射线追踪法在南海天然气水合物速度分析中的应用

采用射线追踪法对南海北部陆坡A测线层速度进行计算,结合BSR(Bottom Simulating Reflector)、振幅空白带,以及波形极性反转等多种水合物赋存信息的分析,对水合物成矿带的速度特征进行了综合研究。结果表明:低速背景中的高速异常,是天然气水合物赋存的重要特征;高速异常体一般呈平行于海底的带状分布;在高速异常体的内部,速度也是不断变化的,一般在异常体的中心速度最高,由中心到边缘速度逐渐降低,反映在水合物矿带内部,水合物饱和度由矿体中心向边缘逐渐降低的特征。研究结果还表明,高精度速度分析不仅可以帮助寻找水合物矿点,还可以进一步判定水合物的富集层位。     

南海天然气水合物研究进展

自1999年起,我国陆续开展南海天然气水合物调查及勘探研究工作。2007年5月在南海神狐海域成功钻获天然气水合物实物样品,标志着天然气水合物找矿工作的重大突破,显示出南海丰富的天然气水合物资源前景。本文综述了南海天然气水合物发育的有利地质条件,赋存的地质、地球物理和地球化学证据,水合物分布和发育特征及成藏模式,指出目前研究工作中还存在的一些问题:勘探实践获得的天然气水合物地球物理和地球化学响应与实际存在水合物并非一一对应;大多数研究只针对水合物形成的某一方面的条件开展(如气源、流体运移体系等);同时,水合物稳定带和水合物资源量估算均较为粗略。因此,明确天然气水合物地质、地球物理和地球化学响应机理、开展水合物成藏系统和成藏动力学研究以及更加精确且符合实际的估算水合物资源量将会是今后南海天然气水合物研究的重点。     

南海神狐海域含水合物地层测井响应特征

分析了南海北部神狐海域含天然气水合物沉积层声波速度及密度的分布特征和变化规律,并通过对比DSDP 84航次570号钻孔含天然气水合物层段测井资料,总结出神狐海域含水合物地层的测井响应规律特征:神狐海域含水合物地层存在着明显的高声波速度、低密度特征,地层密度随声波速度的变化并不是单一的反比例关系,总体趋势上随声波速度的升高而降低;含水合物地层高声波速度值主要集中在197~220 m段,饱和度值在15%~47%之间,低密度值集中在200~212 m段,分布在水合物饱和度大于20%的地层内;含水合物地层声波速度平均值为2 076 m/s,其上覆和下伏地层的声波速度平均值为1 903 m/s和1 892 m/s,所对应的地层密度值分别为1.89 g/cm3、1.98 g/cm3和2.03 g/cm3,声波速度受孔隙度和饱和度的共同影响,地层密度受水合物饱和度影响较大;从水合物上覆地层到声波速度最高值段,声波速度值增加了9.1%,相对应的地层密度值减少了4.55%,从水合物声波速度最高值段到下伏地层,声波速度值减少了8.86%,相对应的地层密度值增加了7.41%。这些测井响应特征,可用来识别地层中天然气水合物,并可以用来计算水合物的饱和度,同时结合其他地质和地球物理资料,确定水合物层的厚度、分布范围,计算天然气水合物的资源量。     

北大西洋罗卡尔海槽北部上第四系地层及古海洋学变化

运用微化石及沉积学方法,对采自罗卡尔海槽北部不同沉积环境的六个浅层重力管样品进行了层序分析,从采自巴拉扇沉积波的钻孔样品可识别出半远洋、浊流、准浊流沉积层序。从罗卡尔海槽东北部的陆坡裙、海底陆坡到冰碛沉积区内采获的岩芯,是一些半远洋与冰海沉积物,泥质粉砂岩和等深积砂岩与之互层或覆于其上。甲藻类孢子,浮游有孔虫类以及超微生物地层标志,反映了四次冰消作用,巴拉扇的一个长岩芯样记录了这四次冰消作用,即晚     

致密碳酸盐岩跨频段岩石物理实验及频散分析

致密碳酸盐岩在成岩和后成岩过程中形成了复杂的孔隙结构特征,其速度等地震弹性参数不仅与孔隙度有关,而且还与孔隙结构特征密切相关.为了进一步研究致密碳酸盐岩内部流体相关的速度频散特征,针对致密碳酸盐岩进行实验室的频散测量与频散理论分析尤为重要.本研究选用了一块典型的致密型碳酸盐岩样品,在对样品进行了精细的包括CT扫描与镜下薄片的孔隙结构描述基础上,进行了实验室跨频段(从地震频段-超声频段)的频散测量与频散响应分析.比较实验室跨频段岩石物理频散测量可以获得如下认识:1)较之于典型的"喷射流"机制,改进的"喷射流"模型可以半定量地解释频散测量的结果,这大大提高了对致密碳酸盐岩频散响应的理解与认识;2)改进的"喷射流"模型还不能完全精确地匹配实验室频散测量结果,这说明除了微观尺度下的"喷射流"机制,还存在着其他控制频散与衰减的机制;3)本项工作对研究致密碳酸盐岩储层中不同频段地震波响应以及对储层预测与流体识别提供了理论依据.     

渗流-应力耦合下侏罗系红砂岩力学及渗透特性试验研究

三峡库区广泛分布侏罗系红砂岩, 在水库运行期间红砂岩的渗流-应力耦合特性关乎库区内多数滑坡和岩质边坡的稳定性。借助岩石多场耦合三轴试验系统, 对三峡库区侏罗系红砂岩开展了不同围压、不同渗透压下的三轴压缩试验, 系统研究了红砂岩的三轴压缩力学特性和渗透率演化特征。研究结果表明: ①红砂岩的峰前应力-应变曲线可分为孔隙压密阶段、弹性变形阶段、微裂隙稳定发展阶段和非稳定发展阶段。红砂岩的力学参数与渗透压的关系呈负相关, 与围压呈正相关。②随着围压升高, 红砂岩的破坏模式由张拉破坏过渡到剪切破坏。③不同渗透压下, 渗透率曲线呈平稳发展→缓慢上升→快速上升3阶段演化规律; 不同围压下, 渗透率曲线先降低后升高。④从能量角度分析了渗透压和围压对岩石的作用, 验证了渗流对岩石的劣化效应以及围压对裂纹发展的抑制作用。本试验对鲜有报道的侏罗系红砂岩的强度、变形和渗透特性做了系统的研究, 对渗流-应力耦合课题有补充意义。其工况根据三峡库区边坡岩体的应力水平来确定, 试验结果对分析库区边坡稳定性具有指导意义。      

南海东沙深海冷泉区973-5重力柱沉积物古菌多样性

中国南海东沙一带冷泉发育,但目前国内外对深海冷泉区微生物研究甚少,特别是缺乏利用高通量测序的记录。对东沙深海冷泉区973-5站位(该站位水深约3 000 m)长约935 cm的重力岩心进行了高通量分析。结果显示:该站位微生物细胞丰度为5.3×10⁸~34.0×10⁸个/g,随深度变深而增加,其变化趋势与甲烷含量变化可对比,与粒度、有机碳的变化也具有相关性。测序结果显示,岩心中主要古菌类群是MBGB(39.9%)、C3(15.8%)以及ANME-1(12.0%),随着深度的变化群落组成有所改变。硫酸盐-甲烷界面(SMI,760 cm)上下出现了大量的MBGB和ANME-1类群,pH也不断增加,暗示了这一区域存在不断增强的甲烷厌氧氧化作用。岩心底部出现了一定量的ANME-1和ANME-2类群,暗示除了在SMI附近甲烷氧化和硫酸盐还原反应强烈,其下部可能还有水合物的分解与甲烷的上涌,为ANME类群生存提供了营养物质。与东沙海区其他站位相比,973-5站位的甲烷通量较高,但没有发现产甲烷菌,推测该区沉积物中高浓度的甲烷来源为周边浅部或深部断裂系统运移供给。     

水汽对梅雨期切变线大暴雨影响的数值试验

利用WRF （Weather Research Forecasting）中尺度数值模式对2010年7月12—13日梅雨期影响江苏的江淮切变线大暴雨过程进行数值试验，重点研究切变线南侧水汽强度、垂直厚度和输送位置变化对降水发生、发展的影响，并揭示湿位涡对江淮切变线降水的指示性。结果表明：对流层高层水汽对降水强度和雨带分布影响较小；中层水汽对整体雨带形态的维持起了重要作用；低层水汽强度的变化主要对大暴雨区域及大暴雨中心降水强度存在影响；而水汽输送位置离切变线越近越有利于暴雨的发生发展。同时，切变线南侧水汽变化对江淮切变线和西南风低空急流发生发展，以及相关高低空散度和上升运动也存在影响，切变线南侧水汽供应越充足、水汽强度越强、水汽柱愈深厚、输送位置离切变线越近，则高低空散度发展耦合愈充分，垂直上升运动愈旺盛，切变形势及切变线上低涡越活跃，相应的降水强度越强、雨带分布越宽阔连续。分析发现湿位涡（Moist Potential Vorticity，MPV）对江淮切变线降水有较好的指示性，且以正压项MPV1的影响和指示为主。MPV1负峰值的出现指示降水峰值出现，当MPV1 <-1.5 PVU时，切变线附近有小时降水量大于20 mm的短时强降雨发生。在MPV1<0条件下，若︱MPV2︱>0.05 PVU且尤其当MPV2>0时，降水强度明显增强，而MPV1为负、MPV2为正维持时间越久、︱MPV1︱和︱MPV2︱峰值越大，则江淮切变线降水持续时间越久、强度越强。     

“7·20”郑州特大暴雨的多模式对比及高分辨率区域模式预报分析

7月20日郑州遭遇特大暴雨，郑州站单日降水量（552.5 mm）和1 h降水量（201.9 mm）皆打破了该站建站以来的历史纪录。本文采用地面降水观测、静止卫星观测、再分析资料和数值模式预报数据对此次过程开展了多模式预报偏差原因分析和江苏省精细化天气分析和预报系统（Precision Weather Analysis and Forecasting System，PWAFS）的极端强降水预报能力分析。主要结论：1）此次暴雨过程因副热带高压西伸与台风”烟花”加强使二者之间的东风急流加强，并叠加地形的抬升作用而引起，前者提供了大尺度水汽条件，后者提供了局部动力条件；2）欧洲中期天气预报中心（European Center for Medium-range Weather Forecasts，ECMWF）模式和美国国家环境预报中心全球预报系统（Global Forecast System，GFS）的降水落区较好，中心略偏北，但强度显著偏低。PWAFS模式预报的降水量级高于全球模式，且具有沿地形分布的特征，但存在降水位置偏西和降水范围更为孤立等问题。3）结合再分析资料和PWAFS预报，对应此次强降水区域，7月20日白天存在中低层切变发展成闭合低压系统的过程，为对流发展提供了动力条件。