雄安新区D05井燧石白云岩地层钻头应用探索

D05井是雄安新区一眼地热勘探井,完钻井深4014.42 m,揭露了雾迷山组和高于庄组两个热储层。在高于庄组石英含量较高的燧石白云岩地层钻进中,出现了钻头严重磨损、钻头使用寿命短的状况。为解决钻探施工中的难题,进行了钻头应用探索,通过分析研究、实践应用优化,探索出了一种适宜于石英含量较高的燧石白云岩地层?215.9 mm井径使用的牙轮钻头,平衡了钻头磨损和钻进效率方面的难题。使用该型号钻头顺利地完成了D05井三开?215.9 mm孔径钻探施工任务。通过本次钻头应用探索,为类似地层钻头应用提供了参考方案,丰富了深部地热钻探工艺技术,为深部地热钻探的发展提供了技术支撑。

华北蓟县中元古界剖面中燧石条带的形成机制——硼硅同位素证据

天津蓟县中新元古界海相沉积碳酸盐岩建造中分布大量燧石条带,特别是雾迷山组燧石条带与白云岩互层密集产出,沉积韵律非常明显,记录了其形成时海洋的化学和生物等信息,但关于其成因和形成机制还存在不同的认识。我们对蓟县中元古界剖面中碳酸盐岩的硼同位素和燧石条带的硅氧同位素进行了系统研究。燧石条带的δ 30 Si NBS 28 值为0. 6‰~3. 3‰,平均2. 2‰,较热水化学沉积硅质岩的δ 30 Si NBS 28 值显著偏高,与浅海生物沉积硅质岩的硅同位素组成相近。燧石条带的δ 18 O V SMOW 值为21. 7‰~27. 8‰,平均25. 5‰,较热液成因硅质岩的值明显偏高,而与常温海相硅质岩的δ 18 O值相似。蓟县剖面白云岩和灰岩等碳酸盐岩的δ 11 B SRM 951 值为0‰~11. 0‰之间,平均4. 8‰,较现代海相碳酸盐的值明显偏低。高于庄组至雾迷山组燧石条带白云岩的δ 11 B值普遍高于白云岩和灰岩的值,在3. 3‰~12. 9‰之间,平均8. 4‰。在酸性条件下富集重硼同位素的B(OH) 3掺入碳酸盐的比例增加,可导致其δ 11 B值升高。这表明燧石条带白云岩可能形成于局部酸性水环境。结合碳酸盐和SiO 2溶解/沉淀与pH之间相互关系,提出蓟县剖面中的燧石条带是一种具有时代特征的同沉积的生物化学沉积硅质岩。中元古代海水中SiO 2浓度高,基本呈饱和状态,Mg/Ca比值高,生物活动已成为影响海洋环境的重要因素。在生物活动繁盛期大量有机质沉积于海底,导致海水-沉积物界面附近pH值大幅下降(pH<7. 8),白云石等碳酸盐溶解度升高,难以沉淀;与此相反,SiO 2溶解度降低,达到过饱和,大量沉淀形成燧石条带/透镜体。生物活动羸弱期,海底pH值升高恢复到正常水平,SiO 2溶解度升高,碳酸盐溶解度降低,形成白云岩等碳酸盐沉淀。生物活动的周期性变化,则形成白云岩与燧石互层的条带状韵律层。燧石条带白云岩的硼同位素组成反映的是局部流体的δ 11 B和pH值,不适合用来反演海水的硼同位素组成。

华北峡谷珍品——河北野三坡“百里峡构造-冲蚀嶂谷”的成因

野三坡国家地质公园位于紫荆关大断裂北端,河北涞水县境内。百里峡构造-冲蚀嶂谷由3条分裂嶂谷组成,总长达52.5km,发育在紫荆关大断裂东侧的中元古界雾迷山组燧石条带白云岩中。中—新生代4期宏大而直立的构造节理,特别是喜马拉雅期南北向追踪张节理,是嶂谷形成的先决条件;更新世阶段地壳迅速的抬升、外力的物理风化作用,特别是晚更新世间歇性山区洪水的冲蚀,是形成嶂谷的直接原因。百里峡构造-冲蚀嶂谷是喀斯特地貌中一种特殊的类型。