《Journal of Structural Geology》：Spatial Heterogeneity of Burial-Related Fracture Networks Controls Compartmentalized Fluid Flow in Volcano-Sedimentary Sequences
编辑推荐：
火山沉积盆地中埋藏相关断裂网络的空间异质性及其对流体流动的控制机制研究。通过沉积岩岩石学分析和断裂几何拓扑特征表征，揭示不同地层中断裂强度与渗透率各向异性显著变化，断裂主要受脆性矿物含量和基质成分影响，形成层内连通但层间阻隔的流体通道。
作者：Sodam Park、Chae-Eun Park、Namgwon Kim、Hyojong Lee、Seung-Ik Park
韩国大邱庆北国立大学地质系，邮编41566
摘要
断裂网络在沉积盆地中起着控制地下流体流动的关键作用，然而，在具有明显火山作用的沉积岩中，与埋藏过程相关的断裂特征及其形成机制仍知之甚少。我们研究了来自韩国Wi岛的一个白垩纪火山-沉积序列中的断裂网络异质性，该地区几乎没有发生构造变形。通过综合沉积岩石学分析和露头断裂的几何/拓扑特征研究，我们发现了不同地层位置上断裂强度和渗透率各向异性的显著空间变化。断裂强度与岩石学参数密切相关，在富含脆性矿物的岩性边界处达到最大值；同时，在基质含量高且具有隐晶结构的区域，断裂强度也较高。计算得到的渗透率特征表明，流体流动呈现出分室化的各向异性模式，并随地层位置而变化。这些主要局限于层内的断裂网络在保持细粒层间垂直封闭性的同时，提供了层内的横向连通性，从而阻止了层间流体迁移。这种断裂网络结构为预测构造改造前的火山-沉积盆地初始渗透率结构提供了重要见解。
章节摘录
引言
断裂网络从根本上控制着地壳上层（尤其是低孔隙度岩石）中的地下流体流动（参见Long和Witherspoon, 1985; Cosgrove, 2001; Narr等人, 2006; Jolley等人, 2007; Olson等人, 2009）。因此，理解由多种不同断裂类型组成的复杂断裂网络的结构对于量化岩石体的流体流动特性至关重要。地质背景与研究露头
研究区域Wi岛位于朝鲜半岛中西部，拥有独特的白垩纪火山-沉积序列Wido火山岩（图1）。Wido火山岩由火山岩、火山碎屑岩和沉积岩组成，其成分存在垂直变化。该序列包含四个主要的岩性地层单元：从下到上依次为Daeri安山岩、Mangryeongbong凝灰岩、Beolgeumri组及Ttandallae凝灰岩（图1）。岩石力学性质分析
我们通过偏光显微镜对24个薄片（WDP01–WDP24）进行了岩石学分析，以确定矿物组合和结构特征。为补充薄片观察结果，还对同一地点的13个岩石样本进行了X射线衍射（XRD）分析，使用的是X'Pert MPD分析仪（Philips）。沉积与岩石学特征
研究露头包含三个不同的沉积单元：下部硅质碎屑单元、中部火山碎屑单元和上部硅质碎屑单元（图2a-c, 4），露头厚度约为30米。根据Gihm和Hwang（2014）的相分析框架，结合岩石学数据，图4展示了修订后的地层柱状图。下部及上部硅质碎屑单元主要由层状粉砂岩（Sl）和块状物质构成。与埋藏过程相关的断裂特征及地层控制因素
研究露头中的断裂网络表现出明显的空间异质性：不同层位具有不同的主导断裂类型和走向（图6），断裂强度也随地层位置而变化（图5, 7）。该露头位于同斜层内，没有因断层接近而产生的弯曲或系统性的断裂强度梯度，这表明断裂网络的空间异质性源于其内在属性。结论
Wi岛火山-沉积序列在埋藏过程中形成的断裂网络表现出显著的空间异质性，表现为不同地层位置上主导断裂类型和强度的变化。通过对断裂几何和拓扑参数的分析，我们发现这些与埋藏过程相关的断裂网络具有较高的连通性，但主要局限于层内，导致流体流动呈分室化、各向同性或各向异性特征。作者贡献声明
Seung-Ik Park：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金筹集、概念构思。Namgwon Kim：撰写、审稿与编辑、方法论研究。Hyojong Lee：撰写、审稿与编辑、方法论研究。Sodam Park：初稿撰写、野外调查、数据分析、数据管理。Chae-Eun Park：野外调查、数据分析、数据管理未引用参考文献
Becker等人，2015；Caine和Forster，1999；Dholakia等人；Elliot等人，2025；English等人；Lamarche等人；Passey和McLean，2024；Peacock，2001；Ren等人，2015；Robinson，1983；Sanderson和Zhang，1999。关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在撰写本文时，作者使用了Anthropic公司的Claude工具来优化英文表达。使用该工具后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。致谢
感谢两位匿名审稿人提出的建设性意见，这些意见有助于改进手稿质量。同时感谢Stephen E. Laubach提供的出色编辑建议。本研究得到了韩国能源技术评估与规划院（KETEP）的支持（资助编号RS-2024-00426295和202120102000200），资金来源于贸易、工业与能源部（MOTIE）。本研究基于Sodam Park和Chae-Eun Park在庆北国立大学完成的硕士研究。
