莺歌海盆地变密度流和喷溢流沉积及其油气勘探意义

通过详细的沉积学研究,在莺歌海盆地中央泥拱带及其向盆地边缘的过渡区发现了特征的变密度流和喷溢流沉积.区内变密度流和喷溢流沉积的沉积环境为半深海,主要表现为浊流和快速沉积的滑塌变形沉积体.变密度流沉积为灰色中细砾岩,岩石以颗粒支撑,具有特征的正、反粒序层理,厚度大致在6～10 cm,粒度变化范围0.3～0.5 cm、0.7～0.8 cm,岩层顶面呈不规则波状.喷溢流沉积主要为陆源碎屑岩,是浅水沉积物在海平面震荡中,随着海水事件性地向盆地喷溢而进入到邻近深水盆地的沉积;沉积物呈条带状、透镜状产出,主要为黄灰色中-细砂岩,发育透镜砂和深灰色纹理,水平层理特别是透镜层理中无构造和结构,常因泄水而发生变形,这些条带和透镜体的底部基本没有侵蚀面与内波沉积物区别.莺歌海盆地变密度流和喷溢流沉积发育部位适中,大都处于盆地中央泥拱带-斜坡的过渡带,导致在深水泥质岩体系中发育大套砂质沉积,形成了良好的生、储、盖组合,是莺歌海盆地今后地层-岩性圈闭非常重要的勘探目标.

北部湾三维风生流及密度流模拟

将Casulli差分格式引入三维物理海洋模型计算 ,模拟了北部湾风生流及密度流 .模拟结果表明 ,夏季西南季风在北部湾导致一个顺时针环流 ,夏季海水密度梯度导致一个逆时针方向的环流 ,密度流明显强于风生流 ;冬季东北寒潮导致一个逆时针环流 .模拟结果不支持北部湾夏季为一顺时针环流、冬季为逆时针环流的传统结论 ,而支持终年为逆时针环流的观点 .

对西北太平洋海域表层密度流的初步探索

在文［９］［１０］关于西北太平洋海面动力地形研究的基础上，本文对该海域表层密度流进行了初步探索。特别是用０．５°×０．５°方区多年船测资料，对西部边界流——黑潮进行了专门研究。结果表明，该海域表面密度流模式与主要由风驱动的大洋总的环流模式基本一致。据研究结果，对文［９］给出的海面动力地形和全球海面动力地形的某些特征作出了解释。另外，还就卫星测高在确定大洋环流的局限性和若干概念性问题提出了明确的看法。

各向异性密度流模型及其验证

针对密度流流动各向异性的特性,采用非线性k-ε模式求取雷诺应力,结合RNG模型及浮力修正建立了三维密度流模型。应用该三维模型计算了水库温差异重流,分析了温差异重流演进过程,并就流速分布与水温下泄过程与实测资料进行了比较。结果表明,所建模型由于引入非线性RNG模式,能有效反映密度流的各向异性特性,较好地模拟了流场和温度场强烈耦合的水库温差异重流,能准确预测温度分层过程与异重流潜行时间,具有较高精度。

水库密度流研究进展综述

密度流表现形式多样,在地球物理、水利、海洋、气象等领域均有广泛的应用。流体中的密度差可由水温差异以及悬移质种类不同所引起,溶解质浓度不同,或者是不同流体均可形成密度流。水库密度流的研究对于维持库区生态环境,调控下游出水水质具有十分重要的作用。

海湾水库蓄水初期的单次往复密度流

为了探讨海湾水库蓄水初期单次往复水平密度流的产生与效应,进行砂质斜坡沉积物与水体之间盐分交换的水槽实验。通过沉积物孔隙水与其上覆水的多剖面电导率动态监测,分析盐分的时空分布特征,并计算深水区、浅水区和中心区的边界层单位面积含盐总量。实验结果显示,进水在浅水区沉积物表面产生明显的渗入-溢出现象,浅水区沉积物孔隙水盐分浓度显著低于中心区与深水区同一高度的盐分浓度,深水区初始底边界层含盐量与初始边界层下边界盐分浓度均为最高;这表明进水过程在倾斜沉积物表面产生了前进密度流,水流携带的盐分在坡底累积。水槽进满水后深水区边界层含盐总量与边界层下边界盐分浓度快速降低,并且浅水区表层沉积物孔隙水与深水区同一深度水体之间的盐分快速达到平衡;这表明蓄水初期在两者之间形成了返回密度流,从浅水区表层沉积物冲刷出的盐分在密度流作用下再次进入沉积物。为避免再次进入沉积物的盐分在后期继续影响水库泛咸,建议在蓄水结束后尽快实施坡底咸水排除方案。

对西北太平洋海域表层密度流的初步探索

在文[9,10]关于西北太平洋海面动力地形研究的基础上,本文对该海域表层密度流进行了初步探索,特别是用0.5×0.5°方区多年船测资料,对西北部边界流一黑潮进行了专门研究。结果表明,该海域表面密度流模式与主要由风驱动的大洋总的环流模式基本一致。据研究结果,对文[9]给出的海面动力地形和全球海面动力地形的某些特征作出了解释。另外,还就卫星测高确定大洋环流的局限性和若干概念性问题提出了明确的看法。

高密度流与湖南泥盆纪沉积相分异

湖南泥盆纪陆表海的沉积相分异 ,尤其是台地相和台盆相的分异与当时发育的高密度流有密切的关系 ,高密度流的流动和沉积又与地形及海侵海退有关。高密度流使台盆区形成与相邻的台地区完全不同的沉积 ,形成的沉积差异反过来又使海底地形发生进一步的变化。在这种反复作用的过程中 ,湖南泥盆纪的岩相分异经历了一个形成、发展。

浅海密度流计算方法的探讨

根据海水密度场来间接计算深海海流速度的Helland Hansen方法,由于比较简便,至今仍得到广泛的应用。为了将该方法应用于浅海区的海流计算,人们已提出了不少改进方案,但这些方案都没有考虑海底的摩擦效应,因而计算结果往往与实际情况不符。本文提出的浅海海流计算方法,首先把浅海区中已建立的海水密度场往海底以下的虚构水体中外推,然后沿用经典的动力计算方法计算地转流速度,最后进一步考虑海底摩擦效应而计算出浅海密度流的速度。

三次样条函数(格式)准拉格朗日积分方案Ⅱ——样条格式非静力全可压动力框架与密度流试验

采用样条格式二阶时空离散预报方程与显式-准拉格朗日积分方案,建立非静力全可压数值模式动力框架,对气压、气温(位温)、风及广义牛顿力(加速度)场做三次样条函数拟合,实现各个变量场二阶可导,并且按牛顿运动定律,显式迭代插值求上游点"三次运动"路径(三维位移)与预报变量值,同时求得一个时间步长三维位移的平均散度场,并以此绝热变率预报压、温场。其中,通过对静力方程做三次样条拟合,可从非静力气压场分离出(满足静力方程)时变的静压场,从而无须引入大气参考廓线,并因此准确(二阶精度)计算出垂直气压梯度力与位移。密度流试验表明,上述非静力全可压动力框架能够模拟出高度非线性的密度流,初步验证样条格式做"三次"数值模式动力框架的一致性和精确性,同时分析了与密度流试验benchmark参考解相比较存在差别的原因。

有限元法在密度流分析计算中的应用

本文用有限元法解二维密度流,并用二步显式方法求解,并通过实例验证。本文提出的计算方法适用于入海口处的浅海长波的分析计算。

亦谈地中海的密度流——兼和黄锡荃教授商榷

人民教育出版社1995年10月第2版的地理教材对地中海的密度流是这样阐述的：例如地中海因蒸发旺盛,海水的盐度高,密度大,水面降低,而相邻的大西洋海水的盐度比地中海低,密度小,水面比地中海高,于是大西洋表层海水经直布罗陀海峡流入地中海,地中海的海水由直布罗陀海峡流人大西洋。

火山碎屑密度流沉积机制研究——以松辽盆地东南隆起区九台地区白垩系营城组火山碎屑岩为例

火山碎屑密度流是一种危险的火山活动现象,也是一种重要的盆地物源供给方式,对其沉积机制的研究具有灾害预防和油气勘探的双重意义。松辽盆地东南隆起区九台营城煤矿地区白垩系营城组古火山机构保存良好,发育有典型的火山碎屑密度流沉积物。本文在精细刻画火山碎屑岩的岩石结构、沉积构造的基础上,运用薄片观察和沉积物粒度统计的方法,从物质来源、搬运机制和就位方式角度系统地分析了火山碎屑密度流的整个沉积过程,并结合国内外火山学、沉积学的研究进展探讨了不同浓度火山碎屑密度流的沉积机制。研究区内的火山碎屑密度流沉积物可以划分为五种微相:①块状熔结角砾凝灰岩微相;②无序含集块凝灰角砾岩微相;③逆粒序或双粒序角砾凝灰岩微相;④正粒序角砾凝灰岩微相;⑤韵律层理凝灰岩微相。第一种微相具有熔结结构,可能形成于高挥发分岩浆喷发柱的垮塌,火山碎屑密度流的就位温度较高;后四种微相具有正常火山碎屑岩结构,可能形成于火山口的侧向爆炸,火山碎屑密度流的就位温度中等。沉积块状熔结角砾凝灰岩微相的火山碎屑密度流具有黏性碎屑流的流体特征,沉积物整体冻结就位;沉积无序含集块凝灰角砾岩微相和逆粒序或双粒序角砾凝灰岩微相的火山碎屑密度流具有颗粒流的流体特征,沉积物整体冻结就位;沉积正粒序角砾凝灰岩微相和韵律层理凝灰岩微相的火山碎屑密度流具有湍流的流体特征,沉积物连续加积就位。火山碎屑密度流的颗粒浓度是一个连续变量,但流体性质可能会发生突变,稀释的火山碎屑密度流的沉积机制符合下部流动边界模型,稠密的火山碎屑密度流的沉积机制符合层流(碎屑流或颗粒流)模型。

基于非线性密度流试验的平流差分方案

为考察平流差分方案对高分辨率非静力数值模式的影响,利用非线性密度流试验,对比分析了在不同分辨率情况下气候研究与预报模式中不同平流项差分方案对大气非静力运动的描述能力。结果表明:模式分辨率是影响试验结果的重要参数,提高模式的分辨率有利于提高模拟的结果;无论是水平平流项差分方案还是垂直平流项差分方案,当选取偶数(2,4,6)阶时,模拟结果在下边界都存在不同程度的小尺度扰动,与参考解偏差较大;选取奇数(3,5)阶时的效果明显优于偶数(2,4,6)阶;水平平流项差分方案取5阶,垂直平流项差分方案取3阶时都能得到最好的模拟效果。

基于三维变密度流模拟的潍坊北部沿海区海(咸)水入侵研究

莱州湾南岸是我国海(咸)水入侵地质灾害较严重的地区之一。为研究海(咸)水入侵过程,优选合理的防治方案,本文采用三维变密度数值模拟方法,对潍坊市北部沿海区海咸水入侵过程进行模拟,并利用实测的水位与TDS(Total Dissolved Solids)浓度数据对模型进行识别验证;然后,利用数值模型分析未来50年不同方案的防治效果,确定最优的海(咸)水入侵防治方案。研究结果表明:潍坊市北部沿海区地下水流场已由天然场逐渐转变为人工场,人类活动对地下水流场的影响越来越大;区内地下水流场存在2个淡水漏斗区,1个卤水漏斗区,以及漏斗之间的分水岭区域,地下水流向均是向漏斗中心汇流;未来50年,4种防治方案下海咸水入侵界线均向北回缩,回缩距离在500-8000 m之间;通过4种防治方案对比发现,减少淡水开采量引起海(咸)水入侵界线向北回缩的距离更大,防治效果最优。

东海西北部密度流计算和分析

本文较为详细地介绍了研究东海西北部密度流所采用的计算方法,并对计算结果作了初步的分析。分析的结果表明:该海域平均密度流速的变化有着夏强冬弱的特点;水平分布外侧大于内侧;垂直分布上层大于下层。

斜坡上的密度流数值模拟研究

为了探讨均匀密度环境水体中斜坡密度流的运动规律,建立了立面二维RNG k-ε紊流数学模型,通过与已有试验资料对比,验证了该模型的合理性与准确性。利用该模型模拟不同坡角和流量下的斜坡密度流,研究结果表明:密度流头部流速与坡角具有一定的函数关系,存在一个最优坡角使得相同条件下的头部流速最大;头部流速与浮力通量的三次方根之间并非严格的正比例函数关系,在流量较小或较大时将发生偏离;密度流运动过程中,头部形态不断扩大,头部的厚长比逐渐减小;头部扩大的速率随着坡角和流量的增大而增大,最后逐渐趋于一个稳定速率。研究结果能够帮助进一步了解斜坡密度流的运动规律。

干斜压大气拉格朗日原始方程组的半解析解法和非线性密度流数值试验

以差分方程代替微分方程给大气原始方程组求解带来了诸多难以解决的问题,对于(半)拉格朗日模式来说质点轨迹的计算与Helmholtz方程的求解是两大难题.本文通过对气压变量代换,并在积分时间步长内将原始方程组线性化,近似为常微分方程组,求出方程组的半解析解,再采用精细积分法求解半解析解.半解析方法可同时计算风、气压和位移,无需求解Helmholtz方程,质点的位移采用积分风的半解析解得到,相比采用风速外推的计算方法,半解析方法更科学合理.非线性密度流试验检验表明:半解析模式能够清晰地模拟Kelvin-Helmholtz切变不稳定涡旋的发生和发展过程;模拟的气压场和风场环流结构与标准解非常相似,且数值解是收敛的,同时,总质量和总能量具有较好的守恒性.试验初步证明了采用半解析方法求解大气原始方程组是可行的,为大气数值模式的构建提供了一个新的思路.