实验教学录像

 “测井方法与原理”实验——普通视电阻率曲线测量

一、实验目的

1.定性了解不同电极系所测视电阻率曲线特点。

2.比较实测曲线和理论曲线的区别，分析原因。

二、方法原理

1、理论基础

普通电阻率测井电极系，如图1，A、B供电电极，M、N测量电极。

2、实验模型

模拟井是半无穷介质，采用半空间的公式计算电极系系数K。

三、实验内容

1.地层模型及测量控制面板熟悉；

2.实验步骤：

参见实验系统操作手册或系统软件帮助文档，在此不再赘述。

3.讨论分析普通电阻率测井曲线特征（图4为实验参考曲线）：

(1)不同地层厚度的梯度电极系视电阻率曲线特征；

(2)不同地层厚度的电位电极系视电阻率曲线特征；

(3)不同电极距视电阻率曲线对比（相同类型电极系）；

(4)特别强调实际地层模型和实际测井曲线的差异对比分析。

四、报告要求

1.实验目的和内容；

2.计算电极系系数K值；

3.成果分析；

4.比较实测曲线与理论曲线的差别，逐条分析曲线特征并指明特征点；

5.分析实测曲线与理论曲线差别的原因。

说明：采用B5纸打印实测对比曲线，附图于尾页。

 “构造地质学”实验——构造物理模拟实验

一、实验目的及意义

1、实验目的

（1）在某一区域构造背景研究的基础上，通过构造物理模拟实验来进一步研究该区域的发展演化；

（2）熟悉模拟实验的方法；

（3）会简单操作构造物理模拟实验仪。

2、实验意义

构造物理模拟实验可以在与实际构造地质背景和条件相似的实验室条件下，再现或反演岩石圈各种不同类型地质构造的形成和演化，可以清晰地演示断层、褶皱的形成和类型及剖面和平面组合（如逆断层、叠瓦状逆断层、有序冲断的前展式/后展式断层）以及断陷盆地、拉分盆地、前陆盆地等的形成和演化，论证它们的动力学驱动机制，构造形成和演化序列，以及相关的运动学和几何学特征。

构造物理模拟实验还可以清晰的再现某一区域在地质历史时期内的构造发展演化史，为该区域的几何学和动力学机制的研究提供依据。

二、实验原理

构造物理模拟实验的原理为相似理论。相似条件是构造物理模拟实验的基础，一般从以下几个方面考虑实际地质条件与实验模型的相似性：

（1）材料相似：主要从材料的力学性质考虑；

（2）时间相似：通常模拟实验的1分钟相当于自然界中10－100Ma；

（3）组合形式相似：根据岩性在垂向上的变化，按比例有选择地归并，分几个具有代表性的层段，同时注意层与层之间的滑动条件；

（4）边界条件相似；

（5）受力方式相似；

（6）几何尺寸相似；

只有符合实验模型与研究对象相似的原理，实验结果才能对研究对象作出正确的解释，这也是实验模拟研究最重要的基本原则。

三、实验模型设计

实验材料、边界条件和驱动力作用形式等，都依据相似理论，按实际地质背景确定。

1、实验仪器

实验验所用的仪器为多功能构造物理模拟装置（图1）。

该设备是“211工程”重点学科建设的成果之一。由中国科学院地质研究所钟嘉猷教授在原有仪器的基础上设计、中国石油大学（华东）仪表厂研制，可以实现包括挤压、拉伸、挤压剪切，拉伸剪切以及单纯剪切等在内的多种应力条件下的构造变形情况，因此根据实验设计要求可完成伸展构造、收缩构造、升降构造、（剪切）走滑构造、反转构造及叠加构造等多种构造样式的变形过程的物理模拟实验。

该实验仪将手工操作改为自动控制，具有多功能动力与测试平台，在实验过程中与计算机相连（图2），可以进行测试数据的自动采集与处理以及过程摄影和图象采集，实现了构造物理模拟实验的定性到半定量－定量研究。

2、实验材料

本次实验只涉及到挤压作用，选用拉压模具。模具长、宽、高30cm×2cm×13cm（图1），此模具能够实现挤压作用。

实验中通过两侧的平流泵提供挤压力，通过泵体中蒸馏水的流速控制面板（图3）来调节流速以调整力的大小。

地层材料：彩色石英砂（原因：上地壳物质大多为脆性物质）；

彩色石英砂是经天然石英砂染色后再干燥，其内摩擦角等物理性质与天然石英砂相同。

3、实验模型大小

（1）垂向（地层厚度）参数见表1；

表1 模型地层

（2）模型纵向长度：25cm（考虑到模具长、宽、高为30cm×2cm×13cm，及实验效果）；

（3）地层压实力：不同时期地层在大约20－30g/cm²垂直力作用下压实成层。

4、施力方向及大小

（1）方向

力的设计为横向上的挤压力，通过一侧的平流泵来实现单侧的挤压。

（2）大小

力的大小通过平流泵中的蒸馏水流速大小改变来实现。根据多次实验分析和前人数据，本次实验采用流速为20ml/min。

平流泵的控制操作：

如图4所示，打开泵的电源开关，面板显示泵的最大速度，按“Flow”键，面板显示“F00.0”，按照实验设定的泵速，输入相应流速，然后按“run”键，泵即开始工作。

若工作过程中需要暂停，则可按“Pause”键暂停；如若需另设速度，则可按“reset”键，重新输入所需泵速。

四、实验步骤

1、检查仪器是否正常，与其连接的摄像设备是否正常；

2、仪器开启前检查液压回路是否正常；

（1）储液瓶中蒸馏水是否没过三根塑料管

如果三根塑料管露出水面，务必将储液瓶取出添加蒸馏水，并将三根塑料管没入水中。

（2）动力液缸中凡士林是否充足

取出动力液缸前，将注油放空旋钮扭开（向左旋动），然后取出。将凡士林加热倒入动力液缸一侧，待冷却后装入模拟仪中。如果实验不需要注油，则不需要检查。

（3）开启平流泵，看泵是否工作正常

如泵不工作，则旋开泵的控制面板左侧上方旋钮，至有水流出即可。

3、按照设计好的实验模型，做好边界条件，然后在模具中按相似比例厚度依次铺入代表各个时期地层的石英砂，并稍加压实成层；

4、根据实验设计的施力方向及大小开启平流泵，施力；

5、对实验过程进行记录并对实验数据进行适时采集；

6、实验结束，拆除实验模型，将实验台清理干净；

7、分析总结实验结果的精确性以及与野外地质构造原型的相似程度。

五、实验注意事项

1、实验仪器所用水必须为蒸馏水；

2、实验台上两侧的平流泵两侧施力时，必须同时拉伸或挤压，不可一侧拉一侧压；如只是单侧施力，则放空不需施力的一侧的放空阀即可；

3、实验过程中，不可超过实验台上两侧位移传感器的最大量程（位移传感器的量程为0-100mm，精度0.01mm）；

4、平流泵施力时，不可超过平流泵的最大量程（平流泵量程：0.01-10ml/min）；

六、思考题

自行设计某地质背景下伸展或走滑实验模型，进行伸展/走滑物理模拟实验，并分析实验结果。

 “结晶学”实验——晶体对称及晶体分类

一、实验目的及要求

1、加深对晶体对称性、对称要素的理解；

2、掌握对称要素的确定方法；

3、进行晶体的对称分类。

二、实验方法及步骤

实验步骤：

1、寻找对称中心；

2、寻找对称面；

3、寻找对称轴；

4、寻找旋转反伸轴；

5、确定对称型；

6、晶体的对称分类。

实验方法：

1、确定对称中心（c）

有对称心的晶体：晶面都是成对平行，相互平行的两个面同形等大、方向相反。

2、寻找对称面（P）

晶体中对称面可能存在的位置：

（1）垂直等分晶面

（2）垂直等分晶棱

（3）包含晶棱

3、寻找对称轴（Ln）

对称轴：L¹、L²、L³、L⁴、L⁶

L³、L⁴、L⁶——高次对称轴

晶体中对称轴可能出露的位置：

（1）晶面的中心

（2）晶角

（3）晶棱的中点

4、旋转反伸轴（L_iⁿ）

L_i¹、L_i²、L_i³、L_i⁴、L_i⁶

L_i¹=L¹+C=C     L_i²=L¹+P=P

L_i³=L³+C       L_i⁶=L³+P

L_i⁴是一种独立的对称要素。

晶体中可能存在的具有独立意义的对称要素有九种：

L¹、L²、L³、L⁴、L⁶、L_i⁴、L_i⁶、P、C

5、对称型

一个结晶多面体所有对称要素的组合称为该结晶多面体的对称型。

如立方体的对称型有：3L⁴，4L³，6L²，9P，C

书写方法：

（1）按高次轴、低次轴、对称面、对称中心的顺序依次书写。

（2）若晶体中存在多个同轴次对称轴或多个对称面时，其个数写在相应对称要素的前面。

6、晶体的对称分类

晶类：同一对称型的晶体归为一类，共32个晶类。

晶族：据高次对称轴的数目分高、中、低三个晶族

低级晶族：无高次轴

中级晶族：有一个高次轴

高级晶族：由几个高次轴

晶系：据晶族中各晶类所具有的对称要素特点，进一步把三个

晶族分为七个晶系：

三斜晶系：一个L¹或C

单斜晶系：一个L²或P

斜方晶系：L²或P多于一个

三方晶系：一个L³

四方晶系：有一个L⁴或L_i⁴

六方晶系：有一个L⁶或L_i⁶

等轴晶系：有4个L³

三、实验内容

四、难点

对称要素中L_i⁴、4L³的确定。

五、讨论

1、对称要素与晶体形态有何关系？

2、你在哪几个晶体模型的对称要素分析中利用了对称组合规律？