深地视界 | 四川龙马溪页岩摩擦稳定性，有预测深部地震潜力

Frictional Stability of Longmaxi Shale Gouges and Implications for Deep Seismic Potential in the Southeastern Sichuan Basin

Fengshou Zhang,Li Cui,Mengke An,Derek Elsworth,Changrong He

地球深部，蕴藏着人类生存发展需要的绝大部分资源和能源。页岩气是一种新型能源，是现有技术经济条件下天然气工业化勘探的重要目标。页岩气开采过程中发生的微地震凸显了理解页岩摩擦稳定性的重要性。本研究探讨了矿物组成和温度对四川盆地东南部泸州区块龙马溪页岩摩擦稳定性的影响。

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https://doi.org/10.1002/dug2.12013

本文简介

页岩气开采过程中发生的微地震凸显了理解页岩摩擦稳定性的重要性。本文用x射线衍射(XRD)法测定了收集的5个龙马溪页岩样品的矿物组成，完成了11组页岩断层泥剪切实验，并探讨了矿物组成和温度对四川盆地东南部泸州区块龙马溪页岩摩擦稳定性的影响。结果发现：矿物组成和温度都会影响龙马溪页岩的摩擦强度和稳定性；页岩断层泥的摩擦强度和不稳定性随架状硅酸盐和碳酸盐含量的增加而增加；随着温度升高，页岩断层泥在200°C的临界温度下出现了由速度强化到速度弱化的转变；温度和矿物组成的综合影响对页岩断层的摩擦响应具有重要的控制作用。

本文亮点

1. 龙马溪组页岩矿物组成可通过架状硅酸盐和碳酸盐含量随深度变化来识别。

2. 矿物组成和温度都可以控制页岩的摩擦强度和稳定性，但有效应力例外。

3. 富含架状硅酸盐和碳酸盐的页岩断层泥容易表现出速度弱化行为。

4. 较高的温度会降低断层的稳定性，意味着深层储层具有较高的地震潜力。

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作者简介

张丰收，同济大学土木工程学院地下建筑与工程系教授、博导，长江学者特聘教授。2012年获佐治亚理工学院博士学位，2007年、2004年分别获同济大学硕士、学士学位。主要研究方向为岩石力学多场耦合及其在页岩气、干热岩等深地工程中的应用。在PRL、GRL、JGR等发表论文130余篇，获美国岩石力学学会未来领袖奖(2015)、早期职业奖(2018)，中国岩石力学与工程学会首届“钱七虎奖”(2020)。

Derek Elsworth，美国宾夕法尼亚州立大学能源与地球环境工程学院G. Albert Shoemaker主席和教授，美国工程院院士。他是地质力学、地质流体和地质灾害中心的联合创始人。他的研究领域包括计算力学、岩石力学、流体在孔隙介质中的流动和运移，和应用于地热能、放射性废物和二氧化碳的深层地质封存、非常规碳氢化合物包括煤层气、致密页岩气和水合物，以及火山灾害等领域。

通讯作者简介

安孟可，2021年起在同济大学地下建筑与工程系从事博士后研究。2020年获同济大学土木工程博士学位，2015年获中国地质大学（北京）土木工程学士学位。主要研究方向为岩石力学多场耦合和深部断层稳定性在页岩气开采、增强型地热系统、二氧化碳封存和月球探测中的应用。目前的研究工作主要集中在浅层地热储层矿物蚀变机制、变质矿物对花岗岩断层稳定性的影响、月壤和地壳断层的稳定性机制等方面。

深地视界系列文章，将通过一系列作者利用视频讲解论文的形式，对研究进行深度详细的解读，下期敬请期待！

期刊简介

《深地科学（英文）》（Deep Underground Science and Engineering）是由中华人民共和国教育部主管，中国矿业大学主办的“深地科学”领域的第一本国际期刊，成功入选 2020 年度”中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目”。与国际知名出版商 Wiley 合作，进行全球出版发行。

刊登范围：

• 地质资源勘探与开采

• 能源物质地下储存和提取

• 地下空间基础设施

• 地质环境和废弃物地质处置

• 深地空间科学实验

• 地下空间或地下工程规划，设计和施工技术

《深地科学（英文）》欢迎广大学者积极投稿，共同努力将本刊建成世界一流的高水平期刊。出版费由期刊资助，您无需支付任何费用。

图文编辑 侯庆萍

审核 王继红

Wiley是全球科研和教育领域的领导者，通过促进发现、赋能教育和塑造人才，来激发人的潜能。200多年来，Wiley推动全球知识生态系统的发展。如今，我们高影响力的内容、平台及服务帮助科研人员、学习者、机构和企业在快速变化的世界中实现他们的目标。Wiley全球总部位于美国新泽西州的霍博肯（Hoboken），公司在纽约证券交易所挂牌上市，交易代码为WLY和WLYB。

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