珊瑚礁是造礁石珊瑚群體死亡后，其殘骸經過漫長的地質作用形成的巖土體，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?guī)r。作為珊瑚礁主體的礁灰?guī)r，具有明顯區(qū)別于常規(guī)陸源巖體的成巖作用類型。該成巖作用以生物化學膠結、重力壓密及后期的冷變質作用為主，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?guī)r作為多孔介質，其賦水及滲透特性也不同于常規(guī)陸源巖石。對于基質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，孔隙網絡的滲透性微弱，因此對于該種類型的巖石，裂隙網絡是其主要滲流通道。而對于礁灰?guī)r類的多孔介質巖石，孔隙網絡是不可忽視的流體賦存及流動空間。

　　項目基于X射線顯微CT掃描技術，對某島礁海相生物成因的礁灰?guī)r的孔隙結構進行微觀表征研究，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絡模型，對孔喉結構進行了定量分析。結果表明礁灰?guī)r相比于砂巖，孔隙結構具有較強的不均勻性，逐層面孔隙大、逐層面孔隙率波動幅值高。礁灰?guī)r中的孔隙以中孔（0.0625mm-4mm）為主，中孔占比均大于85%。礁灰?guī)r的孔隙及喉道均為偏三角形的不規(guī)則形態(tài)，巖芯的結構類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數(shù)量級。不同類型礁灰?guī)r的孔喉尺寸的頻率分布差異較大。礁灰?guī)r孔隙平均配位數(shù)為1。項目定量研究獲得的礁灰?guī)r微觀孔隙結構可為分析礁灰?guī)r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研發(fā)計劃（2021YFC3100604）、國家自然科學基金（41877271、42107202）以及湖北省自然科學基金（2020CFB243）共同資助。

　　論文鏈接：

　　https://doi.org/10.3390/app12052611　　 

圖1 珊瑚礁灰?guī)r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絡結構模型　　

圖4 表征單元體孔隙及喉道相關參數(shù)頻率分布

（文/圖 海洋與環(huán)境巖土工程研究中心）