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吉林大学学报(地球科学版)
ISSN 1671-5888
CN 22-1343/P
主 任:蒋 函
编 辑:邱殿明 王晓丽
    刘 莉
电 话:0431-88502374
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2019年, 第49卷, 第2期 刊出日期:2019-03-26
上一期   
地质与资源
辽河东部凹陷新生界火成岩岩性、岩相特征和储层控制因素
张斌, 顾国忠, 单俊峰, 王璞珺, 郭强, 徐琛琛, 杨帆, 陈星州
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  279-293.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170335
摘要 ( 70 )   [HTML] ( ) PDF(2191KB) ( 91 )  
基于110口探井1 100 m岩心、500余口探井总长107 000 m火成岩井段资料,通过岩心观察、岩矿鉴定、物性测试和含油气性分析,研究了辽河坳陷东部凹陷新生界不同层系火成岩岩性、岩相发育特征和储层控制因素。结果显示:本区发育火山岩、侵入岩、沉火山碎屑岩3大类16种岩性,其中玄武岩类占91.0%;发育6相16种亚相,其中溢流相占63.0%;发育4类9种储集空间,次生孔隙和次生裂缝占主体。砾-粒间孔隙和裂缝发育的粗面岩类、玄武质火山碎屑(熔)岩和火山口-近火山口相带的侵出相、火山通道相和爆发相是最有利的储集岩性、岩相带。储层主要受岩性、岩相、断裂等多方面控制,岩性决定储集空间类型和储层微观特征,岩相控制储层宏观分布规律,断裂控制岩体分布范围、火山口位置和储层有效性。近油源、靠断裂的优势岩性、岩相带是火成岩油气勘探最有利目标。
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渤海湾盆地辽东凹陷旅大29构造沙二段近源砂砾岩体优质储层形成机理
李欢, 王清斌, 庞小军, 冯冲, 刘晓健
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  294-309.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170274
摘要 ( 40 )   [HTML] ( ) PDF(2311KB) ( 43 )  
研究砂砾岩储层成岩演化及优质储层成因机理对中深层油气勘探意义重大。综合运用铸体薄片、扫描电镜、泥岩X衍射(黏土和全岩)、包裹体、常规测井、核磁共振测井和埋藏史等资料,系统研究了渤海湾盆地辽东凹陷旅大29构造沙二段砂砾岩体成岩演化、裂缝特征及作用、优质储层成因及控制因素等内容。结果表明:沙二段储层处于欠压实带、弱胶结、局部溶蚀增孔以及非构造缝的发育,是形成优质储层的成因;沙二段砂砾岩发育原生缝和成岩缝两类裂缝,原生缝提供了重要的储集空间,裂缝极大改善了储层的孔隙结构和物性;源-汇过程控制了原生缝形成,贫K+泥岩与砾石原生缝的组合促进了构造抬升过程中收缩缝的形成,而缺少Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等离子的岩石组分使大面积胶结物难以出现,保留了孔缝的有效性。对储层孔隙演化进行了恢复,认为沙二段储层在演化为低孔储层后才成藏。
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塔北地区寒武系下丘里塔格群白云石化模式
李斌, 彭军, 夏青松, 杨素举, 郝悦琪
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  310-322.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170219
摘要 ( 34 )   [HTML] ( ) PDF(2151KB) ( 33 )  
针对塔北上寒武统下丘里塔格群复杂的白云石化作用,通过岩石学和地球化学分析认为下丘里塔格群埋藏后主要经历3期白云石化流体作用:早期浅埋藏环境下高浓度卤水在台缘带的迁移促进了渗透回流白云石化作用发生,形成残余颗粒幻影结构的粉晶白云岩,具有碳氧同位素负偏和微量元素Fe、Mn、Sr、Ba元素质量分数较低的特征;第二期流体主要为地层孔隙残余高盐度海水,在埋藏压实作用下白云岩发生重结晶作用,晶粒结构广泛发育,具有同位素碳正氧负和微量元素呈现富Mn贫Fe及低Sr高Ba的特征,该时期是晶间孔和晶间溶孔发育的主要时期;第三期流体主要为沿基底断裂上涌的高温富镁热液流体,发育构造-热液白云石化作用形成大量鞍状白云石,具有富Mn贫Fe和氧同位素负偏明显等特征。
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北部湾盆地福山凹陷深湖重力流成因分类、发育机制及沉积模式
李媛, 林松, 林正良, 马庆林
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  323-345.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170302
摘要 ( 32 )   [HTML] ( ) PDF(3878KB) ( 36 )  
福山凹陷为北部湾盆地南缘海南隆起斜坡上的一个新生代断陷湖盆。本文充分利用岩心、测井以及覆盖整个研究区的高分辨率三维地震资料,以层序地层学、沉积学等多种理论为指导,结合沉积岩石学、地震沉积学等相关技术,于古近系流沙港组SQEls2EST+LST时期,在福山凹陷识别出4种深湖重力流沉积岩相类型;通过岩相组合及其转换特征、砂分散体系、地震相分析,对该时期沉积体系展布特征进行细致剖析,进而建立福山凹陷深湖重力流发育机制和沉积模式:西部地区发育以浊流为主、具有典型浊积水道的湖底扇沉积;而东部地区则以砂质碎屑流沉积形成的远端孤立朵体为主。
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箕状断陷控洼断裂上下盘油气成藏差异性及勘探实践——以南海北部珠江口盆地惠州凹陷X洼为例
姜大朋, 何敏, 张向涛, 彭光荣, 牛胜利, 李振升
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  346-355.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170277
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(1692KB) ( 31 )  
箕状断陷是中国东部陆架边缘盆地常见的洼陷样式,其陡坡带是有利的油气成藏区带之一。控洼边界断裂对于陡坡带油气成藏具有明显控制作用。断裂带内部结构导致下盘油气成藏模式不同于上盘。以珠江口盆地惠州凹陷X洼控洼边界断裂(X断裂)为例,分析认为其为一条长期继承性活动的大断层,发育完善的破碎带和断层核二元结构,并以此为基础分析了X断裂对下盘油气成藏的控制作用及其与上盘的差异。采用定性+定量的方法评价认为,X断裂发育连续的致密断层岩,在主要目的层具有良好的侧向封闭性;导致两盘成藏差异的是断层垂向封闭性。X断裂下盘油气成藏的运移方式异于上盘,由于断层核的遮挡,油气并不是直接充注圈闭,而是通过断层末端或者转换带的连通砂体以类似于螺旋楼梯式的方式运移至下盘。综合认为,X洼下盘断圈构造具有勘探潜力并得到了钻井证实。
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滇西兰坪盆地中-新生代蒸发岩元素地球化学特征及其形成环境
张治波, 朱志军, 王文锋, 徐颖, 李丽荣
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  356-379.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180221
摘要 ( 30 )   [HTML] ( ) PDF(3033KB) ( 31 )  
兰坪盆地蒸发岩极为发育,且与贱金属矿关系密切。本文采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)方法对兰坪盆地三叠系三合洞组和古近系云龙组的石膏、灰岩和膏泥共计49件样品进行了稀土元素及微量元素分析,结果显示石膏和灰岩地球化学特征相近,而它们与膏泥的地球化学特征差异较大。具体表现在:石膏和灰岩的稀土配分模式曲线相对比较平缓且混乱,不同的是石膏Eu的正负异常均有出现,而灰岩仅出现Eu的负异常;石膏和灰岩微量元素的Sr/Ba、Sr/Cu、V/Cr、V/(V+Cr)、Ni/Co、U/Th和δU的特征值类似,但与膏泥明显不同;膏泥的稀土元素显示Eu负异常明显"V"字形右倾的配分模式,相对于石膏和灰岩比较陡峭。上述表明石膏和灰岩形成于气候干热的咸水-缺氧的还原环境中,不同的是它们的物质来源不同:石膏的盐源有深部卤水参与;而灰岩则无深部卤水参与;膏泥形成于气候温湿的半咸水-淡水-富氧的氧化环境,其物质来源却与灰岩类似,可能是气候的周期性变化所致。
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沉积学粒度分析方法综述
袁红旗, 王蕾, 于英华, 张冬杰, 许凤鸣, 刘海涛
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  380-393.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180055
摘要 ( 43 )   [HTML] ( ) PDF(1548KB) ( 77 )  
文章回顾了粒度分析的历史,总结了常用的粒径类型,介绍了粒度标准和目前沉积学中常用的5种粒度分析方法,并对其中的沉降法、场干扰分析法、图像法作了详细的分类说明。此外,对每一种粒度分析方法的适用范围、测定原理以及其存在的优缺点也进行了详细的介绍。其中:直接测量法简单易行,但精度较差;筛析法较为普遍,但只限于松散或弱胶结沉积物,且不能反映颗粒形状;沉降法适用于松散样、弱胶结样和液体样的分析,可对细砂、粉砂或泥等细粒沉积物进行测量;场干扰法主要依据碎屑颗粒的衍射、散射及电压脉冲响应进行,固体样和液体样均可,精度高,适用性广;图像法手段多样,简单直观,操作性强。总体上,未来的几十年内,粒度分析方法仍将是新旧技术并存,多种方法共用的状况。
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油页岩原位开采温度-时间-转化率判识方法及应用
马中良, 王强, 郑伦举, 张彩明
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  394-399.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170199
摘要 ( 45 )   [HTML] ( ) PDF(1275KB) ( 39 )  
油页岩原位转化开采加热的最终温度、加热时间和最终油气转化率与原位开采的经济成本息息相关。利用Rock-Eval 6型岩石热解分析仪分别获取不同升温速率下的油页岩烃产率-转化率和烃产率-活化能之间的关系,以烃产率为桥梁,建立活化能与转化率的对应关系;在此基础上,依据化学动力学反应原理,将油页岩有机质(干酪根)演化生成油气的过程近似为具一级反应特征的热裂解反应,获取不同转化率条件下温度倒数(1/T)与时间对数(ln t)的关系式,建立油页岩原位转化温度-时间-转化率关系图。以广东茂名盆地油柑窝组油页岩为例,通过上述方法建立了油页岩原位转化开采温度-时间-转化率关系图。由判识关系图可知:加热至350℃开采该区油页岩,转化率达90%需要98 a;加热至200℃开采该区油页岩,在不采取其他措施的情况下即使转化10%也需要147 a。实际情况下,地下油页岩原位受热具有非均质性,加热开采能耗大,通过添加催化剂降低油页岩原位油气转化所需的温度、改善油气产物品质可能是油页岩原位开采技术的一种发展方向。
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滇东北矿集区茂租铅锌矿床地球化学特征
吴永涛, 韩润生
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  400-413.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170339
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(2042KB) ( 37 )  
茂租铅锌矿床位于扬子地台西南缘,是滇东北矿集区内的一个大型矿床,矿体主要呈似层状产于震旦系灯影组白云岩中;矿石矿物以闪锌矿为主,次为方铅矿;脉石矿物主要为白云石、方解石和萤石。本文对该矿床中与铅锌矿密切共生的团块状白云石、方解石和萤石以及围岩灯影组白云岩的REE地球化学特征和C、O、Sr同位素进行了对比研究。结果表明:团块状白云石和方解石的稀土配分模式、C同位素和Sr同位素比值与围岩灯影组白云岩比较接近,表明形成团块状白云石和方解石的成矿流体主要来源于围岩灯影组白云岩的溶解;但这两种矿物的稀土总量∑REE高于灯影组白云岩,说明成矿流体除了主要由围岩提供REE外,还有部分其他富含REE流体的加入。萤石则具有LREE亏损和分配曲线相对平缓的稀土配分模式特征,表明萤石形成于成矿的晚阶段,有更多的外部流体的加入。团块状白云石、方解石和萤石表现出明显的Eu正异常,且团块状白云石和方解石的O同位素低于灯影组白云岩,反映了存在较高温度的流体活动,这3种脉石矿物是由高温热液流体形成的。灯影组白云岩和3种脉石矿物都具有明显的Ce负异常,说明成矿流体可能主要来源于地层循环水,继承了围岩的Ce负异常特征。方解石和萤石的Sr同位素比值高于围岩震旦系灯影组白云岩和峨眉山玄武岩,但小于基底岩石昆阳群和会理群,说明成矿流体主要由赋矿围岩等沉积地层中的循环流体与流经了基底岩石的深部流体混合形成。
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劳盆地与马努斯盆地俯冲熔体与流体组分的识别——Sr-Nd-Pb同位素与独立成分分析
伍锡昌, 初凤友, 王巍, 李正刚, 陈灵, 毕冬伟, 王建强
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  414-424.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170127
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(1851KB) ( 22 )  
为了探讨俯冲沉积物与蚀变洋壳组分对弧后盆地岩浆作用的影响,利用独立成分分析从劳盆地、马努斯盆地,以及太平洋与印度洋共634组Sr-Nd-Pb同位素数据中提取了5个独立成分(IC1-IC5)。其中:IC1与87Sr/86Sr、Th/Nb值为负相关关系,表明其能够代表弧下地幔中的俯冲沉积物熔体组分的影响,能够很好地区别弧后盆地与洋中脊;弧后盆地IC5与Ba/Th值为负相关关系,暗示其能够反映弧下地幔中的俯冲蚀变洋壳脱水流体组分的影响;IC5与κ值(1.03Th/U)之间的关系,也说明洋中脊IC5可能与地幔中再循环蚀变洋壳的年龄有关。进而通过对比马努斯和劳盆地岩石中IC1与IC5间的差异,发现马努斯盆地东部裂谷(ER)表现出绝对值更高的IC1负异常以及与劳盆地相似的IC5特征,而马努斯盆地扩张中心与扩张转换带(MSC&ETZ)则表现出类似劳盆地的IC1特征以及更高的IC5正异常特征。两个盆地间的差异表明,ER更多地受到沉积物熔体组分影响,MSC&ETZ更少地受到俯冲洋壳脱水流体组分影响。其中,沉积物熔体组分影响可能与New Britain trench与Tonga trench巨大的沉积物厚度差异有关,而俯冲洋壳脱水流体组分影响可能受到了弧后扩张中心与俯冲带间距离的控制。
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广西佛子冲铅锌矿田火成岩的时空序列及其对成矿时限的约束
秦亚, 杨启军, 李程, 周叔齐, 许浩天
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  425-444.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170283
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(3484KB) ( 27 )  
广西佛子冲铅锌矿田火成岩的主要岩石类型有花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长岩(石英闪长岩)、花岗闪长斑岩、少斑花岗斑岩、英安斑岩和凝灰岩等。本文共进行了14件火成岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,其中大冲石英闪长岩侵位于海西期二叠纪((256.8±2.0)Ma),糯垌岩体((152.6±1.2)Ma)和广平岩体((152.9±2.9)Ma)形成于燕山早期晚侏罗世,花岗斑岩、少斑花岗斑岩、花岗闪长斑岩、英安斑岩和火山角砾凝灰岩形成于燕山晚期早白垩世(约100 Ma)。结合前人的研究成果及14件火成岩样品的测年结果,构建该区火成岩的年代学序列,确定其侵位时代主要集中在志留纪(约440 Ma)、二叠纪末期(约256 Ma)、晚侏罗世(约152 Ma)、早白垩世晚期(约100 Ma)。根据佛子冲铅锌矿的空间展布、矿体特征以及与火成岩的关系,确定花岗斑岩为成矿地质体,进而限定其成矿时代为早白垩世晚期(约100 Ma)。
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北秦岭二郎坪岩体锆石U-Pb定年、地球化学特征及其地质意义
梁涛, 卢仁, 王莉
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  445-459.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170332
摘要 ( 55 )   [HTML] ( ) PDF(2235KB) ( 47 )  
二郎坪岩体位于北秦岭构造带的东部,主体岩性为斑状黑云母二长花岗岩,对其开展锆石精确定年和地球化学成因研究有助于深入认识晚中生代北秦岭的深部过程。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,二郎坪岩体的形成时代为(114.0±0.5)Ma(MSWD=1.5),属于早白垩世晚期。二郎坪岩体富硅、碱和贫钙、镁,属于高钾钙碱性系列;并富集Rb、Th和亏损Nb、Sr、P、Ti,稀土配分模式具有右倾、轻稀土富集、重稀土亏损和负Eu异常的特征,(La/Yb)N范围为8.39~13.73,源区组成和部分熔融程度控制了二郎坪岩体的成分变异。二郎坪岩体形成于厚度约为40 km的地壳内,部分熔融源区位于角闪岩相,源区残余相主要矿物为角闪石和斜长石。烟镇区域岩石圈约在130 Ma经历拆沉作用,触发二郎坪深部的岩浆底侵作用,使源区岩石部分熔融并与之混合,上侵至地壳浅部最终在约114 Ma固结成岩,二郎坪岩体是烟镇区域岩石圈拆沉作用滞后约15 Ma的产物。
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龙江盆地中生代火山岩锆石U-Pb年代学及其对基底性质的制约
张超, 吴新伟, 张渝金, 郭威, 权京玉
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  460-476.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170096
摘要 ( 38 )   [HTML] ( ) PDF(2506KB) ( 40 )  
龙江盆地是松辽盆地外围西部重要的火山断陷盆地之一,盆地内自下而上依次发育龙江组、光华组和甘河组火山岩。本文对龙江盆地火山岩进行了详细的锆石U-Pb年代学研究,结果显示:龙江组流纹岩、辉石英安岩、安山岩锆石U-Pb年龄分别为(129.7±2.4)、(129.0±2.3)和(125.6±1.3)Ma;光华组3个流纹岩锆石U-Pb年龄分别为(122.5±1.4)、(119.9±1.1)和(116.7±1.5)Ma;甘河组最年轻的锆石年龄为(114.3±2.9)Ma;显示盆地内火山岩浆活动的时限为129.7~114.3 Ma,火山岩均为早白垩世岩浆活动的产物。同时在甘河组玄武质粗面安山岩中测到多组捕获锆石年龄,反映出晚二叠世(254 Ma)、晚石炭世(302 Ma)、晚泥盆世(367 Ma)、早志留世(433 Ma)、古元古代(2 395 Ma)、新太古代(2 523 Ma)岩浆事件记录,这在一定程度上为龙江盆地存在古老结晶基底提供了证据。
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地质工程与环境工程
基于预警隶属度函数多模型融合的滑坡预警方法
林剑, 张奇飞, 龙万学, 张红伟
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  477-484.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170215
摘要 ( 23 )   [HTML] ( ) PDF(1244KB) ( 20 )  
不同的滑坡预报模型存在预报同一滑坡可能提前也有可能延迟、预报精度差异较大的问题,而且,融合多模型预警方法未能充分体现个体模型预报特征,其融合预警精度不高。在分析模型可靠性的基础上,区分预报提前和延迟2种情况,设计不同的发生滑坡隶属度函数,以最低风险原则确定滑坡预警隶属度函数,利用模糊积分实现多模型融合滑坡预警。利用16个已知滑坡对预报模型进行可靠性评价,另选4个已知滑坡分别进行滑坡发生3 d前和1 d前多模型融合预警验证实验,结果表明,多模型融合预警虚警率比多个单一模型平均虚警率分别降低16.6%和25.0%。实验表明利用预警隶属函数进行多模型滑坡预警能提高预警精度20.0%左右。
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充气截排水渗流与变形耦合数值模拟
陈永珍, 吴斌, 杨帆, 吴纲, 翁杨
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  485-492.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170225
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(1381KB) ( 20 )  
为了探究坡体充气时土体渗流与变形之间的变化规律,利用有限元软件建立厚12 m、长100 m的二维边坡模型,进行渗流-变形的非完全耦合数值模拟,得到对坡体采取充气截排水方法降低地下水位时坡体内充气非饱和区的形成过程,以及坡体表面土体竖向位移的变化过程。结果表明:一个完整稳定的非饱和区形成过程可分为充气初始阶段、非饱和区扩大水位抬升阶段、不稳定两相流阶段和非饱和区稳定阶段,充气压力过大或过小都无法形成稳定完整的非饱和区;当充气压力为100 kPa时,坡体表面土体的竖向位移均随时间呈现先增大后减小的规律,与土体中非饱和区的发展具有一定的协同性;不同充气压力下,偏向充气点上游的坡体表面土体竖向位移随充气压力的增大而增大,偏向充气点下游的坡体表面土体竖向位移的变化具有不确定性。
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不同埋深马兰黄土孔隙结构试验
李林翠, 李喜安, 洪勃, 王力
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  493-503.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170226
摘要 ( 22 )   [HTML] ( ) PDF(2155KB) ( 22 )  
本文采用"注胶法"制得用以观察分析和定量研究的黄土微观结构试样,借助扫描电子显微镜和数字化图像分析系统,观察并讨论黄土孔隙结构特征及其随黄土埋深增加的变化规律。结果表明,不同埋深马兰黄土依据孔隙率或孔隙面积率分类均属于疏松多孔性土。黄土孔隙连通性随埋深增加逐渐减弱;埋深由小到大,马兰黄土孔隙的主要结构特征由相对不稳定的大、中架空孔隙,过渡为相对稳定的微、小镶嵌孔隙,定量表现为大、中孔隙面积率之和随黄土埋深的增加减小约63.04%,而小孔隙面积率增加约40.57%,微孔隙面积率增加约22.47%。通过对孔隙形状分布的分析,上述不同类型孔隙面积率的增加或减少主要源于细长形和不规则形孔隙面积的改变。此外,不同埋深马兰黄土中细长孔隙的面积在微、小、中、大孔隙的面积中均占主导地位。就孔隙数量而言,马兰黄土中微、小、中、大孔隙的数量随深度增加依次急剧减少,此现象主要由4种孔隙中圆孔数量的显著差异引起,表明圆孔的孔径多偏小。
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板裂千枚岩微观结构与力学性质
周阳, 苏生瑞, 李鹏, 马洪生, 张晓东
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  504-513.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170166
摘要 ( 77 )   [HTML] ( ) PDF(1900KB) ( 38 )  
为了研究板裂千枚岩的微观结构及力学性质,以汶川-马尔康高速公路沿线典型的板裂千枚岩为研究对象,进行了X衍射,薄片鉴定和单轴、三轴压缩试验。结果表明:1)板裂千枚岩微观结构和矿物成分比较复杂,具有明显的脆、塑性变形和裂隙,结构稳定性差;2)板裂千枚岩的各向异性明显,结构面夹角从0°到90°,板裂千枚岩的弹性模量、抗压强度、黏聚力和内摩擦角先减小后增大,呈V型分布规律;3)板裂千枚岩的破裂模式与结构面夹角和围压的大小密切相关,其破裂模式共有顺结构面的张拉劈裂破坏、顺结构面的剪切滑移破坏、Y型张拉-剪切复合破坏、顺结构面和贯穿结构面的复合张剪破坏、贯穿结构面的剪切破坏5种类型;4)随着围压的增大,不同结构面夹角试样的强度、变形参数和破裂模式的各向异性逐渐减弱;5)最大主应力与结构面的组合方式控制着岩石的破裂模式和力学性质,这是板裂板裂千枚岩显示各向异性的根本原因。
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吴江盛泽地区建筑荷载和地下水开采对地面沉降的影响
骆祖江, 宁迪, 杜菁菁, 陆玮
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  514-525.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180072
摘要 ( 17 )   [HTML] ( ) PDF(1787KB) ( 22 )  
为了准确分析建筑荷载和地下水开采对地面沉降的影响,为吴江盛泽地区科学防控地面沉降提供决策依据,基于比奥固结和地下水渗流理论,建立了建筑荷载和地下水开采与地面沉降三维全耦合有限元数值模型,分别模拟预测了在建筑荷载单独作用、地下水开采单独作用及建筑荷载和地下水开采叠加作用三种情况下,2015-09-01-2030-08-31盛泽地区逐年地面沉降变化趋势。结果表明,建筑荷载对盛泽地区地面沉降的影响大于地下水开采。第Ⅰ黏性土弱含水层和第I承压含水层分别为建筑荷载和地下水开采单独作用下的主压缩层,单层压缩量占比分别为43.04%和54.06%;第Ⅰ承压含水层及其上覆第Ⅰ黏性土弱含水层是二者叠加作用引发土体变形的主压缩层,其压缩量之和占总压缩量的71.30%。建筑荷载和地下水开采单独作用下引发的地面沉降量的线性叠加之和大于二者叠加作用下引发的地面沉降量,建筑荷载和地下水开采叠加作用引发的地面沉降具有耦合效应。
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水-岩作用对储层渗透性影响的数值模拟研究——以鄂尔多斯盆地东北部上古生界砂岩储层为例
杨冰, 许天福, 李凤昱, 田海龙, 杨磊磊
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  526-538.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170236
摘要 ( 32 )   [HTML] ( ) PDF(1668KB) ( 32 )  
油气储层的质量及演化往往受沉积作用和成岩作用的共同制约,成岩作用是影响储层孔渗最直接的因素,水-岩反应贯穿于整个成岩作用阶段,决定了孔渗的演化过程。本次研究以鄂尔多斯盆地东北部上古生界陆源碎屑岩储层下石盒子组-山西组为对象,运用多相流反应溶质运移数值模拟的方法,定量研究水-岩化学作用对含油气盆地储层渗透性能的影响,再现水-岩反应所造成的储层矿物溶解、沉淀以及储层渗透性的变化。结果表明:在成岩作用初期,矿物溶解过程占主导地位,模型运行50 Ma时,储层孔隙度由初始的0.30增至0.36,渗透率由初始的5.00×10-15 m2增至8.70×10-15 m2;在油气充注阶段(气体CO2为主),整个成岩作用矿物的沉淀量大于矿物的溶解量,导致固相体积增加,模型运行20 Ma时,储层孔隙度由0.20降低至约0.15,渗透率由5.00×10-13 m2下降至约2.00×10-13 m2
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基于综合权重和改进物元可拓评价模型的地下水水质评价
虞未江, 贾超, 狄胜同, 李康, 袁涵
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  539-547.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170233
摘要 ( 30 )   [HTML] ( ) PDF(1239KB) ( 22 )  
鉴于物元可拓评价模型存在关联函数计算上的局限性,提出通过改进物元可拓评价模型的构造过程进行水质评价,并引入层次分析法和熵权法计算评价指标的综合权重以避免指标权重的绝对主观性和绝对客观性,建立了基于综合权重和改进物元可拓法的地下水水质评价模型,并从感官、一般化学、毒理学3个方面构建了地下水水质综合评价指标体系。将该模型应用于平度市古岘镇的地下水水质评价,并与综合评分法和属性识别法的水质评价结果进行比较分析。结果表明:该模型评价结果与其他两种方法评价结果的相同率均达70%,即使评价结果不同处的差异也基本在1个等级范围之内;而综合评分法和属性识别法评价结果的相同率仅为50%,且评价结果不同处的差异最大可达3个等级。
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西藏搭格架高温热泉中砷的地球化学异常及其存在形态
严克涛, 郭清海, 刘明亮
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  548-558.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170224
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(1610KB) ( 22 )  
西藏搭格架高温热泉是我国大陆少有的大型间歇性喷泉,砷元素作为对人类威胁极大的环境问题普遍存在于热泉之中,搭格架高温热泉中砷元素质量浓度最高已达到了9.75 mg/L,其对地表水和浅层地下水的污染不容忽视。硫代砷是富含硫化物热泉中砷的存在形态之一,鉴于国内相关研究较少,本文对西藏搭格架地热区的热泉样品进行了水化学分析,并利用水文地球化学模拟软件PHREEQC开展了对热泉中砷元素存在形态的地球化学模拟。结果表明:西藏搭格架热泉中砷元素的存在形态有亚砷酸盐、砷酸盐和硫代砷,其中亚砷酸盐与砷酸盐是砷的主要存在形态,且在pH影响下两者之间存在相互转化关系;各种硫代砷按质量浓度由高至低依次为一硫代砷酸盐、三硫代砷酸盐、二硫代砷酸盐、一硫代亚砷酸盐、四硫代砷酸盐;硫代砷形态占总砷浓度比例主要受热泉中硫化物质量浓度、Eh(氧化还原电位)和pH等因素的控制,在硫化物质量浓度总体偏低的情况下,硫化物质量浓度的上升可促进其他形态的砷向硫代砷形态转化,强还原性环境有利于硫代砷形态的存在;此外,在中性环境下,硫代砷占总砷浓度比例随pH上升亦有上升趋势。
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地球探测与信息技术
Chebyshev低通滤波器在位场数据波数域导数换算中的应用
郝梦成, 张凤旭, 杜威, 李银飞, 任朗宁
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  559-568.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180091
摘要 ( 33 )   [HTML] ( ) PDF(1932KB) ( 31 )  
导数换算作为常用的位场数据处理手段具有重要的物理意义。由于实际测量误差和噪声的影响,波数域导数换算存在计算过程不稳定、求导结果精度差的问题。为了降低噪声干扰,提高导数计算精度,提出了在波数域常规导数算子基础上附加Chebyshev低通滤波器的任意阶导数换算方法。通过分析该滤波器的滤波特性,并结合位场异常径向平均功率谱曲线特征,确定了Chebyshev低通滤波法的滤波参数,减少了人为因素对求导结果的干扰。二度体和三度体模型试验表明,与其他3种方法(常规FFT(fast Fourier transformation)法、向上延拓法和ISVD(integrated second vertical derivative)法)相比,该方法计算的导数与理论值的均方根误差最小,求导结果精度较高。在虎林盆地布格重力异常数据处理中,利用该方法计算的垂向二阶导数受噪声干扰小,结果可靠性较高,依此划分出的8条大断裂和11条小断裂在以往研究中均得到证实。
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基于局部重力场建模的Tikhonov正则化点质量核径向基函数方法
冯进凯, 王庆宾, 黄炎, 范雕
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  569-577.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170311
摘要 ( 39 )   [HTML] ( ) PDF(1416KB) ( 25 )  
针对点质量核径向基函数应用于局部重力场建模中的设计矩阵严重病态问题,本文引入Tikhonov正则化方法对传统点质量核径向基函数方程进行改造,建立了相应的正则化模型。通过模拟数据进行仿真实验,以传统格网化方法作为对比试验,利用"标靶法"确定两种模型的最优结构。实验结果表明:正则化点质量核径向基函数可以直接利用离散数据进行局部重力场建模。在两种模型的最优结构下,当实测数据无污染时,正则化方法达到与传统格网化方法相当的精度;当实测值中加入3 mGal的高斯白噪声时,正则化方法的精度获得了27.9%的提升。这说明本文方法可以应用于局部重力场建模中,且模型结构更优,抗干扰能力更强。
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基于场延拓的海洋可控源电磁正演模拟及各向异性特征识别
张文强, 殷长春, 刘云鹤, 张博, 任秀艳
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  578-590.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180009
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(1666KB) ( 25 )  
海洋可控源电磁法近年来被广泛应用于海洋油气勘探之中,凭借对高阻含油储层的有效识别大大降低干井率,节约钻探成本。受沉积环境的影响,海底地层常常表现出宏观各向异性,而对海洋各向异性模拟算法进行研究可以更有效地进行海洋电磁数据解释。本文从频率域麦克斯韦方程出发,基于标量势分解理论,通过标量势函数与场的连续性条件,在波数域中将电磁场分别向海底深部和海水中延拓,并在海底耦合到发射源上完成电磁场的求解,进而利用汉克尔变换得到了空间域电磁场。通过对海底介质一维各向异性模型电磁响应特征的分析研究发现,覆盖层各向异性对电磁响应有明显的影响;然而,海底高阻层仅垂向电阻率和厚度对海洋电磁响应产生明显影响。通过极性图的方式可以对海底介质各向异性特征进行有效识别。
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基于可控源电磁法阻抗信息的有限内存拟牛顿法三维反演
杨悦, 翁爱华, 张艳辉, 李世文, 李建平, 唐裕
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  591-602.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180019
摘要 ( 16 )   [HTML] ( ) PDF(1723KB) ( 21 )  
本文研究了利用阻抗信息进行可控源电磁勘探有限内存拟牛顿法三维反演的技术。首先用理论模型来验证有限内存拟牛顿法反演的准确性和可行性。观测参数为复阻抗Zxy分量,采用交错网格有限差分方法计算模型响应,反演采用有限内存拟牛顿法。数值模拟结果表明:有限内存拟牛顿法反演迭代速度较快,每4 min迭代一次,拟合差由146.00下降到1.78,收敛稳定;异常体的位置与理论模型吻合较好,有效地验证了有限内存拟牛顿法可控源三维反演的正确性。为了进一步验证该方法的实用性,将其应用到隐伏钼矿可控源电磁勘探工作中。工区的反演结果显示:在工区北西段深部存在高阻异常,其上为低阻异常。截取过钻孔的3号测线发现,-500~-100 m的位置表现为低阻,东侧存在向上涌起的高阻。推测此低阻为矿化蚀变带,延伸较深。该异常与钻探资料揭示的钼矿脉一致,证明了反演结果的准确性。因此,利用可控源观测得到的阻抗信息进行有限内存拟牛顿法三维反演,可以获得可靠的三维电阻率分布。
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油砂的光谱反射特征及其遥感应用
樊瑞雪, 邢立新, 潘军, 单玄龙, 仲伟敬
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  603-610.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180022
摘要 ( 24 )   [HTML] ( ) PDF(1533KB) ( 26 )  
油砂作为21世纪以来世界能源的重要组成部分,已经有大量的地质工作者对其形成的地质特征、成矿带分布特征等进行了详细研究,并取得一定成果,但是对于遥感在油砂勘探中的应用少有研究。遥感技术识别不同地物的理论基础是同一波长位置处的反射率差异及反射率随波长的变化规律,因此本文通过分析油砂的实测光谱数据,得到其反射光谱的特征及规律。为实现在Landsat 8 OLI卫星遥感影像上对油砂的识别,根据油砂实测光谱的研究,分别提出基于油砂光谱特征和相关性分析的Landsat 8遥感影像油砂识别模式,并将其应用在柴达木盆地冷湖和马海两个研究区。结果表明:利用遥感影像进行油砂找矿靶区圈定是可行的;本文总结出的基于相关性分析的油砂提取模式优于光谱特征分析模式;冷湖地区用比值方法进行油砂遥感信息增强效果较好,马海地区则差值方法较好。
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基于决策树特征提取的支持向量机在岩性分类中的应用
韩启迪, 张小桐, 申维
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (2):  611-620.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180016
摘要 ( 38 )   [HTML] ( ) PDF(1792KB) ( 33 )  
由于支持向量机属于黑箱模型,因此在进行模型学习时无法直接对特征进行选择,而决策树模型在递归创建的过程中自身具有一定的特征选择能力。针对岩性分类问题,本文将决策树和支持向量机结合,通过决策树的建立,在考虑特征重要性的前提下,利用树节点的高度对特征进行提取,并将具有更高分类能力的特征送入支持向量机进行岩性分类。结果表明:通过决策树的特征提取,减少了支持向量机模型的输入特征,从而有效控制了模型的复杂度,使得模型更加稳定并具有更高的分类精度,测试集精度能够提升10%以上。
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