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    2024年  49卷  第1期

    评述
    大陆碰撞带深熔变质与花岗岩成因
    郑永飞, 陈仁旭, 高彭
    2024, 49(1): 1-28. doi: 10.3799/dqkx.2023.215
    摘要(1031) HTML全文 (116589) PDF 14072KB(319)
    摘要:
    大陆碰撞带是地壳岩石发生深熔变质和花岗岩浆作用的重要场所,也是超大陆发生聚合和裂解过程的关键位置.对深熔变质作用的理解有助于揭示地壳分异过程和花岗岩成因等诸多问题,同时对威尔逊旋回过程中超大陆动力学的理解有重要启示.在大陆碰撞过程的不同阶段,其动力体制会从挤压变成拉张,地温梯度会由低变高,从而形成时空分布不同、矿物组合各异的变质岩和岩浆岩.在大陆碰撞和俯冲的挤压阶段,变质温压比值较低,只有硬碰撞引起的地壳加厚产生的高压麻粒岩相变质作用以及深俯冲导致的超高压变质作用,不会发生深熔变质作用.在大陆深俯冲结束之际,板块界面动力体制由挤压变为拉张,受到超高压变质的地壳会以岩片状沿俯冲隧道发生逆冲折返.在大陆碰撞后阶段,一旦碰撞带岩石圈地幔发生减薄,软流圈地幔上涌导致主动张裂,上覆地壳就会在高的地温梯度下发生巴肯型深熔变质作用,从而形成大量的花岗岩.因此,地壳深熔变质和花岗质岩浆的发育程度与岩石圈厚度的变化密切相关.虽然幔源镁铁质岩浆结晶分异作用是大洋俯冲带之上花岗岩形成的常见方式,但是地壳部分熔融才是大陆碰撞带花岗岩浆作用的典型方式.地壳岩石性质是形成不同类型花岗岩的关键,Ⅰ型和S型花岗岩分别主要来自于变火成岩和变沉积岩的部分熔融,而A型花岗岩则起源于堆晶或残留体的部分熔融.脱水熔融和水化熔融是产生花岗岩浆的两种基本物理化学机制,二者可在同一区域内发生,构成脱水‒水化耦合的部分熔融机制.大陆碰撞带作为古板块缝合带,也是构造薄弱带,易于发育大陆主动张裂,这是在碰撞后阶段深部陆壳脱水‒水化耦合熔融直至浅部陆壳部分熔融的主要构造机制,结果形成花岗岩‒混合岩‒麻粒岩高温岩石组合.一般来说,超大陆聚合阶段与碰撞挤压背景下的变质作用相关,而超大陆裂解与主动张裂拉张体制下的变质作用相关.虽然大陆张裂未必都能成功,但是其中夭折张裂在业已汇聚板块边缘最为常见.因此,夭折大陆张裂与陆内深熔变质作用和花岗岩浆作用之间的关系最为密切,这也是正确认识超大陆聚合之后到裂解之前陆内地质过程与构造演化之间关系的关键.
    构造地质学与石油地质学
    贝加尔裂谷构造发育的主控因素:基于地球动力学数值模拟
    王盟楠, 李江海
    2024, 49(1): 29-39. doi: 10.3799/dqkx.2022.113
    摘要:
    贝加尔裂谷位于西伯利亚克拉通和萨彦‒贝加尔造山带的拼合部位,两侧岩石圈结构及流变性存在明显差异,区域构造演化过程复杂.通过数值模拟方法,正演贝加尔裂谷区岩石圈形变过程,探讨下地壳流变性及先存薄弱缝合带对贝加尔裂谷构造发育的影响.结果显示:裂谷伸展中心两侧岩石圈下地壳流变学性质差异导致应力向造山带一侧传递,裂谷两侧发育不对称的构造样式,其中造山带一侧主要为大区域的铲状断层,而在克拉通一侧主要为小范围的高角度正断层;当岩石圈拼合部位存在先存薄弱缝合带时,会限制应力向造山带一侧传递,导致造山带一侧断裂的发育规模减小,裂谷呈现“窄且深凹陷”的不对称构造特征.
    库车坳陷三叠系塔里奇克组沉积与储层特征及油气勘探意义
    张荣虎, 王正和, 余朝丰, 杨钊, 智凤琴
    2024, 49(1): 40-54. doi: 10.3799/dqkx.2022.209
    摘要:
    塔里木盆地库车坳陷上三叠统塔里奇克组源‒储共生,但勘探认识程度低,储层基础研究尚未开展.结合露头‒钻井沉积特征、物性测试、薄片鉴定等资料研究认为:塔里奇克组因砂/砂砾岩与暗色泥岩或煤层交替而呈源‒储互层的“三明治”结构;砂岩主要为岩屑砂岩,但随颗粒变粗,石英含量有增高的趋势;砂岩处于中成岩阶段,压实作用是最主要的减孔作用,溶蚀作用是最明显的增孔作用,储集空间类型以粒间溶孔和粒内溶孔为主;随石英颗粒含量增高,孔隙度有增加的趋势,且随着砂岩粒度变粗,孔、渗有变好的趋势;沉积相是控制储集性的关键因素,分流河道砂岩/砂砾岩是最优储层;塔里奇克组砂岩物性与巴什基其克组、阿合组等重要油气储层具有较高的相似度,在北部构造带发育较厚的Ⅱ-Ⅲ类规模性储层,且被夹持在煤层和暗色泥岩优质烃源岩中,对寻找中深层常规‒非常规型构造‒岩性油气藏意义重大.
    山前冲断带砂砾岩储层发育机制及控制因素:以柴达木盆地昆北油田切12区为例
    宫清顺, 刘占国, 王波, 朱超, 宋光永, 伍劲
    2024, 49(1): 55-70. doi: 10.3799/dqkx.2022.171
    摘要:
    柴达木盆地昆北断阶带为大型山前压扭冲断构造带,该构造带上的昆北油田切12区下干柴沟组下段发育厚层冲积扇沉积的砂砾岩储层.明确储层微观特征及发育控制因素,对冲断带砂砾岩储层评价与油藏治理具有重要意义.运用铸体薄片、X-衍射、扫描电镜、常规压汞与恒速压汞等测试分析资料,系统研究冲积扇砂砾岩储层微观特征,明确储层发育的主控因素.结果表明,切12区砂砾岩储层具有成分成熟度低、结构成熟度低的岩石学特征,储集空间类型具双重孔隙介质特征,发育2类储层结构模态、4类储集空间类型、4类储层孔隙结构,储层物性为低孔、特低渗型储层,成岩作用阶段为早成岩阶段B期.在砂岩动力成岩作用相同的地质背景下,成岩作用对储层改造的影响是相对均衡的,储层发育程度的差异主要受控于沉积作用差异而导致的碎屑组成与结构差异,泥质含量是储层发育程度差异的主控因素,明确泥质含量上限为8%,颗粒分选对储层性质起重要控制作用.建立了基于泥质含量、物性、孔隙结构和产能指标的储层评价分类标准,将砂砾岩储层划分为4类;运用该认识指导油藏综合治理,并取得应用实效.
    珠江口盆地白云凹陷中新统珠江组潮流改造的砂质海底扇沉积
    王家豪, 庞雄, 王华, 柳保军, 陈鑫鑫
    2024, 49(1): 71-83. doi: 10.3799/dqkx.2022.334
    摘要:
    近年来,浅海扇和底流改造作用的较多发现对深水扇术语、鲍马序列等传统认识带来了挑战,有待进一步研究. 珠江口盆地白云凹陷是我国海底扇油气勘探的重要场所之一,中新统珠江组SQ21层序(层序底界年龄21 Ma)是该凹陷砂质海底扇发育和油气发现的主力层位. 采取岩心观察与测井相、地震反射结构、地震地貌分析相结合,揭示了该层序下降期体系域和低位体系域发育为数众多的海底扇,由重力流水道、天然堤和席状朵叶体构成,在地震属性图上分别表现为均方根振幅高值条带和朵状形态. 上陆坡带重力流水道由块状‒递变层理中‒细砂岩、波状层理粉‒细砂岩组成,具有正旋回、箱型‒钟型测井相、水道充填地震相等识别标志. 其中,波状层理粉‒细砂岩夹较多泥岩纹层,局部表现为单粘土层和双粘土层构造,且富含潜穴、生物扰动构造和菱铁质结核,指示该时期海平面大幅下降直至陆架坡折以下,上陆坡带逐渐演化为浅海环境,导致研究区砂质海底扇发育及其重力流水道沉积在上陆坡带遭受明显的潮流改造. 地震地貌分析方法的应用,保证了潮流改造型海底扇沉积相的准确识别. 此外,本文的研究还表明,鲍马序列可以是底流改造成因;“深水扇”术语并非广泛适用.
    川西南二叠纪火山岩喷发古地理环境及演化
    熊绍云, 史志伟, 周刚, 苏旺, 张豪, 李亚, 姚倩颖, 江青春
    2024, 49(1): 84-102. doi: 10.3799/dqkx.2022.213
    摘要:
    通过川西南二叠纪火山岩喷发古地理环境及演化分析,旨在明确火山喷发时古陆位置及分布,从而圈定有利储层分布.利用火山岩中代表喷发古地理环境的系列标志,结合室内地球化学、测井资料及火山喷发前岩溶古地貌等分析,认为该地区火山岩喷发古地理环境存在海相和陆相两类.火山喷发时古地理环境受控于康滇古陆的形成与演化,火山喷发早期,东吴运动第二幕发生强烈构造运动导致康滇古陆形成,海水由石棉‒天全一带向南北退去,仅在研究区南部的石棉‒汉源‒峨边‒珙泉一线以南地区和北部的宝兴北部一带保留海相沉积环境;中‒晚期,宝兴及以北地区继承了早期碳酸盐台地沉积环境,甘洛‒马边‒盐津一带由缓坡沉积环境演变为滨岸沉积环境.二叠纪火山喷发时,川西南地区为古陆,成都‒简阳一带发育的熔结凝灰岩和熔结角砾岩,溶蚀孔洞发育,储集性最好,是目前四川盆地二叠纪火山岩勘探的重要目的层;周公山‒宜宾一带发育的自碎角砾岩,由于处于溢流相上部亚相,火山喷发间歇期的风化淋滤作用产生溶蚀孔洞,储层较好,周公山地区获得油气突破,证实了其油气勘探潜力.
    准南侏罗‒白垩纪原型盆地边界变迁及其沉积物源响应
    高崇龙, 王剑, 刘明, 罗正江, 王柯, 刘可, 任影, 邓毅
    2024, 49(1): 103-122. doi: 10.3799/dqkx.2022.076
    摘要:
    为明确准南侏罗‒白垩纪原型盆地特征及其物源‒沉积体系演化,对准南山体年龄及侏罗‒白垩系砂岩碎屑成分、砾岩砾石成分、重矿物、古水流及砂体展布等时空变化进行分析,定量计算原盆边界距离,同时结合区域地质背景,探讨原盆边界变迁及其沉积物源响应.准南西段山体隆升整体早于中段和东段,侏罗‒白垩系物源以再循环造山带沉积岩系母岩为主,原盆距现今边界平均距离在22.2~67.0 km之间.准南西段受控于南北双向物源体系,中晚侏罗世原盆边界发生明显萎缩,并受车莫古隆起演化影响显著;中段受控于南部物源体系,原盆边界在中侏罗世早期前发生持续扩张,随后持续萎缩;而东段在侏罗纪原盆边界持续萎缩,且博格达山自中侏罗世开始持续隆升使区域物源沉积体系发生显著变化.整体上,现今西段和东段区域在晚侏罗世距原盆边界距离更近,近源沉积体系规模连片砂体较发育,而中段在整个侏罗纪距原盆边界较远,远源沉积体系使规模连片砂体不甚发育.早白垩世,整个准南南部边界已基本萎缩至现今盆地边界附近,但区域湖泛作用使近源沉积体系分布局限.
    鄂尔多斯盆地基底结构特征及演化过程新认识
    田刚, 杨明慧, 宋立军, 邢舟, 白东来, 陈杰, 李竞赢
    2024, 49(1): 123-139. doi: 10.3799/dqkx.2022.193
    摘要:
    为了解鄂尔多斯盆地基底结构特征,利用1∶20万航磁数据和地震资料,结合盆内基底岩样和周缘前寒武变质岩系的岩石组合、岩石磁性、年代学和地球化学等最新研究进展,分别对基底一级断裂和基底结构特征进行了详细研究.在明确盆内基底各区时代属性基础上,尝试恢复了基底古元古代的构造演化过程.盆地基底结构整体上受4条一级断裂控制,将其分为5个二级构造单元.各构造单元岩性为周缘太古‒古元古界向盆内的延伸,高航磁异常带主要由太古宙块体反映,负航磁异常带主要由古元古代沉积变质岩反映,显示北东横向分块的特征.古元古代构造演化过程包括 > 2.2 Ga北部洋壳俯冲早期阶段、~2.2~1.95 Ga俯冲‒弧后NE向伸展‒表壳岩类沉积阶段、~1.95~1.85 Ga阴山地块与鄂尔多斯地块碰撞‒弧后NE向伸展区闭合‒形成西部陆块阶段、~1.85~1.80 Ga东部陆块与西部陆块东部碰撞‒NE向构造被改造‒形成近南北向中部造山带阶段.
    东濮凹陷北部文留地区沙河街组地层水演化与油气成藏模式
    吴宇辰, 刘一锋, 金爱民, 周勇水, 丘靥, 徐田武, 楼章华
    2024, 49(1): 140-154. doi: 10.3799/dqkx.2022.120
    摘要:
    东濮凹陷北部沙河街组盐岩发育,流体特征受其影响明显,但目前对盐岩发育区的流体特征及其演化过程研究还十分薄弱.以文留地区沙河街组三段、四段为研究对象,采集砂岩储层内流体包裹体样品,对其进行镜下观察、显微测温和激光拉曼分析.结果表明,研究区有3期油气成藏,主要成藏时间为0~8Ma和22~30 Ma.地层水在24~30 Ma呈现局部淡化趋势,24 Ma至今矿化度又逐渐升高.地层水淡化期、油气成藏高峰期、地层压力泄压期三者呈现出高度耦合,并据此建立了流体运移模式.地层水矿化度值的演变反映其运移过程,同时也指示了伴随地层水运移的油气运聚方向.淡化地层水有助于次生孔隙的生成,改善储层物性,而过饱和流体则可能会对储层产生不利影响.
    断陷盆地火山地层构成要素特征及地质意义: 以吉林省九台全取心井下白垩统营城组为例
    户景松, 唐华风, 余雪英, 黄玉龙, 王璞珺, 高有峰
    2024, 49(1): 155-173. doi: 10.3799/dqkx.2022.123
    摘要:
    火山地层具有特殊的时空属性和地质记录特征,但在盆地充填分析时未引起足够重视.为进一步明确火山地层的地质属性,利用松辽盆地下白垩统营城组全取心浅钻井(营一D1和营三D1井)资料开展火山地层构成要素特征及地质意义研究.营一D1井营城组一段和营三D1井营城组三段火山地层分别识别出3个和2个喷发间断不整合界面、10个和8个喷发整合/不整合界面.根据喷发间断不整合界面属性可知,营一D1井和营三D1井火山地层可分别划分为4个和3个火山机构,稀土和微量元素对火山机构有较好的响应.堆积单元有简单熔岩流、辫状熔岩流、穹丘、热碎屑流、热基浪和火山泥石流6类,熔岩类单元喷发时的火山气体排放强度弱于火山碎屑岩类单元.火山地层具有建造时间短暂和间断时间长久的时间属性,火山地层的建造速率不能简单地利用地层厚度和测试的顶底时间差来计算.
    基于耦合沉积动力学模拟与多点地质统计学方法的河口湾储层三维建模
    唐佳凡, 唐明明, 卢双舫, 刘雪萍, 张克鑫, 何涛华, 韩迪
    2024, 49(1): 174-188. doi: 10.3799/dqkx.2022.199
    摘要:
    为提高潮控河口湾储层中少井区三维建模精度,以南美Oriente盆地J油田M1层为研究对象,采用沉积动力学模拟与多点统计学建模方法,设定地形坡折高度、潮汐幅度,河口流速、沉积物粒径等参数建立了研究区三维沉积模型.结合M1层储层特征将沉积模拟结果转换为三维训练模板,联合井上测井数据,使用多点地质统计学方法构建沉积动力学模拟约束下的潮控河口湾储层三维精细地质模型.结果表明在沉积动力学建立的三维训练模板约束下,模型中取心井结果与岩心拟合程度高,验证井与井上测井数据相对误差为7.6%,高于序贯高斯模拟方法模拟的精度.在潮控河口湾储层中,通过沉积动力学建立三维训练模板约束储层模型,能够在少井区有效提高模型精度,并得到了验证井交叉验证的结果,这将为潮控河口湾含油储层的勘探与开发提供指导.
    地球生物学
    六盘山白垩纪狼鳍鱼化石的埋藏学及其古气候、古环境意义
    梁积伟, 常小斌, 陶文星, 冯振伟, 李汉林, 宗浩, 郑萌, Tsogochir Tungalag
    2024, 49(1): 189-208. doi: 10.3799/dqkx.2022.194
    摘要:
    为查明六盘山地区白垩纪李洼峡组狼鳍鱼化石的埋藏学特征所表征的古气候和古环境意义,以化石保存层位岩石和其上下层岩石为主要研究对象,对它们进行了全岩X衍射(XRD)、主量元素、微量元素和稀土元素分析.XRD分析显示化石埋藏层位岩石的组成矿物主要以铁白云石(42.70%)和石英(41.50%)为主,其上下层岩石的组成矿物主要以石英(平均含量40.40%)和长石(总平均含量15.98%)为主.主量元素分析显示化石埋藏层位岩石具有较高含量的CaO(平均含量20.61%)和MgO(平均含量10.52%),而其他层岩石具有较高含量的SiO2(平均含量54.58%)和Al2O3(平均含量14.79%).古气候指标MgO/CaO和Sr/Cu指示干热的气候,古盐度指标m值和Sr/Ba指示水体盐度高,古氧化还原环境指标Th/U和V/(V+Ni)指示缺氧和水体分层且底层出现硫化环境.鱼群的大规模死亡是由一次短暂的突发性事件造成,缺氧的水体环境和硫化氢的毒害作用可能是鱼类大规模死亡并得到保存的主要原因.特别需要指出的是,六盘山地区在白垩纪中期出现干热的气候条件以及高盐度、缺氧的水体环境可能是这一时期全球CO2浓度快速升高的结果,也可视为白垩纪Aptian-Albian大洋缺氧事件(OAE1a)在陆相地层的地质响应.
    甘肃北山早白垩世似银杏化石的发现:兼论甘肃侏罗‒白垩纪古大气CO2变化
    任文秀, 韩磊, 吴光涛, 唐德亮, 孙柏年, 吴靖宇
    2024, 49(1): 209-223. doi: 10.3799/dqkx.2022.075
    摘要:
    银杏类化石的微细构造是定量估算古大气二氧化碳浓度的良好材料.首次报道了甘肃北山中口子盆地早白垩世赤金堡组似银杏属化石,通过宏观和微观特征对比将其鉴定为Ginkgoites sibirica.利用气孔比率法定量重建Hauterivian-Barremian期的古大气CO2浓度为766~1 277 ppmv.结合前人数据,利用光合气体交换模型定量重建了甘肃省早侏罗世‒早白垩世古大气CO2浓度及变化趋势,侏罗纪普林斯巴期(Pliensbachian)、阿林期(Aalenian)、巴柔期早期(Early Bajocian)、巴柔期晚期(Late Bajocian)的古大气CO2浓度分别为1 136 ppmv、927 ppmv、643 ppmv和785 ppmv;早白垩世Hauterivian-Barremian期的CO2浓度为548 ppmv.结果显示早、中侏罗世二氧化碳浓度较高,向白垩纪呈下降趋势,早白垩世早中期达到低点后呈现缓慢波动上升;早白垩世晚期达到顶点,然后缓慢下降.研究表明光合气体交换模型可作为恢复古气候变化的有效手段.
    东太平洋海隆海底热液蠕虫管道矿化特征及其成因
    罗礼涛, 王叶剑, 蔡翌旸, 董传奇, 韩喜球
    2024, 49(1): 224-237. doi: 10.3799/dqkx.2022.161
    摘要:
    热液管状蠕虫生物矿化现象在海底热液喷口区发育广泛,但蠕虫管道矿化和风化氧化过程及其控制因素知之甚少.对采自东太平洋海隆热液蠕虫矿化管道样品开展了高分辨率矿物学和元素分布研究.结果表明,样品具有以胶状黄铁矿为主的多圈层矿化结构,分为快速(F型)和慢速矿化(S型)两种类型.相比“S型”样品,“F型”的管壁更厚,同心层的数量少、间隙小、厚度均一.这主要受矿物沉淀速率的影响,即矿物的快速沉淀加快了蠕虫管道生长和矿化.此外,“F型”样品外壁分布的草莓状黄铁矿,表明纳‒微米晶硫化物矿物的定向生长是形成胶状黄铁矿带的重要中间途径.而“S型”管壁从内到外具有氧化程度逐渐增加、胶状黄铁矿逐渐减薄的显著特征,指示样品同时受到了后期低温、富Fe-Si热液流体和低温海水风化氧化作用的影响.本项研究为理解现代海底热液系统的管状蠕虫矿化机制提供了新见解.
    水文地质学与环境科学
    地面沉降对地下水可采资源的影响
    骆祖江, 王鑫, 代敬, 李子义, 李硕
    2024, 49(1): 238-252. doi: 10.3799/dqkx.2022.143
    摘要:
    为研究地面沉降对地下水可采资源量的影响,以华北地区沧州市为例,基于Biot固结理论,建立了地下水开采与地面沉降三维变参全耦合黏弹塑性数值模型.分别预测了2019-2030年按现状开采地下水,2031-2040年禁采(方案一);2019-2030年规划开采,2031-2040年禁采(方案二);和2019-2040年地下水持续禁采(方案三)三方案的地面沉降量和各个方案在2041-2050年的地下水可采资源量.结果表明,2041-2050年,方案一、方案二和方案三的地下水可采资源量分别为1.29×108 m3/a、1.35× 108 m3/a和1.43×108 m3/a.方案二比方案一的累计地面沉降减少84.4 mm,地下水可采资源量多6×106 m3/a;相较于方案一,方案三发生了88 mm的地面回弹,地下水可采资源量多1.4×107 m3/a.说明了地面沉降严重的情况下,地下水可采资源量相对较少.
    天山北麓中段绿洲带高砷地下水中砷的迁移转化规律
    雷米, 周金龙, 周殷竹, 孙英, 韩双宝, 刘江涛, 鲁涵, 白凡, 闫志雲
    2024, 49(1): 253-270. doi: 10.3799/dqkx.2022.349
    摘要:
    准噶尔盆地是典型高砷地下水分布的内陆盆地,地下水作为盆地重要饮用水源,区域供水安全存在风险,高砷地下水迁移转化规律有待进一步查明. 以天山北麓中段绿洲带为研究区,采用半变异函数模型和UNMIX源解析模型分析该区地下水砷的分布、地下水化学组分源贡献;结合地质条件、赋存环境与水文地球化学作用剖析典型剖面高砷地下水中砷的迁移转化与富集影响因素. 结果表明:研究区地下水整体为弱碱性、偏还原环境的淡水,As含量在ND~887.0 μg·L-1之间,平均值为11.2 μg·L-1ρ(As) > 10 μg·L-1的高砷地下水水化学类型以HCO3·SO4·Cl⁃Na(HSL⁃N型)和HCO3·SO4⁃Na(Na·Ca)型(HS-N(NC)型)为主. 单一结构潜水、承压水区潜水、承压水中高砷地下水占比分别为0.4%、6.4%、18.6%,高砷地下水主要富集于冲积平原深度100~300 m的承压含水层中. 原生矿物源、岩盐矿物源、土壤输入‒人为排放源、硫酸‒碳酸岩盐矿物源和环境影响源对地下水水化学组分贡献率分别为11.3%、21.1%、23.1%、23.4%和21.1%. 25组典型剖面地下水样中,24组地下水砷形态为As(Ⅴ)(占取样点的96.0%). 沿着地下水流向,从山前倾斜平原到冲积平原,地下水总As含量呈先增大后减小的变化趋势. 地下水砷富集不仅受到赋存环境中pH、Eh、HCO3-和PO43-等水化学指标的影响,还与地质条件、水文地质条件、有机质降解和溶滤作用等因素有关.
    中低温地热系统低盐度地热水高含量钠的地球化学成因: 以广东惠州黄沙洞地热田为例
    史自德, 毛绪美, 叶建桥, 董亚群
    2024, 49(1): 271-287. doi: 10.3799/dqkx.2022.170
    摘要:
    高温地热系统中地热水中Na+含量一般超过300 mg/L,盐度也较大(TDS > 1000 mg/L).而在中低温地热系统中,低盐度地热水的Na+含量一般小于160 mg/L.但在广东黄沙洞中低温地热系统出露的地热水中Na+高达325.4 mg/L,TDS小于650 mg/L.经典的水文地球化学作用(矿物溶解、离子交换等)很难解释其成因.样品水化学结果表明,地热水水化学类型均为HCO3-Na型,钠含量高(平均值为240.06 mg/L).氢氧同位素结果表明地热水与浅层地下水均具有相同的大气来源,都是瑶坑山区大气降水补给.水化学地温计和多组分矿物平衡(MME)评估的热储温度为100~130 ℃,地热水循环深度最大为2.43 km.Cl-作为混合比计算指标揭示浅层地下水混入地热水的比例为51%~72%,深部地热水中Na+实际含量应该高达685.2 mg/L.水-岩相互作用模拟结果表明,矿物溶解和离子交换对地热水中Na+富集的贡献较小,也揭示出地热水中存在Na+的额外来源.花岗岩流体包裹体微小但广泛存在于结晶矿物颗粒之间,其中Na+含量平均值为11 758.9 mg/L.在地热水加热情况下,断裂和花岗岩裂隙网络层面及附近的流体包裹体膨胀破裂,流体混入到地热水中,为地热水提供了平均83%的Na+.因此,花岗岩流体包裹体可能是中低温地热系统低盐高钠地热水中Na+的主要来源.
    非完整井对单井注抽试验测算地下水流速影响机理
    苏世林, 李旭, 郭强, 张海涛, 许光泉, 朱棋
    2024, 49(1): 288-298. doi: 10.3799/dqkx.2022.148
    摘要:
    为了探究非完整井结构对单井注抽试验测算地下水流速的影响机理,采用COMSOL Multiphysics软件建立非完整井条件下的单井注抽试验数值模型,分析了非完整井滤管长度与位置对穿透曲线的影响.同时开展了非完整井单井注抽试验室内试验研究,并利用数值模型拟合示踪剂穿透曲线来进一步验证模型的可靠性.结果表明:滤水管长度越短,示踪剂穿透曲线早期浓度越低;滤水管位置越靠近含水层上部,穿透曲线早期的浓度越高;参数反演误差分析表明数值模型能较好地反演地下水流速、孔隙度以及弥散度.总体而言,非完整井附近复杂流场导致溶质空间的不均匀分布,进而对穿透曲线有显著影响,增大传统完整井模型的参数反演误差;而本文建立的非完整井单井注抽试验模型拟合精度高,能够适用于非完整井条件下的单井注抽试验.
    地球物理学
    四川盆地含裂缝海相页岩储层正交各向异性岩石物理建模
    程绩伟, 张峰, 李向阳
    2024, 49(1): 299-312. doi: 10.3799/dqkx.2022.229
    摘要:
    含裂缝页岩具有复杂的各向异性,建立合理的岩石物理模型有助于裂缝参数的准确预测. 针对四川威荣含裂缝五峰-龙马溪组页岩,在准确表征其固有各向异性(VTI)的基础上,建立了具有裂缝倾角分布特征的正交各向异性岩石物理模型. 分析表明:页岩中高角度裂缝的倾角平均值、倾角标准差、倾角变化范围对方位各向异性有显著的影响;横波各向异性参数\begin{document}$ {\gamma }^{\left(2\right)} $\end{document}\begin{document}$ {\gamma }^{\left(3\right)} $\end{document}仅对裂缝密度敏感,可用于裂缝密度的预测;纵波各向异性参数\begin{document}$ {\varepsilon }^{\left(2\right)} $\end{document}\begin{document}$ {\delta }^{\left(2\right)} $\end{document}\begin{document}$ {\delta }^{\left(3\right)} $\end{document}\begin{document}$ {\varepsilon }^{\left(3\right)} $\end{document}受到裂缝密度和填充流体的影响,与横波各向异性参数相结合可用于裂缝流体的检测.将提出的岩石物理模型应用于实际测井数据,实现了井中各向异性参数的估测,为裂缝性五峰-龙马溪组页岩的地震裂缝预测提供了重要的理论依据.
    琼东南盆地超深水浅部气藏地球物理识别技术
    黄时卓, 李芳, 宋鹏, 胡斌, 孙万元
    2024, 49(1): 313-323. doi: 10.3799/dqkx.2022.339
    摘要:
    浅部气赋存于浅部成岩强度低的未固结岩石内,其岩石物理特征、地震反射特征都区别于深层已成岩岩石. 为建立浅部气藏地球物理识别技术,笔者利用浅层测井数据分析该盆地浅层岩性、流体性质对岩石速度、密度、纵横波速度比的影响,明确浅部气层敏感弹性参数. 在此基础上,利用颗粒接触岩石物理模型进行浅层岩石物理建模,获得了浅部气层和水层的纵波速度、AVO特征随孔隙度变化模板. 在此基础上,利用地震正演手段查明了浅部气层地震反射特征,明确了浅部气层识别标志,并从地震反射结构特征、反演弹性参数特征、AVO特征入手实现了浅部气层的识别. 首次将Direct Hydrocarbon Identifier by Induced Polarization(DHIP)勘探技术应用于浅部气藏饱和度预测,实现了研究区浅部气藏饱和度定性预测. 该套浅部气藏评价技术是目前琼东南盆地浅层勘探的首次应用,对该盆地后续浅部气藏勘探具有建设性意义.
    地面-钻孔直流电法超前探测技术
    王鹏
    2024, 49(1): 324-334. doi: 10.3799/dqkx.2022.322
    摘要:
    为实现煤矿巷道掘进前方隐蔽含水体的长距离、高精度超前探测,提出一种在地面供电、井下长距离超前钻孔中接收的地面-钻孔直流电法. 模型计算结果表明:(1)孔旁异常体视电阻率曲线表现正负交替异常特征;(2)地面供电点和异常体的距离与异常响应幅值负相关,异常体规模与异常宽度正相关;(3)依据视电阻率曲线可解释异常中心位置、相对测线方位和异常体宽度,提出了快速解释方法;(4)地面现场模拟试验验证了理论响应结果和解释方法的正确性. 地面-钻孔直流电法超前探测技术能有效探测到钻孔旁侧的电性异常体,可以实现“一孔多用”,能够为长距离超前精细探查提供一种新的地球物理勘探手段.
    其他
    基于树木年代学的迫龙沟泥石流灾害历史重建
    吕立群, 王兆印, 孟哲
    2024, 49(1): 335-346. doi: 10.3799/dqkx.2022.142
    摘要:
    迫龙沟是帕隆藏布下游右岸一级支流,1983、1984、1985和2015年爆发过4次泥石流,重复堵江并形成长约1 km的堰塞湖.个别主沟泥石流事件和沟道内部滑坡、支沟泥石流没有冲出沟口,无文献记录,但是造成沟道中上游河床演变和树木扰动.基于树木年代学,通过分析树木年轮损伤组织、生长抑制和释放动态,重建了迫龙沟40年来的主沟泥石流和沟道内部滑坡、支沟泥石流灾害历史;从树木生长扰动强度等方面探讨了泥石流的流动范围;并通过Wit指数进一步分析了没有历史记录的主沟泥石流、沟道内部滑坡、支沟泥石流发生时间和流动范围.树木年代学所反映的泥石流爆发时间的准确性与泥石流规模有关,泥石流规模太大会导致受扰动树木的灾害历史记忆消灭,不利于大规模灾害发生之前的泥石流事件的定年.沟道内的众多支沟泥石流和主沟内的滑坡会对主沟泥石流事件的定年产生干扰,但是与主沟泥石流同一时间发生的支沟泥石流和主沟滑坡事件会增大Wit指数,利于主沟泥石流灾害事件的定年.
    证据理论融合多视角遥感信息的地热异常探测
    郝明, 高彦彦, 王青, 何鹏, 张华
    2024, 49(1): 347-358. doi: 10.3799/dqkx.2022.197
    摘要:
    针对传统遥感地热探测方法存在虚假异常多、效率低等问题,提出一种证据理论融合多视角遥感信息的地热异常探测方法.基于遥感数据反演的温度信息,分别从全局、局部分块和高程分区等多视角提取温度异常.采用Dempster/Shafer证据理论方法融合上述热异常证据,实现多视角温度异常探测.最后,根据断裂构造建立缓冲区,通过分析缓冲区内及附近的热异常圈定地热范围.以山东省青岛市为例,基于Landsat-8卫星影像利用提出方法探测地热,72.7%的温度异常分布在断裂构造的1 km缓冲区内;圈定的11处地热异常,其中3处为青岛市已全部探明的地热田或地热井,验证了方法的可靠性.与传统遥感地热异常探测方法相比,提出的方法通过融合全局、局部和高程信息,消除了大量虚假异常,提高结果的精度和可靠性.
    火星峡谷网研究的现状、问题与展望
    史语桐, 杨勇, 赵健楠, 黄俊, 肖龙
    2024, 49(1): 359-374. doi: 10.3799/dqkx.2022.124
    摘要:
    广泛分布于火星表面的谷网地貌作为火星地质环境演变的记录者,对认识火星地质历史时期的环境变化、了解火星古气候与宜居性具有重要意义.随着中国火星探测计划的开展,详细了解火星谷网的研究进展尤为重要.对火星谷网地貌的探测历史、形貌分类、时空分布、成因假说等方面的研究进展进行了总结,在此基础上提出了当前火星谷网研究中存在的主要问题与争议,并认为未来可着重在谷网侵蚀沉积物的识别分析、谷网对古气候重建所提供的地质学证据与理论模型预测结果的协调、以及火星与地球谷网的类比等方面开展研究.
    Short Survey
    含水层非均质性与污染修复
    袁松虎, 张鹏, 康学远, 施小清, 张宝刚, 洪梅, 田海龙, 文章
    2024, 49(1): 375-378. doi: 10.3799/dqkx.2023.217
    摘要: