塔里木盆地顺北5号走滑断裂及其伴生裂缝的分布控制了储层的形成和油气的运聚成藏。如何选择对裂缝储层响应好的地震属性并用其描述储层的空间展布, 是裂缝型储层预测的研究基础。由于研究区不同尺度断裂裂缝发育规模差异较大及客观上存在地震分辨率的差异, 在实际研究过程中需要采用不同的技术方法及其组合对不同尺度和特征的断裂裂缝进行识别。地震属性对比测试表明倾角约束的高精度相干体和面状特征属性可表征断距超过40 m的大尺度断裂; 分频融合相干和应变能属性可表征断距15~40 m的中尺度断裂; 断裂似然体刻画和缝洞增强体可表征断距15 m以下的小尺度断层和裂缝。然后将典型地震属性与成像测井解释得到的实际裂缝数据及裂缝密度曲线进行相关性拟合, 进而优选出混沌属性、面状属性、结构张量第三分量、分频融合相干4种属性, 并将4种属性融合成新的属性用于裂缝密度体计算, 最后用该方法半定量预测裂缝的分布。裂缝预测结果表明以走滑断裂带中部的压扭性断裂处为中心, 约1.5 km范围的鹰山组下段地层整体裂缝最为发育, 为优势储层勘探开发区。

乌石凹陷M油田主力油组砂体规模较大, 岩性主要为含砾中粗砂岩和砂砾岩, 其次为细砂岩。砂砾岩油层由于受特殊沉积和成岩作用影响, 浅层油层表现为高阻特征, 中深层部分油层电阻率与水层相差不大, 为测井流体性质识别及渗透率定量评价带来较大困难。以核磁、压汞、铸体薄片等实验资料为基础, 从微观研究高阻油层与低对比度油层储层特征的差异, 并且将储层按粒间孔、混合孔、铸模孔分为3类, 建立了M油田储层类型划分标准及渗透率预测模型。结果表明: 孔隙结构的复杂性造成的高束缚水饱和度是导致区域低对比度油层形成的主要原因; 储层分类后渗透率计算精度明显提高, 为油田开发方案的制定与实施及钻后评价奠定了坚实的基础。

为了深入了解塔中区块高温高压裂缝性气藏封堵层失效问题, 基于储层特征和流体特性的深入分析, 结合封堵层微尺度物理结构特征, 对高温高压裂缝性气藏封堵层失效特征进行了研究, 提出了封堵层气蚀剪切失效概念, 构建了封堵层气蚀剪切失效的物理模型, 并借助颗粒物质力学和液桥理论, 对封堵层气蚀剪切失效过程进行了深入研究, 并基于反向气蚀原理, 开展了室内反向承压实验研究。研究结果表明, 裂缝性封堵层"气蚀剪切"失效作为一种气藏封堵层特有的失效模式, 其发生过程分为3个阶段: 气体扩散降黏破坏、气蚀剪切剥离破坏和气液置换错位剪切破坏; 正向承压6 MPa的统一封堵层, 对于不同属性的流体其抗剪切破坏能力不同, 当反向驱替流体由柴油转变为氮气时, 封堵层的反向承压值由原来的2.0 MPa(22 min)和2.5 MPa(30 min)分别减小到后来的1.5 MPa(10 min)和1.0 MPa(12 min), 综合抗剪切性能降低了约50%, 表明气体具有与液体不同的破坏能力和机制。

致密砂岩由于滑脱效应的存在, 其气测渗透率存在一定误差, 测定绝对渗透率对明确致密砂岩渗流特征有重要意义。高斯过程回归方法是目前最先进的机器学习算法, 在处理石油领域非线性和多维数复杂问题具有优势。以鄂尔多斯盆地姬塬地区长7段致密砂岩为研究对象, 将平方指数(SE)和马特恩(Matern)函数作为高斯过程回归模型中两个协方差函数, 通过高压压汞测试的孔隙度、未饱和汞体积比、门槛压力和分形维数来预测致密砂岩的绝对渗透率, 并结合误差分析来研究不同协方差模型预测渗透率的效果。结果表明, 马特恩协方差(Matern)模型的相对误差均值(MMRE)、均方根误差(RMSE)、标准偏差(STD)分别为32%, 0.16和0.57, 准确度较高, 尤其当渗透率小于0.1×10^-3 μm²时, 马特恩协方差(Matern)模型精度明显好于平方指数协方差(SE)模型和Winland经验公式。致密砂岩用马特恩模型预测渗透率精度更高。此外, 敏感性分析表明孔隙度对渗透率正影响最大, 门槛压力对渗透率负影响最大; 杠杆值和标准化残差证明高斯过程回归模型预测渗透率的有效性。综上, 马特恩协方差(Matern)模型对渗透率小于0.1×10^-3 μm²致密砂岩适用性好, 对微纳米级孔喉发育的致密砂岩勘探评价有重要意义。

鱼台凹陷是一个中生代同沉积断陷盆地, 其内部构造纵横, 深部普遍发育奥陶系碳酸盐岩, 具备地热开发前景。为研究断陷盆地内碳酸盐岩热储特征, 评价其资源潜力, 在鱼台凹陷施工一眼2 309.31 m深钻孔, 通过综合测井、产能测试、水化学分析、气体成分分析、地热水¹⁴C年龄测定等手段, 分析了盆地内地热流体的来源及补给、热源储集、离子运移等条件。结果显示, 地热井温曲线的增温异常与裂隙发育断位置一致, 指示了地热水来源方向; 地热水Cl^-、Na⁺含量较高, 其离子组分形成原因与岩盐溶解有关; 鱼台凹陷东南部断裂交会处附近地热水表观年龄43.5 ka BP, 校正年龄10.752 ka BP, 时间在第四纪更新世晚期至全新世早期。研究认为, 鱼台凹陷存在较为活跃或年轻的地质构造, 是热储的热源之一, 区内奥陶系热储可采地热资源量约为2.12×10⁹ GJ, 合标准煤7.27×10⁷ t, 资源潜力较大, 开发利用前景良好。

成岩相识别与划分有助于碳酸盐岩储层分类评价及预测。为了明确塔里木盆地中央隆起带寒武系-奥陶系的白云岩成岩相类型及特征, 通过岩心描述、常规及铸体薄片观察、X衍射分析以及粒度分析等方法, 首先对其岩相学特征进行了详细研究并对成岩相类型进行了划分, 在此基础上, 结合O、C稳定同位素测试方法以及Fe、Mn、Sr、Li、U等常、微量元素测试技术探讨了各类白云岩成岩相的地球化学特征并建立了各类成岩相的模式。研究结果表明, 塔里木盆地中央隆起带寒武系-奥陶系白云岩成岩相可划分为准同生云化亚相(PD-F)、浅埋藏隐伏回流渗透云化亚相(SLRD-F)、浅埋藏活跃回流渗透云化亚相(SARD-F)、表生风化壳岩溶亚相(WK-F)和构造破碎亚相(TF-F)共5类。其中, PD-F模式的白云岩云化流体主要来自咸化海水并受部分淡水影响, 表现出O同位素负偏, Fe、Mn、Sr和Li质量分数明显偏高的特征; SARD-F模式的白云岩基本形成于正常海水, 个别样品受到埋藏溶蚀或重结晶作用以及淡水影响, 整体表现为O同位素值与奥陶纪海水一致, Fe、Mn、Sr质量分数相对较低的特点; SLRD-F模式的白云岩形成环境相对封闭, 受淡水影响较小, 表现为O同位素值与海水一致, Fe、Mn质量分数相对较低, Sr质量分数相对较高的特征; WK-F模式的白云岩样品由于经历表生淡水溶蚀作用和埋藏期的白云化作用, 具有O同位素负偏, Fe、U质量分数较高, Sr质量分数较低的特征; TF-F模式的白云岩样品受到构造热液的影响, 具有O同位素负偏, Fe、Mn、U、Li质量分数低的特征。

珠江口盆地多个凹陷均有钻井钻遇CO₂气体, 个别井钻遇的CO₂体积分数高达90%以上, 这些CO₂气体直接驱替了早期油藏或影响了油气充注规模, 增加了勘探风险。运用钻井数据、地球化学分析数据、重磁研究结果, 通过分析CO₂分布特征, 总结CO₂分布与断裂、火成岩的关系, 明确CO₂分布的主控因素, 预测珠江口盆地高CO₂风险带的分布。研究表明: 珠江口盆地对油气成藏有影响的CO₂主要为无机幔源成因, 受区域盖层和储层的控制, CO₂主要分布在上渐新统到下中新统地层及以下地层, 向上CO₂逐渐减少, 同时无机幔源CO₂分布明显受控于断裂体系, 与基底断裂和火成岩体具有较好的对应关系。无机CO₂气源主要为幔源岩浆的脱气作用, 垂向运移主要受不同级别断裂控制, 尤其该区深大断裂和基底长期活动断裂起到了很大作用, 因此幔源岩浆活动与断裂体系是CO₂汇聚的主控因素。由于珠江口盆地不同凹陷结构差异的影响, 幔源CO₂运聚成藏机制可概括为两类: 一是在北部坳陷带, 地壳厚度大, CO₂沿着深大断裂逐级向中上地壳运移形成"中转站", 然后在基底断裂的沟通下向浅层运移成藏; 二是在珠二坳陷, 由于地壳减薄作用, 并且发育拆离体系, 幔源岩浆首先到达拆离面, 脱出的CO₂沿着拆离面运移, 当遇到深切至拆离面的断裂后继续向浅层运移成藏。基于以上分析并结合运聚条件预测出珠江口盆地分布着7个高CO₂风险带, 这7个高CO₂风险带均位于深大断裂带附近, 并且周边火成岩较为发育。

分析陆相断陷湖盆异重流沉积的识别特征、异重流水下扇沉积体系的横向、垂向沉积序列、以及不同物源碎屑成因的异重流的沉积差异性, 从而探讨陆相断陷湖盆中异重流沉积的控制因素。以歧口凹陷沙一下异重流沉积为研究对象, 对研究区钻井岩心、测录井、地震属性以及粒度分析资料进行综合分析。结果表明, 研究区异重流具有3种典型沉积识别特征: ①两类沉积序列, 分别为下部逆粒序、上部正粒序的纺锤状二元结构沉积序列以及厚度较大且粒度特征变化不明显的均一结构沉积序列; ②粒度分析特征以递变悬浮载荷为主, 累计概率曲线类型以复杂多段式、上拱曲线式、低斜率两段式为特征; ③岩相特征为侵蚀充填沉积、广泛发育且类型多样的层理构造, 其次为陆源褐红色泥质层、褐红色泥砾以及大量的植物茎干碎片和炭质碎屑。研究区异重流沉积接受多支物源供给表现出水道化特征, 葛沽物源为最主要物源, 总体具有长距离搬运、多个朵体发育、大范围沿路沉积等特征。建立了研究区扇三角洲和辫状河三角洲物源重力流沉积模式。断陷湖盆背景下异重流沉积的控制因素为古物源、古地貌、古气候3个方面, 异重流沉积是断陷湖盆中广泛发育的沉积类型, 其中异重流水道砂岩具有良好的储集物性, 是陆相断陷湖盆油气勘探的重要方向与突破点。

莺歌海盆地乐东区中深层是南海西部海域勘探的重要区域, 其中, L10区钻遇储层表现为低孔-特低渗特征, 优质储层是制约该区下一步勘探与开发的主要问题。通过区域岩石物理规律分析, 建立了上覆泥岩速度及本身孔隙度变化的AVO关系模板, 提高利用AVO分析技术预测储层物性的有效性。针对本区薄层发育及薄层孔隙度预测误差大难题, 研发基于阻抗校正公式的孔隙度预测方法, 提高了薄层孔隙度预测的精度。数值模拟及实际钻井均证实了方法的有效性和可靠性, 为乐东区中深层优质储层勘探部署指明方向。

Albertine盆地是东非裂谷系重要的裂谷盆地, 油气资源丰富, 上中新统-下上新统烃源岩是盆地重要的生烃岩系, 目前研究相对薄弱。综合利用地质学、岩石热解、元素地球化学等资料, 对Albertine盆地上中新统和下上新统的烃源岩进行了评价, 并分析了晚中新世-早上新世时期的古环境特征。研究表明, 两套烃源岩处于成熟阶段, 但有机质丰度和类型存在差异, 下上新统烃源岩有机质丰度更高, 属于中等-好烃源岩, 干酪根类型主要是Ⅱ₁~Ⅱ₂型; 上中新统烃源岩有机质丰度略低, 属于差烃源岩, 干酪根主要是Ⅱ₂~Ⅲ型。沉积环境是造成烃源岩差异的重要原因。晚中新世-早上新世时期, 研究区属于还原性较强的淡水湖盆, 水体逐渐加深, 气候越来越温暖, 细菌及微生物繁盛, 有机质类型变好, 同时, 湖泊生产力提高, 沉积速率有所加快, 有机质能够更有效地保存, 烃源岩的有机质丰度更高。研究结果对于Albertine盆地的油气勘探与开发具有重要的理论意义和实际意义。

惠西南地区是珠江口盆地珠一坳陷重要的原油富集区, 但近年来在新近系珠江组上段和古近系恩平组、文昌组以及基岩潜山储层中陆续发现了凝析油气。利用全油气相色谱和饱和烃色谱-质谱分析技术对凝析油样开展了轻烃和生物标志化合物地球化学特征分析, 探讨了惠西南地区凝析油的成因。研究表明: 轻烃组分特征、C₇异构烷烃、环烷烃及正构烷烃和生物标志化合物特征均指示H6-1构造凝析油来源于半深湖-深湖相文昌组烃源岩, 为腐泥型烃源岩在相对高成熟阶段(R_o处于1.2%~1.3%)生成的凝析油; H1-1构造凝析油来源于浅湖沼泽相恩平组烃源岩, 为偏腐殖型烃源岩在相对低成熟阶段(R_o处于0.9%~1.1%)生成的富低碳数烷烃油气; 揭示了惠西南凝析油的形成受到烃源母质类型和热演化阶段的双重控制。研究结果为富油生烃凹陷凝析油气勘探潜力评价分析提供了地球化学依据和支撑。

随着勘探程度的提高, 小型复杂断块圈闭已成为当前凸起区油气勘探的重点领域, 为了明确辽西凸起断块圈闭油气差异富集的原因, 利用三维地震、测录井、薄片等数据资料, 通过三维流线定量模拟的方法, 分析凸起斜坡区潜山顶面风化壳特征, 建立"壳-断"耦合油气运移模式, 刻画斜坡区油气优势运移路径, 从而明确风化壳运移对凸起断块油气差异富集的控制作用。结果表明: ①研究区潜山历经多期构造运动, 且潜山岩性主要为下古生界碳酸盐岩和太古界花岗岩, 岩性性质较脆, 易被风化剥蚀, 风化壳溶蚀孔隙及构造裂缝普遍发育, 且分布稳定, 形成斜坡区油气侧向长距离运移的主要通道; ②斜坡中带受反向断层控制形成断隆构造, 油气沿风化壳的运移受斜坡断隆带遮挡, 形成"壳-断"耦合油气运移模式, 断隆带断距大小控制风化壳油气侧向运移能力; ③利用三维流线定量模拟的方法, 刻画出研究区四级油气优势运移通道, 明确不同级别油气运移通道对凸起断块油气富集程度的控制作用。该研究成果有效指导辽西凸起油气勘探实践, 并填补了富油凹陷成熟凸起区油气成藏认识及研究方法。

珠江口盆地恩平凹陷北部隆起区的油气勘探始于20世纪70年代, 历经20多年反复探索一直未获得商业发现。近年来, 恩平凹陷北部新近系油气勘探接连取得重大突破, 逐渐成为勘探的热点地区。勘探实践表明远源富集成藏是恩平凹陷北部隆起区新近系油气成藏的重要特征。首先, 侧向断开控洼边界且深入洼陷内部的长期活动断裂体系是恩平北带油气能够大规模向北运移的关键因素; 这类断裂早期控制陡坡带文昌组物源供给, 晚期继承性活动切穿文昌组仓储砂体及烃源岩, 使文昌组烃源岩生成的油气通过油源断裂垂向调节至中浅层新近系储层中; 其次, 油气经过侧向穿断面运移后, 能继续沿断层对盘的构造脊往高部位汇聚, 使油气能够向北远距离运移并富集成藏。油源断裂、仓储砂体与构造脊的耦合是恩平凹陷北部隆起区远源油气富集的关键因素, 同时暗示深层文昌组仓储砂体的巨大勘探潜力。恩平凹陷北部隆起区具备油气远源富集成藏的条件, 在目前已获突破的区域继续向北仍发育较多构造圈闭, 为新近系油气勘探的潜力区带。

目前, 众多学者从地球化学特征、储层物性特征等方面对潜江凹陷潜江组页岩展开了较多研究, 并取得了一定的进展, 但对其孔隙的复杂性、形成孔喉的主要矿物及其影响因素的分析存在盲点。依据分形理论, 结合氮气吸附实验、高压压汞实验, 选取沉积位置不同的BX7井以及BYY2井, 分别对潜三段第四亚段(Eq₃⁴-10)页岩的比表面分形特征、孔隙结构分形特征以及孔喉分形特征进行了评价, 分析了其影响因素。结果表明, 该地区的孔隙表面较为平整, 比表面分形维数D1趋近于2, 孔隙表面的粗糙程度主要受黏土矿物本身特性影响。相较于沉积边缘的BX7井, 位于沉积中心的BYY2井储层孔隙结构分形特征更为简单。小孔径孔隙的孔体积所占比例越大, 孔隙结构分形特征越复杂。BX7井储层孔隙结构分形维数D2主要受黏土矿物以及石英的影响, 而BYY2井储层孔隙结构分形维数D2主要受白云石的影响。白云石为构成BX7井储层孔喉的主要矿物, 随白云石增加, 孔喉特征复杂, 连通性变差。BYY2井储层中石英形成的孔喉直径较小, 石英的增加会使孔隙连通性变差; 方解石形成的孔喉直径较大。页岩油的赋存会使孔隙的分形维数变小, 对孔喉分形特征的影响较小。盐类矿物的存在会阻塞孔隙, 使孔隙连通性变差。

金属矿山在采矿、选矿、冶炼的过程中经常会产生环境污染的问题, 其中矿山酸性废水(acid mine drainage, 简称AMD)所带来的砷污染是最为严重的重金属污染问题之一。总结了砷在金属矿山中的赋存形态及其在不同矿物中活化、迁移的化学过程和形态转化规律, 认为: ①黄铁矿和毒砂是金属矿山中最普遍的含砷矿物; ②砷随着原生矿物的氧化溶解活化出来, 在AMD中主要以砷酸盐和亚砷酸盐的形态存在, 其中亚砷酸盐的迁移性更强; ③AMD中次生矿物(如黄钾铁钒、针铁矿、臭葱石等)吸附沉淀可以减缓砷的迁移速率、减少砷的迁移量但不能阻止砷的迁移。含砷矿物的次生氧化过程和次生矿物中砷的稳定能力研究可以对砷在矿山环境中迁移机制的深入理解和砷污染治理方案的制定提供新的思路和研究方向。

探讨黔西北普宜地区富关键金属元素硫铁矿的同位素地球化学特征、元素地球化学特征及成因, 可以为硫铁矿资源开发、伴生有益元素综合利用与评价及理解富关键金属元素硫铁矿聚集机制提供更为丰富的信息。在全面收集已有地质、矿产资料的基础上, 结合野外实地调查, 应用元素地球化学及硫同位素分析等方法, 对该区硫铁矿地球化学特征及成因做了较为深入研究, 并初步建立成矿模式。结果表明: 富关键金属元素硫铁矿主要赋存于中二叠统龙潭组(P₂l)底部的晶屑凝灰岩中, 矿体形态简单, 呈层状分布, 硫铁矿中共(伴)生的稀土, Li, Nb, Zr, Ga等有益元素均可综合利用。w(ΣREE)平均为431.24×10^-6, 最大值为1 634.57×10^-6, 一般在180×10^-6~1 630×10^-6之间; w(Ga)平均为32.51×10^-6, 一般为25×10^-6~120×10^-6, 最大为120.00×10^-6; w(Nd)平均为103.29×10^-6, 一般为40×10^-6~380×10^-6, 最大为380.00×10^-6; w(Li)最大值为1 366.00×10^-6; w(Al₂O₃)最大值为42.17%。硫铁矿稀土元素配分模式表现为轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损的右倾型。矿石中成矿元素Ga, Li, Zr, Ti, Se, Cd, Nb, V, Hg等元素相对富集, Ba, Sr, Zn, Te等元素相对贫化。硫铁矿石中黄铁矿硫同位素δ³⁴S变化范围主要在-33.90‰~-18.60‰之间, 平均值-16.04‰, 为轻硫富集型, 富关键金属元素硫铁矿的硫源受生物细菌还原作用影响较大。硫铁矿主要是在沉积阶段通过微生物铁还原、微生物硫酸盐还原和化学铁还原驱动下形成的。初步认为赋存于硫铁矿中的稀土主要以类质同象替代形式赋存于黏土矿物中, 形成过程可分为风化搬运阶段、沉积成矿阶段和成岩后生作用阶段。

为了保障进口煤炭质量和安全, 急需建立起一套行之有效的产地溯源方法对进口煤炭进行产地溯源和掺假识别。利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对来自5个进口国家的煤炭样品进行了分析, 并对有机质中代表性生物标志化合物进行了定性和定量分析, 以期对煤炭产地溯源新方法新技术提供启示。结果表明: 根据样品饱和烃Ph/nC₁₈和Pr/nC₁₇关系结果认为这5个国家的煤炭样品基本都处于低成熟-成熟阶段, 澳大利亚、俄罗斯、马来西亚和菲律宾的煤炭主要为陆源氧化环境下的Ⅲ型有机质; 除来自印度尼西亚的c56号样品外, 印尼其他煤炭样品和菲律宾全部煤炭样品的正构烷烃分布以中高相对分子质量为主, 暗示母质来源可能为陆源高等植物。研究结果证明不同的样品来自于不同的沉积环境, 有着不同的有机质输入类型等, 采用特定的指标可在一定程度上对溯源可起到指示作用。

贵州织金新华磷矿是我国西南地区著名的超大型含稀土低品位磷矿床, 矿床平均品位w(P₂O₅)为17.22%, 已探明磷矿石储量13.48亿t, 稀土资源量350万t。近年研究发现, 新华磷矿矿石品位的波动变化与风化淋滤富集作用关系密切。为了进一步阐明风化淋滤作用对磷矿元素地球化学的影响及磷矿的次生富集规律, 以戈仲伍矿段为重点研究对象, 对含磷岩系开展了野外观察描述, 应用连续敲块法采集化学分析样品19件, 运用光学显微镜进行岩矿鉴定样品16件, 并对样品进行了岩石成分鉴定及综合研究工作。研究结果表明, 风化磷矿中w(P₂O₅)比原生磷矿提高了8%~18%, w(MgO)比原生磷矿降低了4%~7%, 风化强度处于弱到成熟阶段。织金新华风化磷矿的形成受到岩性条件、地质构造、水文条件等因素控制。本研究可以为深入研究该矿床的次生风化成矿作用对磷矿石化学成分的影响及为新的矿产研究提供资料, 为丰富我国风化淋积型磷矿床的成矿理论提供新认识, 为该矿区风化磷矿资源的合理开发利用提供理论指导。

为系统开展鄂东北地区锰矿找矿预测, 以四方山地区典型沉积变质型锰矿床为重点解剖对象, 结合高精度磁法测量异常信息, 查明磁异常与锰矿床(体)的空间对应关系。四方山地区锰矿床主要以层状或似层状赋存于新元古代红安岩群黄麦岭岩组(Pt₃h)中, 含锰岩系为一套含火山物质、泥质、粉砂质碎屑沉积岩夹碳酸盐岩, 属于陆源碎屑-碳酸盐岩系。含锰岩系因含少量磁铁矿等铁氧化物而多与1∶5万磁法测量中高强度磁异常套合, 但也有部分位于正负磁异常梯度带上。1∶5万磁法总梯度模量中锰矿化富集地段往往与中-低值区(尤其是线性梯度带)对应。基于矿床地质特征、磁法测量资料的二次开发及野外调查成果, 在四方山地区圈定了四个找矿靶区。其中四方山矿区北侧找矿靶区Ⅰ经TC160揭露一层锰矿体, 厚度2.53 m, Mn平均品位为14.63%;四方山矿区内找矿靶区Ⅱ北段经探槽TC140揭露两层锰矿体, 第一层厚1.63 m, Mn平均品位达24.57%;第二层厚0.98 m, Mn品位为16.73%;南段经探槽TC114揭露一层锰矿体, 厚度1.32 m, Mn平均品位为17.60%。团山沟矿区东南部找矿靶区Ⅳ经地质路线调查也发现了锰矿化体, 显示具有良好的找矿前景。

为恢复百色盆地渐新世古植被面貌并重建古气候, 对该盆地伏平组孢粉化石进行了采样、分析、鉴定, 共获得孢粉化石34属, 并划分为2个组合: (Ⅰ) Abietineaepollenites-Quercoidites-Polypodiaceaesporites组合; (Ⅱ) Abietineaepollenites-Pinuspollenites-Pediastrum组合。组合Ⅰ时代为渐新世Rupelian中期; 组合Ⅱ时代为渐新世Rupelian晚期至Chattian早期。植被面貌变化为: 针阔混交林, 底部生长着蕨类植被→针叶林。通过孢粉组合属性特征的研究得出孢粉组合Ⅰ代表了亚热带湿润性气候, 湿度相对较大; 孢粉组合Ⅱ代表了亚热带较湿润性气候。通过共存因子分析得出: 在渐新世Rupelian中期至Chattian早期时间段内百色盆地年均降雨量(MAP)在797.5~1 293.7 mm之间, 年均温度(MAT)在11.3~22.6℃之间, 为北亚热带气候特征。而现在的百色盆地位于南亚热带(年均温度: 22.0℃, 年均降雨量: 1 070.5 mm), 二者的差异可能与新生代印度板块与亚洲板块碰撞所造成的亚洲板块"右旋"有关。

上泥盆统弗拉斯阶和法门阶界线附近发生了大规模的生物灭绝, 其起因被认为是植物登陆导致的陆地化学风化作用加强及其引起的海洋水体缺氧所致, 但其直接证据还比较缺乏。运用广西地区广泛发育的浅海碳酸盐岩中锶元素(Sr)和同位素(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)、铀钍比值(U/Th)记录, 探究了从中泥盆统到下石炭统的陆地化学风化速率及海水氧化还原条件的变化。研究结果表明, 在晚泥盆世(法门阶早期)陆地化学风化作用加强, 导致海水中Sr浓度升高, 及更富集重的Sr同位素组分; 低的U/Th比值也显示该时期水体缺氧严重, 海水中U元素被还原到沉积物中, 导致海水中的U浓度降低。陆地表面化学风化的加强对晚泥盆世海洋水体氧化还原条件的波动以及海洋生物的灭绝有重要影响。

溶解性有机质(dissolved organic matter, 简称DOM)是影响锑迁移转化的重要因素之一。湖南锡矿山锑矿是世界最大的锑矿, 水环境中锑污染情况严重。为查明锡矿山矿区水环境中DOM特征及其影响, 对锡矿山水环境样品进行三维荧光分析, 利用平行因子法提取水环境中天然有机组分, 分析荧光特征, 探究各组分之间与锑的相关关系。分析表明, 矿区水体环境中DOM以低腐殖化、陆源与微生物源混合来源为特点, 多数水样以陆源有机物为主。锡矿山锑矿区水体中包括了3种不同的组分: C1组分为陆源类腐殖质, C2组分为醌类腐殖质, C3组分为类蛋白质(酪氨酸); 水环境中C1组分相对含量最高, 地表水中C3组分相对含量高于地下水。研究认为, 存在以下途径影响地下水环境中锑的释放: ①类蛋白质组分与锑的络合促进锑的溶解释放; ②腐殖质组分与锑的直接络合。低锑地表水中天然有机组分相对含量受稀释作用的影响, 高锑地表水中天然有机组分相对含量对锑的来源有一定的指示作用。

针对纳米塑料颗粒在饱和多孔介质中的迁移及其影响因素, 以纳米聚苯乙烯(PSNPs)作为典型纳米塑料颗粒, 通过实验和理论相结合的方法研究纳米塑料颗粒的迁移规律。以经典DLVO理论计算出PSNPs与石英砂颗粒之间的相互作用能, 分析预测PSNPs与石英砂之间的吸附、聚沉。在柱实验中, 以石英砂作为多孔介质填充到砂柱中, 让PSNPs在一维饱和砂柱中迁移, 研究不同条件下PSNPs的迁移行为和影响因素。结果表明, 当离子强度由1 mmol/L增至50 mmol/L(电解质为NaCl), PSNPs与石英砂颗粒之间的相互作用能的势垒则从215.13 KT逐渐降低至45.9 KT使得PSNPs更易于吸附在石英砂介质表面, 从而降低PSNPs在多孔介质中的迁移能力, PSNPs的穿透率由62.16%降至3.65%。当离子强度由0.1 mmol/L增至5 mmol/L(电解质为CaCl₂)时, 势垒则由33.72 KT降至14.03 KT, PSNPs的穿透率从82.46%降至4.27%。这些实验现象说明增加离子强度对PSNPs的穿透起到抑制作用, 且Ca²⁺比Na⁺具有更强的电荷屏蔽作用。同时提高PSNPs的初始浓度、流速和介质粒径均可增大PSNPs的穿透率, 而大粒径PNSPs颗粒的穿透率则较小。研究中构建了PSNPs实际运移与理论之间的关系, 进一步推进PSNPs的环境行为和机理研究, 为系统全面评价纳米塑料颗粒在土壤-地下水中的环境风险和生态安全提供科学依据。

基于地表基础地质调研、GIS流域分析与深部地球物理相结合的综合方法, 选取长江支流湘江沟头的两条具有共同溯源侵蚀点(矮塘村)的水系作为研究对象, 对比两条水系程江和注江相同河长流经区的地形地貌、水位高程、地层、构造背景以及深部电阻率数据, 综合分析两者的侵蚀能力的差异性。其中, 注江流域的基岩易于被侵蚀, 节理较为发育, 使得其下蚀作用和溯源侵蚀能力较强。预测两条水系的演化趋势会在矮塘村周边发生河流袭夺现象, 从而影响到程江下游的鲤鱼塘镇的城市居民生活用水和工农业生产。此外, 注江的持续下蚀作用会加强对基岩白垩系红层的侵蚀作用, 推测其流域未来可呈现更为壮观的丹霞地貌。

水体中S^2-与砷(As)的迁移富集密切相关, 但不同含水介质中其作用机理尚不明确。为了查明潜流带中常见含水介质河砂在S^2-作用下对As的吸附特征, 设计并开展了As在河砂上的吸附动力学实验, 以及S^2-作用下河砂对As的吸附实验, 结合PHREEQC模拟计算, XRD、SEM-EDS、XPS和FTIR等表征测试技术, 进一步识别其作用机理。结果表明: 固液比为25 g/L情况下, 河砂对As的吸附在200 h左右达到吸附平衡, 且对As(Ⅴ)的吸附量明显高于As(Ⅲ); 随着S^2-浓度的增加, 河砂对As吸附能力逐渐减弱; 模拟及表征测试结果显示, 少量As被吸附在河砂表面, 主要与其表面的Fe、Al结合, 其中As(Ⅲ)的吸附可能还与Si-O键断裂后与S^2-结合形成的SiS₂有关。S^2-对河砂吸附As的主要影响机理为: ①S^2-的加入使得溶液pH值升高、Eh值降低, 从而抑制了As的吸附; ②添加S^2-条件下河砂表面的Fe、Al等能与S和As形成AlAs、AlAsO₄、FeS₂及Fe₄As₂O₁₁等化合物, 减少了河砂表面吸附As的活性位点。研究结果有助于丰富As-S作用机理, 以及As在地下水环境中迁移过程的认识。

经济的快速发展, 对砂石料的需求巨大, 海砂的开发成为当前的热点。琼州海峡东口海砂资源丰富, 资源潜力概算可达数十亿方。依据前期调查数据, 选取含泥量、含砂量、粒级、海砂厚度、水深和离岸距离6类指标, 采用层次分析法, 构造判断矩阵计算评价因子的权重, 运用ArcGIS空间分析功能进行叠加, 对琼州海峡东口的海砂进行了开发适宜性评价。结果表明: 经计算将研究区分为开发适宜性好、较好、中等、较差、差5个等级, 其中浅滩区域海砂规模大、质量好、水深浅和开采环境影响小, 其开发适宜性最佳。分析了不同的指标对海砂开发适宜性的影响, 在浅滩区, 厚度和含砂量指标贡献较大; 在近岸海湾, 环境影响是主要因子; 在琼州海峡深槽区, 水深条件则成为海砂开发的主要限制条件。根据海砂资源的特点, 建立了以资源自然属性、开发技术条件、生态环境影响和行政管理为主要因子的海砂开发利用适宜性评价体系, 具体工作可选取不同的指标开展评价。研究结果可以为研究区海砂的开发利用和其他区域海砂开发适宜性评价提供参考。

顶进力是顶管工程设计和施工中最重要的参数之一, 顶进力计算的精确性将直接影响顶管的工程的成败。随着顶管施工工艺越来越多的应用于岩石地层, 但鲜有关于岩石地层中顶管顶进力的计算模型。为了更加准确地计算岩石地层中的迎面阻力, 假设掌子面稳定, 通过分析岩石顶管机刀盘滚刀破岩机理、受力模型和影响规律, 在此基础上推导出岩石地层顶管迎面阻力计算公式。结果表明: 岩石顶管中, 岩石抗压强度和抗剪强度以及顶管机滚刀切入深度直接决定了迎面阻力的大小, 实测迎面阻力除个别点在计算值上下限以外, 其余与公式预测值相一致, 证明其具有适用性。

目前工程实践中弃渣场抗剪强度参数主要采用工程地质类比法进行取值, 参数误差较大, 有必要采用多种方法对弃渣场抗剪强度参数进行综合取值研究。以某公路弃渣场为工程实例, 通过室内颗分试验确定弃渣场弃渣的颗粒级配, 在此基础上采用室内大型剪切试验及工程地质类比法综合确定该弃渣的抗剪强度参数, 并以此参数计算弃渣体的稳定性。计算结果表明, 弃渣体在天然工况条件下稳定性系数为1.369, 在暴雨工况条件下稳定性系数为1.083, 弃渣场在计算工况条件下处于基本稳定-稳定状态, 与现场巡查及监测结果基本一致。说明该弃渣抗剪强度参数取值比较合理准确, 可为公路弃渣场参数取值提供参考。

矿业活动产生的渣体是不规则颗粒介质, 具有级配复杂、结构不稳定的特征, 颗粒间通过力链传递应力。以典型铜矿渣为研究对象, 借助CT扫描技术获得矿渣的颗粒结构形态, 通过开展不同粗颗粒含量的平面压缩试验和数值模拟试验, 得到宏观力学变形曲线及力链发展过程和颗粒结构变化, 讨论颗粒结构和力链发展协同作用对宏观力学性质的影响机制, 以及颗粒介质材料压缩发展规律。结果表明: 矿渣类颗粒介质材料的力链发展方向与压力方向一致; 矿渣宏观抗压性能随>5 mm粗颗粒含量的增加先增后减, 在最优粗细颗粒配比50%处达到最大抗压强度; 颗粒结构和力链间软硬结构存在显著的协同演化; 压缩过程中内部存在快速压密、颗粒破碎和稳定压缩3个阶段。在矿渣堆填过程中, 除控制其粗颗粒在最优级配外, 保持均匀填筑和合理的压实使其进入稳定压缩阶段也非常重要。

重庆大足宝顶山大佛湾石刻存在严重的毛细水害及毛细水带来的盐害、生物等衍生病害, 对该世界文化遗产的保护带来了长期负面作用。在对大佛湾进行现场调查的基础上, 将造像摩崖砂岩划分为3套地层: 卧佛上层砂岩、卧佛砂岩及卧佛下层砂岩。采用薄片鉴定、X射线衍射、化学成分测试、扫描电镜、压汞试验、卡斯特瓶法等方法, 分析了宝顶山砂岩的自身特性以及温湿度对毛细不水的影响。研究结果表明: 相对于卧佛上下层砂岩, 卧佛本体砂岩的成熟度最低, 孔隙率与孔隙的分布范围均最大, 为毛细水的迁移提供了相对好的条件; 卧佛本体砂岩毛细吸水能力及上升高度均为最好。同时, 毛细水的上升与环境温湿度、空气流通性密切相关; 在大足石刻的致密砂岩中, 大量的贯通性微小孔隙在毛细水迁移中并不能发挥作用, 卧佛本体砂岩有效孔隙直径应该在1 133.0 nm以上, 极端情况下可能达到760.2 nm。研究结果为准确认识大足石刻毛细水形成与演化提供了可靠的数据, 解释了大足石刻冬季盐害的形成机理, 对大足石刻毛细水治理提供了理论依据。

为揭示东喜马拉雅构造结演化过程, 也为未来可能重大工程建设提供基础地质资料, 对帕隆藏布江中游9块基岩样品进行了黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar测年, 并利用"Pecube"软件对该地区的地壳剥露速率进行半定量计算。样品黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄范围为103~12.5 Ma, 对应地壳剥露速率范围为0.068~0.50 km/Ma。帕隆藏布江流域地壳剥露速率具有明显的东西差异特征, 下游(西段)地壳剥露速率显著高于中游(东段)。年龄数据及其模拟计算结果表明, 相对于东喜马拉雅构造结内部, 帕隆藏布江中游流域地壳剥露活动较弱且较稳定。雅鲁藏布江对帕隆藏布江的袭夺, 使得帕隆藏布下游(西段)重新进入河流演化幼年阶段, 河流快速下切剥蚀可能是导致该地区地壳剥露速率东西差异的原因。

传统的油藏模型更新过程中, 油藏模型的最终优选主要以单井历史拟合结果为准, 井间剩余油分布预测是否合理往往无据可循, 存在较大不确定性。四维地震是现代油藏监测的重要手段之一, 对于指导井间剩余油分布预测具有较强优势。为进一步提升油藏地质模型更新的准确度, 提出在常规地质模型更新过程中融入四维地震监测信息的研究思路, 以四维地震反映的流体变化信息作为井间"硬数据", 形成一套四维地震-地质建模-油藏数模闭环式油藏模型迭代更新方法。研究结果表明: 四维地震信息可作为动态信息贯穿到从地质建模-油藏数模的大循环中, 建模数模一体化技术更加完善; 四维地震可作为井间模型参数调整的重要参考依据, 实现剩余油监测的定量化, 提升油藏模型预测的准确度。该方法对于深海浊积岩油藏应用效果较好, 对于建模数模一体化技术的发展具有实践意义。

黔北地区五峰组-龙马溪组页岩地层残留于窄陡型向斜中, 具有地层速度变化大, 地震资料靶点预测精度低; 地层倾角变化频, 地层走向及轨迹难以把控; 地层稳定性差, 井眼扩大严重等难点。增大了地质导向难度, 水平井钻遇率低。针对这些问题, 梳理分析了实钻中地质导向遇到的难点, 通过井震结合, 完善三维地震速度模型, 精确提取各地层、各方位地层视倾角; 实钻中通过多元厚度建模, 不断矫正细化对靶点深度的预测, 优化随钻三维轨迹; 进入箱体后, 强化地球物理响应特征, 对随钻曲线进行正演提取及反演对比, 利用多元元素谱及成像技术精细刻画箱体成像特征。在7口井的钻探应用中靶点误差与设计降低至25 m, 优质页岩钻遇率提高到99.2%, 箱体钻遇率从87.6%提高至96.5%, 其中3口实现了中靶率、优质页岩钻遇率和箱体钻遇率3个100%的地质导向成果。类似于黔北地区这种窄陡型残余留向斜地质导向难点通过该套技术对策可以及时避开小褶皱等细微构造变化, 有效保障水平井箱体钻遇率, 为水平井地质导向提供了扎实的技术支撑。

随着我国煤炭对外依赖程度的不断提高, 煤炭进口掺假、以次充好的问题日益严重, 因此建立准确、快速、便捷、安全、环保的煤炭产地溯源技术的工作势在必行。红外光谱分析技术近年来也已经广泛应用在医药、食品、工业等领域的原产地鉴别工作中。红外光谱中包含丰富的成分与结构信息, 不同国家产出的煤炭, 不同产地的煤炭在组分及分子结构上存在较大的差异, 可以作为产地溯源的特征指示信息。因此, 本研究应用傅里叶红外光谱分析仪对来自5个国家30个进口煤炭样品进行了光谱采集分析, 通过不同产地的煤炭在红外光谱上所表现出的特征性, 以主成分分析和判别分析等化学计量学分析方法创新性地建立了3个国家的基于红外光谱特征信息的煤炭产地溯源模型, 并对模型的准确性进行了验证, 得出的主要认识如下: ①不同国家产出的煤炭, 其测定的红外光谱曲线形状存在差异, 所含有的官能团种类不同, 同种官能团吸收峰的数量、峰位及峰强度也有明显的差异; ②基于3个国家23个煤炭样品的红外光谱测试数据, 建立了官能团的特征信息数据库, 对其进行主成分分析和判别分析等化学计量学方法分析, 建立了俄罗斯、印尼和澳大利亚的煤炭产地溯源模型; ③选取已知产地的煤炭样本对建立的产地溯源模型的准确性进行了验证, 溯源效果准确率达到100%。某一产地的样本量越多, 模型判别分类的准确率更高, 溯源效果也更好。