洞穴滴水、石笋中元素及元素比值对气候环境变化响应的研究进展     

马源  殷建军  袁道先 《地质论评》2022,68(5):1897-1911

滴水/石笋元素是除δ18O和δ13C,研究气候环境变化的又一重要代用指标。外界气候环境变化通过改变表层岩溶带和岩溶含水层中的水文环境,甚至洞穴环境,进而影响元素的溶解、运移和沉淀过程,从而使得滴水/石笋中元素表现一定的变化规律。本文通过分析影响洞穴滴水元素及元素比值变化的因素：元素来源、水—岩相互作用和滞留时间、差异性淋滤、先期碳酸盐沉淀及分配系数的基础上,从元素对岩溶区“二元结构”和极端天气/气候事件响应的角度,探讨了滴水/石笋中元素的气候环境指示意义。取得了以下认识：① 强降水带来的冲刷作用和溶解作用,促进土壤和基岩中元素、胶体和天然有机质（NOM：Natural Organic Matter）等物质在短时间内快速溶解和运移,使滴水中元素含量增加;但随着降水增多带来的稀释作用,使得滴水/石笋中Mg,Sr和Ba等元素含量降低,因此,单一元素的解译较为复杂;② 基岩/溶液中元素溶解和沉积的差异,导致元素相对含量的变化,使得元素X/Ca值对外界环境的响应具有一致性,尤其是Mg/Ca和Sr/Ca值：在干旱条件下,降水减少导致方解石先期沉积（PCP：Prior Calcite precipitation）作用增强,使Mg/Ca和Sr/Ca值增大。但目前存在着一些问题：① Mg/Ca和Sr/Ca值变化对强降水事件的响应并不明显,可能与新、老水混合及元素溶解过程中的溶解比例差别不大有关;② 多源、多期混合水源会导致洞穴滴水元素对极端事件响应减弱;③ Mg/Ca和Sr/Ca的变化为解释δ18O的“雨量效应”及“源效应”提供了见解,但元素变化能否反映季风强度的变化,仍有待进一步的研究。基于以上认识,笔者提出开展更加系统的大气—土壤—包气带—洞穴的监测;开展更高分辨率、更长时间尺度的洞穴监测;开展多区域、多洞穴系统对比研究来更加深入地开展洞穴石笋元素研究。  相似文献   

河北保定岩溶地热结垢过程模拟及防垢对策     

何雨江  刘肖  邢林啸  谭现锋  卜宪标 《地学前缘》2022,29(4):430-437

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。  相似文献   

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     

王根久  宋新民  刘波  石开波  刘航宇 《地学前缘》2022,29(5):483-496

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。  相似文献   

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^*          下载免费PDF全文

蔡青松  杨光亮  范育新  颜雪域  高敏敏  张青松  王荣华  郭雪莲 《古地理学报》2022,24(3):583-598

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。  相似文献   

塔河地区奥陶系鹰山组储层特征及其主控因素     

史江涛  郝君明  王小雷 《吉林大学学报(地球科学版)》2022,52(2):348-362

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   

层序地层学研究进展:国际层序地层学研讨会综述   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

姜在兴 《地学前缘》2012,19(1):1-9

结合"国际层序地层学研讨会"的相关内容,阐述了层序地层学理论和技术方法研究的进展;内容包括碎屑岩层序地层学(涉及海相、湖相、河流相等)、碳酸盐岩层序地层学、煤和其他沉积物层序地层学、层序地层标准化等领域的重要研究成果及其在常规油气与非常规油气勘探中的应用。最后指出了层序地层学未来的发展趋势,主要为研究方法标准化及应用地区特殊化,尤其要加强深水层序、碳酸盐岩层序、层序模拟等方面的研究。  相似文献   

Heterogeneous aquitard properties in sedimentary successions in the Apennine chain: case studies in southern Italy     

Emma Petrella  Fulvio Celico 《水文研究》2009,23(23):3365-3371

The aim of this study was to analyse the hydrogeologic role of siliciclastic deposits and marly‐clayey‐calcareous successions within the carbonate Apennine chain (southern Italy). The study was carried out along the northern part of the Matese carbonate massif through (1) the hydraulic characterization of siliciclastic rocks in a test site, by means of Lugeon tests, and (2) the identification of the groundwater flow system discharging at an important spring located within a marly‐clayey‐calcareous succession in a second test site, by means of isotopic investigations. The results showed that the investigated siliciclastic deposits and marly‐clayey‐calcareous successions may allow significant groundwater discharge from carbonate aquifers. Thus, they do not everywhere behave as aquitard, contrary to the previous model. Instead, groundwater flows through the upper part of these successions, where stress release fracturing enhanced rock permeability in the near‐surface bedrock. Thus, these successions may locally be a new groundwater source within the southern Apennine chain. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

南海东沙东北部甲烷缺氧氧化作用的生物标志化合物及其碳同位素组成   总被引：5，自引：0，他引：5  

于晓果  韩喜球  李宏亮  金肖兵  龚建明  ErwinSUESS  黄永样  吴能友  苏新 《海洋学报》2008,30(3):77-84

南海东沙东北部碳酸盐岩和泥质沉积物中的生物标志化合物组合及其碳同位素组成分析表明,研究区内甲烷缺氧氧化作用(anaerobic oxidation of methane-AOM)发育.研究区内碳酸盐岩中含丰富的AOM标志化合物,2,6,11,15-四甲基十六烷(Crocetane-Cr.)、2,6,10,15,19-五甲基番茄烷(Pentamethylicosane-PMI)和2,6,10,15,19,23-六甲基二十四烷(Squalane-Sq角鲨烷)的13C亏损强烈(δ13C值介于-74.2‰~-119.0‰PDB之间),表明碳酸盐岩形成于AOM,同时反映该研究区曾发生过强烈、持续的富CH₄流体释放活动.柱状泥质沉积物中,AOM生物标志化合物在硫酸岩-甲烷过渡带(SMI-Sulfate-Methane Interface)边界附近相对丰度高,SMI之上样品中含量低,或未检出,表明现代环境在SMI附近有大量嗜甲烷微生物生长,使得深部上升的甲烷被大量消耗,很少有甲烷逸出海底.AOM生物标志化合物可用来指示SMI边界.不同站位、不同岩性AOM生物标志化合物组成(包括碳同位素组成)的差异反映了嗜甲烷古细菌组成的不同.  相似文献   

塔北、塔中地区碳酸盐岩及其原油中的二苯并噻吩类化合物   总被引：4，自引：0，他引：4  

李景贵  郑建京  刘文汇  陈国俊  孟自芳 《沉积学报》2004,22(2):348-353

塔里木盆地塔北、塔中地区四口井(库南1井,轮南46井,塔中12井和塔参1井)寒武-奥陶系12个碳酸盐岩烃源岩(泥灰岩,泥质灰岩和云岩)岩芯样品抽提物芳烃组分中的二苯并噻吩类化合物组成和丰度变化特征可分为三种类型:Ⅰ二苯并噻吩、甲基二苯并噻吩型;Ⅱ二苯并噻吩、甲基二苯并噻吩、二甲基二苯并噻吩+三甲基芴混合物型;Ⅲ二苯并噻吩、甲基二苯并噻吩、二甲基二苯并噻吩和三甲基二苯并噻吩型。研究的塔北、塔中隆起11个海相油二苯并噻吩类化合物分布类型均为二苯并噻吩、甲基二苯并噻吩、二甲基二苯并噻吩和三甲基二苯并噻吩型,和海相烃源岩二苯并噻吩类化合物第Ⅲ种分布类型完全相同。据此推断:塔北隆起8个海相油可能主要来源于塔北轮南地区下奥陶统;塔中隆起3个海相油可能来源于塔中地区中-上奥陶统。  相似文献   

Last glacial emplacement of methane-derived authigenic carbonates in the Sea of Japan constrained by diatom assemblage,carbon-14, and carbonate content     

《Marine and Petroleum Geology》2014

We studied diatom assemblages and CaCO₃ contents of methane-derived authigenic carbonates from the eastern margin of the Sea of Japan and assessed the formation time of these samples. Radioactive ¹⁴C date was determined in selected samples to obtain the maximum age of the time. The results of our study suggest mass formation of carbonate nodules in a glacial period within ∼40 ky, consistent with a published U/Th dating result of carbonate nodules in the study area. Diatom assemblages and contents in the carbonate nodules (abundance of ∼10⁶/g, dominance of neritic-littoral species, warm/cold water species ratio lower than ∼25) differ from the near-seafloor sediments in the study area, which have characteristics of Holocene sediments in the Sea of Japan, and suggest cementation of glacial sediments. Laminated sediments in some nodule samples are glacial sediments because laminations are records of a low sea level period in the semi-enclosed ocean. Similarity of diatom assemblages and contents in all carbonate samples is another evidence of glacial sediments in nodules. Glacial sediments with oceanic cold water species as low as Holocene sediments restricts the sediment age to before 20 cal. ky BP. Carbonate contents higher than 78 wt% suggest the cementation of poorly compacted sediments near the seafloor, and the date of carbonate cementation is, therefore, close to that of the cemented sediments. Most carbonate nodule samples in this study were formed in a glacial period and detection of ¹⁴C restricts this period to within ∼40 ky.  相似文献