灰岩-泥灰岩韵律层的差异成岩作用

灰岩-泥灰岩韵律层包括结核状灰岩到灰岩和泥灰岩互层,广泛分布在陆棚及深海环境中,出现于各地质时期,是研究高分辨率地层学和环境恢复的理想工具.但是成岩作用在灰岩-泥灰岩韵律层形成过程中的作用一直存在分歧,有的学者认为差异化学压实成岩作用加强了原始沉积的差异,有的学者认为成岩作用不仅能够强烈歪曲原始环境特征,还可以通过自身...     

华南栖霞组灰岩—泥灰岩韵律层的成因

华南中二叠统栖霞组沉积了一套特殊的碳酸盐岩地层,该套地层富含有机质和硅质结核,是中国南方四套区域性海相烃源岩之一.在野外露头上,灰岩-泥灰岩韵律层因为其抗风化能力不同而受到广泛关注,其在整个华南栖霞组分布广泛.其中,灰岩层富含各种生物碎屑,主要包括钙藻、有孔虫和腹足,其次还有腕足,棘皮类和介形虫,偶尔见苔藓虫和三叶虫.灰岩层中较好的保存了易碎的钙质藻类,说明灰岩的胶结作用发生在成岩早期,没有明显压实作用的痕迹.泥灰岩以粒泥生物碎屑灰岩和黑色钙质泥岩为主,主要的生物碎屑以腕足和介形虫为主.生物碎屑都非常破碎,壳体大都平行层面,颗粒之间发育大量压溶缝,说明泥灰岩层经历过强烈的成岩压实作用.基于对灰岩-泥灰岩韵律层的生屑类型和成岩现象的分析,提出差异成岩作用来解释该套地层的形成过程:泥灰岩层中不稳定的文石在早期成岩过程中溶蚀,然后迁移到灰岩层中形成方解石胶结灰岩层;随后机械压实作用和化学压实作用主要发生在泥灰岩层中;最终灰岩-泥灰岩层由于差异成岩作用导致其抗风化能力不同而形成不同的露头特征.其中文石溶蚀发生在海水埋藏环境,有机质的分解为其提供了动力来源,这与栖霞期较高的原始生产力相符合.     

华南栖霞组灰岩-泥灰岩韵律层的成因

华南中二叠统栖霞组沉积了一套特殊的碳酸盐岩地层, 该套地层富含有机质和硅质结核, 是中国南方四套区域性海相烃源岩之一.在野外露头上, 灰岩-泥灰岩韵律层因为其抗风化能力不同而受到广泛关注, 其在整个华南栖霞组分布广泛.其中, 灰岩层富含各种生物碎屑, 主要包括钙藻、有孔虫和腹足, 其次还有腕足, 棘皮类和介形虫, 偶尔见苔藓虫和三叶虫.灰岩层中较好的保存了易碎的钙质藻类, 说明灰岩的胶结作用发生在成岩早期, 没有明显压实作用的痕迹.泥灰岩以粒泥生物碎屑灰岩和黑色钙质泥岩为主, 主要的生物碎屑以腕足和介形虫为主.生物碎屑都非常破碎, 壳体大都平行层面, 颗粒之间发育大量压溶缝, 说明泥灰岩层经历过强烈的成岩压实作用.基于对灰岩-泥灰岩韵律层的生屑类型和成岩现象的分析, 提出差异成岩作用来解释该套地层的形成过程: 泥灰岩层中不稳定的文石在早期成岩过程中溶蚀, 然后迁移到灰岩层中形成方解石胶结灰岩层; 随后机械压实作用和化学压实作用主要发生在泥灰岩层中; 最终灰岩-泥灰岩层由于差异成岩作用导致其抗风化能力不同而形成不同的露头特征.其中文石溶蚀发生在海水埋藏环境, 有机质的分解为其提供了动力来源, 这与栖霞期较高的原始生产力相符合.      

典型韵律互层式灰岩与泥灰岩的地球化学特征对比

通过对德国南部地区上侏罗统麻姆组典型韵律互层式灰岩与泥灰岩进行逐层采样,并进行不溶残余物分析和地球化学测定对比,发现两者所含非碳酸盐物质没有区别。SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O和TiO2等来源于陆源碎屑物,在灰岩与泥灰岩中的比例完全相同,其含量的不同完全由碳酸盐物质的稀释所引起。元素Sr、Zn、Mn和Mg归为成岩作用控制元素,最先存在形式与碳酸盐有关,但成岩阶段变化极大,Mg的含量主要受白云岩化作用程度控制。另一组元素如S、Ba、Rb和P等介于以上两组元素之间,表现为部分受陆源碎屑物含量控制,部分受成岩作用影响。研究表明,灰岩与泥灰岩韵律互层形成的原因主要是由于碳酸盐物质的沉积速率变化所致,成岩阶段的压溶作用加大了两者的差异,但这种差异只表现在于碳酸盐物质与酸不溶残余物的比例上,而地球化学组成没有本质区别。     

典型韵律互层式灰岩与泥灰岩的地球化学特征对比

通过对德国南部地区上侏罗统麻姆组典型韵律互层式灰岩与泥灰岩进行逐层采样,并进行不溶残余物分析和地球化学测定对比,发现两者所含非碳酸盐物质没有区别。SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O和TiO₂等来源于陆源碎屑物,在灰岩与泥灰岩中的比例完全相同,其含量的不同完全由碳酸盐物质的稀释所引起。元素Sr、Zn、Mn和Mg归为成岩作用控制元素,最先存在形式与碳酸盐有关,但成岩阶段变化极大,Mg的含量主要受白云岩化作用程度控制。另一组元素如S、Ba、Rb和P等介于以上两组元素之间,表现为部分受陆源碎屑物含量控制,部分受成岩作用影响。研究表明,灰岩与泥灰岩韵律互层形成的原因主要是由于碳酸盐物质的沉积速率变化所致,成岩阶段的压溶作用加大了两者的差异,但这种差异只表现在于碳酸盐物质与酸不溶残余物的比例上,而地球化学组成没有本质区别。     

川东北飞仙关组白云岩岩石结构演化

根据矿物结晶学理论,白云石可按照晶体大小和晶边形貌划分为不同的结构,其结构的演化主要受原岩化学组成、岩石结构和白云岩化流体的影响。白云岩原岩可分为不同化学组分的泥灰岩和含颗粒泥灰岩,泥灰岩可细分为成分均匀的和含溶孔、胶结物的泥灰岩;含颗粒泥灰岩可细分为未接受任何改造的、发生溶蚀胶结作用的和发生泥晶化等作用的含颗粒泥灰岩。以川东北飞仙关组白云岩为例,在不同浓度的白云岩化流体条件中,讨论不同结构白云岩岩石的演化。结果表明：泥晶化及溶蚀作用是白云石岩石结构演化和形成的基础;大多数鲕粒白云岩在低浓度白云岩化溶液中形成;糖粒状白云岩为外来高浓度的白云岩化流体改造形成。     

草莓状黄铁矿微晶形态和成分的地质意义——以栖霞组含泥灰岩为例

在湖北省京山县雁门口地区二叠世栖霞组上部的含泥灰岩中发现棘皮动物化石,其腔被不同形态微晶的草莓状黄铁矿充填,有正四面体、正六面体、五角十二面体和近球体。溶解氧与草莓状黄铁矿的形成过程有关,其浓度决定微晶的S/Fe。统计显示,黄铁矿的S/Fe平均值随微晶的边数增加而增加,所以,棘皮动物腔内草莓状黄铁矿形成由早及晚的次序为：近球体微晶,五角十二面体微晶,正六面体微晶,正四面体微晶的草莓状黄铁矿。同一环境中,黄铁矿微晶的S/Fe可用来指示形成次序。     

河南第四纪泥灰岩岩溶发育特征及其供水意义

通过泥灰岩形成环境的分析,认为它属第四纪下更新世山前坡麓面状弱水流作用环境下形成。其岩溶地下水运移模式,根据其地质构造环境的差异及人类活动的影响,可划分为三种,其中第Ⅲ种模式水源地的水资源量较大。      

酸环境干湿循环作用下泥灰岩损伤劣化分析

针对库区消落带泥灰岩的最不利作用环境——酸环境干湿循环下力学性质损伤劣化问题,以岸坡泥灰岩为研究对象,分别开展pH=3, 5, 7溶液条件下的干湿循环试验,分析了酸环境干湿循环作用下泥灰岩单轴抗压强度的劣化规律,查明了其对泥灰岩力学性质的损伤劣化特性,采用颗粒流软件对比探究了不同循环次数对力学强度参数的影响规律,并结合库区消落带岩体劣化现象分析了层进劣化机理。研究结果表明：pH=3, 5, 7溶液环境下泥灰岩单轴抗压强度变化均与干湿循环次数呈反比关系,累积劣化度S_n在34.79%～54.31%之间变化,且呈现快速上升、缓慢发展、趋于平稳的变化趋势,而峰值应力劣化范围为8.79%～35.61%;泥灰岩黏聚力C、内摩擦角φ、弹性模量E均随干湿循环次数的增加而不断降低,且损伤劣化以圈层渐进的模式进行;库区消落带岩体受到酸溶液干湿循环作用后,附近岩体会萌生大量次生裂隙,随着循环次数的推进及损伤的持续累积,裂隙逐渐贯通并向坡内层进扩展,扩展范围和速率与干湿循环次数和溶液pH值有关。以上分析结论与规律可为库岸山体滑坡崩塌失稳、库区危岩基座软化、蓄水渗漏等灾害的预测与应急防治提...     

福建连城赖源洞穴系统研究与旅游开发探讨

连城赖源洞穴系统发育于分布面积不及2km2、厚度不足100m 的二叠系下统夹有燧石层的栖霞组灰岩中,洞穴形态不同于单一通道、树枝状通道、侧羽状通道形态特征,也与迷宫状洞穴系统以及成层状洞穴系统存在差异,是介于迷宫状和楼层状之间的类迷宫状洞穴系统。研究表明,该洞穴系统是一种处于有序动态变化的三维空间地域系统,既有空间展布形态和边界形态,又会随时间的变化而不断演化。洞穴系统水动力具有溶蚀作用、混合溶蚀作用、侵蚀作用的特征。在新构造运动影响下,经历了数次间歇性抬升,赖源洞穴最终发育为类迷宫状洞穴系统。该洞穴景观独特,有很高的旅游开发价值。      

三峡库区泥质灰岩溶蚀作用与边坡岩体破坏

三峡库区泥质灰岩边坡的溶蚀与破坏问题,影响到三峡工程的顺利进行,正确掌握它的破坏规律,有利于边坡治理与防护工作。本文从岩体的基本地质信息入手,分析溶蚀作用从不同方面对边坡工程性质的影响。主要包括:岩体内部可溶岩成分被溶蚀后泥质成分富集,岩体成份发生变化;岩体密集节理裂隙发育,结构疏松,成为溶蚀液体的入渗通道,加剧深层岩体的溶蚀作用发生。溶蚀作用叠加不同的地质破坏因素后,三峡库区泥质灰岩岸坡的变形破坏类型总结为三类:薄-中厚层块裂式破坏、中-厚层点裂式破坏、厚-巨厚层层裂式破坏。      

三峡库区泥灰质岩石溶蚀作用的微观研究

泥灰质岩石的岩溶,特别是溶蚀作用研究是岩溶研究的一个薄弱环节,同时又是揭示泥灰质风化岩及残坡积类膨胀 土工程特性和成因的关键。通过对三峡库区三叠系巴东组(T2b)不同溶蚀程度泥灰质岩石样品的扫描电镜图象分析,发现泥 灰质岩石的溶蚀作用导致岩石微观结构变化,这种变化可因溶孔形成使岩石力学强度降低,或大量溶孔或残积土变形引起地 面不均匀沉降、地裂缝、滑坡、崩塌和岩溶塌陷等地质灾害的发生。     

煤炭开采后峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程研究

文章运用水化学和同位素水文学等手段,寻求奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程的“指纹”,通过不同含水层间水化学、稳定同位素差异的比对,分析其与上覆含水层间的水力联系和硫动力分馏过程,阐述采矿活动影响下峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐的演化过程。研究结果表明:煤矿开采后,峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐含量普遍增高,演化特征呈现多样性,存在多种硫动力分馏过程。分馏动力主要来自矿坑水和孔隙水通过导水裂隙的渗漏（越流）补给,以及脱白云石化过程中自身蒸发岩矿物（石膏）的溶解。      

湖南辰溪仙人湾埃洛石型高岭土矿床特征及成因分析

在野外地质矿化特征调查的基础上,通过化学成分分析、光学显微镜、红外吸收光谱、X射线衍射、扫描电镜等手段,对新发现的湖南辰溪仙人湾埃洛石型高岭土矿床特征及成因进行研究发现:此高岭土矿体呈似层状与囊状形态,就位于二叠系/石炭系角度不整合面及二叠统/下二叠统假整合面上,分布在岩溶洞穴体系中。矿石中主要矿物为1nm管状埃洛石,部分为0.7 nm管状埃洛石,原生带矿石中埃洛石的含量达95%以上。该高岭土矿床为次生淋滤胶体溶液沉积-重结晶成因高岭土矿床矿床,系温暖湿润、岩溶发育的环境中,受强淋滤作用,由来自上覆地层砂页岩、煤层、泥灰岩及泥质灰岩中的硅铝物质经过相对富集,形成硅铝溶胶,迁移,在岩溶洞穴中沉淀并再次富集成为凝胶体,脱水老化形成埃洛石。     

桂南红层岩溶及其发育控制因素探讨

桂南红层岩溶形态主要表现为岩溶缓丘、地下溶洞、岩溶泉以及地下河、天窗等。在地下50m深度范围,溶洞高0.5～3m,多为无充填溶洞,发育数量随深度增加而减少。岩溶泉类型有上升泉和下降泉,泉水流量变化较大。目前尚未发现仅由红层作为含水层的地下河。桂南红层岩溶的发育程度及形态特征与岩性、构造及水文地质条件有关。红层岩溶主要发育于红层盆地边缘的钙质砾岩中。红层的层组结构可分为单一型和互层型,单一型岩溶发育相对强烈,互层型以岩溶顺层发育为特征。通常,在可溶岩与非可溶岩接触带附近红层溶洞发育;在断裂破碎带以及河谷地带红层岩溶发育强烈,溶洞规模较大。      

基于地理探测器与层次分析法的岩溶地面塌陷易发性评价——以重庆中梁山地区为例

岩溶地面塌陷作为我国西南地区主要地质灾害类型之一,已成为影响该地区经济发展的重要因素,建立符合地区特征的岩溶地面塌陷易发性评价模型,可为塌陷的防治提供指导。文章以重庆市中梁山地区为研究区,以327个塌陷点为样本,基于GIS技术和地理探测器方法,对研究区三组样本点进行因子探测,定量化筛选出影响较大的评价因子,并采用层次分析法对岩溶地面塌陷易发性做出评价。结果显示:随着样本点数量变化,影响因子的解释度q值排序存在差异,然而三组数据中,各因子对岩溶塌陷的贡献大小排序始终是地层类型、地层富水性、距隧道距离、高程和坡度;基于地理探测器—层次分析法相结合的岩溶塌陷易发性评价结果预测精度达89.88%,高易发区主要在岩溶槽谷区嘉陵江组和大冶组地层分布地段。      

碳酸酐酶及多肽类生物大分子与岩溶动力学理论的思考

岩溶动力系统是一个边界受制于已有地表地下岩溶形态,与地球四圈层有密切联系的开放系统。该系统在生物圈的主导作用下与水圈、大气圈及岩石圈（土圈）相互作用,产生物质循环和能量流动,发生水-岩-气作用,进而在全球碳循环中发挥积极作用。生命物质在水-岩-气过程中的作用机制,尤其碳酸酐酶快速催化水和二氧化碳反应过程,以及多肽类生物大分子提高方解石中镁含量能力的发现,使岩溶动力学理论得到进一步丰富和发展。因此,如何更好的将现代生命科学理论引入到岩溶动力学中,丰富和发展岩溶动力系统模型,并与生产实践相结合,是联合国教科文组织岩溶研究中心落户桂林之后岩溶动力学理论发展过程中面临的新课题。      

冀中坳陷前第三系碳酸盐岩岩溶发育模式

冀中坳陷前第三系碳酸盐岩沉积演化经历了多期岩溶地质作用,根据古岩溶形成的时间、成因以及形态特征共识别出5种模式,即同生期层间岩溶、暴露期不整合岩溶、暴露期断裂岩溶、压释水岩溶和热液岩溶。前三者属于表生期岩溶,受构造运动及相对海平面变化控制,是岩溶储集层发育的基础;后两者属于埋藏期岩溶,与酸性流体和地下热液的溶蚀作用有关,该两期岩溶作用对前期古风化壳岩溶的残余孔洞进行了进一步改造,是储层建设的主导和直接因素。多期次岩溶作用的叠加控制了区内岩溶缝洞系统的发育与分布,对碳酸盐岩储集物性的改造有着重要的地质意义。      

Microfacies of Deep-water Deposits and Forming Models of the Chinese Continental Scientific Drilling-SKII

Extensive transgression of lake water occurred during the Cretaceous Qingshankou Stage and the Nengjiang Stage in the Songliao basin, forming widespread deep-water deposits. Eleven types of microfacies of deep-water deposits have been recognized in the continuous core rocks from the SKII, including mudstone of still water, marlite, dolostone, oil shale, volcanic ashes, turbidite, slump sediment, tempestite, seismite, ostracoda limestone and sparry carbonate, which are divided into two types: microfacies generated due to gradually changing environments (I) and microfacies generated due to geological events (II). Type I is composed of some special fine grain sediments such as marlite, dolomite stone and oil shale as well as mudstone and Type II is composed of some sediments related to geological events, such as volcanic ashes, turbiditie, slump sediment, tempestite, seismite, ostracoda limestone. The formation of sparry carbonate may be controlled by factors related to both environments and events. Generally, mudstone sediments of still water can be regarded as background sediments, and the rest sediments are all event sediments, which have unique forming models, which may reflect controlling effects of climatics and tectonics.     

喀斯特流域降雨-径流人工神经网络模型结构分析及模拟

喀斯特流域降雨-径流响应是一个非线性过程,分析确定地下河流量过程的主要影响因子对喀斯特流域水文过程模拟具有重要意义。本文利用普定后寨河流域实测降雨、径流系列资料,采用神经网络权重分析法确定该流域的人工神经网络模型结构为两个隐含层、三个输入变量,该人工神经网络模型结构可以保持降雨-径流模拟的稳定性。模型经交叉训练与验证,训练期效率系数（NSC）达0.9以上,验证期NSC达0.88以上。说明神经网络权重分析法能够较好地确立预报因子与预报对象的关系,为喀斯特流域降雨-径流模拟提供一种有效的分析手段。