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吉林大学学报(地球科学版)
ISSN 1671-5888
CN 22-1343/P
主 任:邱殿明
编 辑:蒋 函 王晓丽
    刘 莉
电 话:0431-88502374
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2022年, 第52卷, 第1期 刊出日期:2022-01-27
上一期   
地质与资源
吉南龙岗岩群四道砬子河岩组泥质片麻岩变质作用
郑常青, 王 博, 王琳琳, 李美慧,
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  1. 
摘要 ( 71 )   [HTML] ( ) PDF(16223KB) ( 43 )  
吉南新太古代泥质片麻岩出露于龙岗岩群四道砬子河岩组中,本文通过系统的岩相学、矿物化学、激光拉曼和锆石U Pb同位素年代学等分析,研究其变质演化特点、变质作用时代及构造意义.结果表明:龙岗岩群四道砬子河岩组泥质片麻岩记录了3个变质演化阶段,其中峰前期进变质阶段(M1)的矿物组合为石榴石+黑云母+斜长石+石英+白云母;峰期变质阶段(M2)的矿物组合为石榴石+矽线石+钾长石+黑云母+斜长石+石英,达到麻粒岩相;峰后期退变质阶段(M3)以矽线石转变为蓝晶石为特征标
志,矿物组合为蓝晶石+石榴石+黑云母+斜长石+石英+白云母.变质矿物地质温压计限定其变质作用,峰前期(M1)T 为468~515 ℃,p 为(3.8~4.3)×105 kPa;峰期(M2)T 为703~760 ℃,p 为(6.6~7.1)×105kPa;峰后期(M3)T 为552~591℃,p 为(5.5~6.0)×105kPa;具有典型的近等压冷却型逆时针变质作用p T 演化轨迹特征,可能是在地幔柱与岩石圈相互作用的环境中变质作用与大量的幔源岩浆底侵作用有关.LA ICP MS锆石U Pb定年结果显示麻粒岩相变质作用时代为2495~2442Ma,属于新太古代变质热事件产物.
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三塘湖盆地马东地区卡拉岗组烃源岩特征与致密油意义
殷 越1, 2, 贾鹏飞3, 黄志龙2, 吴红烛4, 金 希4, 刘国杰4
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  26. 
摘要 ( 38 )   [HTML] ( ) PDF(11919KB) ( 23 )  
      凝灰岩致密油藏作为一种特殊的油藏类型,已受到高度关注,而烃源岩的质量对致密油藏形成起着至关重要的作用.为了研究新疆三塘湖盆地马朗凹陷石炭系火山岩油气藏成藏规律,本文在基本地质特征研究的基础上,通过岩石样品的岩石热解、干酪根碳同位素和饱和烃色质谱等分析测试,对马东地区卡拉岗组不同岩性烃源岩特征进行描述与评价.研究结果表明:凝灰质泥岩和白云质泥岩均具有一定生烃潜力,其中凝灰质泥岩生烃潜力大,有机质丰度高,总有机碳质量分数平均值大于2%,以Ⅱ型有机质为主;卡拉岗组烃源岩埋藏深度较小,镜质体反射率主要分布在0.5%~0.8%,总体上处于低熟—成熟阶段.纵向上各种岩性烃源岩与凝灰岩交错叠置,有利于形成源内自生自储型油藏,对卡拉岗组致密凝灰岩油藏的形成具有重要意义.
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库车坳陷大北克深井区白垩系储层含盐特征与分布规律#br#
冯佳睿1, 2, 高志勇1, 2, 张宇航1, 2, 李晓红1, 2, 周 鹏3, 尚江伟4, 李晨晨5
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  38. 
摘要 ( 43 )   [HTML] ( ) PDF(40009KB) ( 23 )  
塔里木盆地库车坳陷盐下深部储层是天然气勘探的重要领域,白垩系储层岩盐广泛发育,储层含盐特征的精细表征和评价对该区勘探区带优选具有重要意义.以库车坳陷大北克深井区白垩系砂岩储层72件岩心样品为研究对象,通过薄片、扫描电镜、能谱分析与QEMSCAN(岩石矿物定量分析)等技术手段,对研究区白垩系砂岩储层的含盐特征、分布规律、形成条件及来源等进行研究.结果表明:岩盐晶体主要赋存在碎屑颗粒间、碎屑颗粒表面和溶蚀孔与裂缝中,呈格架状、晶粒状和团块状集合体等3种赋存状态,不同状态岩盐晶体Na和Cl等元素的原子分数存在差异;岩盐分布规律为,平面上表现出西高东低的特点,垂向上距上覆膏盐岩层越近,岩盐体积分数越高;不同的盐源供给条件、储层埋藏深度、砂岩粒级、分选性等制约岩盐晶体的集合体形态;岩盐来源主要为古近系膏盐类沉积物的溶蚀渗流,也可能与含盐流体沿构造断裂的侧向渗入有关.
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松辽盆地德惠断陷营城组凝灰岩储层地质特征
迟唤昭1, 赵玉婷2, 刘 财3, 王 桐4, 胡 佳4, 杨松杉4
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  55. 
摘要 ( 48 )   [HTML] ( ) PDF(26475KB) ( 13 )  
为了探讨储层微观孔隙特征及产能规律,给火山岩油气开发提供有利依据,通过对松辽盆地德惠断陷营城组凝灰岩进行岩心描述,结合测井、地震资料,X 衍射、扫描电镜、物性、含气性等数据进行构造背景分析,开展了凝灰岩储层地质特征综合研究.结果表明:研究区营城组凝灰岩矿物成分主要为石英、长石和黏土矿物,凝灰岩发生了风化蚀变作用,火山灰偏中性;区内凝灰岩在横向上分布广泛,在纵向上由多个叠合单元构成,测井曲线具“三高两低”的特征.按照凝灰岩的发育规模和含气性特征将火山机构分成小规模、中规模和大规模凝灰岩火山机构3类.凝灰岩储层为中孔低渗型储层,为低产储层,其低产因素有两个:一是黏土矿物(尤其是伊蒙混层)质量分数较高,二是受深部压实作用影响.凝灰岩储层次生孔隙所占比例大于80%,主要储集空间类型为溶蚀孔和溶蚀缝,溶蚀孔主要以长石溶蚀孔和基质溶蚀孔为主,裂缝发育是形成凝灰岩优质储层的关键因素,在中浅部(尤其是构造高部位)地区易形成高产气层,利用测井曲线(补偿中子+密度)可有效预测凝灰岩储层.
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致密砂岩储层束缚水饱和度影响因素:以鄂尔多斯盆地临兴地区为例#br#
吴 蒙1, 2, 秦 勇2, 申 建2, 宋党育3, 王晓青3, 张谷春1, 李国璋2, 朱士飞1
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  68. 
摘要 ( 35 )   [HTML] ( ) PDF(9040KB) ( 20 )  
为了有效指导储层描述、评价及产能预测,为致密砂岩油气勘探和开发提供理论依据,以鄂尔多斯盆地临兴地区致密砂岩储层为例,利用铸体薄片、X射线衍射、核磁共振、高压压汞、气水相渗及扫描电镜等实验,分析了致密砂岩中束缚水饱和度的影响因素.结果表明:研究区致密砂岩束缚水饱和度为34.77%~83.78%,平均值为63.86%,T2谱截止值(T2cutoff)为3.86~65.60ms,平均值为20.96ms;致密砂岩束缚水饱和度受储层物性、润湿性、敏感性、黏土矿物类型、质量分数和粒径共同作用;致密砂岩粒径越细,黏土矿物质量分数越高,岩石亲水性越强,岩石比表面积和水膜厚度越大,则毛细管束缚水和薄膜束缚水越高;水敏和盐敏是造成致密储层渗透率改变的主要因素;致密砂岩发育残余粒间孔、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、晶间孔和微裂缝;充填于孔隙中黏土矿物的类型、形态存在差异,致使致密砂岩储层的孔隙结构复杂,微观非均质性强,束缚水饱和度变化大.
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准噶尔盆地乌—夏地区风城组云质岩类沉积环境及成因探讨
刘英辉
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  80. 
摘要 ( 33 )   [HTML] ( ) PDF(29967KB) ( 10 )  
准噶尔盆地乌—夏地区二叠系风城组发育一套特殊的云质岩类,其沉积环境及成因复杂,目前仍存在较多争议。本文基于岩心观察(13口井)与系统取样测试分析(64个样品),揭示了目标层位云质岩的岩石学和地球化学特征,探讨了不同类型云质岩的沉积环境及成因机制。研究结果表明:根据云质岩宏观结构特征,风城组可识别纹层状、星散状、丝絮状、团块状和不规则层状5种云质岩类型;高δ13CPDB值(平均4.0‰)、高古盐度值(平均13.0%)和深水沉积构造等特征表明目标层位沉积环境具有陆相低能、深水还原和咸水高矿化度等特点;纹层状云质岩为“高山深盆”盐湖卤水分层形成的准同生白云岩,团块状、不规则层状、丝絮状和星散状云质岩为埋藏交代白云岩。

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贵州省盘县架底金矿床成矿地质条件及找矿方向
张兵强, 赵富远, 杨清毫, 黄毅, 李俊海, 刘松
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  94. 
摘要 ( 51 )   [HTML] ( ) PDF(12788KB) ( 17 )  
架底金矿床位于贵州省莲花山背斜南东翼,距背斜核部3 km,是近年来在国内发现的与峨眉山玄武岩密切相关的第一个大型原生金矿床。架底金矿床与黔西南其他金矿床类似,属微细粒浸染型,成矿流体来源具有岩浆水的特点。玄武岩是矿区最主要的赋矿地层,玄武质火山角砾岩是矿区最主要的容矿岩石。矿化趋势分析显示:莲花山背斜(次级揉褶)与近东西向复式背斜的叠加区是有利的成矿部位,控制矿床中各矿体的分布规律及产出特征;近东西向复式背斜直接控制了矿体近东西向展布的特点,且越靠近莲花山背斜核部,矿体品位越高、厚度越大。原生晕地球化学分析指示:在矿区目前已发现矿体的顶部可能还存在断控型或层控型金矿体;源自深部的含金热液沿深大断裂上涌至一定位置后沿层间破碎带由东向西运移,且至少经历了2次主要的成矿作用阶段。综合研究认为整个莲花山地区具有较好的找矿远景,区内金矿床在南北方向可能按一定规律呈等距、不等距分布,推测东西方向受叠加褶皱控制的有利成矿区距莲花山背斜核部超过5 km。区内除峨眉山玄武岩外,在上二叠统龙潭组以及三叠系中都有可能在构造有利、岩性适宜的部位形成层控型或断控型金矿体。

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桂北龙胜上朗变镁铁质岩锆石UPb年龄及其地质意义
秦亚, 冯佐海, 万磊, 吴疆, 吴杰, 邢全力, 薛云峰
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  109. 
摘要 ( 31 )   [HTML] ( ) PDF(42863KB) ( 16 )  
本文采用LAICPMS锆石UPb测年对桂北龙胜地区上朗变镁铁质岩进行年代学研究。2件年代学样品给出近乎一致的年龄信息,集中在(114.8±1.6)、(152.0±5.0)、(213.9±3.5)、(274.6±9.4)、(442.5±6.7)、(553.5±9.2)、(774.2±5.9)和(822.0±10.0) Ma等8个年龄峰值。锆石成因类型研究表明,(774.2±5.9) Ma锆石为样品中最年轻的岩浆锆石,代表上朗变镁铁质岩的侵位时代。UPb年龄大于(822.0±10.0) Ma的锆石为捕获锆石,代表岩浆侵位过程中捕获物质的时代。(114.8±1.6)、(152.0±5.0)、(213.9±3.5)、(274.6±9.4)、(442.5±6.7)和(553.5±9.2) Ma为热液锆石年龄,代表变镁铁质岩成岩后遭受后期构造热事件影响的时限。其中,(442.5±6.7) Ma代表寿城—三门断裂韧性变形的时代,与区域NNE向韧性断裂的变形时代一致。而小于(442.5±6.7) Ma的热液锆石年龄,表明岩石韧性变形后遭受多期构造热事件的影响。泛非期(553.5±9.2) Ma热液锆石的存在,表明华南大陆曾受泛非构造热事件的影响,应具有冈瓦纳大陆的亲缘性。

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琼东南盆地松南低凸起花岗岩年代学、地球化学特征及构造环境
钟佳, 王岩泉,
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  134. 
摘要 ( 36 )   [HTML] ( ) PDF(18153KB) ( 10 )  
为了探讨琼东南盆地松南低凸起花岗岩的岩石成因及构造环境,本文对其进行了岩相学、锆石年代学与地球化学研究。研究结果显示:潜山岩性主要为花岗闪长岩和二长花岗岩;花岗闪长岩和二长花岗岩LAICPMS锆石UPb定年结果分别为228.6和243.7 Ma,为三叠纪岩浆活动产物;岩体属于高钾钙碱性系列,具有高硅(w(SiO2)为54.94%~79.71%),中等质量分数的碱(w(K2O+Na2O)为3.53%~6.43%)、铝(w(Al2O3)为9.82%~18.23%)、钙(w(CaO)为1.24%~9.55%)和镁(w(MgO)为0.37%~2.28%)的特征;铝饱和指数(A/CNK)为1.09~2.13,兼有准铝质和过铝质花岗岩;岩石整体富集K、Rb、Th等大离子亲石元素,亏损 Ta、Nb、Ti 等高场强元素,中等—弱的Eu负异常(δEu为0.50~0.85)。岩相学和地球化学特征显示花岗闪长岩为准铝质I型花岗岩、二长花岗岩为过铝质S型花岗岩,形成于壳内沉积物的部分熔融。综合分析认为该花岗岩具有后碰撞花岗岩的特征,形成于伸展构造环境,与华南、印支块体碰撞后的反向伸展作用有关。

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地质工程与环境工程
浑河断裂带地质灾害发育特征及其成因机制
张田田, 杨为民, 万飞鹏,
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  149. 
摘要 ( 50 )   [HTML] ( ) PDF(58291KB) ( 23 )  
浑河断裂带是辽宁抚顺地区最为重要的一条活动断裂。为了深入调查沿浑河断裂带地质灾害发育情况,了解灾害形成与先存断裂之间的关系,为同类型灾害的防治和预警提供科学依据。本文采用现场调查方法,结合地面变形监测资料,厘清了浑河断裂带灾害类型和发育规律,剖析了断裂带灾害的形成机理。研究结果表明:断裂隐伏区地裂缝发育,主要沿浑河断裂带分支断裂展布,裂缝延伸长度300~2 400 m;其成因是抚顺城区南部采矿活动诱发了先存软弱断裂面局部拉裂、张开,进而向地表扩展、贯通,形成地裂缝。在断裂延伸的基岩地区沿断裂破碎带及影响带发育小型滑坡,主滑方向与断裂走向垂直或大角度斜交;其形成机制与岩体内部发育的结构面有关,尤其是顺坡向优势结构面的发育,其与坡体耦合形成易滑结构体,在长期降雨作用下,结构面软化、贯通及岩土体加速蠕滑,最终形成滑坡。

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地质与资源
边坡负压排水非稳定流研究
雷怡, 帅飞翔, 孙红月, 张泽坤, 熊超
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  162. 
摘要 ( 31 )   [HTML] ( ) PDF(2818KB) ( 24 )  
自启动负压排水方法是一种新兴的间歇性波动排水方法,为对该方法的实现机理进行理论研究,建立了可供解析研究的负压排水模型。先引入狄拉克函数表述负压排水模型中点汇的数理特性,并对此模型推求出潜水剖面二维流运动方程及潜水面边界条件;再使用二维傅里叶正逆变换求解负压排水模型的定解问题,得到负压排水渗流场解析解。设置两种工况分别计算了自启动负压排水方法下数值模拟和理论解得到的边坡浸润线曲线,并进行了对比分析。结果表明:在不同排水孔位置工况的3组条件中,排水孔位置越深,理论解误差越大,其中排水孔位置为(24,10)时,靠近排水孔区域理论解与数值模拟结果误差最大;在排水孔位置固定、不同初始水头高度工况的3组条件中,左、右水头越高,理论解误差越大,其中左水头为28 m、右水头为8 m时,理论解与数值模拟结果误差最大。该自启动负压排水渗流场解析解在简化条件下的浸润线理论解与数值模拟结果吻合度较高。

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地质工程与环境工程
基于鲁棒性原理的碎石桩置换率优化
李晴芳, 汪柱, 于洋
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  171. 
摘要 ( 41 )   [HTML] ( ) PDF(9330KB) ( 5 )  
碎石桩是处理软土地基的常用方法之一,置换率作为碎石桩设计中的关键参数,其值取决于软土力学参数和工后沉降量限值等要素。考虑实际工程中软土力学参数的不确定性,以及综合衡量工后沉降量和工程造价,确定最优置换率。本文首先基于岩土工程鲁棒性设计原理,将桩体压缩模量和土体压缩模量视为具有不确定性的参数即噪声因素,利用MonteCarlo模拟方法生成噪声因素的数值,并基于单向分层总和法计算工后沉降量标准差作为鲁棒性指标,从鲁棒性、安全性和经济性3个方面优化碎石桩置换率;然后提出了碎石桩鲁棒性设计流程并通过工程案例说明其应用方法,基于此例讨论了沉降量限值、压缩模量变异系数和参数分布模式对优化结果的影响规律。结果表明:通过本文计算流程的最优置换率值为 29%;沉降量限值的提高需要投入更多的工程造价;土体压缩模量相较于碎石桩对最终优化结果的影响幅度更大;相较于对数正态分布,采用正态分布模拟噪声因素参数分布时计算的结果不确定性更高。

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我国北方新生代玄武岩地下水化学特征及其成因:以河北省张北县为例
何锦, 郑一迪, 邓启军 , 何雪琴
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  171. 
摘要 ( 28 )   [HTML] ( ) PDF(7680KB) ( 21 )  
为了进一步了解我国北方新生代玄武岩地下水的赋存规律和形成演化机理,以河北省张北县玄武岩地下水为研究对象,在野外采集地下水样、测定水化学和同位素组成的基础上,利用统计分析、离子比例系数、氢氧同位素、反向地球化学模拟等方法,对区内玄武岩地下水的水化学形成机制进行了研究。结果表明:沿地下水径流方向,研究区内玄武岩地下水中多数离子质量浓度呈现增大趋势,补给区的地下水化学类型以HCO3Ca·Mg为主,TDS质量浓度多小于500 mg/L,排泄区地下水中阴离子以Cl-和SO2-4为主,阳离子以Na+为主,TDS质量浓度多大于1 400 mg/L;研究区地下水补给来源为当地大气降水;硅铝酸盐、岩盐、硫酸盐的风化溶解是地下水中离子的主要来源;溶滤作用、阳离子交替吸附作用和农业施肥等人类活动影响是控制地下水化学形成的主要作用。

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基于KRR优化算法的油水系统中CO2溶解度模型
龙震宇, 王长权, 石立红, 叶万立, 刘洋, 李一帆
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  194. 
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(5782KB) ( 18 )  
油藏中注入CO2可形成CO2原油地层水三相动态平衡,CO2在油水系统中的溶解度将直接影响CO2驱油效果和封存潜力。为了对CO2在油水系统中的溶解度模型进行研究,以吉林油田某油水系统为例,利用高温高压PVT分析仪开展CO2在不同体积比例油水系统中的溶解度实验,明确了CO2在油水系统中的溶解规律,并基于实验数据,分别利用网格搜索法(GS)和贝叶斯优化算法(BOA)对核岭回归算法(KRR)的参数进行优化,建立了CO2在油水系统中的溶解度预测模型。研究结果表明:CO2在油水系统中的溶解度随CO2注入量的增加而增大,也随油水体积比升高而增大;基于KRR算法的优化模型中,GSKRR模型和BOAKRR模型平均相对误差分别为6.758%和1.998%,说明BOAKRR具有更高的预测精度。利用BOAKRR模型预测并绘制不同温度、不同油水体积比下的CO2在油水系统中的溶解度图版,可为CO2碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的应用提供支持。

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融合分布式散射体时序InSAR技术在矿区形变调查中的应用
贾会会, 张海清, 李克达, 张小朋
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  202. 
摘要 ( 29 )   [HTML] ( ) PDF(19249KB) ( 7 )  
为了对河北省承德市滦平县张百湾镇周台子村铁矿区进行形变调查和监测,消除安全隐患,在时序CSInSAR(相干散射体InSAR)技术的基础上,开发了48景Sentinel1数据的DSCSInSAR(融合分布式散射体和相干散射体InSAR)技术。该方法首先采用AD (AndersonDarling)检验对同质像素点进行识别,然后基于协方差矩阵特征值分解算法对最优相位进行估计,最终通过时序形变解算得到铁矿区的地表形变结果。研究结果表明:研究区的年平均形变速率范围为-34.50~24.50 mm/a;大部分矿区都存在不同程度的沉降,其中周台子村和路边附近矿区沉降量较大,窑岭沟矿区出现明显抬升现象,最大沉降量和最大抬升量分别达到了34.00和24.03 mm,其形变结果与当地4个GPS监测点结果一致。与CSInSAR技术相比,DSCSInSAR技术极大提高了目标点的密度和干涉图的质量。

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基于VMD和LSTM方法的北京市PM2.5短期预测
秦喜文, 王强进, 王新民, 郭佳静, 初晓
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  214. 
摘要 ( 63 )   [HTML] ( ) PDF(6085KB) ( 9 )  
雾霾问题是与社会发展息息相关的热点问题,为了进行PM2.5浓度预测,为有效防治雾霾提供依据,本文提出了改进的VMD(变分模态分解)和LSTM(长短时记忆)神经网络相结合的PM2.5预测模型VMDLSTM。首先利用阈值法确定VMD方法的分解数目,将历史数据分解成不同序列,然后对每个序列进行预测,最后将每个序列的预测结果求和得到最终的预测结果。将VMDLSTM模型应用到北京市PM2.5序列的短期预测中,并利用7种评价指标将其与ARIMA(整合移动平均自回归)、RFR(随机森林回归)、LSSVR(最小二乘支持向量回归)、LSTM等9种模型进行比较。结果表明,在其中的5个误差评价指标中,VMDLSTM模型表现最优,仅有1个误差指标评价位列第二,在协议指数评价中,VMDLSTM模型最接近于1,精度最高。其中:VMDLSTM模型的均方误差为41.10,均方根误差为6.42,平均绝对误差为5.79,协议指数为0.97;而RFR、VMDLSSVR 、ARIMA和LSTM等9种模型的均方误差范围为60.72~1 058.07,均方根误差范围为7.79~32.53,平均绝对误差范围为7.45~26.14,协议指数为0.39~0.95。相比于其他模型,本文提出的VMDLSTM模型精度最高。

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紫外/氯工艺对水中微囊藻毒素的去除
王洪桥, 白玉,
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  222. 
摘要 ( 23 )   [HTML] ( ) PDF(4616KB) ( 10 )  
水体富营养化导致藻类的爆发进而引起藻毒素的释放。微囊藻毒素(MCLR)是最为常见的藻毒素,具有很强的毒性,对人类健康具有潜在危害。本文采用紫外/氯组合工艺,研究其对水中微囊藻毒素的控制效果。结果表明:紫外/氯共同作用下能够产生·Cl、·OH等活性自由基,具有协同降解MCLR的作用,30 min即可实现MCLR的完全去除,其降解效率随着氯投加质量浓度的增加而升高。在酸性及中性条件下,pH的变化对紫外/氯降解MCLR没有影响;在碱性条件下,MCLR的降解效率随pH的升高显著降低,pH升高至9时,30 min MCLR的降解效率仅为41.3%。此外,不同的水样来源和水质特点对紫外/氯联合降解MCLR的效率具有显著影响,纯水、西湖水及水厂滤后水的30 min去除率分别为99.5%,40.2%及63.3%。MCLR 的降解效率随腐殖酸质量浓度增大而降低,在60 min作用时间内,不含腐殖酸水样的MCLR去除率高达99.5%,当腐殖酸质量浓度增加到10 mg/L时,MCLR去除率仅为45.3%。

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地球探测与信息技术
重力密度反演的自适应异常权函数法及其对东海钓北凹陷地层结构划分
李键, 何新建, 黄鋆
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  229. 
摘要 ( 26 )   [HTML] ( ) PDF(14246KB) ( 11 )  
重力密度反演通过将地下剖分为多个网格,计算每个网格密度的方式来实现,现今方法计算结果分辨率较低。本文提出自适应权函数三维密度反演方法,通过上半空间不同高度异常凸显不同埋深地质体的特征,建立相应的空间异常权函数进行迭代反演,从而提升结果的收敛性和分辨率。模型试验表明,自适应异常权函数密度反演方法相对已有方法能有效提升分辨率和精度,且具有良好的抗噪声干扰能力。利用所提出的反演方法重建东海陆架盆地东部坳陷带空间密度结构,分析东部坳陷带中生界残留分布特征。结果表明,东部坳陷带内中生界分布南北差异明显,南部钓北凹陷中生界广泛分布,厚度较大,约4 km,颠覆了以往盆地北部西湖凹陷中生界较薄、两个凹陷中生界特征一致的认识。因此钓北凹陷中生界为陆缘坳陷型盆地,盆地范围局限于现今盆地中南部。

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异构并行算法快速构建全球扰动重力梯度全张量图
谭勖立, 王庆宾, 冯进凯, 黄炎, 黄子炎
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  238. 
摘要 ( 36 )   [HTML] ( ) PDF(5662KB) ( 14 )  
扰动重力梯度是扰动重力位的二阶导数,相对于其他重力场元素能更多地反映变化的不规则地球产生的高频信息。在使用高阶次球谐系数模型获取大范围高分辨率的扰动重力梯度数据时,存在重复运算多、计算效率低下、耗时较长的问题。针对该问题,推导了简化计算公式,将中间变量提取出来作为全局参数和局部参数单独进行计算、存储,从而有效减少重复运算;并在简化公式的基础上,提出了扰动重力梯度张量快速异构并行算法,利用CUDA(compute unified device architecture)实现了梯度全张量在GPU端的并行计算。根据Txx、Tyy、Tzz三个分量满足Laplace条件验证了算法可靠性,并与传统串行算法进行了计算效率对比,实验结果表明,相较于串行算法,所提算法可减少90%以上计算耗时,可将计算效率提高60倍以上。最后利用该算法基于2 190阶EIGEN6C4模型快速构建了5′×5′分辨率的全球扰动重力梯度全张量图,计算结果显示了扰动重力梯度同地形、地球质量分布变化的相关性及其在全球范围内的数值特征。

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电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析
齐彦福, 李貅, 孙乃泉, 戚志鹏, 周建美, 张明晶, 邢涛
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  247. 
摘要 ( 29 )   [HTML] ( ) PDF(14790KB) ( 4 )  
电性源短偏移距瞬变电磁法是进行山区矿产资源勘探的一种有效手段,然而地形起伏对观测数据影响严重,给瞬变电磁数据精细化解释带来很大困难。为此,本文基于三维非结构时间域有限元正演模拟方法开展电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析。首先利用非结构网格对起伏地形进行精细剖分,结合矢量有限元和后退欧拉离散技术实现复杂地质模型快速正演。然后通过模拟大量典型起伏地表模型,系统分析了三维地形响应的空间分布特征,结果表明地形对电性源短偏移距瞬变电磁响应影响严重,而且影响特征十分复杂。在此基础上,我们进一步分析了复杂地形对地下目标体探测的影响,结果发现复杂地形与地下目标体相互耦合导致无法对地下目标体进行有效分辨,这给地下目标体的准确探测带来了巨大困难。

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地震声波数值模拟中人工边界条件的差别与组合
韩复兴, 王若雯, 孙章庆, 高正辉
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  261. 
摘要 ( 39 )   [HTML] ( ) PDF(10534KB) ( 11 )  
地震数值模拟中选取的有限计算区域产生的边界反射会干扰正常波场模拟结果,因此引入人工边界条件来降低边界反射的影响。本文针对PML(perfectly matched layer)边界条件的解耦与非解耦差分形式,应用不同空间差分阶数进行地震波场数值模拟。空间差分阶数提高后,非解耦PML差分形式在计算效率和实现方式上均更具优势。针对CE(ClaytonEngquist)边界条件受入射波入射角度限制、边界处精度低吸收效果不好等问题,将2阶CE边界条件和PML边界条件组合成一种新的组合边界条件,在保证吸收效果的同时减少衰减带厚度,从而达到提高计算效率的目的。数值模拟结果验证了算法的有效性。

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中国东北地壳结构的地震层析成像
李洪丽, 刘财, 田有, 范豪
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  270. 
摘要 ( 40 )   [HTML] ( ) PDF(20877KB) ( 20 )  
中国东北地区自晚古生代晚期以来,受古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋、太平洋构造域的叠加作用,壳幔结构极为复杂。本文收集中国东北地区国家地震台网接收的100 980个P波和91 030个S波到时数据,采用地震走时层析成像方法获得了该地区地壳P波和S波速度结构,进而获得了泊松比结构,用以探讨复杂的地壳结构。成像结果显示:中国东北地区地壳地震波速度结构呈明显的横向不均匀性,不同构造单元和构造单元内部都存在不同程度的不均匀性。松辽盆地整体上浅层地壳以低速异常为主,尤其是S波速度,但部分区域分辨率较低,中下地壳存在较大范围高速异常,推测与太平洋俯冲、后撤导致的岩石圈拆沉和热物质上涌等动力学过程有关;北部的大兴安岭重力梯级带和长白山一线主要表现为低速异常,表明具有大范围的岩浆作用,广泛岩浆作用为固体矿产资源的形成提供热源或物源;长白山、五大连池等近代活动的火山下方部分地壳区域均表现了较强低地震波速度和高泊松比异常结构特征,表明仍存在活动的可能。

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盐间页岩油韵律层地震响应模拟及页岩薄储层厚度预测
仉涛, 郭智奇, 刘财, 刘喜武, 刘宇巍,
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  281. 
摘要 ( 37 )   [HTML] ( ) PDF(10340KB) ( 11 )  
江汉盆地潜江凹陷潜江组页岩油储层的地质结构为韵律背景下的页岩薄层,由于地震分辨率的限制,常规地震勘探方法难以精确描述盐间页岩油薄储层厚度的空间展布。因此,应用现有地震资料,探索适用于韵律结构中页岩薄层的地震预测方法具有重要意义。本文通过地震传播矩阵方法计算并分析研究区目标韵律层的地震响应特征,系统模拟并分析非均匀薄互层结构中页岩薄层的厚度、纵波速度等变化时地震波的反射动力学特征,发现地震反射波形的振幅和相位随非均匀页岩薄层的纵波速度和厚度的变化产生明显的变化,这些变化是本文页岩薄层厚度预测的基础。结合测井分析构建韵律层地质地球物理模型,模型空间考虑了页岩薄层纵波速度和厚度共99种组合变化的情况。通过求取目标层实际地震反射波形与构建的模型空间中地震波形的最佳匹配,提出基于反射波形的页岩薄储层厚度的地震预测方法,预测研究区页岩薄层厚度变化范围为5~20 m,并且由西南向东北呈增加趋势。预测页岩薄层厚度与测井解释具有较高的一致性,验证了本文地震预测方法的有效性。

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基于GEE的东北三省城市建设用地扩张研究
王明常, 刘鹏, 陈学业, 王凤艳, 宋玉莲, 刘瀚元
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  292. 
摘要 ( 35 )   [HTML] ( ) PDF(7770KB) ( 7 )  
根据社会经济和人口变化,基于云平台实现中高分辨率遥感影像城市建设用地的快速提取,可以高效准确地对长时间序列大范围城市建设用地扩张情况进行动态变化监测,为城市的管理和规划提供借鉴和参考。本文基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用NPP/VIIRS(suomi national polarorbiting partnership/ visible infrared imaging radiometer suite)年度平均夜间灯光数据和阈值分割法提取城市区域,获得3 142景覆盖东北三省城市的Landsat影像;在原始光谱波段的基础上构建指数、纹理和地形特征,利用SEaTH算法进行特征优化,根据JM距离的取值将特征数量从20个精简到12个;在城市区域中利用随机森林(random forest, RF)算法结合最优特征对Landsat月度合成影像进行再次分类,更加精确地提取建设用地。研究结果表明,东北三省城市建设用地提取平均总体精度和Kappa系数分别为96.19%、0.92,有较高的效率和可靠性;1989—2019年东北三省城市建设用地总面积扩张49.07%,省会城市中沈阳扩张速率较快,长春次之,哈尔滨最慢;人口因素和经济因素是推动城市建设用地扩张的主要因素。

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地震易发区高校避震疏散空间需求与路径优化
张佳瑜, 赵小勇, 白林波, 王勇, 郑芳
吉林大学学报(地球科学版). 2022 (1):  305. 
摘要 ( 24 )   [HTML] ( ) PDF(6577KB) ( 10 )  
地震易发区存在严重的震灾威胁,科学优化地震易发区不同人口聚集区的避震疏散具有保障人民生命财产安全的重要意义。大学的教学、科研和生活区别于中小学,是一种特殊的人口聚集区。以宁夏大学为例,通过实地调查、资料和影像数据统计,运用GIS进行数据处理和分析,对避震疏散空间需求及路径进行优化。研究表明:在大学校园避震疏散时,可确定广场、草地和操场等开敞空间为避震场所;在避震空间容量约束下,可以通过优化后的区位配置(location allocation,LA)模型将校园避难人员分配到避震场所;应根据需求点和避震场所的空间分布,避让危险区域、避免人群相向移动建立避震路线;避震空间分布不平衡会导致无法快速有效避难。建议在人口高聚集处应增加可用于避震的开敞空间以加强疏散效率;为更好地发挥其避震作用,可将大学校园设置成中长期的避震场所。

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