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吉林大学学报(地球科学版)
ISSN 1671-5888
CN 22-1343/P
主 任:邱殿明
编 辑:蒋 函 王晓丽
    刘 莉 刘宇轩
电 话:0431-88502374
    13756165364
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1. 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230)      PDF(pc) (5927KB)(335)    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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2. 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272)      PDF(pc) (13416KB)(325)    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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3. 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151)      PDF(pc) (11207KB)(274)    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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4. 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142)      PDF(pc) (16665KB)(263)    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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5. 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131)      PDF(pc) (19555KB)(262)    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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6. 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100)      PDF(pc) (23033KB)(234)    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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7. 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994)      PDF(pc) (69646KB)(233)    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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8. 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1600)      PDF(pc) (7133KB)(229)    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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9. 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110)      PDF(pc) (49850KB)(227)    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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10. 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342)      PDF(pc) (5553KB)(219)    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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11. 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123)      PDF(pc) (20751KB)(207)    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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12. 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115)      PDF(pc) (9349KB)(199)    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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13. 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1558)      PDF(pc) (2679KB)(189)    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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14. 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986)      PDF(pc) (29927KB)(185)    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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15. 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118)      PDF(pc) (18875KB)(181)    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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16. 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138)      PDF(pc) (17189KB)(178)    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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17. 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271)      PDF(pc) (28797KB)(175)    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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18. 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127)      PDF(pc) (53875KB)(169)    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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19. 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1627)      PDF(pc) (19422KB)(167)    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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20. 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144)      PDF(pc) (24195KB)(163)    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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21. 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135)      PDF(pc) (9183KB)(151)    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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22. 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124)      PDF(pc) (17171KB)(150)    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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23. 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125)      PDF(pc) (7656KB)(148)    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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24. 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528)      PDF(pc) (14784KB)(147)    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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25. 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1622)      PDF(pc) (25068KB)(143)    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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26.  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983)      PDF(pc) (21461KB)(141)    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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27. 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120)      PDF(pc) (12624KB)(133)    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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28. 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106)      PDF(pc) (13174KB)(130)    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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29. 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146)      PDF(pc) (10000KB)(130)    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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30. 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105)      PDF(pc) (25421KB)(128)    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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31. 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1012)      PDF(pc) (11157KB)(127)    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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32.

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1599)      PDF(pc) (7415KB)(120)    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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33. 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1502)      PDF(pc) (3186KB)(118)    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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34.

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1643)      PDF(pc) (5517KB)(118)    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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35. 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1600)      PDF(pc) (13517KB)(117)    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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36. 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912)      PDF(pc) (20886KB)(114)    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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37. 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1579)      PDF(pc) (18353KB)(114)    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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38. 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932)      PDF(pc) (20333KB)(112)    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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39. 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1650)      PDF(pc) (4730KB)(109)    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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40. 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1616)      PDF(pc) (14993KB)(108)    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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