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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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2018年, 第48卷, 第6期 刊出日期:2018-11-26
上一期   
地质与资源
华北克拉通北缘寒武系层序地层划分
吴和源, 赵宗举, 汪建国, 王培玺, 龚发雄, 肖飞
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1609-1624.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170184
摘要 ( 32 )   [HTML] ( ) PDF(3608KB) ( 51 )  
华北克拉通北缘寒武系碳酸盐岩作为区域油气勘探的重要目标,其沉积环境演化和层序地层格架的研究对区域地层及有利储层定位具有重要指导意义,也为华北地区寒武系油气勘探提供线索。以大量露头剖面实测分析为基础,结合典型井录井、测井、微观显微镜下分析以及地化测试等数据资料,在年代地层框架下进行旋回性地层分析研究,对华北克拉通北缘寒武系岩性、岩相以及地层叠置样式进行详细剖析,研究沉积趋势变化,总结寒武系层序地层划分样式。研究认为:在全球海平面变化控制下,华北地区自府君山组开始,发育广泛的由南向北的持续海侵,在陆源碎屑供给以及碳酸盐岩加积作用的相互制约下,华北地区表现为碳酸盐台地的形成-发展-镶边过程;以张夏组为界,中-下寒武统表现为缓坡-陆棚的沉积环境,上寒武统为具镶边的台地沉积背景;在不同层位不同层序边界类型(I型、Ⅱ型、Ⅲ型)的分隔作用下,将华北克拉通北缘寒武系划分为7个可区域性对比的三级层序,各三级层序高水位体系域多表现厚层清水碳酸盐岩沉积的特点,且受不同程度白云石化作用,成为区域寒武系重要的有利油气储集层。
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王家岗—八面河地区潜山残留地层发育特征及控制因素
杨怀宇
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1625-1634.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170231
摘要 ( 8 )   [HTML] ( ) PDF(2291KB) ( 26 )  
东营凹陷南坡王家岗-八面河地区潜山勘探程度很低,复杂的残留地层结构及其发育模式认识不清严重制约潜山的精细勘探。本文综合运用野外岩石地层对比、古生物时代划分与地震资料标定和追踪等多方法联合分析,初步明确残留地层的平面展布特征,同时基于构造演化恢复技术明确多期构造运动对地层剥蚀、残留的控制作用。研究表明:研究区遭受印支运动挤压成山、燕山运动拉张裂陷等多幕构造运动影响,残留地层表现为近东西向"跷跷板"式的产状模式;一系列北西向断层控制着中-古生界沿北西向展布,北西向断层上升盘地层普遍剥蚀严重,下降盘中生界具有"近厚远薄"特征、上古生界具有"薄底或凸底"特征而下古生界厚度则较为稳定。
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漠河盆地北部中侏罗统烃源岩有机质评价
杨晓平, 张文龙, 汪岩, 谭红艳
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1635-1644.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170140
摘要 ( 20 )   [HTML] ( ) PDF(1707KB) ( 31 )  
通过漠河盆地北部油气地质调查,圈出了与油气形成密切相关的烃源岩层(含炭泥岩)的分布范围,为下一步寻找油气资源提供了靶区。研究表明:漠河盆地烃源岩类型为黑色泥岩,烃源岩w(TOC)为0.20%~30.30%。圈出26处烃源岩区,面积134.69 km2。烃源岩样品的最高热解温度(Tmax)平均值为442℃,烃源岩演化处于成熟-过成熟阶段。漠河盆地西北部的成烃地质条件:中侏罗统沉积岩系为油气储藏提供了良好的空间和气源;中生代岩浆活动及韧性剪切作用为烃源岩成气作用提供了良好的温度条件;张性断裂、裂隙和碎裂岩化构造为油气运移和储存提供了运移通道和储存空间。
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页岩残留气定量方法及其地质意义
王涛利, 王庆涛, 刘文平, 卢鸿, 刘大永
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1645-1653.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170173
摘要 ( 20 )   [HTML] ( ) PDF(1322KB) ( 29 )  
本研究设计并制造了一套可在真空条件下粉碎页岩样品并释放其中残留气的装置,该装置的粉碎系统与富集模块和气相色谱联用后,可实现残留气的有机、无机气体化学成分定量分析;同时,封存在玻璃管内的另一部分残留气可进一步开展稳定碳同位素分析,从而获得页岩残留气完整的化学成分和碳同位素组成特征。利用混合标准气体标定该装置,烃类和无机气体浓度与气相色谱响应相关系数达0.999,表明仪器状态稳定,残留气定量数据准确可信。使用不同露头页岩样品(贵州习水县下志留统龙马溪组、南京幕府山下寒武统牛蹄塘组和延安上三叠统延长组)检测该装置,页岩残留气量和碳同位素测试结果平行性良好,表明该装置系统可用于分析页岩残留气。对川南钻井龙马溪组样品残留气的测试结果表明:龙马溪组页岩残留气化学成分主要为CO2和N2等无机气体,烃类组分以CH4为主,C2H6及更高碳数烃类含量极少;其甲烷碳同位素值为-38.1‰~-33.9‰,均值为-35.8‰,该甲烷碳同位素值与已发表的同地区页岩生产气非常接近,表明了二者的同源性,川南页岩气田中的页岩气来源于龙马溪组,符合页岩气的严格定义。此外,本研究还对宜昌地区浅钻五峰组和龙马溪组页岩开展了残留气分析,结果表明:残留烃气量与总有机碳质量分数、碳酸盐岩质量分数成呈弱正相关关系,与DFT(密度泛函理论)比表面积和BJH(Barrett-Joyner-Halenda)孔体积呈负相关关系,分析认为残留气并不是简单地以吸附或游离形式存在,而是封存于封闭孔中的极少量烃类和无机气体。
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非洲东南部造山型金矿成矿环境与资源潜力分析
孙宏伟, 唐文龙, 刘晓阳, 任军平, 许康康, 吴兴源, 贺福清
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1654-1668.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170321
摘要 ( 10 )   [HTML] ( ) PDF(1989KB) ( 41 )  
造山型金矿床是世界上最重要的金矿类型之一。非洲东南部地区发育有大规模的该类型矿床,因此对该地区造山型金矿床的研究具有重要意义。本文通过对非洲东南部地区大地构造格架及演化、造山型金矿床的时空分布、成矿环境及矿床地质特征的总结整理,并结合对该地区典型造山型金矿床的剖析,认为该地区造山型金矿的形成与克拉通及克拉通之间造山带的演化密切相关,空间上主要分布在各克拉通内的绿岩带及克拉通之间造山带内,时间上主要集中于3.20~3.00、2.70~2.55和2.10~1.80 Ga 3个时期。在此基础上,对非洲东南部地区划分出基巴拉、乌本迪、泛非、林波波4个主要的造山型金矿成矿潜力区。
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小秦岭镰子沟金矿床地质特征、黄铁矿原位硫同位素组成及成因意义
代军治, 高菊生, 钱壮志, 张龙斌, 周金隆, 李平, 高毅
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1669-1682.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170289
摘要 ( 12 )   [HTML] ( ) PDF(1754KB) ( 33 )  
镰子沟金矿床位于华北陆块南缘小秦岭金矿矿集区西部,矿体赋存于太华群上部岩层内,受断裂构造和石英脉控制,带状钾长石化是矿床典型的围岩蚀变,矿物组合为石英-黄铁矿-方铅矿-黄铜矿±重晶石±磁铁矿。为了探讨成矿物质来源及矿床成因,采用LA-MC-ICP-MS技术对镰子沟金矿床黄铁矿进行原位微区硫同位素分析,获得单颗粒黄铁矿的硫同位素变化范围为-15.27‰~-11.98‰,平均-13.35‰,小于共生重晶石硫同位素值9.8‰~12.4‰。根据硫化物与共生硫酸盐矿物,估算成矿热源总硫值为-3.6‰,与新太古界太华群和燕山期华山花岗岩均不同。综合矿化蚀变、地球化学及同位素组成,认为太华群对金矿床成矿物质来源的影响较华山花岗岩明显,但非主要来源,金矿床成矿与深部流体或隐伏岩体有关,矿床受深部流体和构造控制,深部仍有寻找构造蚀变型或微细浸染型金矿体的潜力,但规模有限。
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内蒙古扎赉特旗神山铁铜矿床成岩成矿年代学及其地质意义
吕骏超, 舒广龙, 张德宝, 赵岩, 刘桂香, 毕中伟
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1683-1695.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170336
摘要 ( 5 )   [HTML] ( ) PDF(2055KB) ( 15 )  
内蒙古神山铁铜矿床是大兴安岭中段具有代表性的矽卡岩型铁铜矿床。笔者就该矿床成矿岩体的地球化学及锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学开展相关研究。研究表明:矿区中与成矿有关的伊力特岩体岩石类型为英云闪长岩,属I型花岗岩类,铝过饱和,高钾钙碱性系列和磁铁矿系列;岩石富集轻稀土(LREE)、大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(HFSE),铕异常不明显(δEu为0.97~1.17),存在弱铈异常(δCe为0.86~0.92);锆石LA-ICP-MS U-Pb测年显示,与成矿有关的伊力特岩体形成于晚侏罗世((155.3±1.3)Ma),因此推测神山铁铜矿床成矿时代为晚侏罗世。综合研究认为神山铁铜矿床形成于地壳加厚和构造活化的构造环境。
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内蒙古白音诺尔铅锌矿床成矿时代及其地质意义——来自侵入岩地球化学及年代学的制约
杨帆, 汪岩, 那幅超, 付俊彧, 张广宇, 孙巍, 庞雪娇, 陈井胜, 刘淼, 李斌
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1696-1710.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170228
摘要 ( 6 )   [HTML] ( ) PDF(2540KB) ( 28 )  
内蒙古白音诺尔铅锌矿床位于大兴安岭成矿带南段,是一个典型的矽卡岩型矿床。为了精确厘定该矿床的成矿时代,对区内与成矿关系密切的花岗闪长斑岩及流纹斑岩中的锆石进行了LA-ICP-MS定年,获得花岗闪长斑岩与流纹斑岩的形成年龄分别为(253.4±0.9)Ma和(133.6±0.7)Ma。岩石地球化学研究表明,花岗闪长斑岩为准铝质岩石,流纹斑岩为过铝质岩石,两者均具有轻重稀土分异明显、富集大离子亲石元素(LILE)、相对亏损高场强元素(HFSE)的特点。结合矿床地质特征及前人在区域上的研究成果,认为白音诺尔铅锌矿床存在两期明显的矿化事件,早期矿化发生在253.4 Ma左右,晚期矿化发生在133.6 Ma左右。白音诺尔铅锌矿床早期矿化很可能与古亚洲洋闭合碰撞后伸展有关,晚期矿化受蒙古-鄂霍茨克洋俯冲的影响。
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内蒙古阿拉善右旗雅干地区二叠系埋汗哈达组硅质岩成因及其沉积环境
史冀忠, 卢进才, 魏建设, 牛亚卓, 韩小锋, 张宇轩
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1711-1724.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170295
摘要 ( 15 )   [HTML] ( ) PDF(2507KB) ( 20 )  
通过对内蒙古阿拉善右旗雅干地区好比如、杭乌拉剖面二叠系埋汗哈达组硅质岩岩石学特征、主量元素、稀土元素地球化学研究,探讨了硅质岩的成因及其沉积环境。地球化学测试结果显示:好比如剖面硅质岩SiO2质量分数为89.83%~94.16%,平均值为92.01%,Al/(Al+Fe+Mn)值为0.49~0.65,平均值为0.56,δCe值为0.87~0.92,平均值为0.89;杭乌拉剖面硅质岩SiO2质量分数为75.93%~90.14%,平均值为86.70%,Al/(Al+Fe+Mn)值为0.68~0.78,平均值为0.73,δCe值为0.89~0.94,平均值为0.90;在Al-Fe-Mn三角图上,样品全部落入生物成因硅质岩区,指示研究区硅质岩为海水生物沉积成因。好比如剖面硅质岩Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)值为0.59~0.78,平均值为0.71,MnO/TiO2值为0.17~0.88,平均值为0.41,(La/Ce)N值为1.07~1.25,平均值为1.16,Ceanom值为-0.059~-0.026,平均值为-0.043;杭乌拉剖面硅质岩Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)值为0.78~0.86,平均值为0.83,MnO/TiO2值为0.04~0.40,平均值为0.16,(La/Ce)N值为1.02~1.15,平均值为1.10,Ceanom值为-0.041~-0.001,平均值为-0.029;在硅质岩沉积环境判别图上,样品落在大陆边缘型硅质岩区域内,指示研究区硅质岩沉积于大陆边缘缺氧的水体环境。综合分析认为研究区早二叠世为大陆边缘滨海-浅海相沉积环境。
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黑龙江省东部早古生代晨明组物源区特征及其构造背景
高福红, 何雨思, 王枫, 修铭
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1725-1740.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180050
摘要 ( 11 )   [HTML] ( ) PDF(2214KB) ( 26 )  
为揭示黑龙江省东部早古生代晨明组沉积物源区特征及其沉积构造背景,对晨明组进行了地球化学特征研究。结果表明:晨明组岩石样品化学蚀变指数(ICA)值和斜长石蚀变指数(IPA)值较低、成分变异指数(ICV)值中等偏高,指示晨明组沉积物来源于不成熟的物质源区,并经历了较弱的化学风化作用和活动构造背景下的初次循环;LREE富集、HREE稳定和明显的负Eu异常,指示沉积物源区物质具有明显的上地壳特征且沉积物源岩为长英质火成岩;主量、微量和稀土元素特征共同指示晨明组形成于活动大陆边缘环境或大陆岛弧环境。结合前人研究成果,判定晨明组沉积物来源于经历了弱-中等程度化学风化作用的早古生代花岗质岩,沉积构造背景可能为靠近大陆岛弧的活动大陆边缘环境。
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大兴安岭加格达奇东北部花岗岩类形成时代、地球化学特征及成因
尹志刚, 李海娜, 张海, 郝科, 庞学昌, 宫兆民, 李敏, 张圣听
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1741-1755.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170299
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(1930KB) ( 27 )  
研究区位于大兴安岭兴安地块的东北部。本文主要讨论了碱长花岗岩和花岗斑岩两种岩石类型,并对其成岩年代、地球化学特征、成因及构造环境进行了深入讨论。研究结果显示:具有高SiO2、A12O3、TFeO/MgO,贫MgO、TiO2、P2O5等特征;A/NK-A/CNKw(K2O)-w(SiO2)图解显示,样品主要为过铝质、高钾钙碱性岩石。并且(Na2O+K2O)/CaO-w(Zr+Nb+Ce+Y)、TFeO/MgO-w(Zr+Nb+Ce+Y)图解和锆石饱和温度都显示,研究区花岗岩类岩石具有高分异Ⅰ型花岗岩的特征。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年研究获得128~124 Ma的岩体侵位年龄,其形成的大地构造背景为蒙古-鄂霍茨克洋消亡之后,陆陆碰撞造山演化晚期地壳伸展背景,岩浆起源于壳内火成岩源岩的部分熔融。
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地质工程与环境工程
庆阳地区超高层巨厚层黄土地基工程地质特征
宋彧, 罗小博, 路承功, 陈志超, 卢国文
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1756-1766.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170133
摘要 ( 17 )   [HTML] ( ) PDF(1822KB) ( 52 )  
为了更深层次地了解黄土的地质特征,以庆阳地区某超高层巨厚层黄土地基为研究对象,对陇东黄土的物理和力学性能进行了深入探究。主要通过原位试验与室内试验,从地层结构、分布深度、液限、塑限、塑性指数、孔隙比、湿陷变形、剪切波速、地基土承载力、抗剪强度等方面对该地区黄土的工程性能进行了综合分析与评价,结果表明:5.0 m以内的马兰黄土湿陷性较强烈,黏聚力小,压缩性大;随着黄土厚度逐渐增大,离石黄土及午城黄土黏聚力增大,压缩性减小,呈轻微-中等湿陷性;受压超过400 kPa的马兰黄土、受压大于600 kPa的离石黄土及受压大于200 kPa的午城黄土均无湿陷性;15.0 m以内土体最大干密度为1.67~1.76 g/cm3,最优含水率为16.6%~17.7%;含水率高值相对集中在地下水位62.0 m以下、饱和度90.0%以上地区。
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老滑坡路段路堑开挖与超前支护效果
李论基, 姚青青, 安玉科
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1767-1777.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170152
摘要 ( 7 )   [HTML] ( ) PDF(1832KB) ( 20 )  
为防止老滑坡路段路堑开挖过程中出现路堑边坡失稳的问题,以在建某高速公路老滑坡段路堑失稳边坡为例,借助数值分析,进行了老滑坡路段路堑开挖与超前支护效果研究。结果表明:1)一般宽平台开挖模式能提高边坡的整体稳定性;然而,对于存在具有膨胀性质滑带土的牵引式老滑坡,坡脚采用宽平台刷坡减重不利于路堑边坡的稳定,必须要采取超前支护,如锚索、抗滑桩等,必要时要紧急采取清方卸载措施。2)锚索超前支护能够有效抑制边坡变形,需采用有效措施提高设置在坡脚处锚索的抗拉强度,如施加预应力等。3)抗滑桩超前支护应注意桩位、桩长、桩距的优化设计。建议抗滑桩采用锚拉,对桩前坡体中的滑带进行超前注浆,有必要沿老滑坡主滑方向布置多排抗滑桩,或采用h型桩体设计。
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双层高岭黏土中沉桩特性模型试验
李雨浓, Lehane B M
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1778-1784.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170105
摘要 ( 3 )   [HTML] ( ) PDF(1578KB) ( 20 )  
为了揭示黏土中静压沉桩的宏观力学特性,采用西澳大学的梁式离心机压桩系统,通过在双层高岭黏土中进行一系列1g重力场情况下的T-bar触探测试试验、静压沉桩试验、桩拉伸试验和压缩试验,对比分析了T-bar分别在均质软质黏土和双层黏土中随贯入深度变化测得的不排水剪切强度的特性;研究了桩体在贯入过程中沉桩阻力、桩端阻力以及桩侧摩阻力的发展规律;并对桩身径向总应力在沉桩过程中的变化规律进行了探讨;此外,还揭示了不同桩型沉桩终压力与桩承载力之间的关系。结果表明:在黏土中沉桩时,桩侧摩阻力在整个沉桩阻力中发挥主要的作用;对于同一土层而言,当桩超过土层分界面以下2DD为桩径)范围后,桩端阻力并不受相邻土层性质的影响;随着压桩后时间的推移,桩侧摩阻力对承载力的时效影响较桩端阻力大。
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反应位移法在地下综合管廊抗震设计中的应用
施有志, 华建兵, 李秀芳, 林树枝
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1785-1796.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170114
摘要 ( 4 )   [HTML] ( ) PDF(1493KB) ( 23 )  
为探讨反应位移法在地下综合管廊地震分析中的适用性及地基弹簧刚度选取和模拟方法,采用SAP2000结构有限元软件进行地下结构地震反应分析,研究基床系数、地层剪应力计算方法对结构地震响应的影响,并与PLAXIS软件的动力时程分析结果进行对比分析。结果表明:反应位移法在地下综合管廊的初步抗震计算中可优先选用;在地基弹簧刚度计算方法中,推荐使用日本公式法和常规静力有限元法,并尽量考虑土层分层情况,若一味作均匀等效化,可能导致土体动剪切模量偏大,土层均质等效计算的结构内力值与动力时程法的结构内力偏差达到-400%~-250%;建议采用SAP2000程序中实现仅受压行为的两节点缝单元+远端固定铰支座相结合的方法模拟法向地基弹簧,采用常规土弹簧单元模拟切向地基单元。
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偏压隧道偏压应力比特征分析
于清杨, 刘伟, 佴磊, 代树林
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1797-1803.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170280
摘要 ( 17 )   [HTML] ( ) PDF(1304KB) ( 16 )  
偏压隧道是公路和铁路建设中经常遇到的隧道类型,由于其受力的不对称性及设计、施工的特殊性,一直是隧道施工研究的热点。以往针对偏压隧道的研究主要集中在偏压隧道的成因、围岩稳定性、应力应变分布规律及施工影响等方面,但缺少对偏压隧道偏压应力比以及公路、铁路设计规范给出条件的偏压应力比的研究,而且公路和铁路设计规范中给出的偏压隧道对应的坡面倾角和隧道埋置深度缺少相关理论来支撑。本文针对铁路双线隧道设计规范给出的临界坡度和覆盖层厚度条件,采用数值模拟的方法,求出地形偏压隧道对称位置的应力比值,定量分析了规范给定条件下偏压应力比的特征值。结果表明:在保证安全的前提下,当Ⅲ级围岩拱肩应力比大于7.45、Ⅳ(土)级围岩拱肩应力比大于2.23、Ⅳ(石)级围岩拱肩应力比大于3.34、Ⅴ级围岩拱肩处应力比大于1.06时,可将隧道考虑成偏压隧道,从而为定量判别偏压隧道提供理论依据。
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仿生异型齿钻头在干热岩钻探中的应用
高科, 高红通, 谭现锋, 赵长亮, 李梦
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1804-1809.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170221
摘要 ( 3 )   [HTML] ( ) PDF(1351KB) ( 16 )  
干热岩具有硬度大、研磨性弱、可钻性差和钻进难度大等特点,常规孕镶金刚石钻头钻进时打滑严重、寿命短。针对此技术难题,根据干热岩岩性和设计的井身结构特点,引入仿生高效耐磨技术,以穿山甲爪趾为仿生原型,结合孕镶金刚石钻头的结构和制备工艺方法,研制了与该类地层相对应的仿生异型齿钻头。在青海共和县干热岩现场的钻进试验结果表明:仿生异型齿钻头未出现打滑现象,相比于打滑不严重的常规软胎体孕镶金刚石钻头,仿生异型齿钻头的钻进速度提高97.5%,寿命(仿生钻头寿命为推算寿命)提高1.268倍。进一步证明了仿生异型齿钻头在坚硬打滑的干热岩地层中钻进能够提高效率、缩短钻井周期、节约钻井成本。
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地表灌溉对沉积含水层中碘迁移释放过程的影响
周海玲, 苏春利, 李俊霞
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1810-1820.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170137
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(1589KB) ( 24 )  
灌溉等人为活动会造成外源物质的输入,如硝酸盐、有机质等,从而引起浅层地下水环境发生周期性波动。为研究农业灌溉对沉积含水层中碘迁移富集过程的影响,选取代表性富碘沉积物,通过室内实验模拟了灌溉活动外源物质输入条件下,盆地地下水系统中碘迁移释放的(生物)地球化学过程。实验结果表明:厌氧条件下,外源有机质输入可促使微生物利用有机质作为电子供体,还原固相铁矿物相,进而造成搭载于铁氧化物/氢氧化物表面的碘释放,以碘离子形式在地下水中富集;而在NO3-输入情况下,微生物会优先利用NO3-为电子受体,至硝酸盐被全部消耗后,Fe(Ⅲ)可进一步被还原为Fe(Ⅱ)。研究结果表明,人为活动造成浅表环境外源物质的输入可直接影响浅层地下水中碘的迁移释放过程。伊利石黏土矿物吸附的铁氧化物矿物相可能为浅层环境中碘的主要搭载介质,微生物作用下,铁氧化物/氢氧化物的还原溶解是高碘地下水形成的主控因素。
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硫化纳米铁对模拟地下水中Cr(Ⅵ)的去除效果及影响因素
洪梅, 韩旭, 王蔷, 刘璐, 史玉玺
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1821-1830.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180029
摘要 ( 6 )   [HTML] ( ) PDF(1792KB) ( 15 )  
硫化纳米铁(S-nZVI)是一种具有壳核结构的新型纳米铁(nZVI)改性材料,在多种污染物的去除上表现出超越nZVI的反应活性。本文采用两步合成法制备了S-nZVI,并采用透射电镜-能量色散X射线(TEM-EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)方法对S-nZVI和nZVI进行表征,探讨了不同硫铁摩尔比(n(S)/n(Fe))、初始pH值、试剂投加量和地下水化学成分对nZVI及S-nZVI去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:S-nZVI具有明显的壳核结构,其Fe0核外层包覆着非晶的硫化亚铁和多硫化物;S-nZVI去除Cr(Ⅵ)的最佳n(S)/n(Fe)为0.14;增加S-nZVI投加量会提高其对Cr(Ⅵ)的去除率,投加量相同时,S-nZVI对Cr(Ⅵ)的去除率显著高于nZVI;提高初始pH值时,S-nZVI和nZVI对Cr(Ⅵ)的去除率均逐渐降低,但在相同pH值条件下,S-nZVI对Cr(Ⅵ)的去除率和去除速率始终高于nZVI,尤其是在pH=5时,S-nZVI仍能去除100%的Cr(Ⅵ),而nZVI只能去除85%;K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、NO3-和Cl-对S-nZVI和nZVI去除Cr(Ⅵ)均有促进作用,但对S-nZVI体系的促进作用更强;HCO3-的存在会使溶液的pH值升高从而抑制S-nZVI和nZVI对Cr(Ⅵ)的去除,对nZVI的抑制作用强于S-nZVI。总体来说,S-nZVI对Cr(Ⅵ)的去除率在不同pH值和多种地下水化学组分影响条件下均高于nZVI,因此具有更广泛的应用前景。
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超声强化零价铁活化过硫酸盐降解地下水中二恶烷
刘娜, 丁吉阳, 于庆民, 张思达, 赵宏君, 吕春欣
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1831-1837.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170081
摘要 ( 10 )   [HTML] ( ) PDF(1443KB) ( 16 )  
本文采用超声强化零价铁活化过硫酸盐氧化降解地下水中的二恶烷污染物。主要探讨了零价铁添加量、超声强化、不同过硫酸盐用量及地下水中不同碳酸根浓度等对二恶烷降解效果的影响,并对零价铁进行了表征分析。结果表明:超声能够促进硫酸根自由基和Fe2+的产生,提高二恶烷的降解率;零价铁添加量和过硫酸盐浓度的增加均能促进二恶烷的降解,但零价铁相对过硫酸盐过多时将降低最终降解率;地下水中的碳酸根会消耗硫酸根自由基,因此碳酸根浓度越高,二恶烷降解率越低。超声强化零价铁活化过硫酸盐氧化法能够有效降解二恶烷,并具有应用于处理地下水中二恶烷的潜力。
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饱和度-压力曲线法预测柴油在毛细带中形成的透镜体厚度
罗凌云, 洪梅, 吕帆, 刘伟伟, 徐岽峰
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1838-1844.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170063
摘要 ( 20 )   [HTML] ( ) PDF(1422KB) ( 23 )  
轻非水相液体(LNAPL)进入到地下环境中,首先在非饱和带进行垂向迁移,到达毛细带后在地下水面以上形成饱和透镜体。准确预测LNAPL渗漏在毛细带形成的透镜体厚度,对于LNAPL的去除及污染含水层的修复具有重要的指导意义。通过模拟实验测定了水-油两相吸湿及脱湿曲线,采用水-油饱和度-压力曲线拟合出了吸湿及脱湿进入压力。根据透镜体达到稳定状态时脱湿、吸湿压力水头之间的关系,建立了透镜体厚度的预测计算方法,并以中砂和粗砂为例,预测出实验条件下柴油在毛细带形成透镜体稳定时的厚度分别为4.61 cm和1.29 cm。通过室内模拟槽实验,测得柴油在中砂和粗砂中迁移时形成的透镜体厚度分别为5.30 cm和1.50 cm。预测与实验结果的相对误差分别为13.0%和14.0%。误差产生的主要原因为脱湿与吸湿曲线是在非干燥情况下测得,从而导致预测的透镜体厚度偏小。
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地球探测与信息技术
全拖曳式深海直流电阻率法三维任意各向异性正演模拟
杨志龙, 殷长春, 张博, 刘云鹤, 任秀艳, 惠哲剑
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1845-1853.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170220
摘要 ( 6 )   [HTML] ( ) PDF(1704KB) ( 17 )  
高精度、高效率的深海勘探是当前国家海洋资源勘探开发的研究热点之一,设计观测效率高、勘探成本低的探测方式,开发可精确计算海底复杂电性环境的正演模拟算法有助于推进该研究的进展。本文基于前人的研究经验,引入了全拖曳式深海直流电阻率观测方式,同时考虑到海底沉积环境的电各向异性,开发了基于非结构有限元方法的三维任意各向异性深海直流电阻率正演算法,实现了对海底任意电各向异性情况的仿真模拟。本文算法与层状一维模型半解析解的对比验证了算法的精度。对典型各向异性电性模型的仿真模拟和分析,证明了全拖曳式深海探测方式对海底沉积层和矿产资源电各向异性的高分辨率。在此基础上,总结了电导率各向异性主轴沿笛卡尔坐标旋转时视电阻率分布也发生同方向旋转的视电阻率分布特征,并根据海底地形对各向异性探测的影响进行了简单探讨。
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天然气水合物开采过程甲烷气泄漏海床基高密度电阻率法监测效果模拟与分析
吴景鑫, 郭秀军, 贾永刚, 孙翔, 李宁
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1854-1864.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170292
摘要 ( 23 )   [HTML] ( ) PDF(2065KB) ( 18 )  
为实现天然气水合物开采过程沉积物内甲烷气泄漏过程有效监测,设计了一种海床基原位电学监测方法。为界定该方法对不同模式泄露甲烷气的探测能力,以南海神狐海域天然气水合物试采区为研究区,构建相应地质及电阻率模型,模拟利用设计电学系统对其进行监测,计算得到不同采集参数的电阻率剖面,并对其进行对比分析。研究结果表明:海水层会在探测剖面上某深度区间内形成层状低阻异常带,对该深度区间有效电信号形成压制。将该异常带顶界深度定义为系统有效探测深度后,发现该深度受电极距直接影响,10 m极距偶极装置有效探测深度约为50 m。电学探测剖面对有效探测深度内分布的层状和团状甲烷气聚集区、慢速甲烷气泄露区、沿断层泄露的甲烷气区具有良好反映能力,数据处理得到的相对电阻率剖面与电学探测剖面相比能更好地反映甲烷气聚集区边界。该监测方法能够实时监测含气区空间变化。
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岩浆泡破裂引发地震的模式——以吉林松原2013年地震群为例
薛林福, 祝铭, 李文庆, 刘文玉, 刘正宏, 刘泽宇
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1865-1875.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180161
摘要 ( 11 )   [HTML] ( ) PDF(1539KB) ( 25 )  
2013年10月31日,吉林省松原前郭尔罗斯蒙古族自治县(44.60°N,124.18°E)发生震级为5.5级地震,此后的40 d内发生了700多次地震,其中5级以上地震5次。松原地区近年来地震活动频繁,2014年1月以来又发生4级以上地震9次、5级以上地震1次,震中处于松辽盆地油气田开采区,地震活动序列十分特殊。为了揭示松原地震的发震机制与发震模式,研究深部地质过程与地震的关系,根据此次实测的通过震中25 km长的大地电磁测深剖面,结合地热梯度、He同位素比值(3He/4He)、CO2碳同位素、地震序列等资料的综合分析,发现震中地区存在两个位于不同深度的低阻体,地震发生与地幔深部岩浆活动有关;据此提出了一种新的地震发生模式——岩浆泡破裂发震模式,描述了来自地幔的基性岩浆通过向上侵入、在脆-韧性转换带附近聚集形成岩浆泡、岩浆泡破裂及岩浆泡上覆岩层中聚集能量引发岩层破裂产生地震的过程,并使来自地幔的无机成因的CO2气在储层中形成CO2气藏。该模式可以解释许多发生在大陆内部地震和深源地震的发生机制。
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辽河盆地东部凹陷含气孔、裂隙火成岩地层斯通利波响应特征
王祝文, 徐方慧, 刘菁华, 宁琴琴, 于洋
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1876-1888.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170313
摘要 ( 4 )   [HTML] ( ) PDF(2594KB) ( 27 )  
为了有效地识别和评价裂缝性地层,对辽河盆地东部凹陷地区含气孔、裂隙地层的单极子阵列声波测井数据进行了斯通利波波场分离(中值滤波)和希尔伯特黄变换(HHT)。研究表明:裂隙和油气通常会使斯通利波的能量衰减(主要发生在高频)、主频下降和到时滞后,这三者具有相关性;裂隙会使反射斯通利波能量增强,反射系数变大;高频和低频斯通利波的比值简称为能量比,能量比接近零时对应渗透性裂隙地层,能量比较小但有一定数值时可能对应渗透性孔隙地层;固有模态函数保留了原始数据固有的物理特性,HHT幅值谱从时间和频率两个方面突出了阵列声波的动力特性。实测数据的傅里叶变换和HHT均能对储层性质进行一定的评价,HHT放大了阵列声波信号对于地层性质的敏感程度,易于研究的分析对比。
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基于地面激光扫描的典型海岸带盐沼潮滩地形反演
魏伟, 周云轩, 田波, 钱伟伟, 湛玉剑, 黄盖先
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1889-1897.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170310
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(1533KB) ( 27 )  
海岸带潮滩地形具有快速变化的特点;在盐沼植被覆盖的潮滩区域,地面激光扫描仪(terrestrial laser scanning,TLS)获取地形数据受到地表植被的影响。为了研究TLS在盐沼潮滩使用的地形测量精度与盐沼植被种类、盖度的关系,本文以芦苇群落、白茅群落、互花米草群落、海三棱藨草群落4种典型海岸带盐沼植被群落为研究对象,在移动窗口法的基础上辅以聚类分析的植被滤除算法,分别从点云原始数据中恢复地表地形地貌特征。研究结果表明:1)植被盖度越高,TLS反演地形精度越低,两者负相关。2)不同植被的激光穿透能力不同:盖度大于50%时,激光无法穿透原始盖度分别为70%、65%、65%的白茅群落、互花米草群落、海三棱藨草群落,均方根误差(root-mean-square error,RMSE)分别为22.0、22.0、8.6 cm;盖度等于50%时,白茅群落、海三棱藨草群落、芦苇群落和互花米草群落的RMSE分别为16.0、6.6、4.5、5.7 cm;盖度小于50%时,芦苇群落、互花米草群落、海三棱藨草群落地形反演精度小幅度提高,白茅群落地形反演精度提升较为明显。3)在盐沼潮滩地区使用TLS反演地形时,增加TLS架设高度、对同一区域多方位反复扫描可能有助于提高地形反演效果。
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基于摄影测量获取岩体结构面参数的概率分布拟合检验
王明常, 徐则双, 王凤艳, 孟祥羽, 丁庆, 张馨月
吉林大学学报(地球科学版). 2018 (6):  1898-1906.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180026
摘要 ( 9 )   [HTML] ( ) PDF(1569KB) ( 25 )  
岩体不连续面迹长、产状、空间组合形态等的不确定性和复杂性,使结构面整体几何形态研究存在困难。利用岩体内大量随机展布的不连续面所具有的统计相似性,结合具有统计意义的数学方法进行结构面参数描述,是岩体随机不连续面三维网络模拟的基础,也为岩体稳定性评价提供可靠依据。本文基于数字近景摄影测量技术对长春市净月开发区东升采石场坡面进行调查研究,获取高精度的大量岩体结构面迹长、产状、间距、张开度等几何参数。利用Matlab编制Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验程序,实现结构面参数的K-S法概率分布检验,分析了结构面参数所服从的概率分布类型;同时用SPSS软件检验程序正确性,并引入最优拟合度,选取符合多种概率分布参数的最优拟合概率模型。结果表明:研究区内结构面迹长、间距服从对数正态分布规律,产状服从伽马分布规律。
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