Strong variation in weathering of layered rock maintains hillslope‐scale strength under high precipitation          下载免费PDF全文

Jennifer Von Voigtlander  Marin K. Clark  Dimitrios Zekkos  William W. Greenwood  Suzanne P. Anderson  Robert S. Anderson  Jonathan W. Godt 《地球表面变化过程与地形》2018,43(6):1183-1194

The evolution of volcanic landscapes and their landslide potential are both dependent upon the weathering of layered volcanic rock sequences. We characterize critical zone structure using shallow seismic V_p and V_s profiles and vertical exposures of rock across a basaltic climosequence on Kohala peninsula, Hawai’i, and exploit the dramatic gradient in mean annual precipitation (MAP) across the peninsula as a proxy for weathering intensity. Seismic velocity increases rapidly with depth and the velocity–depth gradient is uniform across three sites with 500–600 mm/yr MAP, where the transition to unaltered bedrock occurs at a depth of 4 to 10 m. In contrast, velocity increases with depth less rapidly at wetter sites, but this gradient remains constant across increasing MAP from 1000 to 3000 mm/yr and the transition to unaltered bedrock is near the maximum depth of investigation (15–25 m). In detail, the profiles of seismic velocity and of weathering at wet sites are nowhere monotonic functions of depth. The uniform average velocity gradient and the greater depths of low velocities may be explained by the averaging of velocities over intercalated highly weathered sites with less weathered layers at sites where MAP > 1000 mm/yr. Hence, the main effect of climate is not the progressive deepening of a near‐surface altered layer, but rather the rapid weathering of high permeability zones within rock subjected to precipitation greater than ~1000 mm/yr. Although weathering suggests mechanical weakening, the nearly horizontal orientation of alternating weathered and unweathered horizons with respect to topography also plays a role in the slope stability of these heterogeneous rock masses. We speculate that where steep, rapidly evolving hillslopes exist, the sub‐horizontal orientation of weak/strong horizons allows such sites to remain nearly as strong as their less weathered counterparts at drier sites, as is exemplified by the 50°–60° slopes maintained in the amphitheater canyons on the northwest flank of the island. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

古元古代大氧化事件(GOE)前后海洋环境的变化: 来自华北条带状铁建造(BIF)岩相学和地球化学的证据^*          下载免费PDF全文

张连昌  兰彩云  王长乐  彭自栋  佟小雪  李文君  董志国 《古地理学报》2020,22(5):827-840

条带状铁建造(BIF)是形成于前寒武纪海洋中的化学沉积岩,记录了古海洋氧化还原状态的重要信息。华北克拉通广泛分布的新太古代和古元古代BIF,是了解古元古代大氧化事件(GOE)前后古海洋氧化还原环境变化的理想对象。初步研究表明,华北克拉通新太古代BIF主要为磁铁矿型氧化物相和硅酸盐相,极少数出现碳酸盐相;古元古代BIF包括赤铁矿型和磁铁矿型氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相,其中赤铁矿相是古元古代BIF独有的。以上矿物学特征表明,新太古代和古元古代水体的氧化还原条件是不同的。华北克拉通新太古代BIF的稀土元素组成缺乏强烈的负Ce异常,反映同期海水氧含量非常低,为缺氧状态; 但少量BIF也包含有负Ce异常,同时具有较大变化范围的Th/U值,指示新太古代海洋的局部水体氧含量相对较高,呈弱氧化状态。与新太古代BIF相比,古元古代BIF的Ce异常变化较大,包括无异常、正异常和负异常,尤其是赤铁矿相BIF具明显的负Ce异常,表明古元古代水体的氧含量和氧化还原结构已发生了明显变化; 结合华北克拉通BIF的Ni/Co、V/(V+Ni)和Th/U等比值特征,认为古元古代海洋呈次氧化—氧化环境。新太古代BIF 强烈富集重铁同位素,S同位素非质量分馏效应较为明显;而古元古代BIF相对富集轻铁同位素,S同位素非质量分馏效应不明显。综上,新太古代海洋环境整体缺氧,但局部可能存在氧气“绿洲”,暗示光合产氧作用在太古代晚期已经存在;大氧化事件期间及之后的古海洋总体具上部氧化、下部还原的分层特征。  相似文献   

关中盆地浅层地热能赋存规律及资源量估算     

周阳  洪增林  张卉  曹晓凡  穆根胥 《中国地质调查》2020,7(2):21-29

通过野外地质调查及室内综合研究,分析了关中盆地浅层地热能的开发利用情况、赋存特征和形成模式,并对资源量进行了估算,总结了盆地不同地貌单元、不同岩性的岩土体热物性参数特征,计算了区域恒温带深度和浅层大地热流值。关中盆地地热能的形成模式主要为热传导型和热对流型: 热传导型地热资源主要分布于西安凹陷、固市凹陷等完整地质块体内; 热对流型地热资源主要分布于深大断裂直接沟通地表的区域以及断裂带周边区域。采用层次分析法对关中盆地浅层地热能进行适宜性分区,认为关中盆地整体属于地埋管地源热泵系统适宜区或较适宜区,地下水地源热泵系统适宜区和较适宜区主要分布在盆地中部漫滩区和阶地区。利用热储法,计算关中盆地浅层地热能热容量为1.38×10¹⁶ kJ/℃,浅层地热能储量巨大,开发利用前景优良。  相似文献   

库车坳陷克深气田致密砂岩储层构造裂缝形成序列与分布规律     

王珂  杨海军  李勇  张荣虎  杨学君  王俊鹏 《大地构造与成矿学》2020,(1):30-46

综合采用岩心、薄片和成像测井等资料,对库车坳陷克深气田白垩系巴什基奇克组构造裂缝的形成序列、分布规律和影响因素进行了研究。结果表明:剪切裂缝和张性裂缝在克深气田均有发育,以直立缝和高角度缝为主,主要形成于近南北向的挤压作用、背斜弯曲拱张作用和异常流体高压作用,微观裂缝切穿胶结物和部分颗粒,早期充填构造裂缝可在后期构造应力和异常流体高压作用下重新裂开成为有效裂缝。克深气田发育3期构造裂缝,其中第3期构造裂缝的形成时间与天然气大量充注期吻合,是工业规模性气藏形成的关键因素。单个断背斜高部位的构造应力低于背斜翼部,因此背斜高部位的构造裂缝线密度相对较低,但背斜弯曲变形使裂缝开度较大,有效性好,单井的无阻流量较高;翼部和断层附近构造裂缝线密度较大,但开度较小,有效性差;构造应力、岩石强度和变形时间的不同造成了构造裂缝特征在各气藏之间具有差异性。储层中部第3砂层组的构造裂缝发育程度中等,充填程度相对较低,并且平面上分布连续,可形成连片分布的储层“甜点”区,应成为克深气田开发中的重点层位。对克深气田构造裂缝起主要贡献作用的为水下分流河道和河口坝微相的粉‒细砂岩。  相似文献   

国内外割心钻具研发概况与分析          下载免费PDF全文

李鑫淼  梁健  尹浩  王志刚  梁楠 《探矿工程》2020,47(7):47-55

在松散、松软、破碎等复杂地层钻进时，与常规取心技术相比，割心技术能够获得更高的岩心采取率。国内外研发的割心钻具主要包括双动双管、单动双管和绳索取心割心钻具3种，钻具研发的关键点主要包括岩心爪结构设计和加压方式选择。从钻具研发情况看，三角形岩心爪具有良好的闭合性能，液力加压能够实现对割心压力的准确控制，绳索取心割心钻具钻进效率较高，但研发难度相对较大。本文详述了国内外割心钻具的结构设计特点及取心操作流程，分析了钻具设计原理的优缺点，提出了割心钻具发展趋势，为割心钻具的优化设计奠定了基础。  相似文献   

西昌市泸山地区典型火后泥石流特征与成因机制研究——以响水沟左岸3^#支沟为例     

铁永波  徐如阁  刘洪  王家柱  巴仁基  向安平  杨剑  欧阳渊  张玙  王宏 《中国地质调查》2020,7(3):82-88

2020年3月30日,四川省凉山州西昌市经久乡发生森林大火,山火燃烧后形成的山火灰和烧焦土体在强降雨作用下极易启动形成泥石流,给西昌市泸山、琼海景区生态环境及当地百姓生命财产安全带来潜在地质灾害风险。以西昌市安哈镇响水沟左岸3^#支沟为例,采用野外调查、无人机航拍、地球物理探测、现场及室内实验等手段,对2020年5月1日该沟发生的火后泥石流流体特征、动力学参数及成因机制等开展研究,系统分析了山火及降雨过程对该次火后泥石流形成的影响机制。该成果可为系统认识西昌泸山“3·30”山火地区火后泥石流的运动特征、物源规模、激发雨量及其发展趋势研判提供科学参考。  相似文献   

高效钻杆润滑脂研制及其在川藏铁路勘察中的应用          下载免费PDF全文

熊正强  陶士先  张德龙  邹志飞 《探矿工程》2020,47(11):7-11

针对地质钻探深孔或水平孔失返性漏失时钻具磨损及钻进效率低的问题，以白油、钠基稠化剂与粘结性材料等为原料，采用一步法研制了一种高效钻杆润滑脂，并在川藏铁路昌都段定测勘察水平孔现场应用中取得显著效果，有力支撑服务了川藏铁路大位移水平孔施工。室内评价及现场应用结果表明，该润滑脂具有耐低温（-16 ℃）、易涂抹、良好的粘附性与润滑性以及高性价比特点，能长时间保护钻具，而且其润滑效果与国外同类产品相当。  相似文献   

渤海湾盆地南堡凹陷南部深层沙一段优质碎屑岩储层特征及成因机制     

赵晓东  时阳  文雯  李亮  张博明  陈刚强 《地质论评》2021,67(3):67040015-67040015

利用岩芯、薄片、扫描电镜和分析化验等资料,对南堡凹陷南部深层古近系沙一段（沙河街组一段）优质碎屑岩储层特征进行了分析并揭示其成因机制。研究表明：①南堡凹陷南部沙一段优质碎屑岩储层属于低孔中渗储层,发育原生孔隙、次生孔隙和微裂缝;②沙一段沉积期处于强水动力沉积环境,辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体普遍发育,岩性主要为中粗砂岩、含砾砂岩和砂砾岩等粗岩性,岩石类型主要为岩屑长石砂岩,石英、岩浆岩岩屑等刚性组分含量高,储层在强压实作用下仍保留了局部原生残余粒间孔,部分刚性组分强压条件下形成微裂缝;③沙一段与东三段为区域不整合接触,大气水的酸性流体在成岩初期以及烃源岩成熟之后产生的有机酸在成岩后期通过油源断裂和不整合面进入储层,造成长石、易溶碎屑等组分溶蚀形成次生孔隙,溶蚀作用不仅增加孔隙空间,而且扩大喉道宽度。结论认为：粗岩性和高刚性颗粒含量为原生孔隙的保存提供了物质基础;油源断层、不整合面为酸性流体的进入提供路径,促进了次生孔隙发育。  相似文献   

准噶尔盆地车排子北部地区沙湾组碳酸盐胶结物差异性分布控制因素     

赵晓东  杨少春  鞠小玉  陈刚强  许涛 《地质论评》2021,67(3):736-751

通过铸体薄片、AxioVision图像分析、岩芯常规分析、地层水测试等方法,在明确了碳酸盐胶结物类型的基础上,采用多方法进行了碳酸盐胶结物含量的测定,探讨了准噶尔盆地车排子地区北部沙湾组碳酸盐胶结物差异性分布控制因素,并揭示了其对储层物性、油水分布的影响。研究表明,车北地区沙湾组储层中发育大量的早期碳酸盐胶结物,不均匀充填部分原生粒间孔,具有强烈的非均质性;在岩芯常规测定碳酸盐胶结物含量的基础上,利用多次数、多视域的AxioVision图像分析补充测定了碳酸盐胶结物含量,与岩芯常规测定结果对比相对误差-0.14,弥补了数据点的不足。碳酸盐胶结物含量平面上具有"北高南低"的差异性分布特征,胶结物形成于封闭性好、水体交替停滞的还原环境中,地层水Ca~(2+)含量的差异决定了碳酸盐胶结物分布的差异,而地层水Ca~(2+)含量的差异主要受古地貌控制,古高地水体较浅易富集Ca~(2+)是CaCO_3沉淀的良好场所,沉积微相在局部井区起到一定的控制作用。碳酸盐胶结物差异性导致研究区储层物性具有"双峰值"特征,并造成了高黏超稠油油藏复杂的油水分布关系。  相似文献   

冲击地压关键层远程区域水力压裂防治技术          下载免费PDF全文

黄澎涛 《探矿工程》2021,48(S1):187-194

针对我国目前冲击地压防治工程人员身处冲击危险区域,无法实现区域先行、超前治理的局面,论文提出了矿井冲击地压关键层远程钻孔水力压裂防治技术。分析了我国冲击地压矿井的地质条件和近几年重大冲击地压灾害的特点,认为华北石炭—二叠系煤田和侏罗系煤田很多冲击地压煤矿煤层上覆地层,普遍发育厚层坚硬的砂岩关键层,能量的释放符合冲击地压形成的“3因素”理论。经论证,关键层脆性强,硬度大,易于压裂,利用水力压裂法解除地应力是合适的;井下长钻孔、地面深孔和地面导斜钻孔的施工技术和钻孔水力压裂技术已成熟,实现远程钻孔水力压裂区域性的防治冲击地压是可行的。工业性试验显示,井下长钻孔顺层分段水力压裂长度可达800 m,水压可达40 MPa,裂缝半径为40 m;地面垂直钻孔分段压裂深度可达3000 m,压裂段高>100 m,压力达80 MPa,裂缝半径为100~200 m;地面导斜钻孔水平顺层段长度达1000 m,压力达80 MPa,裂缝半径为100~150 m;压裂前后煤体应力或支架压力的检测数据对比显示,压裂后的应力较压裂前降低了10 MPa以上,满足区域治理的要求,钻孔远程水力压裂在防治冲击地压上较传统方法具有显著超前优势、区域优势、效率优势、安全优势和环保优势,可以做到冲击地压防治区段的无人化,满足区域先行、超前治理的国家要求。  相似文献