Deepwater Ventilation and Stratification in the Neogene South China Sea

Combined data of physical property, benthic foraminifera, and stable isotopes from ODP Sites 1148, 1146, and 1143 are used to discuss deep water evolution in the South China Sea (SCS) since the Early Miocene. The results indicate that 3 lithostratigraphic units, respectively corresponding to 21-17 Ma, 15-10 Ma, and 10-5 Ma with positive red parameter (a*) marking the red brown sediment color represent 3 periods of deep water ventilation. The first 2 periods show a closer link to contemporary production of the Antarctic Bottom Water (AABW) and Northern Component Water (NCW), indicating a free connection of deep waters between the SCS and the open ocean before 10 Ma. After 10 Ma, red parameter dropped but stayed higher than the modern value (a*=0), the CaCO3 percentage difference between Site 1148 from a lower deepwater setting and Site 1146 from an upper deepwater setting enlarged significantly, and benthic species which prefer oxygen-rich bottom conditions dramatically decreased. Coupled with a major negative excursion of benthic δ13C at ~10 Ma, these parameters may denote a weakening in the control of the SCS deep water by the open ocean. Probably they mark the birth of a local deep water due to shallow waterways or rise of sill depths during the course of sea basin closing from south to east by the west-moving Philippine Arc after the end of SCS seafloor spreading at 16-15 Ma. However, it took another 5 Ma before the dissolved oxygen approached close to the modern level. Although the oxygen level continued to stabilize, several Pacific Bottom Water (PBW) and Pacific Deep Water (PDW) marker species rapidly increased since ~6 Ma, followed by a dramatic escalation in planktonic fragmentation which indicates high dissolution especially after ~5 Ma. The period of 5-3 Ma saw the strongest stratified deepwater in the then SCS, as indicated by up to 40% CaCO3 difference between Sites 1148 and 1146. Apart from a strengthening PDW as a result of global cooling and ice cap buildup on northern high latitudes, a deepening sea basin due to stronger subduction eastward may also have triggered the influx of more corrosive waters from the deep western Pacific. Since 3 Ma, the evolution of the SCS deep water entered a modern phase, as characterized by relative stable 10% CaCO3 difference between the two sites and increase in infaunal benthic species which prefer a low oxygenated environment. Thesubsequent reduction of PBW and PDW marker species at about 1.2 Ma and 0.9 Ma and another significant negative excursion of benthic δ13C to a Neogene minimum at ~0.9 Ma together convey a clear message that the PBW largely disappeared and the PDW considerably weakened in the Mid-Pleistocene SCS. Therefore, the true modern mode SCS deep water started to form only during the "Mid-Pleistocene climatic transition" probably due to the rise of sill depths under the Bashi Strait.     

地震属性分析在块碳酸盐岩储层研究中的应用

通过对也门1区块地层特征及电测资料的分析,从目的层段精细层位标定入手,确定属性提取的时窗大小,沿层提取1区块西北部盐上、盐下两套碳酸盐岩储集层地震属性.综合应用地震属性技术研究碳酸盐储层的剖面和平面分布特征,预测碳酸盐储层"孔-洞-缝"发育区.     

古环境研究中深海沉积物粒度测试的预处理方法

对深海沉积物样品进行粒度测试前,应根据研究目的,在预处理过程中有效去除碳酸盐和生物硅,同时完好保留陆源碎屑组分,才能使测试结果准确反映古气候和古环境变化。对采于南海的样品分别加入不同剂量浓度为10％的盐酸或浓度为25％的醋酸,以及不同剂量的NaOH或Na2CO3,同时利用有机元素分析仪、硅钼蓝比色法、环境扫描电子显微镜分析、观察不同方法的预处理效果,并结合粒度测试的结果认为,对于碳酸盐,盐酸和醋酸均可将其有效去除,但由于少量盐酸仍会对陆源矿物组分造成破坏,因此应使用酸性较弱的醋酸;对于生物硅,大剂量的Na2CO3仍难将其有效去除,而使用小剂量的NaOH即可去除干净,但需控制剂量以避免破坏矿物组分。针对南海沉积物中的各种生物组分含量,确定了醋酸和NaOH的使用剂量并建立了预处理流程。     

碳酸盐岩早期差异成储路径及其对储集性能的影响:以滨里海盆地N油田石炭系KT-Ⅰ与KT-Ⅱ层系为例*

以滨里海盆地N油田石炭系KT-Ⅰ与KT-Ⅱ层系碳酸盐岩储集层为例,综合岩心、薄片、扫描电镜、高压压汞、常规物性分析以及各类测试资料,对碳酸盐岩储集层特征以及早期成储路径展开系统研究,并进一步探讨成储路径与储集层孔喉结构和质量的关系。结果表明,KT-Ⅰ层系以云岩类储集层为主,颗粒灰岩次之,其中云岩类储集层以晶间(溶)孔、小型溶洞为主,孔喉连通性好,为高孔—高渗的孔洞型储集层, 而颗粒灰岩类储集层以粒内溶孔、铸模孔及生物体腔孔发育为特征,孔喉连通性差,属中孔—低渗的孔隙型储集层。KT-Ⅱ层系以粒间(溶)孔和生物体腔孔发育的颗粒灰岩为特征,为中高孔—高渗的孔隙型储集层。进一步分析表明,KT-Ⅰ层系云岩与灰岩储集层单旋回厚度小,皆受高频海平面升降变化驱动的早成岩期岩溶的控制, 而KT-Ⅱ层系单旋回厚度大,颗粒滩未经历早期岩溶的改造。 3类储集层的成储路径分别为: (1)KT-Ⅰ云岩类储集层,准同生期白云石化作用导致矿物相转变并使得部分矿物更易遭受溶蚀→早成岩期岩溶作用控制储集层的形成→云岩抗压溶岩石骨架有利于储集层的保护; (2)KT-Ⅰ颗粒灰岩储集层,早成岩期岩溶作用优化储集层→初期压实控制胶结流体通道进而控制胶结作用—粒间孔与粒内孔差异胶结控制储集层的保护; (3)KT-Ⅱ颗粒灰岩储集层,原始沉积环境控制储集层的形成→初期压实与早期胶结作用控制储集层的保护。成储路径差异控制了不同的孔渗特征与孔喉结构,而孔喉结构进一步控制了早期岩溶型云岩、早期岩溶型颗粒灰岩、原生孔保存型颗粒灰岩3种储集层的质量。研究结果将为具类似特征的碳酸盐岩储集层成因分析提供参考,也因发现了云岩较灰岩更易早期溶蚀的现象而具有较为重要的岩溶地质学意义。     

全球碳酸锂贸易格局与供应危机传播研究

随着新能源产业的快速发展, 全球碳酸锂贸易量逐渐增长, 但其出口集中于少数国家, 这意味着全球碳酸锂供应存在一定的风险。为了深入了解全球碳酸锂贸易格局演变、供应危机传播路径及影响, 本文构建了2000—2021年全球碳酸锂贸易网络和级联失效模型, 概述了主要出口国贸易流向和贸易格局演变过程, 并模拟了不同供应危机来源的雪崩规模、传播路径及其影响。我们得到: (1)20多年来全球碳酸锂贸易集中度逐渐增加, 出口前三位国家保持稳定, 而主要进口大国变化明显, 贸易格局已由南美供应全球转变为南美供应东亚; (2)碳酸锂贸易供应危机的影响范围逐渐扩大, 间接传播逐渐占据主导地位; (3)智利供应危机对中日韩的影响程度逐渐扩大, 但对欧洲的影响时间最长; 阿根廷和中国的雪崩规模在上升、传播次数增加, 而美国则相反。本文将贸易格局演变与危机传播结合, 明确了全球碳酸锂主要贸易国智利、阿根廷、中国、德国等作为供应危机来源的影响程度及其传播路径。以上分析结果将有利于维护全球碳酸锂贸易稳定和主要贸易国采取应对策略缓解供应危机。     

大地电磁测深法在冀中坳陷深部碳酸盐岩热储调查评价中的应用

地热资源作为一种清洁能源,在“双碳”背景下,其开发和利用越来越受到重视。为了探查渤海湾盆地的冀中坳陷深部碳酸盐岩的热储条件,笔者等利用3条大地电磁测深剖面,进行了数据处理、分析和反演,获得可靠的二维电阻率模型和电阻率等深度平面图。分析研究区深部电性结构特征及主要断裂构造特征,同时根据基底隆起形成的高阻异常对深部碳酸盐岩分布和埋深进行了推断,并对冀中坳陷深部碳酸盐岩热储进行评价,以圈定地热异常远景区。分析认为：① 研究区电性结构可以被划分为5层,其中第5电性层为高阻标志层,对应深部碳酸盐岩基底;② 据此圈定了3类深部地热远景区：基岩埋深小于4000 m,如高阳低凸起地热远景区、黑龙口低凸起地热远景区（徐水凹陷）和河间潜山地热远景区（饶阳凹陷）,基岩埋深4000~5000 m,如雁翎潜山地热远景区（霸县凹陷）,基岩埋深5000~5500 m,如肃宁潜山地热远景区和留路潜山地热远景区;③ 大地电磁测深方法适用于冀中坳陷深部碳酸盐岩热储远景区的探查。深部热储远景区的圈定,可为后期的地热资源评价和开发利用建立基础。     

兰州第四纪黄土/古土壤序列物源演变: 来自于碳酸盐矿物的证据*

黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。     

伊拉克A油田白垩系孔隙型生屑灰岩高渗透层成因及分布特征

伊拉克A油田白垩系孔隙型碳酸盐岩高渗透储层具有分布普遍、类型复杂、成因多样等特征。岩石类型主要为泥晶生屑砂屑灰岩、亮晶生屑砂屑灰岩及泥晶生屑灰岩;生物扰动加剧了碳酸盐岩储层非均质性,导致高渗透储层在全油田广泛分布。通过岩心观察、常规薄片和铸体薄片的观察和测量,孔隙度、渗透率和毛管压力的测定,综合区域地质研究成果,发现高渗层的形成受层序演化、次级相对海平面变化、沉积环境、硬底形成、生物扰动及(准)同生期暴露淋滤等复杂多因素共同控制。高渗透储层形成模式表现为Khasib组沉积时期为晚高位域期,在Kh2-1-2L段上部沉积过程中,发生首次次级相对海平面下降,形成沉积间断。沉积间断期间硬底和区域规模性的生物扰动同时发育,在Kh2-1-2L段硬底尚未被胶结的相对疏松的基质中掘穴,形成厚几十厘米、迂曲状互相贯通的生物扰动通道。沉积间断结束后,在晚期高位域层序背景下,次级相对海平面上升,松散生屑砂屑充填扰动通道。由于沉积物堆积速率较快,限制了胶结作用的发生,使扰动通道内充填物能够发育连通性好的粒间孔,而后次级相对海平面再次下降,发生(准)同生期暴露淋滤。由于扰动部位连通性好,成为溶蚀流体优势通道,导致沿扰动部位发育溶孔及扩溶缝,形成了“粒间孔+溶孔+溶缝”高渗透网络。A油田高渗透储层物性表现出发育强烈生物扰动的部位具有明显高渗特征,其孔喉较粗,排驱压力低,孔喉配位数高、连通性好。高渗层全区稳定发育,由西至东厚度逐渐增大,高渗层的分布对油田单井产量、含水上升和油田采出程度影响较大。     

河北保定岩溶地热结垢过程模拟及防垢对策

我国的地热发电以及部分供暖工程出现了比较严重的结垢现象,阻碍了地热能的大规模开发利用,目前地热市场急需成熟的防垢理论和工艺。地热工程的结垢现象尤以碳酸钙结垢最为普遍,为解决碳酸钙结垢问题,本文以华北保定岩溶地热井结垢为研究对象,通过理论和实验相结合的手段研究分析了垢质成分,成垢机理,结垢位置和过程以及防垢措施。研究结果表明:(1)系统降压造成的闪蒸是碳酸钙结垢的主因,液相二氧化碳逸出到气相是碳酸钙结垢的主要驱动力;(2)根据井口参数,结合质量、动量和能量守恒以及两相流压降理论,可以模拟结垢过程,确定结垢位置以及不同深度处的压力、温度、干度和二氧化碳分压等参数;(3)闪蒸造成的碳酸钙结垢,确定了闪蒸位置和闪蒸压力后,可以通过加压和加注阻垢剂的方式进行阻垢。通过模拟计算,确定了加压防垢系统所需的最低压力,通过控制系统压力可防止闪蒸,抑制二氧化碳逸出造成的结垢。设计了阻垢工艺,研制了阻垢剂加注设备,开展了井下化学阻垢实验并评价了阻垢效果,通过加注阻垢剂可有效阻止90%以上的垢生成,论证了通过加注化学阻垢剂可以有效解决碳酸钙结垢。通过上述研究,积累了从结垢原因分析,结垢位置确定,结垢过程模拟,防垢工艺和设备研发,防垢实践到阻垢效果现场评价一整套经验,可为其他地热井碳酸钙结垢问题的解决提供参考依据。     

塔中地区良里塔格组海平面变化对高频层序和沉积演化的控制

【研究目的】碳酸盐岩地层易受海平面变化影响而发育高频层序,但是反映海平面变化的地化指标的精度不足,导致高频层序对海平面振荡的响应认识不够深入,高频海平面变化对台地边缘礁滩沉积的高频层序和沉积演化的控制尚不明确。【研究方法】论文研究选取塔里木盆地塔中地区某钻井的上奥陶统良里塔格组连续取心资料,通过密集取样开展微相分析和碳、氧同位素测试分析。【研究结果】该井良里塔格组中上部发育7种微相类型,沉积演化分析表明良里塔格组沉积中—晚期,沉积环境由潮坪向生物礁-颗粒滩再到较深水的开阔台地演化。碳、氧同位素测试显示δ¹³C为0.5993‰~1.6228‰（均值1.139‰）,δ¹⁸O值为-8.3608‰~-5.1452‰（均值为-6.790‰）;δ¹³C和δ¹⁸O的振荡变化与微相变化和沉积旋回对应良好。古海洋条件分析表明,良里塔格组沉积时期气候温热,礁、滩体发育层段样品的古温度值最高,代表着高的碳酸盐产率;Z值所反映的古盐度在底部潮坪沉积段最高,在高频旋回的顶部古盐度均明显减小,指示可能存在大气淡水的影响。与塔北地区南缘和巴楚地区的δ¹³C和δ¹⁸O存在一定差异,主要受控于沉积环境和古水深。【结论】良里塔格组中—上部存在至少3个完整的海平面升降变化周期,内部又包括至少2个次级周期;不同级别的海平面振荡主要受古气候变化驱动,并控制了高频层序的发育。海平面先缓慢上升再持续稳定或小规模振荡,是连续厚层的生物碎屑和砂屑颗粒滩沉积发育的有利条件;良里塔格组沉积晚期海平面快速上升,沉积环境向滩间洼地和较深水的开阔台地转变。在高频层序顶部海平面的小规模下降导致的早期岩溶作用是礁滩体储层质量改善的重要因素。