深水重力流与底流交互作用研究进展

重力流和底流是深水环境下的两大基本流动体制,对二者交互作用的研究是当前沉积学研究的前缘和薄弱环节.底流及底流改造沉积物在岩芯上具有上部侵蚀面、双泥层、牵引流成因的各种层理等识别标志;底流成因的漂积体在剖面上呈现透镜状单元、迁移性特征及波状发射等地震反射特征.本文通过综述重力流与底流交互作用的研究成果,认为依据某段地质时期内深水盆地中主导沉积机制的不同,将重力流与底流的交互作用分为以下4种表现形式:①底流对前期重力流沉积进行改造;②重力流对前期底流沉积进行改造;③重力流与底流交互主导同一地区的沉积以及④底流与重力流同时作用于沉积物.相对海平面变化、气候(冰期～间冰期)变化、构造活动、地形地貌等因素,主要通过影响重力流与底流机制的相对强度大小,控制深水重力流与底流交互作用的进行.中国南海具有重力流与底流交互沉积的优越地质条件,发育有单向迁移水道、沉积物波等特色沉积记录.加强现今海流观测,对于南海底流循环格架的建立意义重大.     

对风暴流沉积说涵义与概念的商榷

国外一些地质学家提出风暴流沉积、风暴岩.强调系暴风(台风)的突变性与灾变性力量形成的沉积物.据笔者对旋涡流作用成因的观察与研究得知,旋风(台风、龙卷风、气旋)是形成旋涡流的动力源之一.但旋风本身不能直接在海水中摄取砂粒形成沉积物,必须通过海水旋涡流作用,才能形成沉积,这又有违风暴流沉积说原意,而变成旋涡流沉积作用了.况且,旋风流动速度可与声速相当,延续时间短,形迹不定,不易搬运与形成沉积物.     

复合流沉积特征的谱系研究现状及其理论框架

复合流由单向流和振荡流叠加而成,属于不同流体相互作用范畴,其研究起源于水槽实验中对复合流波痕的观察,一开始便和沉积学结合在一起.复合流沉积对于复杂水动力条件下的沉积学研究具有非常重要的意义,是目前确定沉积岩沉积时流体相互作用的主要依据.以现有复合流文献为基础,从复合流底床形态与垂向序列谱系、沉积效应与层理构造谱系和泥质底床上的层面构造谱系等3个方面进行了总结.复合流沉积特征受单向流速度和振荡流速度的双重控制,各底床形态及相关的纹层构造均表现出从对称到不对称的连续变化,其不对称程度随单向流速度的增大而增加.垂向序列介于单向衰弱流悬浮沉积和双向振荡流悬浮沉积之间,鲍玛序列和风暴序列是其两个端元类型.复合流沉积虽然以粉砂和细砂颗粒为主,但是在较粗的颗粒中(如扁平砾屑)也可以形成特殊的颗粒组构.在层面构造中,由于单向流和振荡流速度的变化(包括大小和叠加方向)在泥质底床上也会形成不同的底痕谱系.因此,对复合流沉积的研究,将是注重振荡流与单向流相互作用的沉积过程研究,从而有别于传统沉积学在不同沉积环境下的模式研究.     

我国岩溶地下水系统中的快速流

<正> 七十年代以来,不少学者注意到岩溶水系统中存在快速流(D.I.Smith,T.C.Atkinson.H.Paloc,C.Droque,D.C.Ford,V.Yevjevich,P.W.williem),并进行了定量分析和专门性的研究。于浩然等在水文地质研究总结中也提过类似的问题。岩溶水系统中快速流与慢速流是相对而言,不同系统间岩溶水流速差别很大,难以规定统一的快速流值域。一般地说,快速流赋存于溶洞、管道或岩溶发育的裂隙网络介质中,它是流速较快,对降水反应敏感的集中性水流。研究快速流的特征,将有助于揭示复杂的岩溶地下水系统的规律性,更好地开发利用岩溶水资源。      

各向异性密度流模型及其验证

针对密度流流动各向异性的特性,采用非线性k-ε模式求取雷诺应力,结合RNG模型及浮力修正建立了三维密度流模型.应用该三维模型计算了水库温差异重流,分析了温差异重流演进过程,并就流速分布与水温下泄过程与实测资料进行了比较.结果表明,所建模型由于引入非线性RNG模式,能有效反映密度流的各向异性特性,较好地模拟了流场和温度场强烈耦合的水库温差异重流,能准确预测温度分层过程与异重流潜行时间,具有较高精度.     

承压含水层井流-盖层弯曲效应的解析理论

指出承压含水层盖层的弯曲变形与开采井周围的径向地下水运动存在相互作用, 而这一效应在传统的井流理论中没有被认识到.通过引入弹性薄板理论, 建立了无越流的承压含水层井流-顶板弯曲效应的解析模型, 同时考虑了含水层和水的压缩性, 结果表明Theis井流方程给出的抽水降深偏小.在此基础上推导了有越流承压含水层井流-盖层弯曲效应的偏微分方程, 求出了解析解, 并与传统理论的结果进行了对比, 表明Hantush-Jacob公式计算的降深也是偏小的.在抽水井附近和抽水初期, 传统理论可能导致显著的相对误差.      

降水入渗补给过程中优先流的确定

优先流是降水、灌溉水等入渗补给地下水的主要形式之一, 流速快, 流动路径复杂, 难以定量描述.针对优先流难以定量描述的问题, 以郑州地中渗透仪观测资料为基础, 探讨了新乡亚砂土等试筒降水入渗过程及其中的优先流补给量比例.根据土壤的水力性质、气候等资料建立不存在优先流的数值模拟模型来刻画降水入渗补给过程, 通过模拟获得的地下水入渗补给量与实测地下水入渗补给量的历时曲线, 将大于模拟值的实测值视为优先流的量及确定其在总补给量中所占的比例.结果表明, 优先流占总补给量的比例在10%~80%之间; 随着土壤粘性增加, 优先流所占比例呈增加趋势; 随地下水位埋深的增大, 优先流所占比例呈逐渐下降趋势.      

广西钦州盆地志留纪-中泥盆世等深流沉积及其大地构造意义

钦州盆地是中国东南部大地构造格架中的一个独特构造单元.本文研究了其中的志留系-中泥盆统连续沉积的巨厚的类复理石建造.这套沉积具有浊积和等深流沉积的双重特点.综合各项资料可认为:这是一套形成于陆隆处的受等深流改造的低密度浊积岩.它反映了被动大陆边缘的板块构造背景,与国内外古代和现代的等深流沉积均可进行对比.     

辽东三股流岩体是否为五龙金矿成矿提供必要的能量？

辽东地区五龙金矿是华北克拉通东部一个典型的石英脉型金矿床,其成矿过程尚存争议.多种证据表明五龙金矿成矿流体属于岩浆热液,成矿时代又与距离较近的三股流岩体的侵位年龄接近,因而有一种观点认为二者密切相关.目前尚未有充足的地质证据表明三股流岩体释放了五龙金矿成矿所需要的含金岩浆热液,那么三股流岩体是否为其提供必要的能量呢？利用现有的地球化学和地球物理数据,建立三股流岩体仅作为热源驱动大气降水和释放岩浆热液的对流数值模型,模拟三股流岩体周边的流场和温度场.数值模拟结果表明,三股流岩体自侵位后可在其周边1 km范围内形成300℃以上的热场,并维持数十万年,因而有利于形成岩浆热液型矿床.然而,五龙金矿所在的位置受三股流岩体侵位后的热场影响不显著.如果三股流岩体释放了充足的岩浆热液,岩浆热液可在岩体边缘和接触带形成热液蚀变和金矿化,这与现有的地质证据不符.故五龙金矿可能与三股流岩体没有直接成因关系,而金成矿热液来源仍需深入研究.      

沽源火山盆地燕山期次流纹斑岩地质地球化学特征

燕山期次流纹斑岩主要分布在沽源火山盆地盖层的上侏罗统张家口组火山岩中,活动时间以燕山晚期为主.次流纹斑岩体在空间分布上受断裂构造和燕山晚期火山构造控制,与铀钼矿化关系密切,矿化主要产在次流纹斑岩体接触带或其顶部的隐爆角砾岩中.次流纹斑岩与围岩呈侵入接触关系,呈岩株、岩墙、岩脉等形态产出.岩石地球化学研究表明:次流纹斑岩...     

基岩裂隙流水位与流程关系的统计研究

基于室内模拟试验及有关资料,研究了不同条件下基岩裂隙水一维流水位与流程的统计关系,并将结果与前人研究进行了比较分析,得出以下结论:a.基岩裂隙水无压流水位三次方与流程呈线性关系,承压流水头与流程呈线性关系;b.承压流条件下统计结果与前人研究结果无实质性差别,而对无压流,统计结果与孙峰根等人的研究结果一致,与传统的结果,即水位平方和流程呈线性关系不一致;c.统计结果对基岩裂隙水运动理论的研究与应用具有重要的参考价值      

包气带水气二相流国外研究综述

与传统的包气带中水流研究相比,水气二相流更准确地描述了包气带中的水与空气的流动情况,这对更好地了解固体废物处置场中污染物的运动规律具有重要的意义.与一相流明显不同的是,二相流考虑了空气的运动及其对水流的作用.根据国外近几十年来不同研究者的研究结果,总结了入渗过程中水的流动、空气对水流的影响及空气本身的压力变化情况,并分析了不同作者研究结果的差别.     

诺敏-科洛地区地幔橄榄岩Sr-Nd-Hf-Os同位素组成及其与壳幔演化的关系

岩石圈地幔是岩石圈的重要组成部分,是浅部地壳与深部软流圈地幔联系的纽带.     

海相深水沉积研究现状及展望

深水沉积根据沉积物来源可以分为深水异地沉积和深水原地沉积.深水异地沉积是指海洋深水区经横向搬运而形成的沉积,它是相对于垂直降落沉积作用形成的原地沉积而言的.通常前者形成的沉积物比后者的粒度粗.深水异地沉积主要包括重力流沉积和深水牵引流沉积两大类;深水原地沉积主要包括深水泥页岩沉积.重力流沉积还可以按其发育的沉积环境而划分为扇状沉积体系(海底扇或湖底扇)、沟道或槽谷沉积体系、层状或带状沉积体系等.深水牵引流沉积是20世纪60年代以来沉积学迅速发展的一个新的研究领域.目前深水牵引流沉积的研究主要集中于等深流沉积和内潮汐、内波沉积.深水牵引流沉积的储集性能优于浊流沉积,故具有非常重要的含油气潜能.     

深水沉积学的过去·现在·将来

本文以时间为纲、以重大的深水沉积学进展为基础,简略地概述了深水沉积学的过去(1372年—1950年),从三个方面详细地阐述了深水沉积学的发展现状(1950年—今天):一、深水沉积作用和相模式:介绍了三大类、十二种流体类型或沉积作用类型和十种相模式,即A.再沉积作用,包括岩石垮落,沉积物的蠕动,滑移和滑塌,碎屑流,颗粒流,液化流或流体化流,浊流。B.正常底流,包括内潮流和内波流,峡谷流,底流或等深流,面流。C.面流和远洋沉积作用。十种相模式包括:滑塌沉积、碎屑流沉积、浊流沉积(粗粒、中粒、细粒)相模式和等深流沉积(砂质和粉砂质、泥质)、半远洋沉积、远洋沉积(红色粘土、软泥)相模式。二、深水遗迹化石和遗迹相:着重介绍了两方面的情况,即深水遗迹化石、遗迹相与深水沉积模式的关系和深水道迹化石、遗迹相类型、分布与深水环境类型、参数之间的关系。三、深水沉积学的发展对基础地质理论和地质思维的挑战:主要列举了五个方面的内容:1.垂向加积作用与侧向加积作用。 2.深海沉积间断与深水过程。3.事件沉积与灾变记录。4.深水沉积学与板块构造说。最后指出了深水沉积学在以后的研究中值得重视的六个方面。     

被动陆缘深水重力流沉积单元及沉积体系——以尼日尔三角洲和珠江口盆地白云凹陷深水区为例

被动陆缘深水沉积盆地是深水油气勘探和沉积学研究的热点领域.本文基于尼日尔三角洲西部深水区与珠江口盆地白云深水区的高分辨率三维地震资料开展深水重力流沉积单元和沉积体系研究.主要取得3个方面的认识:①尽管两个地区所发育的重力流沉积体系差异较大,但基本沉积单元是相同的,均由块体搬运沉积体系、深水水道和朵体组成.②尽管不同被动陆缘深水沉积盆地所发育的深水重力流沉积单元基本相同,但由于重力流供给、海底地形、陆坡均衡面以及可容空间和沉积过程等因素的差异,深水重力流沉积体系以及沉积体系叠置样式存在较大的差异.③进行深水沉积单元的识别和表征研究的同时,应加强深水沉积体系控制因素研究,而不能简单地套用某种深水沉积模式.     

双层越流系统内圆形开采区变流量非稳定流计算公式的探讨

近些年来,关于越流系统内地下水不稳定流计算已引起国内外广大的水文地质工作者和数学工作者的注意。M.S.汉土什、O.E.雅各布,S.W.纽曼与威瑟斯庞等人相继导出第一、第二和第三类单井抽水不稳定流的计算公式。M.S.汉土什1967年导出的在无越流补给系统内,圆形开采区地下水不稳定流的计算公式。而对多层越流系统内圆形开采区地下水不稳定流的计算问题研究得很少。本文导出了:(1)双层越流系统内圆形开采区变流量的一般计算公式,并在这基础上导出了双层越流系统内圆形开采区阶梯流量的公式,推广了M.S.汉土什1967年所得到的无越流补给的计算公式;(2)时间较长时的渐近公式;(3)越流补给量的一般公式;(4)长时期内较简单的越流补给量的计算公式。     

地下水水平井流的模型及数值模拟方法—考虑井管内不同流态

评述用线汇刻画水平井管可能存在的问题, 并用理想模型证明.提出考虑井管不同流态(线性流与非线性流) 水流阻力的水平井流的模型, 并将内边界取在水平井的出水口处, 避免了采用线汇刻画水平井管时假定其流量分布和水头分布的困难.运用作者提出的等效渗透系数的概念与确定方法, 将水平井-含水层系统视为含有圆柱形透镜体的非均质含水层, 给出新的水平井流的数学模型.求解了一个理想模型, 得出河下水平井开采地下水的动态.      

ANSYS软件在求解地应力与流体耦合作用中的应用

地应力与流体的耦合作用是近年来研究的热点, 是工程和地质研究中经常遇到的重要课题.因此, 寻找简便的求解流固耦合的方法具有重要的意义.本文根据流固耦合方程和热传导方程的对应关系, 找出了在一定边界条件下, 可用ANsYS中的结构力学模块和热传导模块求解流固耦合方程的简便方法.并将该方法所得结果与理论解和实际结果进行了对比, 结果显示他们具有很好的一致性, 说明简便方法是可行的.      

ABR反应器结构对水力特性的影响

ABR反应器的结构决定了反应器的流态, 从而控制着可能达到的处理效率.为进行反应器结构优化设计, 首次研究了ABR的下、上向流室宽度比、折流板底端距底板距离和折流板折角等结构参数与ABR水力特性之间的关系.厌氧折流板反应器ABR的典型结构由一系列相同结构单元串联组成.反应器的水力特性可通过研究单个单元的水力特性推知.采用停留时间分布RTD (residence time distribution)方法研究了反应器各结构参数的变化对一个5.2 5L的ABR单元清水水力特性的影响.结果表明: ABR的死区较小, 远低于其他厌氧生物反应器; 流态接近理想推流式; 下、上向流室宽度比不宜过小, 最佳值为1∶3;折流板底端距底板距离与死区在本试验所取范围内(1~ 5cm)成正比关系; 折流板折角以50°左右为佳.