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基于细观结构与集成学习的岩石可钻性智能预测方法
1
作者 陈雁 孙远秋 +3 位作者 蒋增政 石祥超 王骞 陈帅 《岩矿测试》 北大核心 2026年第1期204-219,共16页
岩石可钻性作为衡量岩石破碎难易程度的重要指标,对指导钻探活动及开采深部底层具有重要意义。微钻法等常见的物理测定法,存在数据获取成本高、效率低及专业依赖度高等问题,现有研究中的数值预测法参数有限、精度较低。岩石细观结构在... 岩石可钻性作为衡量岩石破碎难易程度的重要指标,对指导钻探活动及开采深部底层具有重要意义。微钻法等常见的物理测定法,存在数据获取成本高、效率低及专业依赖度高等问题,现有研究中的数值预测法参数有限、精度较低。岩石细观结构在揭示岩石物理化学特性时发挥着重要作用,其与岩石力学参数如岩石可钻性有密切关系。为解决现有方法测定岩石可钻性的局限性,本文基于岩石学提出涵盖21个细观结构参数的岩石薄片颗粒特征集,并通过图像学与深度学习方法构建细观结构参数计算模型,通过Pearson、PCA分析方法实现特征优选,利用集成学习Stacking策略建立岩石可钻性预测模型。结果表明:①研究样本的岩石颗粒细观结构表征与可钻性呈现出较明显相关性,其中颗粒最短轴方差与面积标准差与岩石可钻性相关性最高,分别达0.42、0.37;②集成学习优化的融合模型预测能力最佳,E_(MAPE)、APE误差仅为14.1%、12.6%,较最优基准单模型分别降低4.7%、2.5%;③所提出方法能够提高测定可钻性效率,在1 min之内即可完成整个薄片细观结构计算及岩石可钻性预测;④本文模型可通过进一步扩充样本多样性,以提升在不同岩石细观特征下的可钻性识别性能。本文提供的岩石可钻性智能化评价方法,有效地揭示了细观结构与可钻性之间的关系,可为实时钻井工具选择和钻井参数优化提供高效支撑。 展开更多
关键词 岩石可钻性 集成学习 致密砂岩 岩石薄片 机器学习 模型融合
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四川盆地五峰组放射虫硅质页岩纳米岩石特征解析
2
作者 周晓峰 郭伟 +3 位作者 李熙喆 梁萍萍 杨竣麟 李士博 《地质学报》 北大核心 2026年第3期1030-1049,共20页
通过MAPS技术获取四川盆地五峰组放射虫硅质页岩的纳米分辨率岩石图像数据体,解析矿物和有机质的赋存状态和相互关系并开展沉积成岩过程研究。结果表明,放射虫硅质页岩的沉积成岩过程可以划分为3个子过程和6个阶段,3个子过程依次为水体... 通过MAPS技术获取四川盆地五峰组放射虫硅质页岩的纳米分辨率岩石图像数据体,解析矿物和有机质的赋存状态和相互关系并开展沉积成岩过程研究。结果表明,放射虫硅质页岩的沉积成岩过程可以划分为3个子过程和6个阶段,3个子过程依次为水体沉降过程、水-沉积物界面的同生成岩过程和埋藏成岩过程,其中水体沉降过程进一步划分为富氧水体沉降阶段和缺氧水体沉降阶段,埋藏成岩过程进一步划分为浅埋藏成岩阶段、中等埋藏早期成岩阶段、中等埋藏晚期成岩阶段和深埋藏成岩阶段。在富氧水体的顶部,放射虫和分泌钙碳酸盐的微生物繁盛,方解石颗粒悬浮在水体中;在富氧水体中,方解石、放射虫硅质骨骼壳及腔体方解石、黏土悬浮沉降。至深层缺氧水体,方解石溶解,水中产出有机黏粒复合体并充填方解石溶蚀孔隙,放射虫硅质骨骼壳腔体方解石溶蚀孔隙发育微生物硅粒复合体;沉降过程中,放射虫硅质骨骼分化为完整、较完整、残缺的硅壳和壳屑;至缺氧水底,方解石、有机黏粒复合体、放射虫硅质骨骼壳及腔体方解石和有机硅粒复合体、壳屑等组成富有机质的硅质软泥。黄铁矿形成于水-沉积物界面的同生成岩过程,菱形的白云石和含铁白云石环白云石颗粒形成于同生成岩过程至浅埋藏成岩阶段,放射虫硅质骨骼的溶解—沉淀反应从放射虫死亡后一直持续到中等埋藏晚期成岩阶段。在浅埋藏成岩阶段,硅壳、壳屑、方解石、白云石、黄铁矿等构成岩石骨架,骨架间和方解石溶蚀孔隙沉积有机黏粒复合体转化为干酪根黏粒复合体,在硅壳腔体沉积有机硅粒复合体转化为干酪根硅粒复合体。在中等埋藏早期成岩阶段,干酪根黏粒和硅粒复合体分别转化为油前沥青黏粒和硅粒复合体,并生成迁移油前沥青和油前沥青黄铁矿复合体。在中等埋藏晚期成岩阶段,油前沥青转化为固体沥青和石油,油前沥青矿物复合体转化为固体沥青矿物复合体,石油充填残余粒间孔隙和生烃增压缝。在深埋藏成岩阶段,固体沥青转化为富孔隙的焦沥青但孔隙的发育程度受压实作用强度的影响,石油转化为无孔隙的焦沥青。放射虫硅质页岩为页岩的形成过程和沉积有机质热演化过程提供了关键证据链,建议将其作为开展页岩储层形成过程研究和有机孔载体识别的金钥匙。 展开更多
关键词 放射虫硅质页岩 纳米岩石特征 沉积成岩过程 有机孔载体 五峰组 四川盆地
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基于物理信息神经网络岩石裂隙渗流传热耦合作用机制研究
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作者 王志良 肖智桓 +1 位作者 申林方 李邵军 《岩土力学》 北大核心 2026年第2期703-716,共14页
为了研究岩石裂隙中的渗流传热耦合作用机制,基于物理信息神经网络方法,将表征流体渗流流动的Navier-Stokes方程与传热过程的对流-扩散方程作为物理约束嵌入神经网络的训练过程,并引入温度依赖的运动黏度动态反馈机制建立了模拟流体渗... 为了研究岩石裂隙中的渗流传热耦合作用机制,基于物理信息神经网络方法,将表征流体渗流流动的Navier-Stokes方程与传热过程的对流-扩散方程作为物理约束嵌入神经网络的训练过程,并引入温度依赖的运动黏度动态反馈机制建立了模拟流体渗流流动与传热过程耦合作用的数值计算模型。结合经典Poiseuille流传热问题,验证了计算模型的准确性,并与有限元计算结果对比,证明了其在处理不规则几何边界问题时的稳定性。最后,研究了流体运动黏度、渗流流速(水力梯度、裂隙开度、壁面粗糙程度等)和裂隙壁面温度等因素对流体渗流传热耦合作用机制的影响。研究结果表明:若考虑温度对流体运动黏度的影响,则裂隙中心区最大流速从0.53 mm/s提升至1.92 mm/s,增大了262.3%。流速差异进一步影响温度场分布,导致裂隙中心温度从160.1℃下降至110.2℃,降低了31.2%。水力梯度从1 Pa/m增加至4 Pa/m的过程中,对流热通量峰值显著增大,且增幅远高于扩散热通量,导致核心区流体温度下降了42.3%。裂隙开度增加引起的流速提升能够有效削弱边界层厚度,显著增强传热效率。裂隙壁面分形维数增加,使得流动阻力增大,有利于裂隙通道的热传递,导致裂隙出口处流体温度提高。当裂隙壁面温度从100℃升至200℃时,流体运动黏度峰值降低了55.7%,渗流流速峰值增幅达126.7%,核心区温差增大了372.4%。 展开更多
关键词 物理信息神经网络 岩石 裂隙 渗流传热耦合作用 数值模拟
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峰后岩石非Darcy渗流中的孤波
4
作者 郭鹏 唐荣安 +2 位作者 孙小伟 洪学仁 石玉仁 《安徽大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期34-41,共8页
峰后岩石非Darcy渗流系统动力学方程组是煤矿突水或煤与瓦斯突出等动力灾害研究的重要模型.一旦在峰后岩石非Darcy渗流系统中形成孤波,就有可能造成岩体中渗流运动的失稳,发生煤矿突水或煤与瓦斯突出等安全事故.应用修正tanh-coth方法... 峰后岩石非Darcy渗流系统动力学方程组是煤矿突水或煤与瓦斯突出等动力灾害研究的重要模型.一旦在峰后岩石非Darcy渗流系统中形成孤波,就有可能造成岩体中渗流运动的失稳,发生煤矿突水或煤与瓦斯突出等安全事故.应用修正tanh-coth方法对峰后岩石非Darcy渗流系统动力学方程组进行求解,得到了该方程组的一些新的周期波解和孤波解.获得的结果有助于峰后岩石非Darcy渗流中包含孤波解的进一步研究,为制定预防孤波解所对应突出动力灾害措施提供理论依据. 展开更多
关键词 修正tanh-coth方法 峰后岩石 非Darcy流 精确解 孤波
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数字岩石力学工程探索与实践
5
作者 祁和刚 李海涛 +10 位作者 郑建伟 齐庆新 蔡峰 智宝岩 马冠超 王金国 薛珊珊 张海宽 张良 刘驰 刘义勤 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期55-66,共12页
传统采矿工程长期面临“开采与风险并存”的困境,其高风险属性与资源贡献的双重性在深部开采条件下愈发凸显。随着煤矿开采深度增加,静态地质条件恶化与动态工程扰动叠加,巷道围岩失稳、采场破坏等问题频发,传统岩石力学理论基于简化假... 传统采矿工程长期面临“开采与风险并存”的困境,其高风险属性与资源贡献的双重性在深部开采条件下愈发凸显。随着煤矿开采深度增加,静态地质条件恶化与动态工程扰动叠加,巷道围岩失稳、采场破坏等问题频发,传统岩石力学理论基于简化假设的局限性难以适应复杂工程场景的需求。近年来煤矿数字化、智能化建设取得显著进展,传感器技术的普及大幅提升了工程状态感知能力,但数据治理碎片化、理论认知滞后与工程实践脱节等问题,导致数字化技术面临“华而不实”的瓶颈。针对上述挑战,数字岩石力学解决方案通过融合数据规律、力学逻辑与工程经验,提出“全面感知—数字驱动—主动解危—卸压开采”的技术路径,旨在构建以数字工程为核心的科学采矿新范式。具体而言,通过数字勘探与三维建模激活静态地质信息(地质保障先行,建立透明开采基础),借助智能感知与机器学习优化动态工程环境(设计源头防灾,形成友好开采工程环境),实现从“被动应对”到“主动防控”的转变(数字工程技术实现精准卸压与联动控制的自主联动)。这一路径不仅解决了深部开采中巷道变形、采场失稳等关键技术难题,推动了工程致灾向工程防灾创新与变革,更为千米深井安全高效开采提供支撑。数字岩石力学工程化范式有望重塑地下岩石工程,为煤炭及更广领域提供可持续、安全、智能的新方案。 展开更多
关键词 煤矿数字化 数字岩石力学 深部开采 工程自防灾 智能感知 主动解危
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假玄武玻璃的岩石磁学研究进展
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作者 张蕾 李海兵 +1 位作者 孙知明 曹勇 《地球学报》 北大核心 2026年第1期17-30,共14页
与断层相关的假玄武玻璃记录了地震发生过程的重要信息,其岩石磁学研究可以揭示地震断裂作用的物理-化学性质和地震机制。本文在综合假玄武玻璃岩石磁学研究最新文献的基础上,结合笔者所在研究团队在龙门山断裂带获得的相关研究成果,综... 与断层相关的假玄武玻璃记录了地震发生过程的重要信息,其岩石磁学研究可以揭示地震断裂作用的物理-化学性质和地震机制。本文在综合假玄武玻璃岩石磁学研究最新文献的基础上,结合笔者所在研究团队在龙门山断裂带获得的相关研究成果,综述了假玄武玻璃的岩石磁学进展。假玄武玻璃的磁性物质转换过程为:在400~1300℃的摩擦热作用下,断裂带中的顺磁性矿物转换成了假玄武玻璃中的磁铁矿和磁赤铁矿等铁磁性矿物;在≥1300℃的高温强还原性的摩擦熔融作用下,铁的氧化物和硫化物发生热解生成单质铁;单质铁和单质硫在≥1500℃的高温强还原性的摩擦熔融作用下生成单斜磁黄铁矿。假玄武玻璃中的新生单质铁、单斜磁黄铁矿、磁铁矿和磁赤铁矿等磁性物质引起了假玄武玻璃高磁异常特征。假玄武玻璃的磁组构研究可以获得古地震发生机制、古应力场方向和古应变特征。结合假玄武玻璃及其围岩的岩石磁学、数值模拟、地球化学和显微结构特征可以确定同震摩擦熔融温度、孕震深度、氧化还原和流体作用等环境。综合岩石磁学、微米-纳米尺度的超显微学和微区地球化学研究、高温-超高温加热实验和快速剪切摩擦实验等多种研究方法可以更加准确地揭示假玄武玻璃的磁学特征,有助于获得地震断裂带最直接的物理-化学和力学信息。 展开更多
关键词 假玄武玻璃 岩石磁学 磁组构 地震断裂作用
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华北苍峄铁矿带变质岩岩石成因及其地质意义
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作者 李昱欣 李珊珊 +9 位作者 鞠楠 侯照亮 支成龙 韩双元 王少杰 尚振 朱志勇 王栋 王英九 安茂国 《地学前缘》 北大核心 2026年第4期383-400,共18页
鲁西地块发育大量赋存于绿岩带中的BIF型铁矿床,如会宝岭铁矿、小闫庄铁矿、沟西铁矿等。苍峄铁矿带地处绿岩带内,前人研究表明绿岩带与BIF型铁矿床近同时形成,成矿作用、火山作用和沉积作用具有成因联系。绿岩带主要形成于2.7~2.6和2.5... 鲁西地块发育大量赋存于绿岩带中的BIF型铁矿床,如会宝岭铁矿、小闫庄铁矿、沟西铁矿等。苍峄铁矿带地处绿岩带内,前人研究表明绿岩带与BIF型铁矿床近同时形成,成矿作用、火山作用和沉积作用具有成因联系。绿岩带主要形成于2.7~2.6和2.5 Ga两期岩浆作用,然而铁矿床形成时限和成因研究较为薄弱。本文对苍峄铁矿带赋矿围岩斜长角闪岩、角闪片岩和变粒岩进行了详细的年代学和地球化学研究,以限定成岩年代、岩浆演化过程,进而探讨构造背景和成矿环境。磷灰石U-Pb定年表明,斜长角闪岩的原岩年龄为2522 Ma,绿片角闪岩相变质年龄为2411 Ma,角闪麻粒岩相变质年龄为1874 Ma。斜长角闪岩和角闪片岩具有高的Al_(2)O_(3)、FeO含量和低的Na_(2)O、K_(2)O、TiO_(2)含量,Eu正异常,轻稀土元素相对重稀土元素表现出不同程度的富集,表明其原岩为玄武岩。变粒岩具有高的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)含量和低的FeO含量,无明显的Eu异常,轻稀土富集,重稀土亏损,表明其原岩为英安岩。斜长角闪岩和角闪片岩具有与亏损地幔岩浆源区相似的Ce、Nb、Ti负异常,Nb、La、Nd与Zr呈正相关和V与Zr呈负相关说明岩浆演化过程中存在分离结晶,高Nb/Th和Th/Yb值说明在岩浆演化过程中有地壳物质加入。变粒岩岩浆Nb/Ta值为9.7~12.6,与壳源岩浆相似。斜长角闪岩、角闪片岩和变粒岩具弧岩浆特征,说明原岩形成于汇聚板块边缘俯冲碰撞过程。 展开更多
关键词 BIF型铁矿 岩石成因 全岩地球化学分析 磷灰石U-Pb定年
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基于改进GLU-Net的岩石薄片显微图像拼接
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作者 向文亮 熊淑华 +2 位作者 何海波 滕奇志 何小海 《数据采集与处理》 北大核心 2026年第1期160-173,共14页
岩石薄片显微图像常常呈现出局部纹理复杂、模糊以及高噪声的特征,导致传统的特征提取和匹配算法在高分辨率岩石薄片显微图像拼接中容易出现找不到有效特征点而难以实现全景拼接的问题,并且处理速度较慢。针对上述问题,提出了一种基于改... 岩石薄片显微图像常常呈现出局部纹理复杂、模糊以及高噪声的特征,导致传统的特征提取和匹配算法在高分辨率岩石薄片显微图像拼接中容易出现找不到有效特征点而难以实现全景拼接的问题,并且处理速度较慢。针对上述问题,提出了一种基于改进GLU-Net的岩石薄片显微图像拼接方法。该方法通过结合改进的相关性计算模块增强全局与局部对应关系,使用特征金字塔网络实现多尺度特征融合,设计添加了自适应卷积注意力机制优化关键区域注意力,并使用全局与局部解码器获取光流,最后对图像进行单应性变换实现拼接,构建了一种新的图像拼接网络模型。实验结果表明,与传统图像拼接算法和其他经典图像拼接网络模型相比,提出的网络表现出更好的拼接效果,在自制数据集拼接测试中的拼接准确率达到了86.75%,每组平均配准耗时为0.394s,在提高拼接准确率的同时有效平衡了处理效率。 展开更多
关键词 岩石薄片图像 特征融合 卷积注意力机制 光流估计 图像拼接
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碱湖相页岩储层多尺度岩石力学参数及脆性定量评价
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作者 曹峰 何建华 +5 位作者 曹红秀 邓虎成 蒋睿 王伟 李丹 毛金昕 《成都理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期301-318,共18页
准噶尔盆地玛湖凹陷北坡地区碱湖相页岩储层内以白云石为主的碱性矿物对岩石脆性和破裂特征具有重要的控制作用,从而影响了后期压裂改造效果。本文基于宏观三轴岩石力学实验和微观纳米压痕实验,定量分析了3类优势岩相(含粉砂云质页岩、... 准噶尔盆地玛湖凹陷北坡地区碱湖相页岩储层内以白云石为主的碱性矿物对岩石脆性和破裂特征具有重要的控制作用,从而影响了后期压裂改造效果。本文基于宏观三轴岩石力学实验和微观纳米压痕实验,定量分析了3类优势岩相(含粉砂云质页岩、粉砂质页岩及含云粉砂质页岩)及其主要组成矿物的宏-微观力学参数与脆性特征,并分别对微观力学参数和微观脆性指数进行了尺度升级,揭示了碱湖相页岩储层宏-微观脆性对其破裂力学行为的影响。结果显示,矿物微观力学参数表现为白云石弹性性质最强,但矿物微观脆性特征则表现为长英质矿物强于以白云石为主的钙质矿物;硅硼钠石和碳钠钙石的力学参数及脆性指数测定值均分别与长石和方解石相近。且白云石含量过高会导致页岩宏观力学参数及脆性降低,阻碍裂缝发育。利用宏观力学实验结果对等效杨氏模量进行了校验,在此基础上分别结合综合裂缝复杂度及地层破裂压力对等效脆性指数进行了校验,证实了所提出的微观岩石力学参数与脆性指数的尺度升级方法适用于任意形状的小尺寸样品力学参数及脆性的快速评价,可为后续可压裂性评价及工程甜点优选提供准确的依据。 展开更多
关键词 玛湖凹陷 碱湖相页岩 纳米压痕 岩石力学参数 尺度升级
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中亚造山带中南部索伦缝合带岩石圈结构及其对古亚洲洋演化的制约
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作者 谭晓淼 周建波 +4 位作者 饶莹 王海燕 侯贺晟 李明芮 高锐 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2026年第1期209-218,共10页
中亚造山带经历了古亚洲洋近8亿年的俯冲-增生历史,是地球上规模最大且构造样式最复杂的增生型造山系统之一,完整记录了大洋消减、地壳增生及大陆改造等一系列关键地质事件,为探究显生宙大陆生长机制与古亚洲洋构造域的动力学演化过程... 中亚造山带经历了古亚洲洋近8亿年的俯冲-增生历史,是地球上规模最大且构造样式最复杂的增生型造山系统之一,完整记录了大洋消减、地壳增生及大陆改造等一系列关键地质事件,为探究显生宙大陆生长机制与古亚洲洋构造域的动力学演化过程提供了重要研究窗口。中亚造山带中南段的索伦缝合带,记录了丰富的古亚洲洋演化与消亡信息,被认为是古亚洲洋消亡的最终缝合带。然而,关于该缝合带东向延伸与古亚洲洋在中亚造山带中南段的俯冲极性等关键问题仍存在较大争议。近年来,研究团队在中亚造山带中南段的索伦缝合带地区开展了两条深地震反射大炮剖面研究工作,将探测深度拓展到岩石圈地幔尺度,有效获得了缝合带下方古俯冲带的结构特征。本文总结与横向对比了两条剖面所揭示的深地震结构特征,并结合研究区新近的地球物理数据,综合分析岩石圈尺度的构造变形样式。地球物理证据与地质研究相结合,揭示古亚洲洋在中亚造山带中南段以背向双向俯冲的模式,最终消减于贺根山缝合带与西拉木伦缝合带之间的索伦—突泉一线,并向东延入松辽盆地中部。 展开更多
关键词 中亚造山带 古亚洲洋 岩石圈结构 索伦缝合带 古俯冲带
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西藏玉龙斑岩型铜-钼矿床复式岩体岩石成因及成矿指示
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作者 田成华 和文言 +4 位作者 杨立强 高雪 张少颖 张汐 谢愿龙 《岩石学报》 北大核心 2026年第4期1363-1384,共22页
西藏玉龙铜-钼矿床位于金沙江-哀牢山成矿带的北段,是碰撞型斑岩铜矿的典型代表,成矿作用与复式斑岩体密切相关。然而,复式岩体间的成矿差异性原因尚不明确。本文通过锆石LA-ICP-MSU-Pb测年、全岩主微量及Sr-Nd-Pb同位素和副矿物地球化... 西藏玉龙铜-钼矿床位于金沙江-哀牢山成矿带的北段,是碰撞型斑岩铜矿的典型代表,成矿作用与复式斑岩体密切相关。然而,复式岩体间的成矿差异性原因尚不明确。本文通过锆石LA-ICP-MSU-Pb测年、全岩主微量及Sr-Nd-Pb同位素和副矿物地球化学等手段对玉龙铜-钼矿床复式含矿岩体(二长花岗斑岩、花岗斑岩)开展研究,约束成矿岩体成因,并与贫矿岩体(矿化品位低)和区域上不成矿岩体进行对比,进一步分析岩浆性质(氧逸度、水含量和挥发分)对成矿差异的指示。研究结果表明,玉龙二长花岗斑岩和花岗斑岩的锆石U-Pb年龄分别为40.77±0.30Ma和40.35±0.28Ma,属同时代岩体,与印度-欧亚大陆后碰撞的构造时限相吻合。复式含矿斑岩属钾玄岩系列,表现为高Sr/Y比值(22.19~51.37,平均34.73)和低Y含量(9.00×10^(-6)~20.58×10^(-6),平均11.44×10^(-6)),富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素,显示出典型的埃达克质特征和弧岩浆亲和性。同时,复式含矿斑岩具有高SiO_(2)含量(66.75%~77.53%)、高K_(2)O含量(5.12%~8.28%,平均6.54%)、低MgO含量(0.07%~1.98%)以及不均一的锆石ε_(Hf)(t)值(-7.50~12.2,平均2.38)。其Sr-Nd-Pb同位素特征与东羌塘地块始新世-渐新世超钾质至钾质岩浆相近,这些数据表明玉龙复式含矿斑岩主要源于弧岩浆形成新生下地壳的部分熔融且存在幔源物质的贡献。与区域不成矿岩体相比,玉龙复式含矿斑岩具有高的岩浆水含量和显著低的Cl含量(0.02%~0.11%)和较高的F/Cl比值(34.87~202.8),该特征指示含矿岩浆发生了强的流体出溶作用,而贫矿岩体Cl含量与F/Cl比值介于两者之间,指示其流体出溶作用较弱,区域不成矿岩体具有明显高的Cl含量(0.74%~1.22%)和低的F/Cl比值(1.39~2.42),指示不存在或存在有限的岩浆流体出溶,表明流体出溶程度是导致玉龙岩体成矿差异的原因。 展开更多
关键词 玉龙复式含矿斑岩 U-PB年代学 岩石地球化学 成矿指示
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岩石相-沉积相双相耦合下优质储层分布特征——以川南须家河组六段为例
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作者 徐露 张雷 +6 位作者 黎李 罗妮娜 冯亮 杨庆 刘如昊 曹铮 尹乾好 《成都理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期124-140,共17页
四川盆地川南地区须家河组六段勘探潜力巨大,该地层以三角洲前缘沉积为主,砂体厚度大,但非均质性强,优质储层展布特征尚不明确。利用岩心、测井、分析测试等资料,细分沉积微相和岩石相,确定优质储层有利岩石相类型,建立测井预测模型,并... 四川盆地川南地区须家河组六段勘探潜力巨大,该地层以三角洲前缘沉积为主,砂体厚度大,但非均质性强,优质储层展布特征尚不明确。利用岩心、测井、分析测试等资料,细分沉积微相和岩石相,确定优质储层有利岩石相类型,建立测井预测模型,并结合沉积相宏观分布及演化规律,分析须六段优质储层平面分布特征。研究结果表明:(1)川南地区须六段岩石相类型主要为斜层理粗粒长石岩屑砂岩、块状层理粗粒长石岩屑砂岩、斜层理中粒长石岩屑砂岩、斜层理粗粒岩屑砂岩、平行层理细粒岩屑砂岩、斜层理中粒岩屑砂岩、斜层理细粒岩屑砂岩和沙纹层理极细粒岩屑砂岩;(2)研究区沉积微相可细分为水下分流河道、河口坝、席状砂和浅湖泥,通过其空间分布特征,确定须六段为一个完整的湖侵-湖退过程;(3)须六段储层岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主;为特低孔、低渗的致密储层,储集空间主要为残余粒间孔、长石溶孔、粒间溶孔和微裂缝;(4)结合储层特征与试油结果优选出4类有利岩石相作为优质储层;结合沉积微相空间分布,认为优质储层与水下分流河道微相空间分布范围大致类似,平面厚度自南部向西北方向逐渐变薄,纵向下部须六下亚段优于须六上亚段。确定沉积相控制优质储层的空间分布,岩石相决定优质储层内部储集能力的空间差异,利用双相耦合可以准确预测优质储层空间分布特征,为后续陆相致密砂岩天然气储层预测提供实例。 展开更多
关键词 川南地区 须家河组 岩石相 预测模型 优质储层
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不同空气间隔长度对炮孔底部岩石损伤影响研究
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作者 王静 顾云 +6 位作者 李飞 刘迪 孙飞 刘勤杰 李洪伟 刘涛 管月强 《金属矿山》 北大核心 2026年第2期138-146,共9页
为研究不同空气间隔对炮孔底部岩石损伤的影响,采用钢制模具浇筑了尺寸为ϕ400 mm×400 mm的圆柱体混凝土模型,并通过设置不同底部空气间隔长度开展了爆破模拟试验。利用非金属超声检测仪测量爆破前后模型的纵波波速,以反映其完整性... 为研究不同空气间隔对炮孔底部岩石损伤的影响,采用钢制模具浇筑了尺寸为ϕ400 mm×400 mm的圆柱体混凝土模型,并通过设置不同底部空气间隔长度开展了爆破模拟试验。利用非金属超声检测仪测量爆破前后模型的纵波波速,以反映其完整性与内部损伤程度;同时,借助超动态应变仪测试爆破过程中的应变变化。此外,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对不同空气间隔长度装药结构下的炮孔底部岩石损伤进行了数值模拟分析,模拟结果与试验数据吻合良好。结果表明:炮孔中的空气间隔在爆炸冲击波传播过程中起到缓冲作用,能有效减轻炮孔底部岩石损伤,实现对下层岩体的保护。然而,过长的空气间隔会降低爆破能量利用率,影响破碎效果。综合试验与模拟分析,当空气间隔长度设置为20 mm时,可在有效控制底部损伤的同时,保证良好的爆破效率。 展开更多
关键词 空气间隔 混凝土模型 岩石损伤 爆破试验 数值模拟
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基于AE和DIC的多裂隙岩石力学特性及破坏演化研究
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作者 武洋 李晓斌 +4 位作者 孔令根 栾恒杰 刘香兰 刘子怡 刘斌 《中国矿业》 北大核心 2026年第3期99-109,共11页
为研究多裂隙岩石力学特性及破坏演化规律,本文采用石膏类岩石材料制备了具有不同裂隙角度及裂隙数量的试件,开展了单轴压缩试验,并结合声发射(AE)与数字散斑(DIC)技术研究了裂隙数量(3条与9条)和角度(0°、30°、45°、60&... 为研究多裂隙岩石力学特性及破坏演化规律,本文采用石膏类岩石材料制备了具有不同裂隙角度及裂隙数量的试件,开展了单轴压缩试验,并结合声发射(AE)与数字散斑(DIC)技术研究了裂隙数量(3条与9条)和角度(0°、30°、45°、60°、90°)对类岩石试件力学特性及破坏演化规律的影响。研究结果表明,裂隙数量与角度显著影响试件强度和破坏模式。抗压强度随裂隙角度增大呈“V”形变化,30°时强度最低,90°时强度最高但数量增加导致的强度劣化最显著(降幅达23%)。AE监测揭示能量释放具有角度依赖性:0°和90°时裂隙扩展缓慢,能量释放分散;而30°至60°时裂隙扩展剧烈,45°时声发射振铃计数峰值最高,能量释放集中。多裂隙交互作用使高角度裂隙的能量释放机制更复杂。DIC全场应变分析表明,应变集中始于裂隙尖端,多裂隙试件应变场更复杂,最大主应变值显著增高(从3条裂隙的2.1%增至9条裂隙的4.6%),表明裂隙密度增加加剧了材料整体性劣化和协同破坏。破坏模式受倾角控制:小角度以张拉破坏为主,中等角度转为张拉-剪切复合破坏,高角度时回归张拉主导。该研究深入揭示了多裂隙岩体的力学行为与破坏机制,为煤矿地下水库等工程的稳定性评估与支护设计提供了重要理论依据。 展开更多
关键词 裂隙岩石 力学特性 声发射 数字散斑 破坏演化
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俯冲驱动上覆岩石圈变形的物理模拟研究
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作者 李睿 李一泉 +2 位作者 毛宇琼 陈莹莹 贾东 《高校地质学报》 北大核心 2026年第1期76-93,共18页
俯冲带作为板块构造的核心作用区域,其动力学过程对大陆岩石圈的构造运动和地表过程具有深远影响。文章系统分析了俯冲砂箱物理模拟实验方法基本原理和主要研究进展,总结对比了对应俯冲动力学过程及其对大陆岩石圈构造与地貌的影响。该... 俯冲带作为板块构造的核心作用区域,其动力学过程对大陆岩石圈的构造运动和地表过程具有深远影响。文章系统分析了俯冲砂箱物理模拟实验方法基本原理和主要研究进展,总结对比了对应俯冲动力学过程及其对大陆岩石圈构造与地貌的影响。该研究发现,俯冲板片的几何运动学特征、地幔流模式与岩石圈构造地貌三者具有耦合作用:俯冲板片回撤造成大范围拉伸,板片翻卷形成地表隆升,板片堆叠发生地形的周期性演变,其中俯冲板片与软流圈地幔粘度比是俯冲样式(回撤型、翻卷型、堆叠型)的主控因素;俯冲板片运动会引起极向和环向地幔流,其产生的拖拽力影响地表变形,主动地幔流则通过方向和速度影响应变分布。俯冲的本质是一个热—力协同过程,岩石圈流变结构及耦合程度是对热—力过程的直接反馈,由此塑造了俯冲带区域多样的地貌形态。此外,文章还提出俯冲砂箱物理模拟实验具有局限性,未来需结合超重力离心技术、多场耦合监测及多学科交叉,深化俯冲带三维动态演化与地表地貌响应的定量关联研究,为完善板块构造理论提供实验支撑。 展开更多
关键词 俯冲带 物理模拟 大陆岩石圈 构造运动 动力学过程
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岩石领域的纳米压痕技术应用
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作者 薛海斌 王立红 +3 位作者 雷曼 党发宁 丁卫华 张泽华 《应用力学学报》 北大核心 2026年第2期266-284,I0001,共20页
准确表征岩石和岩体的力学性质对抽水蓄能电站地下厂房、地下储气库及核废料处置库等工程的稳定性分析与评价具有重要意义。岩石作为矿物集合体,其强度和变形特性受矿物组成、胶结作用、界面形态等因素的共同影响。相较于宏观力学试验,... 准确表征岩石和岩体的力学性质对抽水蓄能电站地下厂房、地下储气库及核废料处置库等工程的稳定性分析与评价具有重要意义。岩石作为矿物集合体,其强度和变形特性受矿物组成、胶结作用、界面形态等因素的共同影响。相较于宏观力学试验,纳米压痕技术所需试样尺寸小、流变试验时间短、易测得微观力学指标、可分离各矿物和胶结作用对岩石强度与变形的贡献,利于揭示岩石宏观力学行为的微观机理等优势,为岩石材料宏观-微观力学特性研究提供了新途径。首先介绍纳米压痕技术的基本原理及数据统计分析方法;其次分析矿物组成、结构、环境条件等影响因素下页岩、泥岩、花岗岩的纳米压痕力学特性,揭示了岩石的非均质性、各向异性、蠕变特性及尺寸效应;对比分析了5种均匀化理论分析方法、3种数值模拟方法对纳米力学指标跨尺度升级的适用性;最后,对纳米压痕技术在岩石领域的应用前景进行展望。 展开更多
关键词 岩石 纳米压痕 弹性模量 断裂韧性 蠕变 层理 环境因素 尺度升级
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基于数据和模型双约束的页岩储层三维岩石物理模板构建方法
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作者 吴广能 桂志先 +3 位作者 高刚 林雨峰 关业坤 曹潇宇 《石油物探》 北大核心 2026年第2期282-293,共12页
页岩储层物性参数的定量预测是油气资源评价与开发方案设计的关键环节之一。岩石物理模板(rock physics template,RPT)作为连接储层物性参数与弹性响应之间关系的重要工具,已被广泛应用于关键物性参数的定量反演。然而,页岩油储层中复... 页岩储层物性参数的定量预测是油气资源评价与开发方案设计的关键环节之一。岩石物理模板(rock physics template,RPT)作为连接储层物性参数与弹性响应之间关系的重要工具,已被广泛应用于关键物性参数的定量反演。然而,页岩油储层中复杂的矿物组分与孔隙结构导致传统基于模型驱动的RPT在参数反演时精度受限,难以满足实际勘探开发需求。为此,提出了一种融合数据与模型双重约束的3D RPT,用于页岩储层敏感物性参数的定量预测。首先,构建目标工区岩石物理模型,并驱动该模型获得较为准确的横波速度预测结果,同时求取符合实际地层特征的等效孔隙纵横比;其次,基于该模型开展岩石物理参数扰动与敏感性分析,优选出对弹性响应最为敏感的3个关键物性参数,即方解石含量、孔隙度与孔隙纵横比;然后,在岩石物理模型的约束下,构建能够反映岩石物性与弹性参数宏观规律的RPT,并引入径向基函数插值方法,构建基于实际测井数据及模型双重约束的高精度3D RPT。双约束3D RPT在济阳凹陷页岩油储层物性参数的定量预测中展现出良好的精度与适用性,为复杂页岩储层的RPT构建与应用提供了全新的研究思路。 展开更多
关键词 页岩油储层 岩石物理模板 径向基函数插值 敏感物性参数预测
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基于TLE-UNet的高温水冷岩石裂纹分割与特征提取方法
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作者 付天予 胡慢谷 +4 位作者 张骁俊 杨小彬 吕伏 吕祥锋 彭磊 《煤田地质与勘探》 北大核心 2026年第2期172-182,共11页
【目的和方法】针对高温岩体经水冷作用诱发的表面宏观裂纹图像中尺度细薄、长度差异显著且类别严重不平衡等问题,提出一种用于岩石裂纹分割任务的TLE-UNet语义分割网络。首先开展花岗岩热处理及单轴压缩试验,采集不同温度条件下的裂纹... 【目的和方法】针对高温岩体经水冷作用诱发的表面宏观裂纹图像中尺度细薄、长度差异显著且类别严重不平衡等问题,提出一种用于岩石裂纹分割任务的TLE-UNet语义分割网络。首先开展花岗岩热处理及单轴压缩试验,采集不同温度条件下的裂纹图像,其次通过自研Lite Edge Fusion模块,在尺度上将浅层高分辨率特征与深层上采样特征进行精细对齐,并结合边缘检测和通道注意力机制,以增强裂纹边界感知能力。此外,设计辅助解码头EWS Head自研模块,通过边缘提示和轻量纹理增强实现浅层与中层编码特征的多尺度融合。同时,在训练中引入Tversky损失作为辅助监督,用于提升对细小裂纹的判别能力,并缓解背景类别不平衡的负面影响。整个架构在保持多尺度语义表达的同时,有效提升了细小裂纹的分割精度和边界连续性。【结果与结论】与原始U-Net相比,TLE-UNet模型的裂纹类别IoU从38.32%提升至46.32%;像素精度从45.34%提升至65.70%。与其他主流分割模型对比,TLE-UNet在裂纹IoU指标上优于UNet++、Attention UNet、DeepLabv3+等模型,表现出更强的细小裂纹识别能力。消融实验验证了各模块的有效性,热力图可视化分析进一步表明TLE-UNet能更准确地关注裂纹边缘区域。最后基于分割结果及裂纹信息计算方法,得到裂纹长度、最大宽度、平均宽度等特征信息。通过对多幅图像的裂纹信息分析,发现基于TLE-UNet的裂纹信息提取结果与实际情况高度一致,验证了TLE-UNet模型在裂纹信息提取方面的有效性。 展开更多
关键词 岩石裂纹 改进U-Net 裂纹信息提取 边缘增强 多尺度特征融合 类别不平衡
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鄂尔多斯盆地长7段页岩储层岩石力学特征及裂缝导流能力研究
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作者 柳智超 赖枫鹏 +1 位作者 窦亮彬 张琳琳 《油气藏评价与开发》 北大核心 2026年第2期458-468,共11页
页岩油作为非常规油气资源,已成为全球能源开采的热点。然而,页岩油储层具有低孔低渗的特点,传统开采技术难以实现高效产出,需采用水力压裂技术进行开发。页岩岩石力学特征显著影响压裂效果。通过岩石力学实验和X射线衍射全岩心实验,对... 页岩油作为非常规油气资源,已成为全球能源开采的热点。然而,页岩油储层具有低孔低渗的特点,传统开采技术难以实现高效产出,需采用水力压裂技术进行开发。页岩岩石力学特征显著影响压裂效果。通过岩石力学实验和X射线衍射全岩心实验,对比分析了鄂尔多斯盆地长7段页理型、纹层型和夹层型3种不同类型页岩的弹性模量、泊松比等力学参数及地应力变化,明确了不同类型页岩的力学性质与储层特征,并建立了矿物成分与岩石力学特征的关联性。同时,通过支撑剂导流能力实验和嵌入实验,揭示了压裂裂缝导流能力的变化规律,为支撑剂选择提供指导。结果表明:①夹层型页岩弹性模量大、泊松比小,易于造缝;页理型和纹层型页岩地应力梯度大,裂缝扩展难度较高。②岩石中刚性矿物含量越高,弹性模量越大、泊松比越小;脆性矿物含量越高,脆性指数越大。相较于纹层型和页理型页岩,夹层型页岩性质硬脆,压裂时更易产生裂缝且能有效保持裂缝张开。③基于夹层型页岩的力学性质,其支撑剂嵌入深度最小,导流能力最强,有利于流体流动。根据支撑剂选择实验,建议低围压下采用10~20目石英砂作为支撑剂,支撑剂填充密度宜为14 kg/m^(2)。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 页岩油 岩石力学参数 三轴压缩实验 嵌入实验 导流能力
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郯庐断裂带中段及周缘地区深部地温和岩石圈热结构
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作者 冯磊 邱楠生 +3 位作者 冯乾乾 于泰炎 李晨星 李科甫 《地球物理学报》 北大核心 2026年第1期278-291,共14页
郯庐断裂带处于西太平洋东亚大陆边缘,是贯穿华北克拉通岩石圈尺度的深大断裂,影响着东亚地区深层高温地热的聚集.然而郯庐断裂带中段及其两侧的深部热背景和郯庐断裂带的四条平行断裂的控热作用尚不明确.本文通过采集测量郯庐断裂带中... 郯庐断裂带处于西太平洋东亚大陆边缘,是贯穿华北克拉通岩石圈尺度的深大断裂,影响着东亚地区深层高温地热的聚集.然而郯庐断裂带中段及其两侧的深部热背景和郯庐断裂带的四条平行断裂的控热作用尚不明确.本文通过采集测量郯庐断裂带中段及其两侧地区的地表岩石密度、热导率以及U、Th、K含量,结合区域地层厚度构建了地层热物性柱,并利用地表热流数据,计算了研究区深部温度、热岩石圈厚度以及岩石圈壳幔热流比.结果表明,郯庐断裂带中段在2 km、3 km、4 km和5 km温度分别介于79~123℃、107~164℃、136~204℃和165~244℃;热岩石圈厚度约为49~92 km;岩石圈壳幔热流比约为0.29~0.66.由郯庐断裂带向东西两侧地区,深部温度降低,热岩石圈厚度和壳幔热流比增大.郯庐断裂带中段具有极薄的岩石圈,深部地幔热源较浅,使其在3 km局部温度超过150℃,4 km全区温度基本已超过150℃,具有丰富的深层高温地热.郯庐断裂带中段深部温度的极大值、热岩石圈厚度的极小值以及壳幔热流比的极小值均出现在西支断裂,这指示了西支断裂是郯庐断裂带中段岩石圈最薄弱的部分,是华北克拉通与苏鲁造山带的地热界线,也是深层高温地热最丰富的地区. 展开更多
关键词 郯庐断裂带 热导率 生热率 深部温度 热岩石圈厚度 壳幔热流比
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