试论武汉地区构造演化与岩溶发育史

为了更全面地揭示岩溶发育特点,运用历史比较法,研究了武汉地区构造演化和岩溶发育史。古生代—中生代早期,武汉及周边地区地壳运动以整体升降为特点,各时代地层之间为平行不整合接触。晚古生代和中生代早期发生的两次大的海进—海退作用分别形成了石炭—二叠系和下三叠统两套碳酸盐岩系,为武汉地区岩溶发育提供了物质条件。中三叠世期末的印支运动产生的强大的NNE—SSW向挤压应力,形成NWW—SEE走向的线状褶皱,控制了碳酸盐岩的平面分布格局。晚三叠世—侏罗纪,武汉以西及北部等地隆起,东部及东南部的梁子湖地区在襄樊—广济等断裂的控制下逐步开始凹陷。这一时期内,地表、地下水总体向东部梁子湖凹陷汇集,控制了武汉地区第一期地下岩溶的发育。白垩—古近纪,武汉及周边地区地壳活动表现为差异性沉降,接受沉积,岩溶作用停止。新近纪—早更新世,武汉以西的潜江凹陷继续发展,而武汉地区则总体隆升。该时期内古地势东高西低,地表、地下水由东向西流动,第二期地下岩溶也自东向西发育。中、晚更新世时期,武汉及周边地区总体下沉,广泛形成厚10～30 m不等的老粘性土层覆盖于前二期岩溶之上。由于相对不透水层的阻隔,这一时期内岩溶作用基本停止发生。全新世时期,地表水的侵蚀作用部分地破坏了老粘土盖层的连续性。由于碳酸盐岩分布于现长江水体以下10～20 m,侵蚀基准面远高于碳酸盐岩的分布高程,地下水活动很弱,岩溶作用很弱或未发生。      

贵州省江口县洪坪岩溶发育特征研究

分析区域岩溶发育的形态、分布及特征,总结了洪坪岩溶发育规律,指出岩溶发育的地表和地下形态、空间分布是受地层岩性和构造控制的结果。岩性决定了岩溶发育的强度,本区岩溶主要发育于寒武系清虚洞组的灰岩和高台组的白云岩中,灰岩中的岩溶形态主要为岩溶管道和溶洞,白云岩中的岩溶形态为溶蚀裂隙和溶孔。地形和构造控制了岩溶的走向,如1号地下河,它的空间结构及延伸方向是受凯德场背斜和凯本压性断裂的综合控制。     

塔里木盆地西克尔地区古岩溶储层露头表征

始新世末,喜马拉雅运动引起柯坪—巴楚地区广泛的水平挤压和构造抬升,导致奥陶系碳酸盐岩古岩溶出露地表,为古岩溶储层研究提供了很好的露头表征条件。本次研究选取塔里木盆地西克尔剖面为重点研究对象,探讨了古岩溶储层发育特征和演化模式。指出不同碳酸盐岩岩石结构对岩溶响应表现出明显差异:一间房组礁滩体岩溶储层小型溶孔、溶洞分布广泛;以泥晶灰岩和砂屑灰岩为主的鹰山组,岩溶作用形成裂缝为主控因素的大洞大缝型,非均质性很强的孔隙体系。研究区内同样发现了热液作用形成的深成溶洞,但数量和规模均较小。因此,古岩溶作用及伴生的溶洞系统是储层预测的关键。     

蒙自市草坝东山岩溶发育特征研究

云南省蒙自市草坝东山区三叠系中统碳酸盐岩广泛分布,地表出露岩性单一,岩溶现象强烈发育。通过野外岩溶形态、岩石节理裂隙、地质构造、地层岩性等的调查,对草坝东山的岩溶形态进行统计;并进一步研究草坝东山岩溶发育的影响因素,得到了草坝东山岩溶发育的基本特征及规律。岩溶发育与岩性密切相关,主要表现为含灰岩的三叠系永宁镇组岩溶最为发育,含白云岩及白云质灰岩的三叠系个旧组岩溶发育较弱。岩溶总体发育方向与裂隙发育的优势方向一致,岩溶洞穴成层发育,塌陷的排列、落水洞的展布和倾斜方向、漏斗、洼地的长轴方向均与构造线方向一致。岩溶发育具有强度不均一性,区内岩溶发育大致分为3带即垂直入渗带、季节变动带、水平径流带。     

断裂对碳酸盐岩地层储集空间的影响——以塔里木盆地轮古东地区奥陶系碳酸盐岩地层为例

轮古东地区主要发育两期断裂,断裂使碳酸盐岩地层形成了以大型溶洞占主导,网状构造裂缝和孔洞相辅的溶洞裂缝储集空间体系。早期断裂主要控制了瘤状灰岩尖灭线西北的潜山高地岩溶,形成深切峡谷式沟壑相连的古地貌,流体溶蚀裂缝形成溶洞为主的储集空间。晚期断裂一方面形成新的储集空间并将早期形成的未充填或半充填的裂缝和溶蚀孔洞沟通;另一方面,为大气淡水进入下部岩层提供了通道,形成在奥陶系下部地层发育的水平潜流带和深部缓流带岩溶体系。此外,火山热液沿两期断裂进入碳酸盐岩地层,对通道附近的碳酸盐岩产生显著的溶蚀,主导了深部的岩溶作用。     

断裂对碳酸盐岩地层储集空间的影响〖KH*9〗 ——以塔里木盆地轮古东地区奥陶系碳酸盐岩地层为例

轮古东地区主要发育两期断裂,断裂使碳酸盐岩地层形成了以大型溶洞占主导,网状构造裂缝和孔洞相辅的溶洞裂缝储集空间体系。早期断裂主要控制了瘤状灰岩尖灭线西北的潜山高地岩溶,形成深切峡谷式沟壑相连的古地貌,流体溶蚀裂缝形成溶洞为主的储集空间。晚期断裂一方面形成新的储集空间并将早期形成的未充填或半充填的裂缝和溶蚀孔洞沟通; 另一方面,为大气淡水进入下部岩层提供了通道,形成在奥陶系下部地层发育的水平潜流带和深部缓流带岩溶体系。此外,火山热液沿两期断裂进入碳酸盐岩地层,对通道附近的碳酸盐岩产生显著的溶蚀,主导了深部的岩溶作用。     

湖南道县铁锰矿区岩溶发育影响因素分析

湖南道县铁锰矿区岩溶发育主要受地层岩性、地形地貌、断裂构造等因素的控制,岩溶形态主要有溶洞、暗河、溶沟、溶槽、漏斗、落水洞和溶蚀洼地等,岩溶非均一性特征明显。在地层岩性上,以矿区CaO含量最高的上泥盆统佘田桥组和锡矿山组下段二至四层白云质灰岩、白云岩与锡矿山组下段第一层泥灰岩、泥质灰岩隔水层交界部位岩溶最为发育,佘田桥组见溶洞260个,占总溶洞数的96.7%。在平面上,岩溶以中部及北部地势平坦的覆盖岩溶区最为发育,见洞率54.8%,其次是岩石裸露的东部及南部低山丘陵区,矿区南部见洞率40.4%。在垂向上,由浅及深岩溶发育由强至弱,标高0~220m钻孔揭露溶洞237个,占溶洞总数的86.5%,-150~0m揭露溶洞28个,占溶洞总数的10.2%,-400m以下无溶洞及溶蚀现象。在地质构造上,断裂及其影响带岩溶较发育,断裂带见溶洞209个,占总见洞数的76.3%,且溶洞充填率较高。      

海相碳酸盐岩储层对断裂活动的响应

在海相碳酸盐岩含油气盆地中,碳酸盐岩储层对断裂活动的响应应主要表现在以下3个方面：①形成与断裂活动相伴生的裂缝;②形成断裂控制下的热液白云岩化;③断裂和裂缝控制岩溶型储层的发育深度。断裂活动通过以上3个方面的作用,改善了碳酸盐岩的储集性能。同时,在断裂带附近发育高孔渗带,为油气富集创造了条件。平面上,碳酸盐岩储层对断裂活动的响应范围一般局限在距主干断裂10km以内的区域。     

塔里木盆地下古生界碳酸盐岩热液岩溶的特征及地质模型

随着塔中地区下古生界碳酸盐岩油气勘探地持续深入,分别在野外露头,塔中地区相关探井奥陶系储层中发现有萤石、闪锌矿、天青石、重晶石、硬石膏、焦沥青及热液石英等一系列热液矿物及其组合,越来越多的地质资料表明热液岩溶储层可能是塔里木盆地下古生界碳酸盐岩油气勘探中被忽视的一个重要储层类型。〖JP2〗通过总结近6年大量的针对野外露头热液岩溶现象地实地观察测量,以及通过对塔中82井区—24井区奥陶系储层发育段大量的岩石薄片观察、矿物能谱测定、地层水锶同位素测试,断裂性质的分析,深入研究热液溶蚀流体的活动特点以及对形成优质储层的控制作用,最终建立了热液岩溶储层的地质模型。研究表明,热液矿物主要沿断裂伴生的构造溶蚀缝和溶蚀孔洞发育,断裂是热液运移的主要通道,是形成优质储层的重要控制因素。塔中地区沿海西期走滑断裂附近的奥陶系灰岩将广泛发育热液溶蚀改造形成的储层,为塔中西部上奥陶统沿走滑断裂向内带拓展油气勘探打下了基础。     

贵州绥阳双河洞白云岩溶洞群成因研究

双河洞溶洞群是发育于中—上寒武统娄山关群白云岩中的大型岩溶洞穴系统,是当前已探知的全球最长的白云岩洞穴。为配合申报世界地质公园,笔者等通过野外调查、地层剖面实测、节理和洞道统计、水化学分析,综合探讨了溶洞群的成因和演化机制。研究表明,区域寒武系白云岩中同生沉积的硬石膏层对溶洞的发育具有至关重要的诱发和促进作用,溶洞洞道的发育方向和形态是地层构造和岩性综合影响的结果,区域岩溶水多处于不饱和状态,加剧岩溶作用过程。根据研究结果提出了溶洞群发育模型,认为溶洞群形成经历了膏盐溶孔——孤立孔洞——连通洞穴——大型溶洞——多层溶洞群一系列演化过程。     

湘中灰山港—煤炭坝地区岩溶发育特征及其构造控制

湘中灰山港—煤炭坝地区岩溶塌陷发育,但对该地区岩溶发育总体特征及地质背景尚缺乏全面、深入地研究。文章依托1∶5万区域地质调查项目,结合相关资料,对该地区岩溶发育特征及其构造控制条件进行研究与总结。研究区可溶岩主要属于上古生界,少量发育于白垩系—古近系底部。地层潜在岩溶发育强度依次为马平组＞大埔组＞栖霞组和茅口组＞百花亭组（仅指其中的灰岩质砾岩）＞大隆组。平面上可划分为裸露型、覆盖型和埋藏型3种类型岩溶区,其中覆盖型岩溶区可进一步划分为强、中、弱3类。覆盖型和埋藏型岩溶区垂向上可分为浅部岩溶发育带、中部溶洞裂隙发育带和深部岩溶弱发育带。二叠统东吴抬升,中三叠世以来多次挤压和白垩纪—古近纪区域伸展等构造事件形成的褶皱、不同方向断裂裂隙系统、盆地基底构造,以及古近纪以来的差异升降运动等控制了岩溶发育特征。岩溶作用具有三个演化阶段:第一演化阶段形成龙潭组之下的溶孔、溶洞等古岩溶形态;第二演化阶段形成了岩溶低丘地貌;第三演化阶段形成覆盖型岩溶地貌。      

贵州平寨水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞及其形成机制

平寨水库坝址区以碳酸盐岩为主,岩溶较发育,水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞,是水库地下工程施工开挖中揭露的规模最大、对水库渗漏影响最大、设计及施工处理难度最大的溶洞。本文以工程前期地质勘察工作为基础,在区域地貌、地质构造格局、地层岩性、地表及地下水系发育特征研究的基础上,结合工程防渗施工揭露的岩溶水文地质现象、洞穴充填物研究等,从可溶性岩层、地下水来源及运移途径、暗河冲刷与洞顶坍塌作用4个方面,对溶洞发育形成机制进行了研究。分析认为,鸡场背斜北西翼纵向张裂隙和横张裂隙及层间滑脱、断裂破碎带,为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下水向三岔河的径流提供了运移的原始空间与通道,形成溶洞的地下水为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下暗河,长期溶蚀作用使裂隙通道变为溶蚀宽缝并最终转化为岩溶管道,岩溶水沿此通道在左岸底层灌浆廊道桩号0+238～0+296m附近下中部岩体呈虹吸状循环,地下水的强烈冲刷与洞顶坍塌在溶洞形成过程中的作用巨大,后因深部径流条件改变,岩溶管道被逐渐堵塞,形成如今的大型充填溶洞。     

塔中西部奥陶系鹰山组古岩溶特征及主控因素

为明确塔中西部奥陶系鹰山组古岩溶储层发育及主控因素,总结鹰山组古岩溶特征及发育条件,划分了岩溶层组类型。在鹰山组古地貌恢复基础上,通过钻井、取心、测井等资料,分析丘状岩溶台地、上丘状岩溶缓坡地和下丘状岩溶缓坡地典型井岩溶缝洞特征。结合大量钻井资料分析了上述3类古地貌单元岩溶缝洞储层发育规律及主控因素。对岩溶缝洞储层发育深度分析表明,岩溶缝洞发育段主要在鹰山组顶面以下0~180 m,受3期海平面控制,发育多层缝洞。表层溶洞主要发育在0~50 m,泥质充填较强,测井GR值较高,溶洞规模多小于2 m。岩溶台地区岩溶缝洞形成受微地貌、水动力条件控制,以小规模溶洞、溶蚀孔洞、溶蚀裂缝为主,缝洞后期易充填。岩溶缓坡地岩溶缝洞形成受岩溶层组、水动力条件控制,以小溶蚀孔洞、溶蚀裂缝为主,后期不易充填。滨岸岩溶带及岩溶岛屿发育海水、混合水岩溶作用,溶蚀作用及冲蚀、侵蚀作用使该区域形成较大洞穴。     

塔河油田碳酸盐岩油藏古岩溶洞穴层状结构与形成机理

随着岩溶型碳酸盐岩油藏开发实践的不断深入,层状洞穴储层结构特征和流体同层连通特点逐渐被学者重视。层控岩溶结构、形成要素和过程等是本类油藏有效开发的关键。通过原始地层组构对比和野外溶洞特点,认为:塔河奥陶系岩溶层具较好的对比标志层和岩性差异,为层状岩溶洞穴发育奠定了物质基础;野外顺水平层理多层溶洞和受控于层理缝的管道型古暗河等地质现象,证实了层控岩溶普遍存在。在岩溶洞穴单井识别、连井测井对比、单井动态及地震波形特征的基础上,以典型溶洞带为例,识别出3个主要洞穴层,建立了全新的3层洞穴储集体地质结构剖面:第1层洞穴以砂砾岩充填为主要特点,第2层洞穴呈现洞穴规模大且泥质充填严重,第3层规模较小,主要发育于岩溶地貌高地。运用现代岩溶理论,探讨了层控岩溶的形成机制:碳酸盐岩原岩组构差异是岩溶作用的物质基础和主控因素之一;潜流带岩溶水(饱含CO₂)控制着岩溶洞穴的横向发育,岩溶古地貌控制同层洞穴的横向差异;平缓地层条件下的潜水面水位垂向带迁移控制洞穴的岩溶期次及层状结构。基于各岩溶要素认识,构建了层状岩溶储层发育模式。     

雄安新区起步区及周边地热资源特征与影响因素

本文综合分析了雄安新区起步区及周边地区构造、沉积、地温梯度、储盖组合、热储成岩与孔隙演化史等地质特征,总结了研究区地热资源成藏模式与影响因素：中-上元古界碳酸盐岩热储沉积期物质基础的差异性、后期的燕山-喜山构造运动演化特征控制了研究区热储、盖层和通道组合特征;特别是研究区断裂构造作用是决定研究区碳酸盐岩地层抬升、剥蚀并使其遭受岩溶作用的主导因素,其控制了本区岩溶发育区的分布和岩溶古地貌的总体格局;中-上元古界碳酸盐岩岩相以发育藻礁滩和藻坪为特征;岩溶作用类型主要有准同生岩溶、层间岩溶、潜山岩溶和断层相关岩溶等,其横向分布受古剥蚀地貌高地的控制,纵向上受潜水面的控制具有分带性特征;对热储起建设性的成岩作用主要有溶蚀作用、构造破裂作用等;本区雾迷山组热储井口水温多在50 ℃～60 ℃、热水出水量多在80～120 m³/h、矿化度多在1 900～3 100 mg/L之间。主要来自太行山麓的大气降水经断裂及不整合运移至研究区凸起、古潜山等正向构造单元的中-上元古界碳酸盐岩地层有利沉积相带处,在运移和储集过程中经正常热流背景下的深部来源的热持续加热,在凸起、古潜山等正向构造单元处特别是断裂发育带聚集成藏,形成具有勘探开发价值的地热田。     

冀中坳陷奥陶系多期岩溶发育特征

冀中坳陷奥陶系岩溶储层发育,但在不同的层位和不同的地区岩溶孔洞缝的发育程度差别很大,表明岩溶发育的主控因素不同。通过显微镜下和露头剖面对裂缝产状和切割关系的分析,识别出了至少三期裂缝。研究表明:这三期裂缝分别对应于印支期、燕山期和喜马拉雅期的岩石破裂事件。通过露头、镜下对孔洞缝形态的研究,结合胶结物的阴极发光特征,认为冀中坳陷奥陶系存在同生期岩溶、埋藏期岩溶和表生期岩溶。多期的岩溶作用形成了目前奥陶系的岩溶储层。不同时期的构造活动对冀中坳陷的岩溶作用影响不同。在近地表环境下,奥陶系经历的构造活动越强烈,溶洞发育率越高。对比冀中坳陷内各岩溶古地貌类型和放空漏失的数据,表明岩溶洼地也是有利的古地貌类型,分析认为这种岩溶洼地为不积水的岩溶洼地。岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶洼地在垂向上具有不同深度范围的水平岩溶分带,对应于不同地貌类型下的渗流带和潜流带。在靠近深大断裂带附近,有大量的钻具放空和泥浆漏失,并且流体包裹体均一化温度表明有热液的存在。在岩溶作用较弱、溶洞发育率低的区域,白云岩和石灰岩的薄互层段是有利的岩溶发育层段。     

广州市白云区夏茅村岩溶地面塌陷特征及致灾因素和风险分析

广州市白云区夏茅村岩溶塌陷地质灾害严重,塌陷区内地质环境条件极其复杂,隐伏灰岩岩溶土洞发育强烈,溶洞、土洞规模较大,且发育多层溶洞,溶洞间相互连通,岩溶塌陷区基岩面起伏较大,高程变化剧烈,第四系覆盖层厚度较大,底部粉质黏土层土洞发育,土体中规模巨大的土洞是产生岩溶地面塌陷的基础条件。基岩断裂构造带及其影响带范围内,岩石破碎,形成导水断层,存在地下水迳流通道,沿断裂带地下水循环活跃,溶蚀强烈,形成岩溶强发育带,为岩溶塌陷的发生提供了良好的动力条件。区内楼房基础施工扰动了地下水和土洞间的平衡状态从而成为了地面塌陷发生的诱发因素。运用7项地质环境条件指标和5项经济人口指标分别定性评估岩溶地面塌陷的易发度和易损度,并将二者叠加进行地质灾害风险评估。研究结果表明,夏茅村潜在地质灾害风险大,只有严格控制地下水动力条件,才能避免再次发生岩溶地面塌陷。     

滇东南南洞地下河系统源区洞穴特征及其成因演化机制

滇东南岩溶地貌发育,岩溶洞穴是该区典型空洞体系。文章以滇东南南洞地下河系统源区典型岩溶洞穴为研究对象,基于地学理论和地球化学分析,对该区地貌特征、成因及演化机制开展科学研究。研究表明,NW向的张性断裂、区内可溶部分最高个旧组碳酸盐岩以及杨柳河向西流动的水动力作用是南洞地下河系统源区洞穴发育的主要成因;全新世中期6 kaBP以来,该地区洞穴演化过程经历了三个阶段,其中,主体形成时间为6~4 kaBP;此外,建立石洞洞穴与地下河发育模式。本次研究对南洞地区地下水资源评价具有实际意义。      

Actualistic approaches to the systematics and facies relations of clastic karst deposits

Clastic karst deposits occur at different positions within karst areas, whereas surface karst deposits, sediments of the crack filling facies, the cave entrance facies and the inner cave facies have to be distinguished. The karstification itself is of minor importance for the formation of clastic deposits. Except for incasional debris and impure limestones or marls the contribution of carbonate rocks to clastic karst deposits is low. The majority of clastic material is allogenic and siliciclastic.

Regarding the depositional processes cave sediments can be divided into fluvial cave deposits, gravitative or percolative deposits, decomposition deposits and rock breakdown. An actualistic approach could be a useful tool for the identification of fluvial cave deposits. By means of the depositional features of recent cave sediments and classical sedimentological features cave deposits of unknown origin can be classified.     

古岩溶流域内地表河与地下河成因联系与储层特征——以塔河油田奥陶系岩溶为例

在岩溶缝洞储层精细描述过程中,利用钻井校正地震的方法恢复岩溶末期的岩溶地貌,发现塔河油田奥陶系岩溶区内东西两侧发育由走滑断裂形成的地貌高带（分水岭）,其间为一向南开口的喇叭口状洼地,南接岩溶盆地;利用钻井、测井与地震综合解释方法,发现洼地北部较陡（坡度为2.9°左右）、南部较缓（坡度为1.5°）,发育由众多支流汇聚的2条岩溶水系,西侧一条在北部以地表河为主,在南部转入地下河,东面一条地表河与地下河交替发育,由3段地表河和2段地下河组成。由于强烈的侵蚀与溶蚀作用,形成了不同规模及充填物的5种地表河,但多数地表河内没有发现河流砂岩充填,只有岩溶湖泥灰岩沉积;而地下河溶洞内充填了大量的砂岩和泥岩,成为重要的油气储层。地表河原本是有砂泥沉积的,当下游发育地下河时,洪水把原有的砂泥岩冲入地下河,形成了溶洞砂泥岩沉积,除少数下游地表河残留砂泥岩外,塔河地区奥陶系岩溶地表河基本不存在砂质储层。