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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
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2020年, 第50卷, 第6期 刊出日期:2020-11-26
上一期   
地质与资源
川西坳陷中段须四段层序地层格架内沉积特征
陈贤良, 纪友亮, 杨克明
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1615-1627.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190195
摘要 ( 41 )   [HTML] ( ) PDF(38387KB) ( 33 )  
为了深入认识川西坳陷中段须四段层序地层格架内沉积特征,综合利用野外露头、地震、岩心、测/录井、分析测试等资料对其进行了系统分析。结果表明须四段为一个三级层序,根据层序界面特征划分出低位体系域、湖侵体系域和高位体系域,并建立了等时层序地层格架。依据沉积相标志识别出冲积扇、辫状河、辫状河三角洲和湖泊4种相类型,明确了层序地层格架内沉积相平面展布及纵向演化特征:平面上,短轴物源自龙门山山前依次发育冲积扇、辫状河、辫状河三角洲和湖泊相,长轴物源主要发育辫状河三角洲前缘沉积,长短轴物源在合兴场-德阳-马井-新繁镇一带地区交汇;纵向上,低位体系域和高位体系域时期以辫状河三角洲前缘沉积为主,水下分支河道砂体纵向叠置、横向连片、分布广泛,湖侵体系域时期以滨浅湖沉积为主。建立了层序-沉积充填模式,指出低位体系域和高位体系域时期的长轴物源和长短轴物源交汇区辫状河三角洲前缘水下分支河道砂体是研究区优质储层发育区。
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下刚果盆地白垩系盐构造的形成演化
李一赫, 王殿举, 于法浩, 刘志强
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1628-1638.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190082
摘要 ( 30 )   [HTML] ( ) PDF(13784KB) ( 24 )  
下刚果盆地具有巨大的油气资源和潜力,盐构造控制着油气成藏和分布。其盐岩流动的不规律性,增加了盐构造的形成演化和演化期次分析的难度,前人主要通过平衡剖面恢复的方法对断裂等构造形态进行定量恢复,但对盐构造形成演化过程的认识及变形期次刻画的准确性明显不足。本文基于数值模拟手段,通过沉积地层的分时期加载方法,正演了下刚果盆地的构造演化过程,探讨并明确了盐构造的演化阶段。数值模拟结果表明,下刚果盆地盐构造的形成主要分为3个阶段:盐岩初始流动阶段、盐构造形成阶段和构造稳定阶段。形成底辟构造的主要时期是古新世-中新世。其中,古新世-渐新世开始形成底辟构造,中新世多个大规模底辟构造形成,且该时期是盐构造活动最强烈时期。在此基础上进一步完成了下刚果盆地盐构造活动变形与重力作用流动、上覆沉积地层厚度不均一以及沉积扇体的进积作用关系分析。
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福山凹陷白莲流二段储层分类方法
魏博, 赵建斌, 魏彦巍, 李振林, 熊葵
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1639-1647.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190160
摘要 ( 61 )   [HTML] ( ) PDF(9236KB) ( 22 )  
福山凹陷白莲地区流二段砂岩储层具有埋藏深、砾石发育、孔隙结构复杂等特点,测井难以准确评价该区储层的有效性。针对这一问题,首先通过分析岩心实验资料,明确了影响该地区储层孔隙结构的主要因素为骨架颗粒接触性质,即喉道性质;其次在此研究基础上,开展了基于压汞实验数据表征储层有效性方法研究,根据反映岩石孔喉的参数(最大半径、平均半径、中值半径、分选系数)和岩石孔隙度构建了表征储层渗流和储集流体能力的综合性指数,并结合试油资料建立了该地区储层分类标准;最后利用回归分析的方法刻度常规测井数据,实现了利用常规测井数据进行储层有效性的评价,并应用在实际生产中,测井解释符合率由原来的72%提高到80%。
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南大西洋中脊26°S热液区成矿物质来源探讨
范蕾, 王国芝, 石学法, Astrid Holzheid, Basem A. Zoheir
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1648-1659.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190245
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(12655KB) ( 21 )  
南大西洋中脊的26°S热液区广泛发育多金属硫化物、底泥、枕状熔岩、非活动性烟囱体和活动性烟囱体。为了有效探索硫、铜等成矿物质的来源以及成矿作用过程,分别以玄武岩、烟囱体残片及块状多金属硫化物为研究对象,开展了熔融包裹体、硫同位素和铜同位素研究。结果显示:区内玄武岩新鲜未蚀变且斑晶中产出大量熔融包裹体;熔融包裹体气泡壁附着黄铜矿、黄铁矿及磁铁矿等子矿物,说明在岩浆作用过程中可从熔浆中分离出成矿所需的金属元素和硫,这些成矿元素随着岩浆去气作用进入挥发分中,并随着脱气作用迁移出来。通过对烟囱体残片及块状多金属硫化物中黄铁矿的硫同位素组成进行比对分析,发现26°S热液区内硫化物的硫同位素与大西洋各热液区硫化物的硫同位素变化范围相一致,但δ34SV-CDT值略低(3.0‰~3.9‰)。低的δ34SV-CDT值指示硫以岩浆硫源为主,海水硫酸盐还原硫占比低。黄铜矿呈现略微富铜重同位素特征且分馏程度较低,其δ65Cu值(0.171‰~0.477‰)趋近于大洋中脊玄武岩的铜同位素值(0)。综合硫同位素及铜同位素特征,表明热液流体经历了岩浆和海水的混合过程,成矿物质主要来自于岩浆热液,成矿作用过程中可能有少量海水混入。
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中非卢菲里安地区铀矿化特征与资源潜力分析
孙宏伟, 王杰, 任军平, 陈文, 唐文龙, 古阿雷, 左立波, 邢仕, 刘子江
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1660-1674.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190058
摘要 ( 17 )   [HTML] ( ) PDF(32520KB) ( 29 )  
中非卢菲里安地区以铜钴资源闻名于世,同时也赋存一定的铀矿资源。铀成矿作用分别与大陆裂谷及盆地成岩期(876~823 Ma)、早期洋盆形成或大陆碰撞期(720~652 Ma)、卢菲里安变质高峰期(550~530 Ma)相对应。受区域构造活动影响形成的多期次热流体,从基底及加丹加超群富铀岩石萃取铀元素并在构造发育的区域富集成矿为其主要的成矿模式,其变质基底或班委乌卢基底可能提供了铀物质来源,热流体为载体,断裂及穹窿构造则提供通道与空间。含铀矿体多受地层及构造双重控制,围岩褐铁矿化及方柱石化对找矿具有指示意义。研究区内铀矿成矿条件较好,下罗安群受断裂及逆冲推覆构造影响强烈且蚀变较为发育的区域为有利的找矿前景区。
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钱家店铀矿床钱Ⅴ铀矿床资源预测
雷安贵, 陈振岩, 魏达, 杨松林
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1675-1684.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190226
摘要 ( 20 )   [HTML] ( ) PDF(7154KB) ( 12 )  
为建立钱家店铀矿床资源量评价体系,实现钱Ⅴ铀矿床资源量的定量预测,对钱家店砂岩型铀矿床特征及控矿因素进行分析,认为控制资源量的要素为铀源、构造、层间氧化、还原介质、沉积储层和沉积结构。应用资源丰度类比法原理对钱家店铀矿床进行了系统评价,将钱Ⅱ和钱Ⅳ铀矿床11个矿层单元定为刻度区。通过类比参数体系建立、刻度区丰度模型建立、预测区类比参数求取、有利含矿区圈定、资源量计算5个方面的研究,定量预测了钱Ⅴ矿床资源量,认为钱Ⅴ块铀矿床具有形成大型铀矿床的资源潜力。
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滇西加里东期平河复式花岗岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其风化壳型稀土矿成矿认识
明添学, 杨清标, 李蓉, 唐忠, 薛戈, 罗建宏, 余海军, 李永平
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1685-1702.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190026
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(24508KB) ( 20 )  
加里东期平河复式花岗岩体位于滇西保山地块西部边缘,其岩石类型主要为二长花岗岩、似斑状二长花岗岩。平河复式花岗岩体主量元素显示岩石全碱(w(K2O+Na2O))值分别为6.89%和7.44%,K2O/Na2O值分别为1.59和2.65,铝饱和指数(A/CNK)值分别为1.58和1.76,里特曼指数(σ)分别为1.65和1.73;微量稀土元素显示岩石总体上富集Rb、Th等大离子亲石元素,亏损Ta、Nb等高场强元素,轻稀土元素富集,LREE/HREE值分别为1.40和6.43,具低-中等负铕异常(δEu=0.16和0.75)。2件花岗岩样品的锆石U-Pb年龄变化于478~476 Ma,表明这些花岗岩类侵位于早奥陶世;2件样品38颗锆石测点的εHft)值显示较大的变化范围,对应的Hf同位素地壳模式年龄集中在2.2~1.7 Ga。这些地球化学特征显示平河复式花岗岩体属钙碱性过铝质S型花岗岩,为泛非运动构造碰撞后应力松弛阶段产物,其形成可能与滇西地区原特提斯地史阶段地块挤压碰撞、裂离过程密切相关。在大团山地区,该期岩体中首次发现含稀土矿物——锰铁铈氧化物,其对全风化岩体稀土氧化物总量贡献最大;岩体风化壳稀土氧化物总量(REO)总体不高,为279.05×10-6~791.77×10-6,总体富集Y、La、Ce元素,局部轻稀土元素Nd富集,重稀土镝氧化物配分较高,为2.30%~4.62%。大团山稀土矿点的发现,表明滇西加里东期花岗岩亦有寻找花岗岩风化壳型稀土矿的潜力。
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青海拉脊山东段白家藏侵入岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其地质意义
张新远, 李五福, 王春涛, 刘建栋, 欧阳光文
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1703-1719.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190113
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(24294KB) ( 19 )  
白家藏侵入岩位于青海省民和县,大地构造位置上处于拉脊山蛇绿混杂岩带东段。通过岩石学、同位素年代学和岩石地球化学方法,对白家藏侵入岩进行了研究,以确定其侵位时代并探讨大地构造环境。结果表明,白家藏侵入岩主要由闪长岩和石英闪长岩组成,分别在闪长岩和石英闪长岩中获得锆石U-Pb年龄为(472.5±1.9)Ma和(467.3±2.5)Ma,二者在误差范围内一致,据此判断白家藏侵入岩的侵位年龄约470 Ma,为中奥陶世。地球化学特征显示:岩体w(SiO2)为55.67%~59.04%,Na2O/K2O值为3.35~6.14,且w(Na2O)高于w(K2O),显示富钠、贫钾特征;A/CNK值主体介于0.76~1.01之间,属于准铝质钙碱性系列岩石;稀土配分曲线呈轻稀土元素相对弱富集((La/Yb)N=2.51~4.57),轻、重稀土元素内部分馏较弱的微右倾型曲线;岩石明显富集大离子亲石元素Rb、Ba和活泼的不相容元素Th、U,相对亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti等;环境判别显示具岛弧花岗岩特征。以上特征表明白家藏侵入岩为拉脊山洋俯冲阶段的产物。
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辽东岫岩王家堡子地区二长花岗岩U-Pb年代学、地球化学特征及其地质意义
董洋, 刘苏, 张思佳
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1720-1736.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190174
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(23594KB) ( 17 )  
辽东半岛岫岩王家堡子地区位于胶-辽-吉造山/活动带中段。本文对该区内的二长花岗岩(龙潭沟岩体与罗圈沟岩体)进行了U-Pb年代学与地球化学特征研究,并探讨了其地质意义。结果表明:龙潭沟岩体与罗圈沟岩体侵位年龄分别为(122.37±0.30)Ma和(124.37±0.91)Ma,年代为早白垩世;二岩体具高SiO2质量分数,低Mg、Co、Cr、Ni质量分数,富集LREE和LILE,亏损HFSE,说明二者为地壳物质熔融的产物;高Al2O3、K2O质量分数,低Na2O、MnO和CaO质量分数,高Sr质量分数,低Y、Yb质量分数,富集LILE及LREE,Eu呈负异常,亏损HREE等地球化学特征,也表明二者具有埃达克岩与高钾钙碱性I型花岗岩的性质。龙潭沟岩体岩浆来源于洋壳俯冲导致的加厚陆壳底部基性岩部分熔融,而罗圈沟岩体岩浆则是俯冲洋壳导致地幔物质上涌,使得玄武质下地壳发生部分熔融的结果,并且岩浆受到了地幔橄榄岩的混染。认为龙潭沟岩体与罗圈沟岩体均为碰撞环境中的产物,辽东岫岩王家堡子地区在124~122 Ma处于由古太平洋板块俯冲引起的挤压环境中,构造挤压向拉伸环境的转换应在122~110 Ma之间完成,岩石圈的减薄与破坏也随之开始。
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辽南岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、岩石地球化学特征及其地质意义——以盖州万福-岫岩龙潭地区三叠纪侵入岩为例
彭游博, 刘文彬, 赵军, 崔育崧, 杨成会, 赵辰, 温聪
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1737-1751.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200013
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(21363KB) ( 18 )  
辽宁南部盖州万福-岫岩龙潭地区位于华北板块北缘东段,辽东-辽南中生代岩浆弧带上。该地区中生代早期侵入岩主要由黑砬沟岩体和前豹沟岩体两个岩体构成,其中黑砬沟岩体岩性为中细粒黑云母二长花岗岩,前豹沟岩体岩性为似斑状黑云母二长花岗岩。中细粒黑云母二长花岗岩和似斑状黑云母二长花岗岩LA-ICP-MS锆石206Pb/238U年龄加权平均值分别为(219.8±0.7)和(220.9±2.1)Ma,时代为晚三叠世。岩体均属于钙碱性、准铝质岩石系列,K、Rb、Sr质量分数较高,Ta、Yb、Y质量分数偏低,稀土配分曲线右倾,负Eu异常不明显,轻稀土较富集,重稀土相对亏损。通过岩石学、年代学、岩石地球化学、构造环境及就位机制的分析,并结合邻区构造演化研究,认为该地区侵入岩为扬子板块与华北板块碰撞,在挤压的环境下地壳硅铝层增厚重熔,产生的同碰撞S型花岗岩。
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辽北开原地区房木花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地球化学特征
豆世勇
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1752-1765.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190198
摘要 ( 12 )   [HTML] ( ) PDF(10180KB) ( 19 )  
研究区位于华北克拉通北缘东段、华北克拉通与兴蒙造山带的交接部位。本文通过对辽北开原地区房木花岗斑岩的岩石学、年代学和地球化学研究,探讨了其形成时代、岩石成因和构造环境,并进一步探讨了华北克拉通东部岩石圈减薄的起始时间。用LA-ICP-MS技术测定了花岗斑岩的锆石U-Pb同位素,获得其锆石206Pb/238U加权平均年龄为(117±1)Ma,表明花岗斑岩形成于早白垩世。花岗斑岩具有高硅、富碱、贫镁和钙的特征,富集大离子亲石元素(K、Rb)和高场强元素(Th、Ta、Nb),亏损Sr、Ba、P、Ti元素,稀土配分曲线均呈现右倾海鸥型,具有明显的负Eu异常;显示研究区花岗斑岩为A型(A1亚型)花岗岩,形成于古太平洋俯冲的后造山伸展环境,其岩浆源于地幔物质上涌而导致的地壳物质重熔。研究区在(156±1)Ma之前,属于挤压造山环境,表明研究区岩石圈减薄时间应处于156~117 Ma之间。
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辽宁丹东地区土壤Se元素地球化学特征及其影响因素
李玉超, 王诚煜, 于成广
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1766-1775.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190204
摘要 ( 21 )   [HTML] ( ) PDF(3561KB) ( 13 )  
以辽宁省丹东市富硒(Se)土壤为研究对象,依据表层土壤、土壤剖面及成土母岩的调查数据,研究了土壤中Se元素质量分数、分布规律及其影响因素。结果表明:研究区表层土壤中Se质量分数变化范围为(0.028~0.910)×10-6,高于全国土壤Se质量分数平均值;Se元素空间分布受辽河群影响,显示出表层富集特征。研究区土壤中Se元素富集主要有以下原因:Se元素来源于盖县岩组和高家峪岩组变质岩,其富集受成土过程影响较大,棕壤土层中黏粒或铁氧化物等聚集,易与Se结合发生聚集;区内表生环境地球化学作用对表层土壤中Se元素起到一定的富集作用,土壤中S、N与Se相互吸附固定,有利于土壤Se的富集,此外Al、Fe氧化物对Se具有很强的吸附能力;研究区土壤中Se质量分数与pH值具有显著的负相关关系,土壤中pH值越小,Se质量分数越高。总体上,研究区土壤硒质量分数与有机碳、铝铁氧化物、S、N质量分数具有较好的相关性,这与广州、江西丰城、湖北恩施等地开展的富硒研究相一致。
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大兴安岭中段晚二叠世林西组介形虫化石及环境意义
郑月娟, 张健, 张海华, 张德军, 卞雄飞, 陈树旺, 苏飞, 黄欣, 宋绍钧
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1776-1786.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190086
摘要 ( 22 )   [HTML] ( ) PDF(8422KB) ( 23 )  
晚二叠世-中三叠世在中亚造山带东段构造演化过程中是承上启下的关键地质时期,所以晚二叠世林西组沉积环境对研究古亚洲洋闭合这一重大问题具有重要意义。大兴安岭地区晚二叠世林西组曾有双壳、叶肢介、植物及孢粉化石记录,但鲜有介形虫化石报道。在大兴安岭中段林西组研究中首次发现介形虫化石,经初步研究,主要分子有Kemeroviana,VolganellaIniellaQitainaDarwinuloidesPalaeocypridopsisTomiellaDarwinulaUrumqiella等,暂划为Volganella-Kemeroviana组合,其时代为晚二叠世。与俄罗斯地台晚二叠世介形虫化石群关系较为密切,部分属种曾见于我国新疆准噶尔盆地和塔里木盆地。从介形虫化石组合特征和保存特点来看,其生存环境为淡水湖泊,故认为这一地区的林西组为陆相沉积。
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地质工程与环境工程
堆积阶地古老滑坡识别方法及其在线状工程地质勘察中的应用
安玉科, 樊江, 马胜午, 马建全, 高娟, 毛立军
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1787-1794.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190302
摘要 ( 16 )   [HTML] ( ) PDF(9156KB) ( 18 )  
阶地型古老滑坡体形成后,长期受各种营力影响,导致古老滑坡地貌形态破坏严重甚至消失。目前遥感技术和普通工程地质调绘很难发现这些滑坡的存在,给工程建设和后期运营造成较大安全隐患。为准确识别形态特征不明显的古老滑坡体,从阶地物质结构特征演变入手,找到阶地受剪切破坏产生的典型物质结构特征,将地层结构错断、卵砾石异常定向排列、摩擦镜面和泥包粒的眼球构造等作为滑坡准确识别依据。首先采用沿沟谷进行工程地质测绘的纵横交错追踪法确定滑坡体纵向范围和滑面形状,再结合地貌特征推测各级、块滑坡平面范围和分布,最后用点状勘探工程验证和校正推测结论。可将其总结为由"地貌异常、沿沟追踪、面上推断、点状校验"组成的阶地型滑坡识别方法,即物质结构异常推断法。结合线状工程勘察设计各阶段工作特点,提出线状工程前期工作中阶地型滑坡识别步骤,并在临渭高速公路工程建设项目中取得成功应用。
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堰塞坝漫顶溃决过程溃口纵向下切与溯源
刘杰, 李丽华, 林跃水, 陈伟, 李晓明
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1795-1803.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200023
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(8399KB) ( 19 )  
为进一步了解堰塞坝溃坝过程,开展了9组水槽模型试验,对溃口纵向下切和溯源发展过程进行了系统分析,并讨论了上溯源点移动速度与溃口水深之间的关系。研究发现:非黏性堰塞坝溃坝过程中,冲刷面与底床的夹角时刻发生变化,上、下溯源点位置不固定但也不能完全发展到坝踵;上、下坡面坡度增大到最大值1:1.5时,下溯源点到下游坝趾的最大距离与坝体沿水流方向长度的比值(xp*/xd*,反映下溯源点最终相对位置)对应降低到最小值0.24和0.18;坝体相对尺寸从1减小到1/2时,xp*/xd*值从0.38增大到0.47。上溯源点的无量纲移动速度是不断变化的,在无量纲时刻为0.13时,其x,y分量分别达到峰值0.94和0.32;上溯源点处溃口水深出现时刻相对移动速度峰值点出现时刻有延迟,大概延迟0.04个无量纲时间。
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粉土及粉质黏土对静压沉桩桩端阻力影响机制现场试验
张明义, 刘雪颖, 王永洪, 白晓宇, 桑松魁
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1804-1813.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190232
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(6533KB) ( 46 )  
为探讨在粉土及粉质黏土中桩端阻力随贯入深度的变化规律,通过在试验桩P1的桩端安装轮辐压力传感器,以及在试验桩P1、P2距桩端200 mm处安装光纤光栅(FBG)传感器,采用两种不同的测试技术全程监测了两根闭口预应力高强度混凝土(PHC)管桩现场贯入过程中的桩端阻力。试验结果表明:桩端阻力与土层的变化密切相关,土层越硬,桩端阻力越大,当桩端从粉质黏土层进入粉土层时,桩端阻力明显增大,粉土中的桩端阻力达到粉质黏土层的2倍;整个贯入过程中,同一土层不同位置的差异性对桩端阻力也存在较大影响,在距离地面1.50 m处,P1和P2桩FBG传感器桩端阻力的差值达到了89.29 kN,而在距离地面3.50~4.50 m处,两桩的桩端阻力则相差较小。
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平均粒径对砂土剪切特性的影响及细观机理
洪勇, 李子睿, 唐少帅, 王陆阳, 李亮
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1814-1822.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190081
摘要 ( 13 )   [HTML] ( ) PDF(13633KB) ( 21 )  
针对平均粒径对砂土剪切特性的影响作用,结合室内试验和离散元模拟方法对不同平均粒径砂土进行了细观研究。基于3种不同平均粒径砂土的直剪试验结果,通过建立反映砂土剪切试验特征的PFC(particle flow code)颗粒流模型,详细研究了不同粒径砂土在剪切过程中土样体积变化、力链网络、孔隙率和配位数等细观结构参数的变化特征和规律,并从细观角度分析了颗粒粒径对土样宏观剪切特性的影响机制。结果表明:具有不同平均粒径砂土的细观结构参数在剪切过程中存在显著差异,并且其细观参数差异主要集中体现在剪切带处;剪切力学特性的影响主要体现在抗剪强度和剪胀效应方面,砂土平均粒径越大,抗剪强度越高,剪胀效应越明显;具有不同平均粒径的砂土在剪切过程中土颗粒运动规律及剪切带形态变化特征存在一定的差异,平均粒径越大,剪切带内上跨式颗粒占比越大,剪切带厚度越大。
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基于组合权重与灰色关联度分析法的地铁深基坑开挖稳定性评价
郎秋玲, 王伟, 高成梁
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1823-1832.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190145
摘要 ( 24 )   [HTML] ( ) PDF(4032KB) ( 21 )  
伴随着城市的快速发展,地铁深基坑工程越来越多。在开挖过程中如何对其稳定性进行评价,是当前需要重点关注的问题。以成都地铁十七号线凤溪站深基坑支护开挖工程为依托,利用层次分析确定的主观权重与利用熵值法确定的客观权重计算获得组合权重,并与灰色关联度分析法相结合,通过现场数据采集并进行综合评判,客观评价地铁深基坑开挖的稳定性。结果表明,各监测项目对基坑稳定性的重要程度从大到小依次为桩顶水平位移(0.29)、地表沉降(0.24)、建筑物沉降(0.19)、桩顶沉降(0.18)、内支撑轴力(0.10),基坑稳定性综合评判结果等级为"非常好"。所建立的评价模型可为类似地铁深基坑开挖稳定性评价提供新的方法。
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季冻土区临水内、外拱护墙结构冻胀特征分析及治理
孙洪伟, 翟利杰, 任望忠, 傅汝进
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1833-1843.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200097
摘要 ( 12 )   [HTML] ( ) PDF(12251KB) ( 17 )  
为厘清季冻土区临水内、外拱护墙结构冻胀平位移冻害机理,测试隔离层防冻害装置的有效性,在20101110-20110531、20131110-20140531、20171110-20180531三个观测年内,以长春某湖泊临水内、外拱护墙结构为研究对象,选择内、外拱护墙结构和设隔离层防冻害装置的试验内拱护墙结构三者相对比,用钢尺量距法观测三者寒期的平位移状态。结果表明:内拱护墙结构出现倾斜、裂缝导致的内向冻胀平位移冻害,其内向平位移曲线随气温均呈"半驼峰型",对应观测年持续降温-持续低温-持续升温-正温时段,内向冻胀平位移呈减小-增大-减小-稳定残余的位移运动,诱因是平冻胀应力的生成-增长-减弱-消失作用;外拱护墙结构出现较小的外向冻胀平位移,外向冻胀平位移曲线均呈"波浪型",无冻害发生,冰凸拱平冻胀应力推动外拱护墙结构压缩冻土凹拱形成外向冻胀平位移,冻土凹拱限制了外向冻胀平位移发展;设隔离层防冻害装置的试验内拱护墙结构未发生平位移冻害,其内向冻胀平位移较自然冻胀的内拱护墙结构减小83.92%,较外拱护墙结构减小51.74%,表明隔离层防冻害装置防治冻胀平位移冻害有效。
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南京汤山地区地热水资源评价
吕雅馨, 骆祖江, 徐成华
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1844-1853.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190138
摘要 ( 32 )   [HTML] ( ) PDF(13656KB) ( 40 )  
为了准确规划和评价南京汤山地区地热水资源的可开采量,预测在规划开采条件下的地热水水位和水温的变化,在充分研究了汤山地区地热水系统水文地质特征的基础上,概化出南京汤山地区地热水系统的水文地质概念模型,建立了地热水非稳定渗流和热量运移三维耦合数学模型,模拟预测了降深不超过50 m时的地热水可开采量及其水位和水温的变化。结果表明:汤山地区现有14口地热水井的可开采量有所差异,最大为R08(温泉公司1#),开采量可达1 450.0 m3/d,最小为R11(中闻集团2#),开采量仅有125.0 m3/d,地热水的总可开采量为3.08×106m3/a;且随着开采的进行,地热水水位逐渐下降,各地热水井温度逐渐上升,上升幅度略有不同,年均水温上升2~3℃。
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基于遍历搜索算法的水文地质参数优化求解
邱淑伟, 吴亚敏, 柯昱琪, 闫佰忠
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1854-1861.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180323
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(3160KB) ( 20 )  
为了解决传统的Theis配线法在求参过程中无法利用全部抽水试验数据、手动配线效率较低、求参过程受人为主观因素影响较大等问题,利用抽水试验数据,以Theis公式和叠加原理为理论基础,以理论计算降深与实测降深的Nach-Sutcliffe效率系数值达到最大为目标函数,基于Matlab软件编程,再利用遍历搜索算法对导水系数(T)、贮水系数(S)在其对应范围内进行遍历,实现了水文地质参数的自动精确求解。将遍历搜索算法应用于2个抽水试验实例的水文地质参数求解,并与传统求参方法的计算结果进行比较分析。结果表明:利用遍历搜索算法求参的计算结果与传统求参方法的计算结果相近,表明利用遍历搜索算法求解水文地质参数有效可靠;2个抽水实例利用遍历搜索算法得到的参数对应的理论计算降深与实测降深的Nach-Sutcliffe效率系数值分别为0.996 5、0.970 8,且相比传统的求参方法而言更接近1.000 0,说明其拟合程度更好。
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电镀废水改进的CAFE处理工艺设计及案例
房春生, 王殿升, 推玥, 高晗博, 王菊
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1862-1869.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190203
摘要 ( 8 )   [HTML] ( ) PDF(3150KB) ( 21 )  
电镀园区废水处理过程中,由于园区企业难以做到彻底的分质分流,导致废水处理出现破络不彻底,次亚磷酸盐、氰化物等出现再络合与难降解等问题,同时,深度处理后,浓水需要进行深度处理,重金属离子浓度、总磷、总氮处理都存在难以达标的情况。本文根据企业电镀废水的典型水质和水量特征,研究设计了改进的CAFE处理工艺,详细论证了各工艺的处理过程、主要设备及相关设计参数,并将该工艺在南通某电镀园区电镀废水处理中进行了实际应用。运行的实践表明,该套设计方案污水处理运行稳定,最终出水的CODCr(化学需氧量)、NH4-N、总铬、六价铬、总镍指标的平均质量浓度分别为34.00、5.41、0.29、0.03、0.05 mg/L,均远远小于电镀废水的排放标准,达到了电镀废水的深度处理要求。
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地球探测与信息技术
强干扰区含噪电磁场的时空分布特征
周聪, 汤井田, 原源, 李广, 肖晓, 邓居智
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1870-1886.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190211
摘要 ( 17 )   [HTML] ( ) PDF(38066KB) ( 20 )  
噪声是限制电磁勘探应用效果的瓶颈之一,明确含噪电磁场数据的特征是强干扰区开展电磁法研究的首要问题。本文依据庐枞矿集区的干扰源调查及大量实测数据,通过对比不同条件、多种类型的电磁场数据,归纳了强干扰区电磁噪声源的主要类型,并总结了含噪电磁场数据的时间域、频率域及空间分布特征。结果表明:强干扰区噪声源可按多种形式进行分类;含噪电磁场数据在时间域常具有显著的形态、振幅、结构及相关性特征;时频谱常表现出不同的时间分段及频率分带特征;频域响应常呈分频带畸变特征,以"近源"型畸变最为典型;噪声影响的空间分布与场源类型、观测方位及地下结构等因素相关。
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大地电磁(MT)自适应有限元各向异性正演
冯凯, 秦策
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1887-1896.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190167
摘要 ( 9 )   [HTML] ( ) PDF(14156KB) ( 17 )  
电各向异性在自然界中普遍存在,特别是沉积盆地中的部分岩层经过压实变质作用,表现出很强的各向异性导电性,采用基于各向同性模型对实测资料进行正反演解释必然会造成困难甚至结果的错误,只有基于各向异性理论的正反演解释才更为合理准确。本文通过自适应有限元对大地电磁各向异性进行正演计算,分别模拟水平、垂直和倾斜各向异性介质在不同偏转角和主轴电阻率下的响应结果。结果表明:自适应有限元能够在后验误差的控制下得到合理的网格,使计算结果更加接近解析解;在各向异性介质中,大地电磁TE极化模式的视电阻率和阻抗相位与垂直于层面的电阻率无关;二维电各向异性结构中,大地电磁TM极化模式响应结果总是由主轴上的电阻率在y轴方向上的分量所决定。
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2019年5月18日松原M5.1地震构造机制分析
阮庆丰, 刘财, 刘俊清, 张宇, 郑国栋
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1897-1904.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190157
摘要 ( 15 )   [HTML] ( ) PDF(9498KB) ( 33 )  
基于区域地震台网的数字化波形资料,使用ISOLA方法对2019年5月18日吉林松原M5.1地震进行矩张量反演,研究地震的震源机制,并且收集了地震序列中ML2.5以上地震的震源机制解,采用FMSI(focal mechanism stress inversion)方法反演震中区构造应力场。结果显示:松原M5.1地震的矩震级为4.9,矩心深度为6 km,双力偶分量为91.5%,主压应力P轴方位角、倾角分别为76°和3°,主张应力T轴方位角、倾角分别为166°和16°,震源机制解显示典型的构造地震特征;震中区构造应力场理论应力轴σ1方位角、倾伏角分别为88.0°和0.9°,σ2方位角、倾伏角分别为178.2°和9.6°,σ3方位角、倾伏角分别为352.5°和80.4°,这一结果与区域构造应力场一致。推断认为区域构造应力场触发了2019年松原M5.1地震活动,地震震源机制解的北西向节面与震中区附近的第二松花江断裂现今活动性质完全一致,认为第二松花断裂可能是松原M5.1地震的发震断层。
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基于H/α分解原理的古河道信息提取——以松嫩平原西部地区为例
张森, 姜琦刚, 习靖, 宫昀迪
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1905-1916.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20200008
摘要 ( 10 )   [HTML] ( ) PDF(32038KB) ( 20 )  
古河道对于重现古气候、古生态环境变化有着重要的意义。极化合成孔径雷达(SAR)数据以散射矩阵的形式记录了地物的后向散射信息,能有效地识别隐伏的古河道信息。本文以古河道发育的松嫩平原西部作为研究区域,选取Sentinel-1双极化数据(VV-VH)作为数据源,通过VV-VH双极化模式下的H/α分解处理,构建了由散射熵H与散射角α构成的二维H/α平面。依据雷达波在古河道充填沉积物中发生体散射以及在古河床底界面发生二次散射,并且体散射功率大于二次散射功率,确定了古河道散射类型属于H/α平面上的高熵多次散射。结合此特征与Sentinel-2影像,最终对研究区内的古河道信息进行了提取。研究表明,通过VV-VH双极化模式下的H/α分解方式可以提取到在Sentinel-2影像上无明显特征的古河道信息。
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内蒙古新城子盆地铀及多金属矿产勘查遥感应用
吴燕清, 王世成, 丁园, 王文正, 余弘龙, 王青, 李杨
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1917-1928.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190071
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(17591KB) ( 19 )  
内蒙古新城子盆地位于大兴安岭南端及扎兰屯火山岩型铀成矿远景带南端,盆地内中生代火山活动频繁且强烈,区域断裂构造发育,主要发育火山岩型铀矿化,目前已发现小型火山岩型铀矿床1处、铀矿点2处、矿化异常点20余处,成矿潜力较大。研究区基岩出露较好,利于开展遥感铀矿勘查工作。笔者利用遥感数据对研究区进行了构造解译及蚀变信息提取,依据高分一号数据,初步厘定了研究区以NE、NW、近EW、近NS向4组线性构造为构造格架的特征;根据Landsat ETM数据提取了铁染、羟基等蚀变信息,缩小找矿范围,并开展铀矿地质调查及钻探查证工作;最后依据多源地学信息进行成矿预测,圈定胡斯台北、巴彦尔灯、五间房以及任家营子东4处成矿远景区。钻探揭露胡斯台北远景区多金属工业孔1个、五间房远景区铀工业孔2个。
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基于极限学习机的遥感地球化学反演模型
孙立影, 杨晨, 赵海士, 常志勇
吉林大学学报(地球科学版). 2020 (6):  1929-1938.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190209
摘要 ( 37 )   [HTML] ( ) PDF(8062KB) ( 25 )  
地球化学勘查研究涉及大量采样工作,但在工作环境恶劣人们难以到达的地区,大范围、大比例尺的地球化学数据极难获取。本文基于极限学习机(ELM)构建遥感地球化学反演模型,弥补因为区域数据不足导致的找矿工作困难。依据偏最小二乘回归(PLSR)方法选取与地球化学数据相关性强的遥感影像成分,并根据极限学习机建立地球化学数据与遥感影像之间的非线性对应关系来获取未知地球化学异常,以此来指导找矿工作。实验中,选取研究区铜元素1:20万土壤地球化学数据与Landsat 8 OLI遥感影像进行反演分析。实验结果表明,基于ELM的遥感地球化学反演所取得的异常分布与已知矿点具有很好的对应度,验证了本文所提出模型的有效性。
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