断层稳定性进行应力应变模拟及评估。结果表明：梁山组盖层以及韩家店组底托层在储气库运行过程中产生的地层形变量小；5条控藏断层在储气库前期运行及现今注采条件下没有断层活化风险；模拟储气库注入压力高于原始气藏压力6 MPa时，储气库地质体完整性存在失稳风险。研究成果精细定量化评估了储气库在动态应力场影响下的运行安全，对优化储气库运行方案具有重要的指导意义。

基于原位地应力测试及流变模型的深部泥页岩储层地应力状态研究

孟文, 田涛, 孙东生, 杨跃辉, 李冉, 陈群策

2022, 28(4): 537-549. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2022041

摘要 (32) HTML (2) PDF (25422KB)(18)

摘要:
深部泥页岩储层地应力状态的准确确定是页岩气等非常规能源高效开发的关键。综合基于原位地应力测试获得水平最小主应力，建立基于流变模型的地应力剖面，应用成像测井技术确定水平最大主应力方向等，是准确确定泥页岩储层地应力的有效方法。将该研究思路应用于陕西汉中SZ1井，利用水压致裂原地应力测试方法获得储层水平最小主应力值范围为32~41 MPa；利用偶极声波测井数据获得岩石力学参数，结合地壳应变率和储层埋藏史，建立了SZ1井地应力剖面，结果表明牛蹄塘组1950~2025 m深度范围内水平主应力差介于10~15 MPa，水平最小主应力值范围为28~41 MPa，水平最大主应力值范围为47~49 MPa，预测得到的水平最小主应力值与实测结果具有较好的一致性。原地应力实测及流变模型预测结果揭示SZ1井地应力为正断型(S_v＞S_H＞S_h)或正断型与走滑型相结合的应力状态(S_v≈S_H＞S_h)。水平主应力差随伽玛值的升高而变小，表明地应力剖面与地层岩性具有较好的对应关系。基于成像测井揭示的钻孔诱导张裂隙分布特征，SZ1井水平最大主应力方向约为N74°W，与区域构造应力场方向基本一致。相关结论为准确认识SZ1井目标层地应力状态，以及后期水平井布设及压裂控制等提供了重要依据。

能源地质

地震反射数据Q值估计及其在油气勘探中的应用

张浩, 付昌, 满红霞, 陈程, 方欣欣, 李宗星

2022, 28(4): 550-560. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021154

摘要 (30) HTML (2) PDF (13319KB)(13)

摘要:
油气地震勘探中，地震波在实际介质中传播时会产生明显的吸收衰减现象，导致地震信号中的主频向低频移动，频带宽度变窄，相位发生畸变，制约了地震勘探识别薄层的分辨能力。为了获得更高分辨率的地震成像，文章介绍了一种在地震反射数据成像域进行Q值估计建模的方法与流程，并利用估计出的Q值通过偏移成像对数据进行衰减补偿，实现高分辨率成像。该方法在时间域引入等效Q值的概念，首先在初步黏弹性时间偏移成像域的时窗内，通过数据在时窗内的补偿效果来确定时间域的等效Q值参数，接着通过在深度域层速度上计算成像射线获得时深转换关系，进而对转换到时间域层Q值的等效参数进行时深转换，完成最终深度域Q值建模，最后将该关键参数作为黏弹性叠前深度偏移的输入，进行复杂构造的黏弹性补偿成像。同时使用中国东部某实际地震数据来验证方法的有效性，验证结果表明发展的流程和方法可较好实现深度域负责构造Q值建模和成像域补偿，实现复杂构造高分辨成像。

宜昌黄陵隆起构造演化及其对中下扬子页岩气勘探的启示

王步清, 肖粤新, 徐秋晨

2022, 28(4): 561-572. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021130

摘要 (15) HTML (0) PDF (17765KB)(10)

摘要:
2013年以来，在四川盆地周缘黄陵隆起南部斜坡带的下寒武统、震旦系取得页岩气勘查的重大发现和突破，开拓了盆外复杂构造区页岩气勘查新方向。依据已有研究成果、区域地质资料、物探资料和钻井资料等，提出黄陵隆起从元古界以来经历了前震旦纪结晶基底形成、震旦纪初的岩体侵入、震旦纪—中侏罗世沉降沉积与隆升剥蚀交替发展、晚侏罗世—古近纪快速隆升削顶4个构造演化阶段。黄陵隆起独特的构造演化史对页岩气成藏起到了重要作用，其中震旦纪—中侏罗世沉降沉积与隆升剥蚀交替发展使早期烃源岩埋深适当，热演化程度和孔隙度适中；而强硬基底则保护了沉积盖层的相对完整性和连续性。考虑构造演化史、基底特征、盖层发育以及烃源岩等因素，对中、下扬子地区类似古隆起进行系统梳理分析，发现四川盆地外围的雪峰隆起、黔中隆起与南华北盆地的霍邱隆起石油地质条件较好，通过进一步的地质地球物理和钻探工作，有望取得油气调查的发现和突破。

准噶尔盆地四棵树凹陷侏罗系—白垩系储层岩石力学参数研究

赵进雍, 冀冬生, 吴见, 庞志超, 吴林

2022, 28(4): 573-582. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021158

摘要 (16) HTML (0) PDF (11476KB)(9)

摘要:
随着准南前陆中生界油气勘探持续突破，构造解析与储层评价越来越重要，与二者密切相关的岩石力学参数研究却鲜有涉及。针对准南前陆四棵树凹陷侏罗系—白垩系岩芯、测井、地震资料现状，结合三轴岩石力学实验和三维岩石力学反演方法，明确研究区岩石力学参数特征。结果表明：研究区储层动、静态杨氏模量和泊松比均呈正相关线性关系，岩石力学参数受岩性变化控制，白垩系清水河组下部与侏罗系头屯河组、西山窑组、八道湾组杨氏模量较高、泊松比较低，白垩系清水河组上部、侏罗系三工河组杨氏模量较低、泊松比较高；随着杨氏模量增加、泊松比降低，岩石抗压强度增加。基于高泉地区岩石力学参数反演结果表明，杨氏模量越大、泊松比越小，裂缝发育指数越高，越容易形成裂缝。白垩系清水河组上部、侏罗系三工河组裂缝发育指数小于0.4，裂缝不发育、油气显示差；白垩系清水河组下部、侏罗系西山窑组与头屯河组裂缝发育指数大于0.4，裂缝发育、油气显示好，因此此研究成果对研究区深层油气勘探具有重要指导意义。

地质灾害与工程地质

东南沿海台风暴雨型单体斜坡灾害风险评价——以泰顺仕阳北坡为例

韩帅, 刘明军, 伍剑波, 张帅, 孙强, 张泰丽

2022, 28(4): 583-595. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021168

摘要 (20) HTML (2) PDF (36925KB)(19)

摘要:
在东南沿海地区每年汛期由台风暴雨诱发的坡积层滑坡灾害事故众多，给当地人民生命财产安全造成巨大威胁。斜坡单体风险评价是地质灾害治理与防控的重点、难点。在野外调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上，以仕阳镇仕阳北坡为例，结合气象资料分析了不同降雨条件下斜坡的稳定性；采用蒙特卡洛方法计算了斜坡安全系数的统计特性；基于斜坡破坏概率研究了承灾体的易损性，并定量计算了不同降雨条件下建筑物及人员的风险值。结果表明：随着降雨强度的增加，滑坡发生概率随之增加，其风险值也逐渐增加，特大暴雨工况风险最大，其人员风险为94人/年，经济风险为1.41亿元/年。研究结果对东南沿海地区该类滑坡的防治工程有重要的参考意义，可为该类滑坡的防灾减灾决策提供建议。

纵横波时差耦合作用下地铁车站地震响应分析

潘婷婷, 胡雪平, 任天翔, 徐博

2022, 28(4): 596-604. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2022028

摘要 (53) HTML (1) PDF (7997KB)(14)

摘要:
以北京实测地震波作为输入，运用二维显示有限差分程序对北京地区常见的3层3跨矩形断面结构地铁车站进行了动力模拟分析，探讨了纵横波时差耦合作用下车站结构加速度、位移放大效应及动应力变化规律。计算结果表明地震纵横波时差耦合作用导致浅埋地铁车站结构受力变形过程为：首先纵波作用使得结构产生较大的竖向加速度，导致结构产生一定的正应力；继而纵横波时差耦合作用使得结构产生较大的水平加速度，此时结构内力达到最大，容易使得结构产生较大的拉应力；最终随着地震动力作用逐渐减小至消失，结构内力减小，恢复稳定。在地震动力作用下，地铁车站侧墙、中柱等结构的加速度自下而上均发生放大效应，且竖向加速度的放大程度远高于水平加速度。因地震纵波产生较大的竖向加速度，并且具有较强的放大效应，需重视距离震源较近地区的地下结构竖向抗震性能；而纵横波时差耦合作用下，结构的内力往往能达到最大值，是地下结构发生破坏的主控因素。

基础地质与区域地质

青藏高原东北缘西宁黄土物源研究

李宗耀, 盛美, 蒋凯, 易施钰, 王喜生

2022, 28(4): 605-616. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2022029

摘要 (111) PDF (17075KB)(40)

摘要:
碎屑锆石U-Pb年代学被认为是研究沉积物物源的有效手段。然而,应用碎屑锆石U-Pb年代学对中国黄土高原进行物源研究时却获得了非常复杂的物源信息。西宁黄土沉积于青藏高原东北缘地区,对其开展碎屑锆石U-Pb年代学研究不仅可以获得其物源信息,同时可以为探讨青藏高原北缘碎屑物质对黄土高原的贡献提供重要依据。碎屑锆石形貌学研究结果表明其可能经历了强烈的物理风化以及多次再循环,同时也可能暗示了物源的高度复杂性。来自不同沉积层位的碎屑锆石U-Pb年龄结果表明,西宁黄土碎屑物质的最终来源可能是青藏高原北缘和中亚造山带,且物源区自约1.3 Ma以来可能没有显著变化,但是两者对西宁黄土的相对贡献可能在不同的时期具有微弱的差异。西宁黄土与中国黄土高原中、西部典型剖面的碎屑锆石年龄分布具有高度相似性,暗示了两者的物源区可能很大程度上具有一致性,但具少量差异。

青藏高原东北缘西宁黄土物源研究

李宗耀, 盛美, 蒋凯, 易施钰, 王喜生

2022, 28(4): 605-616. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021143

摘要 (73) HTML (16) PDF (17077KB)(49)

摘要:
碎屑锆石U-Pb年代学被认为是研究沉积物物源的有效手段。然而，应用碎屑锆石U-Pb年代学对中国黄土高原进行物源研究时却获得了非常复杂的物源信息。西宁黄土沉积于青藏高原东北缘地区，对其开展碎屑锆石U-Pb年代学研究不仅可以获得其物源信息，同时可以为探讨青藏高原北缘碎屑物质对黄土高原的贡献提供重要依据。碎屑锆石形貌学研究结果表明其可能经历了强烈的物理风化以及多次再循环，同时也可能暗示了物源的高度复杂性。来自不同沉积层位的碎屑锆石U-Pb年龄结果表明，西宁黄土碎屑物质的最终来源可能是青藏高原北缘和中亚造山带，且物源区自约1.3 Ma以来可能没有显著变化，但是两者对西宁黄土的相对贡献可能在不同的时期具有微弱的差异。西宁黄土与中国黄土高原中、西部典型剖面的碎屑锆石年龄分布具有高度相似性，暗示了两者的物源区可能很大程度上具有一致性，但具少量差异。

湘南都庞岭复式花岗岩成因及地质意义：矿物化学、锆石U-Pb年代学、地球化学与Nd-Hf同位素制约

陈迪, 罗鹏, 曾志方, 梁恩云, 彭云益, 贾鹏远, 熊苗, 邹光均

2022, 28(4): 617-641. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021146

摘要 (32) HTML (4) PDF (20564KB)(14)

摘要:
文章对位于南岭西段湘桂交界处的都庞岭东侧岩体开展了锆石SHRIMP U-Pb年代学、岩石学、矿物化学、岩石地球化学和Sm-Nd、Lu-Hf同位素分析研究。锆石SHRIMP U-Pb定年结果显示，粗中粒斑状黑云母二长花岗岩年龄为215.6±2.1 Ma，中粒斑状黑云母二长花岗岩年龄为220.5±1.8 Ma，中粒环斑黑云母二长花岗岩年龄为222.8±1.5 Ma，结合以往研究获得的细粒白云母二长花岗岩年龄209.7±3.1 Ma，认为岩体侵位时限介于222.8~209.7 Ma，为印支期岩浆活动产物，非以往认为的燕山期。环斑钾长石、黑云母聚晶的矿物化学特征表明环斑黑云母二长花岗岩形成过程中岩浆温度、压力、成分发生震荡变化，在玄武质岩浆的底侵作用下发生多次熔融作用形成黑云母聚晶。都庞岭黑云母二长花岗岩具有较高的SiO₂和K₂O+Na₂O含量，A/CNK值为1.02~1.39，里特曼指数(δ)为0.93~2.18，属过铝质钙碱性系列；微量元素地球化学性质表现为富集REE、Rb、Th和U及较高的HFSE(Nb、Y和Ga)，亏损Ba、Sr、Eu，具有高的TFeO/MgO、Ga/Al比值，地球化学特征显示为A型花岗岩；Nd同位素ε_Nd(t)值为-8.74~-8.13，T_2DM值为1.71~1.66 Ga；锆石Hf同位素ε_Hf(t)值为-14.1~-1.4，T_2DM值为2.14~1.34 Ga，显示都庞岭黑云母二长花岗岩主要源于古老地壳物质的部分熔融，并受到了一定程度的亏损地幔物质的混染。印支运动的变质峰期在258~243 Ma，233 Ma以后华南地区处于伸展的构造背景并受到幔源玄武质岩浆大范围底侵，诱发地壳物质重熔形成伸展背景下的都庞岭印支期铝质A型(环斑)花岗岩。

LA-ICP-MS锆石微区U-Pb定年方法及不同束斑直径对年龄结果的影响作用探讨

王森, 张拴宏, 张琪琪, 梁霞, 孔令昊, 胡国辉, 王开, 王宏宇, 蔡瑜杭

2022, 28(4): 642-652. doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2021140

摘要 (153) HTML (0) PDF (12757KB)(30)

摘要:
利用自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室新引进的GeoLas HD型193nm ArF准分子激光剥蚀系统和Agilent 7900型四极杆电感耦合等离子质谱仪，成功建立了LA-ICP-MS锆石微区U-Pb定年及微量元素分析测试方法。以标准锆石91500为外标，在32 μm束斑直径、5.0 J/cm²能量密度和5 Hz剥蚀频率等实验条件下，对Plešovice、Temora1和Qinghu锆石标样开展了U-Pb定年实验，所测年龄结果与各标样推荐值在误差范围允许的条件下一致，并且Plešovice年龄结果在不同时间段内保持稳定。同时对未知年龄样品11-5开展了不同实验室测年结果对比研究，所测结果与中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室所测年龄在误差允许范围内一致。以NIST SRM 610为外标，²⁹Si为内标，分析测试了锆石91500和NIST SRM 612标准样品的微量元素含量，实验测试结果与推荐值一致。在此基础上探索总结了不同剥蚀斑束直径对U-Pb年龄结果的影响，认为在同样的能量密度和剥蚀频率条件下，16~44 μm的剥蚀直径可以获取可靠的锆石U-Pb年龄，但32~44 μm相比16~24 μm小斑束直径所测得的年龄更加精准。