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2023年  第39卷  第10期

综述与评述
海底冷泉系统氧化还原环境重建方法研究进展
冷泉活动是现代深海极端环境系统之一,其在天然气水合物资源勘探、全球气候变化、极端环境生命活动等方面具有重要的科学研究意义。重建海底冷泉区氧化还原环境是研究其中生物地球化学过程、揭示甲烷渗漏活动特征的重要途径。近年来,大量矿物学及地球化学指标在冷泉系统氧化还原条件的恢复研究中获得了成功的应用。在前人研究的基础上,对自生矿物学标志、稀土元素、氧化还原敏感元素(Mo、U、Fe)和稳定同位素(钼同位素δ98Mo、铁同位素δ56Fe、硫同位素δ34S)等不同指标对氧化还原环境变化的响应机制进行了系统总结,从测试分析方法、后期成岩改造、单一指标的多解性等多个方面探讨了各指标的影响因素和当前仍存在的问题,并指出了未来该领域需进一步加强的关键研究方向。
周渝程, 曹红, 耿威, 刘晨晖, 张喜林, 翟滨, 张现荣, 陈烨, 吕泰衡, 曹又文, 张栋, 闫大伟, 孙治雷
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.169
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 1-13
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东海陆架盆地新生界咸水层二氧化碳封存地质条件及封存前景
目前可用于封存二氧化碳的地质体包含深部咸水层、枯竭油气田、玄武岩等,其中,深部咸水层广泛分布于全球大多数沉积盆地,具有封存能力大、技术成熟、安全性高、成本低等优点,是一种重要的二氧化碳封存地质体。相较于陆域,海域碳封存具有封存潜力大、安全性高、环境影响小、封存周期长等优点,是实现“双碳”目标的重要途径。东海陆架盆地面积大,盆地构造稳定性较高,属于次冷-次热盆地,碳封存目标层厚度大、分布广,具有良好的咸水层二氧化碳封存地质条件,且盆地油气勘探开发程度较高,实施二氧化碳咸水层地质封存的工程条件成熟。在中国海域含油气盆地中,东海陆架盆地咸水层二氧化碳地质封存适宜性为高适宜。综合考虑勘探开发程度、区域构造稳定性、地热条件、二氧化碳咸水层地质封存物质条件和地质封存工程实施条件等可影响二氧化碳地质封存前景评价的参数,分别评价了各区带二氧化碳封存前景。其中,台北坳陷和浙东坳陷碳封存前景最好,适宜实施二氧化碳地质封存;长江坳陷和海礁隆起碳封存前景较好,可作为实施二氧化碳地质封存的备选区带。
陈建文, 孙晶, 杨长清, 杨传胜, 谢明英, 孙晓娜, 王建强, 袁勇, 曹珂
doi: 10.16028/j.1009-2722.2023.051
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 14-21
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研究论文
山东东部日青威盆地晚中生代沉积岩元素地球化学特征及沉积环境
发育在苏鲁造山带上的山东东部日青威盆地是晚中生代以来形成的规模较大的裂陷盆地,其独特的沉积特征有别于周缘其他同期陆相断陷盆地,备受沉积学界的广泛关注。为了解日青威盆地沉积期(包括莱阳期和青山期)古盐度、古气候和氧化还原条件等沉积环境特征,对盆地灵山岛、崂山、诸城桃林、海阳丁字湾和即墨周戈庄5个典型剖面沉积岩样品开展主量、微量和稀土元素地球化学分析。5个典型剖面的沉积岩SiO2和Al2O3含量较低,平均值分别为52.13%和13.06%,而Fe2O3含量较高,平均值为6.14%;ΣREE平均值为199.15×10−6,稍高于澳大利亚后太古宙页岩(PAAS),富集轻稀土元素,相对亏损重稀土元素,具有弱铕(Eu)正异常;相对于上地壳(UCC),样品富集大离子亲石元素,亏损过渡族元素。Sr/Ba和Mg/Ca值表明,自莱阳期至青山期,沉积水体趋向于由咸水/半咸水向微咸水环境的变化;Sr/Cu值、∑(Fe+Mn+Cr+V+Ni+Co) / ∑(Ca+Mg+K+Na+Sr+Ba)值和SiO2-(Al2O3+K2O+Na2O)双变量图解表明,莱阳期和青山期均为干燥气候;V/(V+Ni)和Ce异常表明,莱阳期和青山期沉积水体环境以分层不明显的还原环境为主。综合以上研究表明:日青威盆地莱阳期—青山期古盐度的转变以及干燥气候和还原环境对于揭示盆地的沉积演化过程有着重要的地质意义。
刘菲菲, 周瑶琪, 许汉华, 李曼洁
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.157
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 22-33
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黄河刁口废弃流路冲淤演化及其影响因素
刁口流路是黄河1964年至1976年期间的行水流路,在1976年黄河人为改道清水沟后废弃,在1992年将其作为备用流路。依据不同年份刁口废弃流路的高程测量数据,计算了不同时期刁口废弃流路的冲淤量,分析了刁口废弃流路不同时段的冲淤变化特征,探讨了刁口废弃流路冲淤变化的受控机制。研究结果表明,1976—2000年,刁口废弃流路河道整体处于冲刷状态,冲刷速率约为1.92×106 t/a;2000—2016年,河道整体处于淤积状态,淤积速率约为7.99×106 t/a。刁口废弃河道的冲淤在空间上存在明显的差异,2000—2016年,以断面D20为分界线,向海一侧的河段呈现冲刷状态,河道槽蓄量增加;而向陆一侧的河段呈现淤积状态,河道槽蓄量减少。废弃河道的冲淤演化除受生态调水、海洋动力侵蚀等影响外,更多地受到河道周边油田开发以及两岸的农田和林业发展等因素的影响。因此,从维持河道行水能力的角度来看,亟需对河道开展维护修缮,以保证刁口流路作为黄河入海备用流路的适宜性。
白晓霞, 范勇勇, 王厚杰
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.121
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 34-42
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2020年黄河水量调度对河口水文特征的影响及沉积效应
由于水利工程的影响,黄河的调水调沙通常都集中在较短的时间内进行,大量的泥沙与淡水输入到黄河口海域,使得该区域成为水文要素特征和地貌变化最为剧烈的区域之一。根据2020年大量的水文实测和地形资料,分析了黄河口海域温度、盐度时空分布变化规律和水下地形冲淤演变特征,探讨了黄河入海水沙对黄河口海域盐度分布和水下地形的影响。研究发现,2020年黄河水量调度极大改变了河口盐度及其分布,低流量时期盐度整体较高,低盐区分布范围有限;高流量时期盐度显著降低,低盐区水体范围明显扩大,满足了河口环境水流需求。黄河口海域2019—2021年整体呈淤积状态,现行河口区出现淤积,而孤东近岸、老河口区及离岸较深的海域呈冲刷状态,入海泥沙情势的变化对河口及毗邻海域的冲淤特征起着主导作用。
范勇勇, 吴文娟, 毕乃双, 徐丛亮, 孙中强
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.154
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 43-51
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新生代区域伸展方向转变对珠三坳陷断裂体系发育演化的控制作用
沉积盆地内断裂体系的复杂性与多样性及其形成演化机制长期以来备受关注。以南海北部陆缘珠三坳陷为研究目标,在大量三维地震资料构造解析的基础上,分析了新生代区域伸展方向的转变规律,探讨了其对断裂体系发育演化的控制作用。研究结果表明:珠三坳陷断裂具有多走向、多级别、多性质的特点,依据断裂走向可以划分为NNE-NE、NWW-NW和近EW向3组,不同走向断裂发育特征、断裂性质及分布规律存在差异。新生代珠三坳陷区域伸展方向经历了顺时针旋转的演化,由古新—中始新世神狐-文昌组沉积期的NW—SE向,转变为晚始新—早中新世恩平-珠江组沉积期的近SN向,到中中新世韩江组沉积期至今的NNE—SSW向。新生代区域伸展方向的转变与先存断裂共同控制了珠三断裂体系的发育演化,整体上导致各演化阶段活动断裂特征存在差异。从具体断裂上看主要表现在:古新—始新世强烈活动的南断裂带南支西段在中晚期消亡;南断裂带北支不同分段的断裂性质存在一定差异;走向弯曲的琼海1号、南断裂带北支文昌 B 凹北段晚期发生局部构造反转。以上几方面现象共同反映了新生代区域伸展方向转变对珠三坳陷断裂体系发育演化的控制作用。
吴宛秋, 李伟, 范彩伟, 李辉, 李明, 李嘉, 赵育龙, 蒙美芳
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.161
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 52-65
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东海盆地西湖凹陷W气田平湖组煤系潮控砂体储层地震预测
东海西湖凹陷油气资源丰富,具有较好的勘探开发潜力,其中平湖组作为重要的含油气层系,已成为近期勘探开发的焦点。平湖组普遍发育薄煤层,导致含油气砂体的地震响应存在多解性,严重制约着开发生产。为了识别薄煤层影响下的含油气砂岩,开展了储层地震预测研究工作。首先,通过岩芯、测井和分析化验资料解析了潮控沉积环境特征;然后,利用岩石物理分析技术归纳总结了在薄煤层影响下含水砂岩、含气砂层的叠前道集响应规律;最后,利用地球物理属性完成了潮控砂体储层预测,并结合沉积特征实现研究区有利目标优选。研究表明:平湖组以潮控三角洲-潮汐沉积环境为主,其中,水下分流河道、河口坝和潮汐砂坝等沉积微相是优势储集体;砂体储层受到薄煤层影响呈现近道为波峰、远道为波谷的Ⅱ -p类AVO特征;利用叠前道集响应规律指导叠前纵波速度/横波速度(Vp/Vs)反演,完成潮控储层定量预测;综合古地貌和沉积微相认识,实现了研究区潮控环境下潜力精细描述,明确③号砂体属于一类有利目标,可作为潜力目标。本研究方法有效提高了研究区储层预测工作的精确度,为该区块下一步深层煤系潮控砂体的井位部署提供了技术支撑。
吕鹏, 雷蕾, 孙莉, 王健伟, 闫华, 林立新, 刘世鹏, 葛家旺, 吴文雯
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.182
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 66-76
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参量阵浅地层剖面的处理方法及在识别浅层天然气水合物中的应用
近年来,参量阵浅地层剖面以其简便的野外采集方式、高分辨率的浅部地层成像能力,迅速发展为海底浅层天然气水合物探测的有效方法。为了更好地获取东海浅层天然气水合物赋存区的地质信息,针对参量阵浅地层剖面数据开展了精细化处理。首先将异常振幅压制和空间振幅均衡等方法有机结合,解决了数据中的各种噪音和能量不均衡等问题,然后利用Hilbert变换提高地层分辨率,最后利用信号增强技术进一步提高同相轴连续性,获得了波组特征更清晰的地震剖面。处理后的参量阵浅地层剖面具有信噪比较高、连续性好、地层结构清晰等特点,可以更好地揭示空白带、气烟囱、亮点和火焰状异常等地震反射特征,为识别浅层天然气水合物赋存区地质信息奠定基础。对精细处理后的数据进一步开展曲率属性、瞬时振幅属性、相干属性等地震属性分析,结果显示,与浅层天然气水合物渗漏相关的声学异常能够被清晰地识别出来。此项研究一方面验证了参量阵浅地层剖面数据处理方法的可行性,另一方面也探索了属性分析技术在海底浅层天然气水合物识别方面的应用。
陈珊珊, 杨睿, 刘欣欣, 杨佳佳, 刘鸿, 颜中辉, 王小杰, 徐华宁, 赵维娜
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.316
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 77-84
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宽频立体枪阵优化设计
在海洋油气勘探这一过程中,震源设计是关键环节,其性能的优劣直接影响采集信号的质量。气枪以其质量可靠、组合灵活、安全环保等优势成为海洋勘探领域应用最广泛的激发震源,然而,随着勘探环境的复杂化,平面阵列的激发子波难以满足高分辨率勘探需求。因此,在立体阵列的基础上,分析不同容量气枪子波信号与时间关系,通过优化沉放深度,使不同容量单枪激发产生的振幅在接收时同相叠加,达到拓宽频带和压制陷波效应,进而改进震源的性能。将优化的立体阵列与常规阵列进行属性对比,证明宽频立体气枪阵列拥有更强的振幅能量和更宽的有效频带,可明显压制陷波效应,对复杂地质目标有较好的识别效果。
杨宸, 刘怀山, 赵明鑫, 杨熙镭, 李枫林, 张罗成
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.150
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 85-92
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随机波作用下海底管道振动对土体液化的影响
海底管道-土体-水体相互作用对土体和管道的稳定性具有重要影响,但波浪作用下海底管道对其周围土体性质的影响仍有待深入研究。通过一系列室内波浪水槽试验,研究了波浪荷载和管道振动作用下海床土体内部的超孔隙水压力响应。实验结果表明,管道的铺设会增大海底土体超孔隙水压力累积程度,当管道发生振动时,海床土体超孔隙水压力累积程度进一步增大,从而增加了土体液化势。此外,波高增加也会导致海床土体的超孔隙水压力累积程度增大。本文研究成果对管道-土体相互作用研究和海底管道维护具有指导意义。
徐兴雨, 齐静静, 徐继尚, 刘福兴, 李家宁, 王伟斌, 徐涛, 张亚欣
doi: 10.16028/j.1009-2722.2022.170
海洋地质前沿. 2023, 39(10): 93-100
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