The state of land subsidence and prediction approaches due to groundwater withdrawal in China

This article gives a general introduction to land subsidence with the prediction approaches due to withdrawal of groundwater in three subsided/subsiding regions in China: the deltaic plain of Yangtse River (YRDP), North China Plain (NCP), and Fenwei Plain (FP). On YRDP, Shanghai is the typical subsided/subsiding city; on NCP Tianjin is the typical subsided/subsiding city, and on FP Taiyuan is the typical subsided/subsiding city. The subsided area with subsidence over 200 mm on YRDP is about 10,000 km² and the maximum subsided value reached 2.9 m at Shanghai; on NCP the subsided area reached 60,000 km² with the maximum subsidence of 3.9 m at Tianjing; on FP the subsided area is relatively smaller than that on the other two plains and is about 1,135 km² with maximum subsidence of 3.7 m at Taiyuan city. In order to protect the civil and industrial facilities, it is necessary to predict the future development of land subsidence based on present state. Many researchers proposed several approaches to predict the land subsidence due to groundwater withdrawal according to different geological conditions and groundwater withdrawal practice. This article classifies these approaches into five categories: (i) statistical methods; (ii) 1D numerical method; (iii) quasi-3D seepage model; (iv) 3D seepage model; (v) fully coupled 3D model. In China, the former four categories are presently employed in the prediction practice and their merits and demerits are discussed. According to the prediction practice, 3D seepage model is the best method presently.     

南海西部海域新生代构造古地理演化及其对油气勘探的意义

南海西部海域构造复杂,主要发育有北东—北东东向、北西向和近南北向3组深大断裂。其中,北西向断裂与板块汇聚、碰撞有关,多具走滑性质;北东—北东东向断裂具有与中国东部裂谷盆地相似的发育特点,呈张扭性质;近南北向断裂可能是南海在扩张活动期间于洋、陆壳过渡部位形成的走滑调节断裂,是洋盆扩张的西部边界。新生代里,南海经历了4次成盆事件与3期扩张活动,盆地经历了古新世—中始新世陆缘断陷、渐新世—早中新世扩展与中中新世以来的热沉降3个演化阶段。陆缘断陷阶段的充填系列主要是北东—北东东向与北西向的河流—冲积扇、湖泊沼泽等陆相沉积及火山岩等;盆地扩展阶段表现为中-小型断陷、断-坳陷逐渐复合与联合为大-中型坳陷,古地理格局逐渐由河流与湖沼陆相环境演变为滨海至浅海相的沉积环境;热沉降阶段的成盆活动逐渐减弱以至停止,地层表现超覆,盆地出现联合迹象。结合以往勘探与油气资源调查成果分析,认为南海西部海域陆架陆坡区发育的大-中型沉积盆地石油地质条件良好,蕴藏着丰富的油气资源,勘探潜力巨大。     

渤海湾盆地新生界生油岩系底界面温度分布

依据渤海湾盆地2000余口测温井的地温梯度数据、地层岩性描述、分层数据以及钻井资料,计算了该盆地各生油岩系底界面的温度。统计结果表明:渤海湾盆地沙河街组大部分凹陷区地层底界面温度介于90℃至150℃,目前仍具有大量生油的温度条件,而在隆起或一些凸起地区,该地层组段温度普遍小于90℃,未能达到生油的温度指标。东营组和孔店组地层也仍具有一定的生油温度条件。研究还表明:地层温度与地层界面埋深密切相关,温度随界面埋深的增大而升高,沉积厚度大的凹陷区地层界面温度大于沉积厚度小的凸起区或斜坡地带,说明地层界面埋深是决定地温高低的主要控制因素,而地温梯度对地层界面温度的影响相对较小。     

辽东湾凝析气田超压成因及侧向传递机制初探

位于辽东湾西部低凸起北端的JZ20-2超压凝析气田,离供烃中心较远,压力系数却达到1.56~1.7,这在我国东部裂谷盆地比较少见。经过综合分析,作者认为JZ20-2凝析气田异常高压的形成与其所处的特殊地质背景紧密相关,辽中凹陷沙河街组三段超压凝析油气沿不整合面、砂体输导通道向辽东湾西部低凸起的运移、充注和能量的侧向传递是JZ20-2凝析气田异常高压形成的根本原因,而上覆东营组二段下亚段-东营组三段巨厚的强超压泥岩封盖和辽西3号边界断层侧向遮挡共同构成的优越封闭环境是超压保存的必要条件。本文分析了该气田超压特征及其远距离超压侧向传递的成因机制,不仅有助于揭示辽东湾西部低凸起超压流体运移聚集的规律和成藏作用,而且可能提供了一个超压远距离侧向传递的典型实例。     

松辽盆地三肇凹陷葡萄花油层成藏模式初探

运用源控含油气系统理论与综合分析技术,按成藏“层次分析”方法,通过对生、储、盖、圈(闭)静态要素及其内生、排、运、聚、散(失)动态过程的综合研究,对松辽盆地中央坳陷的三肇凹陷葡萄花油层成藏条件进行探讨,提出了以次级凹陷为中心、不同类型的油气聚集带紧邻并围绕次级凹陷最低部位呈环带状分布的大型凹陷内成藏模式,并进一步提出永乐次级凹陷中心及其三级聚油环带及徐家围子次级凹陷以西为"网式"运聚特征;在凹陷级成藏模式的指导下,通过对大面积密井网开发区综合解剖,提出三级构造带中单个的局部构造圈闭(群)、单个的(局部构造——)岩性圈闭(群)控油和成藏规律,为认识本区基本控油单元、油水分布规律、油气勘探及扩大新探区提供重要的理论依据。     

华北克拉通北缘隆化地区S型花岗岩的独居石年龄图谱

位于华北克拉通北缘中段的隆化S型花岗岩由石榴石黑云母花岗岩、石榴石花岗岩以及片麻理化的黑云母花岗岩组成。其主体岩性石榴石黑云母花岗岩SiO_2和Al_2O_3含量分别为64.09%～69.6%以及14.6%～16.13%,K_2O/Na_2O>1.0,A/CNK>1,0,Mg~#在20.76～34.89之间变化,具有明显的Nb、Ta、P、Ti和Sr亏损以及Rb、K和Th富集。石榴石黑云母花岗岩(样品JB6031-1)采用独居石电子探针U-Th-Pb化学法进行测年,获得了2553±120Ma、2180±42Ma和1854±24Ma三个年龄峰值。一颗独居石内部成分分带上6个分析点定年结果构成2553±120Ma的峰值年龄,这一年龄与我们最新获得的2506±7Ma和2541±8Ma(继承锆石年龄)LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄相似,我们将这一独居石年龄解释为继承独居石的年龄,表明在赤城-隆化断裂以北存在太古宙陆块,并且在后期构造-热事件中发生部分熔融形成S型花岗岩。该独居石颗粒幔部成分分带上10个分析点的测年结果揭示的峰值年龄为2181±42Ma,该年龄也是出现频率最高的年龄值,我们建议2181±42Ma为S型花岗岩的结晶年龄,反映了S型花岗岩的侵位时代。独居石颗粒外部成分分带上8个分析点的测年结果构成1854±24Ma的峰值年龄,该年龄与华北克拉通中部带的变质年龄接近,我们将其解释为S型花岗岩的变质年龄,表明华北克拉通北缘的构造演化与中部带的构造演化密切相关。     

加强技术创新服务地质调查——庆祝探矿工艺研究所成立30周年

为加强地质探矿技术力量,改变地质装备落后现状,经国务院批准,1978年8月8日成立了探矿工艺研究所。30年来,经过新老两代工艺所人的艰苦奋斗、刻苦钻研、勇于创新,在科研攻关、成果转化、基地建设和管理等方面都取得了可喜的成绩,为国家的地质科学事业做出了贡献,目前已成为一个“以勘查技术为基础,以承担地质调查任务和科研项目、提供勘查与监测技术方法和技术服务为手段,以服务国家经济建设、社会发展和地质工作为目标,以探矿工艺技术和地质灾害监测防治技术研发为主业”的地质调查科研机构。回顾了工艺所艰苦创业、改革进取的发展历程,对科技体制改革、专业结构调整、人事分配制度改革、地质调查和科研工作进行了总结,展示了丰硕的科研成果和强劲的科技实力;指出了工艺所在“十一五”期间地质调查和科研工作的重点领域和优先发展方向。     

橄榄岩—熔体相互作用过程中Re-Os体系的变化趋势: 对华北新生代地幔橄榄岩Re-Os年龄含义的启示

橄榄岩的Re-Os同位素体系作为探讨岩石圈地幔形成年龄的重要手段已受到人们越来越多的重视。然而,Re-Os体系是否会受到橄榄岩的低温蚀变如蛇纹石化和地幔交代作用或橄榄岩—熔体相互作用的影响并不十分清楚。本文在总结国际上典型造山带橄榄岩剖面研究和地幔橄榄岩捕虏体研究的基础上,发现橄榄岩的Re-Os同位素体系基本不受蛇纹石化等低温蚀变作用的影响; 但橄榄岩—熔体相互作用会造成橄榄岩的Re-Os体系的变化即Re或Os的带入。当熔体/岩石比例较小时(≤1),橄榄岩—熔体相互作用会造成橄榄岩的Re含量显著增加,而放射成因的Os同位素即¹⁸⁷Os增量有限。但当熔体/岩石比例很大时(≥1),会造成¹⁸⁷Os同位素显著增加。同时,橄榄岩的Re含量与中等程度不相容主、微量元素如Al、Ti、Yb的正相关关系可以通过橄榄岩的两阶段演化模式来解释,即早期的部分熔融残留和后期的橄榄岩—熔体相互作用共同影响的结果。橄榄岩的Re含量与Cr含量的正相关关系进一步说明了这一问题。上述结果对华北东部岩石圈地幔的演化过程有重要的启示作用。因为华北东部古生代时期的确存在太古宙岩石圈地幔,然而新生代时期地幔橄榄岩捕虏体普遍具有元古宙而非太古宙的事实证明橄榄岩—熔体的相互作用的确广泛存在,从而造成岩石圈地幔橄榄岩变年轻。因此,新生代地幔捕虏体的Re-Os同位素年龄并不是岩石圈地幔的形成年龄,而是混合作用的结果。汉诺坝地幔橄榄岩的Re含量和Sr、Nd同位素组成符合橄榄岩—多元熔体相互作用的混合趋势,其橄榄岩的全岩Al₂O₃含量和橄榄石Fo的反相关性能够通过橄榄岩—熔体相互作用来解释。     

拉萨地体东南缘的多期深熔作用及动力学

位于青藏高原班公湖-怒江蛇绿岩带与印度-雅鲁藏布江蛇绿岩带之间拉萨地体东南缘的前寒武纪结晶基底经历了角闪岩相-麻粒岩相区域变质作用和强烈的混合岩化.研究区可识别出两期深熔作用,第一期为斜长角闪岩部分熔融形成的花岗闪长岩脉体,其与围岩一起发生了变质与变形再造,转变成了黑云斜长片麻岩.第二期为含夕线石石榴石片麻岩部分熔融形成的含石榴石斜长石花岗岩脉体.岩石化学成分显示,第一期深熔脉体具有埃达克岩的典型地球化学特征,其SiO2=63.81%,Al2O3=16,92%,MgO=1.86%,Na2O=4.22%,K2O=1.81%,K2O/Na2O=0.43,并显示出LREE富集、无Eu异常的BEE配分模型,同时明显富Sr(366×10-6),贫Y(12×10-6)和Yb(0.4×10-6),Sr/Y=30.舍石榴石斜长石花岗岩主要由斜长石、石英和石榴石组成,含少量白云母和黑云母,其全岩SiO2=71.14%,Al2O3=14.26%,K2O=0.26%,Na2O=2.79%.CaO=2.94%.过铝指数A/CNK=1.40,为典型的过铝花岗岩.黑云斜长片麻岩脉体中的大多数锆石具有同心韵律状结晶环带和较高的Th//U比值(0.433～1.167),为典型的岩浆结晶锆石.锆石岩浆结晶域U-Pb原位定年给出了64.0±1.0Ma(MSWD=8.7)加权平均年龄;个别锆石变质交生边给出了27.9 Ma的谐和年龄,同时具有较低的Th/U比值(0.019),应代表后期叠加的变质热事件年龄.含石榴石斜长石花岗岩中的锆石均发育同心韵律状环带,而且具有较高的Th/U比值(0.196～1.212).所获得的谐和年龄在27.0～34.1Ma之间(加权平均年龄为29.3±0.9 Ma),应代表过铝花岗岩的结晶年龄.因此,我们认为拉萨地体东南缘变质基底在古近纪经历了两期深熔作用,第一期发生在约65Ma,在特提斯洋壳俯冲和印度板块与拉萨地体碰撞的动力学体制下,拉萨地体下地壳加厚和升温,发生了麻粒岩相变质和部分熔融,形成了埃达克岩质的花岗闪长岩浆;第二期混合岩化作用发生在约30Ma,在印度板块与拉萨地体碰撞后伸展的动力学体制下,高角闪岩相泥质变质岩中的含水矿物脱水熔融形成了过铝质花岗闪长岩浆.