深部盐矿勘探钻井液研究与应用

ZK001井钻遇地层为大段泥岩,部分地层为页岩、含盐泥岩、盐膏层。在泥页岩地层进行大口径全面钻进,钻速较快,固控设备能力有限,引起钻屑中粘土颗粒重复性膨胀、软化及裂解分散,最终可能造成粘土侵,对井内安全造成威胁。深部岩膏层易溶于水,从而导致盐层蠕变、井径扩大、井壁失稳等问题。以ZK001井为例,通过优化钻井液体系及现场施工工艺,解决了地层强造浆、盐层失稳等问题。通过岩石力学测试、阳离子交换容量测试、钻井液体系优选及性能测试,确定了上部地层采用聚合物钻井液体系,下部含盐层取芯钻进转换为饱和盐水钻井液体系。通过选用合适的钻井液密度、粘度、切力量、滤失量、含盐量等指标,可以有效控制上部泥岩井壁稳定、含盐层蠕变、井径扩大的问题。钻进过程中钻井液性能稳定且易于维护,从而保证了钻进工作安全、高效、顺利的进行。     

从ODP到IODP

大洋钻探计划（ODP）结束以后实施的整合大洋钻探计划（IODP）与以往钻探计划不同的是将以多个钻探平台为主，其航次将进入过去ODP无法进入的地区，将在古环境、海底资源（包括气体水合物）、地震机制、大洋岩石圈、海平面变化、深部生物圈等研究方面有所突破。从ODP到IODP有一过渡机构－ISAS，于2001年6月开始运作，到IODP开始实施时结束使命。ISAS将负责航次建议书的接受与评估、确保ODP与IODP的平稳过渡及负责与IODP有关的公共活动等工作。     

Undisturbed Strata Succession Sampling Technology and the Engineering Geological Characteristics of an Atoll in the Southern South China Sea

Coral reef calcareous sediment, a special category of rock-soil material, has representative geological structure and environmental characteristics. It is widely distributed in shallow areas of the tropical ocean; therefore the exploration instruments and technologies for engineering geology studies of coral reef calcareous sediments are very different from those used in land or deep-sea. Obtaining undisturbed cores from the Holocene unconsolidated stratum of coral reefs has been a key problem in the field of marine geology and environment surveying. The authors have designed a novel floating drilling platform equipped with a drilling machine, and successfully achieved undisturbed cores from both reef flats (with water depth 0.5 to 2 m) and a enclosed lagoon (with water depth 2–12 m) of Yongshu Reef (9°32–9°42 N, 112°52–113°04 E), southern South China Sea. Based on the detailed observation on the cores and the analysis from engineering geology, Yongshu Reef was split into reef three engineering geological zones: leading edge, reef flat (including outer reef flat, middle reef flat and inner reef flat) and lagoon. The sediments are classified in the stratum as fine sand, medium sand, coarse sand, gravel and weak-cemented reef limestone.     

地下连续墙技术在深基坑围护中的应用

结合某高层建筑深基坑围护的工程实例,介绍了地下连续墙施工技术在深基坑围护工程中的具体应用,阐述了地下连续墙施工的工艺流程和技术要点,提出了施工的注意事项和特殊问题的预防处理方法。     

河床透-阻型岩溶塌陷形成机理

由岩溶引发的地面塌陷具有灾害性大,隐蔽性高等特点,为了对其进行有效预报及治理,以某岩溶塌陷强烈发育地区为研究对象,提出采用等值反磁通瞬变电磁法（Opposing Coils Transient Electromagnetics Method,OCTEM）与工程地质钻探相结合的方法,对地层界面进行地球物理方法探测,由覆盖层埋深、电阻率大小、等值线变化等因素确定地层产状,并通过物探反演图及钻孔信息进行验证。结果表明,在岩溶塌陷强烈发育地段,等值反磁通瞬变电磁法可以有效查明地下溶蚀发育情况,在周围环境因素干扰强等常规物探方法无法开展的情况下,可以达到较好的应用效果。等值反磁通瞬变电磁法在岩溶、地面塌陷等地质灾害发育地区提供了有效的预测,为相似情况下的研究分析工作提供理论及实践基础。     

海洋沉积物微量元素地球化学特征对天然气水合物勘探的指示意义

天然气水合物与资源和全球环境变化等重大科学问题密切相关。前期关于甲烷渗漏区地球化学特征的研究主要集中于浅表层沉积物（＜20 m）,而浅层沉积物（＞20 m）地球化学特征知之甚少。为探讨海洋浅层沉积物微量元素特征与天然气水合物勘探的相关关系,对南海神狐海域沉积物进行了4个站位的钻探取样,分析了样品主、微量元素和有机碳地球化学特征,并采用氧化还原状态以及Mo与TOC相关关系的分析方法进行探讨。结果显示,沉积物主量元素特征主要受到陆源碎屑物质输入的主导,与天然气水合物富集无明显关系。水合物赋存段及附近沉积物中Ba和Mo元素高度富集,存在明显的“Ba峰”和“Mo峰”,主要是由于天然气水合物分解释放大量甲烷产生的硫化环境所导致。因此,沉积物中的Ba和Mo富集特征可作为识别可能存在天然气水合物分布的重要地球化学指标。     

南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累,尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年),我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料,取得了一系列创新进展与重大突破,标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地,与经典的大西洋型陆缘模式不同;(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品,结合中国在南海首次深拖地磁测量实验,精确测定了南海海盆玄武岩年龄,揭示南海海盆从东向西分段扩张;(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现,未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露;(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动,可能受控于多种构造与地幔因素;(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段,有望以南海为基点,开始拓展到周边大洋,通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台,以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。     

21世纪的大洋钻探——IODP

人类在地球科学方面已取得了相当大的成就,但就研究范围而言,却仅仅触及了地球的表层。IODP是一项国际性的大洋钻探计划,预期将于2003年10月正式开始实施。IODP将运用新的科学方法、科技设备,使人类对大洋底乃至整个地球系统得出更深、更广的认识。简单介绍了IODP的由来、组织机构、钻井技术、前期科学目标及中国的深海研究现状,提出中国参与IODP的必要性和可行性。通过了解21世纪的IODP在研究课题及研究技术方面的最新动态,不仅有助于我国根据国际动态调整深海研究的方向,制定符合我国需求的研究计划,而且有助于我国把握参与21世纪IODP的时机和策略,迎接“海洋世纪”的挑战,从而逐步实现“从地学大国走向地学强国”的目标。     

爆破挤淤产生的悬浮物输移扩散模拟研究

爆破挤淤是处理淤泥质软基的常用方法,而研究由此产生的悬浮泥沙的输移扩散对于评价施工对工程区水环境的影响有重要意义。在对爆破挤淤产生的悬浮泥沙对水环境影响初步分析的基础上,就防波堤地基爆破挤淤处理产生的悬浮泥沙在波浪、潮流共同作用下的输移扩散过程进行了数值模拟,并对爆破挤淤后悬浮泥沙输移扩散规律进行了探讨,指出爆破挤淤对水域附近的生态环境有一定影响,但影响范围并不大,且持续的时间亦不长。