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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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2019年, 第49卷, 第3期 刊出日期:2019-05-26
上一期   
地质与资源
塔里木盆地塔中—顺托果勒地区奥陶系良里塔格组碳酸盐岩颗粒滩沉积特征
鄢伟, 张光学, 樊太亮, 夏斌, 高志前, 张莉, 杨振, 强坤生
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  621-636.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170307
摘要 ( 45 )   [HTML] ( ) PDF(15992KB) ( 38 )  
塔中-顺托果勒地区奥陶系颗粒滩具有良好的油气资源前景。本文介绍了碳酸盐岩颗粒滩的定义和研究概况。通过镜下薄片分析将该地区良里塔格组碳酸盐岩颗粒滩主要划分为3类,并明确了3类颗粒滩的微观沉积特征。颗粒滩主要类型为:内碎屑滩、生物碎屑滩和鲕粒滩,所含的主要颗粒类型分别是内碎屑(砂屑为主,含砾屑)、生物碎屑和鲕粒,多为亮晶胶结,反映了高能水动力环境,由于迁移作用颗粒时常会相互伴生。另外,也发现了在低能环境中发育的复鲕和中-高能水动力环境下的藻粒;藻粒常常会与内碎屑颗粒、生物碎屑颗粒伴生,规模不大,多形成于中-高能水动力环境下的碳酸盐岩潮坪环境或台缘缓坡带。通过连井对比分析可以得出,良里塔格组可以划分为3个三级层序,海侵体系域主要以薄层退积为主,高位体系域以厚层加积为主。最后,本文结合颗粒滩的展布特征建立了该地区良里塔格组颗粒滩沉积模式。
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低渗透储层孔隙结构影响因素及其定量评价——以准噶尔盆地金龙2地区二叠系上乌尔禾组二段为例
单祥, 郭华军, 郭旭光, 邹志文, 李亚哲, 王力宝
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  637-649.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170330
摘要 ( 24 )   [HTML] ( ) PDF(29358KB) ( 18 )  
利用薄片、扫描电镜、物性及压汞等资料,对金龙2地区三叠系上乌尔禾组二段(P3w2)低渗(含砾)砂岩储层孔隙结构及其影响因素进行了研究。结果表明:①乌二段属于低孔低渗储层,根据压汞曲线参数特征,将其孔隙结构划分为三类。②成岩作用控制了储层孔隙结构,定量计算结果表明,乌二段视压实率平均为53.54%、视胶结率平均为47.53%、视溶蚀率平均为13.84%、视微孔隙率平均为60.67%,表现为中等压实、中-强胶结、弱溶蚀、微孔发育等特征;压实作用、胶结作用、微孔隙发育主要控制储层孔隙结构的形成。③引入成岩综合指数来定量表征各种成岩作用的综合强度,其与储层孔隙结构参数(排驱压力、分选系数)以及储层品质因子(RQI)具有较好的统计相关关系,Ⅰ类储层成岩综合指数大于8%,Ⅱ类储层成岩综合指数为2%~8%,Ⅲ类储层成岩综合指数小于2%。因此,可以利用成岩综合指数定量评价储层孔隙结构。
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辽西北票盆地中侏罗统海房沟组砾岩沉积特征与成因
赵佳琦, 高有峰, 刘海波, 王清斌, 张艳, 王璞珺
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  650-661.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180071
摘要 ( 43 )   [HTML] ( ) PDF(38441KB) ( 22 )  
通过对总长2 705 m两条剖面的实测、40块薄片鉴定、419个砾石统计及其粒度分析,确定了辽西地区北票盆地中侏罗统海房沟组砾岩的沉积特征及成因。研究表明:辽西北票盆地海房沟组主要岩性为一套冲积扇相的复成分砾岩,并夹一套喷溢相下部亚相安山质角砾熔岩和另一套爆发相空落亚相安山质角砾凝灰岩、热碎屑流亚相安山质角砾凝灰熔岩;海房沟组沉积物源来自研究区SSW向的太古宇变质岩及结晶基底和下侏罗统兴隆沟组火山岩的全面快速隆升剥蚀。结合构造背景,通过对北票组与海房沟组界线的研究和岩性岩相的鉴定,确定海房沟组冲积扇相的复成分砾岩是燕山运动二期挤压伸展构造运动的重要产物,两套中酸性火山岩的出现是两次火山喷发的重要标识。
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地球化学温标估算长白山地热系统热储温度
单玄龙, 蔡壮, 郝国丽, 邹欣彤, 赵容生
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  662-672.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180067
摘要 ( 39 )   [HTML] ( ) PDF(8079KB) ( 19 )  
长白山地区地热系统的研究目前还处于初级阶段,热储温度仍然是具有争议的问题。为进一步明确其高温地热成因机理,本文对该区域的4个温泉点与2口地热井进行了离子及气体组分测定与分析,并应用地球化学温标估算了热储温度。Na-K-Mg三角图和部分矿物IS值指示长白山地区地热水与围岩未达到水岩平衡状态,稀释作用明显,仅石英、玉髓和部分含Ca2+矿物达到饱和并发生沉淀。根据本文及前人的研究,研究区同时存在高温喷气孔、高ρ(Cl-)水和高ρ(SO42-)水,这符合White汽-液分离模式提出的地热地表显示组合,因此推断长白山地区下部流体发生汽-液分离作用(沸腾)且地热系统为双相地热系统。由于双相地热系统的存在制约了水化学温标与部分气化学温标在研究区热储温度估算中的应用,因此本文结合研究区气组分特征,选取CO2/H2温标作为可靠温标,估算出热储温度在234.5~284.7℃之间。将长白山天池地区地质特征与地热流体特征结合,建立了长白山地区地热成因模式。
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吉林敦化松江河地区中生代似斑状花岗岩成因和形成环境:元素、Hf同位素和锆石U-Pb年代学证据
鲁倩, 孙景贵, 安久海, 韩吉龙, 褚小磊
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  673-689.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180271
摘要 ( 16 )   [HTML] ( ) PDF(30049KB) ( 6 )  
花岗岩是陆壳的重要组成部分,它是揭示地壳演化地球动力学过程的主要对象之一。为了揭示夹皮沟-海沟构造带的中生代地质演化,本文系统地开展了该带中段松江河地区花岗岩体内部产出的似斑状花岗岩的野外地质调查、岩相学、单颗粒锆石U-Pb同位素年代学、全岩元素、Hf同位素地球化学的研究。研究结果揭示:岩石呈粉红色、普遍发生较强的糜棱岩化作用,发育糜棱叶理构造;获得岩浆锆石的U-Pb同位素谐和年龄为217~169 Ma;加权平均年龄为(169.6±1.8) Ma(n=9,MSWD=1.3);主量元素呈现高硅(71.18%~71.99%)、富碱(8.54%~8.93%)、贫镁(0.42%~0.52%)、贫钙(0.93%~1.38%)特征,并且A/NK>1.0,A/CNK<1.1;微量元素呈现低Rb、Zr和高Sr、Ba等质量分数,高Sr/Y和(La/Yb)N特征;稀土元素表现轻稀土元素富集、重稀土元素亏损和较弱Eu的正异常特征;获得锆石原位176Yb/177Hf值为0.010 517~0.050 159,176Lu/177Hf值为0.000 476~0.001 784,176Hf/177Hf为0.282 310~0.282 457,对应的锆石εHft)值为-12.7~-7.5,二阶段模式年龄为2 792~2 325 Ma。上述特征揭示,松江河地区中生代似斑状花岗岩属准中等分异、同碰撞向伸展转换的Ⅰ型花岗岩,原始岩浆起源于新太古代陆壳重熔作用,岩浆就位发生在中侏罗世早阶段;它记录了燕山期早侏罗世古太平洋板块向欧亚大陆之下俯冲的挤压陆壳活化产生岩浆,并于中侏罗世地壳伸展岩浆上升过程中经岩浆结晶分离作用而产生的中等分异岩浆结晶形成,成岩后于晚侏罗世遭受了韧脆性构造作用改造。
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东天山觉罗塔格带东段早志留世中酸性侵入岩的年代学、地球化学及构造意义
于介禄, 于介江, 杨万志, 张元厚, 郭秀玮
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  690-708.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180240
摘要 ( 23 )   [HTML] ( ) PDF(10851KB) ( 18 )  
为了确定东天山觉罗塔格带东段玉海地区中酸性侵入岩的形成时代、源区性质及其构造属性,本文对该区中酸性侵入岩进行了系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、全岩地球化学以及Sr-Nd同位素分析。2个样品中的锆石在CL图像上具明显振荡环带,Th/U值为0.28~0.59,指示其岩浆成因。对岩浆锆石定年结果表明,它们主要形成于早志留世(433.2~431.2 Ma),代表了寄主岩石的形成时代。样品w(SiO2)=57.88%~69.01%,w(Na2O)=3.46%~5.07%,w(K2O)=0.50%~1.65%,Na2O/K2O=4.26~6.79,Mg#=45.1~52.3,A/CNK=0.89~1.00;稀土配分模式呈右倾型,LREE/HREE=5.55~11.47,(La/Yb)N=4.18~13.54,δEu=0.82~1.25;在微量元素蛛网图上表现为大离子亲石元素(Ba、U、K、Sr等)相对富集和高场强元素(Th、Ti、Nb、Ta)相对亏损;全岩εNdt)值介于6.1~7.0之间。研究表明,早志留世中酸性侵入岩的岩浆源区主要为年轻地壳物质,结合火成岩的组合特征、岩浆作用性质以及区域构造演化历史,认为早志留世中酸性侵入岩形成于康古尔洋板片向北(吐-哈地块)俯冲的活动大陆边缘环境,从而将康古尔大洋板片北向俯冲的时限追溯至早志留世。
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内蒙古红山子地区新太古代变质侵入岩年代学及地球化学特征
王春光, 董晓杰, 徐仲元, 任云伟, 王文龙, 陈煜嵩
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  709-726.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180266
摘要 ( 16 )   [HTML] ( ) PDF(22147KB) ( 13 )  
华北克拉通西部陆块阴山地块花岗-绿岩带中出露的花岗岩类型比较复杂,研究其类型、成因及其与绿岩带之间的联系,对于探讨花岗-绿岩带的形成和演化有重要意义。本文对内蒙古三合明铁矿西侧红山子地区的花岗-绿岩带进行了研究。其不仅包含有大量的变质科马提岩、科马提质玄武岩和拉斑玄武岩等绿岩带的表壳岩,而且发育着多种变质侵入岩。研究表明,区内与绿岩带相关的侵入岩主要有3种,即变质英云闪长岩、变质花岗闪长岩、变质花岗岩,本文对其中的变质英云闪长岩和变质花岗岩两种岩石进行了地球化学和锆石测年的研究。变质英云闪长岩是一套富铝、低钾、贫铁镁和稀土元素强烈分异的太古宙高铝型TTG岩,SHRIMP锆石U-Pb测年为(2 534±7) Ma(MSWD=1.3),与研究区南部的赞岐岩和TTG的年龄相同;而变质花岗岩具有高硅、富碱,低铁、镁、钛、锰的特点,是一套钙碱性的过铝质岩石,SHRIMP锆石U-Pb测年为(2 509±7) Ma(MSWD=1.5),野外地质现象表明变质花岗岩明显地侵入到区内的绿岩地层和变质英云闪长岩之中。研究发现变质英云闪长岩形成于板块俯冲时TTG岩系岩浆弧构造环境,而变质花岗岩成因则可能与加厚地壳中变沉积岩的熔融有关。
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系统矿物学数据特征分析及数据库建设
董晋琨, 杨眉, 吴志远, 秦善, 王雨薇
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  727-736.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180064
摘要 ( 25 )   [HTML] ( ) PDF(1893KB) ( 15 )  
在大数据及信息共享时代,迫切需要构建系统矿物学数据库,为地学及相关领域的科技创新、人才培养及公众提供共享服务。本文通过系统矿物学理论和国家级数据库建设实践经验,提出了系统矿物学数据中矿物种的分级、分类、编码和矿物名称、化学成分、晶体形态、晶体结构、物理性质、化学性质以及矿物的成因和产状等基本数据项的构建方法和规范;设计了用于建立数据库的数据字典、数据类型和功能模块;介绍了系统矿物学数据库发布的软硬件环境以及整体技术架构,并在国家科技基础条件平台应用实践;最后探讨了矿物学数据挖掘和维基理念与技术在矿物学大数据库建设中的应用。
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朝鲜平南盆地叠加褶皱构造特征
金炳成, 刘永江, 卞昌男, 朴明华
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  737-745.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180023
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(8445KB) ( 9 )  
对于朝鲜平南盆地沉积盖层内发育的倒转褶皱,过去一般认为是直立褶皱的次级从属褶皱。通过对平南盆地内倒转褶皱发育区详细的地质调查,结合煤炭开发过程中获得的地质及钻探资料,提出平南盆地内叠加褶皱的主要识别标志为:地质平面图上呈现不同类型的两组褶皱脊线的交叉;倒转褶皱的轴面被直立褶皱改造弯曲;直立褶皱的两翼发育的倒转褶皱表现为两组牵引褶皱。查明了平南盆地存在3个阶段的褶皱构造:第一阶段为东西向的倒转褶皱,形成于印支期;第二阶段褶皱为东西向的直立褶皱,形成于早燕山期;第三阶段褶皱为北北东向的直立褶皱,形成于晚燕山期。
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地质工程与环境工程
基于邻域粗糙集和支持向量机的固结系数预测
尹超, 周爱红, 袁颖, 王帅伟
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  746-754.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170238
摘要 ( 15 )   [HTML] ( ) PDF(3684KB) ( 6 )  
采用邻域粗糙集和支持向量机建立滹沱河某地区软土固结系数的预测模型。基于自行改装的渗透固结仪,利用公式法确定不同压力下的固结系数。通过室内试验确定土体的指标参数,采用邻域粗糙集对该指标参数进行属性约简,将约简后的指标参数作为影响因素,分别建立支持向量机和神经网络的固结系数预测模型,预测未知样本的固结系数,并与实测值进行对比。结果表明:公式法可以准确客观地确定固结系数;支持向量机和BP神经网络建立的该地区软土固结系数预测模型均可以预测区域内未知点的固结系数,且支持向量机方法的预测精度比神经网络方法的预测精度提高了约10%。本文提出的方法直接从实验数据出发,通过易获取的影响因素建立特定地区固结系数预测模型,并可预测该区域其余未知点的固结系数。
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超声波振动下不同应力条件对岩石强度影响的试验
尹崧宇, 赵大军
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  755-761.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180192
摘要 ( 17 )   [HTML] ( ) PDF(2599KB) ( 5 )  
振动有助于碎岩,以往关于振动碎岩机理的研究大多在低频率段展开。为填补超高频率段下振动碎岩机理的空白,采用单轴动静组合加载模式,开展了超声波振动下不同应力条件对岩石强度影响的试验研究,其中超声波振动频率为20 kHz,预压范围为100~500 N。研究结果表明:当预压小于200 N时,岩石内部应力状态无法满足强度准则,岩石强度下降不明显;当预压大于等于200 N时,岩石强度随振动时间的增加而逐渐降低且存在最优预压力值(400 N)使得岩石强度最低。缩短振动频率与岩石固有频率的差值有利于提高超声波振动碎岩效率。
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基于环境同位素技术的河水补给研究——以沈阳黄家傍河水源地为例
苏小四, 高睿敏, 袁文真, 鹿帅, 苏东, 张丽华, 孟祥菲, 左恩德
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  762-772.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170322
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(7507KB) ( 13 )  
河水入渗补给是傍河水源地的主要补给来源,确定河水补给强度对于促进水源地长期安全的开采具有十分重要的意义。以沈阳黄家水源地为研究区,通过对比研究区河水、地下水的水化学及氢氧稳定同位素特征,分析了水源地地下水的补给来源及强度。结果表明:傍河水源地地下水主要接受河水的入渗补给和区域地下水的侧向补给;受河床沉积物和含水介质的岩性及结构在空间上的差异影响,河水入渗补给后在向地下水位漏斗中心流动的过程中具有浅层和深层两条地下水流路径,深层地下水与河水的水力联系更为紧密;河水对地下水的补给强度具有明显的时空变化特点,表现为雨季河水入渗强度明显大于旱季,并且随着与辽河距离的增加,水源地地下水获得的河水补给量呈逐渐减小的趋势。
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地表暖化影响下温度示踪地下水流速方法
董林垚, 任洪玉, 雷俊山, 刘纪根
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  773-783.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170304
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(5951KB) ( 10 )  
为构建温度示踪方法测算地下水流速技术体系,并应用于区域地下水资源评价,基于最小二乘法和垂向一维非稳定流水-热运移方程数值解法,提出地表暖化情形下地下水流速计算方法,并对雷州半岛东北部地下水流速进行测算。结果表明:研究区域地下水补给速度为0.796 m/a,入渗以西北部降水和运河渗漏为主;地下水排泄速度为0.269 m/a,排泄入海主要发生在东海岛、南三岛和硵州岛附近。温度示踪解析区域地下水流动情况与地下水位分布情况基本一致,观测和计算地温数据具有较强相关性(R2>0.50)和较低均方根误差(均值0.748),表明提出方法率定得到的地下水流速具有较强的可靠性。参数敏感性分析结果表明,地质体热扩散率和地表温度均对地温计算结果产生较明显的影响,参数的准确率定对利用地温计算地下水流速十分重要。
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基于模拟-优化模型的山东羊庄盆地地下水可开采量研究
付晓刚, 唐仲华, 刘彬涛, 蔺林林, 卜华, 闫佰忠
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  784-796.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180083
摘要 ( 26 )   [HTML] ( ) PDF(11288KB) ( 15 )  
为了准确量化与优化地下水水源地开采量,在分析山东羊庄盆地水资源分布特点、开发利用现状及存在问题的基础上,以区域经济发展和水资源可持续利用为前提,通过地质、水文地质资料的整理分析,建立起整个盆地地下水流概念模型;采用Visual Modflow模拟软件,并与优化模型软件Ground-Water Management Process(GWM)相耦合,以水源地开采量最大为目标,以水位不低于限定的控制水位为约束条件,评价出盆地最大可开采量为5 730万m3/a;进而确定出宋屯、后石湾、南庄、魏庄、西石楼、许坡、龙山头、羊庄、东于、段庄以及王杭水源地的优化开采量分别为0.18万、1.40万、2.56万、1.86万、3.80万、1.70万、0.40万、0.40万、0.50万、1.40万和1.50万m3/d。
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增强型地热系统不同注采井网参数分析
樊冬艳, 孙海, 姚军, 李华锋, 严侠, 张凯, 张林
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  797-806.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170309
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(8311KB) ( 8 )  
针对增强型地热系统中水通过复杂裂缝系统提取干热岩储层热量的过程,基于离散裂缝网络模型热流耦合构建了增强型地热系统的解析模型,利用Laplace变换得到了干热岩储层解析解,分析了在五点井网开采下注采井网参数对出口端温度及热提取的影响。研究结果表明:不同裂缝网络和井网模型下出口端温度下降幅度和热突破的时间不同;在相同裂缝网络下,井距越大,热突破时间越晚,当井距分别为50.0、100.0和150.0 m时,热突破时间分别为2.0、5.2和15.0 a;注水速率越小,温度下降越慢,当注水速率分别为0.1,0.2和0.3 kg/s时,生产20.0 a,温度下降幅度分别为53.0,34.5和26.8℃;通过正交实验分析方法得到注采参数中井距影响最大,其极差为13.15,其次为注水速率和注水温度,井网模型影响最小。
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溶液和温度作用下膨润土防水毯的渗透性能
何俊, 王小琦, 颜兴, 万娟, 朱志政
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  807-816.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20170279
摘要 ( 14 )   [HTML] ( ) PDF(8265KB) ( 6 )  
以颗粒状和粉末状膨润土防水毯(GCLs)为对象,运用GDS(global digital systems)全自动渗透仪开展渗透试验,研究CaCl2溶液作用下GCLs渗透性能的温度效应,初步探讨其机理。试验表明:当水化液为0.05 mol/L的CaCl2溶液时,两种GCLs渗透系数随温度升高呈现增大趋势;当水化液为去离子水时,颗粒状GCL渗透系数随温度升高而减小,粉末状GCL渗透系数随温度升高而增大。去离子水情况下,膨润土吸附结合水量随温度升高而减小;CaCl2溶液作用下,吸附结合水量较去离子水情况大幅降低。当CaCl2溶液浓度一定时,膨润土膨胀指数随温度升高而略有增大;当温度一定时,膨润土膨胀指数随CaCl2溶液浓度升高而显著减小。以去离子水进行试验时:颗粒状和粉末状GCLs渗透系数随温度的变化主要影响因素为凝胶态蒙脱石数量,其次为流体黏滞系数和吸附结合水量;颗粒状GCLs膨润土孔隙结构越不均匀,凝胶态蒙脱石数量的影响就越显著,导致渗透系数随温度升高而减小、固有渗透率随温度升高显著降低。以CaCl2溶液进行试验时,两种GCLs渗透系数随温度变化的主要受流体黏滞系数和吸附结合水量的影响,而受凝胶态蒙脱石数量的影响较小。孔隙溶液性质、温度和膨润土类型均对GCLs的防渗性能具有重要影响。
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基于综合等级划分方法的土地质量地球化学评价——以吉林省乌拉街镇为例
单承恒, 王政, 史长浩
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  817-829.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180069
摘要 ( 19 )   [HTML] ( ) PDF(10583KB) ( 7 )  
采用图斑+网格化布样以及"S"型采样方法,采集表层土壤、灌溉水、大气干湿沉降物、农作物等样品677件,依据综合等级划分方法对吉林省乌拉街镇一带开展了土地质量地球化学评价,评价面积为153 km2。结果表明:评价区土地质量地球化学综合等级一等的约占全区面积的49.32%,二等占21.94%,三等占28.38%;该区玉米中重金属元素Cr,Cu,Zn,As,Cd,Hg,Pb质量分数分别为<0.87,0.91~2.60,15~27,<0.050,0.003~0.018,<0.010,<0.050 mg/kg,均符合国家标准;土壤酸碱度变化范围为4.43~8.09,平均值5.48,土壤酸化问题严重,酸性土壤占全区的78%,强酸性土壤占15%。该区综合土地质量为优良水平,对农作物种植较为适宜;但是,土壤酸化以及硼缺乏(0.35 mg/kg,处于4级水平0.2~0.5 mg/kg)问题应引起足够重视,亟待采取有效措施加以防治。
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地球探测与信息技术
基于Hartley变换的归一化总梯度法
张雅晨, 刘财, 陈光宇
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  830-836.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180274
摘要 ( 23 )   [HTML] ( ) PDF(7036KB) ( 6 )  
归一化总梯度法对下半空间的重力总梯度模进行归一化计算,从而利用极值来获得地质体的分布,但现有计算方法存在计算精度较低的问题,并且计算结果不太稳定。本文采用Hartley变换,并引入新的余弦滤波因子,实现重力归一化总梯度,来压制高频干扰;此外,针对计算过程中下延深度越大干扰越严重的弊端,将余弦滤波因子的幂次设计为随深度变化的函数,从而获得更加稳定的计算结果。模型试验和在玲珑金矿区采空区的实际数据结果表明,所提出的重力归一化总梯度法具有计算速度快、精度高、稳定性强等优点。
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基于车载重力测量平台的城市地下空洞快速探测
王新月, 刘杰, 孙澎勇, 陈科, 李军
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  837-844.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180201
摘要 ( 22 )   [HTML] ( ) PDF(3175KB) ( 9 )  
为了解决现有静态重力测量在城市地下空洞探测时存在工作难度大、效率低等问题,本文提出了基于车载重力测量平台的城市地下空洞快速探测方法。采用国产高精度捷联式重力仪SAG搭建车载移动重力测量平台,在长春卫星广场附近进行动态重力测量试验。首先对测得数据进行楼房干扰校正;之后采用基于传统极值点深度估计(depth from extreme points,DEXP)方法改进的比值DEXP方法进行重力异常数据深度成像;最后采用Tilt梯度法对位场数据进行边界识别。选取轻轨站附近两条测线进行研究,得出测线在700~1 300 m区域附近存在负值异常,在800和1 000 m附近最佳深度分别是24和28 m,构造指数分别为0.18和0.06;经分析符合实际地下轻轨站空洞类型和所在范围,验证了车载移动平台重力测量在城市地下空洞探测中展开的可能性和有效性。
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基于数学形态学的位场数据边缘增强方法
张建民, 胡英飒, 曾昭发, 杜威, 张领, 槐楠, 胡志鹏
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  845-856.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180202
摘要 ( 21 )   [HTML] ( ) PDF(7640KB) ( 11 )  
位场数据边缘增强对于地质构造研究和矿床勘查具有重要意义。现有的边缘增强方法多数基于位场数据的导数构建,往往存在对噪声敏感的缺点,且处理结果中常有虚假边界的出现。本文基于数学形态学良好的形状分析和噪声压制性能,通过数学形态学基本算子的组合叠加,提出了一种新的位场数据边缘增强方法。该方法容易实现,且不需要计算位场数据的水平和垂向导数。板状体模型试验结果表明,该方法能有效地对重力异常和化极后的磁异常数据进行边缘增强。针对三维模型试验中正负异常同时存在的情况,相比以往几种方法,该方法输出的边缘更清晰且没有额外边缘的产生,并表现出更强的抗噪能力。最后将该方法和以往几种方法应用到老挝万象地区实际重力异常数据的处理中,结果显示该方法刻画出的边缘更加连续清晰;同时结合以往地质资料,推断了成矿的有利部位。
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基于磁通门估计的航磁补偿快速处理方法
赵肖, 郑孝诚, 焦健, 于平, 董向欣
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  857-864.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20190010
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(5392KB) ( 13 )  
航磁补偿飞行中,飞机姿态变化产生的磁场严重影响航磁数据精度。为了补偿飞机产生的磁干扰,基于Tolles-Lawson方程建立补偿模型,其中关键是计算方向余弦值;采用Leach提出的基于三轴磁通门解算方向余弦方法建立航磁补偿系统;依据当地水平坐标系与飞机坐标系之间的旋转关系,建立了机载三轴磁通门数据的理论模型解算方向余弦,从而验证了该补偿方法的有效性。将该方法运用到云南某实验场地的航磁补偿数据中,并选择标准差作为评价补偿效果的指标,得到补偿质量满足规范要求,说明基于磁通门估计的航磁补偿方法是有效的。
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龙门山断层破裂的频率非平稳特性
李启成, 郭雷, 何书耕, 齐庆杰
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  865-871.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180087
摘要 ( 25 )   [HTML] ( ) PDF(14608KB) ( 8 )  
为研究地震过程中的频率非平稳特性,对近年来龙门山断层发生的两次大地震:汶川大地震和芦山大地震的近断层地震记录进行频谱分析。结果表明:相对于芦山地震有较大走向滑动分量的汶川地震,大多数位于汶川地震断层滑动前方的台站接收到更高的频率成分,位于断层滑动后方的台站接收到的地震波频率较低;尽管芦山地震断层相对汶川地震有较小的走向滑动分量,但仍然可以得出与汶川地震相同的结论,不同的是虽然芦山地震沿断层面向上方向分量大,但是其同一台站东西、南北、竖直三方向分量记录幅值相当。把芦山地震三分量记录变换到走向和沿断层面向上方向,证实了沿断层面向上方向高频成分更丰富。在断层滑动前方接收到的地震波频率较高,在断层滑动后方接收到的频率较低,这正是多普勒效应影响的结果。由于多普勒效应的客观存在,其对频率非平稳特性的影响与震源、传播路径和场地效应一样具有普遍性;所以,工程场地接收到的地震波的频率不仅取决于震源、传播路径、场地效应,还取决于断层滑动速度(多普勒效应)。
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基于主成分分析法与Bayes判别法组合应用的火山岩岩性定量识别:以渤海海域中生界为例
叶涛, 韦阿娟, 黄志, 赵志平, 肖述光
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  872-879.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180004
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(4148KB) ( 18 )  
渤海海域中生界火山岩岩石类型复杂多样,且同一岩性受岩石成分、结构差异的影响,因此岩石物理响应特征存在较大差异,为岩性识别增加了难度。本文通过对研究区大量取心资料、壁心资料以及薄片资料的岩电分析,优选出对岩性响应敏感的自然伽马(GR)、补偿中子(CNL)、密度(DEN)、声波时差(AC)以及原状地层电阻率(Rd)等5条曲线。基于主成分分析法,构建了F1-F5共5个综合变量,其中F1F2方差贡献率占总贡献率的81.4%,可作为两个主成分有效地反映5个变量的信息。针对主成分信息,利用Bayes判别法,构建了不同岩性的定量解释模型,对研究区9种火山岩进行了岩性识别。对取心井段的回判结果显示,基于主成分分析与Bayes判别的联合识别方法较常规交会图法在岩石成分及结构的识别精度方面均有较大程度的提高。该方法的提出对研究区成像测井、元素测井资料缺少井段的火山岩岩性识别具有重要借鉴作用。
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独山城地区多元信息干热岩预测模型
吴云霞, 吕凤军, 邢立新, 刘新星
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  880-892.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180092
摘要 ( 16 )   [HTML] ( ) PDF(8513KB) ( 14 )  
针对干热岩勘查靶区不好确定的问题,以遥感技术为主导,辅以航磁、钻探、水文勘查技术,在上黄旗-乌龙沟断裂岩浆活构造带中南段——独山城地区尝试性开展干热岩资源勘查工作,在分析12种勘查地质数据特征的基础上,建立了独山城地区多元信息干热岩预测模型。通过地层、岩体、环形构造、线性构造遥感解译,推测研究区存在隐伏岩体,挤压形构造应力场控制岩体规模,岩体最大规模460 km2,航磁负异常佐证隐伏岩体;依据遥感热异常和水热蚀变异常推测地下存在热源,温泉、地热田、107.1倍空气氦体积分数、航磁负异常均佐证地下热源及高放射性的存在;初步估算地温梯度均值为3.87℃/hm;遥感地层解译盖层为中-新太古代、古元古代变质岩和中-新元古代沉积岩。独山城地区干热岩地质特征优于蔺文静初步建立的干热岩地热资源开发地热地质学标准,推测深部存在高放射性产热型干热岩资源,断裂交汇处为地下热水储集、排泄的最有利部位,并存在水热蚀变。建议进一步开展物探、深部钻探及温泉查实工作。
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基于Landsat 8的辽宁弓长岭区遥感蚀变信息提取
贺金鑫, 姜天, 董永胜, 韩凯旭, 马宁, 熊玥
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  893-901.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180093
摘要 ( 27 )   [HTML] ( ) PDF(24548KB) ( 9 )  
在详细解读辽宁弓长岭区Landsat 8影像数据的基础上,结合矿物光谱理论和弓长岭地区(地表植被覆盖严重)的基础地质资料,采用主成分分析法与比值法相结合的方式对该区2017-05和2017-08两个时段的Landsat 8多光谱遥感数据的蚀变异常信息进行了提取。结果表明:利用主成分分析法与比值法相互结合所形成的波段组合比单独运用主成分分析所提取的蚀变异常信息更加明显;此次研究中2017-05数据所提取出的羟基蚀变信息及2017-08数据所提取的铁染蚀变信息主要分布于弓长岭一矿区、二矿区、三矿区和独木-八盘岭矿区地表出露矿体的外围。这也说明将主成分分析法与比值法相结合对于植被覆盖严重区域的蚀变信息提取仍具有较好的效果。
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基于Gauss-Chebyshev积分的道路平曲线计算
郑连林, 姚连璧
吉林大学学报(地球科学版). 2019 (3):  902-908.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20180304
摘要 ( 18 )   [HTML] ( ) PDF(2064KB) ( 6 )  
道路平曲线坐标计算中可能会采用线元法,其中线元类型有直线、圆曲线和缓和曲线。本文采用改进的线元表对平曲线数据进行预处理,讨论了Gauss-Chebyshev积分公式的应用并通过数值计算实验研究了高斯点数量对待定点计算的影响,在此基础上使用Gauss-Chebyshev积分方法和5点改进型Gauss-Chebyshev积分方法解决平曲线计算中的定积分计算问题。为验证Gauss-Chebyshev积分的计算效果,选取某铁路一段平曲线作为计算数据,指定16个临近点作为数值实验对象,实验结果显示反算所得各点里程和偏距与起始给定的数值一致。
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