成岩作用对储层致密化的影响差异及定量表述

苏里格气田苏77区块二叠系下统山西组二段发育自北向南的曲流河，各气层组沉积特征比较一致。但是山西组二段山21、山22亚段气层组比山23亚段气层组储层经历了更强的压实、胶结作用，残余粒间孔所剩无几，加之后期扩容性成岩作用程度不够，次生孔隙发育有限，使得山21、山22气层组成为平均孔隙度不足7%，平均渗透率小于0.3×10-3 μm2的致密储层，与平均孔隙度为7.7%、平均渗透率为1.74×10-3 μm2的山23气层组相比储层渗流能力较差。为了衡量成岩作用程度的强弱，利用视压实率、视胶结率和视溶蚀率的方法来定量分析孔隙度的变化。综合分析认为，研究区山21、山22气层组储层处于中等压实、较强胶结和强溶蚀水平，与山23气层组相比这两个气层组压实、胶结作用丧失的孔隙度远远大于溶蚀、破裂增加的孔隙度，其现今孔隙度只保留到5.48%，成为储集性能较差的致密储层。     

有机质类型分异规律及其主控机制 ——以威远志留系龙马溪组页岩储层为例

页岩储层中的有机质不仅是生成烃类的核心要素,也是生成孔隙的关键因素。前人对于有机质类型的评价表明,不同有机质类型的生烃及成孔能力差异明显。但前人对于有机质类型的识别及评价工作主要以有机地球化学的方式进行有损测试,因此无法在显微尺度上定量评价有机质的类型及含量分布。以四川盆地威远气田志留系龙马溪组页岩储层为例,基于二维大区域多尺度组合电镜成像（MAPS）表征技术重点对有机质富集的龙一₁亚段,进行有机质显微组分的图像识别,并运用显微组分分析法定量判别有机质类型,解析其垂向分布规律。研究表明:龙一₁亚段有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ₁型干酪根为主,其中Ⅱ₁型干酪根占主导地位;有机质类型在龙一₁亚段层间分布主要受控于沉积环境的差异,其中龙一11、龙一13小层发育强滞留缺氧富笔石页岩微相沉积环境,较弱的水动力条件使得层段内富集Ⅰ型和Ⅱ₁型干酪根;而龙一12、龙一14小层发育中滞留贫氧含笔石页岩微相沉积环境,较强的水动力条件不利于Ⅰ型和Ⅱ₁型干酪根的富集与保存。     

海相页岩定量古地理编图及深水陆棚沉积微相划分

海相页岩古地理编图和深水陆棚亚相微相细分一直是细粒沉积学研究的热点和难点。以川南泸州地区五峰组—龙一14小层为编图单元,通过页岩编图关键单因素的选取和典型钻井矿物组分测井数据的统计分析,编制了关键单因素图件。在此基础上,通过深水陆棚亚相各微相划分标准的确定及多因素图件综合分析,编制了海相页岩定量古地理图。结果表明:1）海相页岩定量古地理编图的关键单因素是地层厚度（m）、碳酸盐矿物含量（%）、石英含量（%）和黏土矿物含量（%）。其中,地层厚度（m）反映了该地层单元在区域上的分布范围、厚度变化及沉积时期的大地构造背景;碳酸盐矿物含量（%）及分布能够反映古水深,水深越浅,碳酸盐矿物含量（%）越高;石英含量（%）及分布主要受古水深控制,水深越大,石英含量越高;黏土矿物含量（%）和分布可以反映古物源方向,黏土矿物含量越高,受陆源碎屑影响越大。2）依据海相页岩的碳酸盐矿物含量（%）、石英含量（%）和黏土矿物含量（%）,深水陆棚亚相可划分出深水斜坡、深水洼地、重力流沉积和深水平原4种沉积微相。其中,深水斜坡碳酸盐含量最高（15%~20%）,深水洼地石英含量最高（>55%）,重力流沉积黏土矿物含量最高（>40%）,深水平原各矿物含量介于其他微相之间。3）五峰组—龙一14小层发育时期,川南泸州地区发育深水斜坡、重力流沉积、深水洼地和深水平原4种沉积微相,整体呈“3高1洼1复合体”的分布格局,其中,深水斜坡分布于研究区西北部和东北部,重力流沉积发育于研究区东南部,深水洼地发育于研究区中部,其他地区发育深水平原。沉积微相分布是该时期古地形及古构造活动的产物。     

塔里木盆地北部上震旦统葡萄状白云岩的发现及成因探讨*

“皮壳—葡萄状”白云岩是一种非常特殊结构的白云岩。文中报道了塔里木盆地西北缘东二沟及塔北星火101井上震旦统奇格布拉克组中皮壳—葡萄状白云岩特征,并对其成因进行了探讨。皮壳状—葡萄状白云石中发育明、暗纤状白云石或纹层条带的含少量细晶的纤状—细粒状白云石以及肾状和葡萄状粉细晶白云石;由球形、杆形、孢子形等蓝细菌构成泡沫状结构;明暗、环带状橙红色光或中等橙红色光、核部发光较暗或不发光;与基质白云石相比,葡萄—皮壳状白云石δ13CPDB相似;但δ18OPDB正偏, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 相对高(0.70887~0.70939)、但与震旦纪海水(0.7087~0.7094)相似,从皮壳边缘、暗色(蓝细菌)至核部,微区δ18OPDB、δ13CPDB显示了环带内变化较小、环带外的强烈负漂移;云化程度的增加,δ18OPDB、δ13CPDB负偏明显, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 增加。皮壳—葡萄状白云岩中Al₂O₃ 、Fe₂O₃ 、MnO、LREE/HREE值均低于基质泥粉晶云岩对应值、稀土总量介于基质与粉细晶云岩之间,而Na₂O+K₂O、P₂O₅、 Sr、Hg、Cu、Sr/Ba、Sr/Mn、δCe值均高于基质泥粉晶云岩对应值;且随着云化程度的提高,总体呈现出Mn含量增加,Al₂O₃ 、Fe₂O₃ 、Na₂O+K₂O、P₂O₅、Sr/Ba、Fe/Mn等值递减的趋势;由此判断皮壳状—葡萄状白云石可能是弱还原、保存较好的海水中形成,或在成岩早期或浅埋藏孔隙海水为主的流体中形成、部分经历了较强的大气水作用改造。     

贵州草海近21 ka以来有机地球化学记录反映的古环境变化*

草海位于黔滇交界,主要受印度夏季风的影响,其湖沼沉积物记录了中—晚第四纪的环境变化历史,是研究第四纪环境和季风演变的良好载体。本研究选取的南屯NT03钻孔,岩心长405 cm,在放射性碳同位素(AMS¹⁴C)测年基础上建立了年代序列,并进行了沉积物的色差值(L^*)、烧失量(LOI550)、总有机碳(TOC)、碳氮比(C/N)和有机稳定碳同位素(δ13Corg)等古环境替代指标的测试。实验结果显示,L^*、LOI550和TOC等3个有机碳含量指标同步变化,共同指示该钻孔序列经历了3个沉积环境演变阶段,即末次盛冰期晚期(21—15 cal ka BP)河流—冲积相沉积阶段、冰消期至早中全新世(15—4 cal ka BP)高湖面湖泊—沼泽相沉积阶段和晚全新世(4 cal ka BP以来)洪冲积相沉积阶段。近2万年以来草海湖沼面积经历的收缩→扩张→收缩演变过程与石笋氧同位素变化基本吻合,表明季风降雨是引起草海湖泊水体和周边生态系统变化的主要因素。δ13Corg指标变化范围为-29.28‰~-24.19‰,表明草海盆地周围植被组成在末次盛冰期以来C4草本虽然略有增加,但均以C3植物为主。同时,TOC和δ13Corg指标证明了B/A冰消期暖事件对盆地边缘区的湿地泥炭富集起到关键作用,而多指标揭示了近4 ka以来水域变浅并发展成为冲积环境的过程,也可能与石笋记录的夏季风减弱所带来的降水量减少有关。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马五5亚段沉积微相与古地理演化

碳酸盐岩微相分析有利于认识沉积相展布特征和古地理演化规律,对油气勘探具有指导意义。通过大量薄片、岩心资料在鄂尔多斯盆地奥陶系马五₅亚段划分出MFT1—MFT7七种沉积微相类型及MA1—MA4四种沉积微相序列,沉积微相与生物遗迹化石指示马五₅亚段为潮坪环境。结合沉积前古地形及古海平面变化信息,以单因素图件为基础,采用优势相法编制马五52层（Ⅰ）、马五51层（Ⅱ）岩相古地理图,沉积环境受沉积前古地形控制而分异:潮上带、潮间上带、潮间下带及潮下带自西向东依次分布,盆地东部高地形处发育潮间带沉积;随古海平面下降,马五51期沉积相带向东迁移,东部潮间带连片分布。     

咸化湖盆高频湖平面升降特征及地质意义

以柴达木盆地英西地区下干柴沟组上段（E32）为例，基于钻井岩芯、测录井和配套分析等资料发现，英西地区下干柴沟组上段（E32）整体为干旱、咸化背景下的湖相混合沉积，但内部岩石组分和结构产状变化频繁，表现为周期性垂向叠置的湖平面升降沉积旋回。旋回界面以层状岩盐、含膏斑块状灰质云岩、块状砂岩等顶部的岩性转换面或局部存在的暴露侵蚀面为典型标志。单个旋回多表现为短暂湖侵—持续湖退的向上变浅和咸化沉积序列，构成薄层状/块状灰质云岩—含膏斑块状灰质云岩、薄层状/块状灰质云岩—含膏斑块状灰质云岩—层状岩盐、薄层状/块状灰质云岩—块状砂岩等旋回结构类型。不同沉积旋回在空间的叠置组合受湖盆水动力能量、湖水盐度及古气候频繁波动的共同控制。通过旋回对比，利用井间旋回厚度差异近似反映相对古地貌起伏，研究区整体具有西高东低的古地貌格局，盆内则为低起伏的凹隆相间特征，自下而上各井区间的旋回厚度和地貌差异逐渐减小，反映湖盆填平补齐、逐渐咸化萎缩的演变规律。     

柴北缘冷湖七号下干柴沟组上段古气候及物源分析

通过对柴达木盆地北缘（柴北缘）冷湖七号下干柴沟组上段（E32）岩心样品中主量元素和稀土元素的分析,结合钻井岩心的观测、薄片鉴定及扫描电镜厘清了研究区古气候演化历史和源区构造背景。黏土矿物分析结果显示冷湖七号砂岩呈高伊利石、较高伊蒙混层和绿泥石、少蒙脱石,缺失高岭石的分布特点,主量元素分析结果显示氧化物含量变化较大,整体表现为高Na+、K+和低Mg/Ca、TiO₂、Al₂O₃/MgO的特征,表明下干柴沟组上段沉积环境变化相对频繁,整体处于寒冷干旱的碱性环境。成分变异指数（ICV）均大于或接近1,意味着沉积再循环作用对沉积物成分的影响较小,沉积物成熟度较低;化学蚀变指数（CIA）主要介于50~65,平均值为58,说明冷湖七号下干柴沟组上段经历了寒冷干燥气候条件下的弱化学风化作用,并且古气候存在着三次波动。稀土元素配分模式图显示轻稀土元素富集而重稀土元素亏损,Eu处明显负异常;稀土元素特征值、K₂O/Na₂O-SiO₂、La-Th-Sc和La/Yb-∑REE判别图解说明冷湖七号下干柴沟组上段物源区构造环境偏稳定,主要为活动大陆边缘-大陆岛弧的构造背景,源岩类型主要为沉积岩和花岗岩。     

渤南洼陷沙四下亚段沉积时期古气候演化

正全球于古近纪发育PETM、ETM2、EECO、和MECO多个短期热气候事件(雷华蕊等,2018)。受热气候事件影响,渤南洼陷沙四下亚段沉积时期红层沉积发育并记录着热气候事件控制下古气候演化过程。立足于渤南洼陷沙四下亚段红层,恢复古气候演化过程,一方面可以点带面,揭示全球古近纪气候演化;另一方面为研究极端气候条件对湖盆沉积体系的控制作用奠定基础。     

氧同位素示踪夏季北冰洋（62.3°~74.7° N）大气硝酸盐形成途径的研究

大气硝酸盐（包括颗粒态硝酸盐和气态硝酸）是一种重要的含氮物质,在北冰洋氮的生物地球化学循环中起着重要作用。然而,目前关于北冰洋上大气硝酸盐形成机制的研究较少,限制了对该地区氮氧化物（NO_X）到硝酸盐相关大气化学过程的理解。作为2012年夏季中国第五次北极科学考察的内容之一,本研究采集了科考航线上的大气气溶胶样品,并对北冰洋航段（62.3°~74.7° N）上样品中硝酸盐的氮氧同位素（δ¹⁵N,δ¹⁷O和δ¹⁸O）进行了分析以研究该区域大气硝酸盐的形成过程。观测到的Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）变化范围为21.7‰~28.8‰,均值为（25.4±2.7）‰;δ¹⁵N（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）变化范为是-7.5‰~0.8‰,均值为（-4.2±3.0）‰。整体上,Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）与采样纬度呈现相反的变化趋势,与夜间时长和O₃浓度呈现相似的变化趋势;δ¹⁵N（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）与气温呈现相反的变化趋势。基于化学动力学的分析表明,Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）的变化可能主要反映的是NO₂+OH、N₂O₅+H₂O（aq）、NO₃+HC/DMS、NO₃+H₂O（aq）、XNO₃+H₂O（aq）（X=Br、Cl、I）等硝酸盐生成途径的变化。基于Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）的计算表明：低Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品［Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）=21.7‰~24.5‰,66.2°~74.7° N］的主导反应为NO₂+OH,其对硝酸盐的可能平均贡献是68%~81%;对于高Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品［Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）=27.5‰~28.8‰,62.3°~69.9° N］,NO₃+HC/DMS、NO₃+H₂O（aq）和XNO₃+H₂O（aq）三者一起的贡献最高,可达35%~50%。结合BrO柱浓度的分析表明,XNO₃+H₂O（aq）反应对高Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品的作用可能不可忽略,该作用有待结合大气化学模型进一步探索。     

渤海湾盆地东营凹陷始新统红层沉积再认识

渤海湾盆地东营凹陷孔一段—沙四下亚段(孔店组一段和沙河街组四段下部)陆相红层表现为“红—灰组合、以红为主”的地层面貌,有别于过去认为的“全红”,其沉积过程和沉积模式的深入解剖对于了解中国东部始新世早期区域构造古地理特征和古气候演变过程、指导济阳坳陷深层油气资源的勘探和开发具有重要的意义。综合地震、测井、岩心、录井和分析测试资料,对该地层的沉积特征和沉积演化过程进行了深入研究,提出了陆相红层洪水漫湖—时令湖沉积模式。研究表明目的层沉积相类型多样,除了冲积扇、辫状河、洪水漫湖和干盐湖,还包括湖泊、近岸水下扇和风暴相。干旱期发育了冲积扇—洪水漫湖—干盐湖沉积组合,其中在凹陷边缘为冲积扇沉积,向内部过渡为洪水漫湖沉积,在凹陷的北部洼陷带演变为干盐湖。间歇性湿润期主要发育了湖泊沉积,在斜坡带为灰绿色滨浅湖滩坝砂、坝间泥,北部的利津—民丰洼陷演变为半深湖—深湖沉积,凹陷北部陡坡带冲沟部位则发育了近岸水下扇体。推测区域构造古地理、原型盆地特征、古纬度、古物源和古水流方位及周期性变化的古气候条件共同控制了上述地层的发育。     

江汉盆地潜江凹陷地下卤水地球化学特征和分布规律

江汉盆地潜江凹陷潜江组赋存有丰富的地下卤水,因其有较高的经济价值,是江汉盆地油气资源之外的又一种重要的战略资源。然而,长期的油田注水开采也对地下卤水产生了一定的影响,为进一步评估这种影响并探讨地下卤水微量元素的分布情况,通过采集和分析潜江组第一至第四卤水组的地下卤水样品开展其地球化学特征和分布规律的研究。结果表明,潜江凹陷潜江组地下卤水受油田生产影响,虽然普遍发生了淡化,但仍然拥有较高的TDS含量,淡化影响有限。卤水储层从上至下,第一卤水组至第四卤水组,随着深度的增加,硫酸钠亚型卤水和碳酸盐型水逐渐变少,氯化物型水逐渐增多。尽管区内地下卤水普遍经受油田注水生产的影响,但是卤水中Li、B、Br等元素依然保持较高的含量,大部分样品达到或超过边界工业品位,尤其以第二、第三卤水Li、B、Br品位较高,第四卤水组次之,第一卤水组最低。潜江凹陷地下卤水样品的钠氯系数接近于1,具备溶滤卤水特征,属于非海相地层的卤水,氯溴系数分析揭示区内现存地下卤水是溶滤卤水和沉积卤水混合以后的结果,卤水的脱硫系数和钙镁系数反映卤水的储集空间封闭性相对较差,凹陷内从第一至第三下卤水储集体的空间的封闭性逐渐变好,第四卤水组略变差。平面上,Li、B、Br具有相似的分布特征,凹陷内,卤水的浓集中心从下至上具有明显的迁移特征,钟市、浩子口、王场、周矶所围限的区域是高浓度卤水分布中心地带,其分布明显受控于卤水储集体的分布。     

Raman Quantitative Measurements for Carbon Isotopic Composition in CO2-Rich Fluid Inclusion: A Preliminary Study

Carbon dioxide is a common and important component in fluid inclusions. Because carbon isotopic ratio of CO₂ in fluid inclusion can provide geochemical characteristics of source rocks, many works have been conducted to measure the carbon isotopic ratio (¹³C/¹²C) of CO₂. In general, carbon isotopic composition (¹³C/¹²C) of CO₂ fluid inclusions are measured by mass spectroscopy. However, mass spectroscopy is a destructive analytical technique, and can not be applied to measure single inclusion. Raman spectroscopy is an efficient non-contact and non-destructive method, and has been widely employed in many research fields. In fact, due to the difference of carbon atom mass, the Femi resonance of ¹³CO₂ is lower than that of ¹²CO₂, so they can be identified in Raman spectrum. In principle, the carbon isotopic composition (¹³CO₂/¹²CO₂) in CO₂ is closely related to the Raman intensity ratio between ¹³CO₂ and ¹²CO₂ (I+13/I+12). Therefore, Raman spectroscopy can theoretically be utilized to measure the carbon isotopic composition (¹³CO₂/¹²CO₂) of CO₂. However, this method is seriously hampered by the poor measurement accuracy and precision. In this study, based on the theoretical analysis, and in combination with previous Raman studies on carbon isotopic composition in CO₂, a preliminary research on Raman quantitative measurement for carbon isotopic composition in CO₂ was carried out.     

The solution of the double-sphere model and experimental research of the longterm shear strength of frozen sand based on spherical template indenter test北大核心CSCD

The distribution of frozen soil in our country is very broad, and the area of permafrost alone accounts for 22. 4% of the total land area. As a special kind of soil, frozen soil has many properties that thawing soil does not have due to the influence of ice cement in the soil. Among the many properties of frozen soil, the deformation and strength of frozen soil are the basic problems affecting engineering construction in frozen soil areas. The spherical template indenter test is widely used in the test of the mechanical properties of frozen soil because of its simple test process and relatively accurate test results. Compared with the conventional triaxial test or direct shear test, the test process of the spherical template indenter test is simple and easy to implement, the test period is short, and the sample preparation requirements are low. The advantage of effective cohesion is more significant. Therefore, based on the spherical template indenter test of the frozen soil, this paper estimates the strength and mechanical index of the soil through the indentation depth of the spherical template indenter test, and establishes the relationship between the force of the sample and the indentation depth of the indenter test. The specific test method is as follows:take the water-saturated frozen sandy soil made of different particle size groups(the moisture content of the sample is affected by the particle size in the saturated state)as the research object, study the variation law of the depth of the frozen soil sample pressed into the soil by the spherical indenter with time under the conditions of different fixed loads. By comparing and referring to the frozen sands of each particle size group, the long-term equivalent cohesion of the frozen sands of different particle size groups is summarized. The change law of force(long-term shear strength)with time, and the research method of elastic mechanics to solve space problems, summed up the mutual conversion between the depth St of spherical template indenters pressed into frozen sand samples under different fixed load test conditions relation. The research results show that the long-term shear strength of frozen sand based on the spherical mold test is positively correlated with its particle size. At the same time, since the ice content of frozen soil samples is proportional to its particle size, the long-term shear strength of frozen sand is also proportional to the test. The ice content of the sample increases year-on-year;the long-term shear strength of the frozen sand is related to the maximum contact pressure on the contact surface between the frozen soil and the indenter during the test, which can be expressed as Ct = γq0. The size of the relationship coefficient γ is inversely proportional to the diameter of the spherical indenter. In this paper, the spherical indenter is selected as 22 mm, and γ=3. 82×10-3. By establishing the relationship between the maximum contact pressure q0 and the long-term shear strength Ct When the maximum contact pressure q0 is the same under different fixed loads, the long-term shear strength Ct is also the same. According to this, the depth curve and the freezing depth of the frozen sand pressed into the soil by the spherical indenter over time under different fixed loads can be converted. Long-term shear strength curve of frozen sandy soil with time. It has been verified by experiments that the conversion curve of the depth of the indenter pressed into the soil with time under a fixed load of 7. 0 kg is highly consistent with the measured curve of the depth of the indenter pressed into the soil with time under a fixed load of 5. 1 kg and 7. 0 kg. © 2022 Nanjing Forestry University. All rights reserved.     

高氯酸盐自然衰减的柱实验研究

高氯酸盐( {\mathrm{ClO}}_4^{-})是一种小分子量、有毒的无机络阴离子,普遍存在于环境中。由于其分子大小与碘离子相似,会干扰人体甲状腺的正常功能,因此其环境污染问题引起了广泛的关注。本文选取污染场地的天然河沙为试验材料,主要通过柱实验对地下水中 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程进行研究,考察了铁氧化物、 {\mathrm{NO}}_3^{-}对 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程产生的影响。结果表明,高氯酸盐自然衰减过程主要由微生物驱动,天然河沙可去除2 mg/L的 {\mathrm{ClO}}_4^{-},但其过程缓慢且还原量有限,长期去除率不超过10%,其限制因素为缺乏电子供体;铁氧化物可以促进 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减,但当溶解性铁的浓度低于5.5 mg/L时,衰减过程开始受到影响;地下水中的 {\mathrm{NO}}_3^{-}会抑制 {\mathrm{ClO}}_4^{-}的降解,当 {\mathrm{NO}}_3^{-}低至10 mg/L或以下时, {\mathrm{ClO}}_4^{-}才开始明显降解。