北极地区范围很广,北极圈面积达2 100×10⁴ km²,区域地质复杂。通过对北极地区区域地质编图,笔者认为前寒武纪主要由波罗的、劳伦和西伯利亚三大克拉通,以及其间的微板块或地块组成。主要造山带包括新元古代-早寒武世的贝加尔造山带、晚志留世-早石炭世的加里东造山带、晚古生代-早中生代的海西造山带、晚中生代的上扬斯克造山带、新西伯利亚造山带与楚科奇-布鲁克斯造山带。根据北极地区区域地质构造特征,显生宙以来经历的构造事件大致包括:新元古代-早寒武世的贝加尔运动,致使波罗的古陆与斯瓦尔巴-喀拉地块碰撞造山;晚泥盆世-早石炭世的加里东运动,在劳伦古陆周边形成规模巨大的加里东造山带;晚古生代的海西运动,波罗的古陆与西伯利亚古陆的碰撞造山形成海西造山带;北极阿拉斯加-楚科奇微板块裂离加拿大边缘,侏罗纪加拿大海盆开始张开;早白垩世,阿拉斯加-楚科奇微板块继续与西伯利亚碰撞,阿纽伊洋(Anyui Ocean)消亡,形成上扬斯克-布鲁克斯造山带。受北极调查程度影响,许多问题有待进一步研究。

松辽盆地西缘发育大型的北北东走向韧性断裂带,该韧性断裂带的性质、活动时限一直存在争议,制约了对松辽盆地构造成因的认识以及松辽盆地西缘油气勘探开发的进展。腾克、金星及嘎拉山地区是松辽盆地西缘韧性断裂带的代表性出露区,主体岩石组合为条带状花岗质糜棱岩、眼球状花岗质糜棱岩等。腾克、金星及嘎拉山地区发育一组糜棱面理和线理,其中面理为110°~135°∠45°~65°、线理为倾伏向10°~25°,倾伏角10°~35°;其运动性质均显示左行走滑特征。确定韧性断裂带活动时限的样品采自构造带内花岗质糜棱岩的锆石和同变形云母,其中锆石SHRIMP谐和年龄为296.9~299.4 Ma;黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄为(123.0±0.7)Ma,白云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄为(124.4±0.9)Ma。松辽盆地西缘韧性断裂带应该属于嫩江断裂带的北段。年龄结果表明该韧性断裂带中花岗岩侵位于晚石炭世,大型北北东向韧性构造变形发生于早白垩世。腾克金星嘎拉山剪切带控制松辽盆地西缘,同时表明松辽盆地在早白垩世经历了走滑挤压盆地演化阶段,这种大型北北东向韧性断裂带的形成可能与当时西太平洋伊泽纳崎板块向欧亚大陆俯冲发生转向有关。

额尔古纳地块基底岩石时代与构造属性一直颇受争议。笔者对额尔古纳地块南部比列亚铅锌多金属矿区ZK6301钻孔226 m片麻状二长花岗岩岩心进行了锆石LA-ICP-MS定年。测试结果显示,24个测试点的数据均在谐和线上,²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄包括4个不同年龄区段,分别为:2 549~2 562 Ma(加权平均年龄为(2 555±19) Ma,MSWD=0.17,n=3),2 596~2 624 Ma(加权平均年龄为(2 606±17) Ma,MSWD=0.032,n=17),2 688~2 715 Ma(加权平均年龄为(2 702±18) Ma, MSWD=0.70,n=3),2 786 Ma(n=1)。通过锆石的Th,U质量分数与Th/U值分析,²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄((2 606±17) Ma)代表了该片麻状二长花岗岩的结晶年龄;²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄((2 549~2 562) Ma)很可能代表了构造热事件的作用年龄;本次报道的岩石结晶年龄,揭示了额尔古纳地块上存在新太古代的结晶基底。结合前人研究资料分析可知,额尔古纳地块上该期变质结晶基底可能在该地块的南、北部均有分布,并且得尔布干断裂可能并非该地块的南部边界。综合分析前寒武纪古老地块的演化历史可得出,额尔古纳地块经历了全球大陆构造旋回演化的完整过程。

黑龙江省嫩江至黑河一带发育大量的晚古生代花岗岩类岩石,同位素测年结果显示主要集中在3个时代:早石炭世、晚石炭世和早二叠世。岩石类型从花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩-碱长花岗岩等均有不同出露,石炭纪部分岩石遭受韧性剪切变质变形作用改造形成花岗质糜棱岩。岩石整体具有高硅、富钾钠特征;稀土元素总量偏高,铕负异常明显;微量元素具明显的大离子亲石元素(LILE)K、Rb、Th富集和高场强元素(HFSE)Nb、P、Ti亏损特征。其中石炭纪花岗岩类地球化学特征显示陆缘弧及同碰撞花岗岩特点,二叠纪花岗岩则表现后造山花岗岩特点。二者反映了由碰撞造山向板内后造山阶段转变的构造环境特点,也反映了嫩江-黑河构造带汇聚拼合与伸展的活动史。

对大兴安岭中段柴河地区玛尼吐组火山岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和岩石地球化学研究,以了解其形成时代、岩石成因及其所揭示的区域构造背景。玛尼吐组火山岩岩相学鉴定结果为安山岩、英安岩,化学成分显示其为粗面英安岩、粗面岩和英安岩。玛尼吐组火山岩锆石多呈自形半自形晶,振荡环带发育,Th/U=0.33~2.08,指示其岩浆成因。定年结果显示,玛尼吐组火山岩形成于139~148 Ma的晚侏罗世。岩石地球化学研究表明,玛尼吐组火山岩的w(SiO₂)为64.87%~68.65%,w(Al₂O₃)为15.53%~16.72%,全碱w(Na₂O+K₂O)为6.75%~9.22%,K₂O/Na₂O=0.63~1.57,属于高钾钙碱性系列。所有样品的稀土配分曲线具有相似的特征,稀土丰度总量w(∑REE)为(124.95~208.57)×10^-6,轻重稀土分馏明显,(La/Yb)_N=11.50~14.88, Eu负异常(0.45~1.17),微量元素以富集Rb、Ba、K,亏损Nb、P、Ti为特征。玛尼吐组火山岩原始岩浆来源于地壳岩石的部分熔融,形成于蒙古-鄂霍茨克缝合带闭合后的岩石圈伸展构造环境。

格根敖包组广泛分布在大兴安岭中段扎兰屯地区,为一套偏中性的火山岩及碎屑岩组合,主要为安山岩、安山质火山碎屑岩、英安岩及细-粉砂岩,夹薄层泥岩。笔者对格根敖包组中细碎屑岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及古生物地层学研究,结果表明:格根敖包组细碎屑岩形成于晚石炭世至早二叠世,锆石U-Pb年龄集中于348.9,385.8,428.0和507.3 Ma 4个峰值;粉砂岩中存在Artisia sp., Eusigillaris sp.等化石。格根敖包组碎屑岩主要以细粒杂砂岩和细粒长石(岩屑)砂岩为主,主量元素平均质量分数w(SiO₂)=69.04%,w(Al₂O₃)=14.76%,w(MgO)=1.05%,w(CaO)=0.66%,w(Na₂O)=2.34%,w(K₂O)=2.65%;镁铝比值M为3.05~9.98,平均值7.18;稀土元素总量∑REE平均184.46×10^-6((124.06~261.96)×10^-6),δEu平均值0.71,δCe平均值0.99,LREE富集,HREE亏损。上述结果表明,格根敖包组地层形成于大陆岛弧-活动陆缘附近,古地理显示为温暖潮湿气候下的海陆交互相沉积环境。

笔者对内蒙古科尔沁右翼中旗代钦塔拉地区出露的花岗质岩进行了锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究,旨在探讨该区花岗岩成因类型和区域构造演化。研究区的花岗质岩主要以黑云母花岗岩和花岗闪长岩为主,岩石明显富SiO₂、Al₂O₃和碱质,属于过铝质高钾钙碱性系列的S型花岗岩;稀土元素标准化配分图总体呈轻稀土富集、重稀土亏损特点,LREE/HREE的值为3.12~16.17,平均为10.07;La_N/Yb_N为2.72~28.71,具中等程度的负Eu异常;岩石富集大离子亲石元素Rb、K、Pb,亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Ce、Ti,具碰撞型花岗岩的特征。依据地球化学特征可将花岗岩划为低Sr低Yb型,说明花岗岩可能是在较高的压力下形成的。锆石U-Pb年龄为(242.6±2.5)Ma,表明该区古亚洲洋的俯冲碰撞发生在三叠纪,花岗岩体的形成与碰撞拼合有关。

在华北板块北缘白乃庙岛弧岩浆活动带中发现了一套石榴石白云母花岗岩。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,该石榴石白云母花岗岩的结晶年龄为(500.8±2.4)Ma,为晚寒武世岩浆活动的产物。主量元素岩石地球化学特征方面:该岩体富硅、铝(w(SiO₂)=72.50%~74.11%;w(Al₂O₃)=14.73%~16.43%),贫铁、镁、钙(w(TFeO)=0.67%~1.14%;w(MgO)= 0.09%;w(CaO)=0.30%~0.61%),为高分异花岗岩(分异指数DI=91.99~93.20);铝饱和指数均大于1.1,发育富铝矿物石榴石和白云母,为过铝质花岗岩,但并非S型花岗岩;综合认为该石榴石白云母花岗岩是一套富铝、贫铁镁钙的高分异钙碱性I型花岗岩。微量元素特征方面:稀土总量较低,轻重稀土分馏不明显,具有强烈的负Eu异常;具明显的稀土元素四分组效应;并且部分岩石样品的Nb、Ta含量较高,暗示该岩体是分异岩浆与流体作用的产物。该岩体可为Nb、Ta等稀有金属成矿提供必要的物质基础。

笔者对大兴安岭西部乌兰盖盆地南、北缘出露的中生代火山岩进行了详细的岩石学、激光全熔⁴⁰Ar/³⁹Ar测年及地球化学研究,探讨了中生代火山岩成因与地质意义。乌兰盖盆地南、北缘的中生代火山岩主要为中性岩(安山岩)与酸性岩(流纹岩)类,各类岩石总体激光全熔⁴⁰Ar/³⁹Ar定年结果为(151.8±1.5)~(120.2±1.8) Ma,说明其形成时代总体为晚侏罗世晚期至早白垩世;岩石总体为一套钙碱性系列到高钾钙碱性系列的中性至酸性岩石组合,各类岩石地球化学特征与壳源岩石的地球化学特征基本一致,表明它们应来自于地壳物质局部熔融形成的壳源岩浆系列。该套火山岩形成于蒙古鄂霍茨克洋(古太平洋)闭合碰撞造山构造背景,在早白垩世151.8 Ma左右区内曾发生地壳加厚的造山过程,其岩浆深部动力学背景与岩浆源区的性质主要归因于增厚的造山带下地壳发生的部分熔融作用。

卢家屯组按岩性组合自下而上分为影背山砾岩段、漏斗山杂色岩段、杨树河子黑色岩段,前人采集到的Palaeanodonta-Palaeomutela动物群、Pleuroneia? sp.和叶肢介等生物化石组合指示时代为二叠纪。本次对九台市影背山双顶山卢家屯组建组剖面下、中、上段进行了系统的碎屑锆石U-Pb同位素年代学研究,证实卢家屯组由下至上存在3个最小锆石年龄峰值,分别为(283.4±7.9)、(262.4±3.9)、(255.5±5.8) Ma,确定了卢家屯组的上限为晚二叠世。根据卢家屯组中碎屑锆石存在1 800 Ma和2 500 Ma左右的典型华北板块基底年龄,认为华北板块北缘与其北侧地块群最终闭合时间应为P₃-T₁。

辽西建平马场地区出露大量的义县组火山岩,通过对其剖面测制研究发现,义县组火山岩可分为早、中、晚三期。对不同时期火山岩样品进行锆石LA-ICP-MS U-Pb 测年,获得本区义县组早期火山岩形成年龄为(127.7±1.8)~(124.3±1.8)Ma,中期火山岩形成年龄为(122.3±1.4)~(121.8±1.3)Ma,晚期火山岩形成年龄为(114.9±1.8)Ma,时代均为早白垩世。通过与义县-北票、阜新-彰武、凌源-建昌地区的义县组对比得知,本区火山岩开始活动较晚,属于义县组活动的中-晚期;其年代学特征显示辽西各个地区义县组顶、底界是不等时的,是形成于太平洋板块向欧亚大陆俯冲后的伸展环境中。

通过1:5万区调工作,将远景区内孟恩陶勒盖岩体解体为英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩,并对各岩体开展了地球化学和年代学研究。地球化学分析结果表明:英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩均属高钾钙碱性系列,富Si,过铝质,由早到晚总体表现出酸性增强,碱度加大,铝质降低,镁、铁减少的趋势。通过与I型、S型花岗岩对比可知,其属S型花岗岩,主要为壳源物质熔融的产物。LA-ICP-MS锆石测年结果表明:英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩的加权平均年龄分别为 (260±34)、(234±1)和(230±1) Ma,代表中三叠世岩浆活动,可认为该区存在印支期构造-岩浆事件。据区内矿产、矿体分布特征及收集的各矿床硫、铅、氧同位素数据,结合野外地质工作,分析了区内岩体、地层、构造与成矿的关系,认为成矿物质来源主要与燕山期岩浆活动有关,成矿母岩可能在远景区西部深部,尚未出露;区内岩体和地层在成矿过程中主要承担有利成矿围岩的作用;断裂构造在成矿过程中意义重大,起到导矿和容矿的作用,应在下一步找矿工作中予以重视。

依据岩性、粒度、沉积构造等特征,将东营凹陷盐家地区沙四上亚段近岸水下扇砂砾岩体划分为10种岩相类型和13种在一次沉积事件中形成的岩相组合类型,并将其岩相组合类型划分为3大类6小类。针对砂砾岩储层在任一深度物性范围变化较大的问题,遵循"岩相组合类型-岩相类型-距砂泥接触面距离"的研究思路,采用逐步分解的方法,建立"岩相组合类型-岩相类型-距砂泥接触面距离"约束下的物性纵向演化图,结果显示任一深度物性参数变化范围相对较小,各岩相类型储层孔隙度的变化一般为±2%,渗透率的变化一般在一个数量级以内。对比分析各岩相类型物性图可知:随埋深增加,各岩相类型远泥岩部位储层物性整体变差;同一深度,由Ⅰ型岩相类型到Ⅱ型岩相类型物性变好。与远泥岩的各岩相组合底部岩相类型相比,扇中比扇根部位各级别孔隙度和渗透率的深度上限增加了800~1 200 m;与远泥岩的各岩相组合中上部岩相类型相比,扇中比扇根部位各级别孔隙度和渗透率的深度上限增加了1 100~1 650 m。扇中近泥岩部位和扇缘薄层砂因发生强烈胶结作用而使物性变差,在3 400 m以下基本为超低孔超低渗储层。

通过对研究区下白垩统南屯组沉积时期重矿物组合、砂岩组合和地震反射特征资料的综合研究,确定了沉积物的物源方向和砂体展布特征。研究发现同生断裂组合对砂体起到了分散及阻挡的作用,根据同生断裂的组合以及与砂体的制约关系,划分出掀斜型阶梯状、未掀斜型阶梯状和极性3种类型的控砂断裂组合。并根据物源特征和砂体展布特征,将控砂断裂组合分为"横向砂体"和"纵向砂体"2种砂体展布类型;综合各类断裂组合对砂体的控制作用,总结出"诱导型"和"遏制型"两种控砂机制模式。本次研究对在断陷湖盆开展构造对沉积控制作用及分散机制研究提供一个实例。

综合利用沉积学、岩石矿物学、碳同位素地球化学等分析手段,对研究区中-上寒武统层序地层学特征进行了分析。结果表明:中-上寒武统可以划归为1个二级层序和5个三级层序,在二级层序时限范围内,浅水相区经历了由局限台地潮坪→开阔台地→局限台地潮坪的沉积演化,斜坡过渡带则经历了由台地边缘→前缘缓斜坡→台地边缘的演化,研究区东南部的深水相区则由深陆棚→盆地→浅水陆棚组成。三级层序海侵体系域中沉积的颗粒白云岩、叠层石礁以及晚期高水位体系域中形成的溶孔白云岩、岩溶角砾白云岩的层位具有重要的油气勘探潜力,是值得关注和研究的领域。

基于莫尔-库伦强度理论构架,界定了点稳定系数的概念,并推导其计算公式。利用Geostudio软件建立了均质斜坡模型及计算其应力分布,并在此基础上结合MATLAB软件计算斜坡模型中各点的点稳定系数,勾绘出斜坡体内不同稳定度区域,探析了斜坡稳定性,并与传统极限平衡法进行了对比。对比结果表明:对直立斜坡,两种方法的计算结果均为不稳定,但点稳定性系数法勾绘出坡脚及坡脚底部存在两处不稳定区域;对60°斜坡,点稳定系数法的计算结果表明坡脚处存在潜在不稳定区域,而极限平衡法的计算结果表明坡体处于稳定状态;对45°斜坡,两种方法的计算结果均为稳定,计算结果一致。进一步分析得到结论:点稳定系数法不需要假设或指定某一形状滑面进行斜坡稳定性评价,且可考虑应力集中对坡体稳定性的影响;极限平衡法以稳定系数表达计算结果,而点稳定系数法以不稳定区域表达计算结果。在分析了应力和岩土体力学参数因素对点稳定系数法计算结果的敏感性后发现:相对于极限平衡法,岩土体力学参数对点稳定系数法影响更为敏感,存在黏聚力界限点和内摩擦角界限点,且对均质斜坡破坏形式(局部滑动变形破坏或整体压缩变形破坏)起着非常重要的作用。

为了研究超长基坑开挖的空间效应,对盘锦某地下商业街基坑工程开挖过程进行了数值模拟,主要对基坑工程中分段、分块开挖等问题进行了计算分析。结果表明:随着基坑开挖分段长度的增加,支护桩水平位移的最大值呈先减小后增大的趋势,基底隆起量最大值呈增大的趋势;随着基坑开挖分块长度的增加,受保护侧支护桩的水平位移呈先减小后增大的趋势。超长基坑开挖时考虑空间效应可有效地减小支护结构、周围地层的变形;在基坑分段、分块开挖过程中,要考虑未开挖土体是否具有足够的强度限制支护结构及地层的变形,使得空间效应得以发挥。

为解决天津市地热工作中大量地热地质专业数据处理工作周期长与管理决策快速、科学要求相矛盾的问题,满足地热开发利用科学规划发展的要求,为资源的可持续开发利用提供操作简单、智能的工具和手段;在过去天津地热工作的基础上,提出了"两线一面"三维动态分区方法,利用MapGIS SDK及Visual Basic开发了地热工程热储规划分区及地热井审批查询系统。该系统的开发为规划的制定和落实提供了快速、全面、直观的规划分区,并且具有动态跟踪功能。在规划期间内,每年根据热储动态观测数据,利用该系统制作一套年度规划分区图,供管理部门掌握规划情况和动态审批。

注入CO₂到深部咸水层(CO₂地质储存)被认为是一种直接有效地减少CO₂向大气排放的途径。CO₂地质储存涉及到热、水动力和力学耦合过程,该耦合过程是预测CO₂在储层中的迁移转化、评价储层储存能力和分析潜在风险的关键。基于Terzaghi固结理论,在热-水动力(TH)耦合软件TOUGH2框架中加入了力学模块,形成了新的热-水动力-力学(THM)模拟器。结合鄂尔多斯盆地CO₂捕获和储存(CCS)示范工程场地的地质、水文地质条件,采用新的THM模拟器数值分析了CO₂注入后地层中的温度、压力、CO₂饱和度、位移和有效应力的时空变化特征。结果显示:在井口保持8 MPa和35℃情况下,能够实现10万 t/a的CO₂注入量;压力上升的范围远远大于CO₂运移和温度降低的范围,注入20 a后,其最大距离分别达到接近边界10 km、620 m和100 m;位移和应力变化主要与压力变化相关,注入引起最大抬升为0.14 m,在注入井附近位置储层中有效应力变化水平方向要大于垂直方向,而在远井位置相反;注入引起井附近有效应力明显减小,从而导致了孔隙度和渗透率的增大,增强了CO₂注入能力。

利用自行研制的高温高压反应釜,在不同温度、压力和矿化度条件下测试CO₂在地层水中的溶解度。实验结果表明:温度一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随压力的增加而增加;压力一定的条件下,CO₂在水中溶解度的主要变化趋势为随温度的增加而降低,当温度大于100℃、压力在22 MPa左右时,CO₂在地层水中的溶解度将发生异常,出现低压(小于22 MPa)时随温度的增加而降低,高压(大于22 MPa)时随温度的增加而略微升高;在温度压力都一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随矿化度的增加而降低。并且,在新测得的实验数据和已有的实验数据的基础上,通过修正PR-HV状态方程中的参数,建立了一个能够精确计算CO₂在水中溶解度的模型;并将该模型与其他模型对比。对比结果表明,该模型计算精度最高,平均相对误差仅为2.69%。

人工回灌过程中,回灌水的注入使目的含水层地下水环境发生变化,微生物条件也会随之改变,从而影响地下水环境质量及水文地球化学作用。以上海市某人工回灌试验场为例,在分析人工回灌过程中水化学演化特点的基础上,应用DGGE技术对场地回灌过程中地下水中的微生物群落结构变化进行研究,为评价人工回灌对地下水水质安全的影响提供科学的理论依据。结果表明:人工回灌作用使目的含水层地下水中的Eh值及DO质量浓度升高,分别由64.0 mV、1.12 mg/L升至534.4 mV、1.44 mg/L;同一位置处微生物群落结构与原始地下水状态的相似性随时间降低;同一时刻距离回灌井越远的监测井的微生物群落结构越接近于原始地下水状态。随着回灌的进行,目的含水层地下水中优势菌属(种)共有7种,其中Rubrivivax gelatinosus和Candidatus Accumulibacter phosphatis clade IIA str.的反硝化能力以及Rhodoferax ferrireducens对Fe³⁺的还原能力,对地下水水化学组分产生影响。

河口海岸带中一些随时间变化的三维海洋现象(如涡漩、锋面、水团等)的时空建模与可视化表达是海洋地理信息系统(MGIS)发展的一大难题。基于流体建模与可视化AVIZO Green技术,针对海洋连续场中的三维海洋现象,提出了基于特征的时空三域动态识别技术,设计并实现了面向主题应用的时空四维GIS可视化框架,能够有效表达三维海洋现象。以长江口海岸带涡漩、冲淡水、羽状锋和盐跃层为例进行三维动态可视模拟,直观再现了object-like型和field-like型海洋现象的时空演绎过程,为海洋现象仿真研究,尤其是多维、动态、边界模糊的复杂海洋现象的有效表达提供了一种新思路和方法。

基于地质构造背景分析,收集2000年以来发生在河套地震带的M_L≥2.8级地震作为研究对象,综合运用基于P波初动的振幅比方法(APAS)和基于波形拟合的CAP反演方法求出256次地震事件的震源机制解。以断层节面滑动角作为判定指标,分区域给出了河套地震带的震源机制类型空间和时间分布图像,从断层滑动角度呈现河套地震带应力场时空变化过程。结果显示:临河盆地断层节面滑动角主要在水平±20°方向存在优势分布,走滑型特征显著;具体来讲,狼山-色尔腾山山前断裂带、临河断裂、乌拉山山前断裂等主要以纯走滑型地震为主,巴彦乌拉山断裂与磴口-本井断裂之间的区域多分布正走滑型地震。呼包盆地断层节面解虽然也呈现出走滑型为主的特征,但滑动角分布较为离散,优势分布方向不明显;呼包盆地西侧的包头至西山咀凸起一带表现出以走滑为主的小范围震源应力场特征,呼包盆地内部及东侧由于显著的区域垂直差异运动,正断层和逆冲型地震所占比例较大,震源机制类型整体呈现出与构造相依的分布特点。分析认为,2000年以来,河套地震带的应力场存在一定的时空非均匀性变化,研究结果更多表现了河套地震带的震源应力场变化过程,而研究资料时间不够长和震级不够大是引起这种应力场非均匀性暂态特征的主要因素。

致密油储层物性差,非均质性强,甜点储层与围岩波阻抗差异较小,常规储层反演方法预测难度较大。笔者从致密油储层成因的角度出发,以柴西红柳泉地区为例,针对薄层致密泥灰岩储层,形成了一套有效的甜点储层地震预测系列技术。通过岩石物理分析,建立致密储层岩性识别图版;在此基础上,结合实钻井的正演模拟分析,明确致密储层甜点在目的层段呈现中振幅、中频率的地震响应特征;进而采用分频成像、90°相位旋转、分频属性优化等技术,对该区致密油甜点储层分布进行了有效预测,认为红34井区为主要的致密油产油区,红22井区西北部及红38井区南部可以作为下步勘探的有利目标区。预测结果与实钻井吻合度高,证实了该方法的可行性。

南海南部陆缘构造复杂多变,海底崎岖不平,造成该区多道地震资料多次波十分发育且混杂复杂绕射波。为了识别深层有效反射信息、压制多次波,首先通过正演模拟分析深水条件下多次波的传播规律和特征,然后对复杂理论Pluto模型进行详细处理并试验了几种典型多次波压制方法,寻找到一套有效的多次波压制处理思路:通过表面相关多次波衰减(SRME)法降低多次波能量级别,运用τ-p域预测反褶积压制周期规律的近中道多次波,再在此基础上灵活运用高分辨率抛物线Radon变换对共反射点道集(CRP)进行中远道多次波压制。理论模型和礼乐盆地海区的实际资料处理结果表明,该方法能够较大程度上压制深水资料多次波并增强对深部有效信息的识别。

笔者针对碳酸盐岩储层勘探开发面临的储层预测与流体识别难度大的问题,基于岩石物理理论,提出了一种对碳酸盐岩含气储层进行定量解释的方法:首先,综合碳酸盐岩地质和测井信息,以岩石物理理论为依据,实现了适用的碳酸盐岩岩石物理模型的构建;然后基于岩石物理模型优选出对孔隙度、含气饱和度较为敏感的参数λρ和μρ,构建能够反映储层孔隙度与含气饱和度的碳酸盐岩岩石物理模版;最后,将岩石物理模版与工区反演提取的参数相结合,确定储层分布范围,并对储层范围内孔隙度和含气饱和度数值进行了定量解释。实例分析表明,基于该模版定量解释得到的孔隙度和含气饱和度与实际地层孔隙度及产气结果基本一致,经验证碳酸盐岩岩石物理模版的可靠性和适用性较好。

最小二乘支持向量机是在统计学习理论基础上发展起来的模式识别方法。与传统统计学相比,它能有效解决有限样本、非线性、高维数模型的建立问题,而且建立的模型具有很好的预测性能。岩性识别本质是解决分类问题,本文基于最小二乘支持向量机解决分类问题的优势,首先用GR、CNL、DEN、AC、R_LLD等常规测井曲线数据建立样本空间;然后通过耦合模拟退火和交叉验证的方法寻找最佳参数,优化最小二乘支持向量机分类器;最后建立了最小二乘支持向量机岩性识别模型。通过取心段岩心描述和岩心/岩屑薄片鉴定,确定辽河盆地40口井315 m井段2 520个岩性样品作为训练样本,建立岩性识别标准。对8口井13 866 m井段110 928个火山岩数据采样点进行测井识别,可识别致密玄武岩、气孔玄武岩、粗面岩等8种主要火山岩类型。识别结果与8口测试井中316个有取心段岩心描述和岩心/岩屑薄片的精确岩矿定名对比,符合率达到75.2%,与以往测井识别复杂火山岩岩性相比,在识别准确率和效率上都有明显提高。

致密砂岩储层孔隙度小、渗透率低、含气饱和度低,基本上没有自然产能,需要进行压裂,因此进行压裂产能的预测很有必要。笔者研究了鄂尔多斯盆地苏里格东部地区盒8段致密砂岩气层的压裂产能及等级预测。利用反映储层流动性质的测井参数(电阻率、自然伽马、声波时差、中子、密度)与反应压裂施工情况的压裂施工参数(单位厚度砂体积、砂比、砂质量浓度、单位厚度排量、单位厚度入井总液量),选择数学统计方法神经网络法进行致密砂岩气层压裂产能等级预测。分析比较Elman神经网络、支持向量回归(SVR)、广义回归神经网络(GRNN)3个神经网络预测致密砂岩气层压裂产能模型的网络结构参数、回判及预测精度以及运行耗费时间。结果表明:3个模型中,GRNN网络参数只有1个,回判和预测精度最高,运行时间小于1 s。因此,选择GRNN模型预测致密砂岩气层压裂产能,并用于苏里格东部地区致密砂岩气层压裂产能的等级预测。等级预测准确率达到90%。

区域大地水准面的确定是GPS测量常需解决的问题。目前确定大地水准面的方法主要包括重力法、GPS水准几何法及组合法,其中组合法因其精度和可靠性都较高,常用于计算高精度区域大地水准面。高精度的大地水准面模型是组合法确定区域大地水准面的关键。在我国,EGM2008全球重力场模型精度和分辨率均高于此前的所有模型,研究基于该模型的组合法大地水准面精化具有重要的实践意义。笔者以吉林大学兴城教学实习基地物探实验区为例,基于实测重力数据、EGM2008重力场模型和GPS水准数据,采用组合法精化了区域大地水准面,比较了组合法大地水准面模型和无重力实测数据的几何法大地水准面模型的精度差异,分析了该方法在物探测量中的适用性。结果表明,实验区组合法大地水准面模型精度最高达到1.2 cm,并且误差分布区间较小,总体上精度和可靠性高于对比的几何方法,并且组合法和几何法获取的两种大地水准面模型均能满足大比例尺物探测量要求。EGM2008模型精度较高,故平坦地区使用组合法时,高密度的实测重力数据可能带来高频扰动,有可能降低EGM2008重力场模型本身的精度,所以重力数据采集过程中要顾及重力点的密度和空间分布。本文方法更适用于地形复杂的地区。