南海北部冷泉碳酸盐岩研究进展及其对大洋钻探选址的指导意义

冷泉系统在大陆边缘海域中广泛发育,我国的南海北部海域因其独特的地质条件成为了研究冷泉系统的天然实验室。在冷泉系统中,由于甲烷厌氧氧化作用的存在,极大地促进了碳酸盐岩等自生特征矿物的形成。而自生碳酸盐岩继承了冷泉环境中的地球化学特征,是记录冷泉活动信息的优良载体。近十几年以来,国内外科学家对南海北部冷泉碳酸盐岩进行了大量的研究,取得了一系列的成果,但有关南海北部碳酸盐岩最新研究成果的整体认识和未来的研究方向仍缺乏相应的汇总分析。因此,本文对近年来南海北部冷泉碳酸盐岩的相关研究成果进行了综述。目前研究主要关注冷泉碳酸盐岩的成岩过程及其环境影响,包括流体来源、氧化还原环境、元素循环等,而有关冷泉活动对全球变暖和碳循环影响的研究较少;同时大多研究基于单一期次的冷泉活动,有关地质历史时期的冷泉活动鲜有报道。本文在对已有研究基础上进行综述,认为未来需要在南海北部合适的区域进行大洋钻探,重建地质历史时期以来的冷泉活动,探讨其对全球变暖和碳循环的影响。基于前期的工作成果,笔者认为琼东南海域和东沙海域冷泉区是对地质历史时期冷泉活动进行深入研究的理想区域。     

湖泊沉积碳酸盐氧同位素影响因素的定量评估

湖泊自生碳酸盐 δ18O是重建湖泊演化历史的重要代用指标, 然而由于湖泊沉积物质来源的多元性和沉积过程的复杂性, 所获沉积物碳酸盐的 δ18O往往具有多解性。在嘎顺诺尔古湖相沉积小狐山剖面, 其剖面590~500cm层段湖泊沉积物碳酸盐矿物中的方解石逐渐被白云石取代, 同时碳酸盐 δ18O呈现异常偏重趋势, 其幅度达6.1 ‰。本文以此为例, 通过对沉积物碳酸盐矿物类型和碳酸盐 δ18O的分析, 结合沉积物粒度、TOC和有机碳同位素等代用指标, 对碳酸盐 δ18O的影响因素进行了定量评估。对小狐山剖面而言, 结果显示湖水蒸发浓缩效应和碳酸盐矿物相变均会导致碳酸盐 δ18O发生变化, 其中碳酸盐矿物相变引起的分馏作用是影响 δ18O发生非环境效应的最主要因素之一。小狐山剖面沉积物中白云石较方解石富集 δ18O约7.65 ‰ ~11.02 ‰, 由此估算白云石与方解石之间的分馏作用可以解释 δ18O波动约70%。本文研究结果揭示了自然条件下生成的不同碳酸盐矿物相变存在氧同位素分馏, 在进行古环境重建的过程中必须对此进行重视和评估。     

四川盆地中侏罗统沙溪庙组钙质结核的碳、氧同位素特征

四川盆地中侏罗世是恐龙最为繁盛的时期,该时期的沙溪庙组中广泛分布有成土作用形成的钙质结核,对此钙质结核的碳、氧同位素组成进行分析,结果表明,钙质结核的δ18O值在-10.50‰～-7.783‰(PDB)之间,平均值为-9.34‰,δ13C值在-9.30‰～-5.07‰(PDB)之间,平均值为-7.06‰。钙质结核的δ13C值表明这一时期四川盆地的植被以C3植物类型为主;利用Cerling的模型,推测大气CO2的浓度(分压)在1 400 ppmV～2 800 ppmV之间。中侏罗世沙溪庙组钙质结核的碳同位素组成为重建恐龙生活时代的古生态环境提供了地球化学方面的资料。     

西沙海区新近纪碳酸盐岩台地地震响应特征和控制因素

利用西沙海域最新采集的高分辨率二维地震资料及钻井资料,结合前人研究成果,建立了西沙海区高精度层序地层格架;并在西沙海区新近纪识别出点礁、塔礁、台地边缘礁和环礁这4种不同类型生物礁,总结了不同生物礁的地震反射特征。早中新世时,西沙碳酸盐岩台地开始发育,台地数量较少且规模有限;中中新世,随着海平面的持续上升,海平面上升速率和碳酸盐岩的生长速率接近,此时碳酸盐岩台地发育规模达到最大;晚中新世以后,海平面继续上升,海平面上升速率远大于碳酸盐岩的生长速率,随着水深的快速增加,台地进入淹没阶段,不适合碳酸盐岩台地及生物礁发育,仅在部分构造高部位继续发育,生物礁主要为大型的环礁。控制西沙碳酸盐岩台地发育的影响因素为构造作用和相对海平面变化。     

叠前方位各向异性技术在潜山储层裂缝预测中的应用

裂缝型碳酸盐岩储层非均质性极强,储层类别以高角度缝为主。在油田开发中如何精准刻画储层空间展布特征,寻找构造高部位剩余油是亟需解决的难题。通过叠前方位各向异性技术对潜山中小型裂缝进行预测,结合地层微电阻率扫描成像（FMI）裂缝解释结果进行标定和分级刻画,进一步应用三维可视化及自动追踪技术实现对储集裂缝体的空间定量雕刻,精准落实裂缝体空间分布及连通性。该技术在某油田的实际应用结果表明,使用该方法预测的裂缝体结果与后续实际验证井的钻遇情况相符。此研究对开发后期高含水潜山裂缝型油藏有效挖潜剩余油具有很好的指导作用。     

南海北部陆缘盆地与坎坡斯盆地

我国南海是西太平洋最大的边缘海,其北部陆缘盆地深水区位于琼东南与珠江口盆地南侧.通过对该地区烃源条件、储层条件、圈闭条件及成藏模式等的初步研究,认为其具有良好的石油地质条件,有效勘探面积和勘探潜力巨大,具有良好的勘探前景.坎坡斯盆地位于巴西大西洋大陆边缘,是一个中生代到古新近纪含油气盆地,其内部的Garoupa, Carapeba, Namorado, Roncador, Marlim等深水油田的地质储量十分丰富,随着各个油田开发的深入,对该地区的深水含油气系统有了更加清晰的了解.本文通过两个地区在构造演化,烃源条件,储层条件,圈闭条件以及成藏模式的对比研究,对南海北部陆缘盆地深水区有了进一步的认识.     

X射线衍射分析在西沙群岛琛航岛碳酸盐沉积地质学中的应用

本文在琛航岛碳酸盐沉积物样品Ｘ射线定量分析的基础上，对分析结果做了认真总结，分析和对比，得出了较有价值的规律，为现代生物礁相碳酸盐沉积作用，地层划分提供了有力的数据资料。     

迎接地球科学的春天

通过水化学、碳稳定同位素和碳酸盐沉积物沉积速率的对比分析 ,发现在贵州乌江渡坝址灌浆廊道中存在两种不同类型的碳酸盐沉积物 ,即 :放CO2 型和吸CO2 型。前者如通常岩溶洞穴中所见 ,是天然条件下岩溶作用的产物 ;而后者则很特殊 ,它是灌浆帷幕和混凝土发生碳酸盐化的结果。由于碳酸盐化时自大气迅速吸入CO2 ,使得廊道中CO2 浓度降低 ,并每年可产生高达 10cm的碳酸盐沉积物。考虑到世界范围内水泥的大量使用 ,水泥或混凝土碳酸盐化的环境意义 ,即在全球碳循环的研究中对大气CO2 沉降的贡献是不容忽视的。据初步估算 ,该碳贡献量每年约 1亿t左右。     

Analysis of the maximum discharge of karst springs

Analyses are presented of the conditions that limit the discharge of some karst springs. The large number of springs studied show that, under conditions of extremely intense precipitation, a maximum value exists for the discharge of the main springs in a catchment, independent of catchment size and the amount of precipitation. Outflow modelling of karst-spring discharge is not easily generalized and schematized due to numerous specific characteristics of karst-flow systems. A detailed examination of the published data on four karst springs identified the possible reasons for the limitation on the maximum flow rate: (1) limited size of the karst conduit; (2) pressure flow; (3) intercatchment overflow; (4) overflow from the main spring-flow system to intermittent springs within the same catchment; (5) water storage in the zone above the karst aquifer or epikarstic zone of the catchment; and (6) factors such as climate, soil and vegetation cover, and altitude and geology of the catchment area. The phenomenon of limited maximum-discharge capacity of karst springs is not included in rainfall-runoff process modelling, which is probably one of the main reasons for the present poor quality of karst hydrological modelling. Electronic Publication