珊瑚礁是造礁石珊瑚群體死亡后，其殘骸經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的地質(zhì)作用形成的巖土體，具有明顯的二元沉積結構，上部為松散的珊瑚礁砂，下部為礁灰巖。作為珊瑚礁主體的礁灰巖，具有明顯區別于常規陸源巖體的成巖作用類(lèi)型。該成巖作用以生物化學(xué)膠結、重力壓密及后期的冷變質(zhì)作用為主，而陸源巖石是以高溫、高壓成巖作用為主，因此珊瑚礁巖體以多孔、低強度、脆性為特征，具有明顯的地貌差異性和沉積分帶性。

　　礁灰巖作為多孔介質(zhì)，其賦水及滲透特性也不同于常規陸源巖石。對于基質(zhì)堅硬且致密的陸源巖石，其巖塊中雖含有細小的孔隙，但與裂隙的導水能力相比，孔隙網(wǎng)絡(luò )的滲透性微弱，因此對于該種類(lèi)型的巖石，裂隙網(wǎng)絡(luò )是其主要滲流通道。而對于礁灰巖類(lèi)的多孔介質(zhì)巖石，孔隙網(wǎng)絡(luò )是不可忽視的流體賦存及流動(dòng)空間。

　　項目基于X射線(xiàn)顯微CT掃描技術(shù)，對某島礁海相生物成因的礁灰巖的孔隙結構進(jìn)行微觀(guān)表征研究，并與陸源河流相沉積砂巖對比。借助最大球算法，建立三維重構模型表征單元體的空間孔隙網(wǎng)絡(luò )模型，對孔喉結構進(jìn)行了定量分析。結果表明礁灰巖相比于砂巖，孔隙結構具有較強的不均勻性，逐層面孔隙大、逐層面孔隙率波動(dòng)幅值高。礁灰巖中的孔隙以中孔（0.0625mm-4mm）為主，中孔占比均大于85%。礁灰巖的孔隙及喉道均為偏三角形的不規則形態(tài)，巖芯的結構類(lèi)型和孔隙率對孔隙及喉道形狀的影響較小。表征單元體中孔隙體積平均值高于喉道體積平均值一個(gè)數量級。不同類(lèi)型礁灰巖的孔喉尺寸的頻率分布差異較大。礁灰巖孔隙平均配位數為1。項目定量研究獲得的礁灰巖微觀(guān)孔隙結構可為分析礁灰巖的滲透性和組構的沉積演化提供理論基礎。

　　研究工作獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2021YFC3100604）、國家自然科學(xué)基金（41877271、42107202）以及湖北省自然科學(xué)基金（2020CFB243）共同資助。

　　論文鏈接：

　　https://doi.org/10.3390/app12052611　　 

圖1 珊瑚礁灰巖及砂巖測試樣品　　 

圖2 表征單元體三維重構（REV）　　 

圖3 表征單元體及其孔隙網(wǎng)絡(luò )結構模型　　

圖4 表征單元體孔隙及喉道相關(guān)參數頻率分布

（文/圖 海洋與環(huán)境巖土工程研究中心）