南大洋酸化过程及其变化趋势研究进展

近30年的集成研究表明,南大洋吸碳能力从20世纪90年代开始出现明显的下降,但是这种减弱趋势在2002年后又开始转变为显著增强的趋势,展现出一种吸收大气中人为CO2更强的能力,这种态势伴随着南大洋的酸化进一步增强。观测表明,开阔大洋(45°S—50°S)在1991—2000年间的pH下降速率为每年0.0007,文石饱和度Ω文石以每年0.015的速率上升,而在2001—2011年间pH下降速率增大为每年0.0024,Ω文石转变为每年0.017的下降速率。在南大洋近岸海域,海洋酸化程度区域性差别很大,影响因素也更加复杂。例如,普里兹湾在1994—2010年pH和Ω文石分别下降了0.11和0.30,威德尔海在1978—2008年间的表层海水pH下降速率为每年0.0011,Ω文石下降速率为每年0.002。基于现场观测数据和遥感反演参数方法,从点线观测数据评估扩展到海区整体范围的南大洋酸化趋势评估取得了重要进展。而近期改进的模型模拟与观测结果比较在量级和更大尺度空间上都取得了较好的结果。本文对地球系统模型(ESM)预测的包括RCP 8.5等不同情境下的南大洋酸化趋势以及海洋酸化对南大洋生态系统的效应进行综合评述,结果表明到本世纪末南大洋大部分海域都将处于文石不饱和状态,预示着南大洋的酸化进展将会严重影响海洋生物地球化学变化和损坏整个南大洋的生态系统。因此,对南大洋开展海洋酸化过程、驱动机制和预测研究以及生态效应评估已严肃地摆在全人类的面前。     

含裂隙介质中的视电阻率各向异性变化

我国50多年的视电阻率连续观测结果表明,大地震前近震中区域的视电阻率呈现出与主压应力方位有关的各向异性变化,即:垂直于主压应力方向观测的变化幅度最大,平行方向最小或不明显,斜交方向介于二者之间.目前我国定点台站视电阻率观测的探测范围主要在浅层沉积层以内,通常含有较多的含水裂隙.本文将地下岩土介质简化为由固体基质和含流体/气体裂隙组成的固液气三相介质,且基质、流体和气体具有标量形式的电阻率,推导出了包含基质和流体电阻率、裂隙率、饱和度和裂隙面积率因子的电阻率张量表达式.以裂隙的扩展/闭合表示应力作用下裂隙的变化,得到了电阻率随裂隙变化的微分形式,电阻率变化对裂隙体积变化放大系数的表达式和裂隙横向变化对纵向电阻率影响的横向权系数的表达式.在此基础上得到了介质电阻率和视电阻率的各向异性变化特征:对于含水裂隙介质,无论裂隙如何变化,均是最小主轴方向电阻率的变化幅度大于其他方向;对于含水孔隙介质,沿孔隙主要变化方向的主轴电阻率变化幅度大于其他方向.对于各向异性变化,视电阻率和介质电阻率存在π/2的方向差异.相较于含水岩石,无水岩石介质电阻率的各向异性变化不显著.本文提出的电阻率表达式可以对实验室和野外实际观测的许多结果做出合理的解释.     

过江隧道江底的变形监测

采用无人船进行过江隧道江底变形监测,能够在较短的时间测量水下地形,并绘制江底地形地貌、地状参数图等,提高了过江隧道监测的效率,减少了人员安全隐患。本文以杭州地铁8号线一期工程为背景,介绍了无人船在过江隧道江底变形监测中的研究和应用,建立了完整的技术流程,提出了江底地形监测的关键技术,得到了符合精度要求的钱塘江江底变形监测成果数据。整体效率优于传统测绘方式,可为无人船在水下地形地貌测绘、水下地质勘探、航道测量等领域应用提供理论和实践参考。     

东营凹陷中央背斜带沙三段砂岩石英次生加大边发育特征及其指示意义

石英次生加大是砂岩储层中常见且重要的成岩现象.本文通过对东营凹陷中央背斜带沙三段不同含油级别砂岩样品铸体薄片镜下观察、石英次生加大边宽度和含量的定量统计以及流体包裹体测温，分析了不同含油级别砂岩中石英次生加大边发育特征、期次和石英次生加大所需硅质的可能来源.砂岩样品中石英次生加大边最大宽度和加大边面积分布范围变化大，分别分布在4~90 μm和2.50~39 927.80 μm2之间.砂岩中与油气充注有关的石英次生加大主要有两期，结合埋藏-温度史图，该两期石英次生加大边发育时间分别为距今15~6 Ma和4~0 Ma.钾长石溶蚀和沙三段砂泥岩层中黏土矿物的转化是研究区不同含油级别砂岩石英次生加大边发育的主要硅质来源.东营凹陷中央背斜带沙三段不同含油级别砂岩石英次生加大边发育具有相似性和差异性两种特征:（1）不同含油级别砂岩中石英次生加大边最大宽度和单颗粒石英次生加大边面积整体统计分布特征具有相似性；（2）石英次生加大边宽度和单颗粒石英加大边面积普遍存在差异性.砂岩孔渗性、含烃流体充注造成的酸性水介质环境和油水分布特征是造成沙三段不同含油级别砂岩石英次生加大边发育相似性和差异性的主要原因，该区砂岩中石英次生加大可作为含烃流体充注的成岩示踪标志.      

持续大流量过程对黄河内蒙古河段河道塑形能力的分析与思考

2018年伏秋汛期黄河流域上游持续来水,为保证2108-2019年度黄河流域凌汛期安全,黄河流域重点水库进行了大流量持续下泄。以2018年9月的实际数据为基准,通过对重点水库实际日均出入库调度情况,内蒙古河段的重点水文站实际日均流量过程和三个年份汛期大断面套绘成果对比分析研究,可以得出水库大流量持续下泄对内蒙古河段河道塑形能力起到了关键性作用,有效的提高了主槽过流能力,河段最小平滩流量得到一定的恢复,对下一步研究黄河流域河道过流能力提供了有利的数据支撑和参考价值。     

鄂尔多斯盆地延安地区山西组山2段储层可动流体赋存影响因素分析

山2段是鄂尔多斯盆地延安地区致密砂岩气生产的重要层段,目前对其流体赋存规律认识明显不足。因此在铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射、高压压汞、恒速压汞、核磁共振测试的基础上,分析该储层可动流体的赋存特征及其影响因素。结果表明:山2储层主要为岩屑石英砂岩和岩屑砂岩,溶蚀孔和晶间孔为主要储集空间,粒间溶孔显著发育。山2储层可动流体饱和度为34.74%～91.83%,平均为69.94%,T2谱多为双峰态,呈左低右高型。储层孔隙度、渗透率、孔隙类型、孔喉特征及胶结物影响可动流体饱和度。孔隙为可动流体提供主要空间,平均孔隙半径越大,平均喉道半径越大,孔喉比越小,可动流体饱和度越高。硅质含量越高,粒间孔保存越好,可动流体饱和度越高。铁方解石含量越高,孔隙破坏越明显,可动流体饱和越低。高岭石含量较高,长石溶孔及晶间孔发育较好,有利于流体流动,可动流体饱和度也较高。     

不同初始饱和度红砂岩冻融后物理力学性质研究

对不同初始饱和度红砂岩冻融循环前后进行物理及力学试验研究,探讨初始饱和度对红砂岩冻融损伤的影响。本文设定红砂岩试样初始饱和度为20%、40%、60%、80%、100%,冻融次数设定为20次,对冻融前后试样分别测定质量、纵波波速以及进行单轴压缩试验。试验结果表明：1）冻融后不同初始饱和度红砂岩的物理性质发生变化,纵波波速降低、质量减小,但变化程度不同;2）随饱和度的增大,试样经冻融后峰值强度和弹性模量均呈降低趋势,但只有饱和度大于60%时,降低趋势较明显。本文研究为寒区隧道及地下工程建设以及岩土地质灾害监测与治理提供理论依据和试验基础。     

降压开采导致天然气水合物系统状态演化模拟实验

天然气水合物是一种重要的潜在替代能源,降压法是现阶段水合物开采的首选方法。水合物降压开采涉及传热、多相渗流、分解相变和储层变形等多个相互影响的物理效应,深入理解其在降压开采过程中的演化规律,对于促进水合物开采效率、实现商业化开发具有重要的指导意义。本文基于一维实验模拟系统,开展了水合物降压开采储层多物理场演化模拟实验,在非均匀温度条件下采用过量气法合成水合物,分析了水合物非均匀性分布特征,探讨了降压过程中样品孔隙压力和温度的演化规律,对比了产气过程与传热演化过程的对应关系。结果表明:水合物合成后温度分布呈两侧高中间低的抛物线形状,水合物分布具有中间多而两侧无的非均匀性特征,且温度回升具有由两侧向中间发展的特点;降压分解产气过程与传热演化过程具有良好的对应性,稳态产气阶段由传热效应控制。控制降压模式、以对流换热替代热传导等方式有益于提升水合物开采产气效率。     

利用毫米波测云雷达反演层状云中过冷水

毫米波测云雷达已成为研究云内微物理参数的有效工具,利用其从混合相云中识别出过冷水,对人工影响天气及预防飞机积冰具有重要意义,对我国毫米波雷达的数据处理也具有借鉴作用。本文利用英国的35 GHz、94 GHz测云雷达,结合激光雷达和探空资料,采用阈值法,反演分析了层状云中的过冷水。结果表明:(1)毫米波雷达联合激光雷达可以识别层状云中的过冷水,其结果与微波辐射计测量的液态水路径或毫米波雷达的双峰谱相符合;(2)利用多普勒速度的双峰谱可以反演混合相云中的过冷水含量、冰晶含水量。混合相云的雷达反射率因子主要取决于冰晶,根据雷达反射率因子反演会低估云内液态水含量;(3)本次层状云降水的亮带以上含有较多过冷水,此处35 GHz的雷达回波强度随冰晶的增大而减弱,且冰晶的含水量主导了总液态水含量。     

转换横波阻抗的求取

 随着我国陆上石油勘探程度的不断提高,单纯利用纵波信息已经很难再满足当前油气勘探的要求。笔者借鉴纵波阻抗的推导过程,对转换横波阻抗的公式进行了详细的推导,分析了转换横波阻抗公式中的关键参数,并通过转换横波阻抗以求取岩石密度,而由密度参数求取的含气饱和度可以指示储层的含气性。