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基于锶同位素的亚热带典型岩溶动力系统降雨条件下岩溶作用速率及其意义 总被引：1，自引：0，他引：1
岩溶动力系统中微量元素及其同位素是指示岩溶动力系统运行过程及其环境意义的重要指标。本研究以我国南方亚热带地区典型岩溶动力系统为研究对象,利用高分辨率监测及采样方法研究了暴雨期昼夜尺度上岩溶泉水微量元素Sr及其同位素的变化特征,计算了暴雨条件下的岩溶作用速率。研究结果表明CO_2效应和稀释效应是降雨初期泉水水化学变化的主要控制机制,随后随着流量的持续上升,稀释效应占主导地位。降雨所导致的稀释效应对泉水Sr含量变化影响非常明显,但对岩溶泉水n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)同位素的影响非常有限。降雨期岩溶动力系统内持续的岩溶作用,维持了泉水相对稳定的n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)值特征。通过质量平衡方程计算表明暴雨期内补给的雨水溶蚀灰岩来源的n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)只占泉水总输出n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)的24.3%,当期补给的雨水所引发的CaCO_3净溶蚀速率为0.136 mg/(cm~2·d),其所产生的碳汇通量为1.01 t CO_2。这一结果初步确定了岩溶动力系统中"老水"和新近补给的雨水所导致的溶蚀速率差异和碳汇量差异,这为准确计算降雨诱发的岩溶溶蚀速率和碳汇量准确计算具有十分重要的意义。 相似文献
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裂隙岩溶含水系统溢流泉演化过程的数值模拟 总被引：5，自引：5，他引：0
本文利用非连续裂隙网络介质模型,耦合水动力条件和碳酸盐溶蚀动力条件,建立岩溶含水系统演化的数学模型,并用数值法进行模拟分析。在已建数值模型基础上,构造了两组实例模型(降水入渗补给的裂隙岩溶含水系统和河流补给的裂隙岩溶含水系统)来研究裂隙岩溶系统中溢流泉早期演化过程。模拟发现,裂隙岩溶含水系统演化过程中,裂隙不断被溶蚀拓宽,致使系统中潜水位不断下降,许多小泉被疏干;同时不同裂隙之间存在溶蚀差异,在潜水位及优势通道附近的裂隙溶蚀速度快,而其它位置则相对慢得多,差异溶蚀促使系统形成优势溶管,优势溶管逐渐袭夺水流,形成大泉。另外对比两模型发现,降水入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道从汇向源发育;而河流入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道则由源向汇发育。 相似文献
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降雨对裂隙型岩溶含水系统演化影响的数值模拟研究 总被引：5，自引：5，他引：0
本文在构建有降雨入渗及河流补给的裂隙型岩溶含水系统的概念模型基础上,采用有限差分数值方法,利用裂隙渗流立方定律及Dreybort（1996）经过实验总结出的碳酸钙溶蚀经验公式,定量地计算了裂隙型岩溶含水系统经过10 000年溶蚀的演化形态及岩溶泉的变化。模拟发现,岩溶含水系统的溶蚀主要发生在降雨入渗面处、河流补给处和岩溶泉的出露点附近。随着溶蚀的进行,岩溶含水系统的潜水位不断下降部分岩溶泉被疏干,通过计算岩溶泉汇流管道的隙宽变化,发现岩溶含水系统会出现明显的差异性溶蚀。在模拟过程中调节降雨量的大小发现降雨入渗对有河流补给的岩溶含水系统的演化影响并不显著。 相似文献
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岩溶含水层具有高度的非均质性和各向异性,为定量识别济南泉域岩溶含水层发育状况,通过选取泉域岩溶水补给区和排泄区的地下水位动态数据,采用相关分析和频谱分析,研究其对降雨补给的响应特征.地下水位-降雨量的自相关和互相关分析表明,系统对降雨输入信号的敏感程度自补给区至排泄区逐渐降低,但记忆作用逐渐增强.相位分析结果表明泉域地下水位对降雨信号的响应存在滞后现象,自补给区至排泄区滞后时间逐渐延长,补给区地下水位与降雨具有更好的线性相关性.交叉振幅分析结果表明补给区地下水流中快速流约占20%~30%,而在排泄区快速流占比减少至2.5%~10.0%.岩溶含水系统地下水动力条件主要受岩溶发育程度等介质内部结构影响,济南泉域岩溶含水层岩溶发育程度较低,含水介质和水流通道以岩溶裂隙为主,地下水运动以基质流为主. 相似文献
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南天山广泛出露碳酸盐岩地层,其岩溶系统功能取决于岩溶介质结构。通过岩溶调查、分析,揭示该区碳酸盐岩地层中普遍分布溶蚀构造裂缝、层间溶蚀裂缝和溶蚀节理缝,其中溶蚀构造缝密度达1～4条/10 m、面隙率达1.15%～5.71％、缝宽10～500 mm,在岩层中呈网脉状,穿层发育,各种岩溶缝隙组合构成了以岩溶裂隙-溶缝为介质特征的岩溶系统。据此分析溶蚀缝隙体系对降水入渗、水流运移储存的意义,阐明该体系在水循环过程中的导储功能及其利用条件。提出采取工程措施,将岩溶山区的地表径流转化为地下渗流,增加降水入渗补给入渗量;同时减少水资源的蒸发损失,加大山区侧渗径流量,增加盆地边缘区的地下水资源,探索缓解山前塔里木盆地边缘地区水资源紧缺、改善盆缘地区生态环境的新途径。 相似文献
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岩溶水系统演化中河间地块分水岭消失过程的数值模拟分析 总被引：3，自引：0，他引：3
本文通过数值模拟的方法研究了岩溶系统发展演化过程,并对其中分水岭消失现象进行了探讨。岩溶系统发育模拟中,假设裂隙段为光滑平板裂隙,裂隙中的水流处于平流状态,可以应用立方率描述水流在裂隙中的流动规律;碳酸盐岩裂隙的溶蚀过程可以通过溶蚀动力学的经验公式表示,即每个时间步长内,水流都处于稳定流状态。研究结果表明,岩溶系统溶蚀具有差异性,岩溶最为发育的部位位于潜水面附近,而且垂向的裂隙段比水平向的裂隙段发育更为强烈,深部岩溶系统发育缓慢,其裂隙张开度扩展率与潜水面附近的相差8200多倍。差异性溶蚀还造成潜水面附近形成优先水流通道,至分水岭从系统消失时,其强烈的汇水作用使几乎90%的流出量从此优先水流通道排出。分水岭消失时间受河间地块的范围和降雨量的影响,当河间地块的宽度增大至原来的5倍时,分水岭的存在时间几乎延长至原来的10倍,河间地块的范围愈大,分水岭越难以消失;降雨量增加对分水岭消失时间的影响表现出先增加后减小的趋势。 相似文献
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表层岩溶泉的水文水化学特征是认识岩溶含水介质结构的重要手段。基于泉域水文地质调查,2018年对广西环江木连小流域内降水和泉水流量及电导率进行监测,利用端元模型与电导率频率分布分析方法,解析表层岩溶泉径流来源及对降雨的响应特征。结果表明：（1）年尺度上,受驱替作用排泄的水流分别占季节泉、常流泉总径流的32.3%和23%;(2)次降雨过程季节泉和常流泉径流均以驱替含水层中未联通的“旧水”为主,强降雨条件下存在的雨水稀释现象仅约占3.6%;(3)季节泉在次降雨过程中受多重水流补给且对降雨响应敏感,其中管道流和壤中流分别占23%、34.2%,以基质或岩溶裂隙释放的重力水流仅占10.5%,导致持续供水能力较差;（4）常流泉补给来源单一,次降雨过程中主要受到以基质或岩溶裂隙排泄的重力水补给（77%）,具有较高的有效涵养地下水资源功能及供水可持续性能力。 相似文献
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层流—紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化过程的数值模拟方法 总被引：2，自引：2，他引：0
研究岩溶水系统的演化过程对许多资源与环境问题有着重要意义。岩溶地区水资源、油气资源的预测与开发、水土流失成因及防治等课题都与此密切相关。岩溶管道是地下水对裂隙的逐渐溶蚀扩展形成的,岩溶演化初期,所有裂隙宽度不大,流场整体成层流状态。随着溶蚀的进行,一部分裂隙优先扩大使其中的水流进入紊流状态,而另一部分裂隙中水流仍呈层流状态。文章提出一种数值方法,能够模拟层流-紊流共存流场的岩溶演化过程。利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法模拟初始裂隙网络,通过非连续介质方法模拟裂隙网络中的渗流。裂隙扩展的速度通过岩石表面溶蚀速度经验公式计算,使用迭代方法求解层流-紊流共存条件下的水头非线性方程。构建了能够利用解析法求解的模型,把数值解和解析解的结果进行对比,验证了本研究的数值法及软件的可行性。 相似文献
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基于GMS的岩溶山区三维地下水流模式识别 总被引：3，自引：1，他引：2
以高岚河东部多条支沟切割形成的连排型河间地块为研究区,基于1∶5万岩溶水文地质调查成果,利用GIS技术和径流分割,量化岩溶含水系统顶底板高程、获取入渗补给系数及地下水径流量等数据,运用三维地下水流数值模拟及粒子追踪地下水流线的方法,得出了研究区的地下水流模式。其结果表明:研究区地下水流模式主要受区域尺度的势源和势汇控制,局部的地形起伏对地下水位的影响不明显;支沟切割较深的凉伞沟、滩淤河流域,水流驱动力大,有利于局部水流系统的发育;随着东部补给高程的增加,流程逐渐增长,多发育局部水流系统,至山脊附近多发育排泄至高岚河的中间水流系统。当研究区年降雨量由中等的1 021.1 mm降为多年最低的725.5 mm时,由东部补给区排泄至高岚河的中间水流系统增加;在此降雨强度区间,不具备发育越过河间地块的中间或区域地下水流系统。 相似文献
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岩溶化裂隙岩体是普遍发育于自然界中具有初始损伤的岩体。为了研究岩溶化裂隙岩体损伤破坏特征,本文以贵州某地赋存的溶蚀岩体为研究对象,运用损伤力学理论构建岩溶化裂隙岩体在单轴压缩条件下的损伤演化模型,并建立岩溶化裂隙岩体损伤演化方程。采用颗粒流数值软件进行单轴压缩数值试验,进一步研究岩溶化裂隙岩体试件在单轴压缩条件下的损伤演化特征,分析岩溶化裂隙岩体的微观损伤特征。结果表明:岩溶化裂隙岩体的初始损伤主要包括溶蚀损伤和裂隙损伤。岩溶化裂隙岩体的初始损伤随着溶蚀率的增加而增加,最终增加速率趋于平缓;岩溶化裂隙岩体的损伤演化曲线均呈“S”型变化,先缓慢增加,再迅速增加,最后缓慢增加至损伤值1;岩溶化裂隙岩体存在异构特征,导致破坏裂隙起源于具有初始损伤的溶蚀孔洞和裂隙处,随后裂隙经历萌发、扩张和剪切作用、数量和长度增加以及裂隙贯通4个阶段后发生宏观破坏。 相似文献
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构造裂缝发育程度是碳酸盐岩地区构造裂缝定量研究的重要方面,对碳酸盐岩裂缝油气藏的储层预测具有重要意义。论文基于野外地质实际考察,研究岩性、地层厚度、构造性质等因素对构造裂缝的影响,建立比较系统的构造裂缝发育分布规律,建立构造裂缝发育的地质模型。白云岩的裂缝密度明显大于灰岩类的裂缝密度。地层越厚裂缝密度越小,但裂缝规模较大。走滑断裂控制的构造裂缝的裂缝密度与距断裂的距离呈指数关系且存在"断裂控制的裂缝带","断裂控制裂缝带"与断裂的性质、规模和断距等因素密切相关。提出不同性质断裂"断裂控制裂缝带"宽度与断层破碎带宽度的比值K,这个比值的发现对断裂控制的裂缝油气勘探开发具有重要的应用价值。 相似文献
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近年来砂砾岩油气藏勘探不断获得重大发现,使得砂砾岩体成为油气勘探的新领域.当前,砂砾岩体侧重于沉积响应分析,针对其特征的岩相组合划分及差异性探讨较薄弱,缺乏统一划分标准,尤其是在渤海湾盆地渤南低凸起南侧断坡区古近系砂砾岩存在多砾石组分、复合成岩作用影响,极大制约优质砂砾岩储层的分布预测、评价.因为研究区内多物源供给,砾石组分、支撑类型和基质类型多样,基于区内典型钻井岩心、镜下综合观察及扫描电镜分析,提出“以沉积岩、变质岩及岩浆岩三种母岩类型为一级划分标准,支撑类型和基质类型作为二级划分标准”,将砂砾岩岩相划分为三大类、七小类,依次为:（1）以火山岩砾石为主的基质支撑-砂级基质-构造缝-砾岩相、颗粒支撑-砂级基质-砾缘缝-砾岩相、基质支撑-泥级基质-砾岩相,（2）以碳酸盐岩砾石为主的基质支撑-砂级基质-砾岩相、基质支撑-砂级基质-角砾岩相,（3）以变质岩砾石为主的胶结物支撑-砂级基质-含砾砂岩相及颗粒支撑-砂级基质-压实砾内缝-含砾砂岩相.不同砾石类型储层中,基质类型和裂缝发育程度具有明显的差异性,泥质含量高的储层渗透性很差,裂缝发育会改善其孔隙的连通性,并诱导形成砾内溶蚀和基质溶蚀,从而改善储集物性. 相似文献
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塔河地区奥陶系鹰山组碳酸盐岩是塔里木盆地重要的勘探开发目标,分析其储层特征和成因对深层油气勘探具有显著的指导意义。本文基于塔河地区岩心、岩屑、测井和地震等资料,分析了鹰山组碳酸盐岩储层的岩石类型、储集空间类型和储层类型等,对影响鹰山组储层发育的地质因素进行了系统总结,并依此总结了其储层发育的规律和模式。研究认为：鹰山组碳酸盐岩主要以亮晶颗粒灰岩、颗粒泥晶灰岩和泥晶灰岩为主;储集空间以粒间孔隙、晶间孔隙、溶蚀孔隙、裂缝和溶洞为主;储层类型多样,包括裂缝型储层、孔洞型储层、裂缝-孔隙型储层和裂缝-溶洞型储层等。鹰山组储层是古地形、沉积作用和成岩作用等共同作用的结果。其中：古地形是储层发育的背景,沉积期和表生期的古地形具有不同的作用;沉积作用是储层形成的基础,不同沉积相带岩石孔渗差异明显;成岩作用控制了储层的形成,最关键的成岩作用是溶蚀作用和破裂作用,多期多次多类溶蚀作用是储层形成的关键,破裂作用促进了储层的形成。 相似文献
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通过场发射环境扫描电子显微镜,背散射电子衍射,X射线能谱,X衍射等分析手段对马朗凹陷芦草沟组源岩油储层储集空间类型及其特征与成因进行研究。结果表明,该区源岩层的储集空间可分为5大类:原生孔,包括粒间孔、晶间孔;次生溶蚀孔隙,包括粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、溶蚀缝和基质型溶蚀孔隙;有机质热演化生烃残留孔;裂缝,包括构造缝和非构造缝;纹层间由于岩石物理性质差异形成滑脱缝和破裂缝。从微观孔隙结构分析,各类微孔隙、微裂缝是源岩中烃类的主要储集空间,裂缝、微裂缝起主要的输导作用,改善储层渗透性。 相似文献
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新疆巴楚地区走滑断裂对碳酸盐岩构造裂缝发育的控制 总被引：5，自引：0，他引：5
走滑断裂如何控制附近构造裂缝的发育程度是碳酸盐岩地区构造裂缝定量研究的重要内容,对碳酸盐岩裂缝油气藏的储层预测具有重要意义。通过对野外测量的测量面距断裂的距离和构造裂缝面密度的定量关系进行统计分析,发现新疆巴楚地区的2条走滑断裂(张扭性皮羌走滑断裂和压扭性西克尔走滑断裂)控制的构造裂缝的密度与距断裂的距离呈指数关系,即远离断裂,裂缝密度呈指数下降,且存在一个裂缝密度骤减的范围,这个范围内为断裂控制的裂缝带;范围以外为区域控制的裂缝带,此带裂缝密度变化缓慢,相对稳定。新疆巴楚碳酸盐岩地区压扭性走滑断裂控制的构造裂缝的带宽与走滑断距的比值是张扭性走滑断裂的10倍以上,说明碳酸盐岩地区压扭性走滑断裂控制的构造裂缝带远比张扭性断裂控制的宽,压扭性走滑断裂附近的构造裂缝相对更发育,更有利于裂缝型碳酸盐岩储层的发育。 相似文献
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岩溶地区地下发育着大量的溶洞和地下河管道,地下水流状态既有层流也有紊流,而紊流是溶洞管道形成的重要条件。紊流的形成受到岩石初始裂隙的影响,初始裂隙的张开度、分布、走向、迹长、密度等因素都影响着裂隙发育过程中水流状态的变化。通过对不同统计特征的初始裂隙网络进行水流和溶蚀的数值模拟发现,以张开度标准差反映的裂隙网络非均匀性越强,模拟紊流出现的时间就越早;主要裂隙的存在使裂隙网络的非均性增强,主要裂隙与水力梯度总方向的角度越小,紊流出现的时间就越早;当裂隙平均迹长过小时会导致裂隙连通性较差,影响裂隙水流和溶蚀作用;裂隙密度,尤其是主要裂隙密度,对岩溶发育的影响较大。相对于次要裂隙,如果主要裂隙密度偏小,紊流形成时间会大大增加,甚至很难形成紊流。当初始裂隙张开度小于0.001 cm,增大水力梯度仍没有紊流发生,岩溶几乎不发育。 相似文献
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综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法,对石油充注鄂尔多斯盆地东南缘三叠系延长组砂岩储层后的成岩反应系
统进行了研究,揭示了石油充注对储层成岩环境的改变在一定程度上影响了本区储层成岩作用的演化。研究表明,该区延
长组长石砂岩储层在石油充注后有机酸和CO2大量出现,pH值降低,促进了岩石骨架颗粒长石的溶解,导致了次生孔隙的发
育,增强了储层的储集性能,但未能增加石英的溶解度;但是由于含油饱和度偏低,石油的充注使成岩环境的变化仅在很
小程度上抑制伊利石的生长,并没有完全阻止伊利石的生长,伊利石“搭桥”胶结孔隙,一定程度上降低了储层的储集性
能;同时石油的充注也使成岩早期形成的碳酸盐胶结物出现溶解,当成岩温度>100℃时,有机质热演化产生较高的CO2分
压,缓冲了pH值使含铁碳酸盐大量沉淀从而使储层致密化。石油充注对储层的这些影响对下一步的储层评价提供了重要依
据。 相似文献