连续降雨作用下非饱和土边坡的稳定性分析

在边坡稳定性研究中,吸力的影响经常被忽略。基于非饱和土的渗流理论,利用数值分析方法研究了一个由于连续降雨导致的非饱和土边坡失稳的工程实例。研究结果表明:非饱和土的吸力对于维持边坡稳定具有重要影响,而吸力与降雨频率、降雨量、降雨时间、蒸发量等密切相关。对于工程实践而言,吸力的监测对于维持土坡稳定具有重要意义。     

长江中下游地区二叠纪碳酸盐斜坡沉积及其成矿意义

长江中下游地区二叠系发育,主要由碳酸盐岩、硅质岩和碎屑岩组成.其二叠系不仅是华南地区最重要的烃源岩,而且也是长江中下游铜等多金属成矿带的重要赋矿层位之一,因此,进一步确定其沉积相以及古地理意义重大.发育在长江中下游地区的二叠系以往多被认为主要属于浅水碳酸盐台地沉积,其次是较深水的陆棚沉积或者裂陷槽沉积.但进一步研究发现,二叠系的碳酸盐斜坡沉积相发育,它主要由砾屑石灰岩、泥晶粉屑灰岩、硅质岩和泥晶灰岩组成,斜坡主要发育于中二叠世的栖霞期和茅口期,其次是吴家坪期和长兴期.碳酸盐斜坡主要沿安徽铜陵-东至-宿松-线以及湖北大冶-江西瑞昌一线分布,其成因大致受江南断裂和长江断裂控制.同沉积断裂不仅控制着碳酸盐斜坡的发育和展布,同时也构筑了深水盆地、斜坡和浅水台地沉积体系,构成油气生、储、盖单元的组合,为二叠系成为华南地区最重要的烃源岩提供了成因解释.控制斜坡发育的断裂既可以是含矿热水溶液、海底热泉和火山的通道,同时斜坡带也可以成为金属硫化物矿床的富集场所,因此,它对长江中下游铜多金属成矿带的层控和喷流成因提供了可选择的解释.长江中下游地区中、晚二叠世断裂发育,显示盆地的伸展特征,符合古特提斯洋东扩构造背景.     

东营凹陷南坡沙四上亚段滩坝储层碳酸盐胶结壳发育特征及控制因素

砂-泥岩界面是砂-泥岩互层储层水-岩相互作用的活跃地带。东营凹陷南坡沙四上亚段发育了广泛的滨浅湖滩坝沉积,储层碳酸盐胶结作用强烈,常在砂-泥岩界面富集形成致密胶结壳。综合利用钻井、物性及黏土矿物资料,结合铸体薄片观察,对储层碳酸盐胶结壳的发育规律及控制因素进行了系统的研究。碳酸盐具有多期胶结的特征,砂-泥岩接触界面处胶结物含量高,多为基底式胶结。向砂体内部胶结物含量逐渐减少,砂体中部胶结物含量少且相对稳定,以孔隙式胶结为主。半干旱碱性水体环境形成的滨浅湖泥岩中的高碳酸盐含量流体、泥岩黏土矿物转化和有机质演化析出有机-无机组分、碳酸盐胶结作用发生所需的可容空间、砂-泥岩之间的物质传递能力、砂体的厚度及岩相组合控制了储层胶结壳的发育程度。胶结壳对储层质量并非简单的"破坏性成岩作用",早期碳酸盐胶结对储层的抗压实效应以及致密层构成的异常压力系统对储层后期溶蚀孔隙的发育以及油气的充注和保存提供了有利的条件。     

Shallow-marine carbonate cementation in Holocene segments of the calcifying green alga Halimeda

Early-diagenetic cementation of tropical carbonates results from the combination of numerous physico-chemical and biological processes. In the marine phreatic environment it represents an essential mechanism for the development and stabilization of carbonate platforms. However, diagenetic cements that developed early in the marine phreatic environment are likely to become obliterated during later stages of meteoric or burial diagenesis. When lithified sediment samples are studied, this complicates the recognition of processes involved in early cementation, and their geological implications. In this contribution, a petrographic microfacies analysis of Holocene Halimeda segments collected on a coral island in the Spermonde Archipelago, Indonesia, is presented. Through electron microscopical analyses of polished samples, this study shows that segments are characterized by intragranular cementation of fibrous aragonite, equant High-Mg calcite (3.9 to 7.2 Mol% Mg), bladed Low-Mg calcite (0.4 to 1.0 Mol% Mg) and mini-micritic Low-Mg calcite (3.2 to 3.3 Mol% Mg). The co-existence and consecutive development of fibrous aragonite and equant High-Mg calcite results initially from the flow of oversaturated seawater along the aragonite template of the Halimeda skeleton, followed by an adjustment of cement mineralogy towards High-Mg calcite as a result of reduced permeability and fluid flow rates in the pores. Growth of bladed Low-Mg calcite cements on top of etched substrates of equant High-Mg calcite is explained by shifts in pore water pH and alkalinity through microbial sulphate reduction. Microbial activity appears to be the main trigger for the precipitation of mini-micritic Low-Mg calcite as well, based on the presumable detection of an extracellular polymeric matrix during an early stage of mini-micrite Low-Mg calcite cement precipitation. Radiocarbon analyses of five Halimeda segments furthermore indicate that virtually complete intragranular cementation in the marine phreatic environment with thermodynamically/kinetically controlled aragonite and High-Mg calcite takes place in about 100 years. Collectively, this study shows that early-diagenetic cements are highly diverse and provides new quantitative constraints on the rate of diagenetic cementation in tropical carbonate factories.     

中国西部三大盆地海相碳酸盐岩台地边缘类型及特征

在回顾经典的碳酸盐沉积模式类型研究和我国学者对碳酸盐岩台地边缘特征研究的基础上,以构造控盆、盆地控相、相控生储盖组合为指导思想,依据中国西部三大海相盆地碳酸盐岩发育的特殊性,从中国西部三大盆地海相碳酸盐岩发育特征和地质实际情况出发,系统建立了5种碳酸盐岩台地边缘类型及沉积模式和12种亚类类型。以中国西部三大盆地不同时期发育的碳酸盐沉积特征为主线,从盆地构造演化、岩性特征、相带变化以及模式演化等方面详细分析了各个碳酸盐岩台地边缘类型及沉积模式特征。不同类型台地边缘及其沉积模式演化特征研究对分析生烃、储烃和盖烃物质等油气要素的时间和空间匹配关系具有重要的指导意义。     

龙门山前陆盆地深层海相碳酸盐岩储层地震预测研究

本文论及龙门山前陆盆地深层海相碳酸盐储层地震预测的岩石物理学基础与有效的预测方法技术问题。龙门山前陆盆地深层震旦系至中三叠统海相沉积以碳酸盐岩为主,厚4000~7000m, 天然气资源蕴藏量巨大而探明率低, 油气勘探的关键在于寻找优质储层。基于对地震资料和井资料的分析,认为该区段的储层主要是生物礁滩相白云岩和发育构造裂缝的碳酸盐岩。依据井资料,总结介绍了该区三叠系马鞍塘组、雷口坡组和嘉陵江组地层与碳酸盐岩储层的地震波速度、密度、电阻率等物性参数特征。在分析介绍储层地震预测原理方法与碳酸盐岩储层地震预测问题的基础上,介绍了作者研究提出的地震纹分析方法的概念、原理及其在含气储层检测中确定的应用效果。     

三峡水库碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏

三峡库区175 m蓄水以来,巫峡段碳酸盐类岩溶岸坡在周期性水位变动下岩体劣化强烈,新生或加速形成了大量地质灾害。为探讨在周期性水位变动下碳酸盐岩类岸坡的强度弱化规律,文章从岩石(体)物理结构、化学性质、力学性质等方面开展研究,通过在巫峡最具代表性的6处库岸段开展原位岩体回弹强度测试、原位点荷载试验以及室内干湿循环试验、岩石矿物成分分析、岩石表观裂隙扫描等试验,获取水位变动条件下碳酸盐类岩石(体)的强度弱化数据。原位岩体回弹强度测试结果表明,原位岩体单一年度的强度弱化率为0.3%~25.9%,岩体强度弱化主要沿结构面产生;室内干湿循环试验结果表明,在50次干湿循环后,岩石强度弱化率为16.4%~23.9%,变形模量弱化率为17.1%~24.9%;岩石矿物成分分析结果表明,在100次循环后,CaO的溶失量为0.5%~5.6%;岩石表观裂隙扫描结果表明,岩块表面裂纹发育位置发生了水蚀痕迹加重、溶孔变大、裂纹延伸等变形现象。基于干湿循环试验数据,建立岩石强度弱化函数,推导出各点位上的指数函数弱化计算模型。该计算模型可用来预测岩石强度、变形模量与水位循环次数间的数值关系。最后以曲子滩危岩“溃屈”式破坏计算为例,探讨了岩体强度弱化后的灾变效应。研究提出的工作方法和通过试验所得到的数据可为三峡库区岸坡劣化带的防治提供数据和技术支撑。     

The end of the Messinian Salinity Crisis in the western Mediterranean: Insights from the carbonate platforms of south-eastern Spain

How the Messinian Salinity Crisis (MSC) ended is still a matter of intense debate. The Terminal Carbonate Complex (TCC) is a late Messinian carbonate platform system that recorded western Mediterranean hydrological changes from the final stages of evaporite deposition till the advent of Lago-Mare fresh- to brackish water conditions at the very end of Messinian times. A multidisciplinary study has been carried out in three localities in south-eastern Spain to reconstruct the history of TCC platforms and elucidate their significance in the MSC. Overall, this study provides evidence that the TCC formed following a regional 4th order water level rise and fall concomitant with an opening-restriction trend. It can be subdivided into four 5th order depositional sequences (DS1 to DS4) recording two phases: (1) from DS1 to DS3, a tide-dominated ooidic to oobioclastic system with stenohaline faunas developed as a result of a 70 m water level rise. During this period, the TCC developed in a shallow sea with close to normal marine salinity; (2) in depositional sequence 4, a microbialite-dominated platform system developed. This is indicative of a significant environmental change and is attributed to a 30 to 40 m water level fall in the basins under study. These restricted conditions were coeval with intense evaporite deformation and brine recycling. The syn-sedimentary deformation of evaporites had a major impact on platform architecture and carbonate production, affecting the Messinian series throughout south-eastern Spain at the end of the TCC history. At that time, the TCC developed in a lake with fluctuating, brackish- to hypersaline water. These findings suggest a temporary restoration of marine conditions in the western Mediterranean marginal basins due to Atlantic water influxes prompted by a global sea level rise around 5.6 Ma. Whether marine conditions extended to the entire western Mediterranean still needs to be investigated.     

三峡水库碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏

三峡水库峡谷区矗立着大量岩溶不稳定库岸,危及长江黄金水道安全。采用野外勘查和力学分析,对三峡库区碳酸盐岩区岩溶作用与斜坡破坏关系进行深入研究。野外勘查发现,三峡库区碳酸盐岩库岸存在许多与溶洞、溶隙、溶蚀带、溶槽、溶沟等表层岩溶作用有关的斜坡不稳定现象。巫峡段库岸内共发育岩溶地质灾害及隐患点186处,其中滑坡隐患点37处,大型以上危岩体6个。岩体力学分析表明：强降雨、蓄水和岩体劣化会因为有效应力减少、强度下降而造成破裂的节理/裂隙逐渐扩大。同时,水位变动带岩体劣化的裂缝扩展速率比三峡的平均溶蚀率高出约1 300倍,极大地加快了已经进入屈服状态的不稳定岩体的演化进程。溶蚀作用是岩溶岸坡中最基本的作用,库水长期波动加快了岩溶岸坡演化。本次研究将为三峡库区峡谷段不稳定库岸识别和防灾减灾提供技术支撑。     

山东东营凹陷南坡地区沙四段纯下亚段湖相碳酸盐岩滩坝发育的控制因素探讨*

碳酸盐岩滩坝是断陷湖盆中一种重要的沉积类型。文章通过对古气候、古地貌、古物源、古水深和古盐度等因素对碳酸盐岩滩坝形成与分布控制作用进行研究,总结出了“古气候是基础,古地貌和古物源是条件,古水深是关键,古盐度是保障”是东营凹陷南坡地区沙河街组四段纯下亚段碳酸盐岩滩坝的“五古”控制模式。较干旱的温热适中的古气候条件下蒸发作用较强,有利于湖相碳酸盐岩的形成;水下隆起及其斜坡是碳酸盐岩滩坝沉积的有利场所,较低的碎屑岩物源供给指数为碳酸盐岩的发育提供了良好的环境;3～32m左右的古水深是碳酸盐岩发育的主要深度;古盐度为碳酸盐岩的沉积提供了物质保障,在一定程度上控制了白云岩和石灰岩的分布。采用主因素分析法对碳酸盐岩的控制因素进行了排序,古地貌对碳酸盐岩发育的控制作用最大,其次为古物源和古水深,古盐度的控制作用最小。     

水泥土桩加固海洋土的渐进变形破坏试验与数值分析

应用一个高度非线性的三维各向异性粘弹塑性(EVP)模型及有限元法,对一水泥土桩(CDM)加固海洋土的复合地基进行数值模拟。海洋软粘土的渐进变形采用粘弹塑性模型来模拟,水泥土桩破坏前后的应力-应变关系采用一个双曲线模型来模拟,提出了一个简单且非常实用的数值分析方法来解决水泥土桩碎裂软化的数值模拟问题。将数值模拟结果与实测数据进行了比较,二者吻合较好。     

塔里木盆地塔中南坡地区奥陶系优质海相碳酸盐岩储层测井评价

通过“三孔隙度”测井系列交会识别岩性的方法,可以较易区分研究区奥陶系灰岩、中砂岩、灰质白云岩等典型岩性。根据常规测井方法与成像测井的处理成果,并结合岩芯观察和显微镜下观测结果,认为塔中南坡碳酸盐岩主要发育三类储层,即裂缝型储层、孔洞型储层以及裂缝—孔洞型储层;针对不同类型储层的特点,总结了各种类型储层在常规测井上的响应特征,并对塔中南坡奥陶系碳酸盐岩储层进行评价,研究区以Ⅲ类储层(裂缝型储层或孔洞型储层)最多,Ⅱ类储层(裂缝—孔洞型储层)次之,Ⅰ类储层(洞穴型储层)未见典型发育段。这些认识对寻找塔中南坡优质碳酸盐岩储层具有指导意义。     

四川盆地海相碳酸盐岩的油气成藏条件

四川盆地位于亚洲大陆中南部,是我国最大的外流盆地。油气资源评价结果(2008)表明,四川盆地海相地层待发现资源量约为50111.84×108m~3,资源勘探潜力巨大。本文从地层的划分、层序格架及层序岩相古地理特征等方面,对四川盆地海相碳酸盐岩油气成藏条件做了进一步研究。认为研究区烃源岩包括下志留统、中二叠统、上二叠统龙潭组和上三叠统须家河组等4套岩石,及局部发育的上二叠统大隆组。储集层粉为构造成因类和沉积成因类,构造成因主要包括裂缝性储层;沉积成因类储层主要是礁滩储层、内幕白云岩储层和风化壳岩溶储层。中二叠统气藏主要为自生自储的裂缝性气藏和台内滩相气藏;茅口组顶部和雷口坡组顶部发育风化壳型气藏;吴家坪组、长兴组及飞仙关组地层含礁滩型气藏;嘉陵江组和雷口坡组地层含内幕白云岩型气藏。     

塔里木、四川和鄂尔多斯盆地海相碳酸盐岩规模储层发育地质背景初探

前人对碳酸盐岩储层的研究重点关注储层的特征和成因上,很少关注规模储层发育的地质背景问题,而这又是深层油气勘探不可回避的问题。本文基于塔里木、四川和鄂尔多斯盆地碳酸盐岩储层实例分析,提出了不同类型储层规模发育的地质背景,认为相控型碳酸盐岩规模储层主要发育于蒸发台地、碳酸盐缓坡及台地边缘三类沉积背景,成岩型碳酸盐岩规模储层发育的控制因素复杂,具有较大的不确定性,受先存储层规模及热液规模的控制,受区域构造运动控制的成岩型储层一般具备规模发育的条件。本文还特别讨论了镶边台缘背景下台内礁滩储层的规模问题,指出障壁类型、障壁的连续性、台地类型、台内水深和地貌共同控制台内礁滩储层的规模。规模储层发育地质背认识对深层碳酸盐岩勘探领域评价具重要的指导意义,指出了塔里木、四川和鄂尔多斯盆地近期值得关注的礁滩、岩溶和白云岩三类深层碳酸盐岩储层勘探领域。     

中国海相碳酸盐岩的分布及油气地质基础问题

中国海相碳酸盐岩在陆上与海域广泛分布,尤以陆上最具特色。中国大陆由小克拉通地块、微地块及其间的造山带镶嵌构成,发育于这些克拉通上的海相古生代盆地规模小、盆内分异明显、盆缘改造强烈,受中新生代巨厚沉积物覆盖,海相碳酸盐岩埋深大、热演化程度高,储集层非均质性强,油气成藏与分布复杂。自威远、靖边气田发现以来,尤其是近年塔河、普光、元坝、安岳等大型油气田发现以来,海相碳酸盐岩的油气勘探前景逐渐明朗。长期的勘探实践发现了海相碳酸盐岩发育礁滩体、白云岩、岩溶缝洞体、裂缝带等四类储集体,它们受沉积、成岩与构造演化的共同制约;礁/滩储层、斜坡区岩溶、风化壳岩溶、裂缝带均可大规模成藏。目前,海相碳酸盐岩的深化研究与持续勘探面临一系列重大难题。在基础科学层面,古老生物群落、古生态、古气候与古地理特征及其耦合关系,克拉通盆地的成因与构造-沉积分异机制,原始盆地面貌及其演化过程,沉积充填动力学等研究方面亟待加强;在油气勘探应用层面,在岩相古地理重建、碳酸盐岩台地边缘精细刻画与台地内部结构细化、碳酸盐岩储集层多期叠加改造机理、岩溶储集层成因分类、非均质碳酸盐岩储集层描述和评价技术等研究方面需要不断深入,在源-储配置、油气成藏过程、油气保存与调整再分配,油气富集规律方面需要深入探索。建议整体与动态研究海相碳酸盐岩层系的"成盆-成岩-成储-成藏"的全要素、全过程,厘定古裂陷槽、古台地、古隆起的分布,落实烃源岩、有利储集层(礁滩体、白云岩、顺层与层间岩溶、裂缝带等)的分布及其配置关系,构建符合实际的油气成藏模式,为油气资源潜力评价和有利区带预测奠定基础,促进中国海相碳酸盐岩油气勘探的持续发现。     

碳酸盐岩深覆盖区隐伏岩溶构造的音频大地电磁探测：以云南大关地区为例

碳酸盐岩受水溶蚀易于发育岩溶,形成溶洞、地下河等,常导致油气钻探出现掉钻、卡钻等情况。调查和研究显示,云南大关地区奥陶系五峰—志留系龙马溪组富有机质页岩具有高含气性,是勘探开发的重要领域。然而,该地区分布的二叠系茅口组和栖霞组碳酸盐地层广泛发育岩溶构造,这在很大程度上制约了页岩气的进一步勘探。同时,这两套地层的埋深可能超过1 km,对地球物理方法的探测精度也提出了挑战。本文通过理论模型试算和已有钻孔（D0）的方法试验,明确了音频大地电磁方法识别深部隐伏岩溶的可行性。在预选井位区（D1）开展音频大地电磁探测,并根据电性模型重新部署了调查井（D2）,实际钻井检验了方法的可靠性,并认为不连续分布的高电阻率异常区往往指示岩溶构造的存在,井位布设的有利区可能是高电阻率异常连续分布的块状或带状异常区。因此,音频大地电磁探测不仅对岩溶覆盖区的油气钻井选址具有先导作用,同时也拓宽了该方法的应用范围。

     

四川盆地海相碳酸盐岩天然气富集规律

四川盆地作为中国六大气区之一,为中国天然气快速发展作出了突出贡献。其海相克拉通沉积厚度达4000～7000 m,天然气富集层系以海相碳酸盐岩为主。为了指导该盆地海相碳酸盐岩下一步天然气勘探的方向和目标,本文结合前人研究成果和多年来的勘探经验,从控制油气成藏的关键地质要素出发,系统总结了四川盆地海相碳酸盐岩天然气富集规律,认为:"源控性"——烃源岩在空间上的互补性分布总体控制了天然气的纵横向展布,纵向上距离烃源岩较近的储集层含气性普遍较好,平面上油气藏围绕优质烃源岩发育区(生气或油中心)呈环带状分布;"相控性"——有利的沉积相带对储层发育、天然气富集控制作用明显,即"相控储、储控藏";岩溶作用改善了碳酸盐岩气藏储集层的储渗条件;古隆起继承性的发展控制了油气的早期运聚成藏;现今构造对天然气藏再调整、再分配的重要控制作用。综合应用天然气富集规律认识,四川盆地获得多个重大突破和发现,提交探明储量超万亿m3,极大地促进了中国天然气的快速发展。     

西湖凹陷平湖组碳酸盐胶结物形成机制及其对储层的影响

碳酸盐胶结物是西湖凹陷平湖组储层砂岩中含量最多,对储层质量影响最大的自生矿物。通过岩心观察、薄片鉴定、阴极发光、元素成分分析及碳氧同位素分析结果表明,西湖凹陷平湖组储层砂岩中碳酸盐胶结物的主要矿物类型是方解石、铁方解石、白云石和铁白云石,偶见菱铁矿。碳酸盐胶结物的碳同位素（δ¹³C）值分布范围较集中,为-7.80‰～1.40‰,平均值-2.11‰,氧同位素（δ¹⁸O）值整体偏负,为-19.26‰～-9.99‰,平均值-13.79‰。据胶结物碳氧同位素分析恢复古盐度Z值及测算古地温判断碳酸盐胶结物的成岩流体主要为淡水水体,存在部分海水的影响;碳主要来自湖相碳酸盐岩溶解的产物和有机质成熟过程中排放的有机酸。不同类型和时期形成的胶结物对储层影响不一,白云石和大部分方解石形成在中成岩B期堵塞喉道,对储层起破坏作用,但成岩早期靠近不整合面受到了大气淡水影响的方解石对储层影响是保持性的;而埋深较浅,形成温度低的铁白云石对储层起建设性作用。     

中国海相碳酸盐岩油气储层基本特征

中国在碳酸盐岩油气勘探中相继发现了陕中气田、轮南—塔河油田、塔中油气田、川东北大气区等大型油气田。这些发现揭示了非均质性强的碳酸盐岩储层,主要有4种类型:台缘生物礁(滩)、岩溶风化壳、白云岩和台内颗粒滩四大类储层。中国的台缘礁滩储层主要有两类,一类是面积小的孤立状的塔礁(川东和川东北),另一类是连片分布似层状的台缘礁滩复合体。岩溶风化壳储层依岩溶成熟度和构造型式有三种,即克拉通内岩溶老年期的低幅度地貌层状白云岩储层,岩溶壮年期的高幅度地貌非均质裂缝-洞穴单元储层,以及断块掀斜翘倾的岩溶青年期独立岩溶储层。有油气前景的白云岩储层主要为三类:与蒸发台地相关的准同生白云岩,埋藏成岩作用白云岩和生物成因白云岩。台内颗粒滩主要有两类:即白云石化颗粒滩和裂缝性颗粒滩储层。中国的碳酸盐岩分布广,达300km2,四大类储层发育良好,除已发现油气的四大盆地外,相信不久的将来在中国南方和羌塘地区古特提斯域碳酸盐岩沉积区将取得大的突破。     

滨海相软土中搅拌桩强度特征分析

连临高速江苏段路基地层为滨海相软土,该软土层具有含水量、含盐量高及压缩性大的特点,路基采用水泥土搅拌桩进行加固。针对这一问题,对滨海相软土中水泥土搅拌桩的强度特征进行了研究。室内试验结果表明,该路基中水泥土强度随水泥掺量的增加而增大。在饱水状态下,28 d内水泥土强度有所增大,28 d后几乎不变,但水泥土强度随含水量的增大而减小,由于下部土层中含水量和含盐量高,导致桩身水泥土波速和强度具有上部大、下部小的特点,试验结果与现场钻探取样试验结果一致。