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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 刘宇轩
电 话:0431-88502374
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2024年, 第54卷, 第2期 刊出日期:2024-03-26
上一期   
地质与资源

珠江口盆地新近纪相对海平面变化精细表征及其对三角洲沉积演化的反映——以恩平凹陷恩平A油田韩江组珠江组为例

王华, 戴建文, 柴愈坤, 衡立群, 宋刚, 孙爽, 黎瑞
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  359-370.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220279
摘要 ( 873 )   [HTML] ( ) PDF(20018KB) ( 13 )  
恩平凹陷恩平A油田在新近纪位于古珠江三角洲前缘,一方面由于砂体普遍偏薄,使得储层预测难度大,另一方面由于三角洲前缘河流作用和海洋作用的往复交替,也使得三角洲沉积微相变化复杂,影响后期的增储上产。针对上述问题,本文在钻井小层精细对比的基础上,充分利用测井解释成果,依据古三角洲地势平坦、地层厚度变化小的特点,采用砂层组平均砂岩体积分数表征相对海平面的变化;并进一步利用岩心和地震沉积学方法,确定主力砂层组的平面沉积相展布。研究表明:研究区珠江组、韩江组的砂层组平均砂岩体积分数能够较好地表征古海平面的相对变化,可以实现对五级相对海平面变化的精细刻画。通过对砂层组级别砂体的沉积微相分析,表明相对海平面变化与三角洲的沉积微相演化具有良好的对应关系,验证了基于砂层组平均砂岩体积分数来表征相对海平面变化的方法具有可行性,可以用来预测三角洲的演化和砂体的叠加关系。
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四川盆地川中—川西过渡带中侏罗统沙溪庙组致密砂岩相对优质储层成因机制

宋林珂, 刘四兵, 曾青高, 周栋, 唐大海, 王锦西
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  371-388.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220208
摘要 ( 815 )   [HTML] ( ) PDF(41013KB) ( 12 )  

川中—川西过渡带沙溪庙组天然气勘探潜力巨大,是四川盆地近几年勘探的热点。目前,制约沙溪庙组致密砂岩天然气勘探开发的问题较多,其中,“相对优质储层”的形成机理和综合预测是亟需解决的关键问题之一。针对这一科学问题,本次研究通过系统的物性分析、铸体薄片鉴定、扫描电镜分析以及储层地球化学分析等,开展了研究区沙溪庙组相对优质储层成因机制研究。研究结果表明:沙溪庙组致密砂岩以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主。沙二段砂岩石英平均体积分数为35.27%,长石平均体积分数为35.37%,岩屑平均体积分数为29.36%,沙一段砂岩石英平均体积分数为37.79%,长石平均体积分数为24.01%,岩屑平均体积分数为38.20%,沙一段长石体积分数较高,沙二段岩屑体积分数较高。沙二段以变质岩岩屑为主(占岩屑体积分数的55%),沙一段则以岩浆岩岩屑为主(占岩屑体积分数的43%)。储层孔隙类型以原生孔为主,长石溶蚀孔为辅,沙一段具有相对更高比例的原生孔和裂隙孔。沙二段砂岩中38.00%的样品孔隙度大于12%,25.25%的样品渗透率大于1 ×10-3 μm2,沙一段砂岩仅3.09%的样品孔隙度大于12%,但41.22%的样品渗透率大于1 ×10-3μm2。总体表现为致密背景下发育一定的相对优质储层。其中沙二段储层孔隙度发育较好,而沙一段储层渗透性更佳,说明沙一段储层孔隙结构相对较好。沙溪庙组致密砂岩储层发育受控于岩矿组合-烃源体系-成岩系统。岩矿组合为成岩作用的演化提供物质基础,烃源体系决定溶蚀作用发育的强度,并为砂岩中主要自生矿物的沉淀提供必要的离子来源;成岩系统的开放程度则决定了体系内外离子的带进带出,进而影响了溶蚀作用和相应成岩产物的沉淀。沙二和沙一段砂岩岩矿组合的差异、沉积环境的不同、烃源体系以及成岩系统的开放程度是导致其成岩作用差异的主要原因。综上认为,高能沉积环境、早期保持性成岩作用(孔隙衬垫绿泥石)、多期次和多种类型的溶蚀作用以及局部微裂缝的发育改造,是研究区沙溪庙组相对优质储层发育的主要机制。

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准噶尔盆地沙湾凹陷原油地球化学特征与油源分析

邓高山
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  389-412.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220216
摘要 ( 860 )   [HTML] ( ) PDF(28827KB) ( 8 )  

沙湾凹陷作为准噶尔盆地西北缘重要的油气富集凹陷,在红车断裂带和斜坡区域均有重大油气发现。为明确沙湾凹陷周缘构造原油的来源,采用全烃地球化学分析方法,分析准噶尔盆地西北缘地区4套烃源岩和原油的地球化学特征,进行油-源和油-油对比研究。研究认为沙湾凹陷原油可分为5类,5类原油生物标志化合物指标与碳同位素分别表现为不同的特征,其中:A1亚类原油来源于二叠系下乌尔禾组烃源岩高成熟阶段,A2亚类原油来源于下乌尔禾组烃源岩成熟阶段,B类原油来源于风城组和下乌尔禾组的烃源岩的混合,C类原油来源于二叠系风城组烃源岩成熟—高成熟阶段,D类原油为侏罗系烃源岩产物。

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惠陆低凸起东侧早文昌期源-汇系统分析与勘探实践

雷永昌, 邱欣卫, 吴琼玲, 朱红涛, 肖张波, 李敏
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  413-428.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220340
摘要 ( 865 )   [HTML] ( ) PDF(31126KB) ( 9 )  
惠陆低凸起东侧为陆丰南富生烃洼陷,为厘清该低凸起东侧物源面貌及沉积储层分布规律,综合利用钻井和三维地震资料,恢复了古物源区面貌,描述了源-汇体系要素,预测了富砂沉积体平面分布,并探讨了砂体差异富集的控制因素。结果表明:惠陆低凸起发育完整的受古地貌控制的源-汇系统,研究区古近纪下文昌组进一步可划分为A—H共8个凸起群单元,在古地貌恢复的基础之上,8个凸起群单元共划分出17个由独立流域和对应沉积区组成的源-汇系统。惠陆低凸起东侧发育流域1—6组成的6个独立的源-汇系统,其中流域2、4和6剥蚀范围大,基底受剥蚀能力强,水系发育数量多且相对汇聚,是主要的优势物源供给区。2号流域(陆丰13东洼缓坡中部)大的剥蚀面积、花岗岩和喷出岩母岩为大型辫状河三角洲及优势储层发育提供了物质基础,多个水系和平面上的优势汇聚为优质的水下分流河道砂岩储层提供了良好的发育条件。
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基于岩浆汇聚区和上升通道特征的火山岩分布规律——以松辽盆地长岭断陷下白垩统营城组为例

胡佳, 王丽丽, 王立贤, 韩昊天, 陶鹏, 唐华风
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  429-446.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220167
摘要 ( 842 )   [HTML] ( ) PDF(40881KB) ( 7 )  

关于断陷尺度火山岩充填规律的全面认识,需要从深部岩浆汇聚区开始,到输导体系,再到其喷发分散,进行统一分析;但在研究过程中往往还是以单项分析为主,导致火山岩分布规律的认识不够全面。为了深入分析断陷盆地火山岩分布的规律,利用钻井、地震资料和已有的深部结构研究成果,开展松辽盆地长岭断陷下白垩统营城组火山岩岩浆汇聚区和上升通道对火山岩分布特征的控制作用分析。取得如下认识:营城组火山岩在平面上呈现东西分带和南北分块的特征,在中央洼陷带集中分布;水平断距是火山岩是否发育的敏感参数,垂直断距对火山岩厚度影响更显著;断裂仅是火山岩发育的必要条件,非充分条件;火山岩分布还受软流圈上拱和地壳伸展减薄区域的约束;断陷盆地火山岩充填往往与沉降中心对应,当火山岩体积较小时烃源岩可以与火山岩组成好的生储组合,而当火山岩体积过大时会显著减少细粒沉积岩的沉积空间,不利于烃源岩在空间上延伸。


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冀中坳陷南部中—新生代构造转换及其油气地质意义

王琦, 孙永河, 付晓飞, 张万福, 李熹微, 王有功, 彭贤锋
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  447-460.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220175
摘要 ( 840 )   [HTML] ( ) PDF(17705KB) ( 11 )  
为了分析冀中坳陷南部中—新生代构造转换机制及其与油气分布的关系,基于地震解释资料,对该区地质结构特征、构造演化及构造转换过程进行研究,并对其油气地质意义进行了探讨。结果表明:冀中坳陷南部衡水调节带两侧地质结构存在明显差异,北部为“双断-双向滑脱-背倾半地堑”结构,南部为“多断-单向滑脱-复式半地堑”结构;冀中坳陷南部地区中—新生代构造演化大致分为基底演化(中生代)、初始裂陷演化(孔店组—沙四段沉积时期)、强裂陷演化(沙三段—沙二段沉积时期)、弱裂陷演化(沙一段—东营组沉积时期)及后裂陷演化(馆陶组沉积时期以来)5个阶段;冀中坳陷南部经历了基底NNE向构造体系向新生代NE向构造体系的转换,区域中—新生代以来应力场变化是冀中坳陷多方位复杂构造形成的原因;冀中坳陷南部构造转换作用通过影响洼槽迁移进而影响有效烃源岩分布,通过控制砂体入盆通道影响储层砂体展布,构造变换过程中主干断层位移梯度变化导致横向背斜形成指示油气富集的有利部位。构造体制转换形成的不同规模变换构造具有一定勘探潜力。
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受油源断裂控制的不同层位油气运聚空间分布部位预测方法及其应用

许凤鸣
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  461-469.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220220
摘要 ( 849 )   [HTML] ( ) PDF(5198KB) ( 6 )  

为了研究含油气盆地油源断裂附近油气分布规律,在受油源断裂控制的不同层位油气运聚空间及分布部位研究的基础上,通过油源断裂在下部储层内输导油气有利部位,确定下部盖层油气运聚空间分布部位;通过油源断裂在下部储层内输导油气有利部位和下部区域性泥岩盖层渗漏部位,确定中部盖层油气运聚空间分布部位;通过油源断裂在下部储层内输导油气有利部位、下部和中部区域性泥岩盖层渗漏部位,确定上部盖层油气运聚空间分布部位;三者组合建立了一套受油源断裂控制的不同层位油气运聚空间分布部位的预测方法,并将其应用于渤海湾盆地歧口凹陷受港东断裂控制的不同层位油气运聚空间分布部位的预测。结果表明:除西南部端部外,其余部位皆为受港东断裂控制的沙三段源岩—沙一中亚段盖层油气运聚空间分布部位;受港东断裂控制的沙三段源岩—东二段盖层和沙三段源岩—明化镇组盖层油气运聚空间分布部位均在其中部,前者分布范围略大于后者。这些分布部位分别有利于下伏沙三段源岩生成的油气在港东断裂附近的沙一中亚段、东二段和明化镇组区域性泥岩盖层之下的储层中运聚成藏。该预测方法的预测结果与目前港东断裂附近沙一中亚段、东二段和明化镇组区域性泥岩盖层之下储层中已发现油气分布相吻合。

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钠基蒙脱石狭缝中CH4-CO2竞争吸附与CO2埋存

龚凤鸣, 侯大力, 强贤宇, 向雪妮, 黄思婧, 韩鑫, 余洋阳, 顾康福
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  470-478.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220230
摘要 ( 836 )   [HTML] ( ) PDF(9358KB) ( 11 )  

页岩主要由有机质干酪根和无机质黏土矿物等组成,其中干酪根和黏土矿物对CH4的吸附作用是页岩吸附气的主要来源。为了研究无机质黏土矿物中CH4吸附行为、CH4-CO2竞争吸附行为和CO2埋存规律,利用钠基蒙脱石来表征页岩中的黏土矿物,基于巨正则蒙特卡洛方法,利用Lammps软件开展不同压力、温度和孔径下的流体吸附模拟。结果表明:随着压力增大,各孔径下CH4超额吸附量先增加后减少,并在11~12 MPa间达到峰值;随着温度升高,各孔径下CH4超额吸附量逐渐减少;随着孔径的增大,CH4超额吸附量逐渐减少。小孔径下,CH4在钠基蒙脱石中主要以吸附态赋存,随着孔径的增大,CH4在钠基蒙脱石中处于吸附态和游离态共存的状态,并且钠基蒙脱石对CH4的作用类型为物理吸附。CO2的驱替效率随CO2初始压力的升高而增大,随孔径的增大而增大。CO2埋存量随温度的升高而降低,随注入压力的升高而升高,随孔径的增大而降低。CO2与CH4竞争吸附比随压力的增大而降低,随孔径的增大而升高。

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滇西那俄花岗伟晶岩型铍矿床矿石矿物的元素组成特征及其成矿意义

明添学, 唐忠, 李蓉, 何小虎, 田素梅, 殷伟, 覃勇凯, 包丛法, 李良, 杨斯琦, 张子军
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  479-497.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230126
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(42814KB) ( 7 )  

滇西那俄铍矿床是近年评价的小型稀有金属矿床,矿体主要为石榴子石钠长石化花岗伟晶岩脉,赋存于二长花岗岩中。矿体长100~1 150 m,厚度0.43~3.70 m,w(BeO)为0.007%~1.790%,w(Ta2O5)为0.003 2%~0.053 3%,w(Rb2O)为0.041%~0.317%。有用组分以铍矿为主,共伴生钽、铷矿;少数矿石以钽矿为主,共伴生铍、铷矿。矿石矿物以绿柱石、铌钽铁矿、白云母、钾长石为主,区内最明显的找矿标志是含绿柱石伟晶岩,其次是含石榴子石钠长石化伟晶岩。电子探针分析显示:绿柱石属于无碱绿柱石-低碱绿柱石,分子式为Be2.8928~2.9481Al1.9766~2.0225Si6O18;云母中w(Li2O)为0.500 1%~2.427 9%,w(Rb2O)为0.730 3%~2.304 2%,属白云母—多硅白云母—富锂多硅白云母;钾长石中含有较高的w(Rb2O),为0.486 1%~1.033 4%,分子式为K0.8932~0.9713 \[Al1.0013~1.0151 Si2.9809~2.9990O8\];石榴子石能谱谱系以发育Mn、Fe双峰为特征,以锰铝榴石(Spe)和铁铝榴石(Alm)为主,锰铝榴石体积分数达67.02%~69.07%,属岩浆成因锰铝榴石。本区Be元素主要赋存于绿柱石中,Rb元素赋存于钾长石和白云母中,Li元素赋存于白云母—多硅白云母—富锂多硅白云母中。白云母和绿柱石成分显示那俄地区花岗质岩浆初始Li并不富集,在伟晶岩演化晚期岩浆中高度富集F-Li流体活动是该地区稀有金属异常富集的重要因素。

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基于三维地质-地球物理建模的深部成矿预测——以黑河地区永新金矿床为例

赵忠海, 崔晓梦, 孙景贵, 陈俊, 乔锴, 梁杉杉, Manirambona Alain Jospin
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  498-515.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210124
摘要 ( 29 )   [HTML] ( ) PDF(21569KB) ( 10 )  

黑龙江省永新金矿床位于兴蒙造山带东段的兴安地块和松嫩地块交会拼合部位,是近几年新发现的大型金矿床。为了深入探讨永新金矿床外围及深部的成矿潜力,首先在典型矿床分析和音频大地电磁测深以及重磁联合剖面基础上,利用三维地质建模软件Creatar XModeling构建了区域和矿床三维地质模型,刻画了主要控矿地质体三维形态,揭示了区内深部构造地质特征、矿体空间分布特点及与各地质要素之间的关系。然后,采用立方体预测模型找矿方法,依据证据权法对研究区地质、地球物理等多源信息进行融合,圈定了8处深部找矿预测靶区。部分深部靶区钻孔发现了多处矿化信息,验证了本次深部预测的准确性和可靠性,指示研究区深部仍具有较大的成矿空间和潜力。

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鄂北耿集-板桥地区新元古代变火山岩系地层归属——来自锆石U-Pb测年、Hf同位素的证据

苑东洋, 石威, 刘德民, 黄天统, 徐龙生, 陈超, 孔令耀
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  516-530.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220199
摘要 ( 28 )   [HTML] ( ) PDF(21961KB) ( 7 )  

扬子克拉通北缘、鄂北枣阳市耿集-板桥地区震旦系—奥陶系中相间出露两套变火山岩系,其地层归属存在武当群和花山群的争议且长期缺乏深入研究。耿集-板桥地区野外调查、变火山岩系LA-ICP-MS锆石U-Pb测年、Lu-Hf同位素分析结果表明:耿集地区变火山岩系主要为浅灰色、灰白色变酸性含砾晶屑岩屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩、粉砂岩,与打鼓石群硅质条带叠层石白云岩共生,其中变酸性晶屑凝灰岩锆石年龄为821.7 Ma、εHf(t)值为-2.44~9.70,其可能是扬子克拉通前南华纪基底青白口系花山群组成部分;板桥地区变火山岩系主要由灰白色变酸性晶屑岩屑凝灰岩、火山凝灰岩、酸性火山岩、粉砂岩组成,内部发育大量基性侵入岩,其中变酸性火山岩锆石年龄为741.2 Ma,εHf(t)值为4.62~9.56,其应归属为南秦岭造山带南华系武当群,可能是印支期逆冲到扬子克拉通盖层上的残块。

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渤海湾盆地新生代玄武岩成因——地球化学和Sr-Nd-Hf-Pb同位素证据

孙晶, 蒋蕾茵, 侯文
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  531-545.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230173
摘要 ( 24 )   [HTML] ( ) PDF(19208KB) ( 7 )  

渤海湾盆地新生代玄武岩是华北克拉通东北部新生代玄武岩的重要组成部分,由于该地区的玄武岩在地表出露较少,之前的研究程度一直很低。本次研究在辽河油田选取了钻孔岩心样品,通过岩石学、地球化学、Sr-Nd-Hf-Pb同位素方法进行分析,探讨了新生代玄武岩的成因。结果表明:渤海湾盆地新生代玄武岩主要为玄武岩和粗面玄武岩,玄武岩的w(SiO2)为49.08%~50.70%,w(MgO)为2.63%~5.80%,具有明显的轻重稀土元素分馏,(La/Yb)N和(Dy/Yb)N值分别为7.96~11.61和1.71~1.84,Eu和Ce没有明显的负异常,高场强元素(HFSE)和大离子亲石元素(LILE)富集,具有明显的Nb、Ta和Sr正异常;全岩的Sr、Nd、Hf同位素比值(87Sr/86Sr)i值为0.704 622~0.706 581、εNd(t)值为1.1~1.9和εHf(t) 值为1.6~4.6,(206Pb/204Pb)i、(207Pb/204Pb)i和(208Pb/204Pb)i值分别为17.257 7~17.409 9、15.201 5~15.335 4和37.185 8~37.912 9,显示渤海湾盆地新生代玄武岩具有洋岛玄武岩(OIB)的地球化学特征和同位素组成。综合本文研究,表明渤海湾盆地新生代玄武岩是软流圈地幔低程度部分熔融的结果,且源区中地壳混染和分离结晶作用不显著。


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地质工程与环境工程

常规土类剪切波速与埋深经验公式的可靠性评价

卢大伟, 孙逸涵, 刘红帅
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  546-557.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220271
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(7322KB) ( 9 )  

国内常规土类剪切波速与埋深的统计关系公式(刘红帅等《常规土类剪切波速与埋深的关系分析》一文中,表2—5中的幂函数和一元二次函数模型公式)作为全国性经验公式,已成为地区经验公式检验对比的重要参考,但缺乏较系统的可靠性评价。为此,选取国内典型地区(北京、鲁西、成都、天津、常州、武汉6个区域)的剪切波速与埋深的统计经验公式,检验全国性常规土类剪切波速与埋深经验公式的可靠性。结果表明:幂函数模型预测的剪切波速随深度增大而增大,符合定性认识,而一元二次模型有可能出现不合理的回弯反常现象,不应继续采用。全国性剪切波速经验公式在不同地区的预测精度差异显著,在大多数地区对于绝大数土类预测的相对误差总体在±20%以内,在少数地区对于大数土类预测的相对误差超过±20%,仅在近地面20 m内的相对误差较大,最大可达40%左右。建议优先选择适合当地的剪切波速经验公式;当缺乏本地公式,需选用全国性剪切波速幂函数型经验公式时,应先经过本地实测资料检验确认后方可使用;20 m范围的剪切波速最好以实测为准,这有助于降低全国性剪切波速经验公式带来的显著误差。

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干湿循环作用下吉林省西部土壤盐离子对混凝土的侵蚀破坏机理

王伯昕, 黄智鑫, 毕广泽
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  558-569.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220334
摘要 ( 35 )   [HTML] ( ) PDF(22908KB) ( 19 )  
为了解决干湿循环条件下长期的外部碳酸盐和硫酸盐侵蚀导致混凝土耐久性能显著退化的问题,进行了在干湿循环条件下混凝土内部CO32-和SO42-侵蚀规律和迁移规律的研究。先通过混凝土受到离子侵蚀的化学反应过程和扫描电子显微镜(SEM)实验分析并对比两种离子对混凝土侵蚀的损伤机理,后通过引用房室模型的方法分析CO32-和SO42-在混凝土表面与外界交界面处的传输和交换规律。结果表明:在180 d的时间内,离子侵蚀主要发生在混凝土表面0~20 mm的范围内,房室模型的预测值与实测值决定系数R2在0.75左右;混凝土被侵蚀的深度与水灰比正相关,并且房室模型可以预测混凝土受到侵蚀的程度;硫酸盐和碳酸盐的化学反应生成物引起的膨胀压力导致混凝土产生裂缝而引起破坏。
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路基填筑短期内热棒高导热性影响

韩长玉, 赵浩汀
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  570-580.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220265
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(6947KB) ( 6 )  

水热耦合作用,采用数值模拟方法对路基填筑短期内温度场变化进行了分析。结果表明:受热棒高导热性影响,路基填筑短期内冻结锋面沿热棒下凹;6月填筑,易使坡脚和蒸发段处发生水热侵蚀,7月填筑,冻结锋面最低点深度超过热棒埋置深度,对热棒稳定性最不利,8月和9月填筑,热棒高导热性影响时间较短;热棒高导热性对温度场的负面影响随填料温度和热棒材料导热系数的增加而增大。为减少填筑短期内热棒高导热性影响,应避免在6到7月份施工,施工时尽量降低路基填料温度,在不影响降温效果的前提下可适当减小热棒材料的导热系数。

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紫鹊界梯田失稳机制

欧阳琦, 陈欣, 危润初, 伍诗梦, 朱志远
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  581-591.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220268
摘要 ( 34 )   [HTML] ( ) PDF(10534KB) ( 8 )  

为厘清降雨入渗作用对花岗岩区梯田边坡稳定性的影响,本文以湖南省紫鹊界梯田为例,在分析紫鹊界梯田地质条件的基础上,基于有限元数值模拟软件Geostudio多模块的耦合,分析了不同边坡坡度和不同土层厚度在暴雨条件下的渗流场和稳定性。研究结果表明:在降雨强度为90 mm/d、降雨历时为5 d的工况下,坡度为35°和40°的边坡处于失稳状态,稳定性系数与边坡坡度负相关;全风化土层越厚的边坡稳定性系数越低;在降雨历时5 d后,不同土层工况下的稳定性系数相差不大,但无降雨时,全风化土层越薄的边坡明显更加稳定。

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基于用高斯分布生成管道的岩溶地下水流数值模拟

刘国东, 杜成鸿, 侯杰, 杨梦溪, 陈宇, 谢杨
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  592-603.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220255
摘要 ( 23 )   [HTML] ( ) PDF(5418KB) ( 6 )  

为更精确地模拟岩溶区地下水运动,以贵州省黔西南普安县某岩溶水文地质单元为研究区,用基于有限单元法的FEFLOW软件建立研究区岩溶管道-等效多孔介质耦合地下水流数值模拟模型。模拟中,在地质条件控制下应用高斯随机分布生成地下暗河的管道,用非稳定三维地下水运动的偏微分方程描述等效多孔介质水流运动,用Manning-Strickler方程描述管道水流运动,将导水断层处理为强渗透条块,将落水洞汇水范围的降水入渗系数设置为1,将泉水处理为定水头的抽水井。流场模拟结果显示,25个观测点计算水位与实测水位关系的决定系数可达到0.998 5,纳西效率系数达0.998 2,极接近于1;表明基于这些处理建立的地下水模拟模型反映了岩溶地下水运动特征,具有较强的仿真能力,可用于提高岩溶区地下水资源评价精度。



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锡林河流域草原生态系统地上生物量时空分布特征及其影响因子

刘廷玺, 赵心毓, 段利民, 王怡璇, 黎明扬, 李媛康
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  604-618.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220145
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(9127KB) ( 7 )  

为系统地量化环境因子之间的协同关系及其对生物量时空格局的调控,以锡林河流域为研究区域,测量了2020年5月—9月典型草原生态系统地上生物量以及气象因子(包括降水量和气温)、地形因子(包括高程)、土壤因子(包括土壤含水量、干密度、有机碳质量分数、全氮质量分数和pH)等三大类共8个环境因子,并通过地理探测器方法定量分析了地上生物量与各环境因子之间的关系。结果表明:1)时间维度上,研究区地上生物量在生长季初期稳定增长,在水热条件最好的7月,植被地上生物量增长最为迅速,在9月3日地上生物量达到峰值,此时流域上、下游地上生物量分别为209.12、147.19 g/m2;空间维度上,上游地上生物量显著高于下游(显著性水平p<0.05), 地上生物量空间分布格局呈现从东南向西北整体减小的趋势。2)整个生长季中,气象因子(降水量和气温)是地上生物量空间格局的关键驱动因子,其对地上生物量分布格局的解释率在60.0%以上;生长季末期,除气象因子外,土壤pH也成为影响研究区地上生物量分布格局的主要驱动因子。3)生长季各阶段,各环境因子对地上生物量的交互作用均呈现出非线性增强和双因子增强关系。生长季初期,降水量和土壤干密度之间交互作用的影响力最大;生长旺期及末期,随着土壤含水量达到较高水平,土壤干密度与其他环境因子(降水量、气温、pH)的交互作用对流域植被地上生物量影响显著。

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基于AHP的海峡沿岸地区生态地质环境质量评价——以马六甲海峡北岸马来西亚西南沿海地区为例

吴栋哲, 姜琦刚, 顾宗瑞, 张森, 付长亮
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  619-632.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220170
摘要 ( 29 )   [HTML] ( ) PDF(9649KB) ( 23 )  

生态地质环境质量显示一个区域地质作用与生态空间分布的整体情况。为了给马六甲海峡北岸马来西亚西南沿海地区的生态保护修复及“一带一路”投资建设提供依据,将地理信息系统技术与层次分析法相结合,以马来西亚基础地质、地质灾害遥感地质专题应用及编图项目成果数据集为基础数据,构建了该区的生态地质环境质量评价指标体系并进行综合评价。通过分析结果将研究区的生态地质环境质量划分为优等、良好、中等、较差4个等级,其中:优等区和良好区面积较大,分别为2 753.31 km2和2 960.33 km2,占研究区总面积的34.19%和36.76%,主要分布在北部平原地区及沿海地区;中等区和较差区面积分别为1 702.72 km2和618.57 km2,占研究区总面积的21.37%和7.68%,主要分布在雪兰莪州中部、森美兰州南部及马六甲州北部地区。从评价结果上看,该地区总体上生态地质环境质量较好,优等区和良好区总和占研究区总面积的70.00%以上,中等区和较差区主要受地层构造和生态条件的限制,需要针对具体问题进行环境保护及生态修复。



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地球探测与信息技术

基于正则化思想的tilt-Euler法在边缘深度反演中的应用

罗新刚, 王万银,
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  633-646.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230035
摘要 ( 28 )   [HTML] ( ) PDF(7046KB) ( 6 )  

地质体边缘深度在重、磁位场数据半定量解释中起着至关重要的作用。由于重、磁异常及其各阶导数均满足欧拉齐次方程,tilt-Euler法在边缘深度反演方面备受青睐。然而,当重、磁异常的总水平导数或者总梯度模等于0时,倾斜角的一阶导数无法计算,导致倾斜角不能满足欧拉方程,tilt-Euler法无法使用。为了解决此问题,本文基于正则化思想,对倾斜角的一阶导数进行修改,使得重、磁异常的总水平导数或者总梯度模等于0时,倾斜角的一阶导数依然可以计算,修改后的倾斜角导数依然满足欧拉方程,称改进的方法为rtilt-Euler法;同时利用识别精度更高的归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)边缘识别方法对反演结果进行约束,剔除偏离边缘位置的坏点。理论模型试验结果表明,改进后的方法消除了重、磁异常总水平导数或者总梯度模很小或者等于0时,倾斜角导数无法计算以及反演结果不稳定的问题。将该方法应用到澳大利亚奥林匹克坝氧化铁铜金矿床边缘深度反演中,反演结果显示氧化铁铜金矿床边缘深度主要集中在0~100 m和100~200 m这两个深度段内,与沉积物剖面显示的矿床边缘深度0~200 m相符,证明了该方法的有效性。

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基于同步提取变换的地空频率域电磁信号幅度提取方法

陈亮, 张田玉, 王言章, 周海根, 蒋川东,
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  647-654.  DOI: doi:10.13278/j.cnki. jjuese.20230084
摘要 ( 15 )   [HTML] ( ) PDF(8077KB) ( 16 )  
地空频率域电磁法探测信号为多频非平稳信号,为了解决应用传统傅里叶变换方法提取其幅度时分辨率较差的问题,本文提出了基于同步提取变换(SET)的地空频域电磁信号幅度提取方法。该方法对电磁数据进行SET,得到高分辨率时频图,并利用能量算子使电磁数据时频谱能量更为集中;采用贪心算法提取脊线,得到时频图的高能量带;通过自回归模型自适应地补充了脊线中的0值,解决了由窗函数引起的端点效应问题。根据脊线位置的时频图复数值,得到各频率分量幅度随时间的变化,研究了不同信噪比情况下基于SET的地空频率域电磁信号幅度提取结果的准确性。结果表明:当信噪比≥10 dB时,幅度提取结果的平均相对均方根误差均小于5%;当信噪比<10 dB时,幅度提取结果的平均相对均方根误差在10%以内。提取效果良好。将此方法应用于新疆霍拉山隧道工程地空频率域电磁法探测中,成功提取了多频电磁信号各频率分量的幅度,与采用傅里叶变换提取非平稳信号幅度的方法相比,该方法有效地提高了幅度提取结果的分辨率。
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基于理性扩展热力学的L-S热声弹性理论框架

李元燮, 刘财
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  655-687.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230002
摘要 ( 33 )   [HTML] ( ) PDF(7899KB) ( 15 )  
本文基于连续介质力学和理性扩展热力学分析流程,将L-S(Lord and Shulman)热弹性理论与声弹性理论相结合,建立L-S热声弹性理论的基本框架,包括运动学、力学与热力学、本构方程与演化方程、基本场方程四部分。在运动学部分,区分了Lagrange描述和Euler描述,以及3种不同的状态和构形,同时针对热声弹性情况定义了两类从自然状态到初始状态的转变过程;在力学与热力学部分,给出了质量守恒定律、动量守恒定律、角动量守恒定律、能量守恒定律以及熵产不等式,从而引出经典不可逆热力学的局限性;在本构方程与演化方程部分,介绍了扩展不可逆热力学原理,并基于理性扩展热力学流程,推导了从自然状态到初始状态、从初始状态到最终状态的热声弹性本构方程与演化方程,将热流作为本构自变量并考虑了热流与应变和温度的相关性;在最后一部分给出了基本场方程的运动方程形式和适用于数值模拟的一阶速度-应力-热流-温度微分方程。
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烃源岩有机碳测井预测模型优选及应用——以鄂尔多斯盆地安塞地区延长组长9为例

冯若琦, 刘正伟, 孟越, 蒋丽婷, 韩作为, 刘林玉
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  688--700.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230004
摘要 ( 24 )   [HTML] ( ) PDF(25286KB) ( 12 )  

总有机碳(TOC)质量分数是烃源岩评价的重要指标。为了对鄂尔多斯盆地东南部安塞地区延长组长9烃源岩有机碳进行测井评价,本文先立足于岩心分析实测w(TOC)资料,基于烃源岩对不同测井曲线的响应特征,运用多元回归模型、传统Δlog R模型以及Δlog R模型的改进型和广义型,分别建立烃源岩w(TOC)测井定量预测模型;然后将这几种模型加以分析和组合运用,从改进Δlog R模型中提取拟合叠合系数应用到两种广义Δlog R模型的计算当中,应用效果良好;最后对模型进行对比和优选,提出最适合研究区的烃源岩w(TOC)测井定量预测模型。结果表明:考虑密度的广义Δlog R模型准确度最高,平均相对误差为7.78%;多元回归模型次之,平均相对误差为9.65%。二者均满足w(TOC)测井定量预测的精度要求。


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基于随机树嵌入的随钻测井岩性识别方法

王新领, 祝新益, 张宏兵, 孙博, 许可欣
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  701-708.  DOI: 10.13278/j.cnki. jjuese.20230193
摘要 ( 32 )   [HTML] ( ) PDF(3002KB) ( 22 )  
岩性识别是储层评价中的一项重要工作。随着机器学习方法的不断发展,岩性的智能识别也成为热门研究方向。随钻测井技术目前已经得到了广泛的应用,但是受限于高温高压的钻井作业条件,随钻测井仪器只能测得少量测井参数。由于随钻测井参数较少,直接输入机器学习模型无法充分挖掘其中的信息。对此,本文将随机树嵌入引入随钻测井资料的岩性识别。该方法将低维随钻测井数据通过二叉树编码并转化为高维稀疏特征,利用升维后的数据进行训练从而提升机器学习模型的判别能力。对比实验结果表明,使用随机树嵌入的随机森林方法具有最佳的识别效果,准确率和F1值较直接使用随机森林分别提升了3.16%和3.25%,且优于梯度提升树、极随机树和粒子群优化支持向量机算法。
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三种基于Cesium的重庆市漫游飞行算法及其对比分析

李莹, 赵宁曦
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (2):  709-720.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230029
摘要 ( 29 )   [HTML] ( ) PDF(11619KB) ( 14 )  
漫游飞行在数字地球、虚拟现实和仿真等领域有着广泛的应用。以往的研究多集中于客户机/服务器(client/server,C/S)结构的桌面端应用程序,本文以浏览器/服务器(browser/server,B/S)结构下的Web端开源三维地理框架Cesium为基础构建虚拟地球,设计了三种不同的漫游算法:常规漫游算法、回调函数漫游算法、拉格朗日插值漫游算法,并在地球表面成功加载了重庆市主城区的倾斜摄影模型以实现漫游飞行功能,从帧率(frames per second, FPS)和网络延迟(network latency, NL)两方面对比分析三种算法的有效性。结果表明,常规漫游算法、回调函数漫游算法、拉格朗日插值漫游算法前50 s的平均FPS分别为70、74、80 Hz,平均NL分别为14.145、13.166、12.419 ms。就FPS而言,回调函数漫游算法较常规漫游算法提升了5.714%,拉格朗日插值漫游算法较常规漫游算法提升了14.286%。就NL而言,回调函数漫游算法较常规漫游算法缩短了6.921%,拉格朗日插值漫游算法较常规漫游算法缩短了12.202%。总体而言,算法运行效率从大到小最终排序为:拉格朗日插值漫游算法、回调函数漫游算法、常规漫游算法,即在漫游飞行过程中,回调函数漫游算法、拉格朗日插值漫游算法较常规漫游算法有一定的提升,拉格朗日插值漫游算法可实现更高效、流畅的渲染效果。
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