中国大陆科学钻探主孔0～2000米流体剖面及流体地球化学研究

地下深部流体的来源与演化的研究已成为国际地球化学领域的探索前沿和研究热点之一，中国大陆科学钻探(CCSD)为开展深部流体地球化学研究提供了珍贵的样品，构建了探索地下流体的研究平台。中给出了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔He、Ar、N2、O2、H2、CH4、CO2流体地球化学剖面。CCSD主孔CH4浓度的变化与H2浓度的升降没有显相关性；CO2浓度的变化与钻井条件下的氧含量无显相关性；CO2浓度与CH4浓度的关系有三种情况：CO2浓度与CH4浓度不相关、CO2浓度与CH4浓度负相关、或CO2浓度与CH4浓度正相关；氦浓度的增加与CO2和CH4浓度的上升呈现一定的正相关。大气中N2、O2、Ar浓度太高，掩盖了井中N2、O2、Ar气体组分浓度变化，通常情况下N2、O2、Ar浓度变化难以作为深源气体的判据。CCSD流体与KTB流体中氧．氮关系基本一致，氧、氮线性相关(r=0.97)，表明这两种气体主要来源于大气。KTB中的CH4与乙烷、N2表现出非常强的线性关系，而在CCSD流体中CH4与乙烷、N2之间不存在线性相关性。两个地区间的流体成因、围岩相互作用机理等方面可能有所不同。在CCSD主孔中，目前已发现存在大量的CO2，及少量CO、CH4、C2H6、C3H8、C4H10和He、N2等气体。已确定300～2000米主孔出现多处来自于地下的气体异常，包括甲烷和C2～C4等烃类气体，一氧化碳与二氧化碳，稀有气体氦。根据流体各组分间相关性研究，可以判定异常中氧主要来源于大气，N2、Ar和CO2有一部分源于大气，一部分来源于地下。在流体显异常时，甲烷等烃类气体、氦、一氧化碳和绝大部分CO2来源于地下。出现显地下流体异常处，在岩石中存在裂隙、晶洞、破裂面、断层；它们作为流体迁移通道或存储空间，可能是流体存在的必要条件。某些CO2和He气异常与碳酸盐和铀矿石等围岩密切相关。     

Middle Campanian–lowermost Maastrichtian nannofossil and foraminiferal biostratigraphy of the northwestern Australian margin

The middle–late Campanian was marked by an increase in the bioprovinciality of calcareous microfossil assemblages into distinct Tethyan, Transitional, and Austral Provinces that persisted to the end of the Maastrichtian. The northwestern Australian margin belonged to the Transitional Province and the absence of key Tethyan marker species such as Radotruncana calcarata and Gansserina gansseri has led petroleum companies operating in the area to use the locally developed KCCM integrated calcareous microfossil zonation scheme. The KCCM zonation is a composite scheme comprising calcareous nannofossil (KCN), planktonic foraminiferal (KPF) and benthonic foraminiferal (KBF) zones. This paper presents the definitions and revisions of Zones KCCM8–19, from the highest occurrence (HO) of Aspidolithus parcus constrictus to the lowest occurrence (LO) of Ceratolithoides aculeus, and builds on our previous early–late Maastrichtian study. The presence of a middle–upper Campanian disconformity is confirmed by microfossil evidence from the Vulcan Sub-basin, Exmouth and Wombat plateaus, and the Southern Carnarvon Platform. In the Vulcan Sub-basin and on the Exmouth Plateau (ODP Hole 762C) the hiatus extends from slightly above the LO of common Rugoglobigerina rugosa to above the LO of Quadrum gothicum. On the Wombat Plateau (ODP Hole 761B) it spans from above the LO of Heterohelix semicostata to above the LO of Quadrum gothicum; and in the Southern Carnarvon Platform the disconformity has its longest duration from above the HO of Heterohelix semicostata to above the LO of Quadrum sissinghii. A significant revision of the events which define Zones KCCM18 and 19 was necessary owing to the observation that the LO of Ceratolithoides aculeus occurs below the HOs of Archaeoglobigerina cretacea and Stensioeina granulata incondita and the LO of common Rugoglobigerina rugosa. In the original zonation these events were considered to be coincident.     

Tracing the protolith, UHP metamorphism, and exhumation ages of orthogneiss from the SW Sulu terrane (eastern China): SHRIMP U–Pb dating of mineral inclusion-bearing zircons

Orthogneisses are the major country rocks hosting eclogites in the Sulu UHP terrane, eastern China. All of the analyzed orthogneiss cores from the main drilling hole of the Chinese Continental Scientific Drilling Project (CCSD-MH) have similar major and trace element compositions and a granite protolith. These rocks have relatively high LREE/HREE ratios, strong negative Eu anomalies (Eu/Eu*=0.20–0.39), and negative Ba anomalies (Ba/Ba*=0.25–0.64). Coesite and coesite-bearing UHP mineral assemblages are common inclusions in zircons separated from orthogneiss, paragneiss, amphibolite, and (retrograded) eclogite of the CCSD-MH. This suggests that the eclogite, together with its country rocks, experienced in situ ultrahigh-pressure (UHP) metamorphism. Laser Raman spectroscopy and cathodoluminescence (CL) images show that zircons from the orthogneisses are zoned and that they have distinct mineral inclusions in the different zones. Most zircons retain early magmatic cores with abundant low-pressure mineral inclusions, which are mantled with metamorphic zircon-containing inclusions of coesite and other UHP minerals. The outermost rims on these grains contain low-pressure mineral inclusions, such as quartz and albite. SHRIMP U–Pb dating of the zoned zircons gives three discrete and meaningful groups of ages: Proterozoic ages for the protolith, 227±2 Ma for the coesite-bearing mantles, and 209±3 Ma for the amphibolite facies retrograde rims. The widespread occurrence of UHP mineral inclusions in zircons from the Sulu metamorphic belt dated at about 227 Ma suggests that voluminous continental crust experienced late Triassic subduction to depths of at least 120 km and perhaps more than 200 km. Eighteen million years later, the terrane was rapidly exhumed to midcrustal levels, and the UHP rocks were overprinted by amphibolite facies metamorphism. The exhumation rate deduced from the zircon age data and previously obtained metamorphic P–T data is estimated to be 5.6–11.0 km/Ma. Such rapid exhumation of the Sulu UHP terrane may be due to the buoyancy forces produced by subduction of low-density continental material into the deep mantle.     

基于DERF2.0的月平均温度概率订正预报

国家气候中心第二代月动力延伸模式回算资料的分析表明,二代模式月平均温度预报与观测实况仍然存在较大偏差,模式预报有较大改进空间。本文采用非参数百分位映射法对模式月平均温度预报进行概率订正,该方法基于模式集合平均给出的确定性预报,结合模式回算资料各集合成员计算得到的模式概率密度分布,给出确定性预报在模式概率密度分布中的百分位值,并将百分位值投影到观测资料的概率密度分布中,得到模式预报的概率订正值。对订正前后模式预报的检验评估显示,该订正方案不仅有效降低了模式预报与实况的均方根误差（RMSE）,对月平均温度距平分布的预报技巧也有所改善,不同超前时间模式预报的预测技巧评分（PS）和距平相关系数（ACC）均有提升,同时模式预报误差的大小对订正效果无明显影响。从分月的订正预报结果来看,对夏季各月的温度预测技巧的提升整体高于冬季各月。     

江苏暴雨概率预报及其业务应用

以未来12~36 h、36~60 h和60~84 h的暴雨预报为目标,利用2011年—2013年夏季6—8月欧洲细网格数值模式预报产品分析了江苏夏季暴雨的可能预报因子。通过对各因子进行相关性、敏感性和代表性分析后,优选了22个对不同强度降水具有较好区分能力的暴雨预报因子。以这些因子为基础建立了一种简单的江苏省暴雨概率预报方法。其预报产品已在江苏省气象业务一体化平台上投入业务使用。该方法在2011—2013年7月,针对提前12 h预报的历史回报试验中,TS技巧评分平均为13.6,明显高于EC细网格24 h降水预报产品(平均TS评分仅为4.5)。在2014年梅汛期的6月25—26日、7月1—2日和7月4—5日三次区域性暴雨个例的预报试验中,提前60、36、12 h的预报效果均较好,其平均TS评分(44.6)也明显高于欧洲细网格数值模式的降水预报(20.4)。     

苏鲁超高压变质带超镁铁岩深部碳酸盐交代作用的证据

中国大陆科学钻探工程第三先导孔(PP3钻孔),位于秦岭-大别-苏鲁超高压造山带的东部,赣榆岗上超镁铁岩体中。钻孔中超镁铁岩的岩性包括纯橄岩和石榴超镁铁岩等,该超镁铁岩的SiO_2含量均值在43.68%,变化范围为41.9%~47.11%;MgO均值在44.71%,变化范围为47.12%~48.62%;Cr_2O_3均值在0.39%,变化范围为0.30%~0.47%;CaO均值0.12%(变化范围为0.006%~0.34%);Na2O均值在0.05%(变化范围为0.005%~0.32%)。超镁铁质岩的Mg#(Mg/(Mg+Fe)×100)稳定在91.9~93.0之间,Cr#(Cr/(Cr+Fe)×100)均值在38,较高;变化在30~45之间,变化小。其中闪石化金云母超镁铁岩具有最低的值(Cr#=19)。Ni含量在2100×10~(-6)~2500×10~(-6),CaO含量均值为0.13%,Al_2O_3含量均值为0.41%。岩体成分均一,表现为高镁,低钙和低铝的特征。超镁铁岩的不相容元素和稀土元素总量很低,稀土元素总量均值在0.60×10~(-6)。(La/Yb)N比值在6.9~51.2,均值在16.1,重稀土元素严重亏损,是中国东部最亏损的地幔岩之一。超镁铁岩中橄榄石成分(Fo在88.7~93.1之间,Fa在6.8~11.1之间),从早期到晚期,岩石Fo值从93→91~92.4→88.7~89.1。铬尖晶石Cr#值从51到89变化,TiO_2和MnO_2值分别低于0.26%和0.46%,晚期铬尖晶石Cr#值增大,Ti含量减小。单斜辉石由透辉石(Wo_(45.9)8En_(47.89)Fs_(2.73)Ac_(3.39))和顽透辉石(Wo_(27.61)En_(68.78)Fs_(2.27)Ac_(1.34))两种,透辉石(Cpx_Ⅰ)在顽透辉石(Cpx_Ⅱ)中呈被交代的残余粒状。角闪石和金云母呈明显的条带状和脉状,局部发育。岩石具有弱的Na和K交代作用,较高的Sr和Ba等元素,亏损高场强元素(HSFE),以及特征的稀土元素和微量元素配分曲线;岩石中主要组成矿物橄榄石从早期到晚期,矿物Mg#指数下降(Mg#从93→88);单斜辉石中可看到透辉石被顽透辉石交代现象;次生角闪石和金云母的形成等特征都显示超镁铁岩经历了碳酸盐交代作用。在超镁铁岩矿物橄榄石中发现细小白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物更有力证明了苏鲁超高压变质带超镁铁岩经历了深部碳酸盐交代作用。PP3钻孔超镁铁岩属于强烈亏损地幔岩区域,单斜辉石和角闪石等含水矿物在超镁铁岩中含量低,交代作用的范围和规模有限,且交代作用在动力学上是快速的和不平衡的过程。     

纪念中国大陆科学钻探实施15周年、国际大陆科学钻探委员会成立20周年

大陆科学钻探是“入地”的重要手段,是“深入地球内部的望远镜”。中国大陆科学钻探事业开展15周年以来,取得重要进展,获得全球地学界的高度关注,特别是2001年实施的中国第一口大陆科学深钻 （5158m）,成果辉煌,影响巨大。继后,又开展了青海湖环境科学钻探、松辽盆地白垩纪科学钻探、柴达木盐湖环境资源科学钻探,汶川地震断裂带科学钻探以及中国大陆科钻资源集成计划,总共钻进约 35km,显示了中国科学钻探方兴未艾的景象。为纪念国际大陆科学钻探20周年（1996~2016）和中国大陆科学钻探实施15周年（2001~2016）,本文回顾中国大陆科学钻探实施15年来的艰辛和奋斗的历程,展望中国大陆科学钻探的未来。     

WFSD-4S孔流体地球化学特征

本文开展汶川地震断裂带科学钻探现场流体研究,探讨了泥浆添加剂产生的化学反应以及钻孔中岩性变化引起的流体异常特征,并在排除这些影响因素的情况下,讨论地震期间流体的异常。研究表明在WFSD-4S钻进期间发生的两次较大地震前均伴有Rn、Ar、N2和O2等气体异常现象,其中氡的日均值均超出背景值的2.5倍。根据岩心观察得到WFSD-4S钻井地区主断层约在1084 m,而在断层之上931 m处开始出现了大量气体的高值异常,该异常可能是由于地震孕育过程中地下气体的运移通道被打开造成气体向上迁移,使断层气体的响应特征提前发生。     

基于LabView的松科2井项目管理系统

松科二井2013年正式启动,2018年5月完井,历时6年,最终井深7018 m。项目执行过程中,形成合同700多个、文件200多个、汇款流水1000多笔、报账流水1600多笔。针对松科二井合同、文件繁多,财务流程繁杂,涉及项目多的特点,基于LabVIEW平台设计了一套项目管理系统。该系统可全程记录松科二井上述合同、文件、汇款和报账信息,建立合同及对应批次汇款和报销的勾稽关系,具有模糊查询、修改、超链接等功能。