青藏高原多年冻土退化过程及方式

气候变暖势必引起多年冻土的退化,基于数值模拟结果,将多年冻土退化过程按地温的深度剖面曲线形态划分为初始阶段、升温阶段、0梯度阶段、不衔接阶段和消失阶段．青藏高原多年冻土多是晚更新世残留,而全新世期间总体上是一个退化过程．根据青藏高原几个典型地区多年冻土深孔测温数据,判断目前高原多年冻土在其退化历史中所处的地位：高山地区处于升温阶段;中低山地区处于升温阶段末期;高平原和河谷盆地的多年冻土处于0梯度阶段;连续多年冻土下界附近及岛状冻土地区,正处于由0梯度向不衔接阶段过渡,多年冻结层边缘在萎缩,处于消失阶段．多年冻结层消融（消失）存在自下而上和自上而下两种方向．在升温阶段,多年冻土层中的热通量小于来自下伏地层中的地热通量时,部分地热流用于多年冻土底板相变耗热,发生自下而上的消融,随着多年冻土层中的地温梯度减小,用于底板消融的热量增加,直到地温曲线完全达到0梯度时,所有的地热流都用于多年冻土层融化潜热消耗,但其上部同时存在“热补偿”和“季节补偿”作用可以延缓多年冻土的消失;对于低温厚层多年冻土,当地面温度升高至可以抵消热补偿效应时,活动层中出现热积累,厚度增加,直至出现不衔接现象,同时存在“季节反补偿”作用,加剧了这一过程．     

青藏高原多年冻土区天然气水合物形成条件模拟研究

基于野外气体地球化学调查研究,以及前人有关冻土表层温度、冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度等的资料,对青藏高原多年冻土区天然气水合物的形成条件开展了模拟研究. 结果显示：研究区冻土条件能够满足天然气水合物形成的基本要求;气体组成、冻土特征（如冻土厚度或冻土表层温度、冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度等）是影响研究区天然气水合物稳定带厚度的最重要因素,其在不同点位上的差异性可能导致天然气水合物分布的不均匀性的主要原因;研究区最可能的天然气水合物为甲烷与重烃（乙烷和丙烷）的混合气体型天然气水合物;在天然气水合物分布的区域,其产出的上临界点深度在几十至一百多米间,下临界点深度在几百至近一千米间,厚度可达到几百米. 与Canadian Mallik三角洲多年冻土区相比,青藏高原多年冻土区除了冻土厚度小些外,其他条件,如冻土层内地温梯度、冻土层下地温梯度、气体组成等条件较为相近,具有一定的可比性,预示着良好的天然气水合物潜力.     

庐枞盆地科学钻探地球物理测井及深部铀异常的发现

庐枞盆地砖桥科学钻探ZK01孔为深部探测技术与实验研究专项在庐枞盆地施工的钻探验证孔,全井段实施了连续取心和地球物理测井工作.测井工作分三次完成,测井总深度1994.02m.测井项目包括视电阻率、极化率、磁化率、纵波速度、超声成像、自然伽马、密度、井斜、井径、井温、泥浆电阻率、井中三分量磁测等10多种方法,获得了钻孔剖面原位物性参数、钻孔几何形态及井壁超声图像.通过对地球物理测井和钻孔岩心编录等资料的研究,完成了岩性的人工识别与支持向量机判别,建立了钻孔测井解释岩性剖面;通过对矿化地层的测井响应分析,将电阻率和磁化率作为粗安岩矿化的识别标识;根据超声成像测井资料推断本地区深部地层最大水平主应力方向为南北走向.在ZK01孔1500~1900m发现放射性异常,对铀当量大于万分之一的21处异常进行了定量解释,铀矿化段累积厚度93.02m,为庐枞地区深部找铀矿提供了重大线索.     

跨安宁河断裂带浅孔综合地球物理测井成果分析

利用综合地球物理测井技术测得跨川西安宁河断裂带冕宁—西昌段两个钻孔的电阻率、声波速度、自然电位、自然伽马等4种综合测井曲线,并结合钻孔取芯资料得到了钻孔周围所钻遇岩土层的综合物性参数．本文得到的综合测井解释成果客观真实地反映了安宁河断裂带东、西两盘的介质物性和岩性特征,揭示了断层东、西两盘地层的纵波速度变化、视电阻率值等物性变化特征,为研究安宁河断裂带的物质组成、介质物性、断层结构及其活动状态提供了基础资料．综合地球物理测井技术有望成为监测活动断裂带附近介质物性参数动态变化的一种新手段．      

松科2井东孔营城组高放射性异常层测井响应特征及成因初探

松科2井东孔是松辽盆地科学钻探工程的主体钻孔，按照计划在全井段进行地球物理测井资料采集，为深部资源勘探及白垩纪古气候、古环境研究提供准确和全面的地球物理信息.在诸多测井方法中，自然伽马测井和自然伽马能谱测井能够测量地层的天然放射性强度和铀、钍、钾元素含量等参数，被有效地应用于放射性矿床勘查，尤其是铀资源的勘查与研究；电阻率、声波、密度和中子测井等常规测井和核磁共振成像、电阻率成像、元素俘获谱测井等特殊测井能够获取地层岩性和物性参数等信息，为铀矿勘查提供有力支持.本文利用松科2井东孔自然伽马测井资料来识别高放射性异常层；基于常规测井与特殊测井资料，结合前人的地质研究成果，分析放射性异常层的特征和成因.核测井曲线指示营城组存在两段高放射性异常层，深度分别为3096.8~3102.8 m（I号层）、3168.3~3170.9 m（Ⅱ号层）.I号层自然伽马值最高达360 API，铀含量范围20.5~29.3 ppm，综合测井和岩心资料判断该层为砾岩，具有铀成矿潜力；分析表明，构造条件和后生改造作用是影响I号层铀富集的关键因素，推测断裂-火山活动和盆地抬升剥蚀为含铀地下水及油气运移至I号层提供了通道，油气的后生还原作用最终导致了I号异常层的铀富集.Ⅱ号层自然伽马值最高达250API，钍含量22.4~37.3 ppm，铀含量5.9~11.0 ppm，为集块熔岩及凝灰岩，高放射性异常可能是高钍含量的流纹质成分和粘土矿物对铀的吸附作用导致的.松科2井东孔营城组高放射性异常层具有埋藏深度深、铀含量高等特点，表明松辽盆地深部具有找铀矿前景.     

青藏公路沿线冻土的地温特征及退化方式

青藏高原多年冻土(以下简称冻土)具有地域分布广、厚度薄及稳定性差等特征. 过去几十年的气候变暖背景下, 冻土广泛退化, 地温升高, 夏季最大融化深度加深, 冬季冻结深度减小. 冻土已经产生下引式、上引式和侧引式退化. 冻土层厚度减薄, 或者在某些地区彻底消失. 冻土退化模式研究在冻土学、寒区工程和寒区环境管理方面具有重要意义. 由南至北穿越560 km冻土区的青藏公路沿线(简称青藏线)冻土在青藏高原腹地具有很好的代表性. 在水平方向上, 冻土退化在多年冻土下界附近的零星冻土分布区、融区边缘和岛状冻土区表现得更为明显. 当最大季节融化深度超过最大季节冻结深度时, 冻土开始下引式退化; 通常形成融化夹层, 造成多年冻土和季节冻结层不衔接. 当多年冻土层中地温梯度减小到小于下伏或周边融土层时, 则产生上引式或侧引式退化. 下引式退化进程可分为4个阶段: (1) 初始退化阶段, (2) 加速退化阶段, (3) 融化夹层阶段, (4) 最终多年冻土彻底融化为季节冻土阶段. 当多年冻土中地温梯度降至下伏融土层地温梯度以下时, 则产生上引式退化. 3种类型冻土温度曲线(稳定型、退化型和相变过渡型)展现了这些退化模式. 虽然存在不同地段和类型的地温特征, 三种退化模式的各种组合最终将使多年冻土消融, 转变成季节冻土. 过去25年来, 青藏线冻土年平均下引式退化速率变化在6~25 cm, 年平均上引式退化速率在12~30 cm, 零星多年冻土区年平均侧引式退化速率为62~94 cm. 这些观测结果超过所报道的过去20年来阿拉斯加亚北极不连续冻土区4 cm的年平均退化速率, 蒙古国不连续冻土区的4~7 cm的年平均退化速率, 以及雅库悌共和国亚北极和阿拉斯加北极稳定性冻土区退化速率.     

柴达木盆地东部三湖地区四系米兰柯维奇旋回分析

自然伽马曲线包含丰富的地质信息，能够很好地反映由气候变化引起的地层旋回.本文采用频谱分析对柴达木盆地三湖地区第四系自然伽马测井曲线进行了系统分析.作为频谱分析方法之一的快速傅里叶变换能够将自然伽马曲线从时间（深度）域转换为频率域，然后分析每一个峰值频率的波长及其相互之间的比率关系，寻找那些波长比率与米兰柯维奇周期比率相同或相似的频率，从而捕获高频旋回信息.研究结果表明第四系地层中很好地保存了高频的米兰柯维奇旋回，这样的沉积旋回主要由地球轨道的周期性变化而导致的古气候变化引起的.偏心率周期引起的地层旋回厚度变化范围在92.00~115.00 m之间，黄赤交角引起的地层旋回厚度变化范围在24.55~63.43 m之间，岁差引起的地层旋回厚度变化范围在16.8~26.35 m之间.黄赤交角和岁差是影响该区米兰柯维奇旋回的主要因素，其中岁差的影响最大，而偏心率的影响最小.     

斜井泥浆侵入仿真及其阵列侧向测井响应数值模拟

为了研究斜井泥浆侵入储层的井周岩石物理特征,采用广义曲线坐标系统模拟斜井泥浆侵入特性,进而研究泥浆侵入过程的阵列侧向测井响应.数值仿真表明,采用广义曲线坐标系消除了笛卡儿坐标系统在斜井边界处网格划分的锯齿现象;储层非均质造成泥浆侵入不均匀,储层渗透性越好,泥浆滤液侵入越深;泥浆滤液侵入使得井周地层饱和度、孔隙水矿化度的分布发生变化,进而造成斜井井周岩石电阻率分布剖面复杂变化;泥浆侵入过程中阵列侧向视电阻率变化以及深浅视电阻率的幅度差异,有效反映了斜井泥浆侵入特性;文中采用了基于Marquardt方法的阵列侧向测井四参数反演,有效恢复了斜井储层侵入剖面,得到了原状地层电阻率.斜井泥浆侵入特征及其阵列侧向测井响应模拟分析,有助于正确认识斜井井周岩石物理特征和利用阵列侧向测井进行斜井储层评价.     

多物理场测井数据联合反演研究进展

联合反演方法在综合地球物理数据分析中应用效果明显,并起着越来越重要的应用,其方法同样也可以应用于多物理场测井数据联合反演.文中阐述了测井联合反演的必要性,综述了测井约束反演和测井数据联合反演的国内外研究现状.根据参与联合反演的数据类型和地层模型的不同,将联合反演进行了分类;研究并举例推导了不同类型测井数据的联合反演方法的原理及具体算法,最后指出了多物理场测井数据联合反演的发展方向.     

随钻伽马测井快速正演算法及地质导向应用

在定向井及水平井钻井过程中,常采用地质导向技术;地质导向的关键在于实时确定地层界面和产状、实现地层模型的实时更新和井眼轨迹的及时调整,从而最大限度地提高油层的钻遇率.利用基于地层模型的测井响应正演曲线与随钻测井曲线进行对比是确定地层界面的有效方法;本文基于伽马射线在地层中的衰减规律,导出了不同地层模型中随钻伽马测井响应快速正演算法,克服了目前难以将蒙特卡罗算法用于实时随钻伽马测井正演的困难.应用实例表明该方法可以有效地辅助实时判定实际地层界面,更好地实现地质导向.     

用梯度和感应测井联合确定地层电阻率各向异性

实际地层可能出现2种电阻率的宏观各向异性:微观的统计平均效应和裂缝走向等因素的构造效应.三分量感应测井方法可能是确定地层电阻率各向异性的最好方法,但是,该仪器目前在中国还没有应用.已有的数据一般是梯度和双感应曲线,梯度和双感应曲线单独使用都难以揭示各向异性,但是,将二者联合使用则有可能.在反演模型中考虑了电阻率各向异性的存在,给出了梯度和双感应曲线联合求地层电阻率各向异性的方法.通过直井水平层的二维人工模型表明,用感应方法可确定地层的水平电阻率和厚度.而梯度方法的视电阻率可以近似看作水平电阻率和纵向电阻率的几何平均值,梯度方法的视厚度是各向异性参数和真实厚度的乘积.因而不能用梯度方法单独确定各向异性参数和真实厚度2个参数中的任何1个.然而,联合梯度和双感应的方法则可能确定3个参数:各向异性参数,水平电阻率和地层厚度.人工数据的例子表明了这种联合的可行性.     

用梯度和感应测井联合确定地层电阻率各向异性(英文)

实际地层可能出现 2种电阻率的宏观各向异性 :微观的统计平均效应和裂缝走向等因素的构造效应。三分量感应测井方法可能是确定地层电阻率各向异性的最好方法 ,但是 ,该仪器目前在中国还没有应用。已有的数据一般是梯度和双感应曲线 ,梯度和双感应曲线单独使用都难以揭示各向异性 ,但是 ,将二者联合使用则有可能。在反演模型中考虑了电阻率各向异性的存在 ,给出了梯度和双感应曲线联合求地层电阻率各向异性的方法。通过直井水平层的二维人工模型表明 ,用感应方法可确定地层的水平电阻率和厚度。而梯度方法的视电阻率可以近似看作水平电阻率和纵向电阻率的几何平均值 ,梯度方法的视厚度是各向异性参数和真实厚度的乘积。因而不能用梯度方法单独确定各向异性参数和真实厚度 2个参数中的任何 1个。然而 ,联合梯度和双感应的方法则可能确定 3个参数 :各向异性参数 ,水平电阻率和地层厚度。人工数据的例子表明了这种联合的可行性     

Mountain permafrost dynamics within a recently exposed glacier forefield inferred by a combined geomorphological,geophysical and photogrammetrical approach

Geomorphological observations, geoelectrical soundings and photogrammetric measurements of surface movement on the Muragl glacier forefield were used to obtain an integrative analysis of a highly complex glacial and periglacial landform consisting of a push moraine, creeping permafrost and permafrost‐free glacial till in close proximity. Electrical resistivity tomography is considered as an important multifunctional geophysical method for research in periglacial permafrost related environments. Joint application with measurements of surface displacements offers a promising tool for investigating periglacial landforms related to ice‐rich permafrost for a more comprehensive characterization of permafrost characteristics and geomorphological interpretation of periglacial morphodynamics. The patchy permafrost distribution pattern described in this paper is determined by several factors, including the sediment characteristics, the snow cover distribution and duration, the aspect and the former glacier distribution and thermal regime. Recent and modern permafrost dynamics within the glacier forefield comprise aggradation, degradation and permafrost creep. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Thermal effects of lateral supra‐permafrost water flow around a thermokarst lake on the Qinghai–Tibet Plateau

Both the inflow and outflow of supra‐permafrost water to lakes play important roles in the hydrologic process of thermokarst lakes. The accompanying thermal effects on the adjacent permafrost are required for assessing their influences on the development of thermokarst lakes. For these purposes, the lake water level, temperature dynamics, and supra‐permafrost water flow of a lake were monitored on the Qinghai‐Tibet Plateau. In addition, the spatial and temporal variation of the active layer thickness and permafrost distribution around the lake were investigated by combining ground penetrating radar, electrical resistivity tomography, and borehole temperature monitoring. The results revealed that the yearly unfrozen supra‐permafrost water flow around the lake lasted approximately 5 months. The temperature and water level measurements during this period indicate that the lake water was recharged by relatively colder supra‐permafrost water from the north‐western lakeshore and was discharged through the eastern lakeshore. This process, accompanied by heat exchange with the underlying permafrost, might cause a directional difference of the active layer thickness and permafrost characteristics around the lake. Specifically, the active layer thickness variation was minimal, and the ice‐rich permafrost was found adjacent to the lakeshore along the recharge groundwater pathways, whereas a deeper active layer and ice‐poor permafrost were observed close to the lakeshore from which the warm lake water was discharged. This study suggests that the lateral flow of warm lake water can be a major driver for the rapid expansion of thermokarst lakes and provides clues for evaluating the relationships between the thermokarst expansion process and climate warming.     

探地雷达在多年冻土工程地质勘察中的应用效果研究

由于融土和冻土之间存在明显的电性差异,使探地雷达成为研究多年冻土的有效手段之一.本文结合工程实例,对探地雷达在青藏高原多年冻土工程地质勘察中的应用效果进行了现场试验研究.分析了探地雷达探测多年冻土的物理前提条件,总结了多年冻土主要地质要素的雷达图像特征和探地雷达在多年冻土工程地质勘察中的实际应用效果.研究表明融土与冻土的雷达图像特征存在明显差异:融土雷达反射波为低频强宽振幅的稀疏波,波形较杂乱;冻土反射波为高频低振幅细密波,波形较为规则;探地雷达可较为准确地划分地层、识别多年冻土上限、确定多年冻土分布范围,但尚不能有效确定多年冻土的含冰量;另外,探地雷达对细颗粒土的探测效果要明显好于粗颗粒土.文章还指出了现场探测和图像解译分析中需要注意的事项和下一步需要研究解决的问题,建议在开展现场探测工作之前先在有钻探资料或天然地质剖面处进行对比试验,搞清测区内主要地层的物性参数,掌握有效波和干扰波的分布规律,从而提高雷达探测结果的准确性和可靠性.     

地层水矿化度检测的地球物理测井方法

传统的水文地质研究方法在进行地下水的矿化度评价时，是通过地层水的取样进行室内分析化验，确定含水岩组中地层水的矿化度，目前，在利用已有的地质、地球物理资料进行西部地下水资源评价的研究中，鉴于大多数石油井不含有浅层地层水的水样化验资料，因而本文介绍一种利用石油测井数据（主要为自然电位曲线）计算地层水矿化度的方法，并将之应用于鄂尔多斯白垩系自流水盆地地层水的矿化度估算，方法研究和应用实例证明这种方法是较为可靠的，虽然求取的地层水的矿化度的数值存在一定的误差，但完全可以满足地层水矿化度分级评价的需求，从而开发了石油测井数据在水文地质中的应用，也降低了单纯利用水文取样，由于样点少，矿化度预测精度低的缺点。     

冻土区天然气水合物各向异性储层的AMT响应特征

陆域天然气水合物通常发育于冻土层下方破碎带和岩层裂隙处，其储层会表现明显电性各向异性特征.音频大地电磁法（AMT）能有效探测陆域水合物储藏范围，且不易受高阻冻土层的压制和干扰，可用于陆域天然气水合物探测研究.本文采用AMT对角各向异性二维正演方法，对多种陆域天然气水合物各向异性储层模型及相关参数进行了模拟试算，分析其视电阻率和相位响应特征.结果表明AMT能清晰显示各向异性储层空间位置和分布情况，并对储层的水合物饱和度变化以及储层数量等特征都有所反映.天然气水合物电性各向异性模拟研究为这一新型潜力能源的勘查工作提供了新的思路.     

过套管地层电阻率曲线环境影响校正方法研究

过套管电阻率测井是在金属套管井中测量地层电阻率的一种电法测井技术,其测量结果受套管、层厚/围岩、水泥环等井眼环境因素的影响,所以在进行过套管电阻率测井资料解释时必须进行测井环境影响因素校正.本文在论述过套管电阻率测井原理的基础上,针对大庆油田引进的俄罗斯过套管电阻率测井仪器ECOS,分别考察了层厚/围岩、水泥环对测量结果的响应规律,利用正演模拟方法研制完成了层厚/围岩影响校正图版以及水泥环影响校正图版.在计算机上实现了层厚/围岩、水泥环影响校正的算法,并利用模型算例和测井实例验证了本文方法的合理性.该方法能够减少水泥环的影响,提高层厚小于1.0 m薄层电阻率的测量精度,为过套管电阻率测井资料正确解释提供了保障.     

Subsurface architecture of the Boulder Creek Critical Zone Observatory from electrical resistivity tomography

The architecture of the critical zone includes the distribution, thickness, and contacts of various types of slope deposits and weathering products such as saprolite and weathered bedrock resting on solid bedrock. A quantitative analysis of architecture is necessary for many model‐driven approaches used by pedologic, geomorphic, hydrologic or biologic studies. We have used electrical resistivity tomography, a well‐established geophysical technique causing minimum surficial disturbance, to portray the subsurface electrical resistivity differences at three study sites (Green Lakes Valley; Gordon Gulch; Betasso) at the Boulder Creek Critical Zone Observatory (BcCZO). Possible limitations of the technique are discussed. Interpretation of the specific resistivity values using natural outcrops, pits, roadcuts and drilling data as ground truth information allows us to image the critical zone architecture of each site. Green Lakes Valley (3700 MASL), a glacially eroded alpine basin, shows a rather simple, split configuration with coarse blockfields and sediments, partly containing permafrost above bedrock. The critical zone in Gordon Gulch (2650 MASL), a montane basin with rolling hills, and Betasso (1925 MASL), a lower montane basin with v‐shaped valleys, is more variable due to a complex Quaternary geomorphic history. Boundaries between overlying stratified slope deposits and saprolite were identified at mean depths of 3.0 ± 2.2 m and 4.1 ± 3.6 m in the respective sites. The boundary between saprolite and weathered bedrock is deeper in Betasso at 5.8 ± 3.7 m, compared with 4.3 ± 3.0 m in Gordon Gulch. In general, the data are consistent with results from seismic studies, but electrical resistivity tomography documents a 0.5–1.5 m shallower critical zone above the weathered bedrock on average. Additionally, we document high lateral variability, which results from the weathering and sedimentation history and seems to be a consistent aspect of critical zone architecture within the BcCZO. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.