塔里木盆地北部寒武—奥陶纪层序年代地层体制

以露头剖面的层序地层研究为主要依据，结合生物地层和地震地层的研究成果，在进行详细层序划分的基础上，通过生物地层和层序地层相结合的方法，重新厘定并标定了塔里木盆地北部寒武—奥陶系中一系列重要地质界面和层序界面的年龄。首次在该区寒武—奥陶纪地层中建立了由不同周期叠加的海平面变化所控制的不同级次的层序组成的层序年代地层体制     

山西王家岭矿区奥陶系碳酸盐岩溶蚀规律研究

为研究王家岭矿区奥陶系碳酸盐岩的溶蚀规律,模拟造成差异性溶蚀的主要因素进行了实验。在常温常压、溶蚀液碳酸水的pH值为6.5～6.9、每次溶蚀时间控制在24h左右的条件下,对矿区不同层段的碳酸盐岩进行溶蚀实验。实验发现,碳酸盐岩的成分和结构是影响溶蚀指标的重要因素,比溶蚀度和比溶解度总体趋势是白云岩灰岩膏岩;不溶物含量的增大使比溶蚀度和比溶解度下降,机械破坏量呈非线性增加;相同情况下方解石溶解速度快于白云石2～3倍。该实验结果为矿区进行水文地质研究提供了基础数据。     

塔里木盆地北部寒武—奥陶系海相烃源岩重新认识

根据对塔北地区591块泥质源岩613块碳酸盐岩热解资料的统计分析表明，本区中上奥陶统泥质岩除柯坪地区相对较好外，其余地区普遍属一非生油岩，不可能对已发现的海相油气有实质性的贡献。而寒武系无论是碳酸盐岩还是泥岩，其有机质丰度均高于奥陶系，尤其是碳酸盐岩烃源岩厚度也较大，因而是塔里木盆地一套十分重要的海相油气源岩，现今为一套优质气源岩。其次是中上奥陶统台缘斜坡灰泥丘有机相泥灰岩，具有有机质丰度较高、成熟度适中及具有一定厚度分布的特点，是本区海相油气另一大套重要源岩。另外，平面上，本区寒武一奥陶系泥岩的有机质丰度表现为东西两端相对较高，可达到中等一很好生油岩标准，而草湖、轮南、英买力以及孔雀河斜坡与满加尔凹陷奥陶系泥岩基本上均属差一非生油岩。碳酸盐岩烃源岩则以库尔勒鼻隆及塔东（含库鲁克塔格）地区为最后，其次是哈拉哈塘凹陷。     

鄂尔多斯盆地奥陶系不同组构碳酸盐岩埋藏溶蚀实验

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩储层受埋藏溶蚀作用控制明显,而地层深部复杂的水-岩反应造成埋藏溶蚀研究难度较大,并进而影响了储层的评价与预测。分别利用CO₂溶液和乙酸溶液为流体介质进行溶蚀模拟实验,探讨埋藏条件下温度、压力、流体等因素对不同矿物及组构碳酸盐岩溶蚀作用的影响。结果表明:1）随着温度与压力升高,碳酸盐岩样品在乙酸溶液中的溶解速率均相应提高,在CO₂溶液中的溶解速率则先增加后减小,且在110℃~130℃区间内溶蚀速率最大;深埋藏环境下,各岩类溶蚀速率差异减小,并趋于一致;2）岩石矿物成分和组构,原岩初始孔隙度的大小及其连通关系,以及晶体的产状对成岩后期的埋藏溶蚀作用也具有重要的影响。不溶组分含量低、颗粒/灰泥比高、矿物成分复杂的碳酸盐岩由于组构选择性溶蚀作用而更易被溶蚀;碳酸盐岩的溶蚀速率随方解石含量的增加而增加,但深埋藏环境下,矿物成分含量差异对溶蚀速率的影响作用减弱;硬石膏与白云岩相伴生时,可优先溶蚀形成膏模孔,并促进白云石的溶解,改善储层效果。不同岩性,总体上灰岩较白云岩及过渡岩类更易发生埋藏溶蚀作用。结合研究区实际地质条件分析,砂屑灰岩、膏质白云岩等埋藏溶蚀强度较大,通过对原岩早期组构选择性溶蚀形成孔隙的继承和调整,叠加埋藏期岩溶作用后,可形成规模优质储层。     

塔中地区奥陶系碳酸盐岩埋藏溶蚀特征及初步预测

塔中地区奥陶系碳酸盐岩发育多种形式岩溶作用,其中埋藏溶蚀是形成有利储层的重要机制之一.录井岩心分析化验资料及宏观地质背景分析表明,塔中地区奥陶系碳酸盐岩主要发育4期埋藏溶蚀,其中Ⅰ、Ⅱ期溶蚀孔洞基本已被充填,Ⅲ期残留部分孔隙和Ⅳ期溶蚀孔洞为现今储层有效储集空间.上奥陶统良里塔格组现今未被充填的粒内溶孔及铸模孔可能主要形成于埋藏溶蚀,并非准同生溶蚀.埋藏溶蚀发生的流体介质主要为有机质演化过程中形成的有机酸和CO2,在更深部或经历更高热史经历的区域,H2S对储层的形成可能会有较大贡献,热水-热液溶蚀对储集空间贡献有限.初步分析表明,卡塔克隆起西北部埋藏溶蚀孔隙较发育,塔中南部台地边缘带可能是埋藏溶蚀另一相对较发育地区.     

湖北京山地区寒武—奥陶系碳酸盐岩成岩作用及孔隙演化

本文通过对京山地区寒武—奥陶系碳酸盐岩成岩作用和孔隙演化的研究,认为本区寒武—奥陶系普遍经历了海底、大气淡水、埋藏及表生成岩环境,其间发生的成岩作用主要有胶结作用、白云岩化、压实-压溶、溶蚀和破裂作用。在这些成岩作用的改造下,岩石孔隙度从大于20％下降到1.5～5％,其中在中新生代孔隙相对较发育。     

富CO2深部流体对碳酸盐岩的溶蚀-充填作用的热力学分析

由于广泛而强烈的岩浆作用,我国东部的松辽、渤海湾、莺歌海以及西部的塔里木等盆地中都有富CO₂深部流体的活动。富CO₂深部流体与碳酸盐岩相互作用可用Duan and Li(2008)所建立的CO₂-H₂O-CaCO₃-NaCl体系的热力学模型来进行模拟计算。计算结果表明,富CO₂深部流体在自深部向浅部运移过程中对CaCO₃的溶解度会逐渐增加,到达一定深度后溶解度达到最大值,再向浅部溶解度开始逐渐降低; 也就是深部流体具有深部溶蚀碳酸盐岩-浅部沉淀碳酸盐矿物的规律。与浅部地层中的流体发生混合会使流体的CO₂含量和盐度降低,会导致CaCO₃的沉淀充填; 深部流体进入开启性断裂/裂缝体系中时,由于压力的降低,也会发生CaCO₃的沉淀充填。深部流体的CO₂含量、盐度、温度和压力的变化影响着实际的溶蚀-充填过程。塔中地区钻井也揭示了深部下奥陶统碳酸盐岩中发育有丰富的溶蚀孔隙,而在相对浅部的奥陶系灰岩和志留系砂岩中见有大量方解石的充填,这是富CO₂流体深部溶蚀-浅部充填的一个较好的实例。基于理论和实际分析,本文认为在岩浆火山作用广泛发育的塔里木等盆地中下古生界深部优质碳酸盐岩储层存在的可能性。     

塔里木盆地寒武—奥陶系碳酸盐岩层序地层在油气勘探中的应用

塔里木盆地是中国重要的油气资源战略接替区之一,其海相碳酸盐岩油气勘探难度大,地层划分与对比的准确性与精度直接影响油气勘探各个环节工作的开展。本文对寒武—奥陶系碳酸盐岩层序地层学理论体系的应用、层序界面类型与识别标志及具代表性的层序划分方案等基础问题进行了论述,重点探讨了层序地层格架中烃源岩与岩溶型储层的预测及层序界面对于流体的输导作用,提出了塔里木盆地碳酸盐岩层序地层学研究中存在的一些关键问题,并对今后的发展趋势提出了初步设想。     

陕甘宁盆地中部气田奥陶系碳酸盐岩储层溶蚀及充填作用特征

陕甘宁盆地中部气田产于奥陶系顶部古风化壳碳酸盐岩储集体中,碳酸盐岩储集空间的形成是不同期次的溶蚀作用和充填作用相互作用的结果。根据盆地发展演化阶段不同,大致可以分出四期:第一期为近地表早期成岩溶蚀作用与充填作用(O₁);第二期为风化壳岩溶作用及充填作用(O₂-C₁);第三期为浅埋藏期溶蚀作用与充填作用(C₂);第四期为深埋藏期溶蚀作用与充填作用(P-Q)。化学充填作用形成的自生矿物主要有方解石、白云石、粘土矿物、石英,石膏等.根据充填顺序,地球化学特征等的不同,判别了自生矿物生成顺序及期次。最后论述了不同期次溶蚀作用和充填作用对储集空间形成的建设与破坏作用。     

不同水流速度下温度对奥陶系碳酸盐岩溶蚀速度的影响

为了解不同水流速度下温度对碳酸盐岩溶蚀速度的影响,以自行设计、制造的能够模拟水流条件,并且可同时容纳24个样品的溶蚀试验装置为平台,以淮南张集矿、潞安漳村矿和兖州东滩矿奥陶系灰岩为代表性岩石试样,选取不同温度、水流速度及CO₂压力,进行了溶蚀试验。试验结果显示,在水流速度较低时(16.67 mL/min),环境温度的变化对溶蚀速度的影响比较微小(平均溶蚀变化量为0.000 6 g/cm²)。在水流速度较大时(60 mL/min),温度的改变对溶蚀速度影响较大(平均溶蚀变化量为0.0038 g/cm²)。也就是说在地下水的强径流带,温度对溶蚀速度的影响相对较大,溶蚀速度较快,所以岩溶较发育。     

The dissolution kinetics of biogenic calcium carbonates in seawater

Dissolution rate as a function of degree of undersaturation was measured on shells of individual species of coccoliths and foraminifera, various size fractions of sediment from the Ontong-Java Plateau and the Rio Grande Rise, a collection of large pteropods, and on synthetic calcite and aragonite powder.Results of the study indicate that all biogenic and synthetic calcium carbonate follows the rate law $\text{R\% = k\%(1 ? Ω)}{}^{\mathrm{n}}$ where $\text{Ω  [Ca}{}^{\mathrm{2+}}\text{][CO}{}_3{}^{\mathrm{2?}}\text{]/K'}{}_{\mathrm{sp}}$ and K'_sp is the apparent solubility product of calcite or aragonitic seawater. In the case of all calcite samples, n_c = 4.5, while for aragonitic samples n_a = 4.2. The ‘rate constant’, k%, varies widely between samples and in many cases is inversely correlated with grain size. However, the individual species of coccoliths, E. huxleyi and C. neohelis, which were cultured in the laboratory appear not to follow this rule, with dissolution rates an order to magnitude lower than expected.     

松辽盆地北部深层火山岩中缝合线的特征与成因

松辽盆地北部深层的酸性火山岩中广泛发育缝合线构造。缝合线可分为两类,一类常发育于岩性差异面或流纹面等界面处,产状受岩性界面或流纹面控制;另一类则与岩性界面无关,产状与构造裂缝相似。扫描电镜(SEM)的观察表明,缝合线的三维形态复杂多变,缝合柱的侧面具有显微滑痕特征。电子探针分析表明,火山岩缝合线中主要富集Fe,Al,K等元素,亏损Si和Na等元素,反映其主要物质组成为铁的氧化物、高岭石和钾盐等,局部含少量的碳酸盐岩。综合分析认为火山岩中的缝合线属后生成岩作用阶段的产物,与长英质矿物的溶解或蚀变有关,是本区火山岩岩性、地温场、流体场及应力场等因素共同作用的结果。     

柴达木盆地北缘南八仙背斜深、浅断裂系统耦合分析

柴达木盆地内部发育有丰富的基底和浅层断裂，二者之间的成因机制目前还存在较大争议。文章基于高精度三维地 震反射数据和钻井资料，对柴达木盆地北缘南八仙背斜的深、浅断裂系统的几何形态和相互耦合关系进行了分析。南八仙 地区主要发育两条近EW走向的高角度基底断裂，分别为南倾的马仙断裂和北倾的仙南断裂，都是中生代晚期就开始发育 的老断裂，并在新生代重新活化。在新生界内部还发育NW走向和近EW走向两组浅层正断层体系，断距都很小。NW走向 正断层主要位于马仙断裂南侧（上盘），呈雁列式排列。近EW走向正断层范围较小，仅局限在南八仙背斜核部、仙南断裂 上部，由一系列近平行的正断层组成，在仙南断裂上部形成一个小型的地堑构造，切割了NW走向的正断层体系。分析认 为NW走向正断层与马仙断裂左旋走滑导致的尾端拉张有关，而近EW走向正断层体系与高角度仙南断裂逆冲活动导致的 浅层剪切拉张有关。综合前人研究成果认为柴达木盆地广泛存在的浅层断裂成因多变，深、浅断裂耦合关系十分复杂，先 存断裂在新生代构造活动中起到了一定的控制作用。     

柴达木盆地北缘南八仙背斜深、浅断裂系统耦合分析

柴达木盆地内部发育有丰富的基底和浅层断裂,二者之间的成因机制目前还存在较大争议。文章基于高精度三维地 震反射数据和钻井资料,对柴达木盆地北缘南八仙背斜的深、浅断裂系统的几何形态和相互耦合关系进行了分析。南八仙 地区主要发育两条近EW走向的高角度基底断裂,分别为南倾的马仙断裂和北倾的仙南断裂,都是中生代晚期就开始发育 的老断裂,并在新生代重新活化。在新生界内部还发育NW走向和近EW走向两组浅层正断层体系,断距都很小。NW走向 正断层主要位于马仙断裂南侧（上盘）,呈雁列式排列。近EW走向正断层范围较小,仅局限在南八仙背斜核部、仙南断裂 上部,由一系列近平行的正断层组成,在仙南断裂上部形成一个小型的地堑构造,切割了NW走向的正断层体系。分析认 为NW走向正断层与马仙断裂左旋走滑导致的尾端拉张有关,而近EW走向正断层体系与高角度仙南断裂逆冲活动导致的 浅层剪切拉张有关。综合前人研究成果认为柴达木盆地广泛存在的浅层断裂成因多变,深、浅断裂耦合关系十分复杂,先 存断裂在新生代构造活动中起到了一定的控制作用。     

Key Groundwater Control Factors of Deep Buried Coalfield by Landform and Sedimentation in the Northern Ordos Basin

There were three landforms (i.e. desert, bedrock platform and loess gully) in deep-buried coalfield of northern Ordos Basin. Water inflow of working face in desert area was 1~2 orders of magnitude larger than that in other landform areas. In order to find out the key controlling factors of the directly water filled aquifers on the roof of the coal seam, we carried out research from the aspects of topography, landform and geological sedimentation. The results showed that desert landform provides abundant recharge water for underlying aquifers because of gentle topography, large precipitation infiltration coefficient, thick and water-rich quaternary system. While bedrock platform and loess gully landform were the water sources with weak recharge capacity of underlying aquifers. The sandstone-mudstone interbedding structure formed by continental deposits resulted in the absence of regional stable aquifers in Jurassic and Cretaceous strata on the roof of coal seams. Pumping tests of boreholes showed that all strata belong to weak to medium water-rich aquifers. The groundwater level of Cretaceous aquifer decreased by 20~130 m in three mines. There was a close hydraulic relationship between shallow and deep aquifers. The Mesozoic strata belonged to fluvial deposits. Qilizhen sandstone and Zhenwudong sandstone aquifers were mainly developed on the roof of the coal seam, which were characterized by thick medium-coarse sandstone sections. The geological and sedimentary conditions of direct water-filled aquifer were similar, but the amount of borehole water, cumulative pre-drainage water and water inflow from goaf in desert geomorphic area were much larger than those in bedrock platform and loess gully geomorphic area. The water-rich of the aquifer was mainly controlled by geomorphology, and the water sources of the deep aquifers were meteoric precipitation and Quaternary aquifer. In different mines with similar Quaternary conditions in Mu Us Desert, there were also great differences in the amount of borehole water, cumulative pre-drainage water and water inflow from goafs. The difference was related to the thickness and lithology of the aquifers. It reflected that the geological sedimentary conditions of the coal seam roof were also important factors to control the water-rich of the aquifers. Topography, landform and geological sedimentation were the key factors to control the water-rich of the aquifer directly and the water inflow from the working face.     

鄂尔多斯盆地北部深埋区“地貌—沉积”控水关键要素研究

鄂尔多斯盆地北部深埋煤田区地表主要有沙漠、基岩台地和黄土沟壑等地貌类型,沙漠区工作面涌水量比其他地貌区大1~2个数量级。为了查清煤层顶板直接充水含水层补给水源、导水通道和充水强度的控制要素,从地形地貌和地质沉积方面开展了研究,结果表明:沙漠地貌地势平缓,降水入渗系数大,第四系厚度大、富水性强,为下伏含水层提供了丰富的补给水源;基岩台地和黄土沟壑地貌,地形起伏大,降水入渗系数极小,浅部地层富水性极弱,是下伏含水层补给能力较弱的水源。陆相沉积形成的砂泥岩互层结构,不存在区域性稳定隔水层,各层段均属于弱-中等富水性含水层,3个矿井的白垩系含水层水位下降了20~130 m,证明浅部与深部含水层存在较密切的水力联系。煤层顶板主要发育七里镇砂岩和真武洞砂岩含水层,为厚度较大的中粗砂岩段,直接充水含水层地质沉积条件相似,但是沙漠区工作面顶板钻孔水量、累计预疏放水量和采空区涌水量均远大于其他地貌区,直接充水含水层富水性主要受地貌控制,深部含水层的水源为大气降水和第四系含水层。沙漠地貌区的不同矿井,工作面顶板钻孔水量、累计预疏放水量、采空区涌水量也存在较大差异,该差异与直接充水含水层厚度和岩性等有关,反映了地质沉积条件也是控制含水层富水性的重要因素。地形地貌和地质沉积是控制直接充水含水层富水性和工作面涌水量的关键要素。     

地震成像技术在松辽盆地北部深层的应用研究

松辽盆地北部某地区深部地层倾角较陡,地下构造复杂,以叠加为基础的叠后时间偏移成像模糊。通过对深层复杂地质叠前时间偏移成像关键技术的研究,提出了综合建模静校正方法,以克服处理中出现的长波长静校正问题及连片处理中闭合差问题,并有针对性地采用了叠前噪声压制技术、球面扩散补偿、地表一致性振幅补偿及剩余振幅补偿技术、多域统计地表一致性反褶积技术和Kirchhoff叠前偏移算法。结果表明,采用上述组合地震数据处理技术,可有效提高松辽北部深层复杂地质体的偏移成像质量,为准确识别其火山岩储层和火山岩气藏圈闭提供可靠的技术支撑。     

The dissolution kinetics of shallow marine carbonates in seawater: A laboratory study

The dissolution kinetics of shallow water marine carbonates (low-Mg calcite, aragonite and Mg-calcites) were investigated in seawater (S = 35) at 25°C and a P_CO2 of 10^?2.5 atm. using the pH-stat method. Carbonate dissoluton rates (μmoles g^?1 hr^?1) fit the empirical kinetic expression, R = k(1 - Ω)ⁿ, where R = dissolution rate, k = rate constant, Ω = saturation state, and n = order of reaction. Reaction orders were near 2.9 for low-Mg calcites, 2.5 for aragonites and 3.4 for Mg-calcites.The rate constant, k, expressed as μmoles g^?1 hr^?1, varied by nearly a factor of ten for the different samples, reflecting differences in amount of reactive surface area. Reactive surface area of the biogenic phases ranged from 0.3% to 66% of the total surface area determined by the BET gas adsorption method. The discrepancy between reactive and total surface area was greatest for samples with high BET surface areas (> 1 m² g^?1) and delicate microstructures.Relative dissolution rates of the various biogenic carbonates as a function of seawater calcium carbonate ion molal product (IMP) were related to both mineral stability and grain microstructure. In seawater undersaturated with respect to aragonite, finely crystalline aragonites dissolved more rapidly than thermodynamically less stable high Mg-calcites (15–18 mole% MgCO₃) with lower reactive surface areas. Therefore, under certain conditions, differences in grain microstructural complexity can override thermodynamic constraints and lead to selective dissolution of a thermodynamically more stable mineral phase.     

楚雄盆地上三叠统深盆气成藏条件研究

楚雄盆地经历了多次叠加和多期改造,但仍存在深盆构造区.上三叠统为海相和海～陆交互相含煤地层,烃源岩以泥岩、页岩为主,也有部分灰岩、泥灰岩和少量碳质泥岩、页岩及煤.煤系气源岩分布广、厚度大、热演化程度高,为楚雄深盆气的形成提供了充足的气源.直接接触的生储组合广布于盆地中,储层致密,对深盆气的聚集和富集成藏十分有利.气源岩在早白垩世中期-晚白垩世中期为湿气主要生成阶段,其后进入干气大量生成时期,成为深盆气形成的重要时期.喜山运动后盆地主体仍处于地下水交替停滞带,深盆气藏存在整体封存条件.从源岩演化程度和直接接触的生储组合来看,上三叠统形成了一个几乎覆盖全盆地的特大型深盆气藏.根据深盆气藏的主控地质因素的分析,可将楚雄盆地划分为深盆气分布区、气水过渡带和上倾含水区三个区带。     

松辽盆地北部深部储层的次生孔隙发育机制和控制因素

本文对研究区内的次生溶孔的形成机制和控制因素进行了探讨:1.次生格架颗粒溶孔和粒间溶蚀扩大孔的形成机制:一是主要与沉积间断,即表生期地表淡水渗入有关的溶蚀作用机制;另一种是与埋藏期泥岩中有机质成熟作用有关的格架颗粒溶孔发育的机制.2.浊沸石溶孔的形成机制:有机质进入高成熟阶段,烃类热裂解造成孔隙水的pH值降低,并产生少量二氧化碳,导致浊沸石的溶解.沉积间断的存在和土壤化作用、泥岩中有机质的丰度和干酪根类型是控制次生孔隙发育的主要因素.据此对储层进行了区域性评价。