海-陆过渡相与海相页岩气“甜点段”差异特征与形成机理

为了指导海-陆过渡相页岩气的勘探开发,以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县地区二叠系山西组2段3亚段(山2^(3)亚段)海-陆过渡相页岩气甜点段与四川盆地南部地区志留系龙马溪组一段1亚段(龙一1亚段)1小层海相页岩气甜点段作为研究对象,开展系统的岩心观察、薄片鉴定、全岩-黏土X射线衍射、有机地球化学分析、扫描电镜观察、N2低温吸附、CH_(4)等温吸附以及主、微量元素分析实验,系统对比研究了海-陆过渡相与海相页岩气甜点段的特征与形成机理。研究结果表明:①海相页岩气甜点段稳定分布与发育;海-陆过渡相页岩气甜点段横向不连续,纵向多层段发育。②海-陆过渡相页岩气甜点段总有机碳含量(TOC)高,处于中-高成熟阶段,有机质以Ⅱ_(2)-Ⅲ型为主;海相页岩气甜点段TOC较高,处于高-过成熟阶段,有机质以Ⅰ-Ⅱ_(1)型为主。③海-陆过渡相页岩气甜点段矿物组成以黏土矿物为主,黏土矿物孔隙以介孔和宏孔为主,它们控制游离气的赋存;有机质以发育微孔为主,它是比表面积的主要贡献者,控制吸附气的赋存。海相页岩气甜点段以石英矿物为主;页岩有机质同时发育微孔和介孔,它们是页岩气赋存的主要储存空间。④海-陆过渡相页岩气甜点段以吸附气为主,平均占66.06%;海相页岩气以游离气为主,吸附气占11.15%~43.75%。⑤海-陆过渡相和海相页岩气甜点段有机质富集均受到古气候、古环境以及地质事件控制,但陆源碎屑输入对海-陆过渡相页岩气甜点段有机质富集具有重要控制作用。⑥鄂尔多斯盆地海-陆过渡相页岩气单井最高产量达到7.9×10^(4)m^(3)/d,研究和勘探表明海-陆过渡相页岩气具有良好的勘探前景。

轨道周期约束下海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面识别及其地质意义——以鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组2~3亚段为例

海-陆过渡相页岩气具有良好的勘探前景,但其产层多、单层厚度薄且岩相变化快等特点导致高精度层序地层格架构建难度大,而旋回地层学理论为高频旋回划分和对比提供了有效的手段。基于岩心分析测试及测井资料,结合高分辨率层序地层学及旋回地层学理论,厘定了鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组2^(3)亚段海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面。运用山2^(3)亚段GR值、Th/U元素含量比值及总有机碳含量(TOC)数据序列,滤波输出记录在沉积物中的天文轨道参数,通过对山2^(3)亚段岩性、测井数据及地化元素分析数据进行划分,识别了四级层序界面,405 kyr长偏心率周期与四级层序耦合关系良好,山2^(3)亚段共划分为4个四级层序(PSQ1-4)。依据短偏心率与五级层序的对应关系,山2^(3)亚段共划分为12个五级层序(FSQ1—12)。在此基础之上,分析了轨道周期与高分辨率层序、海平面升降、沉积环境演化及岩相组合规律的耦合关系,长偏心率周期通过调节0.4 Myr尺度海平面变化控制沉积相演化,影响优势页岩储层段的发育;短偏心率周期通过调节0.1 Myr尺度海平面变化控制沉积亚相演化,影响页岩甜点层的发育。基于旋回地层学理论提出的页岩层系高精度地层划分与对比技术,能为精准识别优势页岩层段及水平井导向设计提供理论借鉴及技术支撑。

川东南二叠系龙潭组海-陆过渡相页岩气甜点评价及意义

川东南二叠系龙潭组海-陆过渡相沉积是一套潜在的页岩气勘探领域,但目前面临勘探方向不清等问题。综合岩石学、有机地球化学和储层地质学,基于X射线衍射、有机岩石学分析、氩离子抛光扫描电镜、氦气孔隙度测试和联测实验等,分析了川东南地区S1井等重点井龙潭组9个小层中泥页岩有机地化、储层和含气性及其纵向变化特征,优选了页岩气富集的有利层段。研究结果表明,川东南地区龙潭组海-陆过渡相泥页岩沉积厚度大(TOC>2%的泥页岩累计厚度50.11 m)、黏土矿物含量高(平均值42.69%),以煤层、炭质页岩、泥页岩、粉砂质泥岩、含灰/灰质泥岩和泥质灰岩为主。泥页岩TOC均值为4.63%,孔隙度均值大于2.0%,且都具有煤>炭质页岩>泥页岩>粉砂质泥岩>含灰/灰质泥岩的变化趋势。有机质类型以Ⅲ型为主,Ro平均为2.07%,储层以黏土矿物孔和微裂缝为主。②—④小层、⑥小层和⑧小层的煤层和泥页岩组合具有“厚度大、有机质丰度高、孔隙度高和含气性好”的特征,是海-陆过渡相页岩气勘探的有利目标层段。

基于激光雷达的天津海-岸-陆地区大气边界层高度研究

利用2018年8月~2019年7月的气溶胶激光雷达观测数据对天津城市、渤海沿岸和渤海地区的大气边界层高度进行了反演,并利用无人机探空观测对激光雷达反演结果进行验证,同时结合天津大气边界层观测站、塘沽站和渤海A平台站的不同气象特征分析了大气边界层高度的分布特征及其差异产生的原因.结果表明:激光雷达和无人机观测获得的大气边界层高度具有较高一致性,在稳定、中性和不稳定层结条件下两者的相关系数分别为0.508,0.565和0.687.天津城区和塘沽地区各季节的大气边界层高度日变化规律较为一致,与各季节湍流动能和感热通量日变化规律接近,均呈单峰型分布,A平台大气边界层高度具有明显的海洋大气特征,表现为冬季高于城区和塘沽,夏季则与之相反.夏季由于海陆环流造成的热力内边界层的形成,是市区与塘沽大气边界层高度差异产生的原因之一,2019年夏季塘沽出现热力内边界层的情况下,其午后边界层高度下降约30~160m,与城区的大气边界层高度差升高约150~300m.

宁波地区海-陆下垫面差异对雷暴过程影响的数值模拟

利用耦合Noah陆面过程的WRF模式对2009年6月5日傍晚发生在宁波地区的一次雷暴过程进行数值模拟,通过改变下垫面覆盖类型的敏感性试验,探讨了海洋和陆地下垫面对雷暴过程的影响。结果表明,WRF模式能够较合理地模拟出雷暴的发生、发展过程。雷暴发生前期,由于海-陆强烈的热力差异,海风特征明显,海风引起的抬升运动触发了雷暴,海风形成的强辐合区对应雷暴过程累积降水量的大值区。当研究区域全部被替换成陆地后,地表的粗糙度增大,在研究区域东部由于摩擦辐合加强,产生了强烈的上升运动,多个发展旺盛的对流单体在上升运动区生成,使雷暴产生的降水区域东扩、降水量增大、雷暴维持时间延长。当研究区域所有陆地被替换成水体后,白天地表通量减小,大气边界层中湍流运动减弱。

海-陆混合路径对雷电电磁场传播的影响

利用Barrick等效表面阻抗法和Wait近似算法等研究了粗糙海-陆混合路径对雷电电磁场传播的影响。结果表明,当雷电发生在海面,电磁辐射场沿海-陆混合路径传播时,即使在陆地部分的传播长度仅为几十米,对2MHz以上甚高频的衰减也不容忽视,陆地部分对电磁场传播的影响远远大于海面。因此,利用海面对雷电电磁波谱进行测量,需要考虑海-陆混合路径传播的影响。如果关注的频率超过10MHz,还需要考虑海浪的影响。

海-陆-气全球耦合模式能量收支的误差

通过分析GOALS模式两个版本GOALS 1.1和GOALS 2的能量收支 ,并与观测对比 ,结果表明 :模式模拟的地表净短波辐射通量在高纬地区偏低 ,而净长波辐射通量又偏高 ,导致极地表面温度偏低 ,感热通量在高纬地区为很高的负值。而在陆地上感热加热作用显著偏强 ,使地表有较大的向上净能量给大气 ,引起陆地上有些暖中心也偏强 ,这也解释了模式模拟地表面空气温度场的误差原因。海洋上潜热通量偏低 ,特别是在副热带洋面上偏少更明显。陆地上的欧亚和北美大陆大部分地区潜热通量仍偏低。这也是模式降水在大部分地区偏少的重要原因。两模式大气顶OLR偏低的模拟主要是在中低纬度 ,大气顶净短波辐射通量的模拟在中低纬度虽然与NCEP结果接近 ,但与地球辐射收支试验ERBE资料比较仍偏小较多 ,说明改进中低纬度云 辐射参数化方案对改进全球能量收支的模拟有重要意义。GOALS 2模式中诊断云方案模拟的云量除赤道地区外普遍偏小 ,尤以中纬度为甚 ,造成那里能量收支出现大的误差 。

天津周边海-陆过渡地区航空重力调查及主要成果

随着人类对海洋矿产资源需求的日益增加,海洋基础地质调查对海洋矿产资源勘探具有重要意义。我国海洋地质地球物理调查起步较晚,整体工作程度较低,而航空重力测量作为一种快速高效的地球物理测量方法,对加强海洋基础地质调查研究具有重要作用。2006年我国引进了国际先进的GT-1A航空重力测量系统,并于2011年首次在天津周边海-陆过渡地区开展了1∶20万比例尺航空重力测量工作,完成了高质量的航空重力测量数据3万测线公里,在海-陆过渡地区实现了海-陆连续测量,填补了研究区内高精度航空重力测量的空白。阐述了本次航空重力调查工作取得的主要成果,并从航空重力的角度对研究区内石臼坨凸起进行了研究,认为石臼坨凸起基底具有分段性,并圈定出新的基岩凸起构造,为石臼坨凸起油气资源的进一步勘探提供方向;同时对渤中凹陷正高磁异常体可能的地质成因进行了探讨。对海-陆过渡地区主要构造单元的重力场特征进行研究,在基底和断裂研究方面取得的新认识对海-陆过渡地区基础地质和环境研究具有重要意义。

长江三角洲晚第四纪陆-海交互地层的光释光年代学

长江三角洲地层的年代学研究对探讨晚第四纪以来我国东部沿海地区陆海交互作用历史以及海岸地貌的形成与演化具有重要价值。本研究选择长江三角洲YZ07和EGQD14两支钻孔开展系统光释光(optically stimulated luminescence,OSL)测年研究,总结前期已发表的50个年代数据并收集整理该区域相关钻孔的年代地层资料,探讨在可靠的年代框架约束下晚第四纪长江三角洲沉积地层演变特征,取得了以下几点认识:(1)在长江三角洲地区,常规OSL测年以较细石英颗粒OSL测年效果较为理想;对粗颗粒石英,若存在长石包裹体对石英OSL信号的影响,建议用脉冲释光测年(POSL)技术加以解决。(2)以YZ07孔为例,14C测年和OSL测年结果对比表明在三角洲海岸地区,14C测年方法建立的年代地层框架需要谨慎对待,建议在此区域开展年代地层学研究时可以尝试将两种测年方法结合使用,以确保年代地层框架的准确和可靠。(3)针对争议较大的氧同位素3阶段(MIS3)沉积环境问题,EGQD14孔给出了新的年代学证据,认为MIS3阶段(约30—50 ka)长江三角洲可能是陆地河流相沉积环境为主导,这也得到了区域相邻的几支钻孔沉积记录的佐证。(4)两支钻孔从年代学角度证实了前人关于末次盛冰期(Last Glacial Maximum,LGM)以来长江三角洲发育下切河谷的沉积学判识和地层学论断。此外,多钻孔的年代地层学特征也验证了全新世时段海平面变化控制下的长江三角洲及海岸演变的时空动态。

论陆-海界面的复参数化

陆-海界面是地球系统科学模型边界条件设定的难点。入海物质通量测量的不确定性、逆梯度汇聚的局域化功能以及可降维自适应结构的存在,使得陆-海界面成为共振条件下连接线性与非线性系统的枢纽,难以在经典线性化理论框架下组织“各态遍历”的测量,实现界面系统的实参数化,满足地球系统科学模型的环境模拟与预测需求。受前人借助卫星高度计和潮位站等大规模水位数据阵列的伴随同化,运用陆架潮波数值模型反演海底边界层拖曳系数时空变化规律的案例启发,文章提出了陆-海界面系统的复参数化思维以及遥感观测和数值模型相结合的复参数化建议。

渤海湾海域风况特征分析与海-陆风速对比分析

利用1988年9月—2010年8月的渤海A平台观测资料统计了渤海湾海域的风况特征,对平均风速和6级及以上大风、8级及以上大风的年变化和风向频率进行了分析,得到该海域出现大风的时间和风向、风速特征。为了讨论海上和陆上风速的对应关系,利用相同时间段的渤海A平台站和塘沽气象站观测风资料拟合了两个站风速之间的经验公式。

海-陆-气耦合模式中海洋分量的温盐模拟分析

基于OASIS耦合器,发展了一套具有较高分辨率并行化的海-陆-气耦合模式,并进行了30年以上的耦合积分。为了评估模式中海洋分量的基本性能,首先考察了耦合模式对"气候漂移"的控制,然后对比分析了耦合与未耦合海洋环流模式模拟温度和盐度的气候态特征和季节变化,结果显示耦合模式的模拟结果中没有出现明显的"气候漂移现象",同时能较好的模拟全球大洋温盐分布的基本特征和季节变化。

山水林田湖草空间格局与生态变化分析——以桂西南喀斯特-北部湾海陆交互关键带为例

为研究山水林田湖草空间格局与生态变化,以桂西南喀斯特-北部湾海陆交互关键带为典型研究区,山水林田湖草为基本单元,依据中国陆地基本地貌类型划分指标,采用混合像元分解模型,开展该区域的山水林田湖草空间格局和生态变化分析。结果表明:1)2018年与2000年相比,研究区内的山水林田湖草空间格局下,山田的面积减少83 km^2,大多数为建设用地,山草增加的趋势多数为山草和山林的相互转化,而山水的面积保持平稳,基本不变;2)由2000年、2013年、2018年3期数据来看,生态环境质量较好,无明显的、大范围的退化情况,但高植被覆盖指数呈现先减少后增加的趋势;3)由2000年、2013年、2018年3期数据来看,各区域的山林和山草的植被覆盖度较高,山水和山裸的植被覆盖度较小,山水变化平稳。同一年的不同地貌类型的植被覆盖度为:平原丘陵<山前台地<山地,因此平原丘陵应是日后治理和规划的重点。

东南沿海3月连阴雨中的地面陆-海高压

利用１９９３～１９９６年３月份欧洲中心数值预报资料、天气图资料及东南沿海９站地面天气实况资料，对连阴雨部分物理量场的分布、降水的日变化、降水落区等因素进行综合分析。结果表明，陆－海高压是连阴雨天气中最直接、最直观、最重要的天气系统。

海陆过渡带地层对比方法研究

塔中X油田构造上位于塔里木盆地中央断裂带东端,石炭系为主要开发目的层,受海西运动影响,其中CⅠ油组经历了"滨外陆棚-潮坪-三角洲前缘-潮坪"的海-陆交替沉积转化,沉积环境的转变造成了沉积类型多样。结合该沉积特点,以层序地层学思想为指导,综合分析地震、测井、生产动态特征,建立从全区到局部的等时地层对比方法,打破以往等厚地层对比模式,合理梳理井间油砂体对比关系,为塔中X油田CⅠ油组注水开发及井网优化调整夯实基础,并取得较好效果。

海洋影响下的山东半岛冷流降雪

为探讨山东半岛北部冷流降雪的气候条件及其形成机理,采用经验正交函数(EOF)方法有效地分离出系统性降雪和局地降雪即冷流降雪.通过回归和合成分析揭示了冷流降雪多发时典型的环流特征是低层温度场落后高度场,强冷平流伴随冷槽加深,西北风加强.在此环流背景下,低层大气层结不稳定、充分的热量、水汽输送是局地降雪的主要气候原因.根据热力、水汽和层结等条件的分析表明,12月具备最佳降雪条件,与观测事实一致.沿海边界层的斜压结构、陆面摩擦与地形强迫,使上升运动加强,形成了半岛局地降雪特有的空间分布型.进一步分析表明,低频重力内波有可能成为激发对流,组织降雪的动力因子之一.

6月长江中下游旱涝的一个前兆信号——亚洲-太平洋涛动

利用中国160个站降水、NCEP再分析等资料和CCSM3模式,从对流层温度的角度,分析了影响6月长江中下游降水的因子和前兆信号。研究发现,反映对流层中高层纬向海-陆热力差异的亚洲-太平洋涛动异常可能是导致长江中下游地区降水异常的一个重要原因。观测统计和模式结果都表明,前期5月亚洲-太平洋涛动指数与其后6月长江中下游地区降水具有显著负相关关系,这一关系比前冬厄尔尼诺(拉尼娜)与6月降水的关系更为紧密,稳定性也相对更高。进一步分析发现,亚洲-太平洋涛动异常从5月至6月具有很好的持续性,5月亚洲-太平洋涛动可以通过影响后期6月西太平洋副热带高压的强度和位置、中国东南沿海的西南风以及中国东部中纬度地区的偏北风异常,进而影响长江中下游地区6月降水的多寡。此外,5月亚洲-太平洋涛动异常偏弱也是2011年6月长江流域出现降水异常偏多的一个重要原因。这些结果说明,对于6月长江流域降水,除了海温强迫作用外,对流层中高层异常也是一个重要的前期信号,因此,利用前期亚洲-太平洋涛动预测降水可能是一条值得尝试的途径。

晚泥盆世地球各圈层相互作用与海洋生态危机:来自高分辨率的沉积和同位素地球化学证据

在晚泥盆世弗拉-法门(F／F)转折期发生了显生宙5大生物绝灭事件之一的大规模生物集群绝灭事件．近年来作者及其合作者通过对我国华南F／F界线附近高分辨率的层序一旋回地层研究和同剖面无机-有机碳和锶同位素系统的研究表明:在F／F转折期,由多期火山活动触发的频繁、快速气候暖一冷交替(周期约为200 ka)以及由此引发的陆一海相互作用(森林植被向陆扩展、化学风化作用增强和陆源营养输送量的增加)与海洋生态崩溃(海洋富营养化,微生物爆发和缺氧事件)是造成F／F转折期渐次绝灭的最主要原因．

气候系统预测:基础创新和集成应用

随着全球变暖,极端天气气候事件增强,天气气候灾害造成的损失也愈发严重。当前气候预测的准确性远远不能满足社会需要,气候系统预测理论和方法面临着众多挑战性问题。为提档气候预测科学水平和准确率,由南京信息工程大学和中山大学承担的“气候系统预测研究中心”获得国家自然科学基金基础科学中心项目支持(2021年1月—2025年12月)。在该项目执行的前三年,项目团队开展了大量深入系统的研究,并取得了若干重要进展:1)揭示了气候系统的若干关键变化、驱动力和机制;2)剖析了海-陆-冰-气相互作用对我国重大极端气候事件的影响;3)在气候系统数值模式研发和预测系统集成方面取得重要进展;4)发展了延伸期-S2S-年代际的气候系统预测理论和方法。本文对这些进展作了扼要介绍,并针对气候与环境变化归因、古今气候环境研究融合、跨时空气候系统变异和极端气候、人工智能与气候科学、年代际预测和风险应对体系等关键科学问题做了展望。

海洋在亚洲夏季风对全球变暖响应中的作用(英文)

前人的模式研究表明全球变暖之后亚洲夏季风降水和环流的改变存在着一种自相矛盾的现象。本文利用最新的IPCC-AR4模式模拟资料和FOAM模式来研究亚洲夏季风对全球增暖的响应机制。大多数IPCC-AR4模式以及FOAM模式重现了亚洲夏季风降雨与环流变化的自相矛盾性。利用FOAM模式,本文通过系统改变海洋增暖信号来理解海洋变暖在季风响应中的作用机理。结果表明亚洲夏季风降雨和环流对全球变暖的不同响应主要是由于印度洋的变暖加强了中上层大气的变暖(从而降低了经向的热梯度)和水汽输送。全球增暖导致海陆温差的增大使得大气对流中心北移从而减弱了北印度洋的底层大气季风风速。这些敏感性实验还表明了太平洋的变暖增强了亚洲夏季风环流但减少了降雨量,从而削弱了印度洋增暖对亚洲夏季风的颖响。模式研究还表明了海洋的增暖能够增强亚洲夏季风自身的内在变率。