三门峡盆地为华北陆块南缘以新生界为主的一个小型断陷盆地,自20世纪50年代以来,陆续开展过二维地震和钻井等油气勘探工作,2023年油气调查取得突破。近70 a的勘探历程可分为: 石油普查和基础地质调查、公益性油气地质调查、油气突破和潜力评价3个阶段。近年来,公益性油气调查在盆地南缘落实了古近系烃源岩,并取得油气成藏新认识; 为进一步查明盆地含油气性,在函谷关构造带优选部署实施豫峡地1井,测井综合解释油层5层,分层试油均获得稳定工业油流,实现了三门峡盆地油气发现; 初步估算了三门峡盆地油气远景地质资源量。通过总结三门峡盆地勘探历程和油气突破,获得5点启示: 注重一线调查细节,发现潜在烃源岩; 综合以往各类资料,加强油气基础地质研究; 探索经济适用技术,深化认识查验疑点; 地质和工程紧密衔接,促进油气快速突破; 央-地-企协同勘查,加快落实资源潜力。三门峡盆地作为我国数量颇多的低勘探程度中小型盆地的代表,由烃源岩发现到快速突破的勘探经验和工作启示,有助于提振周缘久攻未克的渭河盆地和南华北盆地的勘探信心,对于对我国动力学背景类似的中小型盆地油气勘查也具有重要的引领和借鉴意义。
为了查明三门峡盆地的构造演化、古近系沉积特征及油气地质条件,依据二维地震解释、钻井测井、露头、实验数据等资料,对三门峡盆地构造演化、断层发育和沉积相特征进行研究,并探讨其油气勘探潜力。结果表明,三门峡盆地发育3个活动期次的正断层: 第一期断裂为形成于燕山运动末期的控盆断裂; 第二期断裂为形成于喜山期的盆内控凸、控凹断裂; 第三期断裂为形成于更新世的盆内调节断层。三门峡盆地经历了5个演化阶段: 前寒武纪变质基底和坳陷槽形成阶段、古生代海侵及造山阶段、中生代地堑式断陷盆地形成阶段、古近纪断陷盆地发展阶段和盆地定型阶段。通过分析共识别出冲积扇相、曲流河相、三角洲相和湖相4种沉积相以及9种沉积亚相和15种沉积微相。古近系小安组暗色泥岩有机碳含量平均值为2.7%,具有较好的生烃物质基础,镜质体反射率分布范围为0.7%~1.1%,烃源岩进入主力生烃阶段,有机质类型以Ⅱ型为主,部分为Ⅲ型,综合评价为中—好烃源岩; 三角洲相、冲积扇相砂岩为储层发育奠定基础,平均孔隙度为19.79%,渗透率分布范围为(5~150)×10-3 μm2,为中孔—中低渗储层,物性较好; 发育“下生上储、自生自储”生储盖组合,推测发育“新生古储”的生储盖组合,具备油气形成和富集的物质基础和地质条件,豫峡地1井钻获工业油流,进一步证实了三门峡盆地具有一定的油气勘探潜力。
深海科学钻探是直接了解地球内部的关键手段,大洋钻探计划(Ocean Drilling Project, ODP)的实施推动解决了一系列重大科学问题,实现了工程技术和能源资源的重大突破,开展深海科学钻探工程技术的研究对加快我国海洋能源资源勘探开发进程,推动地球科学和海洋科学发展具有重要意义。通过全面总结国际深海科学钻探的工程技术成就,系统梳理中国地质调查局实施“深海钻探技术与工程支撑”项目以来取得的成果,结果显示: 项目开展深海科学钻探技术综合研究,研发了系列水下工程技术装备,完善了取心技术体系,攻克了钻探事故预防与处理技术,启动了超深井钻探关键技术预研究,取得了一批创新成果和进展,有力支撑了我国深海科学钻探技术体系的建立,为促进地球系统科学研究提供了重要的技术装备支持。研究可为我国深海科学钻探技术的发展提供借鉴和参考。
湖南仁里矿床是我国建国以来发现的品位最富、规模最大的超大型伟晶岩型钽矿床,拥有丰富的钽铌、铍等稀有金属矿和高纯石英原料矿。为了解区内伟晶岩型高纯石英原料矿品质,为矿山综合开发利用提供依据,对伟晶岩中的石英矿物特征、包裹体特征和杂质含量开展分析,并与邻区脉石英进行对比。研究表明: 区内伟晶岩中石英矿物呈透明-半透明,矿物样品的SiO2平均含量为99.982%,Al、B、Ca等14种杂质元素总量的平均值为110.06×10-6,Al平均含量为43.18×10-6,Ti平均含量为4.90×10-6;镜下观察显示石英颗粒大小不等,有一定的拉伸变形,颗粒表面通透性好,50%的颗粒内未见流体包裹体,包裹体类型为气液两相的H2O-NaCl型包裹体,包裹体形状各样、颜色明亮,个体形态差异较大,多数包裹体直径小于4 μm,最小个体直径不足1 μm,最大个体直径超过32 μm,视域内包裹体面积比例少于5%。区内高纯石英原料矿具有优良的禀赋条件,是优良的高纯石英硅质原料,预测仁里矿床高纯石英原料矿的潜在资源量超过3 000万t,加强选矿-提纯工艺研究有望获取4N8级及以上高纯石英产品。研究成果对构建平江县域高纯石英产业基地,促进湘东北地区高纯石英产业发展具有一定指导意义。
锦州市是农作物种植大市,农作物种植质量直接影响着锦州市的经济发展,而农作物的生长发育受到土壤质量的影响。为研究锦州市西北部土地质量及潜在生态危害,以该地区表层土壤为研究对象,根据锦州市西北部1∶ 25万土地质量地球化学调查获得的土壤数据,对该地区开展土地质量地球化学评估。结果表明: 锦州市西北部土壤环境地球化学等级显示,全区大部分土壤属于无风险状态,但Cd具有一定风险; 土壤养分的特点为富K、低P、低N; 土壤质量综合地球化学等级以三等为主,面积为8 037 km2,二等土壤面积为2 070 km2,一等土壤面积为143 km2。锦州市西北部土壤地球化学特征显示,该区表层土壤中Cd、Hg、Cl、Au呈极度变异,与辽河流域土壤背景值相比,富集Sr、Hg、Au、Mo、Cl、Cd, 其中Cd明显高于辽河流域土壤背景值,土壤类型、成土母质、土地利用类型可能是Cd成为污染高风险的主要影响因素。研究可为锦州市土地资源规划、高效特色农业发展和生态文明建设等提供依据。
洞穴空气环境研究是洞穴保护的基础,洞穴开发前应开展空气环境开发利用适宜性评价,评估是否适于开展洞穴游览活动,从而避免洞穴景观资源遭受破坏。以广西乐业县大曹天坑—红玫瑰大厅洞穴系统为例,对拟开发利用洞段中的温度、相对湿度、CO2浓度、空气正负离子、气压和风速评价指标进行了测量。结果表明: 拟开发利用洞段洞内平均温度为17.2 ℃,相对湿度平均值为94.74%,CO2平均浓度为625.82×106,属一级卫生标准,且洞内气压(流)环境良好,空气流动缓慢; 洞内和洞外空气负离子平均浓度分别为5 370个/cm3和1 350个/cm3,最大值为14 000个/cm3,洞内空气质量评价指数(comprehensive index,CI)平均值为7.73,最高值可达28,远大于空气质量等级分级标准中“最清洁”级别的临界指标(1.0)。综合以上结论认为该洞段适于开展洞穴游览活动。通过该案例提出对岩溶洞穴景观资源空气环境开发利用适宜性评价的理论方法体系,可为旅游洞穴的保护和利用提供科学参考。
当前成土母质类型的划分尚未形成统一标准,各行业依据自身需求,采用了多样化的分类方法。为适应粤港澳地区农业地质调查研究的需求,以岩石-土壤系统整体研究为视角,分析不同岩石发育形成的土壤特性,提出基于地质条件的粤港澳成土母质划分方案。研究表明,土壤发生发育和性状与母岩的物理化学性质有着紧密的发生学关系,地质条件的差异是导致土壤分异的主要因素,对生态系统的发育和生态环境的质量产生重要影响。通过岩石风化成土过程分析,在粤港澳地区建立了第四系松散堆积母质、沉积岩类母质、岩浆岩类母质和变质岩类母质4个Ⅰ级分类及26个Ⅱ级分类。分类方案能准确客观地反映母岩—母质—土壤的物质传导过程和地球表面能量分配的差异,对评价土壤资源等级、因地制宜开发利用土地资源、科学合理整治生态环境等都具有重要的现实意义。
东海陆架盆地钓北凹陷断裂系统复杂,断裂组合样式多样,但针对整个凹陷断裂系统及其演化方面的研究较少。基于二维地震资料解释成果,系统研究该区域断裂的展布和演化特征,探讨钓北凹陷的断裂演化模式。研究结果表明: 以渐新统花港组底界和上新统三潭组底界为界,可以在垂向上将断裂系统分为下部张性、中部压性和上部张剪性3套断裂系统; 下部张性断裂主要有单断式、同向断阶、垒状复合断阶等断裂组合样式,主要形成于钓北凹陷的断陷期和断拗期,断裂控制了沉积地层的发育; 中部压性断裂主要有正“Y”形、反“Y”形、负花状等断裂组合样式,主要形成于凹陷的断拗期和拗陷反转期,地层具有明显的上拱形态特征; 上部张剪性断裂主要为层间断裂,平面上呈带状或雁列状展布,形成于区域沉降期,对地层的控制作用较微弱。依据钓北凹陷断裂样式和特征,将钓北凹陷分为西部斜坡带、中央深凹带和东部断阶带。从断裂演化期次来看,断裂系统可划分为断陷-断拗期断裂系统、断拗-拗陷反转期断裂系统和区域沉降期断裂系统。研究对钓北凹陷的石油勘探开发及地质研究具有一定的指导意义。
重工业城市是多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)的重要污染源体,岩溶区因其独特的地下空间结构, 导致PAHs在岩溶环境中能长期存在,危害岩溶生态系统和人类健康。为揭示重工业城市岩溶地下河中PAHs的污染特征,于2015年6月(丰水期)和12月(枯水期),采集鸡喇地下河管道沿走向布设的6个采样点,枯水期增加1个响水河采样点。结果表明: ①丰、枯水期地下水中ΣPAHs平均浓度分别为267.32 ng/L和350.59 ng/L,且丰水期PAHs组成以2~3环为主,枯水期以4环为主,其组成表现出受降雨以及各组分理化性质的影响; ②鸡喇地下河受到了柳北重工业的影响,其PAHs污染水平为中等; ③健康风险评价结果显示仅枯水期部分风险指数高于5.0×10-5,尤其是幼儿阶段超标率较高,表明PAHs对居民身体健康具有一定的危害,但危害不大; ④通过对鸡喇地下河中PAHs的后续追踪,发现鸡喇地下河中PAHs的浓度近些年处于较稳定的状态。研究PAHs在岩溶区重工业城市多环境介质中的环境行为,防治PAHs对岩溶环境的污染,既是环境科学研究的一项重要内容,又可为岩溶地区工业布局和城市规划提供科技支撑。
沿海地区农业、工业、生活和海水养殖多重作用下的人类活动可能会导致地下水硝酸盐污染,为查明我国华南沿海地区地下水硝酸盐的分布特征及其来源,以典型的沿海城市珠海市为例,综合运用数理统计、离子关系比值、主成分分析等方法研究不同类型地下水水化学及硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮的分布特征,识别地下水硝酸盐来源。结果表明。研究区地下水以弱酸性水为主,深层承压水电导率明显高于浅层地下水,主要的地下水化学类型为Ca2+·Mg2+-HCO3-型和Na+-Cl-·SO42-型。松散岩类孔隙承压水的溶解性无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)组成以NH4+为主,其他类型地下水以NO3-为主。个别水样的硝酸盐和亚硝酸盐超标,丘陵台地区和山间沟谷地区水样的硝酸盐浓度相对较高。研究区18.01%的地下水样品氨氮超标,高氨地下水主要分布于滨海平原区。硅酸盐、硫酸盐矿物的风化作用、蒸发作用和海水混合作用是控制研究区地下水化学特征的主要因素。地下水硝酸盐主要来源于大气降水和人类活动,其中碎屑岩类孔隙裂隙水、花岗岩变质岩裂隙水和孔隙潜水中的硝酸盐主要来大气降水和农业活动,松散岩类孔隙承压水和碳酸盐岩裂隙岩溶水中的硝酸盐则来自于生活污水和养殖废水。研究成果可为华南沿海地区地下水开发利用与保护提供科学依据。