岩溶水流系统识别方法及其在引调水工程隧洞选线中的应用

某国家重大引调水工程引水隧洞将穿越聚龙山向斜可溶岩地层，可能面临严重岩溶涌突水问题。为了查明隧洞突涌水条件，选择岩溶水害风险较低的引水方案，综合采用岩溶水文地质调查、水化学与同位素分析等方法对聚龙山向斜岩溶水流系统特征进行了识别。结果表明:聚龙山向斜含水系统具有"两含夹一隔"的多层结构，下部二叠系主要为埋藏型岩溶弱发育区，而上部三叠系裸露型岩溶区中发育了具有多级水流系统的巨型岩溶汇水盆地。穿聚龙山向斜段工程论证的3个方案中，A线方案从向斜西段岩溶水系统的补给区穿越，隧洞穿可溶岩段长度短、且全部为埋藏型岩溶，剖面上绕避了三叠系岩溶汇水盆地，发生岩溶涌突水的风险低；而B线方案和C线方案均进入了三叠系岩溶汇水盆地，穿越裸露型可溶岩段的长度大，遭遇高压岩溶突水的风险高，故推荐A线引水方案。研究成果可为引水隧洞线路比选提供科学依据，对类似深埋长隧洞工程建设也具有参考价值。      

论桂林市东城区地下岩溶发育特征

桂林岩溶千姿百态奇丽无比,曾引起许多中外地学学者的关注和研究,由于受到条件的限制,人们多着重于地表岩溶的研究。 地表和地下岩溶的演化极其复杂。岩溶发育是碳酸盐岩岩性,地质构造和水文地质条件等诸因素综合作用的结果。本文通过桂林东城区多年供水勘探揭示的大量地下岩溶资料的系统分析和概率研究,结合区内湿热多雨和特定的自然地质条件、地貌特征和水文地质条件等综合分析,对地下岩溶发育的主要控制进行探讨,研究不同岩性、构造和地下水动力条件的地下岩溶发育规律、特征、洞穴的充填与岩溶含水层储水特征及供水条件,并以上述研究为基础,讨论了岩溶地下水的合理开发利用。     

沂蒙山区典型断陷盆地岩溶地下水系统特征: 以莱芜盆地为例

2011年以来，中国地质调查局在沂蒙山区组织实施了1:5万标准图幅水文地质调查4万余km2，并在严重缺水村镇开展了大量的找水打井示范工作，获得了较为丰富的地质数据，对断陷盆地地下水流系统取得了新认识。受中新生代构造影响，沂蒙山区发生断裂褶皱、伸展滑脱及岩浆侵入活动，形成一系列"南超覆北断陷"的地堑-半地堑盆地，并最终形成现今典型的"盆-山"岩溶水文地质结构，及以盆地为单元的相对独立的岩溶地下水流系统。为研究沂蒙山区地下水流系统发育特征，选择莱芜盆地为典型研究区，基于野外地质调查，通过综合分析盆地南北两侧地貌单元、含水岩组立体空间分布及地下水水位、水化学及同位素结果等，探讨了沂蒙山区典型"盆-山"结构塑造的多级岩溶地下水流系统特征。结果表明，莱芜盆地岩溶地下水由盆地外围向盆地中心呈"向心式"径流；受人类活动影响、地质构造控制和含水层分布制约，盆地南北两侧地下水流系统特征存在差异:盆地南部发育中间和局部两级地下水流系统；盆地北部则仅发育单一的局部地下水流系统，但占有已勘查论证的近1/2的地下水水源地。此外，研究发现在大汶河最低侵蚀基准面，区域滑脱构造及热液混合作用拆离的空隙，与岩层面、层间裂隙、顺层溶蚀空隙等共同构成立体的岩溶地下水网络，影响着岩溶水循环途径及深度。以此认识为指导，实施的探采结合井成井率达到86%，强化了地下水流系统理论在北方基岩山区水文地质工作中理论与实践的结合。      

从研究岩溶地下水角度分析评价岩溶塌陷的危险性——以南宁坛洛塌陷为例

南宁市是广西岩溶地面塌陷危害十分严重的城市之一。2012年6月2日突发的岩溶地面塌陷主要集中分布在坛洛镇南西方向,形成塌陷坑19个,地裂缝17条,威胁62户共232人,潜在经济损失约870万元。坛洛塌陷多形成于松散盖层厚度小于15m,地下水位埋深小于20m,地下岩溶强发育的区段。碳酸盐岩岩溶发育、松散盖层厚度较小和水动力条件(降水、地表水和地下水)复杂为岩溶塌陷产生的必要条件,尤以地下水的作用对岩溶塌陷的形成起至关重要的作用。通过对坛洛地下水动态观测与岩溶塌陷的调查研究确定地下水强径流带,分析评价岩溶地面塌陷的危险性,为岩溶地区的岩溶塌陷危险性勘察、评价工作提供一定指导意义。     

康定北部高原构造岩溶发育特征与地下水径流带识别

受自然环境和技术方法制约，青藏高原岩溶发育演化和岩溶地下水循环特征研究相对薄弱，制约了青藏高原碳酸盐岩区的经济发展、民生设施建设和地质灾害防治。通过野外地质测量，岩溶地下水、地表水和大气降水水化学和同位素特征分析，泉水流量动态，水均衡计算和物探等技术方法，系统分析了四川省康定市北郊碳酸盐岩分布区的岩溶发育特征，识别了岩溶径流通道和岩溶大泉主要补给来源。结果表明:康定市北郊碳酸盐岩分布于高山峡谷地貌类型区，可溶岩地层分布、岩溶发育程度和岩溶水补给、径流、排泄均受构造控制，可溶岩与非可溶岩接触带和活动断裂附近的岩溶发育程度较强。岩溶水呈管道流径流，主要以岩溶大泉形式集中排泄，泉流量约1.5×104 m3/d且动态较为稳定。通过水文地质条件分析，识别出研究区存在通化组岩溶水径流带和雅拉河断裂岩溶水径流带。水化学-同位素数据、岩溶泉流量动态和水均衡计算结果显示，雅拉河河水是岩溶大泉的主要补给源，岩溶地下水主要沿雅拉河断裂岩溶水径流带径流并集中排泄。      

试论桂林岩溶洞穴发育的古老性及形成时代探讨

中、晚三叠世是桂林热带岩溶、岩溶洞穴强烈发育的一个重要时期。早休罗世，气候条件仍然有利，热带岩溶继承发育，但因碳酸盐岩被晚三叠世内陆湖盆堆积物覆盖，一定程度上减低了热带岩溶发育的强度。中侏罗世至白垩世，气候干旱炎热，降雨王少，“三水”活动不强烈，岩溶、岩溶洞穴不发育。晚白垩世，广泛发育内陆湖盆，岩溶作用有一定改善，但因仍处于干旱、炎热环境，湖水浅，堆积迅速，不利于大型洞穴的形成。第三纪是本区热带岩溶、岩溶洞穴强烈继承发育时期。除了利用、改造以前形成的洞穴之外，相应地发育了一些新洞穴。古漓江在此时期形成并强烈深切，地下岩溶相应强烈发育。第四纪以来，主要是反复利用、改造以前形成的岩溶洞穴，使之发育得更加复杂、完善。     

岩溶含水层饱和-非饱和流动与污染物运移数值模拟

岩溶含水层中的地下水是重要的可饮用水来源, 由于其复杂的水文地质特征, 采用数值模型分析和评价含水层中地下水环境极具挑战性。采用变饱和度流动方程描述含水层基质中的饱和-非饱和流动, 采用管道流方程描述岩溶管道中的层流及紊流流动, 基于流动解采用对流弥散方程分别描述基质与管道中的溶质迁移过程。根据相关实验数据以及MODFLOW-CFP程序的模拟结果对流动模拟的准确性进行验证, 并基于此开展了岩溶管道以及非饱和参数对地下水流动及污染物迁移影响的模拟。结果显示, 数值模型能很好地重现含水层中饱和区与非饱和区以及岩溶管道的地下水动态, 岩溶管道对含水层的渗流场产生了较大的影响。管道中快速流动的特性使得周围的水向其中汇集, 影响了局部流动场, 进而使得泄露的污染物质随水流进入管道, 快速向管道出口处(泉点)迁移, 突破曲线显示管道出口处的污染物浓度响应速度远快于基质中对应的位置, 非饱和参数对管道中污染物浓度的响应速率有着不同程度的影响。建立的模型完善了岩溶含水层中非饱和区地下水流动、污染物运移以及基质-管道流动与溶质运移耦合模拟等方面的工作, 加深了对岩溶含水层地下水动力学以及污染物迁移过程的认识, 对岩溶水文地质及地下水环境等方面具有重要意义。      

山东省济南市区泉水与西郊岩溶水水力联系的研究

为进一步查明济南市区泉水与西郊岩溶地下水的水力联系,从地层结构、水动力场角度,通过抽水试验、示踪试验、制作Piper三线图等方法,进行了系统分析。研究表明,西郊刘长山—郎茂山—万灵山一带地下水流场不存在异常,两侧等水位线连续平缓,水位大致相同;刘长山北侧槐苑广场—九中—十四中一带在埋深350m左右揭露连续的岩溶含水地层,市区和西郊通过隐伏于岩浆岩体的三山子组地层岩溶发育段存在水力联系。市区泉水与西郊岩溶地下水水化学类型一致,二者具有相同的演化环境,水力联系密切。     

基于水动力量化因子的岩溶强发育深度研究

地下水垂向循环水动力条件是岩溶发育深度的主要控制因素。为探求川东背斜构造岩溶区多级水流系统控制下的岩溶强发育深度，采用地理信息系统（GIS）技术，选取地形指数和水动力坡降构建岩溶水动力强弱的量化因子F_HQ，并结合钻孔数据推求假角山背斜构造区地下岩溶强发育深度。研究显示:水动力因子F_HQ与地形指数、水动力坡降在空间上呈明显正相关关系，同时可指示岩溶水流系统向深循环的深度，以此推求背斜构造区地下岩溶的强发育深度下限。假角山背斜两翼F_HQ集中在0.1~0.4之间，岩溶水动力整体偏弱，深沟F_HQ值整体高于浅沟。东、西翼深沟控制下的地下岩溶强发育深度分别约40~100 m和110~180 m；浅沟控制下的地下岩溶强发育深度分别约15~60 m和10~90 m。研究成果可进一步丰富川东背斜区岩溶发育评价方法体系，为隧道工程岩溶突水灾害预测防治提供理论依据。      

塔河油田海西早期岩溶古水系识别方法及其特征

塔河油田海西早期形成了复杂的碳酸盐岩岩溶缝洞系统,其发育规模在东部地区和西部地区表现出显著的差异性。岩溶水作为岩溶发育的关键因素,在不同地质背景下表现出的水文学特征及水动力作用与岩溶缝洞系统的发育密切相关。为了深入认识和阐述岩溶储层发育机制,基于三维地震资料,通过地震属性技术结合现代岩溶理论成果恢复了塔河油田埋深5 000 m以下的古水文网络,精细描述了水系发育特征。研究结果表明:东部地区地表水系统具有较大汇水量,水系以强烈的垂向侵蚀作用为主,发育了完整的地表-地下双重水系型水文网络系统;西部地区地表水以水平溶蚀作用为主,地貌较为平缓,尚未产生大型地下水系网络系统,属于地表水系型水文网络系统。东、西部地区地表、地下水文系统动力学机制的不同,为这2个地区岩溶储层发育的差异性提供了合理解释。      

黄陵背斜东北翼岩溶水系统特征及其对引调水隧洞工程的影响

陵背斜东北翼地层以碳酸盐岩和碎屑岩相间的组合形式出现,碳酸盐岩分布区岩溶发育强烈,岩溶突涌水是该区地下工程建设的重要影响因素。以某重大引调水工程黄陵背斜段为研究对象,综合采用岩溶水文地质调查、示踪试验、水文地球化学等多种方法对研究区岩溶水系统特征及隧洞突涌水条件进行了识别和分析。结果表明:区内存在4个子含水系统,垂向上构成了透水性强-弱相间的结构,发育了浅部快速循环、中间快速循环和深部慢速循环的多级水流系统,断裂构成各子含水系统间发生水力交换的垂向通道。工程输水隧洞主体在深部灯影组(Z₂dn)和天河板组-石龙洞组(∈₁t+sl)子含水系统中穿越,岩溶发育总体较弱,但在穿越店垭断裂时存在导通上部娄山关组-南津关组(∈₃l-O₁n)强岩溶子含水系统而发生较大规模高压突涌水的可能。施工支洞穿越∈₃l-O₁n子含水系统中白龙洞水流系统的排泄区,遭遇管道式突涌水事故的风险高。多种水文地质方法的联合解译可提高识别岩溶水系统特征和突涌水条件的精度。      

沂水县富锶地下水特征及成因分析

沂水县富锶(Sr)地下水分布广泛,白垩纪沂南序列侵入岩的锶(Sr)含量最高,平均含量1013.64×10^-6,其次为白垩纪火山岩,锶(Sr)平均含量为739.18×10^-6,太古代侵入岩、变质岩中的锶(Sr)平均含量为398.99×10^-6,寒武-奥陶纪灰岩、页岩中的锶(Sr)平均含量为201.54×10^-6;碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.99mg/L,喷出岩孔洞裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.95mg/L,碳酸盐岩裂隙岩溶水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.76mg/L,块状岩类(侵入岩)裂隙水含水岩组地下水锶(Sr)平均含量为0.48mg/L。碎屑岩类孔隙裂隙水含水岩组、喷出岩孔洞裂隙水含水岩组、块状岩类(侵入岩)裂隙水含水岩组地下水中锶(Sr)主要来源为围岩的风化溶解;碳酸盐岩裂隙岩溶水含水岩组地下水中锶(Sr)主要来源于沂南序列构造破碎带和风化带的风化溶解,其次为寒武-奥陶纪灰岩的风化溶解,锶(Sr)强变异性与不同含水层地下水的混合比例有关。     

扬子地台与华南南盘江盆地大贵州滩三叠系沉积演化史

扬子地台是一个横跨华南地块的以浅海沉积为主的大型碳酸盐岩台地,南盘江盆地是发育在扬子地台碳酸盐岩台地背景之上的一个沉积盆地,从晚元古代到晚三叠世长期海相沉积演化历史中,扬子地台-南盘江盆地体系经历了多次重要的构造演化阶段.扬子地台从晚元古代到早三叠世末期一直保持为一个稳定的碳酸盐岩台地,在中三叠世末期扬子地块整体抬升,海平面下降,形成了遍及扬子主体的拉丁期大海退,从而使扬子地块大部分地区抬升为陆.南盘江盆地位于华南地块南缘,从晚元古代到晚三叠世沉积了一套厚度巨大的海相碳酸盐岩,晚三叠世发育了一套硅质碎屑的浊流沉积,区域沉积也由此转化为河流相沉积.二叠纪和三叠纪碳酸盐岩地层记录了碳酸盐岩台地长期演化历史及其特征多样的沉积建造和沉积环境,而硅质碎屑流和构造沉降速率的变化反映了盆地在三叠纪期间经历的聚合构造和前陆盆地发展过程.在三叠纪时期扬子地台沿西南-北东方向从云南围绕南盘江盆地向贵州延伸,在南盘江盆地中发育了几个孤立的碳酸盐岩台地,包括位于贵州南部和广西境内的大贵州滩和崇左-平果台地.南盘江盆地在晚二叠世发生过一次区域性的海侵事件,早三叠世时期扬子地台和几个孤立台地为由鲕粒边滩组成的低角度斜坡,中三叠世(安尼期)变为由Tubiphytes边礁组成的陡倾斜坡.盆地范围内斜坡变陡激发了Tubiphytes礁和其它的生物体发育,而且它们组成了稳定碳酸盐岩台地的边缘.位于扬子地台西部地区的关林和贞丰一带与最北部的孤立台地(大贵州滩)在安尼期发育了陡倾的边礁.在拉丁期,扬子地台在关林一带进积并与盆地碎屑沉积互层穿插沉积,而位于贞丰的台地边缘出现了由断层控制的地貌特征.与此同时,扬子地台东部(贵阳)由侵蚀滑塌边缘变为进积边缘,向盆地内部进积充填形成了超过600 m的碎屑沉积.但是,与扬子地台不同,位于最北部的孤立台地(大贵州滩)在拉丁期由加积边缘礁变为起伏明显的侵蚀陡崖和饥饿盆地边缘.晚三叠世(卡尼期)扬子地台西部下沉并被晚三叠世浊流沉积埋藏,而扬子地台东部地区在被硅质碎屑沉积埋藏之前持续沉积了一套浅水碳酸盐岩沉积.孤立台地为从南到北逐渐变陡的边缘沉积,而且发育了多个小丘,其中南部地区早期沉降后来被硅质碎屑沉积埋藏,而北部地区到后期下沉.与扬子地台西部一样,最北部的孤立台地(大贵州滩)在晚三叠世下降被碎屑沉积埋藏.以上这种差异源于华南地块南缘因构造聚合作用导致的盆地南部地区不同沉降速率.大贵州滩是盆地中演化历史最长的孤立台地,穿过大贵州滩孤立台地内部和边缘的两条正交剖面显示出了一个被断层切断的向斜构造,这样就很容易识别其沉积建造特征及演化历史.大贵州滩发育的整合的二叠系-三叠系界线剖面以及从早三叠世到中三叠世生物复苏阶段连续的巨厚沉积,使其成为一个研究二叠世末期生物大绝灭期间的海相环境以及生物生态条件最为理想的地区.     

Formation and evolution of petroliferous basins in African continent and their hydrocarbon distribution

There are eighty sedimentary basins in five different types in African continent, i. e. craton sag basin, foreland basin, intermountain basin, passive margin basin and rift basin, which underwent the stress environment of stable depression-compression-extension. The first three types of basins had been intensely influenced by Hercynian and Alpine tectonic movement, while the later two types of basins always exist in a stable extension environment. Different basin evolution caused the obviously hydrocarbon distribution difference. In North Africa, marginal craton sag and rift basins show great expedition potential of hydrocarbon, marginal craton sag basins had good formation and preservation of Lower Silurian hot shale, tectonic-strata traps and migration pathway formed by Hercynian unconformity, and rift basins had excellent Upper Cretaceous marine source rocks and good hydrocarbon preservation with little tectonic activity. Meanwhile, in the salt-containing passive margin basins and delta basins of West Africa, thick strata containing high quality source rocks and plastic strata were well developed. Source rocks of high maturity, good hydrocarbon preservation, growth faults and deformational structure traps were formed by abundant overlying sediments and sources supplied from Tertiary large water system.     

从桂西地区金砷汞锑元素的区域分布探讨金的物质来源

文章分析对比了桂西地区Ａｕ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｓｂ元素的时空区域分布,并经与岩石样对比,发现上古生界以碳酸盐岩为主的地层为高背景,三叠系为低背景,Ａｕ的高背景区呈ＮＷ向展布,这与右江裂谷区地壳演化的独特历史有关。桂西地区上古生界金主要来自深源,三叠系碎屑岩中金主要来自陆源。从Ａｕ元素丰度与存在形式考虑,高背景的碳酸盐岩夹泥岩、硅质岩、火山岩建造及毗邻的碎屑岩对金成矿更有利。     

塔里木盆地顺北地区中新生界断裂构造特征及演化

塔里木盆地顺北地区古生界油气资源非常丰富, 此外在中新生界也发现了良好的油气显示, 揭示出该区中新生界也具有较好的油气勘探潜力。因此, 为了揭示对顺北地区中新生界油气成藏具有关键控制因素的断裂构造特征及其发育机制, 通过对顺北地区最新三维地震资料的精细构造解释, 系统分析了该区中新生界断裂构造的类型、几何学特征及其成因演化。研究表明: 顺北地区中新生界断裂以张性正断层为主, 发育少量逆断层和走滑断层, 该区断裂发育数量众多但单条断裂规模较小、平面上呈杂乱展布且具有明显的分区分层的差异活动特征。与区域动力背景和盆地演化阶段相统一, 顺北地区中新生界断裂演化经历了印支、燕山和喜山期3个阶段多期次伸展-挤压构造旋回, 而且该区所处的构造位置、下伏中二叠统火成岩地层特征及下三叠统柯吐尔组砂泥岩塑性层等对中新生界断裂的形成演化具有重要控制作用。通过对顺北地区连通T₉0~T₅0界面通源断裂的精细刻画, 揭示出在5号断裂带中部和7号断裂带中南部存在两大通源断裂发育区, 上述两地区部分断裂由T₉0界面往上一直断到T₅0界面之上, 对古生界油气向中新生界垂向输导具有建设性作用, 为该区中新生界油气的有利勘探区带。      

豫西济源——义马盆地早中生代湖泊沉积体系的演化

豫西济源—义马盆地早中生代地层谭庄组中上段（Ｔ３）和鞍腰组（Ｊ１）是典型的湖泊体系沉积。谭庄组沉积期湖泊相对较浅,受气候控制。由于受季风环流的影响,推测晚三叠世晚期的季节性更强。在三叠纪末—早侏罗世,发生了走滑构造作用。鞍腰组沉积期为走滑引张体制下的湖泊,水体较深,反映了构造沉降的开始。在随后的走滑挤压阶段,该湖泊为三角洲和河流相碎屑沉积物充填。     

海西早期岩溶改造作用及古地貌恢复:以塔河2区为例

塔河油田2区奥陶系储层为一间房组碳酸盐岩礁滩相地层,结合储层岩心、岩石薄片、测井分析及地球化学特征,进行了构造-沉积特征研究,通过井震结合,应用填平补齐法,恢复了该区及周缘奥陶系顶面海西早期岩溶古地貌,并划分为4个亚地貌单元,分析了奥陶系储层特征及成岩作用,研究了储层岩溶作用期次,得出海西早期的溶蚀-岩溶-构造破裂是储层改造的主要作用机制;通过现今钻井缝洞单元分布,结合海西早期岩溶古地貌、古水系及断裂控制,提出了储层发育的有利区带,得出环T443、TK220、T207井附近泄水洼凼北部区域是岩溶储层发育最有利区域。