塔里木盆地乌什凹陷西部石炭系—二叠系沉积演化*

根据野外露头剖面,结合区域地质资料,对塔里木盆地乌什凹陷西部的石炭系—二叠系沉积演化进行了分析。乌什凹陷西部在石炭纪夹于南天山残留海盆地和柯坪—温宿隆起之间,其地层和沉积与塔里木盆地内部有较大差异。早石炭世早期,本区为碎屑岩和碳酸盐岩混积的浅海陆棚环境,以索格当他乌断裂为界,早期的柯坪—温宿隆起控制了该时期的沉积作用。早石炭世晚期,本区首次海侵,早期的柯坪—温宿隆起部分被淹没,并伴随着强烈的构造沉降,形成半深水斜坡环境,沉积了一套以库鲁组和索格当他乌组为代表的近端—远端浊积扇的复理石沉积,并一直持续到晚石炭世早期。晚石炭世晚期,本区又一次规模较大的海侵,柯坪—温宿隆起大部分被淹没,原隆起区为开阔海台地环境,北部和西部边缘发育典型的台地边缘相生物礁,向北延伸可达乌什北的克孜布拉克地区,再向北为礁前斜坡和浅海陆棚环境,并持续到中二叠世早期。中二叠世以后,伴随周缘地区大规模的陆内火山喷发,该区发生大规模海退。晚二叠世末,随着塔里木板块与中天山地块的拼合以及海西期天山造山带的形成,南天山洋消失,结束了海相沉积,进入了陆相沉积阶段。     

北京周口店雾迷山组碳酸盐岩风暴沉积序列研究*

北京周口店地区中元古界雾迷山组以含硅质条带的白云岩为主,发育不规则硅质砾屑。这些硅质砾屑形态各异,具有强烈扰动的迹象,目前对其成因解释一直存在争议,如泄水构造、冲刷构造、震积岩、风暴岩等。文中选择北京周口店地区黄山店村恒顺厂剖面为研究对象,通过野外精细的沉积学分析,系统描述了岩性及沉积构造特征,确定了该套沉积地层发育典型的碳酸盐岩风暴沉积序列。该风暴沉积序列自下往上可分为5段: A段,为风暴前正常沉积的中厚层状泥晶白云岩;B段,具口袋构造的侵蚀冲刷面及硅质砾屑,为风暴高潮期产物;C段,灰色硅质条带白云岩,普遍发育平行层理和波状、丘状、洼状交错层理,是风暴衰减期产物;D段,灰白色薄层状泥晶白云岩,代表了风暴间歇期的正常沉积;E段,含硅质团块白云岩,为正常天气下海水局部扰动形成。该剖面上递变层理几乎不发育,结合侵蚀冲刷面特征、砾屑高含量以及杂乱堆积方式,认为该套沉积为典型的近原地风暴沉积。结合古地理资料,推测研究区在雾迷山组沉积时期可能处于热带海洋环境,热带气旋引发的频繁风暴潮导致了近原地碳酸盐岩风暴沉积的形成。上述研究成果不仅补充了燕山地区雾迷山组的风暴沉积记录,而且为该时期华北板块的古地理、古纬度和古气候研究提供了重要的沉积学证据。     

北京周口店雾迷山组碳酸盐岩风暴沉积序列研究*

北京周口店地区中元古界雾迷山组以含硅质条带的白云岩为主,发育不规则硅质砾屑。这些硅质砾屑形态各异,具有强烈扰动的迹象,目前对其成因解释一直存在争议,如泄水构造、冲刷构造、震积岩、风暴岩等。文中选择北京周口店地区黄山店村恒顺厂剖面为研究对象,通过野外精细的沉积学分析,系统描述了岩性及沉积构造特征,确定了该套沉积地层发育典型的碳酸盐岩风暴沉积序列。该风暴沉积序列自下往上可分为5段: A段,为风暴前正常沉积的中厚层状泥晶白云岩;B段,具口袋构造的侵蚀冲刷面及硅质砾屑,为风暴高潮期产物;C段,灰色硅质条带白云岩,普遍发育平行层理和波状、丘状、洼状交错层理,是风暴衰减期产物;D段,灰白色薄层状泥晶白云岩,代表了风暴间歇期的正常沉积;E段,含硅质团块白云岩,为正常天气下海水局部扰动形成。该剖面上递变层理几乎不发育,结合侵蚀冲刷面特征、砾屑高含量以及杂乱堆积方式,认为该套沉积为典型的近原地风暴沉积。结合古地理资料,推测研究区在雾迷山组沉积时期可能处于热带海洋环境,热带气旋引发的频繁风暴潮导致了近原地碳酸盐岩风暴沉积的形成。上述研究成果不仅补充了燕山地区雾迷山组的风暴沉积记录,而且为该时期华北板块的古地理、古纬度和古气候研究提供了重要的沉积学证据。     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

新疆博格达地区中二叠世—早三叠世构造-气候-沉积演化及耦合机制*

博格达地区的盆山关系演化、博格达山初始隆升时间、构造-气候-沉积耦合机制等前沿科学问题一直是国内外研究的热点,也一直困扰和制约准噶尔盆地东南缘的油气勘探开发进程。基于博格达山北缘野外露头和阜康凹陷、吉木萨尔凹陷的岩心、地震及钻测井资料,综合运用沉积学、地球化学等多种方法,阐明了博格达地区中二叠统—下三叠统展布及沉积相特征,恢复了相应的古气候变化,结合区域研究成果重建了中二叠世至早三叠世构造-气候-沉积演化过程。认为博格达地区中二叠世为裂谷—坳陷盆地构造背景,在干旱—半干旱气候条件下,发育以博格达地区为湖泊中心的辫状河三角洲—湖泊沉积体系;晚二叠世博格达山发生初始隆升,早期湖盆消亡并在博格达北坡山前发育冲积扇,古气候由半干旱变化为半湿润;早三叠世博格达地区构造环境相对稳定,但是逐渐趋于温暖湿润的古气候对区域风化程度和沉积条件起主要控制作用,博格达山体遭受强烈风化剥蚀,北侧形成扇三角洲—湖泊沉积体系。     

1929—1930年中国极端冷冬事件的重建*

气候变暖背景下,极端寒冷事件仍有发生且常伴随严重的经济、社会影响,需要更为深入的研究。1929—1930年极端冷冬事件作为增暖背景下的极端冷事件,对其研究相对缺乏。通过收集并分析民国时期的气象器测资料和报刊资料,对1929—1930年中国极端冷冬事件进行探讨。结果表明: (1)本次冷冬的空间范围包括华北地区、长江流域(重庆至入海口段)和北疆地区,西北地区可能存在冷冬;寒冷的核心时段为1929年12月到次年1月。(2)本次冷冬时空范围内的地区月平均气温极端性强,华北、长江流域的12月份均温都超过十年一遇的冷事件水平,长江流域、北疆地区的1月份均温均超过五十年一遇水平;但月最低气温的极端性较弱,大部分站点月的最低温达到五年一遇水平,部分站点月超过十年一遇水平。(3)本次冷冬至少经历了7次区域性或全国性的降温事件,其中有3次降温事件达到全国性寒潮事件标准,时段分别为12月1—5日、12月16—20日和1月1—5日;其中第1次和第3次是影响中国的典型中路寒潮路径,第2次降温过程的时空特征不显著。(4)综合本次冷冬前旱后涝气候特点、该时段内ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)指数的变化以及前人对ENSO和中国气候变异的关系研究,推测1920s末到1930s初期的气象灾害很大程度受影响于ENSO事件。     

海峡沉积研究进展*

海峡是不同于三角洲、陆架的一类独特沉积环境,具有特殊的沉积作用组合。海峡的形态多样,长度为几千米至数百千米,深度为几十米至上千米; 海峡由狭窄区域向两端逐渐过渡为相对开阔海区,开阔海区大多深度相比海峡更深; 海峡的狭窄区域横截面积小、流体流速最大,通常以侵蚀地貌为特征; 流体流经狭窄区域后,由于海峡横截面积增加,导致流速向两端开阔海区域锐减,并表现为沉积地貌。浅水海峡通常以潮流为最主要的沉积作用,其他的沉积物搬运方式包括单向的海流和重力流; 深水海峡则以海流和重力流为主。海峡高能区沉积以砾石滞留和发育交错层理为特征,低能区表现为泥质沉积并发育流水砂纹; 在低海平面时期,暴露的浅水海峡以河流沉积作用为主; 海平面上升过程中,河流逐渐演化为三角洲/河口湾、海湾和贯通的海峡。     

西太平洋中段沉积盆地新生代构造-沉积演化特征*

西太平洋中段位于欧亚板块、太平洋板块和印度洋板块的交汇处,是全球沟弧盆体系最为发育的地区,主要发育弧后盆地、弧前盆地和陆架边缘盆地。文中通过综合研究西太平洋中段17个盆地的大地构造背景、盆地的形成与演化和沉积特征后认为:(1)各类盆地的构造-沉积演化均经历4个期次。弧前盆地和弧后盆地的构造-沉积演化可分为俯冲期(K₂-E)、盆地发育期((Ｎ_１^１ -Ｎ_１³)、沉降期(Ｎ_１⁴-Ｎ_１⁵)和挤压期(N₂-Q):俯冲期发育火山岩和变质岩基底,局部为海相碎屑岩;盆地发育期以海相沉积为主,伴有火山活动,局部发育陆相沉积;沉降期以海相和三角洲相沉积为主;挤压期以三角洲相和海相沉积为主,局部发育河湖相沉积。陆架边缘盆地的构造-沉积演化也分为4期,分别为前裂陷期(K₂-E₁)、裂陷期(E₂-(E₃^１)、拗陷期(E₃²-Ｎ_１³)和沉降期(Ｎ_１⁴-Q):前裂陷期和裂陷期主要发育冲积扇—河流—湖泊沉积体系,火山活动强烈;拗陷期沉积环境由陆相向海陆过渡相演化;沉降期以海相和海陆过渡相沉积为主。(2)不同类型盆地的构造-沉积演化特征各不相同:弧前盆地构造以挤压和板块俯冲为主,平均沉积厚度为3.6,km,总体由海陆过渡相向陆相演化;弧后盆地构造受板块俯冲后撤和弧后洋壳扩张作用控制,平均沉积厚度为4.8,km,总体由海相向海陆过渡相演化;陆架边缘盆地构造呈下断上拗双层结构,平均沉积厚度超过10,km,总体由陆相演化为海相。     

湖相烃源岩中的火山—热液深源物质与油气生成耦合关系研究进展*

陆内湖相烃源岩系是中国含油气盆地广泛发育的一类组分复杂且富含有机质的细粒沉积岩。随着非常规油气资源需求量日益增加,该岩系被作为致密油或页岩油层系受到广泛关注。然而,其极细的粒度增加了精细岩石学、矿物学研究难度,使它长期被简单视为陆源沉积岩。研究发现,该岩系中发育丰富的火山喷发及热液喷流产生的深源物质,并与油气的生成和富集表现出了极强的耦合关系。因此,探索深源物质如何参与烃源岩形成并影响油气生成亟待深入研究。作者详细总结并探讨了国内外近年来关于湖相烃源岩成因以及火山—热液活动带来的深源物质与油气形成关系的现阶段新发现与认识。并结合笔者研究团队基于新疆三塘湖盆地二叠系芦草沟组烃源岩的新发现,采用精细的岩石学、矿物学方法,结合无机和有机地球化学等方法,初步开展了该耦合关系的机理研究。认为火山—热液深源物质参与了烃源岩的沉积与成岩作用,并与正常湖相沉积物共同影响着油气的形成。建议重新认识湖相烃源岩的物质组成,从而拓展陆相生油理论,同时为同类型非常规油气资源勘探开发提供理论指导。     

Permeability tensors for sedimentary structures

Accurate modeling of fluid flow through sedimentary units is of great importance in assessing the performance of both hydrocarbon reservoirs and aquifers. Most sedimentary rocks display structure from the mm or cm scale upwards. Flow simulation should therefore begin with grid blocks of this size in order to calculate effective permeabilities for larger structures. In this paper, we investigate several flow models for sandstones, and examine their impact on the calculation of effective permeability for single phase flow. Crossflow arises in some structures, in which case it may be necessary to use a tensor representation of the effective permeability. We establish conditions under which tensors are required, e.g., in crossbedded structures with a high bedding angle, high permeability contrast, and laminae of comparable thickness. Cases where the off-diagonal terms can be neglected, such as in symmetrical systems, are also illustrated. We indicate how the method of calculating tensor permeabilities may be extended to model multiphase flow in sedimentary structures.     

豫西鲁山汝阳群微生物成因构造宏观特征分析及其沉积环境演化

豫西鲁山地区汝阳群发育了形态特征多样的大量微生物成因构造,主要为多边形网格状脱水裂痕和纺锤形脱水裂痕。通过对微生物成因构造宏观特征的描述和统计分析,探讨了微生物成因构造与沉积环境之间的关系,认为微生物成因构造的总体特征演化规律与汝阳群趋于稳定的沉积环境演化一致,其形态特征与微生物席厚、暴露时间频繁有着密切的关系。     

宁夏香山群徐家圈组发现深水复合流沉积构造

宁夏香山群徐家圈组是由灰绿、黄绿色轻微变质中—细粒砂岩、钙质砂岩及粉砂岩和页岩(板岩)组成的深水沉积。在上部灰绿色页岩所夹的中层钙质粉砂岩中发现了复合流层理、准平行层理、不对称小型丘状交错层理;在下部灰绿色厚层—块状中—细粒长石石英砂岩的顶面发现了小型波痕,波痕的形态、波长与波高的分布规律均表现出复合流(combined-flow)的沉积特征。本文根据水槽实验和现代海洋沉积观测所总结出的复合流底床相图和前人在研究地层中较浅海浊流(超重流)与波浪所形成的复合流沉积时给出的复合流沉积示意图,分别对徐家圈组所发现的①小型2D波痕至小型3D波痕的演化和②复合流层理、平行层理、准平行层理和小型丘状交错层理的叠置关系及其纹层所反映的流动方向与沉积时浊流方向的关系,进行了解释。结果表明,所发现的复合流层理、准平行层理、不对称小型丘状交错层理及小型波痕应为复合流沉积,并依据徐家圈组存在内波、内潮汐沉积的事实,推测为深水短周期内波与浊流形成的复合流沉积。这可能是地层中深水复合流沉积构造的首次发现,同时也是内波与浊流形成的复合流沉积的首次发现。     

江西吉安—泰和陆相红色盆地沉积体研究

根据在江西省吉泰陆相红色盆地中 1∶5万区调填图的实践 ,提出了沉积体的概念 ,将吉泰盆地中各类沉积体划分为 7种沉积体类型 ,描述了各类沉积体的含意及特征 ,说明了沉积体的调查方法及研究意义     

波流环境中垂向圆管射流三维运动和稀释过程模拟

采用大涡数值模拟方法建立了波流环境中垂向圆管射流三维物质输运数学模型,在此基础上分析了波流共同作用下射流运动和稀释过程,并探讨了波浪对射流三维时均浓度特征的影响。数模结果与实测数据的对比表明,该模型能够正确复演波流环境中射流速度和浓度沿水深分布的规律。引入了射流的三维浓度特征指标,即断面最小稀释度及其垂向位置和断面可视范围面积,发现随着波高或波周期的增大,波流环境中射流的断面可视范围面积逐渐增加,这说明波浪对射流的稀释起到一定的促进作用。     

中、新生代陆相沉积盆地砂岩型铀矿床流体作用研究

通过对中、新生代陆相沉积盆地典型砂岩型铀矿床实例分析,本文阐述了砂岩型铀矿床的分类特征及其与盆地流体演化的关系,以及盆地流体演化史分析在砂岩型铀矿床找矿中的重要性,同时对铀在流体中活化、迁移、沉淀机制及砂岩型铀矿床流体作用研究方法进行了探讨。     

湖泊纹层的沉积机理研究评述与展望

湖泊纹泥和湖相页岩主要沉积于湖水明显分层的条件下，湖水的分层受气候、盐度、水体深度等多方面的控制。在湖水分层的前提下，各种藻类、碳酸盐、有机质、粘土、粉砂等可以按不同季节分别形成不连续的纹层。其中，藻类、有机质纹层的沉积与藻类的季节性勃发密切相关；碳酸盐纹层的沉积可以与化学作用有关，也可以与藻类勃发产生的生物化学作用有关；粉砂、粘土则是以平流或层间流的方式季节性输入的。总之，纹层或页岩沉积的变化与气候的变化密切相关，利用纹层中的沉积信息研究气候和环境变化早已引起人们的重视，但以气候的周期性变化为主控因素来探讨纹层的变化和湖水的物理化学性质演化还有待开展。     

微生物形成的原生沉积构造研究进展综述

早在上世纪60年代,沉积学家Pettijohn和Potter曾经将形成原生沉积构造的地质作用划分为剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和变形作用。在沉积期间和沉积之后到沉积物还未固结之前由上述作用所产生的沉积构造被定义为“原生沉积构造”,包括各种类型的层理、层面上的各种作用痕迹以及各种变形现象。在该分类之中,叠层石被定义为突出沉积面的正生长构造,这种构造由微生物与同沉积胶结作用共同构建而成。上世纪90年代中期至今,随着研究程度的深入,沉积学家们越来越认识到除了叠层石以外,微生物还会形成一种并不突出于底层面的原生沉积构造,并被认为是微生物席或微生物膜与各种物理作用营力共同作用的产物。这些作用营力包括剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和变形作用。该类沉积构造被定义为微生物形成的原生沉积构造并被归为第五类原生沉积构造。正如叠层石主要产在前寒武纪以及显生宙未受到后生动物强烈改造的浅水环境中一样,微生物形成的原生沉积构造也主要发育在前寒武纪,以及显生宙的一些未受到后生动物强烈改造的潮坪和潟湖等环境之中。因此,该类沉积构造（第五类原生沉积构造）的研究,对于前寒武纪沉积环境重塑具有重要意义。燕山地区元古界串岭沟组和大红峪组碎屑岩中的变余波痕、皱饰构造和纺锤状裂缝,是碎屑岩中微生物形成的原生沉积构造的代表; 高于庄组第三段非叠层石碳酸盐岩（以灰岩为主）层面上发育大型皱饰构造和变余波痕,是碳酸盐岩中微生物形成的原生沉积构造的代表。这些沉积构造的发现和初步研究,为今后进一步深入研究奠定了良好的基础。     

高切坡超前支护锚杆作用机制研究

人工高切坡开挖常常导致边坡失稳破坏,甚至诱发滑坡发生,为此提出了高切坡超前锚杆支护的设计新方法。超前支护锚杆能够约束边坡变形和开挖卸荷带的发展,维持边坡的稳定,对超前支护锚杆的作用机制问题进行了研究,阐述了超前支护锚杆的荷载传递特性,为超前支护锚杆设计提供了理论依据。