四川龙门山甘溪泥盆纪生态地层、层序地层与海平面变化

龙门山甘溪剖面是我国泥盆系重要典型剖面之一,倍受中外同行关注。本文着重对生态地层、事件地层、层序地层进行研究,为研究全球海平面变化提供区域背景资料。龙门山甘溪剖面含十分丰富的底栖生物化石,从洛赫柯夫阶-弗拉斯阶自下而上可识别出24个腕足动物群落,另外还建立了若干礁复体群落和浮游群落
本文对以上群落的特征、性质、分异度、成分、底栖组合及其与沉积环境的关系作了分析和讨论,并识别了11个海进海退事件(生物的或非生物的)
本区泥盆系是加里东构造旋回后的第一个沉积盖层,属海平面主体上升和海侵同步条件下的旋回超覆地层,由砂质海岸环境向碳酸盐台地环境推进,构成了区内泥盆纪沉积层序序列的组合特征。根据海平面的变化及其相旋回的变迁,划分出6个三级沉积层序。6个沉积层序代表6次海平面的相对升降周期,大致相当于Vail,P.R.(1977)划分的三级地层旋回的海平面变化周期(延续时限1-12Ma),包括4个较大的海平面上升周期与2个较大的海平面下降周期,即洛赫柯夫期、布拉格晚期至埃姆斯早期,吉维中期及弗拉斯早、中期的海平面上升期与艾费尔期中晚期至法门期的海平面下隆期。
上述沉积层序特征和海平面变化,说明区内泥盆纪台缘断陷盆地的形成经历了由陆向海转化和盆地发展演化过程,反映了上扬子地台西缘陆架沉积发展的历史大致可划分为:盆地的雏形阶段(碎屑岩陆架的形成阶段),盆地的发展阶段(碎屑岩与碳酸盐岩混积陆架的形成阶段)和盆地形成与消亡不同性质的三个阶段。它们的形成与演化主要是构造断陷活动和龙门山海水不断向东侵进、古特提斯海北支向东扩展的结果,展示了由滨岸陆架转变为碳酸盐台地,由陆源碎屑充填转化为碳酸盐岩沉积的发展史。     

黄河三角洲冰携泥现象及其产出的冰成沉积构造

通过野外实地考察、实验模拟，在黄河三角洲发现了一种非常特殊的、冰-（水-）泥共同作用而形成的冰携泥现象。冬末春初，冰雪融化，位于冰层底部的细粒碎屑沉积物质（粉砂或粘土）常被冰向上携起。研究认为，冰携泥的发育过程可以分为三个阶段：沉积物的破碎、冰层底部融化-泥沙被冰垂向搬运及泥沙下落-冰成球粒等的形成。在冰携泥的整个过程中可产出冰劈裂缝、冰成球粒和冰成泥沙片等特殊的沉积现象（构造），它们是冰携泥现象留下的重要的地质记录，对于恢复这一特殊现象及其形成的环境条件具有重要的指示意义。另外，初步探讨了冰携泥现象形成的两种可能机制：毛细作用和冰融水对流作用，并认为在冰融水能及时渗漏或排出的开放系统中，只有毛细作用机制发生作用；在冰融水不能被渗漏或排出的密闭系统中，两种机制共同发生作用。     

高原泥炭记录揭示的全新世季风快速变化

利用青藏高原东北缘的泥炭沉积记录,重建了该地区全新世冬、夏季风快速波动历史,清晰地识别出9次可与北大西洋浮冰碎屑事件及低纬海面降温事件相对比的气候干冷事件。总有机碳含量频谱分析揭示的1 428、512、2552、17 a气候准周期,表明中纬度地区百年至千年尺度气候韵律的存在,全新世气候快速变化具有全球性。     

高频旋回地层约束下的湖相页岩有机质富集规律: 以东营凹陷古近系沙三下亚段为例*

与古气候和古环境息息相关的有机质发育特征的高精度预测,是油气地质研究的核心和难点,对中—低勘探程度沉积盆地常规油气或中高勘探程度沉积盆地中非常规油气的高效评价部署具有重要意义。本研究利用旋回地层学、地球化学技术,通过东营凹陷FY1井古近系沙河街组三段下亚段的高频旋回地层划分和古环境、古气候、有机质地球化学、矿物学分析,探索陆相泥页岩有机质在不同尺度旋回地层中的富集规律。结果表明: (1)在东营凹陷古近系沙三下亚段中识别出2个1.2 Ma超长斜率旋回、5个400 ka长偏心率旋回、21个96 ka短偏心率旋回、42个51 ka斜率旋回、103个19 ka岁差旋回。结合前期研究成果,以1.2 Ma、400 ka、96 ka波形曲线为依据,识别出2个长期、6个中期、21个短期基准面旋回; (2)东营凹陷沙三下亚段沉积时期古环境恢复与TOC数据对比分析证明,古气候演化与有机质富集之间基本同步,均受控于天文旋回,即超长斜率增大或长偏心率增大时期,气候温暖湿润,基准面升高,地层还原性增强,有利于有机质富集; (3)有机质的富集主要取决于古气候温暖湿润程度控制的古生产力和湖盆水体深度控制的有机质保存环境,长期与中期尺度旋回对有机质富集的控制程度高于短期旋回,因此在长期、中期尺度上,可以旋回波形曲线为依据进行古环境恢复和富有机质层的厘定。     

煤层气储层伤害机理与水平井双层管柱筛管完井技术

煤储层具有高吸附性、低渗透性、易压缩与易破碎的特征,煤层气水平井钻完井过程中常常造成煤储层伤害,导致煤层渗透率和单井煤层气产量大幅度降低。通过实验分析,揭示水平井钻完井液中的固相颗粒、流体流动诱导产生的固相成分对煤储层微裂隙堵塞成因,阐明煤层气水平井钻完井中储层伤害的机理。在此基础上,提出水平井双层管柱筛管完井技术,分析其减轻煤储层伤害的机理,即通过冲管水力冲击作用消除水平井壁钻井液泥饼,清除井壁附近堵塞微裂隙煤粉,并在近井地带产生应力增渗作用。相对于煤层气常规的多分支水平井及分段压裂水平井,水平井双层管柱筛管完井的稳定日产气量、稳产周期均大幅提升。该技术在沁水盆地南部部分区域推广应用显示,3号煤层气井平均日产气量提升到20 000 m3,同时实现15号煤层气的开发突破,平均日产气量提升到10 000 m3以上。研究成果对于降低煤层气水平井钻完井过程中的储层伤害,提高煤层气井产量具有重要的理论和实践意义。      

水-力耦合及干湿循环效应对浅层残积土斜坡稳定性的影响

降雨入渗过程中,土体吸力降低,体积明显改变。天然浅层土体长期受到季节性气候变化的影响,因此,开展水-力耦合及干湿交替对浅层残积土坡稳定性影响的数值分析,分析浅层土坡孔隙水压力、湿润锋及安全系数的时空演变规律,并对水-力耦合及干湿交替条件下的浅层土坡失稳破坏机制进行探讨显得尤为必要。研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,水-力耦合分析下孔隙水压力以及湿润锋的迁移速度增加更快,边坡也更易失稳破坏;干湿交替初期,雨水入渗易引起地下水位上升,边坡可因正孔隙水压力的增加而失稳;干湿交替后期,湿润锋的快速推进加剧基质吸力迅速丧失及土体强度下降,边坡安全系数显著降低,发生失稳破坏的时间缩短。因此,可将湿润锋处的安全系数(局部最小值)作为控制边坡长期稳定性的临界值。     

塔里木盆地库车河剖面有机碳同位素地层学及三叠系—侏罗系界线

三叠纪—侏罗纪之交发生了地史上五次最大规模之一的生物灭绝事件、中大西洋大火成岩省喷发、泛大陆进一步裂解导致的中大西洋开启以及大气CO₂浓度急剧升高等。然而该时期中国各板块主要发育陆相沉积,其三叠系—侏罗系界线（TJB）很难与定义于海相地层的全球层型剖面和点（GSSP）进行精细对比。应用基于C3植物的碳同位素地层学,进行了两次独立地、系统地以高等植物木质部为研究对象的采样和测试,获得了可以指示同期大气CO₂的δ13C演化和进行全球等时对比的碳同位素地层曲线。并在植物大化石和孢粉的生物地层约束基础上,首次完成了库车河剖面与海相三叠纪末期生物大灭绝事件（ETE）底界和TJB的精细对比;推测与全球其他剖面ETE等时的地层界线位于38层底部附近,与TJB的GSSP等时地层界线位于41层底部附近。海相与陆相的ETE和TJB层位附近均出现了δ13C负偏,指示全球性的碳同位素的波动,推论该时期发生了全球规模的、地表圈层的碳储库扰动。     

西藏拉萨地块东部南缘昌果地区典中组火山岩的年代学、地球化学及成因

林子宗群火山岩被认为是新特提斯洋消亡到印度与欧亚大陆碰撞过程的产物。前人对林子宗群火山岩进行了大量的研究工作,并取得了丰硕的成果,但在拉萨地块东部地区的研究仅限于林周盆地周围,而拉萨地块东部南缘地区的研究尚处于空白状态。本文首次对拉萨地块东部南缘昌果地区林子宗群典中组火山岩进行了年代学、全岩地球化学和Sr-Nd同位素研究。结果表明,典中组火山岩(14DST-23、14DST-25)锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为(69.97?0.45) Ma、(66.80?1.10) Ma;岩性主要为中性的安山岩、粗安岩,夹少量的酸性流纹岩,属钙碱性-高钾钙碱性系列;富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有明显的Nb、Ta、Ti负异常,显示典型弧火山岩的特征; Sr-Nd同位素组成上,中性岩的初始87Sr/86Sr比值为0.703980, 143Nd/144Nd比值为0.512864,εNd(t)值为5.1。以上特征暗示昌果地区典中组中性火山岩可能形成于新特提斯洋俯冲过程中亏损地幔源区的部分熔融。昌果地区典中组火山岩具有大陆边缘弧火山岩的特征,应形成于俯冲的岛弧环境。     

新疆扎格依库都克金矿地球化学特征及地质意义

扎格依库都克金矿位于哈萨克斯坦-准噶尔板块北缘、额尔齐斯构造带南部。围岩蚀变硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、绢云母化。矿区原生晕测量成果显示Au,As,Sb,Bi,W等元素与金矿化关系密切,矿床中的金可能是深部岩浆热液活动沿断裂上升,萃取围岩中的成矿物质形成的。赋矿岩石地球化学研究表明,大离子亲石元素K,Ba,Rb等富集,Nb,Ta,Ti等部分高场强元素亏损;轻稀土元素(LREE)相对重稀土元素(HREE)轻度富集,Nb/Ta值为19.63～26.00,显示岩浆可能源于下地壳或上地幔熔融,且有上地壳物质混入,是大陆岛弧至大陆边缘构造环境下的火山活动产物。     

鄂尔多斯盆地三水河剖面上三叠统块状砂岩的异重流成因——来自岩石结构的证据

由于储层质量好、非均质性弱、成藏条件优越,深水沉积中的块状砂岩常常成为油气勘探开发的重要目标。相对具有各种交错层理等沉积构造的其他砂岩而言,块状砂岩的成因判识难度更大。因此,对块状砂岩成因机制的研究,直接影响了其沉积过程的认识,制约了其沉积模式、储层预测地质模型的重建。针对鄂尔多斯盆地南部旬邑县三水河剖面中发育的晚三叠世中层—巨厚层块状砂岩,利用高密度岩石样品的岩石薄片和激光粒度分析,对块状砂岩的粒度组成、粒度参数及其垂向变化特征进行研究。结果表明: 1）块状砂岩为长石岩屑质极细砂—细砂岩,内部偶含漂浮状灰黑色、红褐色泥砾,底部发育球枕、沟模等沉积构造;2）块状砂岩之间及其与交错层理砂岩层之间夹薄层—极薄层灰黑色泥岩、油页岩,二者间突变接触常见;3）岩石薄片中碎屑颗粒分选差,呈棱角—次棱角状,成分及结构成熟度中等偏低;4）粒度组成上,跳跃组分与悬浮组分各占50%左右,显示底床载荷与悬浮载荷同时存在且贡献相当;5）其偏度与浊流沉积相似,但其分选略差于浊流沉积,与三角洲沉积相差更远;6）垂向上,块状砂岩内部存在多期分米级复合韵律,厚度范围为10~30 cm。综合研究区地质背景、沉积构造、微观显微结构、粒度组成及其搬运过程、沉积分异解释结果,认为该剖面块状砂岩为洪水成因的异重流沉积。该研究丰富了对深水块状砂岩成因的理解,深化了异重流沉积块状砂岩结构特征的认识,同时也为异重流沉积的判识提供了依据。