旋回地层学理论基础、研究进展和展望

在过去30余年中旋回地层学研究得到了极大发展, 对理解和解决地球科学领域众多科学问题做出了很大贡献.旋回地层学(Cyclostratigraphy)已被定义为"对地层记录的(准)周期性旋回变化进行识别、描述、对比和成因解释, 并将其应用于地质年代学以提高地层年代框架的精度和分辨率, 实现地层高精度划分与对比的一门地层学分支学科".能够反映古气候变化的岩性、岩相、地球物理和地球化学参数(即古气候替代指标)均可用于旋回地层学分析.通过岩性组合识别、频谱分析、连续窗口频谱分析、小波分析、滤波和调谐等方法可进行识别米兰科维奇旋回信号和建立高精度天文年代标尺.中国学者在北方黄土剖面、南海新近纪海相沉积、古生代海相沉积和部分中新生代陆相沉积中获得了良好的旋回地层学研究成果.对中国东北松辽盆地陆相白垩系和华南海相二叠系乐平统—中三叠统开展旋回地层学研究有望取得重要突破.      

基于流动单元的辫状河储层沉积微相研究——以王官屯油田官142断块侏罗系储层为例

针对王官屯油田官142断块侏罗系厚储层的特点,以取芯井岩芯分析资料为基础,应用因子分析的方法,将厚约50 m的砂砾岩层划分为13个流动单元,分为A、B、C、D四类.在流动单元划分的基础上,根据各类沉积相标志,将目的层确定为辫状河沉积相,大面积分布的辫状水道、心滩为该区储层沉积的主体.为了进一步精细划分沉积微相,应用各类岩性与泥质体积分数、声波时差、电阻率的交汇图,建立了各类沉积微相-岩石相的岩性、物性、电性划分标准,实现了沉积微相的精细划分.其与流动单元的空间配置关系决定了剩余油分布的差异性.这种基于流动单元划分沉积微相的方法是依据储层渗流性质的差异将储层划分成符合其渗流规律的层系,便于同油田开发的生产层系相结合,从而满足层系开发调整的需要.     

新疆库尔勒-尉犁地区一次冰雹天气过程分析

利用常规气象探测资料和卫星雷达产品,结合库尔勒及其临近区域高密度自动气象站网资料,对2006年5月3日发生在库尔勒—尉犁地区的冰雹天气过程环流背景和雷达回波特征进行初步的分析,为冰雹天气的短时预报、雷达监测和防雹减灾提供了一些参考依据。     

雷达定量估测降水的亮带自动消除改进方法

层状云降水中,0 ℃层融化效应会引起雷达反射率因子局部增大,若不进行订正,则会高估雷达估测的降水.本文提出一种基于新一代天气雷达反射率因子垂直廓线的0 ℃层亮带自动识别与订正算法,以减小因亮带造成的降水高估.本研究首先对降水类型进行分类,在SHY95的基础上增加了垂直方向的反射率因子三维特征,避免亮带的反射率因子高值区被误识别为对流云区;其次,在层状云区识别出一个可能的亮带影响区,在其中查找亮带,采用旋转坐标系法精确的识别亮带的顶、底高度;最后,利用最小二乘法拟合亮带上、下层的斜率,平滑垂直廓线(VPR,Vertical Profile of Reflectivity)的显著突出部分.将该方法应用于北京地区2010—2011年10次包含亮带的降水过程,得到的亮带订正后的均方根误差E_RMS、平均绝对误差E_RMA、平均相对误差B_RM值较初值均有显著减小(分别减小1.538 mm,0.417和0.468).结果表明,该方法能够有效地识别与订正亮带,使得定量测量降水精度有所提高.     

1951—2005年中国大陆霾的时空变化

霾的出现有重要的空气质量指示意义.而雾的记录,有明确的天气指示意义.由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快,中国大陆都市霾天气日趋严重.利用1951-2005年中国大陆743个地面气象站资料分析中国大陆霾的长期变化趋势,结果表明:霾的地理分布特点是,从1956年到1980年中国霾日都比较少,仅四川盆地和新疆南部超过50天;20世纪80年代以后中国霾日明显增加,到21世纪大陆东部大部分地区几乎都超过100天,其中大城市区域超过150天,与经济活动密切相关.霾日排在前10位的依次是沈阳、河北邢台、重庆市区、辽宁本溪、西安、成都、四川遂宁、湖北老河口、新疆和田、且末、民丰、四川内江,主要集中在辽宁中部、四川盆地、华北平原和关中平原地区,以及受沙尘暴影响较多的南疆地区.就中国大陆而言,12和1月霾天气日数明显偏多,2个月霾日数的总和达到了全年的30%;9月霾天气日数最少,约占全年的5%.具有藕日增加变化趋势的站点主要分布在中国的东部和南部,包括华北、黄淮、江淮、江南、江汉、华南以及西南地区东部,是中同东部一些经济和工业比较发达的地区.具有霾日减少变化趋势的站点主要分布在东北、内蒙古和西北地区东部.这些地方的经济和工业水平相对滞后,东北地区作为老工业基地,但近年来工业结构的调整和环境治理的改善使当地的霾日数逐渐减少.     

华南纳庆剖面早二叠世沉积记录对米兰科维奇旋回的响应

早二叠世晚期发生了显生宙以来规模最大的冰川消退事件, 地球气候经历了由冰室向温室的转变。然而, 低纬度地区对此次气候变化的响应细节仍存较多疑问。华南板块在早二叠世位于古特提斯洋中, 发育连续的海相碳酸盐岩沉积序列对气候变化响应敏感。本研究利用高分辨率Fe元素含量作为古气候替代指标, 对贵州省罗甸县纳庆剖面392.3 m至487.9 m的下二叠统亚丁斯克阶-空谷阶四大寨组进行旋回地层学研究。频谱分析显示研究段具有显著的7.46~10.46 m、2.01~3.15 m、0.46~0.68 m、0.27~0.39 m谱峰, 其比例约为26.7:7.8:1.7:1, 与利用La2004模型推算的早二叠世天文轨道周期比例(23.9:7.4:1.9:1)基本一致。利用405 ka偏心率校准的Fe元素序列存在405 ka、117 ka、90 ka、30.1~35.8 ka、15.6~22.9 ka周期信号, 表明沉积记录受到米兰科维奇旋回控制。估算出研究段的平均沉积速率为2.15 cm/ka, 构建了288.1 Ma至282.9 Ma, 持续时间约为5.16 Ma的高分辨率天文年代标尺。研究证实周期约为1.36 Ma的超长斜率旋回控制了海平面的升降, 但其控制机制在冰室和温室两种气候状态下并不相同。超长斜率旋回在冰室状态下通过控制高纬度冰川消长影响海平面变化; 在温室状态下, 斜率旋回或通过影响大陆含水层控制海平面升降。

     

东帝汶海MD98-2172岩芯磁记录与还原成岩作用过程

MD98-2172岩芯位于印度尼西亚穿越流的帝汶通道上。多参数的岩石磁学测量结果表明,该岩芯的磁性矿物组合很好地记录了海洋沉积物中的还原成岩作用过程:0~3.85m段岩芯以亚铁磁性准单畴（PSD）磁铁矿为主,其含量和粒度基本不随深度而变,受还原成岩作用的影响不明显;3.85~5.35m段岩芯也以PSD磁铁矿为主,但其含量随深度的增加而快速减少,粒度随深度的增加而变粗,或粗粒磁铁矿的相对含量随深度的增加而增多,处于铁氧化物还原阶段;5.35~15.00m层段以顺磁性颗粒为主,并出现黄铁矿,处于硫酸盐还原阶段。     

渤南油田中部古近系沙河街组低渗透储层岩石学和成岩作用

该区储层岩石类型主要为岩屑质长石砂岩,溶解作用是主要的建设性成岩作用,压实、自生矿物充填和胶结作用是主要的破坏性成岩作用,成岩阶段处于晚成岩A亚期。该区储层较高的孔隙度是晚成岩期强烈的溶解作用形成次生溶孔的结果,而储层砂岩较低渗透率的主要成因机理是成岩期各种自生矿物的充填和胶结作用;此外,溶蚀作用形成的孤立、互不连通的粒间孔也是形成低渗微细喉道储层的主要原因。有利孔隙组合为粒间溶蚀孔-原生粒间孔-粒内破碎缝,有利储层的分布受砂体分布、构造配置及成岩作用的联合控制。     

Magnetic susceptibility variations of the Ediacaran cap carbonates in the Yangtze platform and their implications for paleoclimate

Magnetic susceptibility (MS) data were obtained from 11 sections of the Doushantuo (Ediacaran) cap carbonate that directly overlies the Nantuo glacial diamictite in the southeastern margin of the Yangtze platform. The MS data revealed two regionally correlatable peaks at the bottom and top of the cap carbonate, separated by an interval of low values. The lower MS peak coincides with high percentage of insoluble siliciclastic residues that are compositionally identical to the matrix of the underlying diamictite, suggesting its origin controlled mainly by detrital components during the first phase of cap carbonate deposition at the end of the glaciation. The upper MS peak is associated with high clay content and iron sulfides, and can be interpreted as either derived from enhanced greenhouse weathering that could have brought more terrigenous components into the ocean, or the result of ocean anoxia at the late stage of cap carbonate deposition that could led to formation of abundant iron sulfides. The regionally consistent MS curves from the cap carbonates provided the first geophysical record for the rapid climate change from icehouse to greenhouse conditions in the aftermath of the Neoproterozoic “snowball Earth” event.     

SST年循环对El Niño事件局地海气过程的影响

利用Hadley中心逐月海表温度、欧洲中心ERA-40的10 m风场及CMAP降水资料探讨了年循环对热带太平洋El Niño海气相互作用过程的影响。尽管El Niño对应的海表温度异常主要出现在赤道东太平洋,经向上呈南北对称分布,然而其对应的大气响应在El Niño年衰减阶段却有着强的向南移动特征。在El Niño发展年的11月之前,强的西风和降水异常主要出现在赤道中太平洋;在12月份之后,赤道上的西风和降水异常迅速南移至5°S,随后西风一直维持在该位置直至衰亡。同时,西太平洋负降水和反气旋异常向北移动。这种SST异常与其大气响应的经向移动不一致,主要是由热带中太平洋气候态SST的季节性南移导致的。由于对流与海温之间存在非线性关系,即当总SST超过一定的阈值,对流降水才会迅速增强;因此相应的对流响应也随着总海温的南移而南移,风场响应也同时南移。此外,南半球增强的对流会通过经向环流进一步抑制北半球的降水,从而使西太平洋负降水和反气旋异常增强并北移。通过分析有/无年循环的两组数值试验结果验证了上述结论,即有年循环的试验较真实地模拟出了观测中异常西风南移和西北太平洋反气旋异常的出现;无年循环试验尽管能模拟出El Niño年赤道中太平洋的西风异常,但其却没有南北向的移动,西北太平洋的反气旋也没有出现。因此,热带中太平洋气候态暖海温的季节循环对El Niño事件大气响应有着至关重要的作用。