海南岛全新世海岸演化过程与沉积记录

本文在总结海南岛海岸全新世环境演化及其沉积记录研究进展的基础上, 基于海岸沉积的过程与产物关系, 提出了新的科学问题和基础研究建议。全新世时期, 海南岛海岸及邻近海域形成了多样化的沉积体系, 如砂质海滩沉积、海湾潟湖泥质沉积、珊瑚礁生物沉积、红树林湿地沉积、火山灰沉积、陆架与陆坡沉积等。 由于陆源沉积物供给相对较少、潮汐作用较弱, 海南岛海岸在全新世高海面之后的较长时期内形成了海洋动力作用信号较弱的\"混杂堆积\", 只是到2000a B.P.之后才形成了在海洋作用主导和频繁台风事件的共同影响下的典型海岸和陆架沉积。通过分析多种现代过程, 如全新世海面变化、河流入海通量变化、波浪与台风作用、海岸带涌升、潮汐汊道均衡态过程、海岸带人类活动等, 可望以正演方式重现全新世沉积的形成、时空分布、规模及未来演化趋势。为有效提取海南岛全新世沉积体系蕴含的丰富信息,以便应用于气候、环境和生态系统变化研究, 除获取沉积物粒度、地球化学、微体古生物、年代等指标或参数外, 还应结合海洋沉积动力过程研究, 获得沉积记录形成时的物质来源及输运、组分含量或总量特征值、台风事件强度-频率关系、地貌演化等相关过程和机理信息。     

岱海沉积记录的季风/干旱过渡区全新世适宜期特征*

岱海两支岩芯独立的高分辨率代用指标序列揭示了季风/干旱过渡区全新世适宜期的气候环境特征。研究表明,在约7.9~3.5kaB.P.期间,岱海流域出现植被繁盛、生产力相对增强和降水丰富的状况,显示气候条件相当适宜;而在约10.0~7.6kaB.P. 期间,流域气候以相对干燥为特征。这与早先认为的岱海流域全新世初期为适宜期,且降水丰富的结果明显不同。比较岱海与鄂尔多斯-内蒙古高原中部其他湖沼记录,季风/干旱过渡区的气候适宜期基本集中在约8~3kaB.P.的全新世中期,尽管各记录在适宜期的起止时间、表现特征上存在一些差异。这些差异的产生,一方面可能体现了不同的局地地形、植被、水文条件等对区域水热条件的不同反馈,另一方面则可能暗示不同的沉积序列、测年材料之间难以进行精细的对比。沉积序列的连续性、稳定性及高分辨率、测年材料的适用性是进行全新世气候、环境特征研究的前提。     

鄱阳湖浅水三角洲沉积体系三维定量正演模拟

以鄱阳湖现代浅水三角洲沉积体系为例, 应用三维正演地层模拟软件Sedsim, 在参考前人研究的基础上, 首次将湖盆底部地形、湖(海)平面变化、沉积物注入量及注入方式、气候、沉积物供给速率等动力要素结合在一起, 对该浅水三角洲沉积体系的形成过程及1200年以来的演化进行定量正演模拟, 并采用历史和野外数据对鄱阳湖现代浅水三角洲沉积模型进行约束和校正.模拟结果表明, 鄱阳湖浅水三角洲沉积体系的发育是湖盆地形、湖平面变化、物源供给等多因素作用的综合结果.在该三角洲沉积体系中, 由于水体较浅、沉积底形坡度平坦且基准面变化频繁, 三角洲前缘发育的砂体基本上以席状砂为主, 并主要分布于湖区敞流通道附近.湖平面之上的三角洲平原河道发育与改道的现象主要受湖平面变化速率的影响, 即基准面缓慢上升期间和基准面快速下降期间, 河道发育的现象较明显.该模拟结果不仅能够对大型浅水三角洲的内部特征及形成过程有着更直观的认识, 而且也为今后研究不同地区相似的三角洲沉积体系的形成过程提供了可借鉴的分析模型与理论依据.      

乌干达K油田扇三角洲沉积正演模拟与应用

乌干达K油田位于Albert盆地,由于钻井数较少,地震资料品质差,沉积储层空间分布预测存在严峻挑战.根据岩心、测井、古生物、重矿物、粒度分析等资料综合分析后认为,乌干达K油田属滨浅湖环境,发育受边界断层控制的近源扇三角洲沉积,物源方向位于油田东南部,以低能长期的水下分流河道牵引流搬运为主.在沉积主控因素定量分析的基础上,将可容纳空间变化、物源供应及沉积物搬运等参数定量表征,并在年代地层框架约束下,通过正演模拟,再现地质历史时期地层沉积演化过程,建立了三维储层砂岩分布概率模型,进一步认识了研究区各层砂体的空间分布特征.将沉积演化模拟的砂岩分布结果转化为三维地质建模的定量控制条件,对沉积相模型进行约束,建立了更符合沉积认识的高精度相控地质模型,实现了扇三角洲储层砂体定量预测与表征.     

长江口北支潮滩不同沉积微相有机地球化学元素分布*

利用在长江口崇明岛北支北四滧港（SY）、北堡港（BBG）以及新卫村（XW）潮滩获取的表层沉积物,测试总有机碳（TOC）、总氮（TN）及总硫（TS）含量,分析有机地球化学元素在潮滩微相的分布规律及影响因素,试图建立TOC/TN、TS/TOC等潮滩微相识别指标。研究结果显示,影响长江口潮滩TN、TS微相分布的重要因素为有机质含量及类型。在淤涨型潮滩,TOC/TN在高潮滩一般大于10,在中潮滩明显降至10以下;中潮滩植被带TS/TOC最高,平均值达0.063,其次为高潮滩互花米草带和中潮滩光滩（分别为0.055和0.054）,高潮滩芦苇带最低;TS-TOC一元线性回归斜率在高潮滩芦苇带呈现为显著低值,自高潮滩米草带向光滩,逐渐增大。在侵蚀型潮滩,TOC/TN从高潮滩到低潮滩均大于10,而且中、低潮滩的比值大于高潮滩,潮下带骤降至小于10;TS/TOC自陆向海逐渐增大,TS-TOC一元回归斜率高潮滩最低,中潮滩最高。另外,侵蚀型潮滩各微相的TS-TOC一元线性回归斜率均明显低于淤涨型潮滩。上述研究结果表明,长江口沉积物的TOC/TN和TS/TOC及TS-TOC一元线性回归斜率与潮滩沉积微相之间存在一定的关系,具有应用于全新世钻孔识别潮滩沉积物微相的潜力。     

河海交互作用沉积与平原地貌发育*

河流是搬运陆源泥沙的主要动力,对相邻的海岸海洋沉积动力有巨大影响。中国河流汇入海洋中的泥沙曾占全球入海泥沙的10 ％ ,现代中国边缘海大陆架在晚更新世时曾是海岸平原,河-海交互作用是形成海岸平原与浅海输积泥沙的主要因素。本文选择5个不同类型的河流展示其不同的泥沙运动与河口沉积的特性以及对相邻陆架之影响,包括: 1)强潮型动力的鸭绿江河口湾,形成从陆向海与从海向陆的双向水流交汇沉积,海岸形成潮流脊体系。 2)季风波浪为主导动力的滦河口,以泥沙的横向运动为主,形成沙坝环绕的双重海岸,沉积粒径自海向陆减小; 沿岸浪流携运泥沙向河口两侧分布,使沙坝具有沙咀状的复合特点。 3)弱潮型、多沙的黄河口,径流于两侧堆积指状沙咀,沙咀下风侧形成粉砂粘土淤泥湾,沿岸流携运泥沙向渤海湾延伸为淤泥舌。 4)径流与沿岸流组合作用的沉积模式,以长江口为代表,泥沙沿岸向南输运为主导,向海岸与向内陆架构成颗粒变细的带状沉积,外陆架出露残留砂。 5)充填河口湾的三角洲,以珠江为代表,河流分汊与会潮点泥沙堆积,悬移质扩散至湾外,被沿岸流携带沿海岸向SW运移,外陆架为残留砂沉积。20世纪80年代以来,上述河流均受到人为活动的改造影响,河流自然过程与河海交互作用效应均发生改变。本文主要以滦河三角洲为例阐述河-海交互作用与平原的地貌特征。     

块体搬运沉积在大陆边缘深水区的发育——来自晚第四纪珠江陆缘地层正演模拟的启示

目的  作为大陆边缘地层的重要组成部分,块体搬运沉积（Mass-Transport Deposits,MTDs）一直受到国内外学者的广泛关注,而前人研究中却很少将其与大陆边缘沉积层序的建造建立成因上的联系。 方法  以晚第四纪珠江陆缘的SQ4和SQ5层序为研究对象,综合利用地震资料解释以及地层正演模拟方法,探究了不同层序建造背景对于MTDs发育的影响。 结果  地震资料解释结果表明,MTDs主要在SQ4内发育而在SQ5内鲜有发育,且SQ4中高位体系域发育程度相较于SQ5明显较高。根据晚第四纪珠江陆缘的实际情况,设计了45组Dionisos地层正演模拟实验分析深水MTDs在不同层序建造背景下的发育。在晚第四纪珠江陆缘充足的沉积物供给以及大幅度海平面波动的背景下,深水MTDs对层序建造过程中高位体系域的发育极其敏感;在高位体系域持续时间较长从而进行充分发育的情况下,深水MTDs普遍较容易形成,这与深水MTDs在SQ4和SQ5中的实际发育情况一致。 结论  在SQ4建造过程中,高位体系域充分发育,相应的三角洲—滨岸沉积体系越过了陆架坡折,形成了高起伏和高坡度的斜坡前积体,其具有很大的不稳定性,极易发生斜坡垮塌,从而导致深水MTDs的发育。然而,在SQ5建造过程中,高位体系域发育相对有限,相应的三角洲—滨岸沉积体系只进积到外陆架,形成低起伏和低坡度的斜坡前积体,不利于斜坡垮塌的发生以及深水MTDs的发育。

     

基于深度学习的地层沉积正演模拟代理模型构建与应用

地层沉积正演模拟方法能更真实地刻画地下地质体的分布规律,比传统的基于地质统计学的建模更有优势,但是条件化难度大,使其应用在实际油藏地质建模时面临较大挑战。地层沉积反演模拟提高了该方法的实用性,基于模拟结果与观测数据定量比较,地层沉积反演模拟在全局优化算法的驱动下不断修正地层沉积正演模拟输入参数,使模拟结果与观测数据吻合度达到最佳。由于反演系统优化参数多,非线性极强,收敛难度大,需要的迭代次数多,单次正演模拟耗时长,导致该方法效率较低。地层沉积反演模拟和深度学习算法中的生成对抗网络相结合,提出了构建地层沉积正演模拟代理模型的方法。以大量的碳酸盐岩地层沉积模拟的合成模型作为样本,通过神经网络训练,形成地层正演模拟器的代理模型,然后将其代入地层沉积反演模拟系统,避免了直接地层正演模拟的长耗时,加快了反演模拟的收敛速度。通过巴哈马西缘碳酸盐岩地层沉积模拟验证了该方法的可行性,采用学习后的生成网络进行沉积反演模拟,反演效率得到了大幅提升。尽管本文展示的是二维实例,也有望扩展应用在三维模型上。     

若尔盖高原全新世气候序列的类脂分子化石记录*

基于可靠的年代标尺,结合青藏高原泥炭沉积剖面的有机碳、孢粉等相关资料,首次在该区利用类脂分子化石指标建立了全新世以来的气候与环境演化序列。结果表明,正构烷烃、脂肪酸和脂肪醇等类脂分子化石指标存有意义的规律性变化。其中,反映低等菌藻生物和高等植物相对变化的轻组分与重组分之比L/H以及平均碳链长度ACL具有很好的古气候意义,即L/H高,ACL低,指示气候偏暖湿;L/H低,ACL高,指示气候偏干冷。各个类脂分子化石指标记录的气候信息在细节上具有一定的差异,可能是不同类脂物分子的地球化学行为和生物组成结构的不同以及对气候因素温湿组合变化响应各异的体现。同时,也较好地揭示了类脂分子化石具有自己的敏感性,在细节上较传统的有机碳指标在记录气候信息上更为敏感。该研究进一步突出了这些泥炭类脂分子化石在第四纪研究中的重要地位和应用潜力。     

转换横波共炮记录单程声波方程正演模拟

本文分别把分离的纵波和横波方程分裂为各自的两个单向旁轴方程（Ｊ．ＦＣｌｅａｒ－ｂｏｕｔ）,然后用单程纵波和横波方程,结合相位移加有限差分混合波场延拓法（Ｄ．Ｒｉｓｔｏｗ）,在共炮记录叠前深度偏移原理的基础上,借鉴几何地震学的射线法两点问题原理,提出合成转换Ｐ—ＳＶ波共炮记录的时间一致性原理和逆过程方法,从而推导出精确的转换Ｐ—ＳＶ波共炮记录正演模拟算法,由于单程延拓波场,可完全解决多次反射波问题。     

河南商城地区石炭系胡油坊组潮坪沉积组合的发现及意义

通过对河南省商城地区出露的中石炭统胡油坊组的沉积特征研究、微量元素分析并结合古生态分析,首次提出胡油坊组属于较为典型的潮坪沉积组合,分别发育了潮下—潮间—潮上的进积型与退积型沉积相序列,主要发育潮道、潮间带混合坪—泥坪及潮上带沼泽亚相。胡油坊组是河南商城地区石炭系的主体部分,属于华北板块南缘合肥—北淮阳石炭-二叠纪弧后前陆盆地残留海相沉积;预测合肥盆地肥中断裂以南下伏相当层位应以浅海陆棚相为主,可能发育了较好生烃条件的暗色泥岩。综合分析认为,二郎坪—信阳—歪庙—六安断裂带是加里东晚期—海西早期北秦岭—北大别岛弧与华北陆块的碰撞缝合带,商丹加里东缝合带向东的延伸位置至少应该在北淮阳佛子岭群分布区以南。     

正交各向异性介质中地震记录的有限差分数值模拟

本文首先介绍了正交各向异性介质弹性波动方程的建立过程,然后讨论了高阶有限差分算法的实现原理、算法的稳定性和收敛性以及吸收边界条件的选取,并对正交各向异性介质作了正演模拟。通过波场快照、共炮点地震记录和ＶＳＰ模拟记录等正演分析,结果表明该算法在模拟各向异性介质中弹性波的传播是有效的     

理想频散关系在地质雷达剖面正演合成中的应用

通过分析时域有限差分（ＦＤＴＤ）法的特点和高频电磁脉冲在Ｙｅｅ网格中的传播规律,导出了适于地质雷达正演的理想频散关系。该频散关系即考虑了ＦＤＴＤ法的收敛性和稳定性,也考虑了高频电磁波在Ｙｅｅ氏网格中的传播特点。数值试验表明,这一关系能有效压制频散现象,真实反映地质雷达波在地下介质中的传播规律。将之用于实际计算,取得满意效果。     

三维任意形体高密度电阻率法数值模拟方法

为研究高密度电阻率法对各种三维地电体的反映规律，本文介绍了正演程序编制的方法并给出了计算实例。     

江苏圆陀角附近潮滩沉积岩芯粒度变化及其环境意义

江苏圆陀角位于长江北支岸线与江苏海岸线的交汇处,发育了粉砂淤泥质海岸典型潮滩地貌,潮滩岩芯沉积物粒度变化记录了潮滩环境变化的信息。2007年在圆陀角附近潮滩采集了192cm长的柱状岩芯,对沉积物的粒度组成进行了分析,分析结果显示,砂质粉砂是主要的沉积类型,岩芯分为三部分,从下部向上,粗颗粒沉积组分减少,反映了采样点附近潮滩环境由潮滩中部向上部转化的过程。根据岩芯沉积物137Cs的1963年和1986年两个蓄积峰值时标推算,1963年以来的平均沉积速率为2.3cm/a,1986年以来的平均沉积速率为1.6cm/a,1963～1986年之间的平均沉积速率达到2.9cm/a。沉积速率变化表明20世纪60年代以来伴随潮滩淤积增高,圆陀角附近潮滩沉积物的沉积速率下降,大体与辐射沙洲南翼淤积型潮滩淤积速率一致,小于长江口外的泥沙沉积速率。泥沙来源主要是苏北沿岸流携带的部分泥沙在圆陀角附近沉积,伴随研究区围垦活动向海推进,在长江北支口门北侧形成了大片的泥质潮滩和水下沙嘴。     

地质雷达正演中的频散压制和吸收边界改进方法

从麦克斯韦方程组出发,建立了地质雷达的时域有限差分法（ＦＤＴＤ）数学模型,导出了理想 散关系和超级吸收边界条件。理想频散关系 考虑了ＦＤＴＤ法的收敛性和稳定性,也考虑了高频电磁波在Ｙｅｅ氏网格中的传播特点;超吸收边界条件则用磁场分量来提高电场分量精度。数值试验表明,理想频散关系能真实地反映雷达波在地下介质中的传播规律,超吸收边界条件能有效减小截断边界的伪反射,提高正演精度。将之应用于实际计算,取得     

基于傅氏变换有限差分的三维波动方程正演模拟并行算法

傅氏变换有限差分(即FFD)混合波场延拓法波动方程正演模拟精度高,但三维FFD因其计算复杂、数据存储巨大而难以推广。这里提出三维FFD一步法正演模拟并行算法,把一个串行的大规模频率循环分割成并行的多个小规模频率循环,并发执行多个波场延拓来提高运算速度,并通过由给定的资源设定并行数,以及适时重排三维数据,大大增强了算法的适应性和时效性。通过对比并行和非并行正演实验,验证了算法的有效性。     

青海省乌兰县托莫尔日特金矿区构造应力场与流体运移势的计算机数值模拟

运用有限元数值模型,对托莫尔日特地区成矿初期及主成矿期构造应力场及流体运移势进行了二维计算机模拟。模拟结果显示NW－NWW向断裂构造带对本区构造力场的控制是十分明显的。在该断裂带穿过的乌达热乎,赛坝沟成矿带及其北部,石棉沟西部地区,是强烈的应力梯度带,高剪应力带,高应变能密度带及低流体运移势分布区,反映了这些地区构造环境优越,且是流体运移的有利渗流区。由于赛坝沟,乌达热乎是本区最好的成矿区域,而乌达热乎北部地区,赛坝沟北部地区,石棉沟西部地区与此区有相同或相似应力场及流体运移势特征,预测这些地区找矿前景较好,但考虑到成矿热液来源等其它控矿因素,这些地区的成矿规模可能比赛坝沟,乌达热乎成矿区小,品位也不如此区高,这与这些地区有矿化显示,但还没有发现具有规模矿床的地质事实是完全吻合的。     

微体化石在地层识别中的几个实例

微体化石在解决地层的归属问题上发挥了重大作用,根据新发现的几丁虫将苏泰103井的"上震旦统陡山沱组"、都4井的"中下侏罗统象山群"、葛9井的"葛村组"地层修改归属于志留系,纠正了以前的错误地质结论。在草9井的钻进过程中,根据孢粉化石确定已钻至浦口组,推测油气目的层已钻过或缺失,提前473.03m终孔,节省了钻井费用,创造了无形产值。