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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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2021年, 第51卷, 第4期 刊出日期:2021-07-26
上一期   
地质与资源
银根—额济纳旗盆地天草凹陷下白垩统巴音戈壁组有效烃源岩地球化学特征及其形成环境
李天军, 黄志龙, 王瑞, 苟红光, 张品, 殷越
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  957-972.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200203
摘要 ( 119 )   [HTML] ( )
对于低勘探程度的小型断陷湖盆,寻找有效烃源岩对于勘探方向的选择具有非常重要的意义。本文基于天草凹陷新钻井的大量分析测试资料,对主要勘探层系下白垩统巴音戈壁组的纵横向烃源岩地球化学特征及形成环境进行了系统分析,并阐述了沉积环境变化对有效烃源岩发育的控制作用。研究结果表明:巴音戈壁组烃源岩有机质丰度达到了中等—好的级别,以巴音戈壁组二段有机质丰度最高(w(TOC)平均为1.1%);有机质类型为Ⅱ1-Ⅱ2型,且巴音戈壁组二段的Ⅱ1型有机质丰度最高,属于腐殖腐泥型;烃源岩热演化程度整体达到了低熟-成熟阶段,巴音戈壁组二段为成熟的烃源岩,具备较高的生烃能力;巴音戈壁组有效烃源岩下限为w(TOC)=1.0%,有机质来自高等植物和水生生物的混合源,且低等水生生物贡献比例稍大;巴音戈壁组沉积期为高盐度和还原的沉积环境,盆内藻类勃发和盆外适当的陆源有机质输入是湖盆水体较高古生产力和较好有机质类型的必要条件,持续稳定的缺氧环境为有机质的保存提供了良好条件,这是巴音戈壁组有效烃源岩形成的两个关键条件。天草凹陷南次洼比北次洼更适合有效烃源岩的发育,且发育的有效烃源岩具有更高的有机质丰度和成熟度,是下一步油气勘探的有利区域。
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深层碎屑岩自生矿物成因机理及其对储层物性的影响——以渤海歧南断阶带侏罗系为例
郭颖, 杨波, 韩自军, 李果营, 吴庆勋, 叶涛
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  973-990.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200182
摘要 ( 69 )   [HTML] ( )
自生矿物特征和成因机理对深层碎屑岩储层物性具有重要影响。以渤海海域歧南断阶带侏罗系为例,通过岩心、薄片、扫描电镜、电子探针、同位素、包裹体、X衍射分析等技术手段,对研究区侏罗系深层碎屑岩储层自生矿物的类型、特征、成因机理及对优质储层发育的控制作用进行研究。结果表明:研究区侏罗系碎屑岩属于中孔-低渗储层,非均质性强;主要自生矿物类型为硅质矿物、碳酸盐矿物、黏土矿物3类;早期形成的硅质石英衬垫和碳酸盐胶结物控制了孔隙的发育和演化,沿颗粒表面分布的早期硅质石英衬垫有效抑制了后期石英加大生长,并增强了岩石的抗压能力,有利于原生孔隙保存;早期碳酸盐胶结物增强了储层抗压实能力,并为后期储层遭受溶蚀形成溶蚀孔提供了物质基础,有利于高孔隙储层形成;黏土矿物控制了储层渗透率差异,储层渗透率与自生高岭石体积分数呈正相关性,较高渗透率储层分布于侏罗系中段高岭石富集带内。研究区侏罗系碎屑岩发育原生孔隙体积分数高、微晶石英衬垫发育的Ⅰ类有利储层和粒间溶蚀孔隙较发育、具显著表生成岩作用特点的Ⅱ类有利储层,二者孔隙演化存在明显差异。Ⅰ类有利储层主要受早—中成岩期微晶石英衬垫抗压实作用控制,浅层和深层均可发育高孔隙储层;Ⅱ类有利储层主要受表生期风化淋滤作用控制,可在风化壳附近形成优质储层,整体上Ⅰ类储层物性优于Ⅱ类。
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碳酸盐岩层序地层格架对岩溶储层的控制作用——以渤海西南海域下古生界为例
叶涛, 王清斌, 黄志, 孙哲, 李飞, 陈安清
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  991-1005.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200189
摘要 ( 71 )   [HTML] ( )
以钻井、测井、地震以及岩心、薄片资料为基础,在划分三级层序的基础上,探讨了渤海西南海域下古生界层序地层特征及其对岩溶储层的控制作用。结果表明:1)三级层序界面附近发育碳、氧同位素负异常以及自然能谱Th/K正异常,基于此特征将下古生界划分为21个三级层序;2)白云岩是研究区主要的储集岩性,层序通过控制垂向岩性的变化进而控制了优质储层的发育;3)将白云岩发育的12个三级层序定义为"优势储集层序",加里东期构造不整合与12个"优势储集层序"耦合控制了潜山型储层规模及其产能高低;寒武系内发育以溶蚀孔隙为主的内幕型岩溶储层,亦限定发育于"优势储集层序"之中。实际勘探中,优选风化界面与"优势储集层序"耦合区域优先钻探,同时兼顾内幕型储层,其是今后该区高效勘探的关键。
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一种板内小尺度走滑断层平面分段研究方法——以塔里木盆地顺北5号断层中北段为例
林波, 云露, 张旭, 肖重阳, 况安鹏, 徐学纯, 曹自成
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1006-1018.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200122
摘要 ( 39 )   [HTML] ( )
近年来在顺北地区1号和5号走滑断层带上获得了重大的油气突破,证明了在塔里木盆地内发育的小尺度走滑断层对断控油气藏具有控藏、控储的特征。该类走滑断层在剖面上贯穿多套古生代地层,纵向结构复杂,在空间上为深层线性走滑叠加浅层雁列正断层的构造样式,钻井揭示在断层带上不同分段的井产能差异明显,表明走滑断层在奥陶系碳酸盐岩顶界面的分段性对油气成藏具有重要的控制作用。本文选取顺北5号断层中北段作为研究对象,针对深层不同层系线性走滑断层分段特征差异明显这一特征,基于不同尺度下断层的断距与分段长度之间的相关性及多断层演化理论,提出了利用沿着走向等间距统计断层的垂向断距变化的方法对深层线性走滑断层开展分段性研究工作,该方法综合了断层的活动强度、演化程度和剖面构造形态来分析断层的分段特征,适用于不同性质的断层分段性特征研究。研究表明5号断层中北段在奥陶系碳酸盐岩顶界面可划分为14段,在寒武系膏盐岩层顶界面可划分为10段,两个层系的断层分段性在空间上具有继承性与差异演化的特点,其中寒武系膏盐岩滑脱构造中的膏盐逃逸对油气的疏导具有破坏作用,奥陶系碳酸盐岩顶断层活动强度、分段叠接样式、断层分段不同位置对断控缝洞型储层发育规模具有重要的控制作用,揭示了断层在平面上的分段特征及纵向结构对断控缝洞型油气成藏具有重要的控制作用。
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豫西登封地区寒武系张夏组中部生物扰动构造及其地质意义
王玉洁, 王敏
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1019-1029.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200163
摘要 ( 37 )   [HTML] ( )
掘穴生物作为生态系统工程的建造者,其对沉积物进行的改造直接影响了沉积物的物理化学性质,进而影响了底栖生态系统。豫西登封地区寒武系苗岭统张夏组中部薄层微晶灰岩中发育大量的生物扰动构造,利用地球生物学、古生物学和生物扰动指数等方法,探讨了生物扰动构造的形成环境及其对沉积物的影响。研究表明,研究区张夏组中部生物扰动构造特征多为扰动边界模糊不清,生物扰动指数(BI)为2 ~ 5,说明该沉积期食物充足,氧气含量高。此外,在生物扰动中识别出3种遗迹化石:Thalassinoides bacae,Planolites isp.和Rhizocorallium isp.,说明生物扰动构造为多种生物造迹形成的。依据寒武系苗岭统张夏组中部的遗迹化石以及沉积特征,可知其整体处于偶尔受到风暴影响的滩间局限台地环境。
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松辽盆地北部构造演化对砂岩型铀矿床成矿的控制作用
席海银, 范月野, 王广婷, 张杨
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1030-1041.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200167
摘要 ( 62 )   [HTML] ( )
松辽盆地构造演化划分为前中生代克拉通基底演化、晚侏罗世挤压火山穹窿演化、早白垩世伸展断陷、晚白垩世早期热冷却坳陷、晚白垩世晚期反转褶皱隆升萎缩剥蚀、古近纪伸展断陷隆升剥蚀及新近纪—第四纪挤压坳陷等7个演化阶段。本文系统讨论了松辽盆地北部构造演化与铀成矿作用的关系,指出晚白垩世早期冷却坳陷、晚白垩世晚期反转褶皱隆升萎缩剥蚀、古近纪伸展断陷隆升剥蚀3个阶段为区内主要铀成矿阶段。铀矿化的分布受基底断裂及反转构造带联合控制。松辽盆地北部构造演化对各构造分区铀矿床成矿类型具有明显的控制作用:西部斜坡区以寻找"古层间氧化"型、层间氧化型砂岩型铀矿床为主要类型;中央坳陷区及东北隆起区应围绕大庆长垣、绥棱背斜带等构造剥蚀天窗寻找"钱家店"式砂岩型铀矿床;北部倾没区及东北隆起区盆缘以寻找层间氧化型砂岩型铀矿床为主要类型。
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黑龙江省浅覆盖区地物化特征与找矿标志——以黑河市340高地金矿化区为例
史冬岩, 张坤, 张玉鹏, 高勇, 唐伟, 吕明奇
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1042-1053.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200227
摘要 ( 53 )   [HTML] ( )
黑龙江省黑河市340高地金矿点大地构造上位于兴安地块东北缘,多宝山Cu-Au-Mo-W-Fe成矿亚带内,其地貌为浅覆盖区,找矿较为困难。本文采用浅钻技术取样,对研究区进行基岩填图,圈定出以硅化为中心、青磐岩化为外围的蚀变矿化带。对基岩样品进行岩石地球化学分析,通过主成分分析,确定有6个主成分特征值大于1,其中第二主成分与金元素关系密切,是研究区有效的找矿标志。高精度磁测结果显示区内构造以NNW向为主,且其线性低值异常或与蚀变引起的退磁有关。对区内的地物化异常进行工程查证,发现金矿点1处,圈定预测靶区1处。
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普朗斑岩型铜矿床成矿元素多重分形特征及其矿化强度指示
万丽, 刘慧, 曾祥健
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1054-1063.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200181
摘要 ( 43 )   [HTML] ( )
成矿元素品位的变化受控于长期地质作用过程,具有较强的非线性特征,定量刻画其变化特征有助于深入理解成矿过程,并为找矿预测提供理论依据。运用多重分形去趋势移动均值(MFDMA) 法,分析云南普朗斑岩型铜矿床4号勘探线钻孔Cu元素品位的多重分形特征及其对矿化强度的指示意义。结果显示:所有钻孔Cu元素品位具有多重分形特征,且不同矿化等级的元素分布存在局部奇异性差异,多重分形强度随矿化强度等级减弱而增加;这些特征指示在钾硅化带—带内侧强矿化钻孔的高品位相对聚集,而带外侧角岩化—青磐岩化带的高品位相对分散;通过数据随机重排技术推测Cu品位多重分形结构奇异性差异是由其分布概率密度和长相关性共同作用引起,后者的作用贡献大于前者。
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大兴安岭大洋山钼矿区侵入岩年代学、岩石地球化学特征及岩石成因
杨元江, 邓昌州, 李成禄, 张立, 高永志, 于喜洹
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1064-1081.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200262
摘要 ( 64 )   [HTML] ( )
本文研究了黑龙江省大兴安岭东北部大洋山钼矿区中生代侵入岩的年代学和岩石地球化学特征,探讨了研究区中生代侵入岩的形成时代、岩石成因及构造背景。采用电感耦合-等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)锆石U-Pb定年方法,获得细中粒二长花岗岩加权平均年龄分别为(177.3±2.6)Ma和(176.5±1.6)Ma, 为早侏罗世;闪长玢岩加权平均年龄为(158.0±2.7)Ma, 为晚侏罗世。岩石地球化学研究表明:细中粒二长花岗岩具高Si,富K和贫Fe、Mn、Mg等特征,大离子亲石元素Rb、K和LREE富集,高场强元素Nb、Zr、P、Th和HREE亏损,具有显著的Eu负异常(δEu =0.39),结合其低Cr、Ni、Co质量分数和低Mg#值(Mg#为27.25),指示壳源岩浆特征;闪长玢岩偏碱,富K和Na,Ca、Ti、Mg等元素质量分数中等,大离子亲石元素Rb、K、Sr相对富集,高场强元素Nb、Ta、Ti、Th和HREE相对亏损,具俯冲带弧岩浆岩的特征。综合研究表明,细中粒二长花岗岩和闪长玢岩的形成均受到北部蒙古—鄂霍茨克洋俯冲作用的影响,蒙古—鄂霍茨克洋残留部分在大兴安岭东北部俯冲闭合时间为晚侏罗世—早白垩世期间。
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黑龙江省西北部晚古生代I-A型花岗岩的成因及构造意义
孙超, 苟军, 孙德有, 冯钊, 田丽
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1082-1097.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200265
摘要 ( 48 )   [HTML] ( )
本文以黑龙江省西北部大兴安岭塔源镇和小兴安岭二站乡地区花岗岩为研究对象,通过岩石学、U-Pb年代学及地球化学分析,揭示了古亚洲洋在该地区的俯冲—碰撞过程。塔源黑云母二长花岗岩U-Pb年龄为308 Ma,为晚石炭世侵入体,具有高硅、高碱的特征,富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素,εHft)为0.8~2.5,地球化学特征显示其来源于增生的下地壳物质;二站乡二长花岗岩、碱长花岗岩U-Pb年龄分别为305和293 Ma,同样为高硅、高碱系列,富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素,地球化学特征显示其来源于新生地壳。晚石炭世花岗岩为Ⅰ型花岗岩,早二叠世花岗岩为A型花岗岩。利用锆石δEu定量限定了塔源二长花岗岩和二站乡二长花岗岩的形成深度,分别为38.8 和34.7 km,而碱长花岗岩形成深度为28.7 km,暗示晚石炭世至早二叠世该地区经历了地壳的拉张减薄,记录了古亚洲洋的俯冲消亡与之后的后碰撞伸展作用。
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张广才岭南部帽儿山岩体二长花岗岩年代学、地球化学特征及其构造意义
赵越, 刘敬党, 张国宾, 张艳飞
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1098-1118.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210031
摘要 ( 67 )   [HTML] ( )
张广才岭是松嫩地块与佳木斯地块之间的碰撞造山带,是东北"巨型花岗岩省"的重要组成部分。本文通过锆石U-Pb定年和岩石地球化学分析,研究了张广才岭南部帽儿山二长花岗岩年代学、地球化学特征和构造背景。锆石U-Pb年代学结果显示:张广才岭南部细粒二长花岗岩成岩年龄为(176.4±1.1)Ma,中粒二长花岗岩成岩年龄为(178.9±1.3)、(177.7±1.1)Ma,粗粒二长花岗岩成岩年龄为(180.0±1.8)、(179.9±1.2)Ma,成岩时代均属于早侏罗世。岩石地球化学研究显示:细粒二长花岗岩、中粒二长花岗岩和粗粒二长花岗岩均具有富硅、贫铝、高碱、低钙,富集Zr、Hf、Rb、K,亏损Ba、Sr、Nb、P、Ti,燕式型稀土配分模式等特征,成岩类型属于造山后A2型花岗岩。结合年代学和地球化学特征,研究区早侏罗世二长花岗岩形成于碰撞后构造背景,代表佳木斯地块和松嫩地块碰撞—拼合过程中的一次伸展作用,表明早侏罗世区域构造环境逐渐由挤压造山向造山后伸展环境转变。
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新疆东天山卡拉塔格二叠纪火山岩成因及构造意义
张雪, 翁凯, 赵晓健, 杜守礼, 尚颖
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1119-1138.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200131
摘要 ( 63 )   [HTML] ( )
新疆东天山中北部的卡拉塔格地区广泛出露一套二叠纪陆相火山熔岩,本次对其采集的玄武岩和英安岩进行岩相学、锆石U-Pb定年、Lu-Hf同位素和岩石地球化学分析。年代学研究获得2个英安岩样品LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(267.5±1.5)Ma和(296.7±1.7)Ma,代表了英安岩的结晶年龄为早二叠世。岩石地球化学数据显示:玄武岩为碱性系列,具有高Al2O3质量分数和Na2O/K2O值,低TFeO、Cr质量分数和Mg#值的特征;微量元素Yb标准化的Ta、La和Nb值指示该区玄武质岩浆起源于富集型地幔;低La/Ba值,(Th/Nb)N>1,Nb/La<1,表明岩浆在上升过程中受到了地壳岩石圈物质的混染;样品w(Zr)>100×10-6,Zr/Y>5,显示大陆板内玄武岩特征。英安岩为钙碱性系列,富硅铝,Rb、Ba、Th、U、Zr等元素质量分数较高,Ti、Nb、Ta、Sr、P等元素质量分数较低,明显不同于玄武岩元素分布特征,却与地壳元素分布相似;εHft) 值(5.4~14.7)为正,表明英安岩源区为新生地壳;w(Rb)-w(Y+Nb)构造环境判别图解表明其形成于大陆伸展环境。结合前人的研究成果,认为卡拉塔格早二叠世火山岩形成于板内伸展环境,为天山石炭纪—二叠纪大火成岩省裂谷火山作用的组成部分,限定了该区古亚洲洋闭合于早二叠世之前。
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地质工程与环境工程
基于三维激光扫描技术的岩质边坡泥化夹层空间分布和几何形态
刘文连, 张家明, 王志强, 徐则民
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1139-1151.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200014
摘要 ( 55 )   [HTML] ( )
为了定量研究泥化夹层的空间分布和几何形态,以云南省玉溪市生活垃圾焚烧发电厂高边坡局部开挖剖面为对象,利用徕卡ScanStation C10三维激光扫描仪和瑞典ROMER RA-7520-2六轴关节臂三维测量仪进行扫描,得到了开挖剖面和泥化夹层的原始点云数据;然后采用Cyclone和Geomagic Wrap软件对点云数据进行一系列处理,分析了泥化夹层的三维空间分布、层面产状、间距、层面粗糙度和几何形态。结果表明:大部分泥化夹层横向分布于整个扫描剖面,少数呈局部分布;泥化夹层的平均倾向为196.41°±5.51°,平均倾角为22.27°±2.23°,间距在3.7~49.1 cm之间,平均值为(20.4±12.0)cm;不同层位及同一层位不同横向位置的泥化夹层厚度都不等,最厚约20 mm,最薄小于1 mm;泥化夹层顶面局部典型区域的平面拟合偏差在-22.4~32.5 mm之间,沿夹层倾向的粗糙度系数在5.67~16.77之间,平均值为10.11±3.25;泥化夹层的表面积与体积之比在5.14~5.86 cm-1之间。运用三维激光扫描技术研究泥化夹层的空间分布和几何形态是可行的。玉溪市生活垃圾焚烧发电厂高边坡的泥化夹层具有宏观整体上相对平直、相互近似平行、非等距分布、间距小、层数多、厚度薄,细观上顶面粗糙底面相对光滑、三维形态复杂的特点。
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黄土地区边坡虹吸排水孔间距优化
曹长鑫, 孙红月
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1152-1159.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200042
摘要 ( 36 )   [HTML] ( )
为使虹吸排水技术在黄土地区边坡应用中取得更好效果,考虑黄土各向异性进行虹吸排水孔间距设计,基于Neuman理论,利用土质渗透系数差异程度考虑黄土各向异性渗流规律,引用拦截比的概念,并结合降深与影响半径的关系,推导出了一种适合各向异性土体的虹吸排水间距解析解。结果表明:虹吸排水孔间距不仅与渗透系数和降深相关,还与竖向渗透系数与水平渗透系数之比有着较大的关系。在黑方台黄土地区的实际工程案例中,0.4 m为虹吸排水孔的最优间距。数值模拟及解析计算表明,单排排水孔间距在0.4 m的情况下拦截比为49.7%,满足工程实际要求。
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动态实时洪水风险分析及管理系统
刘永志, 张文婷, 崔信民, 孟波波, 牛帅, 梁大伟
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1160-1171.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200015
摘要 ( 24 )   [HTML] ( )
当前洪水风险分析按照典型设计标准洪水进行计算的模式难以满足实际防洪管理需要,为了提高洪水风险分析的实时性以及适应洪水演进的动态性,设计了动态实时洪水风险分析框架。在本框架中,先采用一维和二维动态耦合水动力学数值方法耦合溃堤模型,然后在樵桑联围防洪保护区建立洪水演进模拟模型,通过灵活处理模型计算边界条件以及动态设置溃堤功能,计算不同设计标准洪水发生时,堤防出现单一溃口或者组合溃口后保护区内洪水演进过程。按照上述框架开发了樵桑联围动态实时洪水风险图编制与管理应用系统,并利用历史洪水资料开展模型验证,验证结果表明,2008-06洪水马口站、三水站、大熬站、甘竹(一)站的实测最高水位和模型计算最高水位的绝对误差分别为-0.10、0.10、0.09、0.04 m,均满足洪水模拟精度要求。利用模型计算了西江发生200年一遇的洪水情况下,江根堤防出现溃口后的洪水流量及溃口内外洪水水位变化过程,模拟溃口宽度168 m,最大溃口洪水流量达到5 190 m3,分析了堤防溃决后3、6和24 h洪水漫延导致村落淹没情况,结果表明其满足合理性分析。
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基于GIS-FAHP的石家庄市地下水源热泵适宜性分区
闫佰忠, 孙剑, 王昕洲, 李晓萌, 孙丰博, 付丹平
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1172-1181.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190299
摘要 ( 43 )   [HTML] ( )
为探明石家庄城区地下水源热泵适宜区分布情况,基于石家庄市的地质、水文地质和环境地质条件构建了地下水源热泵适宜性评价指标体系,包括水文地质条件、水动力条件、水化学条件、环境地质条件和先决条件;利用模糊层次分析法确定了评价指标综合权重,并结合GIS空间分析功能划分了石家庄城区地下水源热泵适宜性分区。结果表明:研究区地下水水源热泵开发利用适宜区分布在靠近滹沱河地区,面积约为19.74 km2,占全区面积的5.85%;较适宜区分布于研究区大部分,面积约为251.22 km2,占全区面积的74.40%;不适宜区主要分布在研究区西北部及东部地下水超采漏斗区,面积约为66.71 km2,占全区面积的19.75%。石家庄市除地下水降落漏斗区及水文地质条件较差地区不适宜作为地下水源热泵开发的地区外,大部分地区较适合利用地下水源热泵技术。
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北京潮白河冲洪积扇地面沉降时空异质性特征及驱动因素分析
程蕊, 朱琳, 周佳慧, 郭高轩, 郭琳, 李蕙君, 陈蓓蓓
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1182-1192.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200047
摘要 ( 24 )   [HTML] ( )
为了研究地面沉降的时空分布模式、机理机制,选择北京典型沉降区——潮白河冲洪积扇为研究区,采用PS-InSAR技术、莫兰指数及地理探测器,分析了研究区地面沉降的空间异质性特征,探测了不同特征下的地面沉降的主要驱动因素。结果表明:2017-01—2019-01研究区内地面沉降时空分布特征以一般沉降为主,沉降速率为[-133,3] mm/a,最大累积沉降量为261 mm,呈北部轻微、中部较严重、南部较轻的分布状态,其中,严重、极严重等级地面沉降主要分布在中游顺义后沙峪东部等地区及中下游交界地带的潞城镇;不同地区地面沉降呈现不同的空间异质性特征,即不均匀地面沉降分布特征明显,中游、下游均表现为低—低集聚;不同分布特征下地面沉降主要驱动因素不同,中游地区主要驱动因素为第二承压水水位变化和可压缩层厚度,下游主要驱动因素为浅层地下水水位变化和第一承压水水位变化。莫兰指数能够有效分析地面沉降空间异质性,识别集聚特征;地理探测器可以探明沉降空间异质性成因,获得其主要驱动因素。
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近三十年长江口横沙岛潮滩湿地地貌演变对河口工程的响应
魏伟, 骆蓓菁, 丁玲
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1193-1203.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200114
摘要 ( 63 )   [HTML] ( )
由于人类活动的不断加剧和入海泥沙的日益减少,我国部分河口潮滩湿地已面临严重的侵蚀退化风险,给沿岸城市发展带来巨大威胁,实现河口潮滩湿地的科学管理和合理利用极为紧迫。本研究利用1990—2017年多期长江口深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程前后区域海图地形数据,使用ArcGIS地理配准、等深线数字化、数字高程模型建立和叠加分析等功能分析长江口横沙岛潮滩湿地地貌、等深线形态与地形冲刷-淤积厚度的时空变化过程。研究结果表明,长江口深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程的实施,改变了横沙岛潮滩湿地周边水域的水文泥沙动力条件,使得地貌冲淤时空特征发生变化:1)深水航道北导堤工程与横沙岛成陆-促淤工程的实施极大地推动了特征等深线的向外延伸,其中0、2和5 m等深线包络面积年均最大增长率(2009—2013年)分别是工程前(1990—1998年)的42.13、280.73和235.65倍,0~1、1~2、2~3、3~4及4~5 m等深线包络体积整体呈现1990—1998年、1998—2009年、2009—2013年增加,2013—2017年较为明显减少,潮滩湿地"长高不长大"的趋势;2)冲刷-淤积频率特征表现为工程前微淤(1990—1998年)、工程后微淤(1998—2009年)、淤积增加明显(2009—2013年)及微冲(2013—2017年),长江入海泥沙通量的减少对2 m等深线以深区域的潮滩发育可能产生一定影响。
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吉林西部盐碱农田有机碳矿化和激发效应对氮磷添加的响应
汤洁, 陈静书, 李昭阳, 王静静, 吕航
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1204-1216.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200022
摘要 ( 34 )   [HTML] ( )
为了研究不同盐碱程度旱田和水田土壤有机碳(SOC)矿化对氮、磷添加的响应,定量化其激发效应的大小和方向,选择了吉林西部3块盐碱旱田样地(H1,H2,H3)和3块盐碱水田样地(S1,S2,S3),采用实验室模拟培养,将无机营养素((NH42SO4、KNO3和KH2PO4)以7种形式添加到0~15 cm表层土壤样本中,在25 ℃恒温箱内连续监测32 d的CO2释放量,分析7种氮、磷添加处理对SOC矿化和激发效应的影响。结果表明:1)按7种处理形式分别添加200 mg/kg和1 000 mg/kg氮或磷,SOC矿化量和矿化速率均增加了158.5%~876.5%;同一添加物的质量分数越高,SOC矿化量越大,且随着培养时间延长,SOC矿化速率呈逐渐降低的趋势。2)在培养期间,各添加组均产生了正激发效应。3)在培养期间,部分处理组的SOC矿化、激发效应和碱化度表现出显著负相关性(显著性水平p<0.05)。碱化度越大,SOC矿化作用和激发效应越弱;矿化作用越大,正激发效应越低。4)与水田土壤相比,旱田SOC矿化和激发效应对添加氮、磷的响应更大。
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基于绿色生物模板电极的微囊藻毒素-LR快速检测
朴云仙, 姚兰, 何凌志, 张彧
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1217-1223.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200031
摘要 ( 26 )   [HTML] ( )
为实现水环境中微囊藻毒素的高性能检测,利用农业废弃物合成了具导电性能的生物炭颗粒,并将其作为导电材料构建了对微囊藻毒素-LR具电化学免疫检测性能的生物模板电极。实验结果表明:该电极具有很好的电催化性能,在电解液中,能够在短时间(5 min)内有效识别微囊藻毒素-LR的存在;利用差分脉冲伏安法检测发现在0.0~5.0 nmol/L的检测范围内毒素浓度与响应电流值呈线性递减关系,且最低检测浓度为0.2 nmol/L。该电极对各类不相关分子及离子具有抗干扰能力,表明了该方法可应用于对微囊藻毒素-LR污染的快速、特异性检测。
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黄原胶改性微米铁修复地下水中Cr(Ⅵ)污染的试验
赵勇胜, 李彧
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1224-1230.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200086
摘要 ( 26 )   [HTML] ( )
为了解决微米铁的重力沉降问题,提高微米铁修复地下水Cr(Ⅵ)污染的原位修复效果,本文利用黄原胶对微米铁进行改性,并通过沉降实验探究改性微米铁浆液的稳定性,同时选择Cr(Ⅵ)作为目标污染物,探究黄原胶改性微米铁去除地下水Cr(Ⅵ)污染的降解能力。实验结果显示:当黄原胶的投加质量浓度分别为0.0、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、6.0 g/L时,改性微米铁浆液的悬浮稳定性逐渐得到加强,在5 h沉降实验结束时,对应的相对分光光度值分别为0.05、0.25、0.46、0.57、0.65、0.73和0.87;黄原胶具有抑制微米铁吸附Cr(Ⅵ)的能力,其可促进Cr(Ⅵ)的还原,提高Cr(Ⅵ)的去除率;随着黄原胶投加质量浓度的增加,对应的Cr(Ⅵ)去除率分别为33.4%、41.2%、47.4%、51.1%、53.0%、63.9%和64.1%;6.0 g/L黄原胶改性的微米铁浆液具有最佳的悬浮稳定性,黄原胶的投加提高了微米铁的反应活性,但当黄原胶投加质量浓度超过3.0 g/L时,其对Cr(Ⅵ)的去除率没有显著提高;黄原胶投加质量浓度越大,黄原胶的缓冲作用就越明显。
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地球探测与信息技术
基于Shearlet变换的尺度方向自适应阈值地震数据随机噪声压制方法
陈毅军, 程浩, 巩恩普, 薛林
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1231-1242.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200112
摘要 ( 42 )   [HTML] ( )
地震勘探的有效信号常受到随机噪声的干扰而难以识别,需要进行随机噪声和有效信号的分离。传统Shearlet全局阈值不随方向与尺度变化,在去噪的同时也会损失许多有效信号。Shearlet变换作为一种新的多尺度多方向时频分析方法,具有最优的稀疏表示能力、局部化特征和方向敏感性。本文将含噪地震信号通过Shearlet分解后计算各尺度与方向上Shearlet域系数的L2范数,并对其进行数据重排后发现,随着方向改变L2范数不断减小,进而提出一种基于L2范数的尺度方向自适应阈值计算方法。将其与小波变换、曲波变换、Shearlet全局阈值去噪方法对比,模拟数据与实际地震记录去噪结果表明,本文方法在去除随机噪声的同时,深部弱信号也得到了很好的恢复,地震数据的信噪比比其他3种方法有所提高,在0.929 9 dB条件下提升至11.565 1 dB。
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基于经验低秩表示的自适应多次波减去方法
胡斌, 王德利, 王睿, 朱虹宇
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1243-1255.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200123
摘要 ( 39 )   [HTML] ( )
多次波压制一直是海洋地震数据处理的研究重点,SRME(surface-related multiple elimination)方法通过多次波预测、自适应减去两个步骤实现多次波压制,具有压制精度高、模型依赖度低等优点,是工业界广泛采用的方法。但是常规减去方法在一次波、多次波交叉位置易出现一次波损伤、多次波残留等现象,进而增加后续地震处理、解释的难度。本文在前人研究的基础上,提出了基于经验低秩表示的自适应多次波减去方法。首先,采用经验低秩表示方法,将地震数据自适应地分解为信噪比高、倾角单一、同相轴相位圆滑的低秩倾角分量,简化地震数据倾角成分的复杂程度,以优化低秩表示过程中局部窗口的参数选择问题;然后,在不同低秩倾角分量中分别采用基于能量最小原则的匹配减去方法,避免匹配过程出现同相轴交叉,并重构各分量,在保证计算效率的前提下提升多次波压制效果。针对理论数据和实际数据进行了有效性测试,本文方法在多次波压制结果和保幅性两方面优于传统方法,并采用抗噪性测试证明了该方法的鲁棒性。
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东营凹陷红层地球物理特征分析及有利储层预测
张军华, 刘震, 李琴, 任雄风, 赵杰
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1256-1267.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200127
摘要 ( 35 )   [HTML] ( )
东营凹陷深部储层是干燥沉积环境下的一套红层,其中的孔一中储层厚度大、钻遇井少,具有较大勘探潜力。但目标区地层结构复杂,埋深从南到北逐渐变大,井震关系一致性不好,储层预测有很大难度。通过综合分析井震特征、优选地震属性、建立井震厚度关系,使用单一最佳属性法、多元线性回归法、基于学习型的非线性储层预测法,得出以下认识与结论:1)研究区红层具有薄互层典型特征,频率较上覆和下伏地层高,地震反射具有中振、低连、低信噪比特征;2)新研发的基于优势频率的流度因子具有最好的厚度相关性,最大振幅、均方根振幅、过零点数、能量半时也较好;3)无论是多元线性回归还是非线性支持向量机,优化的五属性储层预测效果要好于七属性;4)基于交叉验证的支持向量机方法十分适合深部储层小样本储层厚度预测,效果好于单一最佳属性法和多元线性回归法。
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Kelvin-Voigt黏弹性介质井孔声场有限差分数值模拟与波形特征
岳崇旺, 王祝文
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1268-1275.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210049
摘要 ( 36 )   [HTML] ( )
岩石介质具有黏滞性,黏弹性介质模型相对于弹性介质模型更为接近岩石介质的真实情况。根据Kelvin-Voigt黏弹性单元体模型本构关系,推导了柱坐标系下各向同性黏弹性介质时间域交错网格有限差分方程,进行了黏弹性介质井孔声场的数值模拟。模拟结果表明:品质因子和声源中心频率对黏弹性介质中的井内外声场均有影响:井外声场和井内声场的衰减均随品质因子的增大而减小,井外声波和井内反射波振幅随之增大;井外声场的衰减随声源中心频率的增大而减小,井外声波振幅随之增大,井内声场的衰减随声源中心频率的增大而增大,井内反射波振幅随之减小。
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中国月尘探测进展及后续展望
李存惠, 张小平, 张熇, 王鹢, 谢良海, 严奇, 马继楠, 张海燕, 庄建宏, 赵呈选
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1276-1283.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200129
摘要 ( 51 )   [HTML] ( )
月球尘埃研究具有重要的科学和工程价值。目前对月球尘埃运动规律、运动机理等的了解非常有限,对尘埃运动物理参数缺少系统的定量测量,严重制约了月球尘埃的科学研究。阿波罗17号宇航员观察到的月尘扬起及其物理机制迄今为止在科学上仍然是一个谜。中国的嫦娥三号月球探测任务得到了月面上的尘埃沉积数据及尘埃活动高度数据,表明尘埃活动具有显著的地域差异。在嫦娥五号采样返回任务中将研究月尘带电方面的物理特性。探月后续任务中如果能够在高纬度地区首次系统地定量测量月尘运动的物理参数,将会揭示不同经纬度区域、不同太阳光照条件、不同太阳风条件、不同地形条件下的尘埃活动规律及其关键影响因素,对高精度数值模型的建立及其参数选择提供定量限制,必将取得新的重要科学发现。
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基于多源遥感影像的长春市城市建成区提取
王博帅, 蒲东川, 李婷婷, 牛雪峰
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (4):  1284-1294.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200151
摘要 ( 33 )   [HTML] ( )
夜光遥感影像记录的城市灯光与人类活动密切相关,已广泛应用于城市信息提取。珞珈一号作为新一代夜光遥感数据源,比以往的夜光数据具有更高的空间分辨率和光谱分辨率,可以更清晰地表达城市建成区范围和内部结构。本文利用珞珈一号夜光遥感影像,通过人类居住指数(human settlement index, HSI)、植被覆盖和建筑共同校正的城市夜光指数(vegetation and build adjusted nighttime light urban index, VBANUI)及支持向量机(support vector machine, SVM)监督分类3种方法对长春市城市建成区进行提取,并与利用NPP/VIIRS(suomi national polar-orbiting partnership/visible infrared imaging radiometer suite)夜光遥感影像、采用同样方法得到的结果对比。结果显示:本文提出的VBANUI提高了传统植被覆盖校正的城市夜光指数(vegetation adjusted nighttime light urban index, VANUI)的提取精度,使用珞珈一号夜光遥感影像通过VBANUI提取的城市建成区结果最优,其Kappa系数为0.80,总体分类精度为90.74%;使用珞珈一号和NPP/VIIRS夜光遥感影像通过HSI按最佳阈值提取城市建成区的Kappa系数分别为0.75和0.72,总体分类精度分别为88.27%和86.54%;复合数据的SVM监督分类法中Landsat-NDBI、Landsat-NDBI-VIIRS、Landsat-NDBI-LJ和Landsat-NDBI-LJlog的Kappa系数分别为0.602、0.627、0.643和0.681,总体分类精度分别为81.11%、81.52%、82.25%和84.48%。研究结果表明:3种提取方法下,均为使用珞珈一号夜光遥感影像的结果优于使用NPP/VIIRS夜光遥感影像的结果,证明相比于NPP/VIIRS夜光遥感影像,珞珈一号夜光遥感影像更适用于城市尺度的建成区范围提取。
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