重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查进展

紧密结合国家非常规能源勘探开发的重大战略,聚焦重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查工作,总结了研究区岩溶发育特征与分布规律,评价了涪陵页岩气开发区区域水资源量和地下水质量。在此基础上,收集分析国内外资料,梳理了页岩气勘查开发所引发的6类环境(地质)问题及勘查、钻井、压裂、开采、闭井等5个阶段需关注的地质环境问题或风险等,其中涪陵页岩气勘查开发区主要诱发水土污染、地质灾害和大气污染等环境(地质)问题; 基本识别了2种地下水污染模式、3种污染类型及可能的地下水污染风险途径; 初步确定了涪陵页岩气勘查开发区污染指示性特征因子,并形成了页岩气勘查开发区地质环境影响评价指标体系,可指导页岩气勘查开发的环境地质调查。该研究为页岩气国家新型清洁能源的绿色开发和开发区生态文明建设提供支撑。     

重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查进展

紧密结合国家非常规能源勘探开发的重大战略,聚焦重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查工作,总结了研究区岩溶发育特征与分布规律,评价了涪陵页岩气开发区区域水资源量和地下水质量。在此基础上,收集分析国内外资料,梳理了页岩气勘查开发所引发的6类环境(地质)问题及勘查、钻井、压裂、开采、闭井等5个阶段需关注的地质环境问题或风险等,其中涪陵页岩气勘查开发区主要诱发水土污染、地质灾害和大气污染等环境(地质)问题; 基本识别了2种地下水污染模式、3种污染类型及可能的地下水污染风险途径; 初步确定了涪陵页岩气勘查开发区污染指示性特征因子,并形成了页岩气勘查开发区地质环境影响评价指标体系,可指导页岩气勘查开发的环境地质调查。该研究为页岩气国家新型清洁能源的绿色开发和开发区生态文明建设提供支撑。     

长江经济带页岩气勘探开发进展及建议

页岩气是一种清洁的非常规天然气资源,已引起全世界各国的广泛关注.我国页岩气资源丰富,70%的资源分布在长江经济带沿线各省市.在长江上游的重庆涪陵、四川长宁-威远等地区实现了商业开发,长江中游鄂西地区实现突破,长江下游安徽宣城取得了积极进展.页岩气勘查理论和技术标准体系初步形成,开采装备基本实现国产化.加快长江经济带页岩气勘查开发对优化能源消费结构、实现绿色发展、保障国家能源安全具有重要意义.然而,目前页岩气勘探和开发存在一些问题.主要体现在:页岩气资源探明率低,复杂构造区页岩气富集成藏理论尚需深入研究.页岩气开发成本高,一些关键技术装备尚待研发.市场驱动机制方面,多元主体共同参与的市场化格局尚未完全形成.本文从长江经济带页岩气资源状况、勘探开发进展、勘查理论、技术与装备等方面,分析了中国页岩气发展形势,梳理了制约我国页岩气勘查开发快速发展的主要问题.建议加大勘查开发力度,加强科技创新,坚持绿色勘查开发,加大政策扶持力度,多措并举加快构建长江经济带页岩气勘查开发新格局.      

页岩气勘查开发对含水层潜在甲烷污染成因机理

我国页岩气资源潜力丰富,勘查开发刚起步,环境保护工作需要基本理论和技术方法支撑。文章围绕我国页岩气勘查开发规划,以保障国家能源安全为宗旨,针对页岩气勘查开发过程中环境影响热点课题——含水层潜在甲烷污染成因机理问题,对其研究意义和国外研究现状进行了系统的分析和综述。得出目前国外该领域的研究可归纳为:(1)含水层中多种不同成因来源甲烷识别研究;(2)含水层甲烷污染途径与迁移通道识别技术研究。然而以上研究存在缺乏系统性证据或模拟中地质条件概化处理过于理想化等不足,有望在以下几方面投入更多的研究:(1)建立含水层中多种不同成因来源甲烷判定指标体系;(2)不同成因来源甲烷的定量化分析方法;(3)复杂地质结构和地层条件下的多次脉冲式非达西流垂向迁移模拟。     

页岩气开发的地下水环境背景值、监测指标及污染示踪方法研究——以焦石坝区块为例

页岩气开采过程中水力压裂及废水回注可能带来的环境问题受到越来越多关注。由于水力压裂开采技术涉及的污染物种类众多,因此建立敏感性监测指标对于识别潜在的地下水污染具有重要意义。本文以中国涪陵页岩气田焦石坝区块为例,首先确定了地下水环境背景值（包括水化学、同位素及溶解气）;通过页岩水与浅层地下水的端元对比,确定了地下水环境敏感性监测指标与污染示踪方法。结果显示浅层地下水TDS在146~402 mg·L-1之间,属于HCO₃-Ca·Mg型,地下水属于年轻地下水（含3 H、14C接近100 pmC）,地下水甲烷含量均小于0.01 mg·L-1,水中溶解气的甲烷（CH₄）体积比低于0.006 4%,δ13C-CH₄总体小于-50‰,为生物成因甲烷（显著区别于热成因页岩气）。涪陵页岩气田焦石坝区块页岩水TDS约为海水两倍,为大气降水成因,显著区别于北美的（蒸发）海水起源。根据页岩水和浅层地下水水文地球化学特征的差异,建立了确定地下水敏感性监测指标的框架,识别出焦石坝区块地下水敏感性指标（7项）。页岩气开发对地下水潜在的污染主要包括气体污染和溶解固体组分污染。对于气体,建立了甲烷含量及同位素组成的端元,并且应用惰性气体进行了两个端元识别;对于溶解固体组分污染,基于浅层地下水背景值数据,可利用本文给出的敏感性指标进行判别。本项研究对于中国页岩气开发的地下水环境保护具有重要的意义,有助于完善页岩气开发过程中地下水环境监测和潜在污染示踪。     

长江经济带资源环境条件与重大地质问题

本文系统梳理了长江经济带以往地质研究成果,对长江经济带资源环境条件和国土规划建设中应关注的重大地质问题进行了研究。研究结果表明,长江经济带耕地、页岩气、地热、锂等资源条件优越,0.3亿hm2无重金属污染耕地集中分布,拥有3个国家级页岩气勘查开发基地,探明储量5441亿m3,每年地热可利用量折合标准煤2.4亿t,相当于2014年燃煤量的19%,发现亚洲最大的能源金属锂矿床,资源环境条件有利于发展现代农业、清洁能源产业和战略新兴产业;长江经济带部分地区存在活动断裂、岩溶塌陷、地面沉降、滑坡崩塌泥石流等重大地质问题,影响过江通道、高速铁路、城市群和绿色生态廊道规划建设,应予以关注,本文提出了相关建议和对策,同时,提出了下一步支撑服务长江经济带发展地质工作设想。     

“页岩气地质与评价”主题专辑（下）目次

页岩气作为一种非常规天然气资源,以其储量大、初产量较高、开采周期长、开采成本低、清洁环保等优点备受各国关注,是常规油气最现实的替代资源之一,具有重要的战略地位。美国页岩气开发的突破性进展,在全世界掀起了一场“页岩气革命”。一场由页岩气引领的能源革命正以美国为中心波及全球,进而影响到世界能源格局、地缘政治乃至全球经济秩序,页岩气正在成为天然气勘探开发的重要领域。
近年来,北美地区海相页岩气勘探开发获得的巨大成功表明,长期以来被看作烃源岩或盖层的泥页岩层,当其发育有足够的天然裂缝或经压裂改造后能够产生大量裂缝系统时,完全可以作为一种新型油气储集层;泥页岩层中的天然气（甲烷为主）以吸附或游离态为主要赋存方式,是一种典型的自生自储和自盖型的非常规油气资源,这一认识的进步在世界范围内大大拓宽了天然气的勘探领域,引起了国内、外学者对页岩气地质基础理论研究和勘探开发技术的高度关注。
我国作为全球页岩气资源量最大的国家,于2005年开启了页岩气勘探开发进程。2009年8月我国在重庆市綦江县启动了首个页岩气资源勘查项目,这标志着继美国和加拿大之后,我国正式开始对页岩气开展勘探工作。2011年12月国土资源部将页岩气列为第172个独立矿种、2011年6月和2012年11月国土资源部面向社会各类企业先后开展的两轮页岩气探矿权出让招标,将我国页岩气勘探开发引入高潮。特别是近几年,我国在跟踪和借鉴北美地区页岩气地质勘探与开发成功经验的同时,企事业单位和高等院校等先后积极地对我国页岩气资源调查评价与勘探开发示范区建设开展了大量卓有成效的工作,已取得了丰硕成果,并有效地指导了我国页岩气勘探开发的生产实践。结果表明,我国具备海相、陆相和海陆过渡相等多类型页岩气形成的地质条件,丰富的页岩气资源将成为我国未来能源结构中的重要组成部分。
迄今为止,我国不仅在页岩气地质理论认识与评价方法上取得了重要进展,而且在勘探开发实践中也获得了重大突破,目前已成为全球除北美地区以外率先发现页岩气并实现商业性开发的国家。我国不仅在多个地区的下古生界海相、上古生界海陆过渡相、中生界陆相等三大领域的多套页岩层系中发现了页岩气,而且在重庆涪陵焦石坝地区、四川盆地南部长宁-威远地区已完成了数十亿方的产能建设。这些勘探成果充分展现出了我国巨大的页岩气资源开发潜力。
为了系统地反映我国页岩气地质基础理论与评价方法方面的最新研究成果,我们受《地学前缘》编辑部的特约,基于2010年第376次香山科学会议“中国页岩气资源基础及勘探开发基础问题”、2011年和2014年的页岩气国际学术研讨会上的部分专家的优秀报告而进行约稿,经过一年的努力,专家学者们为“页岩气地质与评价”上、下专辑贡献了37篇文章。该专辑内容分4个部分。第一部分“页岩气富集规律与分布”,包括我国潜质页岩的形成和分布、页岩气形成的地质条件、页岩气富集机理与特征及高产的控制因素、页岩气勘探前景分析等方面成果;第二部分“页岩岩石力学性质与裂缝研究”,涵盖页岩储层脆性、岩石力学性质、裂缝发育与分布特征及有效性评价等方面成果;第三部分“页岩岩相表征”,包括页岩岩相特征、岩相的精细划分及预测等方面成果;第四部分“页岩储层特征与评价”,包含页岩储层矿物与岩石学、有机地球化学、储集空间类型与结构、含气性及非均质性等特征与影响因素等方面的成果。
期待以本专辑出版为契机,促进我国复杂地质条件下多类型页岩气地质基础理论的发展与评价方法体系的建立,推动我国页岩气勘探开发取得更大的突破。由于我们工作的不足,还有部分专家的重要研究成果未能征集到专辑中来,实属遗憾。
感谢所有作者（包括文章未能在本专辑中刊登的稿件提交者）、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版所付出的辛勤努力！     

页岩气开采中典型毒害有机污染物来源及潜在风险研究进展

随着水平钻井和水力压裂技术的发展,页岩气的开发开采在全球范围有了长足发展,极大地缓解了全球日渐紧张的能源供需矛盾。但是因其埋藏和开采方式的特殊性,页岩气开发开采过程可能会诱发系列环境风险,如水资源占用与水体污染、土地资源占用与土壤污染、大气污染以及对生态系统和人体健康的潜在危害,生产过程中可能产生的毒害有机污染物污染特征、来源与释放途径及潜在风险值得高度关注。本文梳理了近年来国内外页岩气开发相关的资料和文献,针对国内外已经公开报道的与页岩气开发相关的几种被高度关注的毒害有机污染物(包括CH4、苯系物、多环芳烃和杀菌剂),解析其污染特征、污染来源和污染介质,评估其潜在环境风险和人体健康风险。针对不同污染物主要释放途径和污染介质,提出污染控制建议和研究展望,希望为我国页岩气开采中污染物防控和风险管理提供可借鉴的经验和教训。     

深部水文地质研究的机遇与挑战

经济社会快速发展需要更多的能源与资源保障,地球深部资源与能源极其丰富。“向地球深部进军”是经济社会发展需要与资源勘查开发技术、经济效益成本承受能力相匹配的必然发展趋势。随着“碳达峰、碳中和”战略目标的提出,绿色低碳高质量发展成为时代发展的主旋律。为满足能源、资源保障和生态环境保护等重大需求,加大清洁能源勘探开发力度、提高碳封存能力、强化地质储能研究等显得尤为重要。深部水文地质作用与此息息相关,亟待重视和加强研究。本文采用文献分析法,通过学科发展历程与热点焦点问题的综合对比研究,对深部地下水分布与循环理论研究、深部地下水地质作用下地热与锂资源成藏、深部地热-干热岩与页岩气等清洁能源开发、深部咸水层CO₂地质封存、地质储能等方面涉及的深部水文地质研究现状和未来趋势进行了分析总结,认为深部水文地质在高温高压条件下地下水循环动力机制、物质能量转换过程、水岩相互作用、成热成藏机理和勘查监测技术精准度等方面尚需深入系统的研究,而储层非均质性刻画、热源机制、深部资源能源可持续开发技术、人工干预下深部资源环境演变特征、水力压裂诱发地震以及断层对流体触发的敏感性和触发过程演变等是未来应给予重点关注的关键性问题。     

江苏省地质环境综合区划研究

提要：城市化、工业化进程的加快不可避免地对地质环境产生巨大影响,从而影响到地质环境作为人居环境的功能。因此,合理划定地质环境保护区域,对有效保护地质环境、履行地质环境保护管理职能具有重要意义。本文以江苏地质环境调查成果为基础,基于地质环境的自然属性和社会属性,建立了包含地质灾害、矿山地质环境、山体资源保护、地质遗迹保护、地下水污染防治和土壤污染防治等6个专题区划的地质环境综合区划。具体划分的地质环境专题区划包括,地质灾害划分为重点防治区和一般防治区、矿山地质环境划分为重点治理(防治)和一般治理(防治)区、地下水(土壤)划分为修复治理区、重点防护区、一般防护区、自然防护区、山体资源划分为特殊保护区和适宜开发区、地质遗迹划分为重点保护(开发)区和一般保护(开发)区、地质环境综合区划划分为保护区、控制开发区、修复治理区和适宜开发区。     

山东省广饶县环境地质问题与地质环境区划浅析

本文简要论述了广饶县城区地质环境的主要特征,对咸水入侵、环境污染、地下水降落漏斗、地面沉降、地裂缝等主要环境地质问题的现状、产生和危害进行了阐述。选取地下水污染、地下水降落漏斗、海咸水入侵、地面沉降4种因子进行了质量评价,进一步将研究区分为良好区、中等区和较差区。并根据区内存的主要环境地质问题及其发展趋势,提出相应的保护对策及建议。     

环渤海地区地下水资源与环境地质若干问题探讨

环渤海地区在我国经济发展中具有重要战略地位。面对区内水资源的日益短缺和地质灾害严重,合理开发利用地下水资源,有效保护地质环境,是实现环渤海地区社会、经济可持续发展的重要措施。本文中以环渤海地区地下水资源与主要环境地质问题现状为基础,围绕区内社会、经济发展需求,就环渤海地区地下水资源与环境地质调查下一步工作进行了探讨,提出重点应放在优化调整地下水开采布局和层位,充分开发利用浅层地下水;利用滨海河谷建设地下水库;利用地下空间和雨洪水资源,实施地下水与地表水联合调度;扩大咸水资源改造利用;勘查、建立城市应急(后备)水源地;开展地下水污染调查;加强地下水动态监测与研究等措施,建立以城市、港口为重点的地下水供水安全保障体系。环境地质调查重点则放在确定海岸基准线,开展重点城市、港口以及湿地环境地质调查评价,建立海岸带地质环境监测体系和地质灾害预警系统,构建海岸带地质环境保障体系等方面。     

页岩气资源评价方法及应用——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

为了明确涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组上部气层地质资源量,评价区块资源潜力,针对涪陵页岩气田焦石坝地区勘探程度较高、钻井资料较为齐全的基础条件,利用区内已钻探7口评价导眼井资料,选取静态法对该区块五峰组—龙马溪组上部气层页岩气资源量进行计算,根据地质行业标准《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》要求,游离气地质资源量计算采用容积法,吸附气地质资源量计算采用体积法,重点阐述计算方法及所需的各项参数,包括面积、厚度、总孔隙度、游离气含气饱和度、吸附气含量等,初步计算了涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组—龙马溪组上部气层资源量约为1 100亿m³,资源丰度大于4亿m³/km²,页岩气资源量评级为Ⅱ级,具备较好的开发潜力。采用该方法对涪陵页岩气田焦石坝区块进行资源量计算和评价,获得了地质资源量,评价了区块产气效果,方法应用适应性较好,是开展焦石坝区块页岩气储量动用状况研究的重要基础。     

航空地球物理勘查科技创新与应用

简要回顾了中国航空物探技术的发展历程，重点阐述了21世纪以来、尤其是"十一五"以来国内航空物探的主要技术创新与应用成果，并对今后发展趋势进行了分析与预测。为满足国家与社会需求，"十一五"以来，中国的航空物探技术，尤其是航磁多参量、矢量测量、航空重力测量和时间域航空电磁测量技术得到快速发展；在航空物探技术创新过程中，航空物探资料的综合研究和应用得到了加强，在基础地质、固体矿产勘查与评价、能源勘查与评价等方面取得了重要成果，在地下水资源调查、工程地质勘查、环境地质调查等方面显示出了良好的应用前景。为满足国家资源勘查和环境评价对航空探测技术的需求，未来中国航空物探测量系统的分辨率、稳定性和实用性将进一步提高，航空物探在加强基础地质、固体矿产勘查、能源勘查等传统领域应用的基础上，将拓展及加强在深地探测、深海探测、深部地热调查、水资源调查、地质灾害调查、军事及测绘等领域的应用。      

长宁页岩气开发区水文地质条件及地下水环境保护

页岩气开发中地下水环境保护尤为重要。通过对长宁地区的水文地质条件调查,识别了区内地下水的含水岩组、地下水类型、岩溶地下水系统和敏感目标。通过重点井场周边的地下水监测,表明该地区目前地下水环境质量总体良好,并未发现与页岩气开发相关的地下水污染,该数据可作为页岩气开发区的地下水水质基线数据。结合开发区内的水文地质条件及页岩气开发工程特点,建议应从井场选址、施工工艺控制、地面物料管控、全过程监测等方面着手加强地下水环境的保护工作。     

长宁页岩气开发区水文地质条件及地下水环境保护

页岩气开发中地下水环境保护尤为重要。通过对长宁地区的水文地质条件调查,识别了区内地下水的含水岩组、地下水类型、岩溶地下水系统和敏感目标。通过重点井场周边的地下水监测,表明该地区目前地下水环境质量总体良好,并未发现与页岩气开发相关的地下水污染,该数据可作为页岩气开发区的地下水水质基线数据。结合开发区内的水文地质条件及页岩气开发工程特点,建议应从井场选址、施工工艺控制、地面物料管控、全过程监测等方面着手加强地下水环境的保护工作。     

论中国煤炭地质勘查工作在新条件下的定位与重大研究问题

煤炭是我国的主体能源和重要的煤化工原料,新中国成立70多年来煤炭地质勘查工作紧密结合国家战略需求,为国家探明了急需的煤炭资源,保障了国家煤炭能源供应。通过系统总结近年来我国煤炭地质工作取得的主要成果,分析了当前新条件下煤炭地质工作发展面临的重大研究问题,明确了煤炭地质勘查工作定位,提出“1个理论、10个主要技术”的重点攻关研究思路,拓展了煤炭地质勘查工作的研究范围,对保障煤炭资源在我国经济和社会发展中发挥好“稳定器”和“压舱石”作用具有重要研究意义。研究认为：(1)新条件下煤炭地质勘查工作已由以保障煤炭能源资源安全为主发展为既要保障煤炭能源资源安全供应,还要为绿色矿山建设、矿山智能化开采与生态安全服务的煤炭生态地质勘查新阶段。(2)提出了煤炭地质勘查工作今后的重点是资源勘查与利用、地质条件评价与动态地质事件预警、矿山环境治理修复与生态地质层功能作用复原、地质条件改性等方面的10大重点攻关问题。(3)针对煤、煤系及煤盆地多能源多矿产资源赋存特点,需研究建立煤与煤系共伴生矿产协同勘查模式,在关注“煤”的同时,加大对煤系、煤盆地全域性的多矿产聚集规律和各类资源研究,推动煤、煤系及煤盆地多能源...     

城市规划区地下水资源与环境地质问题浅析

宿迁市地质环境研究程度偏低,尤其是水文地质、环境地质方面。随着宿迁市经济的快速发展,地质环境状况与城市可持续发展不相适应的矛盾日益突出。以2006年度江苏省地质勘查补助项目为依托,在分析宿迁城市规划区地下水系统水文地质条件和地下水资源的开采状况的基础上,论述了城市规划区地下水资源开采利用过程中所产生的一系列环境地质问题,并提出建立节水型社会体系、加强地下水开采管理、预防地下水污染以及加强地下水监测等措施,促进规划区地下水资源可持续利用与发展。     

关中城市群开采地下水有关环境地质问题 及其防治对策建议

关中城市群地下水自集中开采以来区域地下水位呈整体下降趋势,主要城市集中供水水源地水位降幅30~50 m,最大超过120 m。长期过量开采地下水引起了地下水位持续下降、地面沉降、地裂缝以及水质污染等环境地质问题。近年随着城市群限制开采量,地下水水位下降及其相关环境地质问题在局部地段有所缓和。本文以50年地下水动态监测数据为基础,针对关中城市群地下水动态特征及相关的环境地质问题进行研究分析,并对预防和缓解环境地质问题、合理开发地下水资源提出建议。     

关中城市群开采地下水有关环境地质问题及其防治对策建议

关中城市群地下水自集中开采以来区域地下水位呈整体下降趋势,主要城市集中供水水源地水位降幅30~50 m,最大超过120 m。长期过量开采地下水引起了地下水位持续下降、地面沉降、地裂缝以及水质污染等环境地质问题。近年随着城市群限制开采量,地下水水位下降及其相关环境地质问题在局部地段有所缓和。本文以50年地下水动态监测数据为基础,针对关中城市群地下水动态特征及相关的环境地质问题进行研究分析,并对预防和缓解环境地质问题、合理开发地下水资源提出建议。