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吉林大学学报(地球科学版)
ISSN 1671-5888
CN 22-1343/P
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编 辑:蒋 函 王晓丽
    刘 莉 刘宇轩
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1.

松辽盆地中央坳陷区储层岩性智能识别方法

王婷婷, 孙振轩, 戴金龙, 姜基露, 赵万春
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1611-1622.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220304
摘要2471)      PDF(pc) (6115KB)(56)    收藏

岩性信息的识别分类对油气储层分类以及储层岩石可压性评价具有重要意义。本文根据对深度学习网络U-Net进行改进,结合松辽盆地中央坳陷区实验数据进行对比和验证,提出了一种更适合测井数据的特征注意力融合网络(feature attention fusion Unet, FAF-Unet)。测井数据主要通过敏感性分析的方式选择特征参数(自然电位,声波时差,光电吸收截面指数,井径,密度,自然伽马以及深、浅侧向电阻率等),分析储层岩石岩性。FAF-Unet是一种融合残差块和通道注意力机制的网络,残差块可以更好地保留深度方向低级特征的数据,而通道注意力机制可以弥补竖向卷积时忽略横向通道之间联系的问题。分别对比了支持向量机、决策树、U-Net、添加有效通道注意力(efficient channel attention, ECA)机制的U-Net(ECA-Unet)、添加残差块的U-Net(Res-Unet)以及同时添加ECA和残差块的FAF-Unet 6种识别方法的准确率和召回率,结果表明,FAF-Unet的准确率与召回率均达到89.00%以上,在6种识别方法中识别效果最佳,且准确率与召回率的波动范围更小。

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2.

基于Debye模型的时间域航空电磁激电效应正演模拟

张鑫崇, 殷长春
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1573-1581.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220244
摘要2465)      PDF(pc) (3666KB)(53)    收藏

时间域航空电磁法是一种高效的地球物理勘查方法。由于激电效应的存在,晚期道电磁数据经常会出现符号反转现象。此时,传统的不考虑激电效应的成像和反演方法无法恢复地下真实电性结构,因此需要开发含激电效应的电磁正反演模拟技术。本文提出了一种基于非结构有限元的时间域航空电磁激电效应三维正演算法。为描述介质的激电效应,引入Debye模型,利用频时转换将其变成时间域导数形式,进而采用无条件稳定的二阶后推欧拉方法进行时间离散。之后,采用基于非结构四面体网格的矢量有限元法,对麦克斯韦方程进行空间离散,实现含激电效应的时间域航空电磁正演问题求解。通过与均匀半空间模型的一维半解析解进行对比,验证了该算法的准确性。最后,计算了半空间和三维地质体具有不同极化条件时的电磁响应,发现可以根据航空电磁响应曲线的衰减特征,有效识别围岩及异常体的极化特征。此外,激电参数对时间域航空电磁系统的影响特征研究表明,地质体电阻率越高或者充电率越强,极化效应影响越严重。


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3.

基于联合加速近端梯度和对数加权核范数最小化的地震数据重建

杨帆, 王长鹏, 张春霞, 张讲社, 熊登
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1582-1592.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220305
摘要2463)      PDF(pc) (18003KB)(62)    收藏

由于地表障碍或经济限制,采样的地震数据通常是不完整的,因此地震数据重建是地震研究中的一个重要课题。本文提出一种基于联合加速近端梯度和对数加权核范数最小化的地震数据重建方法。首先通过纹理块算子对原始地震数据进行低秩预处理,然后使用加速近端梯度算法对低秩地震数据进行初步重建,最后提出对数加权核范数算法,用该算法解决优化问题并重建缺失数据。合成地震数据和真实地震数据对比实验结果表明,相比于奇异值阈值、加权核范数以及基于最大化最小化框架的非凸对数和函数算法,本文算法的重建结果在定量和定性分析上均有提升:在40%缺失率合成数据集上的信噪比为26.135 7 dB,重建误差为6.789 4;在30%缺失率Mobil Avo Viking Graben Line 12数据集上的信噪比为17.247 8 dB,重建误差为4.762 5;在60%缺失率Netherlands F3数据集上的信噪比为26.058 1 dB,重建误差为7.464 1。


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4.

基于DeCNN的逆时偏移低频噪声压制方法

万晓杰, 巩向博, 成桥, 于明浩
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1593-1601.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220251
摘要2438)      PDF(pc) (14060KB)(32)    收藏

逆时偏移由于其高分辨率的成像效果而得到广泛应用。但双程波动方程波场延拓在互相关成像条件下会产生较强的低频噪声,影响成像质量。本文构建基于U-Net的卷积-反卷积神经网络(DeCNN)压制逆时偏移中的低频噪声。以含低频噪声的震源归一化成像结果作为训练数据,以Laplace滤波结果作为标签,基于数据驱动获得神经网络模型。模型试算和迁移学习对比结果表明,DeCNN有较好的去噪效果,相比于U-Net,其在迁移的SEG/EAGE标准盐丘模型和Marmousi模型上均有更好的噪声压制效果。与常规上下行波分离的低频噪声压制方法相比,DeCNN在训练完成后,将震源归一化成像结果输入网络中,可以在数秒内输出高分辨率成像结果,效率远高于常规波场分离低频噪声压制方法,并且在噪声压制效果方面具有一定优势。




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5.

辽西地质走廊带岩石物性在岩石成因研究中的应用

李阳, 韩立国, 孟兆海, 徐学纯, 李凤婷, 董思源, 周帅
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1623-1634.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220196
摘要2430)      PDF(pc) (8910KB)(35)    收藏

本文对辽西地质走廊带不同地质单元的岩石标本进行物性参数测量,建立沉积岩和火成岩岩石密度、弹性波速度、磁化率、电阻率与光谱数据之间的定性和半定量关系,研究岩石物性与岩石特征之间的相关性,以此来研究岩石的成岩环境。根据不同岩石类型相关系数曲线的统计结果,总结了岩石光谱反射率与岩石密度、弹性波速度、磁化率、电阻率相关系数强弱特征和岩石类型之间的关系,从相关性强弱变化的特征分析出岩石成岩环境的差异会导致不同岩石具有不同的物性特征,其中,沉积岩的物理沉积环境导致其岩石光谱反射率与密度和弹性波速度具有较强的相关性,火成岩稳定的成岩环境导致其岩石光谱反射率与磁化率具有较强的相关性,沉积岩和火成岩的光谱反射率与岩石密度和弹性波速度均为正相关关系。


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6.

辽宁省城市建设用地扩张时空分异特征

郭力娜, 訾丰娇, 姜广辉, 赵艳霞, 王刚
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1635-1650.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220287
摘要2430)      PDF(pc) (10000KB)(61)    收藏

掌握城市建设用地扩张的特征是控制城镇化进程中建设用地无序扩张的前提。研究选取辽宁省不同方位的4个城市(沈阳、大连、丹东、朝阳)作为典型案例城市,基于1990、2000、2010、2020年4期遥感影像数据,采用建设用地占比、扩张强度指数、扩张强度差异指数、公共边测度法等方法对研究区城市建设用地分异特征进行研究。结果表明:4个城市建设用地空间扩张差异明显,1990—2020年,建设用地总体占比由4.74%迅速增至11.58%;1990—2020年,扩张强度从大到小依次为沈阳、大连、丹东和朝阳,其中,大连一直处于高速扩张状态,沈阳和丹东在第一时期为低速扩张,在第二、第三时期转为高速扩张,朝阳由低速扩张转至高速扩张,又转为中速扩张;1990—2020年,沈阳、朝阳及丹东城市扩张差异逐渐减小,大连城市扩张差异增大;4个城市3种扩张模式并存,整体上主要以蔓延式扩张为主,飞地式次之,填充式面积较小。城市发展主要呈现四周扩散的蔓延式发展,但城市间由于自身发展需求不同,存在一定差异。


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7.

基于CV-XGBoost的水下分流河道砂体厚度预测及应用

白青林, 刘烜良, 张军华, 王福金, 刘中伟, 焦红岩
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1602-1610.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220258
摘要2429)      PDF(pc) (5435KB)(27)    收藏

针对水下分流河道砂体单层厚度薄,叠置、交叉严重,横向非均质性强,井震关系一致性不好等问题,研究了一种基于交叉验证的极限梯度提升(CV-XGBoost)储层厚度预测方法。先用相关分析与多重共线性评价去除冗余属性,然后进行模型训练与参数集寻优,最后用验证集进行厚度预测。结果表明:1)对于较少样本的储层预测,有必要做交叉验证,以提高储层预测精度;2)XGBoost用具有二阶偏导的正则项来控制模型收敛进度,预测精度好于常规的LASSO(least absolute shrinkage and selection operator)回归、GBDT(gradient boosting decision tree)和SVM(support vector machine)方法;3)验证集占比较低的储层预测可用来了解砂体宏观展布,较高的验证集占比则有助于提高砂体描述的精度;4)本研究区平均振幅、平均能量、弧长、主频为厚度预测贡献度较大的属性。

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8. 内蒙古固阳地区角闪石等矿物分离结晶形成的新太古代TTG片麻岩:来自元素地球化学和热力学模拟的证据
佟鑫, 施建荣, 王惠初, 张家辉, 任云伟
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1734-1759.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230205
摘要1739)      PDF(pc) (62357KB)(62)    收藏
内蒙古固阳地区存在大量的新太古代末期(石英)闪长质-英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(DTTG)片麻岩组合。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年得到了石英闪长质片麻岩和英云闪长质片麻岩的结晶年龄分别为(2 504±11)和(2 514±7)Ma,在石英闪长质片麻岩中同时得到了约2.6 Ga的继承锆石年龄。这些石英闪长质(D)片麻岩具有相对较低的w(SiO2)(62.08%~62.62%)和Sr/Y值(23.3~39.8),w(MgO)(2.08%~3.06%)和w(TFe2O3)(5.43%~6.01%)相对较高,不具有或具有弱的Eu负异常(Eu/Eu*为0.91~0.98),轻、重稀土元素分异相对不明显((La/Yb)N为7.59~21.60),显示岛弧钙碱性岩石的地球化学特征。结合其锆石Hf同位素组成,本文认为其形成于相对低压较浅层次古老下地壳的部分熔融,同时有幔源熔体的加入。固阳新太古代末期英云闪长质-奥长花岗质(TT)片麻岩则显示较高的w(SiO2)(67.95%~77.01%)和Sr/Y值(120.00~941.00),相对低的w(MgO)(0.14%~1.29%)和w(TFe2O3)(0.63%~2.66%),具有显著的Eu正异常(Eu/Eu*为1.48~8.73),轻、重稀土元素分异明显((La/Yb)N为29.70~140.00)。TTG岩石一般被认为是来自水化变质玄武岩的部分熔融。而固阳新太古代末期(石英)闪长质-英云闪长质-奥长花岗质(DTT)片麻岩的地球化学特征则指示了角闪石分离结晶过程。固阳堆晶角闪石岩和奥长花岗质片麻岩的混合模拟可很好地复现出固阳地区石英闪长质片麻岩的地球化学组成。热力学模拟和微量元素的定量模拟则揭示了固阳新太古代末期英云闪长质-奥长花岗质岩石是在含水且相对低压条件下,闪长质岩浆经过多阶段分离结晶后形成,主要分离结晶矿物相为角闪石,同时伴有少量斜长石和榍石的分离结晶;其高的全岩Sr/Y、Eu/Eu*值并不是指示其具有相对高压源区的充分条件。
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9. 吉黑东部矽卡岩型钨矿床白钨矿原位微量元素特征及其指示意义
任云生, 李京谋, 郝宇杰, 徐文坦
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1706-1721.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230232
摘要1706)      PDF(pc) (22909KB)(57)    收藏
矽卡岩型白钨矿矿床是吉黑东部重要的钨矿类型,以黑龙江省逊克县翠宏山钨多金属矿床和吉林省汪清县白石砬子钨矿床为典型代表。为确定区内矽卡岩型钨矿床中的成矿流体特征及成矿机制,选取2个代表性矿床中的白钨矿单矿物进行了原位微区微量元素分析。结果表明:翠宏山钨多金属矿床中的白钨矿具有左倾型的稀土元素配分模式和弱的正Eu异常,形成于富Na、Nb的流体环境中,白钨矿中REE3+通过2Ca2+=REE3++Na+和Ca2++W6+=REE3++Nb5+机制替换Ca2+;白石砬子钨矿床中的白钨矿具有右倾型的稀土元素配分模式和正Eu异常,形成于贫Na、Nb的流体环境中,白钨矿中REE3+通过3Ca2+=2REE3++□Ca(□是Ca的空位)机制替换Ca2+。两矿床中白钨矿EuN与Eu*N之间明显的相关关系及较高的Mo质量分数表明,吉黑东部矽卡岩型钨矿床中白钨矿的成矿流体均为氧化性流体。在协变关系图解中,翠宏山和白石砬子矿床中的白钨矿与各自成矿岩体在Y和Ho质量分数之间的良好相关性、Y/Ho和La/Ho值协变关系中的明显差异性,揭示2个矿床的初始成矿流体来源于岩浆,在流体演化过程中发生了水岩反应和流体混合作用;2个矿床中白钨矿Eu异常均高于其各自成矿岩体的Eu异常,进一步指示流体演化过程中发生了水岩反应。岩浆热液上升运移过程中的流体混合作用和水岩反应是吉黑东部矽卡岩型钨矿床白钨矿沉淀富集的主要机制。
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10.

西藏格玛铅多金属矿床的发现、地质特征、年代学与成矿地质背景

岳国利, 李敏, 翟文建, 杨长青, 吕国娟, 赵焕,
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1467-1482.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220109
摘要1686)      PDF(pc) (10405KB)(29)    收藏

格玛铅多金属矿床是2010年由笔者团队发现的矿床,也是目前在班公湖—怒江成矿带东段发现的唯一一处中型富铅锌银多金属矿床。该矿床大地构造位置处于昂龙岗日—班戈—腾冲岩浆弧带的东段,矿体均呈脉状产于早白垩世花岗闪长岩体外接触带围岩中,矿体产出的形态、位置严格受近东西向和北西向两组断裂构造控制,赋矿围岩为中侏罗统马里组(角岩化)砂岩、粉砂岩。本文通过对格玛铅多金属矿床地质特征的阐述和对矿床岩矿石地球化学、花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学的研究,分析了矿床的成矿物质来源、成矿时代与成矿地质背景,探讨了矿床的成矿作用,并初步建立了班公湖—怒江成矿带东段铅锌银多金属矿床的成矿地质模型。结果表明:区内花岗闪长岩具有低硅、高铝、相对富钾主量元素特征,为板块碰撞前俯冲阶段岩浆作用的产物;花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为(119.86±0.45)Ma,表示其成岩时代为早白垩世;花岗闪长岩与矿石、围岩的稀土元素特征均表现为轻稀土元素富集、重稀土元素亏损、Eu负异常,暗示三者在成因上具有一定联系;与中国陆壳丰度值相比,花岗闪长岩中Pb、Ag分别属较富集和强富集元素,Zn属亏损元素,马里组变质粉砂岩中Pb、Ag属极强富集元素,Zn属强富集元素。该矿床成矿物质不仅来源于花岗闪长岩,同时也有围岩马里组中成矿物质大量的加入,成矿物质来源具有明显的“双源性”特征,矿床形成于班公湖—怒江洋盆闭合前的岛弧环境,成矿时代为早白垩世,矿床成因类型为岩浆期后热液型矿床。


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11. 基于PSO-XGB混合优化技术的浅层地下温度预测:以长春市为例
于子望, 郑天琪, 程钰翔
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1907-1916.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230263
摘要1671)      PDF(pc) (9208KB)(36)    收藏
准确预测浅层地下温度对于降低投资风险和推动浅层地热能开发利用具有重要意义。本研究基于粒子群优化(PSO)和极限梯度提升(XGB)的混合模型(PSO-XGB),并将其与K近邻(KNN)、支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)和极限梯度提升(XGB)等单一模型进行了比较。首先收集了54组钻孔数据,使用克里金插值法对数据集进行扩充,经过相关性分析最终选择经纬度坐标、年平均降雨量、年平均气温和与断裂距离等因素用作预测100 m地下温度的输入特征。然后利用测试集对预测模型进行验证,使用均方根误差(ERMS)、平均绝对误差(EMA)、决定系数(R2)和均方误差(EMS)等指标评估了模型的性能。结果表明,PSO-XGB混合模型在测试集表现最好,ERMS为0.070 6,EMA值为0.054 9,R2值为0.962 0,EMS值为0.005 0,在精度和拟合程度上明显高于其他模型,可知PSO-XGB混合模型在预测性能方面优于单一模型。
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12.

海南岛原特提斯洋演化——来自安山岩年代学和地球化学证据

杜宇晶, 周云, 刘希军, 蔡永丰, 宋宏星, 赵永山
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1483-1498.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210399
摘要1669)      PDF(pc) (13892KB)(67)    收藏

海南岛位于太平洋板块、印度—澳大利亚板块以及欧亚板块结合部位,是研究板块构造演化历史的理想地区。为探讨海南岛早古生代时期的地质演化特征,本文对海南岛西北部地区分布的安山岩进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和原位Hf同位素研究。年代学研究结果显示,2个安山岩样品的形成年龄分别为(448±5)和(447±11)Ma,时代为晚奥陶世,表明海南岛发育早古生代时期的火山作用。锆石Hf同位素研究显示,安山岩样品的εHf(t)变化于-16.48~5.22之间,对应的二阶段模式年龄TDM2为2 030~953 Ma。结合相关区域地质资料,表明这些安山岩是玄武质岩浆和长英质岩浆混合作用的产物,它们的形成与原特提斯洋壳的俯冲作用有关。


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13. 西藏班公湖蛇绿混杂岩中硅质岩的地质地球化学特征及其形成构造环境
刘德民, 陈梁, 张莉, 陆婉玲, 刘菲, 祁焱雅, 姜淮, 赵悦, 张小波, 茹江涛
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1722-1733.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230165
摘要1665)      PDF(pc) (29134KB)(42)    收藏
蛇绿混杂岩是研究洋陆转换、板块构造向板内构造转换过程的关键证据。本文以西藏班公湖蛇绿混杂岩中的硅质岩为研究对象,通过岩石学以及主量、稀土元素地球化学特征研究,分析了硅质岩成因和沉积环境。研究区硅质岩呈夹层产出在沙木罗组或断片产出在玄武岩中,具有隐晶质结构、生物碎屑结构和块状构造,含有晚侏罗世—早白垩世放射虫。硅质岩w(SiO2)为73.80%~90.44%,w (Al2O3)为3.67%~12.33%;MnO/TiO2,Fe2O3/SiO2,Fe2O3/TiO2和Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)分别为0.14~0.91,31.44~141.88,1.83~11.80和0.66~0.96;稀土元素北美页岩标准化后显示平坦型稀土配分模式,δCe值为0.77~2.03,Ce整体呈负异常特征,δEu值为0.99~2.11,Eu整体呈弱的正异常特征;(La/Yb)N,(La/Ce)N,(La/Lu)N,(La/Sm)N,(Ce/Yb)N和(Gd/Lu)N值分别为0.43~1.12,0.51~1.27,0.44~1.26,0.59~1.12,0.41~2.01和0.82~1.16。硅质岩的地球化学特征指示,班公湖蛇绿混杂岩中伴生的硅质岩为生物成因,形成明显受陆源物质的影响,其形成环境并非典型的大陆边缘环境,而是一个与大陆边缘有一定距离的大洋盆地到大陆边缘构造环境。
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14. 石家庄滹沱河山前冲洪积扇地下水位动态演变特征及影响机制
闫佰忠, 盖俊百, 王昕洲, 占新凯, 马苗苗
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1880-1891.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230255
摘要1662)      PDF(pc) (8709KB)(51)    收藏
为探寻人类活动影响下的石家庄滹沱河山前冲洪积扇地下水位动态时空演变特征及影响因素,以研究区年降水量、地下水埋深、地下水开采量,人口、GDP等数据为基础,绘制不同阶段的地下水平均水位变幅图和地下水流场图,探讨了地下水流场时空演变特征,在此基础上充分探究了人类活动(地下水开采、人工压采)、自然因素(降水)和其他因素(人口、GDP、土地利用类型)对地下水位动态的影响机制。研究结果表明:1)时间尺度上,1980—2000年研究区年均地下水埋深缓慢增大,2000—2015年快速增大,2015—2021年呈现减小趋势,其中2016年为转折点;空间尺度上,研究区地下水埋深呈现西北小、东南大的特点,地下水整体由西北流向东南。2)1980—2015年研究区内地下水降落漏斗面积较大,地下水在漏斗区发生汇流,2015年后研究区内地下水降落漏斗面积逐渐减小,汇流情况逐渐消失。3)1980—2000年降水与地下水农业开采为年均地下水埋深变化的直接主导因素,2000—2015年地下水工业开采转变为直接主导因素,2015—2021年人工压采转变为直接主导因素。4)人口、GDP以及土地利用类型间接影响研究区整体地下水埋深,石家庄滹沱河山前冲洪积扇地下水埋深变化有明显的阶段性特点。
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15.

火山喷发间歇期沉积岩层古沉积环境的地球化学示踪与判别

张桓, 陈亚军, 伍宏美, 马强
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1417-1436.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210289
摘要1662)      PDF(pc) (24755KB)(45)    收藏

火山喷发堆积保存期古地理环境(陆上、水下)是影响火山岩油气储层发育的关键因素之一。基于火山喷发间歇期薄层沉积岩层具有沉积特征,其蕴含的微量元素地球化学特征与沉积期的氧化-还原环境密切相关,对古地理环境具有重要的指示意义。因此,通过火山喷发间歇期薄层沉积岩层岩心微量元素分析,可间接判断同一地质时期火山岩的堆积保存古地理环境(陆上、水下)。以新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统哈尔加乌组火山喷发间歇期薄层泥岩、粉砂岩等沉积岩层为实例,通过泥岩、粉砂岩等岩心主、微量元素分析,采用总结归纳的U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co、V/Sc、V/(V+Ni)、Cu/Zn、Fe3+/Fe2+、Sr/Ba、V/Zr和B/Ga等11项用以示踪判识细粒沉积物沉积古环境的主、微量元素地球化学参数图版标准,判断哈尔加乌组火山喷发间歇期沉积岩层沉积期的氧化-还原环境,从中推断哈尔加乌组火山岩喷发堆积保存时的古地理环境(陆上、水下)信息。对哈尔加乌组火山喷发间歇期泥岩、炭质泥岩和粉砂岩在纵向上演化特征类似的V/(V+Ni)、V/Sc、Sr/Ba、V/Cr、V/Zr、Cu/Zn和B/Ga等7类微量元素地球化学参数指标研究表明,泥岩、炭质泥岩和粉砂岩等沉积岩层主要沉积于水下还原环境以及滨浅湖频繁水、陆过渡环境;推断与其同一地质时期的火山岩主要喷发堆积保存于水下环境,也存在频繁水、陆过渡复杂沉积成因环境。


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16. 增强型地热系统开发热-水动力-力学(THM)耦合模拟:以河北马头营凸起区为例
冯波, 曹云龙, 齐晓飞 , 崔振鹏, 张兰新
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1892-1906.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230230
摘要1658)      PDF(pc) (9917KB)(56)    收藏
增强型地热系统(EGS)的裂隙热储层在长期开采过程中,由于不断地提取高温干热岩体的热量,致使高温花岗岩岩体温度下降,进而诱发岩体产生二次破裂,甚至出现流体短路,降低地热系统开采效率。为了保证EGS热能的稳定提取,需要建立试验场地的热-水动力-力学(THM)耦合模型,分析水动力和热效应对该储层裂隙发育规律的影响。本文基于河北马头营凸起区 EGS开发场地的循环注水试验数据,建立场地热-水动力-力学耦合模型,通过模型模拟结果与现场观测结果进行比较,先验证了THM耦合模型的准确性,然后利用校正后的模型预测了不同注入方案下,EGS储层渗透率的提高和增产带的空间范围,揭示了储层裂隙增产带的范围受温度、压力、注入速率的影响情况。结果表明:经过63 d的增产处理,该模型预测的增产层体积约为10万m3;提高注水压力能刺激现有的裂隙发生剪切性破裂,拓宽增产带的区域;减小注水的温度有助于提升流体的穿透能力,扩大储层的增产带;在水力压裂的开始阶段,适当利用冷水注入有利于提高储层渗透率,且提高注入速率会使储层增产带的范围扩大。
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17. 吉林省农田温室气体N2O减排潜力预测
赵玉岩, 于千晴, 汤肖丹, 宋美彤, 李兵
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1917-1927.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230269
摘要1636)      PDF(pc) (4730KB)(27)    收藏
N2O是一种重要的温室气体,农田是其主要排放源之一。探究N2O减排潜力不仅可为农田碳减排措施提供理论和技术支持,还可为我国“双碳”目标的实现提供科学依据。为减少吉林省的N2O排放量,本文根据吉林大学功能农业基地(珲春)温室气体排放数据,利用脱氮-分解作用(DNDC)模型进行点位模拟、结果验证和敏感度分析。同时,对吉林省1991—2020年玉米种植条件下N2O的排放情况进行区域模拟,得到农田N2O排放的时空特征,并提出增产减排的优化措施。研究结果表明:DNDC模型对吉林省农田N2O排放的模拟效果较好;各因素中对N2O排放量的影响程度最大的为氮肥施用量,其次是有机肥施用量,土壤有机碳质量分数也会对N2O排放量有一定影响,温度、降雨量和秸秆还田比例对N2O排放量影响较小;玉米种植条件下西部N2O排放量最多,中部居中,东部最少。为合理控制全省农田的N2O排放量,不同区域应进行不同的田间管理,西部、中部、东部最佳施氮量分别为400、330、480 kg/hm2,最佳基追肥施用比例分别为7∶3、9∶1、9∶1;秸秆还田比例对于N2O排放量影响较小;保证产量的同时,降低土壤有机碳质量分数可以减少农田N2O排放量。
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18.

黑龙江省团结沟浅成低温热液金矿床成因——锆石U-Pb定年、元素地球化学和Hf-S-Pb-He同位素证据

何军成, 刘军, 李小伟, 王晓彤, 孙鹏
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1437-1466.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210387
摘要1634)      PDF(pc) (33639KB)(33)    收藏

团结沟金矿床位于黑龙江省中部嘉荫县境内,是我国东北地区最大的浅成低温热液型金矿床。本文对与成矿有关的花岗闪长斑岩和花岗斑岩进行了系统的岩相学、锆石U-Pb定年、全岩主量和微量元素、LA-ICP-MS锆石原位微量元素、Hf同位素、LA-ICP-MS原位S同位素及矿石的载金矿物黄铁矿Pb-He同位素研究。结果表明:花岗闪长斑岩和花岗斑岩的锆石U-Pb年龄分别为(105.9±1.1)和(102.3±1.2)Ma,属于钙碱性-高钾钙碱性系列岩石;两者呈现富集轻稀土元素和Rb、K等大离子亲石元素,亏损P、Ti、Nb、Ta等高场强元素特征;花岗闪长斑岩中锆石Ce4+/Ce3+值为165~656(均值为322)、Ti饱和温度为605~715 ℃(均值为658 ℃),花岗斑岩中锆石Ce4+/Ce3+值为359~868(均值为480)、Ti饱和温度为606~680 ℃(均值为646 ℃);两者的锆石εHf (t)值分别为6.9~8.1和5.6~8.2;黄铁矿的δ34S值为-7.8‰~-0.2‰,均值为-3.5‰,普通铅同位素比值206Pb/204Pb值为18.160~18.399、207Pb/204Pb值为15.538~15.590、208Pb/204Pb值为38.135~38.340;黄铁矿中流体包裹体R/Ra值为0.75~1.23。综合研究表明:与成矿密切相关的岩浆为同源结晶岩浆演化产物,岩浆就位发生在早白垩世,初始岩浆可能来源于古太平洋板片俯冲背景下年轻下地壳物质部分熔融的产物,形成过程中混合部分幔源物质;成矿流体来自深源岩浆,具有壳-幔混源特征(地壳为主,地幔流体占8.23%~13.62%),花岗斑岩更高的氧逸度和更低的岩浆结晶温度为金富集过程和良好的运移提供了基础,有利于大规模金矿化。


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19.

5种排水条件下饱和重塑黄土三轴剪切特性

刘鑫, 苗雪青, 黄良, 魏骁
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1499-1509.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220231
摘要1627)      PDF(pc) (5517KB)(104)    收藏
为了深化对工程实践中黄土排水状态和影响的认识,通过三轴剪切试验控制应变增量比研究了饱和重塑黄土在不排水、强制吸水、自由排水、强制排水、部分排水5种排水条件下的剪切特性。结果表明,饱和重塑黄土的剪切特性与排水条件密切相关:在不排水和强制吸水条件下,黄土试样表现为应变软化,从广义上讲,在强制吸水条件下试样的剪胀性被强制发挥;在自由排水和强制排水条件下,黄土试样表现出硬化趋势,其中,在强制排水条件下试样的剪胀性受到抑制;在部分排水条件下,黄土试样为应变软化或应变软化到硬化的过渡状态,此时,黄土的剪切特性不仅与应变增量比有关,也受到孔隙比的影响,应变增量比越接近0,试样的软化程度越明显,而试样的孔隙比越小,其在剪切初始阶段的剪胀趋势越明显,试样的峰值强度和残余强度越高。另外,基于渐近状态方程和剪胀方程,量化分析了饱和重塑黄土的渐近状态和剪胀性,发现试样的渐近状态应力比与剪胀程度呈负相关关系。
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20.

雄安新区容城地热田碳酸盐岩热储采灌数值模拟

马峰, 高俊, 王贵玲, 刘桂宏, 余鸣潇, 赵志宏, 刘金侠
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1534-1548.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220004
摘要1622)      PDF(pc) (16653KB)(30)    收藏

采灌均衡是水热型地热资源可持续开发利用的有效模式。为了模拟不同采灌情景下热储的温度与压力响应,为地热资源可持续开发提供理论支撑,本文采用数值模拟技术建立了雄安新区容城地热田蓟县系碳酸盐岩热储的数学模型。首先利用 COMSOL软件对300 km2区域内已有地热井的开采数据进行了数值模拟,模拟结果与监测数据吻合较好。然后在此基础上,对单井开采模式下蓟县系热储未来50 a内温度场和压力场变化趋势进行了预测;并针对热储水位下降趋势制定了回灌方案,分析了不同井间距对热储温度场和压力场的影响程度。结果表明:无回灌开采模式下,在40 a左右,水位埋深降低至150 m,每年水位下降约1.13 m;采用“一采一灌”方案的对井系统,在井间距分别为600、800和1 000 m 3种情况下,增大井间距虽然减少了布置的对井数量,但是延长了热突破时间,增加了开采量,从而可以开采更多的热量。在实际工程中应通过数值模拟方法优化对井间距,保证开采量的增加同时延长热突破时间,以开采更多的热量。


  


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21.

海泡石改性土-膨润土泥浆阻截墙阻截地下水重金属阳离子污染

赵勇胜, 戴贞洧
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1549-1559.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210401
摘要1620)      PDF(pc) (7620KB)(25)    收藏

为探究海泡石的添加对土-膨润土泥浆阻截墙材料的施工和易性、渗透性,以及对地下水重金属阳离子污染阻截性的影响,采用天然海泡石对土-膨润土泥浆阻截墙改性,并以铅污染为代表,进行了坍落度实验、渗透实验和吸附实验。结果表明:添加海泡石不会对土-膨润土-海泡石阻截材料施工和易性造成太大影响,海泡石掺量从0增加至30%,满足目标坍落度要求的含水率仅增加1%;在实验掺量范围内海泡石对泥浆阻截材料渗透性能的影响较小,材料渗透系数均小于10-7 cm/s,能够满足工程要求;材料对Pb2+的吸附是以化学吸附为主的吸附过程,海泡石掺量分别为0、5%、10%和20%时,泥浆阻截材料对Pb2+的吸附量依次为89.73、112.52、140.85、183.40 mg/g,温度降低,阻截材料吸附量也随之减少。在铅污染液的作用下,土-膨润土-海泡石阻截材料渗透系数逐渐上升,海泡石的存在能够延缓Pb2+对该阻截材料的侵蚀;渗出液pH和Pb2+质量浓度变化表明,在实验时间内阻截材料仍然起着阻截作用。

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22.

埕宁隆起区寒武系—奥陶系岩溶热储资源评价

冯波, 刘曦遥, 王学鹏, 冯守涛, 刘帅, 崔振鹏
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1521-1533.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220057
摘要1619)      PDF(pc) (10129KB)(35)    收藏

为进一步探究山东埕宁隆起区域内热储资源量,制定合理可持续的开发方案,为地热资源的进一步勘探和综合开发提供科学依据,本次研究结合野外地质调查测试结果及以往成果资料,分析了区内地热流体成因,并采用热储法与综合指数法,对寒武系—奥陶系岩溶热储进行资源量估算及开发前景分析。结果表明:区内寒武系—奥陶系岩溶热储可利用地热资源量为1.97×1019 J,折合标准煤6.72×108 t;地热流体年均可采量为29 777.40 万m3/a;具备未来开采条件的区域面积为1 538.29 km2,占岩溶热储总面积的86.18%。区内寒武系—奥陶系岩溶热储具有较高的开发利用潜力,应加大勘查力度,推进开发利用进程。


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23.

川南长宁地区下古生界五峰组—龙马溪组一段页岩岩相与含气性特征

单玄龙, 邢健, 苏思远, 李昂, 赵振铎, 杨钦, 李雪松, 井翠, 张家浩, 孙越
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1323-1337.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210386
摘要1611)      PDF(pc) (19492KB)(96)    收藏

页岩岩相的研究是页岩气地质评价与选层的基础性工作。本文以四川盆地长宁地区五峰组—龙马溪组一段为研究对象,利用露头、钻井和测井资料,结合岩矿、薄片和地球化学数据分析,对页岩的矿物组成、岩相特征及其对含气性的影响进行了系统研究,确定有利岩相,刻画长宁地区页岩岩相的空间分布特征。研究表明:该区共发育黏土质硅质混合页岩、混合质页岩、硅质页岩、钙质硅质混合页岩和钙质页岩等5种岩相;纵向上,由下至上碳酸盐岩矿物体积分数逐渐降低,黏土矿物体积分数逐渐增加,岩相呈钙质硅质混合页岩—硅质页岩—黏土质硅质混合页岩过渡。研究区的沉降中心位于长宁地区东北部,在横向上硅质页岩岩相的厚度表现为由西南至东北呈增大的趋势。硅质页岩具有高生物成因φ(硅质)、高w(TOC)、高脆性及高孔隙结构参数等特征,因此含气性最好;而黏土质硅质混合页岩中黏土矿物虽能通过成岩转化生成次生孔隙,但其塑性较高,孔隙受压实作用难以保存。此外,较高的塑性导致页岩裂缝不发育,进一步降低了储层物性,黏土质硅质混合页岩含气性较差。


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24.

柴达木盆地马海盐湖地下卤水地球物理探测及应用

赵全升, 孔智涵, 胡舒娅, 张建伟
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1560-1572.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220073
摘要1598)      PDF(pc) (25429KB)(19)    收藏

柴达木盆地盐湖地区地下卤水资源储量丰富,含卤水层具有孔隙度较小、非均质、各向异性较强及富卤水性能差异较大等特征。为精准探测马海盐湖地下卤水富集区域,获取盐岩分布密度差异性变化区间,针对柴达木盆地马海盐湖地区特有的盐岩介质、晶间高矿化度卤水,以及孔隙储卤、裂隙与断层控卤等多种储卤模式并存的地质条件,采用了包括抽水试验和高精度重力探测法、音频大地电磁探测法、高分辨率地震探测法的多尺度、多种物探方法对结晶盐层与富卤水地层进行了探测。抽水试验的结果表明, K12、K13、K14等井组所处的卤水富集区Ⅰ出水量为37 297 m3/d, T1、K1、K4等井组所处的卤水富集区Ⅱ出水量为35 736 m3/d;基于抽水试验和多种地球物理探测信息集成技术,确定了两处可实现持续与稳定开采的地下卤水富集区域,并刻画其地层结构与地质构造。


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25. 航空重(磁)多参量梯度探测与反演技术研究进展
马国庆, 王君楠, 孟庆发, 孟兆海, 秦朋波, 王泰涵, 李丽丽
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1928-1949.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230246
摘要1593)      PDF(pc) (14993KB)(87)    收藏
航空重磁梯度、张量梯度测量能有效地减弱环境噪声的干扰,更高分辨率地描述地质体的分布并突出浅部地质体,随着测量装备的成熟,已经在油气与矿产资源勘查中得到应用。本文系统地总结了航空重(磁)多参量梯度探测技术的研究进展,为后续相关研究提供借鉴。基于航空重磁多参量梯度技术的研究背景,总结了国内外装备的进展。针对航空重磁多参量梯度数据的特点,介绍了其数据处理流程;针对航空重磁多参量梯度的分辨率特征,总结了现今重磁多参量梯度的高分辨率反演以及联合反演方法;基于航空重磁多参量梯度探测技术在矿产和油气资源勘查中的应用特征,分析了该项技术在深部资源勘查等方面的应用前景,明确了其在识别地下构造、寻找矿产资源、探测地下小型目标体等方面的应用进展。
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26. 盆地火山岩相分类和模式
唐华风, 边伟华, 王璞珺, 高有峰, 黄玉龙, 张艳, 户景松
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1651-1671.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230256
摘要1592)      PDF(pc) (19422KB)(118)    收藏
盆地火山岩相模式是储层分布规律和识别的重要基础,目前遇到了地层单位不一致、钻井揭示不系统和盆地间存在差异大的问题。基于此,需要建立一套系统的基本地层单位的相模式。本文总结了相、岩相、火山岩相的相关定义,梳理了针对地质填图、矿产普查、现代火山和盆地火山岩研究的火山岩相分类方案的特点。本文认为利用出露好的现代火山研究成果指导盆地火山岩相研究是首选的研究方式。针地火山地层堆积单元,突出岩石组构和几何外形要素,厘定了5相15亚相44微相的火山岩相划分方案。相和亚相分别是爆发相的热碎屑流、(热)基浪、火山碎屑裙和火山碎屑筒亚相,喷溢相的水上熔岩流、水下熔岩流和水上喷发水下就位熔岩流亚相,侵出相的水上熔岩穹丘、水下熔岩穹丘和早期水下晚期水上熔岩穹丘亚相,火山-沉积相的火山泥石流和崩塌堆积亚相,次火山岩相的岩脉、岩盖和岩盆/岩席亚相,进一步指出了各微相的特征岩石结构构造。不同化学成分的熔岩可以形成相同的亚相或微相,如流纹岩和玄武岩均可以形成喷溢相水上熔岩流亚相复合熔岩流微相,流纹岩、英安岩、安山岩和玄武岩均可形成侵出相水上熔岩穹丘亚相。从储层来看,复合熔岩流微相好于水上熔岩穹丘亚相的各类微相,所以本文的分类方案可以建立起亚相或微相与储层的细划对应性关系。相关认识可用于盆地火山岩相对比和储层预测。
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27. 新疆油页岩升温过程中孔隙结构演化特征
张文, 蓝升, 马文良, 王佳
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1689-1705.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230033
摘要1585)      PDF(pc) (13517KB)(45)    收藏
孔隙结构是油页岩描述的重要特征,直接影响页岩油气的储存和运移。因此,研究孔隙结构演化对指导油页岩原位开采具有重要意义。本文以新疆巴里坤油页岩为研究对象,利用热重(TG)、低温氮气吸附(LTNA)与压汞(MIP)等试验,结合LTNA-MIP联合精确表征方法,揭示巴里坤油页岩热解失质量规律及升温过程中孔隙发育特征,并对孔隙结构演化过程和机理进行研究。结果表明:新疆油页岩热重可分为低温缓慢失质量阶段(20~360 ℃)、中温快速失质量阶段(360~500 ℃)和高温缓慢失质量阶段(500~600 ℃),由于该油页岩具有低挥发分、高含油率、高灰分的特点,中、高温阶段是主要的失质量阶段;巴里坤油页岩内部孔隙类型复杂,升温过程中,微、小孔由狭缝形演变为导管状,中、大孔始终以墨水瓶状为主。墨水瓶状孔隙在300~400 ℃和500~600 ℃这2个温度区间集中发育,有效孔隙则在400~500 ℃大量发育。低温段以原生大孔为主,在自由水蒸汽压、矿物热膨胀和沥青质软化共同影响下,孔隙结构变化较小;中温段有机质集中热解,产生扩孔效应,单位孔隙体积大幅增加,孔隙类型以中孔为主;高温段黏土矿物失水、石英相变产生膨胀压力,大孔、中孔进一步扩展。
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28.

水岩作用对充填节理岩石劣化的影响

柴少波, 宋浪, 周炜, 付晓东, 周永强
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1510-1520.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220050
摘要1582)      PDF(pc) (7415KB)(99)    收藏

为对比不同水岩作用对充填节理岩石损伤劣化的影响,对干湿循环和持续浸泡两种水岩作用下充填节理岩石进行波速测定、静态单轴压缩试验和动态单轴冲击试验。首先分析了两种水岩作用对充填节理岩石波速值、静态和动态抗压强度以及能量耗散特性劣化效应的影响,然后对比了干湿循环作用后不同状态(干燥和含水状态)下充填节理岩石力学参数劣化效应的差异性。结果表明:水岩作用次数小于10次时,干湿循环作用下岩样的波速值显著小于持续浸泡作用下岩样的波速值,但随着水岩作用次数的增加,两者波速值的差距不断缩小;充填节理岩石的静态抗压强度、动态抗压强度和能量耗散率随着水岩作用次数的增加而不断降低,在20次干湿循环和持续浸泡作用下,充填节理岩石的静态抗压强度分别降低了27.16%和18.94%,动态抗压强度分别降低了23.33%和21.76%,能量耗散率分别降低了74.29%和59.71%,可见干湿循环作用对充填节理岩石的损伤劣化相比于持续浸泡作用更大。此外,干湿循环作用下干燥状态岩样静态抗压强度比含水状态岩样强度高,而干燥状态岩样动态抗压强度却比含水状态岩样强度低。


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29.  基于XGBoost的多重加权谱比降噪方法
韩复兴, 宋炳宣, 陈雨贝, 吴林骏, 黄梦婷, 潘延杰
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1983-1990.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230268
摘要1567)      PDF(pc) (4763KB)(36)    收藏
在城市中应用微动H/V谱比方法面对大量且复杂的人文噪声干扰,需要对噪声强度较大的微动数据进行去噪处理或信号分析。本文针对现有方法难以处理干扰较大的微动数据以及信号提取过程繁琐的问题,提出基于XGBoost(extreme gradient boosting)的多重加权谱比降噪方法。首先对采集的微动数据进行幅值和频率分析,建立幅值加权谱比、频率加权谱比和多重加权谱比;然后根据建立的多重加权谱比,通过XGBoost方法获得降噪后的谱比曲线。将本文方法与传统STA/LTA(short time average/long time average)方法进行实际高噪声数据对比分析,结果表明相比于STA/LTA方法,本文方法对高噪声数据提取效果更好。
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30. 金属矿地震勘探方法技术研究进展
张盼, 韩立国, 巩向博, 张凤蛟, 许卓
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1969-1982.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230275
摘要1566)      PDF(pc) (7133KB)(134)    收藏
地震勘探技术具有穿透深度大、分辨率高等特点,是实现我国深地矿产资源探查目标的必备地球物理技术手段。相对于非震地球物理勘探方法,地震勘探方法对构造成像直观、清楚,可以为查明岩浆运移通道、寻找有利成矿空间提供有力指导,同时还能勘探深部的隐伏矿体,寻找成矿母岩,为开发和利用深部矿产资源提供有力的技术支撑。本文分别综述了主动源和被动源金属矿地震勘探方法技术的研究进展,并指出主被动源联合勘探方法的技术优势和研究进展。主被动源数据融合的多震源联合地震勘探方法技术、基于散射理论的地震数据处理和解释方法技术、高精度信噪分离技术和基于人工智能的金属矿地震勘探方法技术等是解决深部金属矿产资源高精度高分辨率探测问题十分重要和有潜力的方法技术。
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31. 地热资源与地震活动共生深部驱动机制研究现状与展望
韩江涛, 牛璞, 刘立家, 吴懿豪, 辛中华, 李卓阳, 贾晓东
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1950-1968.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230247
摘要1556)      PDF(pc) (25068KB)(112)    收藏
地球内部地质过程及其相互作用不仅控制了全球地质格局的形成演化,也控制着地热资源的形成和地震活动的发生。本文通过系统调研及归纳总结,系统讨论地热资源与地震活动的共生深部驱动机制。首先,总结了全球高温地热带及大型/超大型地震带的形成背景,大多数高温地热与大型地震在空间分布上具有重合性,形成于活跃的板块边缘,而板内常形成中低温地热且周缘伴随地震活动;其次,总结了地热资源及地震活动共生的深部驱动要素,发现流体及断裂构造在热能和地震的释放中起着至关重要的作用,是地热资源与地震活动深部主要的控制要素;再次,总结了地热资源与地震活动深部地球物理探测成果,表明大地电磁等方法可揭示地热与地震形成的同源关系与因果关系,地热与地震源于深部物质与能量的交换;最后,对地热资源与地震活动的共生深部驱动机制研究方法及发展方向进行了展望。
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32. 松辽盆地梨树断陷嫩江组孢粉记录及古气候特征
高远, 秦天, 李瑞红, 周业泽, 刘航, 李明军, 朱春光, 刘万涛
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1391-1402.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220130
摘要1555)      PDF(pc) (18353KB)(101)    收藏

通过对松辽盆地梨树断陷南部ZK004钻孔21.47~38.26 m段地层进行孢粉分析研究,并结合氧化物样品定量分析结果,将这段地层自下而上划分两个孢粉组合带,其中:ZK004-Ⅰ组合以Classopollis-Cedripites-Schizaeoisporites-Callistopollenites-Borealipollis为主,反映的是半湿润热带—亚热带气候向湿润亚热带气候过渡的特征;ZK004-Ⅱ组合以Cedripites-Rugubivesiculites-Schizaeoisporites-Deltoidospora-Cyathidites-Borealipollis为主,反映的是湿润亚热带气候向半湿润亚热带气候过渡的特征。其总体显示了半湿润的北亚热带气候,为该地区上白垩统嫩江组二段古气候及古植被的恢复提供了新的证据。


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33. 孕镶金刚石钻头优化设计及其在甘青隧道应用
马银龙, 张诗彧, 周福军, 孙志刚, 任杰
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1845-1853.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230292
摘要1548)      PDF(pc) (4399KB)(12)    收藏
孕镶金刚石钻头是通过胎体超前磨损,促使金刚石出露形成微切削刃,在钻压和扭矩的作用下对岩石进行磨削碎岩,可广泛应用于硬地层和复杂地层钻进。然而,常规金刚石钻头存在坚硬地层钻速低、进尺慢、费用高等问题。本研究首先采取甘青隧道S2Z-45钻孔相邻孔不同深度的岩石样品,对其硬度、矿物组成及可钻性进行测试分析,确定了岩层大部分以闪长岩为主,岩石可钻性等级为8级;然后针对甘青隧道的地质特点对孕镶金刚石的胎体硬度和底唇面形状进行了优化设计,并进行了现场试验,通过分析钻头的实际使用情况研究了孕镶金刚石钻头性能的影响因素。试验结果表明:胎体硬度为HRC 15~20、金刚石粒度40~50目、金刚石体积分数为20%、底唇面为环槽尖齿型的孕镶金刚石钻头性能最佳,寿命达到321 m,钻速为1.17 m/h;在相同金刚石参数下,胎体硬度为HRC 10~15的滚齿型孕镶金刚石钻头在钻速方面具有优势,最大钻速能够达到1.44 m/h。环槽尖齿型底唇面和高胎体硬度有助于提高钻头寿命,滚齿型底唇面和低胎体硬度有利于提高钻进效率,但钻头寿命偏低。
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34. 利用卫星测高数据反演全球海底地形研究进展
蒋涛, 姜笑, 郭金运, 张忠辉
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 2029-2044.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230285
摘要1546)      PDF(pc) (11078KB)(55)    收藏
高精度高分辨率全球海底地形模型是研究地球形状及内部结构的重要基础数据,在海底板块运动研究、海啸监测预警、深海资源勘探、海底工程建设、航海安全保障和海洋国土划界等方面具有重要价值。广袤而深邃的海洋使得人类精准测绘海底地形面临艰巨挑战,由于卫星测高技术具备全球覆盖、高精度高分辨率和周期性重访海洋动态观测能力,已成为全球海底地形测绘的主要手段。本文概述了利用卫星测高数据反演全球海底地形的研究现状与最新进展,研究内容主要包括卫星测高数据反演海底地形的基本原理、主要卫星测高模式与任务、海洋重力场反演、海底地形反演方法及模型产品等。最后,展望了构建高精度动态全球海底地形模型的发展趋势,并从卫星测高数据、船测水深数据和海底地形反演技术等方面开展了可行性分析。
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35. 超低渗储层微观孔隙结构及剩余油分布特征——以吴起油田白豹地区长4+5为例
熊安亮, 程国峰, 李东涛, 丁维盼, 刘宇羲, 陈刚, 杨磊, 袁耀利, 朱玉双, 刘林玉
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1338-1351.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220158
摘要1544)      PDF(pc) (35842KB)(92)    收藏

储层的微观孔隙结构定性定量表征可以为油藏后期高效开发奠定地质基础。本次研究利用铸体薄片、扫描电镜、高压压汞等实验手段,对吴起油田白豹地区长4+5超低渗储层的微观孔隙结构进行表征,并建立起研究区孔隙结构划分标准。在此基础上,制作真实砂岩模型,通过油水两相渗流实验反映孔隙结构好坏,通过微观可视化油水驱替实验对不同孔隙结构水驱后微观剩余油存在类型及成因进行分析。结果表明:Ⅰ类孔隙结构组合类型为粒间孔-溶孔,油水两相渗流特征最好,水驱后微观剩余油主要以小面积连片簇状形式存在,驱油效率为35%;Ⅱ类孔隙结构组合类型为溶孔-残余粒间孔,油水两相渗流特征接近Ⅰ类,储渗能力及水驱效果最好,驱油效率为43%,水驱后微观剩余油主要以簇状、环状形式存在;Ⅲ类孔隙结构组合类型为晶间孔-溶孔,其物性最差,油水两相渗流特征最差,驱油效率仅为21%,水驱后微观剩余油以连片簇状形式存在。研究区成岩作用及孔隙中的填隙物含量主要影响孔隙结构发育,从而影响不同孔隙结构在水驱过后的微观剩余油分布。

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36. 河北秦皇岛驻操营剖面寒武系张夏组均一石生物丘沉积特征
朱一丹
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1403-1416.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220043
摘要1541)      PDF(pc) (50358KB)(21)    收藏

河北秦皇岛驻操营剖面寒武系张夏组顶部强迫型海退体系域集中发育一套数十米厚的均一石生物丘,指示这些均一石形成于浅海、高能环境。通过野外考察及镜下观察,分析该区均一石的形成机制及沉积环境。结果表明:均一石生物丘为灰白色致密均一的块状泥晶灰岩,无明显宏观构造,直接覆盖在下部叠层石生物丘之上。在显微镜下,均一石由致密泥晶和少量微亮晶构成。其中,致密泥晶中发现多样化的钙化蓝细菌鞘化石,包括基座菌(Hedstroemia)、附枝菌(Epiphyton)、肾形菌(Renalcis)以及葛万菌(Girvanella),表明均一石形成于微生物复杂的代谢作用及诱发碳酸盐原地沉淀作用。更为特别的是,均一石中可见底栖鲕粒和白云石晶体,表明在富营养条件下,其产出过程中较为明显的与球状微生物膜钙化作用相关的显微组构以及白云石选择性表达。均一石自命名以来相关实例并不多,秦皇岛张夏组中均一石生物丘为了解均一石的形成机制与沉积环境提供了一个典型实例。

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37. 品字形桩林防护结构对泥石流冲击桥墩作用的影响
王常明, 刘辛磊, 王飞
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1773-1784.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230212
摘要1536)      PDF(pc) (21033KB)(11)    收藏
减缓和消除泥石流对桥墩的冲击作用对大桥安全至关重要。以品字形桩林作为防护结构,结合泥石流运动特征参数和桥墩宽度等因素,提出了一种桩林结构尺寸的设计原则。先通过模拟泥石流中大块石对不同型式桩林结构的冲击作用获得了桩林结构的最佳布置方式,然后采用SPH(光滑粒子流体动力学)-FEM(有限元)结合的方法分析了含大块石泥石流对设置品字形桩林结构情况下桥墩的冲击作用。结果表明:大块石与泥石流浆体共同撞击桥墩的冲击力为3 843 kN,远大于无防护时纯泥石流浆体对桥墩冲击力1 840 kN和有防护时的1 452 kN;桩间距3.0 m、桩排距1.0 m是品字形桩林结构最为合理稳固的布置方式;设置防护结构时桥墩所受泥石流浆体的冲击力峰值、墩底应力峰值和数值模拟t=8.0 s时墩底位移峰值相比于无防护状态下分别减小了约21.1%、79.0%和29.4%。采用品字形桩林防护结构对于桥墩受泥石流冲击破坏有相当显著的防护作用。
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38. 准噶尔盆地阜康凹陷深层侏罗系砂岩储层差异性成岩演化与烃类充注
张增宝
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1672-1688.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230043
摘要1535)      PDF(pc) (14315KB)(44)    收藏
储层有效性及成因机理是制约目前深层油气勘探的关键地质问题。本文以准噶尔盆地腹部阜康凹陷下侏罗统三工河组砂岩为研究对象,利用岩石薄片、SEM(扫描电子显微镜)、稳定碳和氧同位素、流体包裹体等研究手段,分析储层成岩演化与烃类充注的动态关系,对深层储层有效性及形成过程进行研究。研究发现:三工河组储层主要由富塑性岩屑极细—细砂岩和相对富刚性颗粒中—粗砂岩2类岩石组成,它们在储层砂岩段内相互成层出现,在成岩演化和油气充注方面表现出很大的差异性。在储层深埋成岩过程中,富塑性岩屑极细—细砂岩以泥质塑性岩屑强烈机械压实和新生变形作用为特征,在第一期石油充注之前已变为致密储层,同期和后期烃类均不能充注。相比之下,刚性颗粒体积分数相对较高的中—粗砂岩中机械压实作用较弱,自生矿物类型多样,溶蚀作用亦较为普遍;这类砂岩至少经历了2期石油充注事件,成岩作用与烃类充注交替发生。富塑性岩屑极细—细砂岩构成储层内的隔夹层,可能引起油气运移的不均一性。
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39. 南海北部陆坡区典型峡谷陡坡群地震稳定性
年廷凯, 王国栋, 郑德凤, 王大伟
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1785-1798.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230270
摘要1533)      PDF(pc) (18580KB)(12)    收藏
南海北部陆坡是一个呈条带状分布的大规模海底斜坡,西起海南岛东南部海域,向东延伸至台湾岛西南部海域。该区域分布了多个峡谷陡坡群,地质构造复杂、地震易发多发,滑坡地质灾害活跃。特别是该区域地形起伏较大,地震灾害可能诱发区域大面积的海底滑坡,科学评估其地震稳定性显得十分重要。本文以南海北部陆坡区神狐海域典型峡谷陡坡群为例,基于Scoops3D和GIS技术建立了三维计算模型,开展了海底陡坡群的地震稳定性研究,获得了峡谷区不同陡坡的地震稳定性安全系数及其分布特征。结果表明:峡谷剖面大多呈“U”字形,推断研究区峡谷为Ⅱ型海底峡谷系统;强震作用可以大幅削弱海底斜坡稳定性,其中对于C1峡谷区陡坡群,随着水平拟静力地震系数增大至0.40,区域最小安全系数则陡降至0.50;地震作用下西部峡谷陡坡群的失稳范围明显高于东部区域,大部分滑坡发生在两侧谷壁靠近峰顶的位置,另有相当一部分滑坡位于C1和C2峡谷区南段的东侧谷壁,整体呈带状分布。
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40. 废弃矿井煤层气资源地球物理勘探研究进展
余传涛, 柳春林, 薛俊杰, 张富明 , 李勇
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1991-2005.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230284
摘要1531)      PDF(pc) (11480KB)(82)    收藏
煤炭开采形成大面积的采空区和数量众多的废弃矿井,在这些废弃矿井中蕴藏着大量的煤层气资源。区别于常规煤层气资源,废弃矿井煤层气资源的勘探和开发受到采空区分布、覆盖层、围岩情况、裂隙带发育情况、煤层顶底板情况、煤矿开采方式以及采空区地下水等情况的综合影响,利用地球物理勘探技术可以为废弃矿井煤层气的开发提供技术支持。本文介绍了山西煤炭地质的基本情况,分析了采空区坍塌及积水的机制,以及围岩与采空区的地震波场特征、电性特征、激发极化特征和放射性氡异常特征;介绍了地震法、直流电法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法、激发极化法、放射性勘探法、微动勘探法、航空瞬变电磁法和半航空瞬变电磁法探测采空区的原理、方法及应用。指出开发、研究新的地球物理方法,建立多方法、多维度、多空间的采空区综合探测体系,充分利用地球物理大数据,深入发掘人工智能反演技术,可为我国废弃矿井煤层气资源的勘探和开发提供技术支持。
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41. 回顾、探索与开创:第十届天然气水合物国际会议评述
郭威, 张鹏宇, 钟秀平, 王晓初, 贾瑞, 陈晨, 王元
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1760-1772.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230216
摘要1524)      PDF(pc) (2679KB)(94)    收藏
第十届天然气水合物国际会议(ICGH10)于2023年7月9—14日在新加坡召开,参会人数700余人,由新加坡国立大学主办。ICGH10共收到摘要538份,分为292份口头报告和246份墙报展示。ICGH10总结了近6年来水合物相关领域的研究进展,本文主要就能源勘探与开发、流动保障、水合物应用技术3个方面重点评述:作为一种清洁低碳能源,天然气水合物在基础理论和试采工程方面取得了许多突破性进展,但距商业化开发利用仍具有一定距离;为实现油气管道的高效输送,与水合物堵塞有关的流动保障技术受到广泛研究,研发了许多环境友好型的水合物动力学和热力学抑制剂;水合物应用技术在碳封存、水处理和气体储运方面也逐步由实验研究走向商业应用。本文对会议内容做简要梳理,旨在介绍国际上水合物领域的最新研究及发展趋势。
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42.

贵阳奥陶系湄潭组海林檎Hemicosmitoid和Glyptocystitoid多样性及古地理分布

李佳乐, 兰天, 王约
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1380-1390.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220017
摘要1524)      PDF(pc) (21823KB)(91)    收藏

棘皮动物是最原始的动物门类之一,其多样性及古地理分布对于研究多细胞动物的起源和早期演化至关重要。本文对贵阳乌当地区湄潭组棘皮动物化石进行整理,进行了系统古生物学鉴定,并统计了奥陶纪海林檎属种的古地理分布情况。结果表明:其萼板来自于海蕾亚门(Blastozoa)孔菱海林檎目(Rhombifera)中的雕刻海林檎超科(Glyptocystitoida)和半海林檎超科(Hemicosmitoida),奥陶纪海林檎存在湄潭组Polycosmites和Macrocystella属。这一发现增加了海林檎化石的新地点和新层位记录,扩大了其在扬子板块的层位和生物古地理分布范围,同时也揭示了贵阳乌当地区棘皮动物的多样性,提供了早奥陶世棘皮动物辐射演化的新信息。


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43. 基于知识图谱与随机森林的落叶松毛虫害遥感识别
王明常, 丁文, 赵竞争, 吴琳琳, 王凤艳, 纪雪
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 2006-2017.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230279
摘要1523)      PDF(pc) (5433KB)(54)    收藏
落叶松毛虫害的大规模爆发导致了森林生态系统和经济的严重损失,快速、准确地对落叶松毛虫害发生区域进行识别具有重要的意义。本研究采用知识图谱技术,对与森林虫害相关的敏感特征进行筛选,并综合利用多源数据,分别构建3种不同数据组合的随机森林模型,对研究区内落叶松毛虫害发生区进行遥感识别。结果表明:1)依据图谱构建流程可以实现知识图谱构建及筛选,本研究实现了构建森林虫害遥感识别特征图谱,并筛选了中国东北地区落叶松毛虫害的遥感识别特征;2)知识图谱与遥感技术手段相结合,能够为构建虫害识别模型提供有效特征;3)与单一数据源相比,基于多源数据的落叶松毛虫害识别效果更好,本研究综合使用Sentinel-1A、Sentinel-2A和地形数据的总精度和Kappa系数分别为92.78%,0.876 6。
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44. 融水对CO2激光融冰的影响
张楠, 王瑛雨, Pavel Talalay, 范晓鹏, 宫达, 王婷, 韩博, 魏贤哲, 柏洪亮, 王亮
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1854-1863.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230280
摘要1521)      PDF(pc) (4491KB)(69)    收藏
激光钻探具有高能性、高度方向性、清洁性、非接触式切割钻进等优势,在激光热融穿透冰的过程中,融水对激光的穿透效率有很大影响。为探究融水对激光穿透效率的影响程度,本文选用冰吸收效率更高的CO2激光,在不同辐照角度、不同激光功率作用下对模拟极地冰心制备的冰样品进行定点穿透实验。结果表明:在负入射角-90°~-15°时,穿透速度为0.67~2.20 mm/s,仅为理论速度的21%~40%,孔径达到了光斑直径的3~5倍;而在正入射角15°~45°时,融水因重力作用及时排除,穿透速度为13.19~36.50 mm/s,是理论速度的2.2~6.5倍。
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45.

油源断裂向砂体转换输导油气形式分布部位预测方法——以歧口地区港东断裂砂一下亚段为例

张金宝
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1352-1361.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230111
摘要1519)      PDF(pc) (11060KB)(18)    收藏

港东断裂是歧口凹陷北部的一条重要的控藏断裂。为了研究歧口凹陷港东断裂位置的沙一下亚段油气分布规律,根据转换输导油气形式分两种情况研究:通过港东断裂在沙一下亚段内输导部位、沙一中亚段区域性泥岩盖层封闭部位和沙一下亚段连通砂体分布部位,取三者重合部位预测港东断裂向沙一下亚段砂体完全转换输导油气形式的分布部位;通过港东断裂在沙一下亚段内输导部位、沙一中亚段区域性泥岩盖层不封闭部位、沙一下亚段连通砂体分布部位和上覆明化镇组区域性泥岩盖层封闭部位,取四者重合部位预测港东断裂向沙一下亚段砂体部分转换输导油气形式的分布部位。结果表明:港东断裂向沙一下亚段砂体完全转换输导油气形式分布部位主要为其东部和西部,而部分转换输导油气形式分布部位主要为其中部,少量分布在其东部局部。港东断裂向沙一下亚段砂体完全和部分转换油气形式分布部位控制了港东断裂位置的沙一下亚段内油气在整条断裂内的分布。


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46. 基于AHP-EWM的莱州市海岸带海水入侵灾害风险评价与区划
束龙仓, 黄蕾, 陈华伟, 鲁程鹏, 刘波
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1864-1879.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230047
摘要1515)      PDF(pc) (6305KB)(69)    收藏
莱州市是我国海水入侵的典型地区,为探明莱州市海水入侵灾害风险程度及灾害影响要素,本研究基于海水入侵灾害发生的链式传递过程,根据致灾因子危险性、承灾体易损性、灾害损失及防灾减灾能力构建了莱州市海岸带海水入侵灾害风险评价指标体系,基于最小信息熵将层次分析法(AHP)和熵权法(EWM)进行结合确定各指标权重,通过综合加权评价法得到海岸带各镇街风险总值并进行风险排名,并通过指标大小数值对比及皮尔逊相关性检验揭示各指标风险影响程度。结果表明:根据风险总值可将城港路街道、永安路街道及金城镇划分为海水入侵灾害高风险区,沙河镇、三山岛街道及虎头崖镇为较高风险区,土山镇及金仓街道为较低风险区,其中城港路街道风险最高,风险指数值为5.76,金仓街道风险最低,风险指数值为4.03;在各指标中,地下水开采强度与风险总值的相关系数达0.917,表明地下水开采强度是区域海水入侵风险评定的控制指标,该指标为防止海水入侵灾害的关键要素。
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47. 高位远程崩滑碎屑流-泥石流灾害链的演变过程与影响范围预测:以“4·5”四川洪雅县铁匠湾地质灾害链为例
刘鑫, 张文, 李根, 刘波
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1799-1811.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230258
摘要1515)      PDF(pc) (44216KB)(65)    收藏
20世纪以来,地质灾害以灾害链形式出现的频率明显加大,目前对灾害链的演变过程以及影响范围的研究并不多。本文以2021年4月5日四川洪雅县铁匠湾高位远程崩滑碎屑流-泥石流灾害链为例,阐述了灾害链的演变过程。启动源为高位崩塌,崩落的大量岩块对下方斜坡岩土体造成冲击和加载形成滑坡,受降雨影响,崩滑碎屑流物质向双溪河发展演变为泥石流;采用RAMMS软件对泥石流的运动过程进行数值模拟分析,划定了其在不同降雨频率下的影响范围。结果表明:在20 a一遇降雨频率下,影响范围涵盖了双溪村上游部分分散农户;在50 a一遇降雨频率下,影响范围覆盖双溪村人口密集区;在100 a一遇降雨频率下,影响范围将继续向下游发展,延伸至老赵河聚居区。灾害链发生期间,附近最大降雨量接近10 a一遇,将10 a一遇模拟结果与现场实际形成的影响范围进行对比,发现两者基本一致,说明模拟结果可信。
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48. 基于位置分配模型的避震疏散最优路径规划
李玉堂, 赵竞争, 王民水, 叶应辉, 王明常
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 2018-2028.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230235
摘要1503)      PDF(pc) (7757KB)(34)    收藏
在地震易发区科学规划避震疏散路径,对人口聚集、密度大的高等学校师生的生命及财产安全具有重要意义。本文基于对吉林大学朝阳校区空间分布信息的提取和相关资料的调查,利用位置分配(location allocation, LA)模型、迪杰斯特拉(Dijkstra)最优路径算法,结合服务域分析、最优路径分析等方法实现了对研究区白天、夜间两种模拟情景避震疏散路径的科学规划。结果表明:在高等学校中做避震疏散计划时,可直接将运动场、室外篮球场、广场、空旷草地、部分面积较大的停车场作为备用避震场所;在疏散方向不交汇、不冲突、避震场所可容纳人数较多时,LA模型、Dijkstra算法均能够满足避震疏散规划的需求。针对校园内存在的避震安全场所空间分布不平衡的问题,提出了均衡空旷场地分布、增加避震疏散设施、加强避震疏散技能等完善高等学校地震逃生体系的建议。
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49. 冻融循环对钙剂改良土体分散性效果的影响
苑晓青, 吴泽炬, 王清, 陈慧娥, 林森, 牛岑岑, 徐鑫
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1812-1825.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230295
摘要1500)      PDF(pc) (10999KB)(10)    收藏
分散性土的水稳性极差,易形成管涌、洞穴、冲沟等破坏,季冻区土体在冻融循环过程所发生的冻胀融沉作用可能会增强土体的分散性。为了研究不同钙剂对土体分散性改良效果及冻融循环对改良效果的影响,先采用氧化钙和氯化钙两种钙离子剂对吉林西部地区分散性土体进行改良,确定最佳掺量后进行冻融循环试验;再分别通过分散性鉴定试验、无侧限抗压强度试验及微观结构试验探讨冻融循环对土体分散性改良效果的影响。试验结果表明,氯化钙对吉林西部土体分散性的改良效果优于氧化钙,氧化钙改良分散性土的最优掺量为1.6%,氯化钙改良分散性土的最优掺量为0.4%。冻融循环试验采用掺量为0.4%的氯化钙改良土。氯化钙改良土在经历不同次数的冻融循环后仍为非分散性土,其无侧限抗压强度在冻融循环次数0~5次有明显下降,但在冻融循环超过10次后下降趋势变缓且抗压强度基本保持在60 kPa;通过观察掺量为0.4%的氯化钙改良土在不同冻融循环次数的扫描电镜图像,推测冻融循环10次后其裂隙和孔隙的状态已趋于稳定。上述试验结果说明氯化钙可作为一种良好的改良剂对季冻区土体的分散性进行改良。 
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50. 干砂小应变动力学参数的弯曲元试验
刘红帅, 宋东松, 张东涛, 李延冰
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1826-1834.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230283
摘要1495)      PDF(pc) (6309KB)(66)    收藏
弯曲元是测试土体小应变动力学参数的常用手段,然而在使用弯曲元测试时,波形、频率、峰值和试样的尺寸对波在土体中传播时间的确定会造成一定的影响。目前大多从输入波的频率方面来研究其对输出信号传播时间确定的影响,但对输入波峰值、输入波形对输出信号的影响研究较少。基于此,采用弯曲元对干燥福建标准砂的小应变动力学参数进行了研究,分析了输入频率、输入波峰值、输入波形对输出信号的影响,以及土体相对密度和有效围压对侧线模量、剪切模量和泊松比的影响。结果表明:输入频率对S波(剪切波)的传播时间有明显影响,对P波(压缩波)基本没有影响;输入波峰值的大小对判别S波或P波的传播时间没有影响;输入波形对S波或P波的传播时间有显著的影响;土体的侧线模量、剪切模量和泊松比均随有效围压和孔隙比的增大呈指数形式变化。根据Hardin提出的小应变模量预测模型,拟合出了考虑有效围压和孔隙比耦合作用下的三维模型公式,可为实际工程中对侧线模量、剪切模量和泊松比的估算提供一定参考。
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51.

湘中南地区中奥陶统烟溪组黑色页岩地球化学特征与有机质富集

蔡灵慧, 余烨, 郭建华, 黄俨然, 郭原草
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (5): 1362-1379.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220171
摘要1495)      PDF(pc) (16387KB)(38)    收藏

为了研究湘中南地区中奥陶统烟溪组富含有机质的黑色细粒岩系的地球化学特征与富集模式,选取了宁远棉花坪(MHP)、双牌何家洞(HJD)、全州沙子塘(SZT)等剖面,测试样品的有机质丰度并对其主量、微量和稀土元素进行地球化学元素分析。结果表明:湘中南地区中奥陶统烟溪组有机地球化学指标较好,SiO2质量分数高,属于优质烃源岩;黑色页岩有机质丰度比较高,w(TOC)平均值为2.12%,普遍高于2%,脆性矿物体积分数在50%以上,具有很好的生气能力。烟溪组内发育的大量硅质层主要为沉积成因,氧化还原参数U/Th,V/(V+Ni)等指标指示水体整体为贫氧的还原环境,烟溪组时期生产力较高;陆源物质输入、氧化还原环境、海平面相对变化和古生产力等方面因素共同影响着有机质的富集,烟溪组页岩有机质的富集主要受控于缺氧环境,属于“深水滞留盆地”的富集模式。


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52. 热变形对饱和黏性土渗透系数的影响
王福刚 杨国华, 程辉, 管小桐, 袁益龙
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (6): 1835-1844.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230267
摘要1487)      PDF(pc) (3186KB)(79)    收藏
为了探究5~30 ℃温度变化对黏性土渗透性影响机理,同时考虑温度变化诱导的流体性质和土体变形对渗透系数的影响,提高模型的应用范围和精度,本文先采用室内实验和理论模型相结合的方法对该问题进行了研究,然后基于变温渗流实验数据,构建了土体应变与介质孔隙比的关系式,最后对Kozeny-Carman模型的修正模型(REN模型)进行了进一步修正。结果表明:在地下水常见的5~30 ℃温度区间,温度变化引起土体变形对黏性土渗透系数的影响显著,仅考虑流体黏度随温度变化而忽略黏性土形变影响的渗透系数计算误差最大可达40%;修正后的模型与现有渗透系数模型相比具有更好的性能;通过修正后的渗透系数模型分析,发现温度在5~20 ℃区间时,渗透系数变化的主控因素是流体黏度,此温度区间介质形变对渗透系数影响较小,影响程度低于10%;当温度在20~30 ℃区间时,温度引起介质形变诱导的渗透系数变化贡献率增大,对渗透系数影响最大超过40%。
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53. 青海省格尔木市妥拉海河超大型石墨矿床地球化学特征及其成因探讨
雷恩, 韩世炯, 庞小朋, 胡连成, 韩梓衡, 郭荣强, 陈奕臣
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 853-865.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230095
摘要985)      PDF(pc) (11157KB)(126)    收藏
妥拉海河石墨矿床是在青海省发现的首个超大型大鳞片晶质石墨矿。该矿床位于柴达木盆地南缘、东昆仑中段,矿体呈层状、似层状赋存于下元古界金水口岩群下岩组的片麻岩、钙质片麻岩、石英片岩和大理岩中,属于典型的片麻岩型石墨矿床。为探讨其矿床成因,本文对含矿地层开展了详细的岩相学、全岩地球化学和同位素地球化学研究。研究结果表明:含矿的石墨片麻岩、石墨石英片岩稀土元素总量为82.95×10-6~154.86×10-6,轻稀土富集,具有明显的Eu负异常和Ce弱负异常,显示了原岩形成于大陆边缘浅海缺氧沉积环境。赋矿的变质岩原岩为富含有机质的砂质岩、杂砂岩和钙硅酸盐岩,物质来源主要是陆源碎屑,少量为浅海的碳酸盐岩。矿石中石墨片麻岩和大理岩的δ13C同位素组成指示石墨的碳质来源于生物有机碳,而大理岩的碳质来源为无机碳。妥拉海河石墨矿床是形成于古元古代的区域变质型矿床。
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54. 试论中国东北部陆缘晚中生代浅成热液大规模成矿与深部地质过程对成矿制约
孙景贵, 刘阳, 徐智恺, 徐智涛, 褚小磊, 古阿雷
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 651-692.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230034
摘要983)      PDF(pc) (69646KB)(229)    收藏
浅成热液矿床是有色和贵金属以及铟等稀散关键金属矿产资源的重要来源,并以其具有指示深部斑岩成矿潜力的特征,长期以来倍受国内外地质学家关注和研究。中国东北部陆缘是我国浅成热液金属矿床发育的地区之一,该区广泛发育浅成热液金、银铅锌铜多金属矿床,依据成矿地质特征将这些矿床划分为低硫化型(LS)、中硫化型(IS)、高硫化型(HS)三类,成矿作用发生在晚中生代晚侏罗世—早白垩世火山盆地和边缘花岗杂岩隆起区,并依据成矿时代划分4个阶段,分别为(1)151~141 Ma、(2)140~131 Ma、(3)123~120 Ma和(4)110~100 Ma。其中:第1阶段发育在大兴安岭东坡,以大规模浅成热液HS铜多金属成矿为特色;第2阶段发育在大兴安岭西坡,以浅成热液LS-IS银铅锌大规模成矿为特色;第3阶段发育在大兴安岭北麓小兴安岭之间和延边以及华北北缘中段辽西地区,以浅成热液IS铜金和LS碲金成矿为特色;第4阶段成矿作用广泛发育在大兴安岭北端小兴安岭北麓饶河东宁延边一带。随成矿时间变化,从早到晚成矿从大兴安岭东坡迁移至大兴安岭西坡、华北陆台北缘(辽西+延边)大兴安岭东坡北段(黑河)→大兴安岭北段小兴安岭完达山太平岭延边,矿种上表现为由铜多金属→银铅锌→铜金+碲金→金(±锑)+金铜大规模成矿演化规律;形成环境分别适值晚中生代古太平洋板块向欧亚大陆东端俯冲、挤压、转换伸展地壳减薄过程的不同时段,除延边地区为中基性火山喷发-浅成就位晚期成矿外,成矿发生在各阶段双峰式火山喷发-浅成就位晚期。从其与斑岩型铜钼成矿的角度分析,早期浅成热液银铅锌铜成矿具有与斑岩成矿构成斑岩钼-浅成热液银铅锌成矿系统和浅成热液低硫化型银-中硫化型铅锌-高硫化型铜多金属-斑岩型铜钼成矿构成斑岩钼铜-浅成热液银铅锌成矿系统;中期和晚期浅成热液金成矿具有与富金斑岩型铜矿构成富金斑岩型铜-浅成热液中硫化型铜金成矿系统和富金斑岩型铜-浅成热液中硫化型铜金-高硫化型金(铜)成矿系统,而浅成热液低硫化型碲金、锑金和金矿床是否为独立成矿系统尚待研究取证。成矿整体受晚侏罗世开始向早白垩世过渡俯冲薄片后撤、地壳减薄而引发的幔源玄武岩浆底侵和相应的底侵下地壳岩浆控制,特别是底侵玄武岩浆受相应的下地壳物质参与程度以及岩浆房分离结晶时间所制约。
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55. 东北地区富钴矿床成矿规律、成因类型与远景区预测
张勇, 丁建华, 松权衡, 张彤, 邰彦德, 孙景贵
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 693-712.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210351
摘要964)      PDF(pc) (29927KB)(173)    收藏
钴具有特殊的物理化学性质,被广泛用于现代尖端技术领域中,因而部分国家将其列入战略矿产资源清单。钴矿形成的独立矿床较少,以共伴生矿床为主。我国是一个钴资源相对贫乏的国度,资源保有程度严重不足。目前,在我国东北地区发现并勘探出具有一定规模的共伴生钴矿床,其中既有与Cu共伴生矿床,又有与Cu-Ni-Fe共伴生矿床。为此,需要进一步总结成矿地质特征,分析潜力,为今后地质找矿工作提供借鉴。本文从东北地区钴矿床分布和地质特征角度出发,初步厘定该区钴矿的矿床成因类型为沉积-变质型矿床、岩浆型矿床、海相火山沉积-变质型矿床和矽卡岩型矿床4类;其中,沉积-变质型和岩浆型矿床分布较广,主要产在古元古代辽吉裂谷区;结合典型矿床地质特征、区域地球化学和地球物理特征,进一步圈定了28个远景区,包括A类远景区4 个,B类远景区8 个,C类远景区16 个。建议4个A类远景区作为将来找矿勘查部署中优先重点关注的地区。
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56.  长白山天池火山区黑石沟玄武岩墙成因及其构造意义
闫东晗, 李萌萌, 徐智涛, 孙立影, 马飞, 韩迪
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 904-919.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210320
摘要957)      PDF(pc) (21461KB)(101)    收藏
为了进一步了解天池火山黑石沟地区与中晚更新世火山活动有关的玄武岩墙的成因及构造背景,在遥感解译和野外地质调查基础上,开展了岩体的元素地球化学、全岩Sr-Nd同位素和年代学分析。结果表明:1)玄武岩墙主量元素具有偏高的MgO、CaO质量分数和低的Na2O质量分数,属于钾质、准铝质、亚碱性玄武岩系列。其显著富集Li、Cs、Be、Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素(LILE),弱富集Nb、Ta、Zr、Hf、U、Th等高场强元素(HFSE),对应高场强元素Zr/Hf、Nb/Ta和Th/U值分别为40.92~45.10、15.77~16.34和3.49~3.76。2)全岩中的(87Sr/86Sr)i与(143Nd/144Nd)i值范围分别为0.704 570~0.704 690和0.512 552~0.512 571,对应的εNd(t)值范围在0.87~1.45之间。岩墙中K-Ar成岩年龄(0.35~0.34 Ma)及火山区岩浆-构造演化现有认识综合表明,该期次玄武质岩浆作用在晚更新世千叶阶段,成岩母岩浆具有富集Ⅰ型地幔源特征,岩浆上升过程中有少量下地壳组分加入,整体显示出洋岛玄武岩(OIB)特点。鉴于火山区玄武岩墙的形成及同期次火山活动发生在0.35~0.34 Ma的挤压构造环境中,推测其可能与太平洋板块俯冲到欧亚东北部陆块之后的回撤或下沉有关。
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57. 内蒙古架子山地区晚石炭世二长花岗岩成因及其地质意义
王振亮, 赵克强, 杨剑洲, 邓友茂, 付燕刚, 段壮, 林鲁军, 左光明
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 984-1000.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210424
摘要925)      PDF(pc) (14596KB)(72)    收藏
内蒙古架子山地区二长花岗岩位于大兴安岭中段,为了确定其侵位时代,探讨大地构造环境,本文对该区二长花岗岩进行了系统的年代学和岩石地球化学研究。研究结果表明:二长花岗岩锆石U-Pb年龄为(302.9±1.2)Ma,为晚石炭世岩浆作用的产物;二长花岗岩具有高硅(w(SiO2)=74.73%~76.60%)、富碱(w(Na2O+K2O)=6.20%~7.03%)、高铝饱和指数(A/CNK=1.43~1.58)的特征,属于高钾钙碱性系列岩石;Rb、K、Th、U富集,Ba、Sr、Ti、Nb、P呈明显V字型亏损,稀土元素配分曲线呈右倾的轻稀土元素富集型,具有负Eu异常(δEu=0.46~0.67)、高分异指数(ID= 88.89~91.55)和低固结指数(IS=1.68~4.78)的特征,表明岩石经历了高分异演化作用,为高分异I型花岗岩,具有向A型花岗岩演化的趋势;176Hf/177Hf值为 0.282 850~0.282 951,εHf(t)值为 9.2~12.5,二阶段模式年龄(TDM2)变化范围为910~603 Ma,表明二长花岗岩岩浆可能是新元古代新生地壳部分熔融的产物。内蒙古架子山地区二长花岗岩形成于后造山阶段,其形成可能与古亚洲洋闭合后构造环境从挤压转换成碰撞后伸展有关。
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58. 大兴安岭得耳布尔地区中侏罗世流纹岩成因及成岩地球动力学背景
徐智涛, 李萌萌, 孙景贵, 孙立影, 冯靖乔, 梁小龙
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 866-886.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210316
摘要921)      PDF(pc) (27056KB)(42)    收藏
大兴安岭西坡北段得耳布尔地区广泛分布中侏罗世酸性火山岩-次火山岩类,岩石组合以流纹岩、流纹质岩屑晶屑凝灰岩和石英斑岩组合为主,有关它们的成岩时代、岩石成因以及成岩动力学机制尚未开展过系统的年代学与地球化学研究。本文对该区比利亚铅锌多金属矿区流纹岩进行了岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、元素地球化学及锆石Hf同位素研究。LA-ICP-MS单颗粒锆石U-Pb谐和年龄为(164.2±1.6) Ma(MSWD=7.7,n=14),成岩时间为中侏罗世。岩石中主量元素Si、K、Al质量分数较高,属高钾、钙碱性、过铝质岩石系列。微量元素显示它们富集大离子亲石元素,弱富集高场强元素,明显亏损Ba、Sr、Ti等元素,Nb/Ta、Zr/Hf和Th/U值分别为13.05~22.36、39.57~43.57和3.37~3.51。稀土元素存在明显负铕异常(δEu=0.69~0.76),LaN/YbN、La/Ce和La/Yb值分别为9.95~10.12、0.48~0.50和14.13~15.05。此外,它们的元素地球化学还呈现出低的10 000Ga/Al值(2.33~2.34)与(K2O+Na2O)/CaO值(9.54~9.96)。根据锆石中Ti元素计算获取的锆石饱和温度介于683~756 ℃之间。这些特征表明该区中侏罗世流纹岩具有Ⅰ型流纹岩属性,成岩岩浆均具有火山弧或者活动大陆边缘岩浆特征。锆石中176Hf/177Hf值为0.282 853~0.282 990,对应的εHf(t)为6.22~10.83,Hf二阶段模式年龄为734.2~474.0 Ma,与一阶段模式年龄(592.6~410.1 Ma)相近,指示了它们的成岩岩浆主要来源于新生下地壳部分熔融。岩浆上侵或成岩过程中受到了壳源物质混染,并与该区同时代中基性火山岩构成了“双峰式火山岩”特征。结合区域岩浆岩时空分布规律与地球物理资料证据,进一步认为区内中侏罗世酸性熔岩(流纹岩、流纹质岩屑晶屑凝灰岩和石英斑岩)成岩地球动力学背景适值古太平洋板块向欧亚大陆下行俯冲的大陆边缘环境。
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59. 龙岗火山区早更新世玄武质熔岩成因及其构造意义:来自Rb-Sr同位素定年、元素地球化学及Pb同位素证据
徐智涛, 孙立影, 李忠伟, 李萌萌, 刘宏岩, 马飞
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 887-903.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210115
摘要919)      PDF(pc) (20333KB)(106)    收藏
龙岗火山区位于吉林省东部辉南县与靖宇县境内,是我国东北部陆缘第四纪陆相火山岩区的重要组成部分。为了深入探讨研究区玄武质熔岩成因及其构造意义,在野外地质调查基础上,开展了岩体的Rb-Sr同位素测年、元素地球化学和全岩Pb同位素测定。结果表明:1)粗面玄武质熔岩中7件全岩、斜长石和角闪石Rb-Sr等时线年龄为(1.81±0.34)Ma(MSWD=0.17,n=7);2)粗面玄武质熔岩中w(Na2O+K2O)值范围为6.44%~6.65%,具有偏高的A/CNK(1.24~1.27)和Mg#(39.09~39.81)值,与原始地幔相比,明显富集Li、Cs、Be、Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素(LILE),富集轻稀土元素(LREE),弱富集Nb、Ta、Zr、Hf、U、Th等高场强元素(HFSE),亏损重稀土元素(HREE),具有弱的Eu异常(δEu=0.95~1.07)和弱Pb元素富集,与长白山玄武质岩石具有相似的元素地球化学特征;3)岩石中的(87Sr/86Sr)i值为0.705 074~0.705 206,全岩中206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb值分别为17.984~18.329、15.490~15.523和38.315~38.400。新近研究成果及区域构造演化现有认识综合表明,该期次玄武质熔岩成岩石时代为早更新世卡拉布里亚阶(Calabrian)阶段,成岩岩浆主要由幔源岩浆作用形成,并有少量年轻大陆下地壳成分加入,显示出洋岛玄武岩(OIB)或板内交代玄武岩的属性特征。此外,火山区粗面玄武质熔岩的形成及其伴随的火山活动发生于约1.81 Ma的拉张性构造环境中,可能与太平洋板块俯冲欧亚东北部陆块之后的回撤有关。
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60. 通化地区中生代大川花岗岩岩体成因与REE赋存状态:来自岩石地球化学、锆石U-Pb定年和Hf同位素制约
张婷婷, 董国振, 安玉伟, 褚小磊, 柏铖璘, 孙景贵
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 946-963.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220290
摘要908)      PDF(pc) (19037KB)(35)    收藏
吉林南部地区位于华北克拉通北缘东段,是一个经历了太古宙、元古宙、古生代、中生代以及新生代漫长地质历史演化的地质构造区,广泛发育晚中生代富集稀土元素的碱长花岗岩。本文选取该区富集稀土元素的大川花岗岩体,开展岩相学、锆石U-Pb年代学与Hf同位素、岩石地球化学研究,结果表明:该岩体主要由细粒、中粒和粗粒黑云母碱长花岗岩所组成,其次是花岗伟晶岩;主量元素具有高硅(w(SiO2)=72.56%~84.09%)、低铝(w(Al2O3)=8.15%~14.76%)、准铝—强过铝质(A/CNK=0.98~1.60)的特征,属于高钾钙碱性系列;样品稀土质量分数较高(w(ΣREE)=88.53×10-6~839.95×10-6),(La/Yb)N=2.30~41.24,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,稀土配分模式为右倾型,Eu负异常比较明显,δEu值为0.05~0.60,分异指数(ID=86.72~97.69)较高,固结指数(IS=0.16~1.13)较低,显示在岩浆演化过程中经历了斜长石、黑云母、磷灰石等矿物不同程度的分离结晶作用,结合岩相学特征,初步认为大川碱长花岗岩为高分异花岗岩;粗粒黑云母碱长花岗岩单颗粒锆石U-Pb同位素年龄为(120.8±1.6)Ma;锆石εHf(t)值全部为负值(-10.7~-5.2),对应的Hf同位素二阶段模式年龄为2 587~2 090 Ma;基于同位素与岩石地球化学数据,初始岩浆起源于新太古代—古元古代陆壳物质的部分熔融,岩体为同源岩浆房经岩浆结晶分异作用后岩浆上侵就位的产物。岩矿鉴定及全岩微量显示,随着岩浆的演化,石英含量逐渐升高,黑云母含量逐渐降低,稀土总量也逐渐降低,稀土主要富集在粗粒黑云母碱长花岗岩相中。
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61. 南秦岭冷水沟铜钼金矿床年代学及其地质意义
陈雷, 闫臻, 刘凯, 代军治, 郭现轻, 聂潇, 庞绪勇
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 713-727.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210430
摘要902)      PDF(pc) (6153KB)(93)    收藏
冷水沟铜钼金矿床位于南秦岭山阳—柞水矿集区内,是南秦岭晚中生代斑岩-矽卡岩型铜(钼)矿床的代表性矿床之一。冷水沟矿区内除斑岩-矽卡岩型铜钼矿体外,还发育构造蚀变岩型金矿体,但对于铜钼矿化与金矿化之间是否存在成因联系一直存在疑惑。本次通过对斑岩-矽卡岩型铜钼矿体中辉钼矿与构造蚀变岩型金矿体中蚀变钾长石和绢云母分别进行Re-Os和40Ar-39Ar定年,以期能够通过成矿年代学研究来厘定两者之间的成因联系。测试结果显示,斑岩-矽卡岩型铜钼矿体的辉钼矿Re-Os等时线年龄为(147.4±8.4)Ma,构造蚀变岩型金矿体中蚀变钾长石和绢云母40Ar-39Ar年龄约为144 Ma,两者在误差范围内一致,说明铜钼矿体和金矿体均形成于晚侏罗世—早白垩世,是同一成矿作用的产物,并与区域内晚侏罗世—早白垩世岩浆岩具有密切的成因联系。结合区域构造演化特征,本次研究结果显示冷水沟铜钼金矿床形成于晚中生代秦岭造山带构造体制转变的动力学背景。同时,冷水沟地区金矿成矿时代的限定也表明南秦岭地区存在晚侏罗世—早白垩世金矿成矿作用。
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62. 吉林省南部集安大石湖-大台子铜矿化区中生代中酸性杂岩岩石成因与地球动力学背景
常翔, 孙景贵, 陈旭, 刘艳鹏, 柏铖璘, 徐智恺
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 920-945.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230064
摘要901)      PDF(pc) (65532KB)(41)    收藏
吉林省南部集安地区大石湖-大台子一带热液铜矿化发育,其矿化与该区二长闪长岩、闪长玢岩、二长斑岩及正长花岗岩等中酸性杂岩有着密切的空间关系。为了确定其成矿时代下限和地球动力学背景,在野外调研的基础上,开展了中酸性杂岩的岩相学、锆石U-Pb同位素年代学、元素地球化学和锆石Lu-Hf同位素示踪研究。结果揭示:二长闪长岩、闪长玢岩、二长斑岩及正长花岗岩均为中生代早白垩世岩浆作用的产物,锆石U-Pb结晶年龄分别为(122.7±1.8)(122.0±1.9)(120.1±1.5)和(121.4±1.9)Ma,矿化系统的岩浆就位发生在早白垩世(122.7~120.1 Ma),指示大石湖-大台子铜矿化区的矿化时代晚于或近似等于120.1 Ma;元素地球化学数据揭示它们均以轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs)富集,相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSEs),Eu异常不明显为特征,均属高钾钙碱性准铝质系列岩石,是同源岩浆不同演化序列的产物;锆石Lu-Hf同位素分析结果表明,二长闪长岩的εHf(t)值变化范围为-7.5~-5.2、TDM2为1 647~1 500 Ma,正长花岗岩的εHf(t)值变化范围为-13.1~-4.2、TDM2为2 004~1 445 Ma,fLu/Hf为-0.99~-0.95,指示岩浆起源于中古元古代古老地壳物质的部分熔融,在此过程中存在地幔端元物质的加入,且在正长花岗岩浆上升就位的过程中存在古老物质的混染。结合相关研究成果,认为研究区早白垩世花岗质岩浆作用形成于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲回撤形成的伸展环境。
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63. 吉林夹皮沟金矿集区三道岔金矿床成矿流体来源与演化:流体包裹体和H-O同位素的制约
张笑天, 孙景贵, 韩吉龙, 王抒, 余日东, 刘阳, 冯洋洋
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 748-766.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210324
摘要896)      PDF(pc) (30080KB)(58)    收藏
夹皮沟金矿集区位于华北克拉通北缘东段与兴蒙造山带的拼贴部位,是我国最主要的产金地之一。然而该区金矿床的成矿流体来源和矿床成因类型目前仍存有广泛争议;此外,成矿过程中流体的演化以及成矿机制方面也有待深入研究。为解决上述问题,本文选取该区规模最大且最具代表性的三道岔金矿床为研究对象,在详细野外工作的基础上,对不同成矿阶段的石英开展了系统的流体包裹体显微测温、激光拉曼光谱分析以及H-O同位素测试。矿床地质和岩相学特征表明,三道岔金矿床的成矿过程可以划分为(Ⅰ)乳白色石英阶段、(Ⅱ)石英-黄铁矿阶段、(Ⅲ)石英-多金属硫化物阶段和(Ⅳ)石英-碳酸盐阶段,其中阶段Ⅱ和Ⅲ代表成矿主阶段。在各阶段石英中识别出3种类型的原生流体包裹体,依次为水溶液包裹体(NaCl-H2O,W型)、含CO2水溶液包裹体(NaCl-H2O-CO2,C型)和纯CO2包裹体(PC型)。早阶段与主阶段石英均捕获C型和W型包裹体,主阶段石英还发育少量PC型包裹体,而晚阶段石英中仅见W型包裹体。早、主、晚阶段流体包裹体的均一温度依次为283~411、210~288和131~210 ℃,盐度(w(NaCl))依次为4.26%~17.48%、2.07%~15.76%和2.57%~14.04%。H-O同位素结果表明,初始成矿流体来自深源岩浆提供的岩浆水与少量大气降水的混合,且成矿过程中不断有大气降水的加入。自成矿早阶段至晚阶段,成矿流体逐渐由富含CO2的中温、中低盐度NaCl-H2O-CO2体系演化为以H2O为主的低温、低盐度NaCl-H2O体系。流体上升演化过程中与围岩发生了广泛的水岩反应,压力突降与大气降水的持续加入所引发的流体不混溶导致CO2和其他气相成分(如H2S、CH4等)大量逸出与成矿流体物理化学条件变化,进而造成Au-S络合物分解、金溶解度降低,从而有利于金和其他成矿元素的卸载。综合矿床地质、流体包裹体和H-O同位素研究结果,三道岔金矿床属于中温热液脉型金矿床。
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64. 吉林中部靠山地区早侏罗世正长花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其动力学意义
叶希青, 孙立影, 徐智涛, 闫东晗, 冯靖乔, 曹戎机
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 964-983.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210147
摘要887)      PDF(pc) (20886KB)(104)    收藏
吉林省中部靠山地区的早侏罗世中粒正长花岗岩出露于张广才岭山脉南段,侵位接触于中三叠世花岗岩类和泥盆纪—石炭纪侵入岩类,主要造岩矿物由钾长石、石英、斜长石和黑云母组成。为了对靠山地区花岗岩的成岩时代、地球化学特征和地球动力学背景进行探讨,我们对研究区出露的早侏罗世非造山A型中粒正长花岗岩进行了岩相学、年代学、地球化学和Hf 同位素研究。锆石U-Pb年代学和地球化学研究表明:研究区中粒正长花岗岩的谐和年龄为(193.2±0.9)Ma,成岩时间应归属为早侏罗世;其具有高的SiO2(75.49%~75.82%)和全碱(8.28%~9.17%)质量分数,高A/CNK(1.08~1.13)、LREE(20.89×10-6~46.38×10-6)和FeO/MgO(3.29~5.83)值,富集 Rb、K、Pb等大离子亲石元素(LILE)和Th、U、Hf、Nb、Zr等高场强元素(HFSE);此外,其具有低的MgO(0.06%~0.14%)、TiO2(0.05%~0.12%)、P2O5(0.02%~0.04%)、Sr(24.20×10-6~62.59×10-6)、HREE(5.14×10-6~11.80×10-6)质量分数和中等δEu值(0.41~0.56),类似于非造山A型花岗岩的岩石地球化学特征。锆石的Hf同位素分析结果显示,εHf(t)值范围为9.7~15.7,二阶段Hf同位素模式年龄(TDM2)为612~225 Ma。结合区域研究资料认为,靠山地区中粒正长花岗岩的成岩母岩浆可能来自伸展环境下的年轻下地壳。早期古太平洋板块俯冲造成的软流圈地幔上涌和弧后伸展的构造环境,可能是研究区早侏罗世非造山A型花岗质岩浆活动的重要地球动力学因素。
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65. 小兴安岭伊东林场金多金属矿床火山-次火山岩年代学、岩石地球化学及构造背景
赵忠海, 梁杉杉, 孙景贵, 王兴, 李成禄, 周佳峥, 荆曌怡
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 785-808.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210317
摘要885)      PDF(pc) (38552KB)(45)    收藏
伊东林场金多金属矿床是小兴安岭地区新发现的浅成低温热液型金矿,矿区内火山-次火山岩分布广泛,其中闪长玢岩和英安岩与成矿具有成因联系。为了厘定闪长玢岩和英安岩与成矿的关系,制约成矿时代,本文对其进行了岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素等研究。岩石地球化学研究结果表明,与成矿密切相关的火山-次火山岩为一套过铝质钙碱性火山岩系,具有轻稀土富集和弱的Eu负异常,富集Rb、Ba大离子亲石元素和Th、U等不相容元素,亏损Nb、P、Ti等高场强元素等与俯冲有关的弧岩浆特征。锆石U-Pb定年结果显示,闪长玢岩与英安岩的成岩年龄分别为(99.60±0.62)Ma和(98.50±0.50)Ma,均形成于早白垩世。Sr-Nd-Hf同位素分析结果显示,样品具有高的(87Sr/86Sr)i值(0.707 20~0.707 70),低εNd(t)值(-3.47~-2.42)以及εHf(t)值(-2.22~4.11),反映形成源区以幔源为主,但受较强的地壳混染。研究结果揭示,研究区早白垩世火山-次火山岩形成于活动大陆边缘的陆缘弧环境下,为受俯冲洋板片脱水释放的流体交代上覆地幔楔发生部分熔融的产物,并在演化过程中受到较强的地壳混染。结合区域地质背景,推测认为该套早白垩世火山-次火山岩形成于区域伸展构造背景下,与古太平洋板块俯冲回撤的动力学背景有关。
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66. 中国东北部夹皮沟矿集区金矿成矿过程:来自冰湖沟金矿床锆石U-Pb定年和微量元素示踪
韩吉龙, 孙景贵, 张勇, 张笑天, 刘阳, 王抒, 褚小磊
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 728-747.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210414
摘要883)      PDF(pc) (32560KB)(101)    收藏
夹皮沟矿集区发育众多石英脉型和蚀变岩型金矿床,区内的金矿床属于中温热液金矿床,并以中温低盐度流体、中侏罗世成矿、成因上与同期岩浆作用关系密切为主要特征。为了刻画同期岩浆-热液作用的过程,探讨其对金成矿的贡献,示踪区内金成矿作用过程,以区内的冰湖沟金矿床为例,开展了系统的矿床地质、岩相学,以及锆石的矿物学、年代学和地球化学研究。研究结果显示:1)金主要赋存在震碎角砾岩的胶结物中;2)根据锆石的晶体形态、内部结构、微量元素组成和U-Pb年龄,热液胶结角砾岩和角砾状矿石胶结物中锆石可划分为捕获锆石(第一组195~185 Ma)、继承锆石(第二组175~172 Ma)和热液锆石(第三组176~173 Ma),其中热液锆石(第三组)的U-Pb年龄为176~173 Ma,指示成矿作用发生在中侏罗世;3)第二、三组锆石具有较低w(Y)、高Y/Ho值,指示晚阶段花岗质熔体与富P和Ti的热液流体共存,同时它们的w(Hf)与Th/U、Yb/Gd值呈现出系统的演化趋势,指示岩浆经历了逐步的冷却和分异作用,并最终形成热液流体;4)第二组锆石与第三组锆石相比,具有较高的Ce/Ce*值和Eu/Eu*值,指示岩浆是高氧逸度的,而热液流体是低氧逸度的,同时锆石的不相容元素(如P、Y、LREE、Nb、Th、Pb*等)的质量分数随着w(Hf)(从第二组到第三组)增加逐步增加,指示在岩浆分异及向热液演化过程中,不相容元素逐步进入热液流体相,并逐步富集。结合区域成果,由于岩浆具有高温、高氧逸度、富挥发组分,抑制了硫化物在其演化早阶段结晶,使得Au、S、Fe,以及不相容元素在晚阶段岩浆/热液流体中富集,形成初始含矿流体;在向上运移过程中,强烈的水岩反应、温压和氧逸度的降低,致使含矿流体处于不稳定状态,Au和硫化物大量沉淀,最终形成金矿床。从区域成矿背景、矿床地质、元素地球化学、成矿流体和成岩成矿年代学等角度综合分析,认为上述地质过程是夹皮沟矿集区大规模金成矿的根源。
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67. 桂西北金牙金矿床成矿流体性质与成矿机制
李欣航, 白令安, 胡乔帆, 谢兰芳, 庞保成, 岳志恒
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 840-852.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210327
摘要878)      PDF(pc) (17455KB)(49)    收藏
金牙金矿床是滇黔桂“金三角”地区典型的卡林型金矿床之一,矿体明显受断裂构造控制,主要呈似层状、豆荚状、透镜状产于中三叠统百逢组的泥质粉砂岩和粉砂质泥岩中。为探讨成矿流体性质与成矿机制,对研究区流体包裹体进行岩相学研究、显微测温以及激光拉曼成分分析。结果表明,该矿床成矿热液过程可以划分为3个阶段:石英-黄铁矿阶段(Ⅰ)、黄铁矿-毒砂阶段(Ⅱ)和石英-碳酸盐阶段(Ⅲ),其中Ⅱ 阶段为主成矿阶段。流体包裹体岩相学研究显示:成矿期流体包裹体主要为气液两相包裹体,液相成分主要为H2O;气体成分主要为CO2、N2、SO2及CH4,从早阶段到晚阶段平均均一温度分别为189、157、137 ℃;平均w (NaCleq)依次为6.01%、4.18%、2.01%,初始成矿流体具有中低温、低盐度、低密度的特征,含CO2、N2和SO2等挥发分的H2O-NaCl体系流体。成矿早期中高温、还原性的盆地热卤水与周围地层发生了强烈的水岩反应,活化迁移其中的Au和S;主成矿期成矿流体在异常高压与断裂活动驱使下不断向上流动,并与白云石中的Fe等元素反应生成黄铁矿和毒砂,同时与大气降水相混合,温度和盐度快速降低,Au等成矿元素大量卸载;成矿晚期,流体中的成矿元素消耗殆尽,大气降水持续混入,温度和盐度明显下降,成矿作用结束。成矿机制为流体混合与水岩反应。
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68. 内蒙古白土营子钼矿床成矿年代学及成矿流体特征
赵克强, 孙景贵, 程琳, 马生明, 王振亮, 古阿雷
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 822-839.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210363
摘要876)      PDF(pc) (17053KB)(55)    收藏
白土营子钼矿床位于西拉木伦钼成矿带南部,是近年来勘查的新成果,目前已达到中型钼矿床。本文报道了白土营子钼矿床的地质、辉钼矿Re-Os年龄、流体包裹体和H-O-S-Pb同位素数据,以确定其成矿时代和成矿流体特征。钼矿化主要以细脉浸染状、角砾岩型状和脉状存在于印支期花岗斑岩中。辉钼矿Re-Os等时线年龄为(245.4±4.1) Ma,表明钼矿化发生在中三叠世。确定了4种类型的包裹体:气液两相包裹体(W)、含CO2三相包裹体(C)、含子晶三相包裹体(S)以及纯气相包裹体(V)。成矿早阶段成矿流体属于中高温、中低盐度的CO2-H2O-NaCl体系;成矿主阶段则是中温、高盐度和低盐度共生、气相成分逐渐转化为以H2O为主的特征,成矿过程中流体经历不混溶作用,伴随大量金属矿物的分离沉淀;随着温度、压力的持续降低,以及大气降水的加入,成矿晚阶段流体演化为中低温、低盐度贫CO2的H2O-NaCl体系。结合H-O-S-Pb同位素资料,认为其成矿物质主要来自于地幔,成矿晚阶段有壳源物质加入,整体上为壳幔混合源,成矿流体早阶段来自于岩浆热液,晚阶段有大气水加入。因此,我们认为白土营子斑岩型钼矿形成于早—中三叠世造山后伸展环境。斑岩型矿床钼的成矿物质来源主要可能为壳幔混合源或壳源,而铜的成矿物质来源地幔的贡献更高。不同性质的流体中钼的沉淀机制不同,其中流体的氧逸度以及pH是辉钼矿沉淀的主要因素之一。
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69. 黑龙江省老柞山金矿区花岗闪长岩成因及其对成矿的启示:锆石U-Pb同位素定年和岩石地球化学特征
李怡欣, 耿瑞, 肖风利, 柏城璘, 孙景贵
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 809-821.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210405
摘要853)      PDF(pc) (23174KB)(67)    收藏
黑龙江省老柞山金矿床是一座位于佳木斯地块中北部的大型岩金矿床,矿体与矽卡岩关系密切,主要赋存在花岗闪长岩与麻山群的接触构造带以及北西向、北西西向张性断裂等控矿构造内。矿床地质、岩相学、锆石U-Pb同位素年代学、岩石地球化学特征研究结果揭示:老柞山金矿床发育华力西期中二叠世晚期矽卡岩型矿化+燕山期热液型矿化两期叠加成矿,与主成矿期矽卡岩型金成矿作用密切相关的岩浆热事件为花岗闪长岩,成岩时代为(262.6±3.9) Ma;矿区华力西期花岗闪长岩地球化学特征表现为属弱过铝质高钾钙碱性岩系,具有较高的w(SiO2),低Mg#值,贫MgO,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素和重稀土元素,表现出I型花岗岩特征,岩浆源区起源于地壳物质的部分熔融。综合研究认为,老柞山金矿床矽卡岩型矿化和岩浆作用发生于由洋陆俯冲消减向陆陆碰撞的构造体制转换期,花岗闪长岩是地壳物质部分熔融的产物。
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70. 吉林延吉杜荒岭浅成热液金矿床岩体锆石微量元素地球化学特征及其地质意义
柴鹏, 孙景贵, 袁玲玲, 门兰静
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (3): 767-784.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210331
摘要846)      PDF(pc) (14596KB)(57)    收藏
杜荒岭金矿床是中国东北部吉林省延吉地区典型的浅成热液高硫化型金矿床之一,矿区内发育大量早白垩世火成岩。为了更深入地认识杜荒岭金矿床的岩浆作用、岩浆起源及成矿条件,本文在已有研究基础上对矿区内含矿的石英闪长岩、花岗闪长岩和花岗闪长斑岩中的锆石进行了微量元素测试。结果显示,绝大多数锆石Th/U值>0.1,锆石的球粒陨石标准化REE配分曲线呈左倾配分型式,强烈富集重稀土元素、亏损轻稀土元素,并存在不同程度的Ce正异常与Eu负异常;研究对象为典型岩浆锆石,结晶温度主要介于700~900 ℃之间。研究认为含矿岩石起源于下地壳部分熔融,形成于板块俯冲的弧构造环境。此外,成矿岩体花岗闪长斑岩锆石相比成矿前岩石具有较高的Ce4+/Ce3+值和较低的结晶温度,指示花岗闪长斑岩岩浆具有高氧逸度和含水量,即高成矿潜力。而岩浆氧逸度和含水量的差异可能是石英闪长岩和花岗闪长岩未成矿的原因。
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71. 地铁引起的土层与建筑物振动响应及其减振研究
沈威, 毛立华, 陈永, 夏志强, 童建波, 方火浪
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1203-.  
摘要513)      PDF(pc) (14784KB)(141)    收藏
地铁列车运行会给上部建筑带来振动噪声问题,因此,有必要对地铁列车运行引起的地层和建筑物振动响应及其减振措施进行研究。以杭州市未来科技城第三初级中学的新建项目为背景,首先利用ABAQUS软件分别建立普通整体道床和钢弹簧浮置板2种轨道结构下的车辆-轨道耦合动力模型,通过瞬态动力分析确定相应的列车移动荷载;然后利用MIDAS GTS NX 软件建立隧道-土体-桩-建筑物三维有限元模型,以车辆-轨道耦合模型动力分析得到的列车荷载作为动力激励,对隧道-土体-桩-建筑物模型进行动力分析,预测地铁运行引发的土层和建筑物振动响应,对钢弹簧浮置板轨道结构的减振效果进行评估。结果表明:地铁运行引起的土层和建筑物振动以竖向为主;建筑物的优势频率出现在20、38和55 Hz附近;不同建筑物的振动加速度幅值随着与振源距离的加大而逐渐减弱;通过与普通整体道床轨道相比,钢弹簧浮置板轨道对建筑物减振有着显著的效果,其z振级最大值在25.3~42.3 dB之间,低于规范规定,为安全范围。
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72. 吉林省延边地区中酸性岩浆岩年龄、成因及其构造意义
李光速, 杜庆祥, 韩作振, 沈晓丽
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1174-.  
摘要494)      PDF(pc) (33769KB)(33)    收藏

华北板块北缘东段延边地区新发现古生代花岗闪长岩和变质流纹岩,本文对其进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素、地球化学及Sr-Nd同位素分析,探讨了花岗闪长岩和变质流纹岩的源区性质及构造背景,为延边地区古生代构造演化提供约束。锆石U-Pb定年结果显示,花岗闪长岩形成于(440.3±2.5) Ma,即早志留世;变质流纹岩形成于(345.3±2.3) Ma,即早石炭世。早志留世花岗闪长岩富集大离子亲石元素(如Rb、K、Ba、Cs、Th等),亏损高场强元素(如Nb、P、Ti等),属于I型花岗岩类;花岗闪长岩的εHf(t)值为-0.63~1.30,古老的二阶段亏损地幔模式年龄为1 461~ 1 339 Ma,εNd(t)值为-3.13~-2.76,二阶段模式年龄(TDM2)为1 433~1 403 Ma,表明岩石可能是由幔源成分、地壳沉积物质和俯冲流体参与的中元古界下地壳成分混合形成;结合区域地质,认为早志留世华北板块北缘可能发育岛弧环境。早石炭世变质流纹岩地球化学特征显示轻稀土和大离子亲石元素相对富集,重稀土和高场强元素相对亏损,具有明显的正Eu异常,为A型流纹岩,代表了一种伸展环境;变质流纹岩εHf(t)值为3.46~12.21,二阶段模式年龄为1 132~571 Ma,表明岩石来源于年轻的下地壳部分熔融;结合区域地质,认为早石炭世华北板块北缘可能为被动大陆边缘。

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73. 华北板块中部中生代构造演化——以山西为例
卫彦升, 冯志强, , 闫涛, 杨五宝, 段春森
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1127-.  
摘要482)      PDF(pc) (23380KB)(75)    收藏

山西省位于华北板块中部,其地质发展过程与华北克拉通息息相通,特别是中生代地质演化事件更直观地反映了华北克拉通的演化特征。受山西省基础地质工作研究程度和工作方法、手段的制约,对于山西省中生代地质演化事件序列厘定的精细程度还较为薄弱,对重要的地质演化时间节点较为模糊或认识有偏颇之处。本文在充分收集和分析前人资料,特别是收集了近年来山西省内大量的中生代岩浆岩同位素测年数据和地球化学资料的基础上,通过对该时期地层、构造、岩浆、矿产的综合研判,对山西省中生代地质演化事件进行了重建。笔者认为山西省中生代地质演化可划分为:早三叠世—晚三叠世早期挤压阶段(252~220 Ma)、晚三叠世晚期—早侏罗世早期强烈伸展阶段(220~180 Ma)、早侏罗世晚期—中侏罗世弱伸展阶段(180~160 Ma)、晚侏罗世—早白垩世早期挤压阶段(160~130 Ma)、早白垩世中期—晚白垩世早期伸展阶段(130~86 Ma)和晚白垩世中—晚期弱挤压阶段(86~65 Ma)等6个阶段,其形成的构造背景和构造演化及重要的构造机制转换与华北板块周边古亚洲洋、古特提斯洋和古太平洋三大构造域先后或同时作用有关,应为上述三大构造域远程效应叠加的结果。

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74. 川藏铁路察雅段低温温泉钙华成因及其工程意义
向超, 王运生, 杜春阳, 赵方彬, 苏毅, 潘元贵
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1244-.  
摘要481)   HTML    PDF(pc) (36120KB)(23)    收藏



川藏铁路察雅段工程地质条件复杂,对其关键工程地质问题的揭示与评价是勘察阶段的主要任务。在察雅段铁路线15 km范围内发育两处大型温泉钙华,分别是娘曲村钙华和恩达村钙华,其中娘曲村钙华台距规划路线仅5 km,钙华台目前处于生长期。本文通过水文地质调查、水化学指标测试和钻探等方法,对钙华的形成条件和成因进行了深入分析。结果表明:印支晚期北澜沧江造山带的挤压作用导致察雅地区形成隆起褶皱和深大断裂;现今区域应力场的转变以及深切河谷的卸荷作用为高地势区地表水沿断裂入渗提供了可能性;入渗水体获得深大断裂产生的热量和CO2后,在上行过程中溶蚀灰岩体形成深部岩溶,出露地表后因温压和水动力条件改变,钙华呈现分段式沉积,其热水循环深度为2.682~3.510 km;铁路线位于入渗补给区,区内灰岩整体结构呈现破碎段与完整段交替出现强岩溶段与弱岩溶段交替出现的特点,其中230.0~302.0 m层段岩体溶蚀强烈,隧道施工存在岩溶塌陷、涌突水和地下热水等工程地质问题。


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75. 东营凹陷北带沙四上亚段砂砾岩储层物性主控因素分析
陈思芮, 王卫学, 曲希玉, 纪友亮, 鲜本忠, 刘英男
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1091-.  
摘要479)      PDF(pc) (42084KB)(48)    收藏

为明确东营凹陷北带盐家—永安地区沙四上亚段7、8砂组物性主控因素,笔者利用岩心观察、薄片鉴定、阴极发光、压汞测试等手段及方法,进行了岩相、成岩作用、孔隙结构等方面的研究。结果显示:1)据物性及含油性的强弱程度可将7、8砂组划分为3个砂砾岩段,即较好的中厚层、相对中等的夹砂层和较差的厚层砂砾岩段。2)夹砂层砂砾岩段物性的主控因素是成岩作用,砂砾岩厚度与上下泥岩厚度之比(砂泥厚度比)和距砂泥接触界面的距离控制着胶结作用的强弱,当砂泥厚度比为0.80~1.00且距砂泥界面距离>3.00 m时,胶结作用弱,储层物性好。3)中厚层砂砾岩段物性受沉积与成岩作用共同控制,本次研究提出一种适用于研究该段的储层物性主控因素的参数Rs(储层品质评价参数),当Rs>0.05时,沉积作用是储层物性的主要控制因素且产生积极效应;当0<Rs≤0.05时,沉积作用对储层物性为负面影响,胶结作用对储层物性的影响形同“双刃剑”, 砂泥厚度比>0.80时,储层物性好,反之储层物性较差。4)厚层砂砾岩段物性主控因素是沉积作用,当杂基体积分数为2.00%~6.00%时,储层物性相对较好。

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76.

90°相移薄互层解释技术理论诠释与实际应用

张军华, 常健强, 王作乾, 胡逸甫, 芦凤明, 孟瑞刚
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1348-.  
摘要478)      PDF(pc) (15920KB)(52)    收藏


通过零相位子波与90°相移子波比较、两者楔形体正演模型变密度显示比较、90°相移调谐特征分析,指出了90°相移技术识别单砂体的优势,并用河道砂体实例进行了佐证。在此基础上,重点对不带屏蔽层和带屏蔽层的砂泥岩薄互层进行了理论诠释与实际应用。对于不带屏蔽层的薄互层,首先分析其测井响应特征和地震剖面特征,然后制作地质模型;地震正演结果展示,枣油组9个小层的叠合响应近似于1个厚砂体的复合波,波谷响应对应砂体有利位置,用90°相移可以直观描述;对于实际资料,对比了物理意义与之类似的道积分剖面,指出了道积分技术存在横向能量不均衡的弊端。对于底部有强反射屏蔽层的薄互层,本文不采用多子波分解、匹配追踪和压缩感知等去强屏蔽手段,而是直接采用90°相移;应用结果表明,90°相移处理后强反射界面与砂体边界分开,砂体叠置关系明确,适用于储层界面解释和后续属性提取、储层预测。最后展示了复杂断裂带90°相移解释实例,指出“90°相移薄互层解释不怕薄、怕乱的适用条件。

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77. 砾砂岩不均匀展布引起的构造畸变
罗明, 何叶, 周江江, 贾培蒙, 吕华星
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1360-.  
摘要442)      PDF(pc) (23730KB)(28)    收藏

在油气勘探圈闭落实过程中,准确认知地层速度的变化规律是落实圈闭的关键,尤其是地层横向速度发生剧烈变化时,构造形态发生畸变,圈闭落实难度随之增大。引起地层速度横向剧烈变化的因素较多,如灰岩或灰质胶结作用、岩浆侵入和盐丘侵入等,而本文研究的是由于砾砂岩不均匀展布引起的构造畸变问题。以西江凹陷北侧的西江26构造带为研究区,从井-震结合出发,通过岩石物理分析、古地貌研究和地震正演模拟等综合研究,得出以下认识:1)砾砂岩具有纵波速度低、密度低、厚度大的特点,本区独特的拦沙坝地形对水流携带的泥沙粒径具有分选作用,进而导致大颗粒的砾砂岩在空间上不均匀分布,引起地层速度横向变化剧烈,造成构造畸变;2)通过砾砂岩与砂岩替换的地震正演模拟分析,研究区砾砂岩局部发育造成的深度误差能够达到64 m,构造畸变严重。

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78. 广西陆域干热型地热资源潜力估算
孙明行, 王瑞湖, 管彦武, 刘德民
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1302-.  
摘要432)      PDF(pc) (12902KB)(59)    收藏

地热资源是一种极具竞争力的清洁可再生能源,对其合理的开发和利用必将成为我国推动能源结构性改革、顺利实现“双碳”目标的重要助力。干热岩作为地热资源的重要组成部分,以其分布的普遍性、稳定性和热储体/层的高温性而更具开发潜力。干热型地热资源潜力估算是进行资源远景区对比性研究的重要环节,是进行靶区优选、孔位选址和开发利用的基础性工作。本文基于区域性航磁测量数据,修订广西居里面埋深和地温梯度分布图。通过甄选热储体/层密度及比热容参数,计算不同深度的埋藏地温,并采用体积法对广西干热岩资源潜力进行估算。研究结果显示,广西陆域(3~10 km深度)干热型地热资源总量为55.42×104 EJ,折合标准煤18.94万亿t;按2%的可采资源量计算,相当于我国2020年一次能源消耗总量的75.94倍;广西干热型地热资源主体赋存于6~10 km,热储温度以200~250 ℃为主,占资源总量的50.16%,具有巨大的开发利用潜力。

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79. 圆锥型场源瞬变电磁自适应正则化反演
杨夫杰, 杨海燕, 姜志海, 岳建华, 刘志新, 苏本玉, 张华, 李哲, 汪凌
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1328-.  
摘要432)      PDF(pc) (5204KB)(33)    收藏

针对正则化因子选取困难问题,本文采用自适应正则化算法进行自动调整,并将此方法应用于圆锥型场源瞬变电磁共轭梯度反演。对3层、4层及5层典型地电模型开展自适应正则化反演计算,将反演结果与“烟圈”反演结果进行对比。研究结果表明:自适应正则化反演得到的电阻率更接近各层介质的真实电阻率,反演深度更接近层界面,提高了目标层界面的分辨能力,表现出良好的分层效果;自适应正则化反演得到的视电阻率曲线与理论模型吻合度更好,而“烟圈”反演的视电阻率曲线与理论模型偏差较大。

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80. 苜蓿基生物炭催化硫化物还原处理顺-二氯乙烯
洪梅, 张凯, 刘娜, 杨亚冬, 王若凡, 焦昕倩,
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1275-.  
摘要423)      PDF(pc) (5348KB)(36)    收藏

顺-二氯乙烯(Cis-DCE)是高氯代烯烃在不完全降解过程中产生的毒性更强的中间产物。为了将Cis-DCE彻底地无毒化处理,本文提出了一种使用苜蓿基生物炭催化硫化物还原处理Cis-DCE的新技术。结果表明:3种苜蓿基生物炭(MXBC-400、MXBC-600和MXBC-800)对Cis-DCE均具有一定的吸附效果,但只有MXBC-600和MXBC-800可以催化硫化物,还原脱氯Cis-DCE,其中MXBC-800的催化性能最佳,可以将反应体系中的Cis-DCE几乎完全降解为乙炔,反应结束时乙炔与Cis-DCE的物质的量之比约为0.998 7∶1;材料投加量、硫化物(Na2S)浓度、pH和反应温度的增加都会促使Cis-DCE降解效率的提升,对初始浓度在5.0~20.0 mg/L范围内的 Cis-DCE去除率都能达到90%以上;Cis-DCE的降解机制主要是β消除反应,其降解途径为Cis-DCE→氯乙炔→乙炔;较大的比表面积、材料表面丰富的碳氧及含氮官能团是材料催化能力的关键因素;MXBC-800具有良好的催化稳定性。

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81. 基于改进主成分分析法的测井曲线岩性分层技术
张强, 李家金, 王毛毛, 唐湘飞
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1369-.  
摘要413)      PDF(pc) (3145KB)(50)    收藏

为改善测井曲线岩性分层效果,本文对传统主成分分析法进行改进。在传统主成分计算结果的基础上,用熵权法对计算的各主成分再次进行赋权融合,计算其综合主成分,并对不同岩性的计算结果进行统计,评价其分层效果。 以新疆准噶尔盆地西北缘为例,选取电阻率、自然伽马、自然电位、井径测井曲线作为样本数据,首先使用传统主成分分析法进行多源测井信息融合,再用熵权法对得到的各主成分再次进行赋权计算,最后用计算的综合主成分进行岩性分层。 结果表明:较传统主成分分析法,改进的主成分分析法岩性分层边界与实际岩心吻合更好,其计算结果在不同岩性上变化规律强。

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82. 甘肃厂坝—李家沟超大型铅锌矿床成因与成矿背景——矿床地质、矿物元素地球化学和40Ar-39Ar同位素年代学证据
魏然, 王义天, 梅燕雄, 胡乔青, 刘升有, 袁群虎 , 窦平
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1107-.  
摘要394)      PDF(pc) (45259KB)(43)    收藏

厂坝—李家沟铅锌矿床位于甘肃西成多金属矿集区北部、吴家山背斜北翼,矿体主要赋存于中泥盆统安家岔组海相碳酸盐-碎屑岩建造体系中。矿床地质特征研究表明,厂坝—李家沟铅锌矿床成矿可划分为沉积和接触交代热液两期,后者又分为干矽卡岩、湿矽卡岩、石英-硫化物和碳酸盐岩4个阶段。矿石矿物元素分析和蚀变矿物绢云母的40Ar-39Ar测年实验结果表明:沉积期黄铁矿(Py1)As质量分数和S/Fe(原子比)值出现完全相反的分布趋势,说明As主要以类质同象取代S,富集在沉积的黄铁矿晶格内;根据黄铁矿(Py1)的S/Fe值(2.009~2.059,平均为2.037)、闪锌矿(Sp1)的S/Zn值(1.059~1.101,平均为1.079)与Fe的质量分数(1.56%~3.64%,平均为2.56%),说明沉积成矿过程富硫(S2-)、锌(Zn2+)而贫铁(Fe2+)。总体表明沉积成矿期成矿环境为低还原硫浓度,细菌通过还原硫酸盐而成矿。接触交代热液早期浸染状黄铁矿(Py2)的S/Fe值(1.982~1.997,平均为1.993)与脉状成矿阶段黄铁矿(Py3)的S/Fe值(1.951~2.012,平均为1.989)相比,以及脉状闪锌矿(Sp2)的S/Zn值(1.118~1.215,平均为1.160)、Fe的质量分数(4.28%~8.44%,平均为6.43%)与浸染状闪锌矿(Sp3)的S/Zn值(1.128~1.243,平均为1.179)、Fe的质量分数(5.39%~7.57%,平均为6.40%)对比相结合,推断接触交代热液期为高硫逸度的高温流体,伴生流体混合作用经过降温过程而成矿。结合沉积期赋矿地层时代和本次获得热液蚀变绢云母40Ar-39Ar坪年龄((190.5±2.2)Ma),进一步揭示晚古生代中泥盆统海相沉积周期性变化可能是导致该矿床韵律型层状矿体发育的主要因素,而中生代早侏罗世岩浆作用是导致块状、脉状矿体发育的关键因素。

关键词:矿床地质;矿物学;地球化学;绢云母40Ar-39Ar测年;厂坝李家沟铅锌矿床

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83. 鄂尔多斯盆地西缘热储构造模式及地热资源分布特征
安百州, 曾昭发, 闫照涛, 张代磊, 于朝阳, 赵勇, 杜亚男
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1286-.  
摘要391)      PDF(pc) (19510KB)(66)    收藏

地热资源是21世纪最具开发潜力的可再生能源之一。鄂尔多斯盆地西缘(陶乐—横山堡冲断带)具有良好的地热地质条件,地热资源开发前景广阔。为准确描述该地区热储构造模式和地热资源分布特征,本文对该地区的热储构造模式进行了研究,总结认为:银川盆地是受东西两条正断层控制的断陷盆地;综合分析区域内重力异常和电磁数据,并结合钻孔资料和测温信息,认为鄂尔多斯盆地西缘(陶乐—横山堡冲断带)古近系、石炭系—二叠系组合构成了研究区内良好的盖层,热储层为奥陶系的灰岩和白云岩,黄河断层为主要的地热运移通道。利用重力异常数据小波多尺度分解技术,结合地层分布、构造展布特征,圈定地热远景区5处,面积约为1 154 km2 。提出区域热储为“隆中凹”的模式,为对流型地热类型,受深大断层构造影响。

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84. 基于优化-自适应稀疏网格替代模型的地下水模拟参数不确定性分析
李小兰, 曾献奎, 王栋, 吴吉春
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1234-.  
摘要385)      PDF(pc) (12229KB)(55)    收藏

地下水模型常用的参数识别方法通常需要多次调用原始模型,从而导致计算负荷问题。替代模型是常用来解决模型计算负荷的有效方法,其中稀疏网格(SG)替代技术已被广泛应用。为了进一步提高稀疏网格替代模型的效率,将斥力粒子群优化算法 (RPSO) 和维数-局部自适应稀疏网格(DA-LA-SG)结合,提出了优化-自适应稀疏网格(O-DA-LA-SG)替代模型技术。基于一个解析案例和纳米颗粒物运移数值案例,对提出的O-DA-LA-SG替代模型技术进行验证,并利用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法识别纳米颗粒物运移模型参数的后验分布。结果表明:在纳米颗粒物运移数值案例中,O-DA-LA-SG的优化过程总共节省了1 598个网格节点,占DA-LA-SG插值节点总数的24.6%;通过MCMC方法直接调用替代模型,减少了参数的不确定性。

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85. 苏北沿海地区潜水水化学特征及形成机理
束龙仓, 温中琦, 张岩, 李进, 马倩, 陆小明
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1223-.  
摘要383)      PDF(pc) (8048KB)(49)    收藏

为给苏北沿海地区潜水水质保护措施的制定提供理论依据,对该地区潜水水化学特征及形成机理进行研究。依据研究区2015年潜水取样深度小于20 m的281个采样点的水化学数据,结合研究区水文地质条件,采用Gibbs图、离子比例系数法、氯碱指数及主成分分析法等,对研究区潜水水化学形成机理进行了分析。结果表明:随潜水径流方向,潜水TDS(溶解性总固体)及水化学类型呈良好的水平分带规律,即补给区水化学类型主要为HCO3-Ca(·Mg·Na)或HCO3·Cl-Na·Ca(Mg)型,径流区主要为HCO3·Cl-Na·Ca型或Na·Mg型,排泄区为Cl·HCO3-Na(·Mg)或Cl-Na型,且在径流过程中ρ(TDS)也逐渐增大;潜水水化学特征主要受岩石风化作用控制,随潜水流向,蒸发浓缩作用逐渐增强,阳离子交替吸附作用逐渐代替溶滤作用,在排泄区变为以阳离子交换、蒸发浓缩和混合作用为主,其中混合作用对滨海地区的影响最大;潜水水化学特征还受到人类活动的影响。

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86. 基于可控源电磁技术的页岩压裂监测试验——以宜昌地区鄂阳页2HF井为例
罗卫锋, 胡志方, 王胜建, 杨云见, 张林, 张云枭
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1338-.  
摘要383)      PDF(pc) (11685KB)(31)    收藏

页岩油气对世界能源格局产生重大影响,是我国能源保障战略性矿产的重要组成部分。水力压裂是页岩油气增储的关键手段,压裂监控是水力压裂效果和安全作业的重要保障措施。可控源电磁法可通过人工大功率发射克服现场噪声的影响,理论上在水力压裂监控中具有较好的应用效果,但相关研究非常薄弱。本文基于可控源电磁法原理,通过数值模拟方法建立地电模型,对不同裂缝长度、不同电阻率压裂改造特征进行模拟,并开展现场监测试验。试验结果表明,利用可控源电磁法监测页岩水力压裂是可行、有效的,电场相对振幅、电阻率残差异常强弱与储层改造规模、压裂前后电阻率差异有关。分析掌握页岩水力压裂前后电场相对振幅及电阻率残差的变化规律,可以确定压裂液分布范围、造缝趋势方向,估算储层改造体积。

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87. 垃圾填埋场渗滤液变密度地下水溶质运移模拟
孙启明, 高茂生, 党显璋,
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1265-.  
摘要383)      PDF(pc) (5380KB)(52)    收藏

为分析垃圾填埋场变密度渗滤液对地下水的影响,本文通过MODFLOW中的SEAWAT模块建立变密度地下水溶质运移模型,模拟了在密度效应情况下垃圾渗滤液在地下水中的运移规律,并且与不考虑密度影响的模型结果进行了对比。结果表明,在密度驱动下污染物运移得更快,出现了明显的“指流”,在3 650 d时,变密度模型中地下水质量浓度大于10%源强浓度的面积比恒定密度模型结果多1 611.95 m2;这表明变密度模型计算的污染物影响范围要比恒定密度模型的范围要大。根据不同质量浓度源强模拟结果可以看出,在整个预测期内源强为90 g/L的影响面积最大,随着源强浓度降低,影响面积逐渐减小。根据观测孔浓度曲线可以看出,1号、2号和3号孔的10 m、2 m观测层位浓度历时曲线都呈现变密度模型结果高于恒定密度模型,且底部观测层位更容易捕捉到污染物。因此在分析垃圾渗滤液或者其他密度较高的污染物对地下水的影响时,应重视密度因素。

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88. 二连浩特北部石炭纪地壳演化过程——来自哈拉图庙群火山碎屑岩锆石U-Pb-Hf同位素的制约
于静文, 王志伟, 朱泰昌, 邢凯, 孟巍, 周建磊, 李艳广
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1153-.  
摘要351)      PDF(pc) (35874KB)(29)    收藏

中亚造山带东部尤其是兴安地块石炭纪地壳和构造演化是争议较大的热点问题。传统上认为除了贺根山蛇绿岩外,区域上早石炭世地质记录出露较少,普遍发育晚石炭世岩浆和沉积作用,制约了我们对内蒙古中部石炭纪完整地壳演化过程的认识。岩浆锆石的微量元素可以有效反映其从岩浆中结晶的温度和起源深度。因此,本文选取二连浩特北部原定早石炭世的哈拉图庙群火山碎屑岩为研究对象,开展系统的锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素研究,探讨哈拉图庙群形成时代、锆石记录的结晶温度和地壳厚度及其随时代的变化,结合区域地层格架和岩浆作用进一步制约兴安地块西部石炭纪地壳演化过程。定年结果显示,哈拉图庙群一段和二段的熔结凝灰岩形成时代分别为(322±3)和(309±4)Ma,比三段和四段凝灰岩(302和298 Ma)古老,表明哈拉图庙群火山碎屑岩至少是晚石炭世早期和晚期两个火山喷发阶段的产物,其中含有大量早石炭世岩浆成因锆石,与邻区出现的早石炭世岩浆活动吻合。本文熔结凝灰岩中石炭纪锆石及同时代酸性岩浆岩记录的结晶温度和地壳厚度随时代变新,展示出有规律的变化:1)360~350 Ma锆石结晶温度高,Eu/Eu*值和地壳厚度小,Hf同位素强烈亏损,暗示了地壳减薄过程的存在,与二连—贺根山带开始拉张产生蛇绿岩一致;2)350~340 Ma锆石结晶温度整体下降,而Eu/Eu*值和地壳厚度增大,基于349 Ma酸性火山岩全岩Sr/Y值计算的结果也显示出较大的地壳厚度,这一地壳加厚过程与区域性隆升导致广泛缺失早石炭世沉积地层的浅部过程是耦合的;3)336~304 Ma锆石结晶温度整体高于700 ℃,而Eu/Eu*值和地壳厚度减小,与同时代酸性岩锆石饱和温度和地壳厚度变化一致,同区域上双峰式火成岩记录的区域性伸展相吻合。上述研究显示了锆石微量元素及其与地壳厚度的关系及时空变化在揭示中亚造山带东部地壳演化过程方面的潜力。

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89. 基于有限体积法的煤矿巷道瞬变电磁响应二维反演与富水区探测应用
崔焕玉, 沈金松, 冉尚, 周杰民
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1314-.  
摘要344)      PDF(pc) (13261KB)(86)    收藏

瞬变电磁法是煤矿井下巷道水害探测的主要方法,目前实际生产中仍以一维处理解释为主,难以适应复杂目标的探测。为此,本文基于有限体积法和高斯牛顿反演方法,针对井下巷道中的瞬变电磁探测响应及其干扰因素进行模拟分析。首先,利用非均匀网格剖分建立井下巷道模型,将巷道底板的铁轨和周围的铁丝网支护等良导体干扰视为巷道的包裹薄层加入模型之中,分别模拟有干扰和无干扰情况下的瞬变电磁响应,并针对干扰对响应进行校正;其次,在验证正演算法准确性的基础上,用高斯牛顿迭代反演方法对多个模型的模拟数据进行反演测试,考察二维反演算法的可行性,验证了将良导体的响应干扰作为先验信息加入反演初始模型的效果;最后,将良导体干扰校正后的实际数据进行二维反演处理,基于煤层普遍高阻及富水区低阻的特征,圈定了探测煤矿的富水区分布。

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90. 基于随机森林的干旱区全极化SAR土壤含水量反演
杨丽萍, 苏志强, 侯成磊, 白宇兴, 王彤, 孔金玲
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1255-.  
摘要333)      PDF(pc) (5553KB)(161)    收藏

为提升干旱区土壤含水量的反演精度,为干旱区生态环境保护和可持续发展提供依据,以内蒙古西部的居延泽为研究区,基于C波段Radarsat-2全极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar, PolSAR)影像,利用雷达后向散射系数和极化散射矩阵分量,结合8种极化目标分解方法得到的多种特征参数,通过参数相关性和重要性综合分析,优选最佳参数组合,构建随机森林(random forest, RF)土壤含水量反演模型,反演区域土壤含水量,分析其空间分布格局。结果表明:各极化参数中,H-A-α分解的平均散射角α对模型贡献最高,极化散射矩阵的4个分量对模型贡献最低;RF模型能够对训练集进行较好的拟合,训练集R2>0.89,RMSE<2.00%,验证集0.60<R2<0.85,低于训练集,RMSE 在2.00%左右;所有组合方案中,28参数组合的RF模型精度最高;研究区大部分区域土壤含水量低于10.00%,最大为16.97%,最小为0.37%,平均值仅为2.19%,与野外实测56个样点的均值3.15%相近,模型反演结果与区域实际情况具有较高一致性。

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91. 页岩气钻井用机械式螺杆冲击器结构设计与应用
甘心
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1215-.  
摘要293)      PDF(pc) (4072KB)(40)    收藏

为突破深层页岩气钻井过程中遇到的难钻地层提速提效瓶颈,本文引入旋冲破岩理念,将螺杆钻具和轴向冲击器的功能机构进行融合,研制了可实现旋转切削+轴向冲击双作用的机械式螺杆冲击器。通过对机械式螺杆冲击器进行结构设计和原理分析,明确了其工作特点;通过对凸轮机构和冲击执行机构进行强度校核,明晰了其结构强度可以满足使用要求。将机械式螺杆冲击器应用于西南页岩气工区现场2口井,结果表明,与常规螺杆钻具相比,机械式螺杆冲击器在2口井的机械钻速分别提高了20.4%和24.4%,说明其具有进一步推广应用的价值。

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92. 四川盆地川中地区侏罗系沙溪庙组致密砂岩储层特征及成因
王小娟, 洪海涛, 吴长江, 刘敏, 关旭, 陈双玲, 张少敏, 梁庆韶, 杨田
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1037-.  
摘要241)      PDF(pc) (37528KB)(48)    收藏

为了进一步认识浅层致密砂岩油气储层分布规律与成因,以四川盆地川中地区侏罗系沙溪庙组致密砂岩为例,综合物性表征、岩石学、地球化学等多种分析测试手段,系统表征致密岩储层的物质组成、储集物性、孔喉结构、成岩作用等特征。结果表明:川中地区侏罗系沙溪庙组致密砂岩以岩屑长石砂岩为主,孔隙度分布在1.99%~18.52%之间,渗透率分布在(0.002~191.340×10-3 μm2之间,低孔致密储层体积分数达77.93%。储集空间以次生孔隙为主,发育4种类型孔喉结构,各类储层的渗透能力均由体积分数较小、半径较大的喉道控制,储集能力则由体积分数较大、半径较小的孔喉主导。破坏性化学成岩作用是研究区储层物性致密的主要控制因素,主要包括浊沸石胶结、方解石胶结、硅质胶结、硬石膏胶结、钠长石胶结、黏土矿物胶结作用等。不同成岩胶结物差异分布引发的强烈成岩非均质性,是研究区储层孔渗差异显著的主要原因;受成岩非均质性控制,不同埋深和不同地区储层的成岩演化过程会存在显著差异,这是造成研究区储层整体致密并发育部分相对优质储层的主要原因。

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93. 基于改进YOLOX的遥感影像目标检测算法
李美霖, 芮杰, 金飞, 刘智, 林雨准
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1313-1322.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220197
摘要210)      PDF(pc) (13416KB)(236)    收藏
目标检测是遥感影像处理中一项基础性和常规性的工作。本文基于YOLOX(you only look once X)网络进行改进,设计了一种针对遥感影像目标的检测算法。首先在特征提取模块PANet(path aggregation network)中加入自适应空间特征融合(adaptively spatial feature fusion, ASFF)网络,针对目标检测中尺度不一致的细部特征进行深入挖掘。其次,设计了基于ECA(efficient channel attention)的特征提取模块,高效通道交互在更加关注特征图中正样本特征信息的同时降低了模型的复杂性。再次,为了避免过拟合造成梯度消失、激活效果弱的问题,提出使用swish激活函数。最后,在DOTA(dataset for object detection in aerial images)上进行实验,通过消融实验定性分析、通过对比实验定量验证了本文算法的最佳机制和有效性。结果表明:在添加ASFF和ECA机制并且优化swish激活函数的前提下,改进网络模型的全类平均正确率(mean average precision, mAP)达74.42%,较原始网络提升了12.75%;与当前应用广泛的目标检测算法Mobilenet-YOLOv4、YOLOv4、YOLOv5、YOLOX相比,本文算法实现了mAP 11.42%~17.84%的提升。
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94. 基于EZW算法的叠前地震数据分频压缩技术
闫海洋, 周辉, 刘海波, 徐朝红, 孙赞东, 刘昭, 罗敏学
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1238-1238.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230010
摘要210)      PDF(pc) (28797KB)(169)    收藏
随着高密度采集技术的发展及采集日效的大幅提高,勘探数据量呈指数增长。为了节省存储空间,提高传输效率,叠前地震数据的高保真压缩与重构研究显得极其迫切。嵌入式零树小波(embedded zerotree wavelet, EZW)算法具有优越的压缩性能,传统的EZW地震数据压缩基于t-x域(时间-空间域)数据。由于叠前地震数据的波数较宽,频带有限,经离散余弦变换(discrete cosine transform, DCT)后,能量主要集中在低频部分。本文提出一种分频地震数据压缩技术,通过2D-DCT将t-x域数据转换为DCT域数据并进行分频,对高频和低频数据单独进行EZW编码。低频数据编码级数高,保证重构数据的信噪比;高频数据编码级数低,提高数据的压缩比。模型数据和实际数据表明,在解压信噪比基本相当的情况下,分频地震数据压缩的压缩比高于常规EZW压缩方法。
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95. 地热资源开发过程中潜在地下水环境问题
许天福, 陈敬宜, 冯波, 姜振蛟
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1149-1162.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210382
摘要161)      PDF(pc) (5927KB)(283)    收藏
地热资源开发利用与地下水运动和水环境演化密切相关。为了给我国大规模地热资源绿色开发与利用提供参考,本文综述了浅层地热资源、中深层水热型地热资源及深部干热岩型地热资源开发现状和典型开采技术。其中:浅层地热资源的开发模式分为土壤源热泵和地下水源热泵;中深层水热型地热资源开发模式主要有直接开采、采灌结合和单井循环;深部干热岩型地热资源通过水力压裂或化学刺激等储层改造技术,形成增强型地热系统(EGS)。结合报道实际案例,评述了地热资源开发对地下水资源与环境的潜在影响,包括地源热泵技术可能导致冷热堆积、水热开采可能引起地下水位下降、干热岩水力压裂可能诱发微地震事件,以及压裂液泄露可能造成化学污染等。针对地热开发对地下水土环境造成的负面影响,提出了有助于地热资源绿色开发的相应措施,包括提高回灌能力、采灌过程中保持水量平衡、保持换热效率与地下热量新平衡,及采用新型材料等。
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96. 大兴安岭东北部多宝山矿集区二道坎银铅锌矿床磁铁矿地球化学特征
李玉洁, 李成禄, 杨元江, 袁茂文, 李博文, 苏 航
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 436-.  
摘要137)      PDF(pc) (15440KB)(49)    收藏

二道坎银铅锌矿床是近几年在大兴安岭东北部多宝山矿集区新发现的一个大型银铅锌矿床。矿区内共发育2条矿体,银品位最高达25 516 g/t,并伴生有铅锌、锰矿产出(铅+锌平均品位为1.2%,锰平均品位为9.5%)。矿石主要赋存于上志留统—中泥盆统泥鳅河组中,以石英脉胶结的热液角砾岩矿石为主,岩石已遭受蚀变;矿石中金属矿物主要为磁铁矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿等;成矿阶段可划分为黄铁矿-磁铁矿-石英阶段、沥青-含银多金属硫化物阶段和碳酸盐阶段;常见的热液蚀变类型主要为硅化、碳酸盐化及赤铁矿化等。本研究以二道坎银铅锌矿床中的磁铁矿为研究对象,利用LA-ICP-MS测试了磁铁矿中的稀土、微量元素,以探讨磁铁矿的成因信息。结果显示:磁铁矿中稀土元素总量w(∑REE)为 (27.94~81.54)×10-6,LREE/HREE为2.77~67.31,表现为轻稀土元素相对富集、重稀土元素亏损的右倾模式;(La/Yb)N介于9.42~280.59之间,Eu/Eu*基本小于1,Ce/Ce*介于0.89~1.54之间,La/Sm介于1.29~97.54之间,Gd/Yb介于0.02~117.11之间,表明磁铁矿在形成过程中经历了氧化还原环境的变化。其他微量元素投图显示,二道坎银铅锌矿床中的磁铁矿具有岩浆热液成因特征。

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97. 大杨树盆地南部坳陷九峰山组烃源岩地球化学特征及油气来源
付丽
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1001-1015.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220104
摘要131)      PDF(pc) (11207KB)(252)    收藏
大杨树盆地勘探和研究程度较低,但近年来在其南部坳陷九峰山组部署的多口探井中获得了工业油流,显示出良好的勘探远景。目前对研究区九峰组烃源岩及油气来源缺乏系统地研究和认识,本文利用有机碳、岩石热解、气相色谱-质谱、碳同位素等地球化学分析资料,评价了九峰山组烃源岩生烃潜力,分析了原油性质,并探讨了油气来源。结果表明:九峰山组一段(九一段)和九峰山组三段(九三段)发育一般—优质的烃源岩,w (TOC)分别平均为1.76%和2.59%,w (S1+S2)分别平均为4.44 mg/g和7.36 mg/g,w (氯仿沥青“A”) 分别平均为0.21%和0.09%;九一段烃源岩有机质类型以Ⅱ1型为主,其次为Ⅰ型,而九三段以Ⅱ1型为主,其次为Ⅱ2型;九一段烃源岩镜质体反射率(Ro)主要为0.70%~1.60%,处于成熟—高成熟演化阶段,而九三段Ro主要为0.50%~1.10%,处于成熟演化阶段。烃源岩成熟生烃门限深度约为1 300 m,生烃高峰约为1 750 m,具有生烃早的特点。原油为轻—中质原油,具有高黏、高蜡、低硫、高饱和烃特点。原油富集碳的轻同位素,δ13C油为-30.40‰~-29.38‰,δ13C饱和烃为-30.78‰~-29.07‰,δ13C芳烃为-29.73‰~-27.91‰,具有以湖相腐泥型有机质为母质的特点。原油分子标志化合物的主峰碳为nC19和nC21,OEP(奇偶优势)为1.07~1.08,Pr/Ph为0.83~1.10;利用甾萜类标志物将原油划分为两类,其中第一类为YC1和Y3井原油,具有相对高的三环萜烷、C30D、Ts/Tm、C29Ts/C29藿烷、甾烷C27R/C29R、规则甾烷/藿烷、重排甾烷/规则甾烷、C29甾烷20S/20(S+R)、C29甾烷ββ/(ββ+αα)及低的β-胡萝卜烷特点,第二类为YX4和Y6井原油,具有高β-胡萝卜烷及相对低的甾萜烷值,表明第一类原油成熟度高于第二类,二者的沉积环境和母质来源上略有差异。油岩对比反映出第一类原油主要来源于九一段源岩,第二类原油主要来源于九三段源岩,反映该地区存在自生自储和下生上储2种类型油藏。
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98. 基于近场动力学理论的裂纹模型波场数值模拟及频散特性分析
左鹏飞, 刘财, 郭智奇, 冯晅
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1250-1261.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220221
摘要123)      PDF(pc) (5044KB)(78)    收藏
近场动力学理论采用积分形式的运动方程,能够有效避免空间偏导数不存在的问题,在模拟不同材料发生裂纹扩展、断裂破坏等不连续问题方面有着广泛应用,但是对近场动力学理论中波的传播问题和频散特性研究较少。为了研究近场动力学理论中应力波的传播规律,考虑平面应力情况,建立积分形式的运动方程,在均匀各向同性模型及含水平裂纹模型下进行了波场数值模拟,并与经典连续介质理论中的纵波和横波波场进行对比分析。基于常规态型近场动力学理论的运动方程,详细推导了一维和二维情况下的频散关系,并探讨了邻域内物质点数、邻域半径和形状参数等近场动力学参数对频散曲线的影响。在波场数值模拟中,线性近场动力学理论中固体与经典连续介质理论中线弹性介质的波场数值模拟结果具有良好的一致性,介质内裂纹的存在会阻碍波的传播;在频散特性分析中,所选邻域半径越小、形状参数越大,线性近场动力学理论中的频散特性越接近经典连续介质力学理论中的频散特性。
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99. 黑龙江建边农场地区遥感蚀变异常提取方法
赵忠海, 乔锴, 孙景贵, 陈俊, 崔晓梦, 梁杉杉, Manirambona Alain Jospin
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1275-1275.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210046
摘要119)      PDF(pc) (16665KB)(218)    收藏
黑龙江建边农场地区位于大兴安岭和小兴安岭交汇部位,该区多期的岩浆和构造演化历史导致了成矿地质背景的复杂性和多样性。本文在对黑龙江建边农场地区Landsat ETM影像数据进行解读的基础上,综合矿物光谱特征以及该地区的基础地质资料,采用“去干扰-主成分分析与比值法结合-异常筛选”的方法体系提取了研究区铁染、羟基等矿化蚀变信息。结果表明:本次研究共圈定羟基矿化蚀变异常13处、铁染矿化蚀变异常17处;矿化蚀变异常以白垩纪火山地层为主,在空间分布上主要沿NE向断裂与NW向、NNW向及SN向断裂的交汇部位分布,与中生代火山岩和早白垩世—早石炭世侵入岩体接触带部位密切相关。结合已知的地质矿产资料及野外实地验证结果,发现该地区普遍发育褐铁矿、赤铁矿等铁染异常矿物以及碳酸盐化、绿泥石化等羟基异常矿物,提取出的铁染与羟基矿化蚀变异常与物化探异常套合较为紧密且与已知的金、铜、钼等矿点和矿化点吻合程度较高。
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100. 松辽盆地北部砂岩型铀矿成矿潜力分析
李研, 聂逢君, 王东旭, 贾立城, 卢胜军, 严兆彬, 罗敏, 刘晓辉
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1075-1089.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210194
摘要119)      PDF(pc) (24195KB)(154)    收藏
松辽盆地南部砂岩型铀矿找矿研究进行了大量的地质工作,并取得了一定成果,与之相比,盆地北部的铀矿地质勘查工作则明显薄弱。本文在松辽盆地北部蚀源区岩石含铀性、盆地构造演化、古气候、地层演化、沉积相展布、砂体发育情况及后生改造等铀成矿条件分析的基础上,评价了松辽盆地北部砂岩型铀矿的成矿潜力,探讨了其找矿方向。综合分析得出:松辽盆地北部整体铀源丰富,成矿条件较好;白垩纪以来,盆地存在4期明显构造反转,形成上白垩统姚家组和四方台组2个主要铀矿找矿目的层;在盆地内部,姚家组和四方台组发育良好的沉积相及砂体条件,局部地区氧化作用明显,氧化带和铀矿化也较为发育,是找矿的重要线索;松辽盆地北部整体铀成矿条件良好,东段应以姚家组为重点找矿层位,西段则应以四方台组为重点找矿层位,找矿类型为层间氧化带型。
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101. 松辽盆地北部中央古隆起带基岩风化壳气藏富集规律
白雪峰, 刘家军, 陆加敏, 孙立东, 李军辉, 李笑梅, 狄嘉祥, 刘丽娟, 戴世立, 杨 亮
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 343-.  
摘要119)      PDF(pc) (14180KB)(61)    收藏

为明确松辽盆地北部中央古隆起带基岩风化壳气藏分布规律及主控因素,利用岩心、测井及地震等油气勘探资料,探讨了研究区天然气成藏的烃源岩、储层及盖层条件及气藏形成的地质背景。结果表明:主力烃源岩以徐家围子断陷沙河子组为主,储层以花岗岩类风化壳为主,区域盖层为登娄库组泥岩;早期区域隆升、晚期差异沉降形成近SN向的中央古隆起带。基岩风化壳具有新生古储、侧向运移的成藏模式,富集规律分析结果表明:基岩与泥岩对接、供烃窗口大的地区是天然气藏富集的平面有利区;纵向上,风化淋滤作用控制着天然气藏在基岩风化壳内富集;花岗岩类为优势岩性,是天然气富集高产的重要因素之一。

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102. 珠江口盆地西江主洼珠琼运动的沉积响应及构造意义
单玄龙, 热西提·亚力坤, 刘 培, 陶文芳, 张 琴, 郝国丽, 李克成, 姚佳利
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 329-.  
摘要117)      PDF(pc) (18129KB)(57)    收藏

珠江口盆地西江主洼经历了早—中始新世的珠琼运动一幕和晚始新世—早渐新世的珠琼运动二幕,期间分别沉积了文昌组和恩平组。为研究两幕运动的差异,通过对古近系沉积岩样品主微量元素分析来判断物源成分,从而理清珠琼两幕运动期间西江主洼的物源转换规律。结果表明:西江主洼珠琼运动一幕晚文昌期主要为风化酸性火成岩,缓坡处文一、二段顶部出现中性火成岩成分;珠琼运动二幕恩平组在主洼中部和东部主要表现为中性火成岩风化产物,28洼恩四段底部由长英质变为中性岩母岩,洼陷西部则未出现中性岩母岩,珠海期由酸性火成岩向石英岩母岩成分过渡。基底岩性研究表明,研究区古近系存在珠一坳陷内低凸起酸性花岗岩和坳陷南部隆起带中性花岗岩两类不同局部物源区,文昌期珠一坳陷内低凸起为主要物源区,在珠琼运动二幕时洼陷中部和东部物源区发生转换,物源来自珠一坳陷南部东沙隆起带,洼陷西部物源在恩平期没有转换,直到珠海期南海运动时与中、东部共同转变为接受北部统一的区域物源控制。洼陷不同部位物源转换存在差异,说明珠琼运动两幕之间存在物源的继承性发育,但具有不同的沉积演化特征。

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103. 黄骅坳陷孔西斜坡区奥陶系原生油气藏成藏过程及模式
韩学雨, 李玉海, 楼 达, 王文庆, 王铸坤, 孙沛沛, 郑 直, 远光辉
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 356-.  
摘要116)      PDF(pc) (50926KB)(48)    收藏


 

摘要:黄骅坳陷孔西斜坡区经历了多期构造运动,上古生界煤系烃源岩多次生排烃,奥陶系储层发生两期油气充注。该斜坡区具有较大的油气资源潜力。针对该地区成藏过程与成藏模式认识不清的问题,通过三维地震解释、测录井资料分析、岩心观察、薄片鉴定、流体包裹体测温、气相色谱分析等方法,结合埋藏史-生烃史模拟,以孔西斜坡区构造演化过程为基础,开展了下古生界奥陶系碳酸盐岩油气藏储层特征、成藏过程及模式的综合研究。结果表明:储集空间分为孔隙型和裂缝型两类,其中多期次半充填裂缝是最主要的储集空间类型。加里东运动导致华北地区大规模抬升,奥陶系长期差异性剥蚀形成岩溶储层,早、中三叠世三叠世孔西斜坡区广覆式生烃,油气向下进入奥陶系的岩溶储层,古油藏形成;早中侏罗世晚期孔西斜坡区在构造应力作用下形成西高东低的逆冲带,古油气藏向构造高部位调整,原油被水洗、氧化等破坏;古近纪早期孔西地区普遍接受沉积,至始新世地势发生反转,逆冲带深埋,深洼区煤系烃源岩二次生烃,油气通过逆断层及裂缝进入奥陶系储层;逆冲带奥陶系油气藏顶部和侧部地层以泥岩为主,具有良好的封堵条件,使油气聚集成藏,盖层及侧向封堵层不利的斜坡区高部位和凸起区,油气难以保存,形成了低部位产油产气、高部位产水的局面。

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104. 海拉尔盆地侏罗系烃源岩特征及发育模式——以红旗凹陷为例
谢明贤, 陈广坡, 苏玉平
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1065-.  
摘要116)      PDF(pc) (9962KB)(54)    收藏

为了揭示海拉尔盆地红旗凹陷上侏罗统塔木兰沟组深层油气勘探前景并获取进一步的勘探突破,采用地质、地球化学方法对塔木兰沟组烃源岩发育特征及模式进行了分析。结果显示:塔木兰沟组为火山岩、沉积岩互层发育的成盆初期建造,其中塔四段滨浅湖—半深湖相暗色泥岩发育,表现为低声波、高伽马、高电阻的电性特征,地震上呈强振幅、层状-似层状反射。烃源岩有机质丰度中等,w(TOC)为0.07%~2.20%,平均为0.99%;Ⅱ型和Ⅲ型有机质均有发育,生源为藻类等水生生物和高等植物混合输入;有机质镜质体反射率值为0.90%~2.04%,整体为成熟—高成熟,局部受火山作用达到过成熟。该套烃源岩于早白垩世进入生油门限,对应埋深1 450 m,现今正处于生烃高峰期,有效烃源岩面积329 km2,舒特诺尔次凹是主要的生烃中心,采用体积法估算生烃量为4.59×108 t,排烃量为2.79×108 t,资源量为0.64×108 t,显示出较好的勘探潜力。烃源岩具有断陷初期填平补齐、气候温暖潮湿、有机质混源输入、微咸水弱氧化—弱还原环境、火山活动间接影响的发育模式。

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105. 吉林省伊通地区早二叠世火山岩成因:锆石U-Pb年代学和岩石地球化学证据
牟芮霆, 裴福萍, 时玉芹, 魏敬洋
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1117-1131.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220114
摘要109)      PDF(pc) (20751KB)(170)    收藏
吉林省中部伊通地区火山岩大地构造上位于华北板块北缘东段。本文对其进行了岩相学、LA-ICP-MS 锆石U-Pb年代学和岩石地球化学特征的研究,进而探讨了火山岩的成因。伊通地区玄武安山岩中锆石均呈自形—半自形,具有明显的岩浆震荡生长环带和较高的Th/U值,表明其为岩浆成因。锆石定年结果表明玄武安山岩形成于(285±2)Ma,即早二叠世。伊通地区早二叠世火山岩的岩石组合为玄武安山岩和安山岩,样品SiO2质量分数为51.29% ~ 58.91%,Mg#值为39~66,属于拉斑系列,相对富集轻稀土元素(LREEs)、大离子亲石元素(LILEs),亏损高场强元素(HFSEs)。综合研究认为伊通地区早二叠世火山岩岩浆来自受俯冲流体交代的亏损地幔楔,形成于古亚洲洋南向俯冲的活动大陆边缘环境。结合区域研究成果,认为华北板块北缘早二叠世处于古亚洲洋南向俯冲作用之下。

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106. 新疆温泉早泥盆世花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义
贾莹刚, 赵军, 关力伟, 杜古尔·卫卫, 陈有炘, 陈剑
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1132-1148.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210358
摘要109)      PDF(pc) (19555KB)(215)    收藏
新疆温泉地区位于伊犁地块北缘,出露较多的晚古生代酸性侵入岩类。为研究这些岩浆岩的成因,探讨区域构造演化过程,对温泉地区早泥盆世花岗岩开展了系统的锆石U-Pb年代学、Lu-Hf同位素和地球化学研究,并讨论其地质意义。研究结果表明:二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为(418±7)Ma,表示其为结晶年龄,二长花岗岩为早泥盆世岩浆活动的产物;高的εHf(t)值(8.2~14.0,平均值为11.3),年轻的二阶段模式年龄(TDM2为863~492 Ma),暗示花岗岩熔融源区主要为新增生的壳源物质;花岗岩样品具有高硅、相对富钾、弱过铝质、贫钙和镁等主量元素特征,亏损Nb、Ti、P等高场强元素和Ba、Sr, 富集K、Rb等大离子亲石元素,具有强烈的负铕异常;花岗岩样品具有较低的锆石饱和温度,P2O5和SiO2质量分数呈明显负相关,指示其为I型花岗岩。微量元素构造环境判别图解显示其形成于陆弧环境,结合区域大地构造背景及邻区岩浆岩演化信息,推测温泉地区早泥盆世花岗岩形成于准噶尔—巴尔喀什洋俯冲环境。
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107. 东海大衢岛高压麻粒岩的发现及其构造指示意义
曹译文, 周喜文, 刘建辉
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 475-.  
摘要108)      PDF(pc) (29252KB)(38)    收藏

东海陆架作为华夏地块东部的重要块体,其成因问题一直存在争议,关键是对其变质基底情况认识不清。本文通过对东海陆架西部舟山群岛变质表壳岩开展调查与研究,在其中的大衢岛发现了具有“石榴石+单斜辉石+斜长石+石英”特征组合的高压麻粒岩,通过计算压力-温度视剖面图确定其峰期变质温压条件为860~890 ℃、(1.28~1.32)×106 kPa,具有顺时针样式温压演化轨迹;峰期后经历近等温降压(ITD)过程,反映了加厚地壳的快速减薄过程,其成因很可能与造山作用有关。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得该高压麻粒岩的变质时代为(247.9±1.7)Ma,代表了峰期后麻粒岩地体抬升阶段年龄。变质表壳岩的碎屑锆石年龄介于963~339 Ma之间,既不属于新元古界陈蔡群,也不属于古元古界八都群,可能是一套独立的变质沉积建造。尽管其变质时代与华夏板块印支期退变榴辉岩相近,但变质过程迥异,可能不是同一造山带产物。

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108. 基于深度全连接神经网络的储层有效砂体厚度预测
贺婷, 周宁, 吴啸宇
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1262-1274.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220143
摘要105)      PDF(pc) (17189KB)(162)    收藏
河道砂是重要的油气储集体之一,实现砂体厚度的定量预测是提高油气开发效率的关键。随着目标储层非匀质性的增强,地震属性与储层岩性、物性、孔隙流体之间的关系更趋复杂。如何在地质信息有限的情况下实现高效且智能的复杂储层定量预测是目前储层预测领域的热点和难点。为了实现对致密砂岩储层的高精度智能化预测,本文提出基于深度全连接神经网络的储层有效砂体厚度预测方法。该方法通过构建多层堆叠的全连接神经网络逐层优化针对储层有效砂体厚度预测的地震属性,并将优化后的属性直接映射为砂体厚度。首先针对模型数据分析了训练样本对全连接神经网络建模的影响,然后在小样本情况下分别对比了该网络的深、浅层形态在网络规模大于训练样本数目及网络规模小于训练样本数目时的表现差异,发现当训练样本为小样本时,深层网络表现优于浅层网络,前提是训练样本数目大于网络规模。最后,我们将深度全连接神经网络用于胜利油田某区实际数据的有效砂体厚度预测,应用效果显示该方法对致密砂岩储层中4 m左右的砂体实现了有效识别,体现了该端到端智能建模方法从地震属性中挖掘潜藏地质信息的能力,证实了其在储层定量预测中的有效性。
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109. 油源断裂输导油气演化阶段的确定方法及其应用
何春波, 张亚雄, 于英华, 袁红旗
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1066-1074.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230018
摘要104)      PDF(pc) (7656KB)(132)    收藏
为了研究含油气盆地油源断裂处油气富集规律,在油源断裂输导油气条件及其演化阶段研究的基础上,根据油源断裂活动时期和源内、源外油气中转站形成时期,确定了油源断裂输导源内和源外中转站油气时期,建立了油源断裂输导油气演化阶段的确定方法,并利用其确定渤海湾盆地歧口凹陷南大港断裂向沙一下亚段输导油气演化阶段。结果表明:南大港断裂向沙一下亚段输导沙三段源内中转站油气阶段从馆陶组沉积开始至明化镇组沉积中期,输导沙三段源内外中转站油气阶段从明化镇组沉积中期至结束;经历了2个演化阶段,输导油气时期相对较长,有利于来自下伏沙三段源岩的油气在沙一下亚段内大规模聚集成藏。根据本文方法确定油源断裂输导油气演化阶段,能合理解释目前南大港断裂处沙一下亚段油气最富集的现象。此方法适用于油源断裂输导油气演化阶段的确定。
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110. 基于Sentinel-2A的喀斯特石漠化信息提取及成因分析
习靖, 姜琦刚, 刘骅欣, 高鑫
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1301-1312.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220239
摘要104)      PDF(pc) (9183KB)(119)    收藏
喀斯特石漠化是中国西南地区严重的生态环境问题。哨兵数据作为Landsat和SPOT(systeme probatoire d’observation de la terre)系列卫星数据的继承和延续,在生态环境监测中具有很好的应用前景。采用传统方式对Sentinel-2A数据进行喀斯特石漠化信息提取,构建20 m分辨率的石漠化指数,将损失Sentinel-2A数据的细节信息。为了更精确地对石漠化信息进行提取,结合Sentinel-2A数据的自身特点,构建了10 m分辨率的石漠化指数,提取了云南省文山州北门河流域的喀斯特石漠化信息并对其地质成因进行分析。通过对4种不同的融合算法进行对比可知,采用à trous小波变换对短波红外波段(B12)进行融合的效果优于高通滤波、主成分分析和Gram-Schmidt变换等融合算法,由该方法构建的10 m归一化微分岩石指数(normalized differential rocky index, NDRI)和岩石裸露率(fr)不仅与20 m分辨率的NDRI和fr保持了较好的相关性(相关系数分别为0.90和0.81),而且能够更好地突出不同地物的特征。结果表明,构建10 m分辨率的NDRI和fr能够更好地对喀斯特石漠化信息进行提取。对北门河流域喀斯特石漠化地质成因分析的结果表明:北门河流域喀斯特石漠化以潜在石漠化和轻度石漠化类型为主,占流域总面积的40.66%、16.97%;流域喀斯特石漠化主要分布于个旧组和板纳组中;在小于25°的坡度范围内,各类喀斯特石漠化分布集中,占喀斯特石漠化总面积的82.71%。
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111.

中国北方地区水资源演变和供水构成变化特征

杜新强, 何立滢, 任思睿, 姚泓钰, 乔琪庭
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 566-.  
摘要104)      PDF(pc) (5771KB)(130)    收藏

中国北方地区水资源与经济社会发展不匹配的问题日益凸显,为在宏观尺度上全面认识北方地区水资源时空演变过程和各类水源供水分配比例,本文利用Mann-Kendall和Theil-Sen等统计学方法,对北方地区15个省级行政区2003—2019年降水量、水资源量和供水量数据进行分析。结果表明:北方地区近17年降水量低于多年平均值,但处于上升周期,年际水资源总量演变规律与降水量变化基本一致;供水量在2013年达到拐点,由持续增加转为缓慢下降并相对稳定;供水水源以地表水源为主且其占比逐年上升,地下水源供水占比逐渐下降,其他类型水源(污水处理再利用、集雨工程、海水淡化等)供水占比均增长明显。目前我国北方地区供水结构变化主要以需求为主导因素,对水资源演变趋势的考虑和主动适应措施不足,仍有进一步调整和优化的空间。

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112. 基于正断层差异生长演化分析识别不同类型断层相关背斜圈闭——以苏北盆地高邮凹陷汉留断层为例
王有功, 吕 超, 于爱暄, 刘世瑞
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 373-.  
摘要103)      PDF(pc) (9231KB)(62)    收藏

为了明确正断层差异生长演化特征,以及断层相关圈闭成因与分布规律,本文以苏北盆地高邮凹陷内的汉留断层为例,通过断层垂直断距-距离(T-X)曲线和垂直断距-埋深(T-Z)曲线对苏北盆地高邮凹陷汉留断层运动学进行分析。得到汉留断层自W向E由Fh1、Fh2和Fh3等3个断层段组成,呈左阶斜列分布,各断层段形成时期与生长演化特征不同,表现在运动学上为相互独立的4个断层段。戴南组时期,Fh1段和Fh3段东部(Fh3b段)最先形成;三垛组时期,Fh1段存在新生的断层核与下部戴南组时期形成的断层段最初在垂向上是分离的,随着上下断层段的传播最终发生垂向连接,Fh3b段继承性活动,同时形成Fh2段和Fh3段西部(Fh3a)段。各个断层段相互作用并沿走向发生几何连接或者形成重叠带,最终形成了Fh1、Fh2和Fh3等3个断层段。断层在沿走向平面分段生长过程中,在其分段连接部位或重叠处可以形成背斜构造;同时在断层垂向分段生长过程中由于围岩流变学特征差异也可形成背斜构造,这2种不同类型的断层相关背斜构造均可构成油气富集的有利场所。


 


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113. 基于融合残差注意力机制的卷积神经网络地震信号去噪
刘 霞, 孙英杰
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 609-.  
摘要102)      PDF(pc) (11453KB)(351)    收藏

由于U型卷积神经网络(Unet)在地震数据去噪中存在计算量大、网络退化和泛化能力弱等问题,本文为了提高去噪效果以及增强模型的泛化性,提出了一种融合残差注意力机制的卷积神经网络(RAUnet)。该网络结构主要由编码和解码两部分构成,网络的每个卷积层之后都加入了批标准化和带泄露整流激活函数。在编码器中,为了提高对噪声的提取能力,引入了残差结构和卷积块注意力模块。残差结构利用残差跳跃连接的方式减弱了网络退化,降低了特征映射的难度。卷积块注意力模块使用通道和空间的混合注意力权重,能提升相关度高的特征并抑制相关度低的特征。在解码器中,为了提升特征融合的维度恢复能力,选用双线性插值方式进行上采样。实验测试结果表明,对于合成地震信号,本文方法对简单模型和复杂模型随机噪声的压制效果均更有效,并且更好地保护了有效信号;对于实际地震信号,本文方法仍然能在去噪的同时尽量保持有效信号中的细节,对叠前数据和叠后数据都展现出了良好的泛化性。


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114. 漠河盆地中侏罗世绣峰组物源分析及构造意义
周传芳, 冯 嘉, 杨华本, 段明新, 王久懿, 陈 卓, 杜兵盈, 梁中恺, 孙彦峰, 于俊博, 姜 平
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 450-.  
摘要101)      PDF(pc) (27758KB)(76)    收藏


 

漠河盆地位于大兴安岭北部,绣峰组作为漠河盆地最下部层位,其形成时代、物源区特征及大地构造背景等对研究漠河盆地的形成与演化具有重要意义。本文对漠河盆地西南缘绣峰组砂岩进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和地球化学分析。锆石年代学研究表明,147组碎屑锆石年龄分布于778~181 Ma之间,显示出一个主峰约为198 Ma,分为778528~393252223~181 Ma4个年龄组,分别与新元古代Rodinia超大陆裂解事件、额尔古纳地块与兴安地块碰撞拼合岩浆活动事件、古亚洲洋俯冲闭合岩浆活动事件和蒙古—鄂霍茨克俯冲闭合岩浆活动事件相对应。砂岩岩石地球化学分析结果显示:wSiO2)为70.59%~73.29%wAl2O3)为13.91%~14.93%Al2O3/SiO2值为0.19~0.21K2O/Na2O值为0.66~1.22,化学蚀变指数(CIA)值为52.58~56.04,平均为53.82,反映绣峰组砂岩形成于低等化学风化程度的古气候环境;稀土元素球粒陨石标准化曲线呈右倾模式,重稀土元素配分曲线平坦,与活动大陆边缘的曲线吻合较好,LREE/HREE值在3.74~5.73之间,(La/YbN值为11.27~19.08,δEu值为0.59~0.98,具中等偏弱的负Eu异常;全球平均大陆上地壳(UCC)标准化稀土元素配分曲线较为平缓,(La/YbUCC值为1.01~1.72,平均为1.26,(δEuUCC值为0.84~1.40,平均为1.13,与全球平均大陆上地壳的稀土元素质量分数接近;亏损高场强元素NbTaTiP和大离子亲石元素BaSr,富集高场强元素ThHf和大离子亲石元素RbK,在原始地幔标准化微量元素蛛网图中,曲线与活动大陆边缘相似。综合研究认为,绣峰组砂岩物源主要为晚三叠世—早侏罗世火成岩,物源区构造环境为与蒙古—鄂霍茨克造山带俯冲闭合有关的活动大陆边缘。

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115. 粉末活性炭增强臭氧氧化去除铁锰
张少杰, 刘适搏, 杨武, 陈思齐
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1228-1237.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210369
摘要100)      PDF(pc) (10000KB)(121)    收藏
为了有效解决地下水中铁锰超标的问题,本文提出了一种新的粉末活性炭(PAC)和臭氧联用去除铁和锰的方法,并探索PAC在臭氧氧化处理水中铁和锰的作用机理。首先研究PAC和臭氧单独处理铁和锰的效果;然后研究PAC和臭氧联用处理铁和锰的效果,并探究不同条件(pH、温度、PAC用量、氧化剂质量浓度)对水中铁和锰去除效果的影响;最后研究PAC在臭氧氧化处理水中铁和锰的作用机理。结果表明:PAC在不同条件下都能强化铁和锰被臭氧氧化,在PAC用量为0.3 g/L、臭氧质量浓度为5 mg/L、pH值为7.0、室温的条件下,5 min内铁和锰混合溶液质量浓度由0.5 mg/L迅速降到0.1 mg/L以下,达到相应排放标准要求;随着PAC用量的增加,铁和锰的残留质量浓度逐渐降低,这说明反应高度依赖PAC表面的活性位点,进一步证实了PAC对水中铁和锰去除效果的影响。扫描电镜(SEM)和Mapping分析等表征结果表明,反应后在PAC表面形成了铁氧化物和锰氧化物涂层,而这些氧化物涂层会进一步加快水中游离铁和锰的去除。
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116. 基于遥感技术的贵德盆地多元信息干热岩靶区预测
闫佰忠, 李瑶, 秦光雄, 于开宁, 吴云霞, 王亚楠
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1288-1300.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220215
摘要100)      PDF(pc) (17171KB)(146)    收藏
为探明贵德盆地干热岩资源位置及分布范围,首先利用Landsat 8 TIRS(thermal infrared sensor)热红外数据,通过单窗算法和劈窗算法对贵德盆地地表温度进行遥感识别,确定了高温异常区位置;然后基于干热岩形成条件构建了包括地层、岩体、断裂、环形构造、线性构造、水热蚀变异常、地表温度异常、温泉、地热钻探、区域重力异常、区域航磁异常、电磁勘探信息等12个因子的多元信息干热岩靶区预测模型,并对贵德盆地干热岩靶区进行了预测。研究结果表明:1)贵德盆地干热岩以新近系、三叠系和第四系为保热盖层,大型北西向晚三叠世中酸性隐伏花岗岩为储热岩体,北北西向瓦里贡山深大断裂及花岗岩体为导热通道,下地幔软流圈供热和壳内部分熔融层供热为主要热源,岩石放射性产热为叠加热源;2)盆地内隐伏岩体预测区、地表温度异常区、水热蚀变异常区均具有沿北西—南东方向分布的特点,且分布位置相互印证;3)经过模型确定贵德盆地内存在一个沿北西—南东方向分布的大型干热岩带,面积约820 km2。
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117. 孙吴—嘉荫盆地沾河断陷构造变形及其对沉积作用的制约
刘希雯, 刘志宏, 高 翔
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 393-.  
摘要99)      PDF(pc) (17891KB)(58)    收藏

 为了揭示孙吴—嘉荫盆地的构造特征、构造变形及其对沉积作用的制约,本文对沾河断陷的地震剖面进行了精细地质解释和相应的研究工作。沾河断陷为孙吴—嘉荫盆地的一个一级构造单元,自白垩纪开始主要经历了2个构造变形阶段:下白垩统宁远村组—淘淇河组上段下部沉积时期为NW—SE向伸展作用阶段,形成NE向大型犁式正断层及由其控制的箕状断陷,盆地连续接受沉积,断陷的沉降中心始终位于控陷正断层上盘靠近断层的部位,断陷盆地的规模与沉积范围随着控陷断层规模和断距的增大逐渐扩展,盆地具有裂谷盆地的性质;下白垩统淘淇河组上段上部—新近系孙吴组沉积时期为NW—SE向挤压作用阶段,形成反转构造、断层传播褶皱和走滑构造。在反转作用过程中,早期伸展断陷受到强烈改造,不仅在断层上盘靠近断层的部位形成大型反转背斜,而且使远离控陷断层的断陷缓坡带发生旋转式隆升,盆地的沉降中心迁移到盆地中间部位;随着反转背斜的隆升速率逐渐大于断陷缓坡带的隆升速率,盆地的沉降中心也逐渐向盆地的NW侧迁移,盆地绝大部分区域的沉降速率、沉积速率始终大于隆升速率,地层是连续沉积的,不存在沉积间断。仅在永安村组—鱼亮子组沉积时期,反转背斜带较高部位的隆升速率大于沉积速率,形成一系列超覆不整合,使永安村组、太平林场组和鱼亮子组的部分地层在构造高部位缺失。孙吴—嘉荫盆地在NW—SE向挤压作用阶段处于活动大陆边缘的陆内区域,盆地性质应属于陆内挤压坳陷盆地。孙吴—嘉荫盆地与松辽盆地在构造演化方面存在差异,晚期NW—SE向挤压作用的强度较弱,与挤压作用相伴沉积的生长地层的厚度远小于松辽盆地的坳陷层。与松辽盆地相似,孙吴—嘉荫盆地规模较大的断陷中白垩系—新近系为一套连续沉积建造。

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118. 内蒙古五十家子—新城子地区火山岩型铀矿地质特征及找矿方向
吴燕清, 王常东, 余弘龙, 周 舰, 林天发, 于 兵, 董小宇
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 418-.  
摘要97)      PDF(pc) (27811KB)(49)    收藏

内蒙古五十家子—新城子地区位于滨太平洋成矿域兴蒙造山带铀-多金属成矿省,扎兰屯火山岩型铀成矿远景带南端,是我国北方热液型铀-多金属矿集区之一。区内中生代火山活动频繁且强烈,成矿地质条件优越,具有较好的找矿前景。根据富集储矿构造环境将研究区火山岩型铀矿划分为蚀变裂隙带和次火山岩2种类型,认为研究区铀成矿高峰期为晚侏罗世晚期—晚白垩世早期,相对集中在148.91~99.10 Ma之间,具时间跨度大、多期多阶段的特征;铀矿化异常主要沿西拉木伦河、黄岗粱—乌兰浩特断裂分布,多产于EW、NE向次级断裂和构造裂隙带内;富集于上侏罗统满克头鄂博组酸性熔岩、燕山晚期侵入岩内外接触带附近;主要受地层、断裂构造、火山机构、不同界面构造、次火山岩及热液蚀变复合控制。研究区铀矿找矿标志为火山盆地边缘靠近基底隆起带一侧发育酸性次火山岩部位,NE向控矿断裂带派生次级断裂交汇部位,花岗斑岩、流纹岩接触部位且硅化、赤铁矿化、紫黑色萤石化、水云母化蚀变叠加部位,物化探测量异常带耦合度较高的部位。初步建立研究区成矿模式,预测了曹家营子、王家大院、五间房、板山图4处重点铀矿勘查区。

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119. 岩浆底辟改造型洼陷复杂结构特征及演化规律:以珠江口盆地陆丰22洼为例
吴琼玲, 彭光荣, 肖张波, 雷永昌, 沈梦蓉, 邱欣卫, 李敏
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1048-1065.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230001
摘要97)      PDF(pc) (53875KB)(164)    收藏
珠江口盆地东沙隆起上的陆丰22洼为岩浆底辟改造型洼陷。为了明确这种洼陷的结构变形特征与构造演化过程,本文通过地震资料构造解释和残余地层厚度分析,利用平衡剖面技术还原了洼陷演化过程。研究结果表明,陆丰22洼西斜坡和东次洼在古近纪受到3期强烈的岩浆底辟作用,其中以文昌组四段活动最活跃。岩浆底辟对洼陷结构的改造作用主要表现为3个方面:一是岩浆底辟破坏了洼陷原始构造样式,引起边界断裂弯曲变形甚至错断,在平面上分带展布;二是岩浆隆升导致地层强烈翘倾,缓坡地层大幅抬升遭受强烈剥蚀;三是岩浆底辟产生次级凸起,影响了沉积中心的位置、规模和演化,致使陆丰22洼表现出复杂的结构特征与构造演化过程。岩浆底辟强烈的西斜坡和东次洼经历了断陷和坳断演化阶段,岩浆底辟较弱的西次洼、洼中隆和东斜坡则经历了完整的断陷、坳断和坳陷3个演化阶段,各构造单元具有平面分带特征。
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120. 新疆准噶尔盆地东缘中—晚二叠世植物群及其地质意义
黄 睿, 张 颖, 史 骁, 孙跃武
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 403-.  
摘要96)      PDF(pc) (28412KB)(57)    收藏

本文首次报道了新疆准噶尔盆地东缘胜利沟中二叠世平地泉组植物化石11属19种和晚二叠世黄梁沟组植物化石7属9种,并结合前人对这一地区中—晚二叠世植物化石记录,讨论了两个植物群的地质时代。研究认为:中二叠世平地泉组植物群以安加拉植物群为主,混生个别欧美植物群分子;晚二叠世黄梁沟组植物群为混生少量华夏植物群分子的安加拉植物群。在此基础上,探讨了中—晚二叠世植物群演替、植被变化、植物群混生与中亚造山带板块聚合之间的关系,认为中二叠世的暖温带温湿气候在晚二叠世转变为季节性干热气候,准噶尔盆地东缘中—晚二叠世植物群混生与准噶尔—吐哈地块、塔里木板块、佳蒙地块、华北板块的拼合和古亚洲洋的关闭密切相关。

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121. 崇明东滩吹填区黏性土层抗剪强度随时间变化特征及机理
王清, 吕作俊, 姚萌, 董佳祺, 夏玮彤, 杨天亮, 牛岑岑
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1163-1163.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220011
摘要96)      PDF(pc) (12624KB)(128)    收藏
为了对上海市崇明东滩等吹填造陆区域进行工程地质评价,针对崇明东滩吹填区下伏黏性土抗剪强度的变化特点,考虑不同吹填时间,选取由西向东的5个不同吹填区(1949围堰内、1949—1964、1964—1976、1976—1990、1990—1998)内钻孔的黏性土进行剪切试验,分析了不同时期及不同层位黏性土抗剪强度的变化,并对土样进行扫描电镜试验,观察土样的微观结构,从微观结构的角度定性及定量地分析了抗剪强度的变化规律。结果表明:1)黏土在1949—1964吹填区内的抗剪强度最高,在50、100、200、300 kPa竖向压力下的峰值剪应力分别为33.31、46.68、102.10、147.15 kPa,粉质黏土在各级竖向压力的作用下,各吹填区内的抗剪强度差距不大;自西向东,黏土层的抗剪强度指标与粉质黏土层呈现相反的变化趋势,与天然含水率的变化趋势有关。2)自西向东,各吹填区内土样的微观结构有显著变化,黏土层的微观结构从絮凝-团聚状结构向基质状结构变化,粉质黏土层的微观结构呈现骨架-团聚状—基质状—絮凝-团聚状结构的变化趋势。3)结构单元体的平均直径与土样的黏聚力负相关,与内摩擦角正相关,结构单元体的平均形状系数与土样的黏聚力正相关,与内摩擦角负相关。说明结构单元体的平均直径、平均形状系数与土体的抗剪强度指标直接相关。
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122. L形边裂隙单圆孔砂岩单轴压缩力学特性
邓志颖, 范 祥, 何忠明, 崔志猛, 姜旭东
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 541-.  
摘要95)      PDF(pc) (16389KB)(46)    收藏

 为加深对含交会裂隙圆孔岩石裂纹扩展和断裂机理的认识,分别对含一对水平边裂隙(A系列)和L形边裂隙(B系列)的单圆孔砂岩试样开展单轴压缩试验,建立颗粒流模型以提取加载过程中的位移云图和微裂纹数量,对比两个系列试样的变形和开裂差异,获得不同裂隙长度与倾角砂岩试样模型的接触力分布演化和颗粒位移分布情况。结果表明:1) 边裂隙弯折缝改变了岩样的破坏模式,随裂隙长度增加或倾角增大,含水平边裂隙砂岩试样先后发生剪切破坏和翼型拉伸破坏,而含L形边裂隙砂岩试样先后发生共面剪切破坏和共面拉伸破坏;2) 单轴压缩下砂岩试样中圆孔与裂隙的开裂相互作用,产生了剪切、共面剪切、翼型拉伸、共面拉伸和反向拉伸5种类型的裂缝,揭示了含边裂隙单圆孔砂岩试样的裂缝贯通机理;3) 裂隙长度一定时,与含水平边裂隙砂岩试样相比,含L形边裂隙砂岩试样开裂晚、变形小、强度低、破坏早、稳定性差。

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123. 复杂地表起伏多重变加密网格有限差分法波动方程数值模拟
张志佳, 孙章庆, 王瑞湖, 韩复兴, 陆济璞, 刘亚光, 岑文攀, 高正辉
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 598-.  
摘要93)      PDF(pc) (12556KB)(163)    收藏

常规变加密网格有限差分波动方程数值模拟方法采用水平分层加密网格,该网格剖分策略在适应地形起伏和近地表速度结构变化特征方面效果较差。针对该问题,提出一种起伏多重变加密网格有限差分波动方程数值模拟方法。该方法根据地形起伏和近地表低速层到高速层的速度分布特征进行网格加密;采用不同网格中的变系数差分格式离散声波方程,在保证波场模拟精度的同时兼顾计算效率;同时,为了进一步保障地表附近波场模拟的精度,地表附近最细网格中的差分格式不做降阶处理,针对位于地表以上的虚像点的波场值,提出一种融入自由地表边界条件的法向虚像外推法。算例分析验证该算法对速度模型不同区域进行的网格多次加密显著提高了计算效率,以黄土塬实际模型为例,耗时为常规1 m×1 m网格耗时的43.3%,并可达到和细网格基本一致的模拟精度,模拟误差控制在10-12范围内,同时表现出很好的近地表散射压制和边界吸收效果,且算法能稳定地适应实际复杂地表介质。

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124. 华北克拉通北缘孔兹岩带两期深熔石榴花岗岩地球化学特征及其地质意义
石强, 李晨, 周煜欣, 高鑫, 李蕙萱, 马人文, 许严, 赵忠海, 徐仲元
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1090-1116.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220321
摘要92)      PDF(pc) (49850KB)(224)    收藏
华北克拉通北缘孔兹岩带大青山地区和集宁—凉城地区石榴花岗岩与深熔源岩(泥质片麻岩)在野外空间上渐变过渡、密切共生。石榴花岗岩中含有大量的源岩包体、残留体、残留矿物相/转熔矿物相,深熔源岩中也存在大量的石榴花岗岩团块,这些混合岩的岩性在宏观上具有不均一性。岩相学研究表明,石榴花岗岩与泥质片麻岩矿物组成相近,二者具有特征十分相似的石榴石,主要为残留矿物相/转熔矿物相。地球化学研究表明,石榴花岗岩与泥质片麻岩拟合程度较好,均具有高TFeO/MgO值和Al2O3质量分数,K2O/Na2O值和CaO质量分数存在较大变化,相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素,相对亏损Ta、Nb、Ti和P等元素。与世界上典型的S型花岗岩成分偏离,大青山地区和集宁—凉城地区石榴花岗岩具有低SiO2质量分数(50.30%~73.10%)和高MgO+TFeO质量分数(1.6%~14.8%)。研究认为偏离正常S型花岗岩的成分范围与石榴石残留体带入和幔源物质添加有关。结合前人资料,认为大青山地区和集宁—凉城地区石榴花岗岩由2.45~2.37 Ga 和1.95~1.90 Ga两期深熔事件形成,与区域上幔源岩浆底侵时代相近,指示大青山地区和集宁—凉城地区石榴花岗岩是幔源基性岩浆侵入麻粒岩相变质沉积岩中引起变沉积岩发生大规模部分熔融的产物。
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125. 沿海地区地下水水质特征及其对地下水源热泵系统潜在性危害
李世杰, 骆祖江, 徐明钻, 张斌
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1204-1215.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220142
摘要90)      PDF(pc) (23033KB)(197)    收藏
沿海地区地下水化学条件复杂,为查明地下水水质对地下水源热泵系统(GWHP)的危害,对危害机理进行了研究。通过对江苏省盐城地区潜水和第Ⅰ承压水的水化学分析,确定主要离子来源以及成因作用,重点分析了Mg2+、Ca2+、Fe2+的危害性,最终利用水文地球化学软件PHREEQC计算饱和指数Is,分析了地下水越流混合作用、地下水回灌叠加对地下水源热泵的潜在危害。结果表明:盐城地区地下水TDS(溶解性总固体)质量浓度高,硬度高,Na+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、HCO3-、Cl-是主要质量浓度异常的离子;潜水ρ (TDS)为180.42~4 497.00 mg/L,ρ (Na+)、ρ (Mg2+)、ρ(Ca2+)分别为278.16、72.91、72.74 mg/L,ρ (HCO3-)、ρ (Cl-)分别为487.33、298.76 mg/L;第Ⅰ承压水ρ(TDS)为508.50~17 182.00 mg/L,ρ(Na+)、ρ (Ca2+)、ρ (Fe2+)分别为1 595.06、564.57、4.50 mg/L,ρ (Cl-)为4 560.06 mg/L。地下水运移过程受到溶滤作用、古海水入侵作用等多种水岩反应的影响。地下水源热泵长期运行主要会呈现Fe(OH)3结垢、CaCO3与 CaMg(CO3)2沉淀结垢等问题。
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126. 地质-地球物理综合岩性边界刻画技术及其在C油田中的应用
娄 敏, 蔡 华, 何贤科, 黄 鑫, 刘英辉, 王 伟
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 622-.  
摘要90)      PDF(pc) (28951KB)(68)    收藏

上倾尖灭型油气藏是重要的岩性油气藏类型之一,岩性尖灭边界刻画是论证圈闭有效性的关键。为了提高圈闭刻画的有效性,降低勘探开发的风险,本文提出地质-地球物理相结合的方法综合刻画储层边界。通过西湖凹陷C油田花港组岩心相-测井相-地震相分析、地震沉积学分析、储层构型分析等地质方法开展储层平面展布精细刻画,厘定沉积相类型,定性预测砂体展布规模。在此基础上,采用地震多属性分频融合分析和神经网络聚类分析、波形聚类分析以及砂描解释等多种地球物理技术方法精细落实储层尖灭位置。结果表明,研究区为浅水三角洲沉积,三角洲平原河道宽约1 000 m,前缘水下分流河道宽约680 m;利用地震多属性、波形聚类以及砂描解释联合确定了西块三角洲平原河道砂体的边界。

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127. 基于归一化特征值的重磁数据边界识别方法及其在西藏古堆地热勘探中的应用
赵 强, 管彦武, 卢鹏羽, 周 帅
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 578-.  
摘要90)      PDF(pc) (15490KB)(42)    收藏

基于重磁数据的地质体边界识别是地球物理数据解释的重要内容。随着重磁梯度张量测量技术的不断发展,基于梯度张量数据圈定地质体构造边界位置的方法也在不断发展。本文定义一种基于梯度张量特征值的归一化边界识别滤波器,可同时进行不同深度目标体的边界位置圈定。为验证本文方法的有效性,将建立方法应用于合成的重磁数据中,相比于传统边界识别滤波器,本文滤波器具有更高的水平分辨率和精度,并且在正负叠加异常的试验中,可有效地避免虚假边界的产生。最后,将归一化特征值边界识别滤波器应用于西藏古堆地热田的地质构造解释,结果表明,基于特征值的边界圈定方法能够更准确地显示地质构造的边界位置,发现更多地质体构造细节特征。

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128. 准噶尔盆地盆1井西凹陷东斜坡下侏罗统三工河组二段油气成藏有利地质因素
雷海艳, 王剑, 陈锐兵, 等
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1052-.  
摘要89)      PDF(pc) (26262KB)(58)    收藏

为评价准噶尔盆地西部盆1井西凹陷勘探开发潜力,寻找有利的储层发育区带,利用岩矿、储层物性及地球化学等分析测试数据,结合该区构造特征、储盖组合以及断裂系统发育情况等方面资料,分析了盆1井西凹陷东斜坡下侏罗统三工河组二段油气成藏的有利地质因素。结果表明,该区油气成藏主要受以下4个方面的因素控制:1)来自二叠系乌尔禾组的油气源为三工河组油气成藏提供了物质基础;2)研究区形成了两期坡折控制下的沟槽控沙体系,尤其第二期坡折下形成的三角洲外前缘广泛发育的砂质碎屑流沉积为油气成藏提供了有效的储集空间;3)研究区主要发育三期断裂系统,深浅三期断裂时空配置,为油气的有效聚集形成良好的油气输导体系。4)三工河组二段储层物性整体较好,粒间孔发育,平均孔隙度为12.00%,平均渗透率为6.35×10-3μm2,整体为中孔-低渗型储层,并被下白垩统吐谷鲁群的泥岩区域性覆盖,同时横向上存在砂泥接触形成侧向遮挡,储盖组合配置良好。总体研究显示,盆1井西凹陷具备油气规模成藏的良好地质条件。



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129. 山西沁水寿阳ST区块煤储层三维精细地质建模
李忠城, 李丹丹
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 635-.  
摘要88)      PDF(pc) (33805KB)(89)    收藏

煤储层三维地质模型的精确性直接影响到后期煤层气开发方案的部署和煤层气井的产量。本文以山西沁水盆地寿阳ST区块为例,基于地质数据、岩心数据、测井数据和地震数据等资料,提出了井震约束条件下煤储层的三维地质建模方法。通过建立构造模型,采用序贯指示模拟方法模拟煤层在三维空间的分布,建立研究区岩相模型。通过序贯高斯模拟方法模拟煤层含气量、孔隙度、渗透率等参数分布规律,建立反映煤层气特征的精细三维属性模型,预测了相关属性参数的空间分布特征。基于地质模型划分了产能潜力区,结合产能数值模拟技术,进行了煤层气井单井产能预测。本文划分的煤层气产能潜力区与产能预测结果,与目前区块内煤层气开发部署和实际产气情况吻合。



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130. 傍河地下水位监测断面的优化设计
束龙仓, 栾佳文, 宫 荣, 鲁程鹏, 丁 峰, 陶月赞, 龚建师
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 555-.  
摘要88)      PDF(pc) (15623KB)(51)    收藏


 

为了对傍河地下水位监测断面进行优化设计,更好地掌握地下水位动态时空变化特征,以安徽省亳州市河水-地下水监测断面为例,分别采用克里金法和时间序列法,通过分析监测断面上9口地下水位观测井及河水位观测点在19821月—199812月的水位观测数据,对观测井空间布局、井数和观测频率进行优化。结果表明:空间布局优化后的观测井数量由原来的9减少到3,平均相邻井距为1 000 m,优化后的水位克里金估计标准误差平均值为0.019 2 m,误差波动范围较小;观测频率优化后由5日一测变为10日一测,能够满足观测精度要求。

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131. 勃利盆地七台河断陷煤层气富集特征及有利区优选
张晓晴, 康玉国, 孙斌, 孙钦平, 杨青
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1033-1047.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220058
摘要88)      PDF(pc) (18875KB)(177)    收藏
勃利盆地七台河断陷煤层气资源丰富,但勘探程度低,富集成藏规律和成藏机制认识不足,制约了勘探实践。本文基于对七台河断陷区煤层气地质条件的精细解剖,揭示了研究区煤层气富集特征及成藏机制。研究发现七台河断陷煤层气成藏条件良好,其中下白垩统城子河组煤层层数多、总厚度大,发育多个富煤中心,热演化程度较高,煤储层物性较好,煤层含气量总体西高东低,构造、水文、封盖等保存条件较好,具备良好的煤层气成藏基础,存在向斜-水力封堵型、断层封闭-水力封堵型、断层-多煤层自封闭型3种煤层气成藏模式,埋藏适中、缓—滞留水环境下的“逆断层封闭区”、“次级构造高点”和“煤层中部分层”是煤层气富集成藏有利部位。在此基础上,建立了多层次模糊数学煤层气选区评价模型,进行了有利区评价,优选出青龙山—桃山区、马场区等7个煤层气有利区。
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132. 陕西省紫阳县下寒武统黑色岩系有机地球化学特征
赵慧博, 冯彩霞, 刘燊, 刘芳晓
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1016-1032.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220105
摘要87)      PDF(pc) (25421KB)(120)    收藏
陕西省紫阳县下寒武统黑色岩系富含大量有机质和丰富的金属元素(Ba、V、Cr、Ni、Mo、Au等),但对黑色岩系的有机地球化学特征仍缺乏应有的认识。本研究借助偏光电子显微镜、扫描电镜形貌观察,有机碳分析和饱和烃气相色谱-质谱分析等实验方法,针对研究区黑色岩系的有机质与无机质耦合关系、有机质来源、成熟度和沉积环境开展了系统探讨。研究结果表明:研究区有机质质量分数较高,有机质呈分散态和聚集态两种方式赋存,其中分散态的有机质与黏土矿物关系密切。总有机碳(TOC)质量分数均值为2.95%,岩性差异、黄铁矿含量及类型均会影响TOC质量分数的变化。黑色岩系样品富含正构烷烃、类异戊二烯烃、萜类化合物、甾类化合物等生物标志化合物,其中:正构烷烃碳数分布范围为C14C34,呈明显的双峰式分布特征,且无明显奇偶优势;类异戊二烯烃指征显示具明显的植烷优势,具较低的Pr/nC17值(0.36)和Ph/nC18值(0.50);萜类化合物的丰度由高到底顺序为三环萜烷>五环三萜烷>四环萜烷,少量γ-蜡烷,三环萜烷C21-C23-C24呈不对称倒“V”字型分布,具较低的Tm/Ts值(1.03);甾类化合物中规则甾烷分布呈C29>C27>C28的不对称“V”字型分布,具较低的C27重排甾烷/C27规则甾烷值(0.18)和孕甾烷/C29-20R甾烷值(0.84)。综上所述,有机质母体主要为海相低等生物(如菌藻类、微生物)和浮游生物,部分岩石(如硅质岩)中有机质来源有少量陆源低等植物的参与;岩石整体有机质具有较高的成熟度,但未达到过成熟的阶段;黑色岩系来自半封闭封闭缺氧还原的偏碱性海水环境,盐度较低。 
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133. 土岩复合地层超深圆形基坑内衬墙作用效果及优化
赵一行, 詹刚毅, 石钰锋, 简庆华
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 526-.  
摘要87)      PDF(pc) (16867KB)(50)    收藏

为选择合理的支护方案,满足复杂地层条件下基坑的安全稳定和高效施工,以佛山市某超深圆形基坑为研究背景,采用数值模拟及现场监测手段,对土岩复合地层内衬墙作用效果进行分析,并分别对内衬墙厚度、施工方法、内衬墙布置形式进行优化。研究表明:内衬墙对地连墙受力变形起有利作用;相比有内衬墙支护,无内衬墙支护时地连墙受力变形增加较多,但均未超过规范要求预警值,表明该复合地层内衬墙具有一定的优化空间;地连墙水平位移、地连墙环向应力、坑外地表沉降量最大值与内衬墙厚度呈负相关,内衬墙厚度减小至0.80~0.60 m之间时,地连墙水平位移及环向应力作用效果减弱,内衬墙厚度减小至0.60~0.40 m之间时,坑外地表沉降量作用效果有所减弱; 在最优厚度基础上,采用顺逆结合的施工方法既可保障基坑安全稳定,又可提高施工便利性。提出了不连续内衬墙布置形式,即,在最优厚度基础上,采用受压区较小时隔两层施作一层、较大时隔一层施作一层的布置形式,既安全又经济合理。

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134. 含膏岩地层地下水环境对混凝土建筑侵蚀实验
王福刚, 盘惠林, 李胜伟, 王东辉, 吴铭杰, 平世飞, 曹玉清
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1185-1194.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220042
摘要86)      PDF(pc) (5833KB)(95)    收藏
在膏岩富集地层进行地下工程建设时,膏岩与地下水反应溶出Ca2+与SO42-,会增强对地下建筑物混凝土基础的侵蚀作用,影响地下工程的安全。为探究不同地层环境条件下混凝土的侵蚀特征与机理,以地下工程建设中常用的C20与C30混凝土为对象,以成都南部台地地区含膏岩地层环境条件为约束条件,探究含膏岩与不含膏岩地层中混凝土在地下温度条件变化下的侵蚀特征和机理。结果表明:1)C20与C30混凝土在含膏岩地层中的侵蚀程度显著大于不含膏岩地层中的侵蚀程度,在不同地层水的侵蚀下,C20与C30混凝土质量变化率最大分别为1.80%与0.87%,抗压强度最大下降率分别为20.14%与12.80%。C30混凝土在不同地下水环境条件下抗压强度的衰减幅度更小,更适合作为地下工程施工材料。2)温度升高导致混凝土受SO42-的侵蚀作用增强,混凝土抗压强度下降,其中,C20混凝土在第四系和灌口组地下水侵蚀下抗压强度下降速率最大分别达6.89%和3.89%。3)混凝土的侵蚀是由外向内产生的,地下水中Ca2+与SO42-在混凝土外部重结晶生成石膏,并沿着裂缝向混凝土内部扩散,生成钙矾石晶体,产生膨胀力,形成裂缝,使混凝土抗压强度降低。通过相关分析,建立了混凝土力学性能与温度相关方程,实现了含膏岩地层工程建设中混凝土力学性能长期变化定量化计算。
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135. 水化-冻融耦合作用下大理岩单轴蠕变力学特性
赵越, 李磊, 闫晗, 肖万山, 苏艳军
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1195-1203.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220055
摘要85)      PDF(pc) (13174KB)(123)    收藏
为探究岩石在水化-冻融耦合作用下的蠕变规律,以湖北地区某露天边坡大理岩为研究对象,设置酸性、中性、碱性3种溶液环境浸泡,开展不同冻融循环次数条件下的单轴压缩蠕变试验,并对比分析大理岩宏观破坏形态和断口细观特征。结果表明:1)在同一冻融循环次数条件下,酸性溶液环境中的瞬时、蠕变应变量及蠕变速率均最大,碱性溶液环境次之,中性溶液环境最小;2)大理岩长期强度为瞬时强度的0.685~0.812,长期强度折减较大;3)酸性溶液对大理岩颗粒结构的损伤劣化程度强于碱性溶液,但随着冻融作用的增强,碱性溶液对岩石结构的损伤程度逐渐接近酸性溶液。
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136. 不同施工季节对多年冻土区锥柱式基础地温回冻影响
张 军, 张 泽, 郭 磊, 谢春磊, 金豆豆, 翟金榜
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 502-.  
摘要85)      PDF(pc) (13528KB)(66)    收藏

为研究多年冻土区输电线塔基锥柱基础在不同季节施工条件下其地温的整体回冻过程,以及不同季节施工对多年冻土的扰动特点,从保持多年冻土地温稳定性的角度优化大开挖类基础施工时期,采用数值模拟的方法,以青藏直流输电工程为背景,利用查拉坪地区地质及气象资料,并选择了典型月份(1月、4月、7月和10月)对锥柱基础不同季节施工后早期地温场进行了计算分析。结果表明:秋冬季(10月和1月)施工后,锥柱基础周围土体将保持冻结,其中1月施工后最快10 d回填区土体和天然冻土的温度差异即可消失,回填土热扰动较小;春夏季(4月和7月)施工会增大回冻期活动层深度和基础底部的融化深度,特别是7月施工可使活动层深度降低至基底(4.0 m),而4月施工由于增高了回填土土体温度,导致整个回冻时间长达195 d,不利于基础的重新冻结和后续工作的开展。考虑到10月后外界气温逐渐降低,因此,10月至次年1月可以作为多年冻土区锥柱基础的最佳施工期。

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137. 基于优化组合权-模糊可变集的坝基岩体质量分级
柴乃杰, 周文梁
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 514-.  
摘要85)      PDF(pc) (8488KB)(72)    收藏

为解决坝基岩体质量指标参数不确定性问题,特别是处于相邻等级分界线附近的岩体分类问题,本文提出基于优化组合权-模糊可变集的坝基岩体质量分级模型。首先选取岩石单轴饱和抗压强度(Rc)、结构面间距(Jd)、岩石质量指标(RQD)、完整性系数(Kv)、声波纵波速度(VP)和地应力修正系数(Q)等6个主要影响指标,将每个指标划分为5个等级;然后利用改进的序关系分析法(G1法)和最大离差法分别确定指标的主客观权重,通过矩估计法优化指标的组合权值,同时借助单因素轮换法(OAT)分析指标的敏感性;最后以金沙江旭龙水电站坝基岩体的7个标准样本作为实例,应用模糊可变集模型进行坝基岩体质量分级评判,将分级结果与云模型的判定结果进行了对比。结果表明:7个样本中,除岩体样本N3的分级结果存在差异外,其余样本的分级结果均吻合;根据野外实地勘测结果,样本N3属于Ⅱ类的概率高达80%,与本文分级结果相吻合,验证了本文方法的可靠性,也弥补了云模型关于评判坝基岩体质量的不足。此外,指标的敏感性由高到低的排序为Rc>RQD>Kv>VP>Q>Jd。

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138. 鄂尔多斯盆地西南部长8油层储层主控因素及分布规律
胡艳飞, 孔庆莹
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1078-.  
摘要84)      PDF(pc) (23198KB)(40)    收藏

为明确鄂尔多斯盆地西南部延长组长8油层有利储层的分布特征、控制因素和分布规律,利用岩矿鉴定、孔渗测试、压汞、扫描电镜和图像分析等方法,对延长组长8油层开展储层物性、孔隙结构和成岩相等研究。结果表明:孔隙类型主要为残余粒间孔、长石溶蚀微孔、筛状孔和铸模孔等;储集空间组合类型包括粒间孔+溶蚀孔、粒间孔+充填/胶结残余微孔、溶蚀孔+充填/胶结残余微孔等3种;延长组长8油层孔隙度为5.60%~17.10%,平均为9.60%,渗透率为(0.10~7.57)×10-3μm2,平均为0.66×10-3 μm2,属于低孔低渗储层。储层发育受压实作用、胶结作用、溶蚀作用控制,每种成岩作用影响存在差异,其中储层质量与长石溶蚀、绿泥石包壳发育程度呈正相关,与塑性岩屑含量、碳酸盐胶结程度呈负相关;岩石通常为中等压实。最终基于压实程度、次生矿物和孔隙类型划分4种成岩相类型,其中中等压实-自生绿泥石膜+石英增生-粒间孔成岩相带属于有利储层发育区。

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139. 基于多因素-多尺度分析的阶跃型滑坡位移预测
熊超, 孙红月
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1175-1184.   DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210403
摘要83)      PDF(pc) (9349KB)(121)    收藏
为了定量分析阶跃型滑坡位移与诱发因素之间的时滞效应,提高位移预测精度,本文提出新的预测模型并进行对比分析。首先基于时间序列分析将滑坡累计位移分离为趋势项和周期项;然后采用最大信息系数(Cmi)、多元经验模态分解(MEMD)方法进行多因素分析和多尺度分析,构建出多因素-多尺度MEMD预测模型;最后以三峡库区八字门滑坡为例,通过Cmi选取最优滞后期的诱发因素作为模型输入,在用MEMD方法分解多元序列的基础上建立时间多尺度模型,并与单因素-单尺度模型、多因素-单尺度模型及单因素-多尺度EMD(经验模态分解)模型进行对比。结果表明:八字门滑坡降雨和库水位的最优滞后期分别为2 d和4 d;滑坡多元序列经MEMD方法分解后得到3组模态函数,每组均有7个分量,各对应分量的时间尺度一致,其中周期项位移受诱发因素的响应具有时间多尺度特性;多因素-多尺度MEMD预测模型的均方根误差相较于以上3种对比模型分别平均降低49.4%、36.9%和27.4%,平均绝对百分比误差分别平均降低38.0%、26.4%和15.8%。
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140. 乾安碳酸型盐渍土的孔隙特征
陈剑平, 李兴华, 王 清, 韩 岩, 刘 经, 韩梦霞
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 491-.  
摘要82)      PDF(pc) (13773KB)(77)    收藏

为了研究盐渍土的孔隙特征,在乾安地区选择冻深范围内的代表性剖面,取样并进行盐渍土基础物理性质测试和压汞试验,得到地表以下冻深范围内不同深度处土体基本性质及孔隙分布特征。试验结果表明:盐渍土的原状剖面表观形态、粒度成分、土体孔隙分布特征均呈现一致的三层分带;天然状态下碳酸型盐渍土的孔径可分为微、小、中、大与超大孔隙5级,界限孔径依次为0.040、0.400、4.000、40.000 μm;随着深度增大,3层土体的孔隙分布曲线峰值个数减少,各深度土体的孔隙以大孔隙为主,中孔隙次之,超大孔隙体积分数仅在表层较高但整体低于中孔隙,微、小孔隙体积分数较低且在小范围波动。分析认为自重应力对土体结构的压密作用、蒸发淋滤产生水分及细粒的迁移、气候变换导致的冻融循环作用是影响研究区孔隙分布特征的三大因素。

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141. 基于SVR的定向井随钻电磁波测井层厚影响快速计算
胡向阳, 秦 敏, 张恒荣, 杨 冬, 袁 伟
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (2): 589-.  
摘要79)      PDF(pc) (10680KB)(98)    收藏

大斜度井和水平井的快速发展使得仪器测量环境变得更加复杂,其测井解释、地层评价方法和模型与直井有很大的区别。本文通过建立三维层状介质模型,利用三维有限元方法得到大斜度井和水平井随钻电磁波测井响应,分析了三维地层模型下井斜角、层厚和围岩对随钻电磁波测井响应的影响。研究结果表明:当地层厚度小于等于3 m时,随钻电磁波测井响应易受围岩和层厚影响;当层厚大于3 m 时,随钻电磁波测井响应基本不受围岩和层厚影响;且直井、大斜度井和水平井中随钻电磁波测井响应存在明显差异,井斜角越大,仪器受层厚及围岩的影响越大。因此建立了不同井斜角条件下随钻电磁波测井围岩校正图版,并据此研究随钻电磁波测井层厚影响快速计算方法。本文利用支持向量回归(SVR)的机器学习算法进行建模,并用十折交叉验证法对算法进行迭代优化,使模型达到最优,最终计算得到的测井响应与基于三维有限元数值方法的计算结果具有很好的相关性,平均相对误差只有0.62%,说明该方法可以用于大斜度井和水平井随钻电磁波测井响应的快速实时计算。

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142. 渤中凹陷中生界火山岩特征及优质储层控制因素
徐春强, 张新涛, 王晨杰, 张震, 刘丰
吉林大学学报(地球科学版)    2022, 52 (4): 1027-.  
摘要79)      PDF(pc) (13638KB)(40)    收藏

 为了探讨火山岩油气藏优质储层形成的控制因素,基于薄片分析、扫描电镜、孔渗分析以及高压压汞测试等手段,对环渤中凹陷中生界义县组火山岩的岩石学特征、孔喉结构及物性特征进行了分析。研究结果表明,环渤中凹陷中生界火山岩主要发育英安岩、粗面岩、安山岩、玄武岩、凝灰岩和隐爆角砾岩。依据储集物性和孔喉结构差异,将火山岩储层划分为4类(Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类储层), 其中,Ⅰ类、Ⅱ类储层为优质储层:Ⅰ类储层为发生隐爆角砾化作用并发生大面积溶蚀作用形成的中酸性隐爆角砾岩,为高孔-中渗型储层;Ⅱ类储层为发生大面积溶蚀作用形成的中酸性粗安质隐爆角砾岩和粗面岩,为高孔-中低渗储层。优质储层的形成主要受控于岩性岩相、界面处溶蚀以及隐爆造缝三方面作用。优质储层发育在中酸性隐爆角砾岩发育溶蚀的界面位置,界面溶蚀和隐爆作用越强,越易于形成优质储层。

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143. 山东沂南土壤-植物系统中硒生物有效性评价
冯爱平, 康鹏宇, 刘传朋, 邓俊, 梁成, 刘同
吉林大学学报(地球科学版)    2023, 53 (4): 1216-1227.   DOI: doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20230049
摘要52)      PDF(pc) (8419KB)(87)    收藏
为评价山东沂南富硒土壤中的硒在不同作物中的生物有效性并推测其来源,对研究区的土壤、植物和岩石样品进行对应采集,采用ICP-MS等测试了各样品硒元素的总质量分数和水溶态、弱酸提取态、可还原态、可氧化态、残渣态5种形态分量的质量分数,并对结果进行对比分析。结果表明:土壤硒总质量分数受空间位置及水系约束明显;有效硒质量分数与硒总质量分数正相关,空间分布一致;土壤硒总质量分数与氮、磷质量分数正相关;土壤中硒的存在形态以亚硒酸盐为主。研究区富硒土壤上生长的花生、西瓜和核桃3种作物果实中硒元素富集;富硒土壤中硒的来源与区域地层中页岩、泥岩及上游铁矿相关,推测上述岩石经风化成土及后期水流搬运至黏土及砂质黏土区域被土壤黏土吸附沉积形成富硒区。
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