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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
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2021年, 第51卷, 第2期 刊出日期:2021-03-26
上一期   
地质与资源
南黄海盆地中部隆起中—古生界海相油气多期成藏——来自CSDP-2井的勘探启示
蔡来星, 肖国林, 万慧清, 曾志刚, 张训华, 郭兴伟, 吴志强
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  307-324.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200256
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(16917KB) ( 11 )  
大陆架科学钻探CSDP-2井不仅完成了南黄海盆地中部隆起的首次钻探,也创造了陆架区2 843.18 m的全取心深钻记录。在CSDP-2井钻遇的三叠系青龙组(T1q),二叠系大隆组(P3d)、龙潭组(P2-3l)、孤峰组(P2g)、栖霞组(P1q)和志留系坟头组(S1f)等多层段岩心中探获了多类型、多级别的油气显示,且二叠系3个油砂样品表明该区曾经历过大规模的油气运聚过程。地球化学分析、油源对比结果表明:1#油砂和2#油砂层段均表现出"近源成藏"的特征,其中大隆组1#油砂中的原油与大隆组、龙潭组上段泥岩的亲缘关系明显,龙潭组2#油砂中的原油与龙潭组下段、孤峰组和栖霞组烃源岩具有更好的亲缘关系;3#油砂中的原油成熟度明显偏低,推测其可能来自两侧坳陷区的白垩系、古近系烃源岩;盆地模拟和含烃流体包裹体测温相互印证,明确了CSDP-2井揭露的四套烃源岩与三套储集层之间存在着"接力式"生烃和"波浪式"充注的多期成藏特征,同时得益于三套盖层的良好封盖,彰显了研究区较为广阔的海相油气勘探前景。
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二叠系火山碎屑岩气藏天然气地球化学特征及气源分析——以四川盆地成都—简阳地区永探1井为例
田兴旺, 罗冰, 孙奕婷, 刘冉, 李亚, 陈延贵, 周春林, 汪华, 李亚丁, 王尉, 王云龙, 杨岱林
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  325-335.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190246
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(8152KB) ( 14 )  
2018年12月底,在四川盆地二叠系火山岩发育地区部署的风险探井永探1井测试获得22.5万m3/d的高产工业气流,实现了二叠系火山碎屑岩的重大勘探突破,展现了火山碎屑岩气藏的巨大勘探潜力。本文根据该钻井成果资料,应用分析化验数据,采用不同地区气-气对比方法,开展了成都—简阳地区天然气地球化学特征分析、源-储接触关系解剖及气源综合对比。在此基础上,对二叠系火山碎屑岩气藏天然气成因进行了鉴别,对天然气来源进行了判识。结果表明:永探1井火山岩气藏天然气均为典型的干气,干燥系数达0.997,CH4质量分数高,平均为99.03%,C2H6质量分数低,平均为0.35%,C3H8几乎没有,不含H2S;天然气甲烷、乙烷碳同位素值均较轻,甲烷碳同位素平均值为-32.17‰,乙烷碳同位素平均值为-34.27‰,且岩心及镜下可见大量残余沥青,天然气成因鉴别分析表明永探1井火山岩气藏天然气为原油二次裂解气;通过源-储接触关系解剖以及天然气甲烷、乙烷碳同位素对比分析,表明永探1井火山碎屑岩气藏天然气主要来源于德阳—安岳台内裂陷内发育的巨厚下寒武统筇竹寺组优质烃源岩,部分来源于中二叠统。
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歧口凹陷埕北断阶区断砂组合样式及其对油气富集的控制作用
廖文毫, 陈冬霞, 曾溅辉, 姜文亚, 刘子驿, 朱传真, 王艺帆
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  336-354.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200083
摘要 ( 24 )   [HTML] ( ) PDF(37429KB) ( 9 )  
在陆相断陷盆地中,断裂与砂体是构成油气运移输导网络的主要要素。为了探究断砂组合输导条件控制下的油气运聚规律,本文对歧口凹陷埕北断阶区的断砂组合样式进行了划分,并通过断裂、砂体输导性的定量评价分析了不同样式断砂组合对油气运移成藏的控制作用。结果表明:依据断裂在油气成藏过程中的主要作用不同,划分了油源断裂与多套砂体上下叠置组合、输导断裂与砂体顺向或反向阶梯式组合、调节断裂与砂体"Y"字型组合,共3类4种断砂组合样式,在空间上形成了"接力式"的成藏模式。断砂组合对油气富集的控制作用主要体现在3个方面:①控制了油气藏的类型;油源断裂与多套砂体上下叠置组合主要控制形成岩性-构造、断块类油气藏,输导断裂与砂体顺向或反向阶梯式组合控制形成断块、断鼻和复合类油气藏,调节断裂与砂体"Y"字型组合控制形成断块类油气藏。②控制了油气的运移过程;油源断裂根部与大面积砂体组合沟通深层烃源,在油源断裂活动时,油气先沿断裂运移至浅层,并远距离运移至断阶区高部位富集,输导断裂与砂体顺向或反向阶梯式组合为油气提供阶梯式垂向-侧向运移通道,调节断裂与砂体组合则对油气富集起再调节分配作用。③控制了油气的聚集部位;当断裂输导概率f >50%,砂地比>0.50时,断砂组合起完全输导作用。在中浅层,油气沿输导断裂运移,输导断裂封堵性控制成藏;在中深层,油气富集程度则与砂地比值成正相关。
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斜坡区断层圈闭发育部位及其形成时期识别方法及应用——以冀中坳陷文安斜坡为例
刘峻桥, 吕延防, 付广, 胡欣蕾, 史集建, 孙同文
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  355-366.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200037
摘要 ( 22 )   [HTML] ( ) PDF(16405KB) ( 8 )  
断层圈闭是斜坡区重要的构造圈闭类型,为了识别斜坡区断层圈闭发育部位及其形成时期,基于断层生长机制,分析斜坡区顺向断层圈闭和反向断层圈闭形成演化过程。结果表明:顺向断层圈闭形成于断层"硬连接"阶段,发育在断层下降盘分段生长部位;反向断层圈闭形成于断层开始活动时期,发育在断层上升盘位移最大部位。在此基础上,充分利用详细三维地震资料,结合断距-距离曲线、相干体切片、断层分段生长时期定量表征以及断距回剥等技术,建立了斜坡区断层圈闭发育部位及形成时期的识别方法,并将该方法应用于冀中坳陷文安斜坡典型断层圈闭发育部位及形成时期的识别,研究结果与实际油气分布吻合关系较好。
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黑龙江省三江盆地砂岩型铀矿找矿方向探讨
何中波, 冀华丽, 卫三元, 曹建辉, 林效宾
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  367-379.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190118
摘要 ( 81 )   [HTML] ( ) PDF(21461KB) ( 5 )  
三江盆地是我国黑龙江省东北部重要的中—新生代盆地。本文从三江盆地铀源条件、中—新生代构造演化、构造格局、中—新生代古气候演化、主要盖层沉积建造特征及后生蚀变特征等方面进行研究,以砂岩型铀矿成矿理论为指导,对三江盆地砂岩型铀矿成矿条件进行了综合分析,在此基础上对盆地找矿方向进行了探讨。研究认为:盆地西部具有较好的铀源条件,好于盆地其他地段;盆地中生代以来存在早白垩世末—晚白垩世早期和古近纪末—新近纪早期两期构造反转,在构造反转作用的控制下形成了盆地的主要找矿目标层下白垩统猴石沟组和古近系宝泉岭组含煤碎屑岩;猴石沟组、宝泉岭组及富锦组在盆地内发育有良好的地层结构和岩性岩相条件,同时在局部地区发育有氧化带,其是砂岩型铀矿找矿的重要线索。盆地砂岩型铀成矿条件总体较好,其中西部坳陷为重点工作区,猴石沟组和宝泉岭组为重点找矿层位。
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桂北宝坛锡多金属成矿区平英岩体晚期侵入岩的年代学、地球化学特征及其地质意义
覃小锋, 张诚, 王宗起, 马收先, 宫江华, 冯毅, 崔安民, 李东
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  380-399.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200002
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(42923KB) ( 6 )  
桂北宝坛锡多金属成矿区内岩浆活动频繁,其中与锡多金属成矿作用有关的平英岩体由早晚两期侵入岩组成,且晚期侵入岩中常含有较多的电英岩包体。岩石学、锆石U-Pb年代学和地球化学研究表明:平英岩体晚期侵入岩主要岩性是(中)细粒斑状黑云母(二长-)碱长花岗岩;晚期侵入岩的形成年龄为(769.2±2.5)Ma,而电英岩包体的形成年龄为(795.1±3.1)Ma;平英岩体总体以富含大离子亲石元素(LILE,包括Rb、Th和U等)、贫高场强元素(HFSE,包括Nb和Ti等)为特征,其早期侵入岩属于高钾钙碱性强过铝质S型花岗岩,具有明显的Th-U元素"U"型峰值以及Ti元素"V"型谷值,晚期侵入岩属于钾玄岩系列岩石,具有U元素"V"型尖峰值以及La-Nd和Eu-Ti元素"U"型谷值,二者在地球化学特征上存在较大的差异。结合岩浆源区性质的研究结果,早期侵入岩属于造山后花岗岩类,可能是源自泥质岩类部分熔融形成的岩浆,再经历高程度分离结晶作用形成的产物;而晚期侵入岩属于非造山花岗岩类,可能是源自泥质岩和砂屑岩类部分熔融形成的岩浆与幔源岩浆发生了不同程度的混合形成的产物。结合电英岩包体和寨滚锡多金属矿床中岩浆热液成矿阶段形成的电英岩脉在成因上存在亲缘关系,且其形成年龄与田棚岩体的形成年龄基本一致的特征,推测电英岩包体应为晚期侵入岩侵位过程中捕获早期侵入岩(田棚岩体)侵位过程中形成的岩浆热液型电英岩脉而形成的包体,其形成年龄可能代表了本区电英岩成矿阶段的成矿年龄。
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豫南伏牛山余脉铜山岩体锆石U-Pb定年、地球化学特征及其地质意义
梁涛, 卢仁
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  400-415.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190257
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(31862KB) ( 11 )  
铜山岩体位于华北克拉通南缘伏牛山余脉南端,南侧紧邻北秦岭构造带,对其开展锆石定年和岩石成因研究,有助于丰富华北克拉通南缘燕山期深部构造演化的认识。铜山岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(147.0±4.3)~(144.1±4.4)Ma(n=5)和(133.0±3.9)~(127.4±3.6)Ma(n=21),形成了双峰式单颗粒锆石年龄谱,加权平均年龄分别为(145.5±4.5)Ma和(130.6±1.8)Ma,其中前者暗示铜山岩体周缘存在约145 Ma的隐伏岩浆活动,后者代表了铜山岩体的形成时代。铜山岩体样品具有富硅、碱和贫钙、镁的特征,属于高钾钙碱性系列。在微量元素蛛网图中,显示了明显的Rb、Th、Zr及Hf的异常峰和Sr、P、Ti的异常谷。稀土总量介于43.07×10-6~173.14×10-6之间,(La/Yb)N值为1.97~19.58,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(δEu值介于0.33~0.73之间)的特征。其(La/Yb)N-w(LaN)投点显示了线性正相关关系,表明部分熔融作用控制了铜山岩体的成分变异。铜山岩体形成于约40 km的正常厚度地壳内,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。早白垩世桐柏山三合店—鸡公山区域岩石圈拆沉作用导致深部流体快速释放,注入到未完全固结岩浆/流体库(已晶出约145 Ma的锆石),混合活化之后上侵固结形成具有双峰式锆石年龄谱的铜山岩体。铜山岩体是对桐柏山三合店—鸡公山区域岩石圈拆沉作用近同时的岩浆响应,与之相关的岩浆效应没有局限在桐柏—大别造山带内,在北秦岭构造带和华北克拉通南缘均有显示。
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冀东峪耳崖金矿区闪长岩脉地球化学特征及其地质意义
杨爱雪, 孙德有, 侯雪刚, 王久良, 张继林, 李临位
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  416-428.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200069
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(19341KB) ( 7 )  
冀东地区位于华北板块北缘燕山造山带东部,矿产资源丰富,是中国金矿的主要产地之一,尤其是热液型金矿。峪耳崖金矿床是冀东众多热液型金矿床的典型代表,金矿主体赋存于侏罗纪峪耳崖花岗岩体内,少部分赋存于侵入花岗岩体的侏罗纪闪长岩脉中。闪长岩脉元素地球化学分析显示:w(SiO2)为51.99%~61.88%、Mg#值为0.37~0.64,w(Na2O+K2O)为5.07%~8.89%,A/NK为1.37~2.26,A/CNK为0.73~0.96,属准铝质高钾钙碱性系列;富集轻稀土元素和大离子亲石元素Rb、Ba、K、Sr,亏损重稀土元素和高场强元素Nb、Ta、Ti。锆石原位Hf同位素测试表明,εHft)为负值,介于-16.5~-6.5之间。综合研究认为:峪耳崖金矿区侏罗纪闪长岩浆源于俯冲流体交代的富集岩石圈地幔,岩浆上侵过程中受到华北板块古老下地壳物质的有限混染;成矿期闪长岩浆为金成矿提供了部分物质来源;峪耳崖金矿区闪长岩脉形成于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲的动力学背景。
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辽东石庙沟岩体岩石地球化学特征、锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义
王世成, 杨仲杰, 杨菊, 张璟, 孙守亮, 刘长纯
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  429-441.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190214
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(15870KB) ( 6 )  
辽东石庙沟地区位于华北陆块东部的辽吉造山/活动带上,该带经历了十分复杂的构造演化过程,记录了多期岩浆-构造-变质事件。石庙沟岩体为花岗斑岩,富SiO2、Na2O和K2O,贫CaO、MgO及Al2O3,亏损高场强元素(Nb、Ti、Ta、P),富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba、U),A/CNK值大于1,REE配分曲线呈"海鸥"式分布,以具有显著的负Eu异常为特征,高Ga/Al值,与典型A型花岗岩特征一致。花岗斑岩中锆石的LA-ICP-MS U-Pb测年结果表明其成岩年龄为(123.0±1.6)Ma,为早白垩世。锆石Hf同位素分析表明,εHft)值均为负值,介于-15.72~-12.85之间,平均值为-14.14,二阶段模式年龄(TDM2)在2 164~1 989 Ma之间,平均为2 067 Ma,反映源岩以大陆壳成分为主。结合花岗斑岩高SiO2,低Mg、Co、Cr、Ni,且富集LREE和LILE,亏损HFSE等特征,表明早白垩世花岗斑岩岩浆应为大陆地壳物质熔融的产物。根据年代学和岩石地球化学研究认为,早白垩世花岗斑岩是古太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲所形成的活动大陆边缘弧花岗岩。研究区早白垩世花岗斑岩的形成主要受太平洋构造域的影响,形成环境受板块俯冲造山后伸展作用和下地壳拆沉作用的联合制约,是辽东地区岩石圈减薄的直接证据。
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诸广中段鹿井地区辉绿岩40Ar-39Ar年代学特征
李杰, 黄宏业, 刘子杰, 张涛, 王前林, 蒋红安, 邹明亮
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  442-454.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200058
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(16358KB) ( 7 )  
诸广—贵东地区作为华南热液型铀矿最为重要的花岗岩型铀矿大型矿集区,区内发育了大量与铀矿化作用密切相关的基性岩脉。为了厘定区内基性岩年代学数据,更好地约束铀成矿时限,以诸广中段鹿井地区辉绿岩脉为研究对象,开展了40Ar-39Ar年代学研究。结果表明:辉绿岩全岩40Ar-39Ar同位素年龄为(171.7±1.6)、(169.1±3.8)Ma,反映鹿井地区在中侏罗世(约170 Ma)发生了一次岩石圈伸展裂解作用。诸广—贵东地区至少存在200、170、140、105和90 Ma 5期基性岩浆活动,195、165、125、90、75和55 Ma 6期铀成矿事件,成矿热液往往紧随每次区域性玄武岩事件之后(5~20 Ma),铀成矿与以辉绿岩墙为代表的区域玄武岩事件有紧密的时间、空间和成因联系。辉绿岩脉与成矿构造上的关联性以及来源于地幔的深部岩浆浅部表现形式的成因特点,决定了其可以为铀成矿提供一定的挥发分(矿化剂)和后期铀沉淀富集场所,提高成矿热液对铀的携带能力,进而促进铀的成矿作用。
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东准噶尔奥依托浪格地区石炭纪双峰式火山岩地球化学特征及其构造意义
邹国庆, 余牛奔, 孙国庆, 黄修保, 尼加提·阿布都逊, 卢观送
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  455-472.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200009
摘要 ( 26 )   [HTML] ( ) PDF(30744KB) ( 16 )  
本文对东准噶尔造山带三塘湖盆地西北缘奥依托浪格地区石炭纪巴塔玛依内山组进行了火山岩地质、岩相学、地球化学特征研究,并结合相关年代学成果,探讨了火山岩成因、形成环境与东准噶尔造山带构造演化。研究认为:该区石炭纪巴塔玛依内山组火山岩具明显的陆相火山岩、双峰式火山岩特征,岩石组合基性端元以玄武岩为主,酸性端元为珍珠岩、英安岩;主量元素特征显示基性端元为钙碱—碱性性质,酸性端元珍珠岩、英安岩分别属于碱性、拉斑性质;微量元素特征显示基性端元相对富集Ba、K、Sr等大离子亲石元素(LILE),亏损Th、Nb、Nd等高场强元素(HFSE),酸性端元强烈亏损Ba、Nb、Sr、Sm、Ti等元素,富集K元素;稀土元素显示两端元均为轻稀土元素(LREE)相对富集、重稀土元素(HREE)相对亏损特征;珍珠岩主、微量元素特征与整体具有明显差异。综合研究表明:该双峰式火山岩基性端元来源于地幔岩的部分熔融,酸性端元英安岩来源于基性端元的分离结晶作用,珍珠岩则来源于下地壳的部分熔融;地球动力学背景为俯冲洋壳的拆沉作用,造成软流圈热源上涌,引发地幔岩的部分熔融与岩石圈的伸展减薄,进而诱发下地壳镁铁质岩的减压熔融;构造环境为后碰撞伸展阶段晚期,并指示了板块链式缝合的特点。
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地质工程与环境工程
寒区渠基黏土热参数最优概率分布
石梁宏, 李双洋
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  473-482.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190259
摘要 ( 17 )   [HTML] ( ) PDF(6897KB) ( 7 )  
为分析寒区渠基黏土热参数的随机分布特征及概率分布模型,以寒区渠基黏土的导热系数为样本,结合经典分布拟合法、多项式逼近法、最大熵法和正态信息扩散法,分别对寒区渠基黏土热参数的概率分布规律进行了研究。首先通过分析热参数的离散性,并比较概率分布曲线、拟合检验值和累计概率分布值,对不同方法描述热参数随机性的优劣进行了评价;然后,基于寒区渠基黏土热学参数对温度的敏感性,提出了一个可以达到理想拟合精度的寒区渠基黏土热参数概率推断的区间取值标准。研究结果表明:寒区渠基黏土的热参数具有随机变量的特征;正态信息扩散法可以描述热参数样本的随机波动性;在4种方法中,正态信息扩散法的拟合精度最高。使用3.5σ法,将[μ-3.5σμ+3.5σ](μ为随机变量的均值,σ为标准差)作为概率函数推断时的取值区间,同时考虑偏度的影响,可使得累计概率值达到1.000 0的精度,能够较准确地推断热参数的概率分布函数。
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冻融循环下含节理类岩石试样剪切破坏特性
徐新木, 张耀平, 付玉华, 雷大星, 邹雄刚
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  483-494.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200063
摘要 ( 15 )   [HTML] ( ) PDF(23526KB) ( 10 )  
为探究冻融循环对节理岩石抗剪力学特性的影响,针对冻融循环前后不同连通率节理岩石试样进行剪切特性试验,探究了节理试样的剪切破坏机制,对比分析了冻融前后节理试样抗剪强度的衰减趋势,分析了黏聚力及内摩擦角随岩石试样剪切破坏面分形维数的变化规律。结果表明:随冻融循环次数的增加,节理试样剪切应力-位移曲线发生显著变化,峰值剪应力出现明显下降,黏聚力及内摩擦角对比冻融前试样出现明显劣化,并且随节理试样连通率的增加,劣化程度加剧;在节理连通率相同时,随冻融循环次数的增加,剪切破坏面的分形维数呈现近指数函数递增的趋势,随分形维数的增加,节理试样的黏聚力损伤因子、内摩擦损伤因子也呈现指数函数增加的趋势;在冻融循环次数相同时,内摩擦角损伤因子随节理连通率的增大呈先减小后增大的趋势,而黏聚力损伤因子在冻融循环次数为30次前后分别呈递增和先减后增的趋势。
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乍得湖盆地典型区域降雨入渗补给地下水试验
危润初, 姜颖迪, 李铭远, 杜成额, 乔小坡
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  495-504.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190197
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(8761KB) ( 6 )  
针对尼日利亚北部乍得湖盆地降雨入渗补给地下水的问题,选择典型区域开展土壤剖面取样工作,采用氯离子平衡法计算各剖面降雨入渗补给量,并结合野外调查、钻探等工作研究影响降雨入渗补给的主要因素。结果表明:4个取样点(Y1、Y2、Y3、Y4)土壤剖面年平均降雨入渗补给量分别为4.9、1.5、7.9、26.2 mm/a,平均值为10.1 mm/a,年平均降雨入渗补给率仅为0.72%、0.22%、1.17%、3.87%,平均值为1.49%;研究区降雨入渗补给量很少,降雨对地下水资源的补给有限,地下水的主要补给来源为Hadejia河;研究区蒸散发量大,植物根系发达、吸水能力强,地表入渗水分多在表层土壤中或泥质层与风积砂层交界面上消耗于蒸发蒸腾,最终散失到大气中。在人类活动严重改变Hadejia河水文情势的背景下,研究区这种独特的地下水补给特征导致地下水位快速下降,使得区内正面临较严重的地下水资源枯竭问题。
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一维水质模型结合改进的输出系数法在流域非点源污染负荷估算中的应用
周睿, 王博, 林豪栋, 杨继洲, 韦大明
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  505-515.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190208
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(3065KB) ( 8 )  
非点源污染是导致流域水体水质恶化的关键污染来源之一,为了估算流域非点源污染负荷,本文提出将一维水质模型应用于分离监测断面点源污染负荷和非点源污染负荷的方法,并结合了改进的输出系数法,以CODMn和NH3-N为代表性指标,将该模型应用于潮河下游流域,并与传统的水文分割法结合改进的输出系数法估算非点源污染负荷的结果进行对比。结果表明,一维水质模型结合改进的输出系数法估算流域非点源CODMn和NH3-N污染负荷模拟值的纳什系数均在0.800以上,具有良好的模拟精度,同时避免了水文分割法无法较好地模拟枯水期非点源污染负荷的弊端。该方法在运用SWAT(soil and water assessment tool)模型预测得到水文数据的情况下,能够预测流域非点源污染负荷,作为SWAT模型对COD模拟的补充。
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基于统计方法评价沁水盆地南部煤层气开采对地下水环境的影响
骆奕杉, 李兆
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  516-525.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200179
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(11081KB) ( 7 )  
针对沁水盆地煤层气开采对地下水环境的影响问题,基于统计学方法对采集的129件水样进行分析,系统评价了地下水与煤层气排采水之间的关系。Piper三线图对各含水层地下水和煤层气排采水水化学特征的分析表明,沁水盆地区域地下水常见离子以HCO3-、SO42-、Ca2+、Mg2+为主,煤层气排采水水化学类型以HCO3-、Cl-、Na+为主,与地下水水化学类型差异大。箱式图结果表明:煤层气排采水中F-平均质量浓度远高于区域地下水中的,可选取F-作为煤层气排采水的示踪剂;沁水盆地未出现地下水F-质量浓度大范围升高现象,仅柿庄区块南部水样(1027-4、1027-5)和郑庄区块(1030-3)东南部水样地下水出现高F-质量浓度。通过聚类分析评价地下水和煤层气排采水之间的F-质量浓度关系,结果显示:柿庄区块南部煤层气排采水F-质量浓度与Na+、HCO3-、Fe3+质量浓度相关性好,水样1027-4同时出现Na+、HCO3-、Fe3+偏高现象;郑庄区块东南部煤层气排采水F-与NO3-质量浓度相关性好,但1030-3未出现NO3-质量浓度偏高现象。结果表明:沁水盆地煤层气开采未造成大范围地下水污染,但柿庄区块南部局部地区浅层地下水混入煤层气排采水。
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COMSOL平台在城市地下多种资源相互影响分析中的应用
周丹坤, 李晓昭, 常晓军
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  526-532.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190212
摘要 ( 15 )   [HTML] ( ) PDF(3681KB) ( 4 )  
针对系统动力学方法在地下资源相互影响问题分析中存在的不足,引入了多孔介质多场耦合理论,以地下水源热泵形式浅层地热能资源开发的假想模型为例,运用COMSOL平台建立了温度场-渗流场-应力场耦合的数值模型,对比了地下水源热泵运行前后和对调抽/回灌井前后区域地下渗流场、地温场和应力场的变化情况。结果表明:地下水源热泵运行前后抽水井和回灌井周边的渗流场发生了显著改变,10 a之后抽水井的水温由初始的约21℃下降至约17℃,并呈现出继续下降的趋势,区域地面沉降量达2 m左右;对调抽/回灌井后,抽水井温度的下降幅度由之前的4.0℃变为不到0.5℃。COMSOL平台在地下多种资源相互影响分析及其优化利用方面展示出良好的应用潜力。
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国产高分影像在矿业城市生态安全性评价中的应用——以黑龙江省七台河市为例
丁宇雪, 周向斌, 初炜钰, 毛龙, 孙迪, 孙瑞棋
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  533-542.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190172
摘要 ( 20 )   [HTML] ( ) PDF(9262KB) ( 8 )  
为了实现矿业城市生态安全性评价,利用BJ2、GF1、ZY3等国产高分辨率卫星影像数据,采用遥感技术手段,基于GIS平台,构建景观安全评价体系。通过获取2017年度研究区内各土地资源类型分布现状数据,进行景观指数(破碎度、分离度、优势度、干扰度、脆弱度、生态风险度)计算,逐网格剖析后采用普通Kriging插值法(半变异函数)对研究区域的景观生态安全度进行定量分析与评价。结果表明:研究区内大部分地区景观生态安全处于中、中高和高水平,面积为538 951.58 hm2,占研究区面积的86.75%,呈现由矿产资源集中开采区向其外部、平原区向低山丘陵区安全等级逐渐升高,生态环境逐渐转好的趋势;低、中低安全区总面积为82 342.18 hm2,占研究区面积的13.25%,景观生态安全仍存在较大问题,需引起地方政府关注。
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地球探测与信息技术
三维重力梯度局部光滑约束反演
罗永超, 李桐林, 张镕哲
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  543-551.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200169
摘要 ( 22 )   [HTML] ( ) PDF(12412KB) ( 14 )  
针对重力勘探中光滑反演存在的分辨率较低的问题,本文提出一种基于地质体埋深、地层倾向等一定先验信息的局部光滑约束三维反演算法,并提出了一种光滑反演中粗糙度矩阵的存储方式,该存储方式可以将M×N维粗糙度矩阵存储为M×2维,减少了计算机计算内存,且详细介绍了该存储方式下粗糙度矩阵与其他矩阵相乘时,粗糙度矩阵所存储的位置信息的读取方式以及与其他矩阵逐列逐步相乘最终得到计算结果的过程。最后,利用文中提出的算法对理论模型和实测数据进行反演试算,结果表明局部光滑反演算法相比于全局光滑反演结果更加准确,且该算法在一定噪声水平下依然稳定,在实际生产中有效可行。
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基于欧拉反褶积法的无人机航磁找矿应用
乔中坤, 马国庆, 于平, 周文纳, 张志厚, 焦健, 周帅, 孟兆海, 唐水亮
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  552-560.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200145
摘要 ( 37 )   [HTML] ( ) PDF(14303KB) ( 14 )  
无人机航磁测量以其高效、安全、低成本等优点逐渐应用到中小面积大比例尺资源勘探领域。本文针对安徽芜湖市三山区22 km2区域构造刻画和找矿前景预测,开展1∶20 000高精度无人机航磁测量工作;推导了欧拉反演求解过程,并分析对比构造指数选取,使用构造指数为0的欧拉反褶积对航磁数据进行反演求解,获得地下磁异常体构造边界解集信息;将其应用到研究区域航磁数据反演,根据反演得到的边界位置和深度信息圈定了18处断裂,并结合异常特征给出了8.7 km2岩浆岩分布区,根据宁芜区域铁矿成矿特点,圈定岩浆分布区及边界为成矿详查区。
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基于速度分析的探地雷达阻抗介电常数反演
王天琪, 李静, 白利舸, 李晶, 李飞达
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  561-570.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200038
摘要 ( 15 )   [HTML] ( ) PDF(13490KB) ( 12 )  
阻抗反演是利用波阻抗与介电常数关系开展地下介质参数估计的重要技术,在探地雷达以及叠后地震资料解释中具有广泛的应用。常规阻抗反演需要钻孔或测井曲线作为约束项,约束项信息直接影响阻抗反演的估计精度。在缺少钻孔数据的实际应用中,如何开展探地雷达阻抗反演是该方法研究的重要内容之一。基于上述问题,本文提出了基于速度分析的探地雷达阻抗反演方法。其基本思想是基于多偏移距雷达数据开展速度谱分析和Dix反演,以获得不同深度的速度信息作为阻抗反演的约束项;同时,采用K-means方法自动拾取速度谱信息,大大降低了常规人工拾取误差,提高了计算效率。通过典型随机土壤介质模型,验证了本文方法在无钻孔条件下仍然可以获得较好的介电常数估计结果,并测试噪声适应能力强。最后通过美国密歇根州Wurtsmith AFB,in Oscoda区域的探地雷达数据测试了本文提出方法在探地雷达实测数据参数估计中具有较好的应用效果。
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多种地球物理场观测数据中亚失稳现象
张淑亮, 王霞, 郭文峰, 陈慧, 李惠玲
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  571-583.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200032
摘要 ( 29 )   [HTML] ( ) PDF(13827KB) ( 9 )  
20100124山西河津M4.8地震前,临汾地震台宽频倾斜仪记录到与实验室岩石破裂亚失稳过程类似图像,震源及附近地区也出现多项准同步性的短临异常。本文对这次地震前震源及附近地区多种地球物理场观测数据在发震断层黏滑失稳前不同阶段的变化特征进行了探讨。结果表明:1)震前记录到的亚失稳现象并非单点单测项,而是具有多点多物理场的群体性特征;2)这些异常出现的时间与临汾宽频倾斜仪记录的亚失稳事件时间基本同步,其形态上以大幅突变为主,时间上多集中在震前45 d左右,空间上主要集中在距震中100 km的范围内,且具有随时间从外围向震中区集中的特点;3)震前不仅在多种地球物理场观测数据中记录到类似亚失稳现象,而且在震前1~6 d一些地球物理场观测仪器还记录到与发震断层失稳前预滑有关的小事件;4)震前临汾宽频倾斜仪记录到的亚失稳现象、震源及附近地区出现多项准同步性的短临异常,是在震源及附近地区的区域应力场增强、介质特性发生改变的情况下出现的,可能与河津地震有关;5)震前多种地球物理场异常随时间推移显示出协同化的特点,即沿发震断裂方向有由外围向震中迁移和集中的特点。
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中亚造山带东段浅表构造速度结构——深地震反射剖面初至波层析成像的揭露
谢樊, 王海燕, 侯贺晟, 高锐
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  584-596.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200016
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(32520KB) ( 7 )  
为揭示中亚造山带浅表结构,对地壳演化与深部过程提供浅部精准约束,利用横过中亚造山带东段(奈曼旗—东乌珠穆沁旗)长达400 km的深地震反射剖面共2 186炮的初至波走时数据,运用初至波层析成像方法获得了自地表向下约3 km厚度的浅表速度结构精细模型。通过模型计算了沉积厚度变化与基岩起伏特征,并在贺根山和西拉木伦缝合带附近获得了呈低速特征的弧前沉积盆地规模与沉积厚度变化特征;在此基础上,综合速度模型与深地震反射剖面的强振幅反射信息,建立了符合剖面南北两侧的古亚洲洋双向俯冲并与中部的残存微陆块发生拼合的构造模型。结果表明:研究区的沉积厚度在0.3~3.0 km范围内变化,区内存在多期岩浆活动及活动构造,林西地区隐伏连续分布的高速结构多为造山花岗岩所导致;古亚洲洋消亡过程在经数亿年演变后仍能在大陆边缘的浅表构造中有迹可循。
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基于f-x EMD波场分离的绕射多次波压制方法
王睿, 王德利, 胡斌, 王铁兴, 王通, 崔亚龙
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  597-606.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200111
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(22714KB) ( 5 )  
自由表面多次波压制(SRME)方法是海洋地震数据处理中的关键步骤。当存在崎岖海底条件时,绕射波十分发育,常规SRME算法很难将复杂绕射多次波有效消除。对压制效果较差的多次波进行成因分析,首先基于f-x EMD波场分离算法,将全数据分解为反射部分和绕射部分,再对其进行多次波预测,获得绕射预测多次波子集:反射-绕射预测多次波、绕射-反射预测多次波和绕射-绕射预测多次波。然后,改进常规SRME算法的迭代过程,在SRME的迭代过程中使用与原数据中多次波更加匹配的绕射多次波子集进行多次波压制。与常规SRME算法的对比结果表明,改进的SRME算法在理论数据和实际数据处理中对多次波的压制都取得更好的效果。
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融合地震属性和成像测井信息优化的储层缝洞带评价与钻井轨迹
王磊, 沈金松, 邹榕, 蔺学敏, 徐忠祥, 苏朝阳, 杨萍
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  607-623.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200007
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(31085KB) ( 5 )  
针对新疆某工区强非均质性岩溶缝洞型碳酸盐岩储层,提出了一种基于地震多属性优化与电成像测井信息融合的碳酸盐岩储层缝洞带识别评价与钻井轨迹优化设计方法。首先,利用相干体、蚂蚁体等多种地震属性与张量约束的稀疏脉冲反演结果综合实现缝洞发育带空间分布预测与雕刻,确定可能油气圈闭的分布范围;然后,基于数学形态学滤波方法,由电成像测井资料自动拾取井壁的裂缝和溶蚀孔洞分布,统计井壁裂缝倾向和倾角;再次,用工区内钻孔多臂井径资料计算的井筒崩落信息与电成像资料拾取的诱导缝信息预测工区的最大和最小主应力方向;最后,融合地震属性与电成像测井信息评价的缝洞分布结果,预测工区内走滑断裂带的最大主应力方向以NE—SW为主,局部为NW—SE,且以中高角度为主的裂缝走向与主应力近乎平行。采用预测主应力分布方法实现了沿NW—SE方向的大斜度井与水平井优化设计,钻遇了大规模优质储集体,获得了稳定油流,并以此为基础在周围打井若干口,极大地降低了深层勘探的钻井风险。
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三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震变化规律
王孔伟, 路永强, 聂进, 滕明明, 王宵亮
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  624-637.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200033
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(41716KB) ( 5 )  
三峡库区蓄水以来,长江周边出现了大量的水库地震,主要集中于巴东—泄滩—仙女山区域,目前已达上万次,最大震级为5.1级。通过野外地质调查及对已有水库地震数据进行研究,采用构造地质分析方法,对三峡库区仙女山和九畹溪断裂带水库地震空间上的迁移规律、时间上的周期规律以及微地震群的成因机理进行分析。结果表明:从时间上看,水库地震具有周期性,表现为长周期(与库水位相关)和短周期(与库水位快速波动相关);从空间上看,水库地震具有迁移规律,受九畹溪断裂控制的触发型水库地震存在着逐渐向南迁移的特征,受仙女山断裂控制的触发型水库地震局限分布于仙女山断裂北延端点处,分布于仙女山断裂西侧(周坪乡附近)带状分布的水库诱发地震逐渐呈点状向南迁移。
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公路勘察中滑坡体的地球物理特征与分析——以张榆线公路勘察为例
周越, 曾昭发, 唐海燕, 张建民, 何滔
吉林大学学报(地球科学版). 2021 (2):  638-644.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200035
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(13235KB) ( 7 )  
滑坡是影响路桥安全的重要隐伏地质灾害。地球物理方法作为一种无损高效的勘察方法,可有效查明滑坡体内部的地质构造及滑面等特征。本文以张榆线崇礼隧道出口段滑坡为例,采用高密度电阻率法和剪切波速测试,并结合钻孔资料对滑坡体的地球物理特征进行了分析。该滑坡体视电阻率值和剪切波速值具有明显的垂向差异性,一定程度反映了该滑坡体岩土体性质、密实度、含水率的垂向差异性,综合分析认为视电阻率值和剪切波速值较高的强风化流纹岩顶面为潜在滑面。在此基础之上,基本确定了滑坡体由冲洪积体和坡积物组成,附着于流纹岩体之上,横向长度达300 m,纵向长度260 m,滑坡体厚度达20~30 m。同时,根据高密度电阻率三维剖面分析,认为滑坡体底部滑趾处为剪出口位置。最后,基于滑坡体地球物理特征建立了滑坡体地质模型。
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