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期刊信息

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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2013年, 第43卷, 第2期 刊出日期:2013-03-26
地质与资源
火山地层学与火山架构:以长白山火山为例
王璞珺,衣健,陈崇阳,王岩泉
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  319-339. 
摘要 ( 699 )   [HTML] ( ) PDF(2530KB) ( 1502 )  

将长白山火山喷出物按成岩方式和岩相可分为柱状节理熔岩、火山碎屑流和火山泥石流等20种基本类型,它们均可构成可识别的19种火山地层单元。火山架构是由被火山地层界面所围限的诸多基本地层单元叠置而成。一个复杂的火山组合体,可以通过界面识别,拆分成若干火山地层单元,从而实现对火山堆积体的分解描述和整体认知。基性火山喷发区常见的5种火山架构(单源火山田、洪泛玄武岩田、熔岩盾火山、中心式火山和层状复合火山),在长白山地区相继发育。本区火山灾害可分为原发和次生2种。原发性灾害指火山再次喷发引发的灾害,巨量天池水可沿火山断裂下渗,使气水-岩浆喷发的可能性和爆炸强度增加,同时还能引发火山泥石流。次生灾害主要源于火山碎屑堆积物的再搬运和熔岩火山体的崩塌。熔岩火山在本区分布最广,但其底座常为3~7 m厚的松散沉积层,这犹如坐落在软地基之上的摩天大厦,是很不稳定的火山架构。熔岩体下伏的这些风化壳型松散层,只要发生流变或差异性沉陷,就会引发山体滑坡和山崩。因此,加强相关基础地质调查,对事关国计民生的重点区段开展次生火山灾害风险评估,势在必行。

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胶莱盆地莱阳凹陷莱阳组储层成岩作用及孔隙演化
周勇, 纪友亮, 张善文, 万璐, 范凌霄
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  340-350. 
摘要 ( 448 )   [HTML] ( ) PDF(1986KB) ( 599 )  

以野外露头、岩心观察为基础,综合采用普通薄片、铸体薄片、阴极发光薄片、扫描电镜、物性分析、黏土矿物X衍射等多种测试手段对胶莱盆地莱阳组砂岩储层特征、成岩作用及孔隙演化进行了研究。研究结果表明:受物源差异影响,凹陷东部以长石砂岩为主,凹陷西部以岩屑砂岩为主,富含各种塑性岩屑,莱阳组砂岩总体以低成分成熟度、中等结构成熟度为特征。压实作用、压溶作用和胶结作用是造成砂岩储层致密的主要原因。凹陷东部以胶结作用减孔为主,压实程度较弱,碳酸盐胶结物是造成砂岩孔隙度降低的主要胶结物。凹陷西部以压实作用为主,但绿泥石薄膜胶结物的存在有利于保存部分原生孔隙。莱阳组砂岩储层原生孔隙残留较少,多以次生孔隙为主。溶蚀作用,尤其是长石的溶解作用,对改善储层物性有重要作用。次生孔隙发育带主要在K1llw、K1ls中,成岩演化达中成岩A期,溶蚀型次生孔隙成为这一阶段主要的孔隙类型,其发育带往往是有利储层发育区。

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塔中Ⅰ号断裂坡折带上奥陶统碳酸盐岩储层微观孔隙成因
周波,邱海峻, 段书府,李启明,邬光辉
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  351-359. 
摘要 ( 483 )   [HTML] ( ) PDF(1248KB) ( 719 )  

塔中Ⅰ号断裂坡折带上奥陶统良里塔格组碳酸盐岩储集空间类型主要有孔、洞、缝三大类,微观储集空间主要有粒内溶孔、铸模孔、粒间溶孔、晶间溶孔和微裂缝。通过对台地边缘16口井的良里塔格组灰岩进行岩石薄片鉴定、胶结物地球化学分析以及成岩演化序列研究,指出微观孔隙主要形成于埋藏成岩环境中,并列出4项具有指示意义的证据,包括:方解石胶结物中高温包裹体普遍存在;方解石胶结物稳定氧碳同位素丰度分异特征;灰岩中丰富与优质储层伴生的指示埋藏成岩作用的白云石;广泛分布的H2S气体。此外,分析了溶蚀性流体的主要组分和不同区域埋藏溶蚀作用强度的差异性。

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南美东缘盐岩发育特征及其与油气聚集的关系
马中振,谢寅符,张志伟,周玉冰,王丹丹
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  360-370. 
摘要 ( 396 )   [HTML] ( ) PDF(1936KB) ( 862 )  

通过对南美东缘13个被动陆缘盆地系统解剖,总结了南美东缘盐岩发育特征:平面上盐岩主要发育在中部7个盆地中,发育薄层区、过渡区和厚层区等3种类型盐岩发育区;纵向上发育在白垩纪Aptian时期,发育时间先北后南;主要发育3种盐构造类型--整合型(非刺穿)盐构造、不整合型(刺穿)盐构造和过渡型盐构造,对应发育8种油气圈闭类型。分析了盐岩的发育对南美东缘油气富集的重要控制作用:平面上盐岩层平面展布控制油气的平面富集,中部7个盐岩发育盆地富集了整个南美东缘油气总量的95%;纵向上盐岩层将含盐盆地一分为二,形成盐上和盐下两套含油气层系,厚层盐岩区油气主要富集在盐下层系,薄层区和厚度剧烈变化区的油气则主要富集在盐上层系;岩性上倾尖灭、不整合遮挡、滚动背斜和断层遮挡型等4种盐构造相关圈闭是主要的油气成藏圈闭类型;盐构造运动形成的“盐天窗”是下部烃源岩与上部储集层沟通的主要通道;厚层盐岩层的存在为盐下油气的富集提供良好的封盖条件。

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巴麦地区晚石炭世碳酸盐岩台内滩储层综合评价
王小敏,陈昭年,樊太亮,余腾孝,曹自成,何海
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  371-381. 
摘要 ( 364 )   [HTML] ( ) PDF(2634KB) ( 696 )  

碳酸盐岩台内滩是重要的油气勘探目标,但关于台内滩储层的形成与评价研究相对薄弱。以巴麦地区先巴扎区块上石炭统小海子组作为研究碳酸盐岩台内滩的典型实例,“露头-岩心-镜下-测井-地震”五位一体综合分析表明,小海子组发育-蜓-类生屑滩、藻核形石滩、生屑滩、砂屑滩和薄皮鲕粒滩等5种碳酸盐岩台内滩,形成于海侵背景下、内缓坡台地中的微低古隆起环境,受控于构造变形和海平面变化。优质储层受开阔台地浅滩沉积作用和(准)同生期成岩作用控制;纵向上小海子组下亚段的储层物性比上亚段好;平面上Ⅰ类储层自Bt8井沿北东东向至西南向呈条带状展布,与台内古地貌较高区域相对应;Ⅱ类储层主要发育在台内古地貌较低区域,呈零散的片状分布。

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鄂尔多斯盆地上古生界山西组页岩气成藏条件及勘探潜力
付金华,郭少斌,刘新社,王义刚
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  382-389. 
摘要 ( 367 )   [HTML] ( ) PDF(1349KB) ( 1144 )  

为了研究鄂尔多斯盆地上古生界页岩气的勘探潜力,对鄂尔多斯盆地二叠系山西组富有机质泥页岩样品有机地球化学、物性特征及等温吸附等方面测试获得的参数进行了数理统计和测井响应特征分析。研究发现:有效泥页岩单层厚度变化较大,最厚可达15 m以上,盆地主体部位w(TOC)一般大于1.0%,有机质类型主要为Ⅱ2型及Ⅲ型,镜质体反射率平均为1.66%,属于成熟-高成熟阶段,有利于有机质热解生气,具备页岩气成藏的基本地质条件。黏土矿物主要以伊利石(44.9%)和高岭石(33.6%)为主,泥页岩孔隙度平均为3.98%,渗透率平均为0.133×10-3 μm2。泥页岩吸附含气量平均为1.94 m3/t。综合考虑泥页岩有效厚度、有机质丰度、有机质类型、热演化程度以及含气量等因素,预测鄂尔多斯盆地山西组页岩气有利区主要位于天环坳陷西北角、陕北斜坡带东北角及盆地中南部等区域。

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桦甸盆地始新统油页岩稀土元素地球化学特征及其地质意义
孟庆涛,刘招君,胡菲,孙平昌,柳蓉,周人杰,甄甄
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  390-399. 
摘要 ( 401 )   [HTML] ( ) PDF(1194KB) ( 820 )  

稀土元素因其稳定的地球化学性质已经成为研究油页岩等细粒湖泊沉积物的物源、古环境、古气候等变化的良好指示剂,具有重要的研究意义。笔者测试并重点分析了桦甸盆地始新统桦甸组油页岩REE地球化学特征。分析结果表明:桦甸含油页岩段稀土元素含量要低于上下段泥岩和炭质页岩样品,油页岩稀土元素总量(∑REE)为(91.51~355.98)×10-6,平均值为162.56×10-6,高于全球平均大陆上地壳成分(UCC),略低于北美页岩;∑LREE/∑HREE及(La/Yb)N等化学参数表明轻、重稀土元素分异明显,REE分布模式为明显的轻稀土元素富集、重稀土元素亏损呈平坦状、具中等程度的负Eu异常和弱负Ce异常。以Ce异常值反映水介质的氧化还原性,桦甸油页岩形成于缺氧的还原环境;以REE的分异程度来表征油页岩的沉积速率,桦甸组自下而上(La/Yb)N值呈逐渐由增大→降低→增大的变化趋势,含油页岩段的沉积速率普遍比下段和上段低,与根据恢复压实后的桦甸组地层厚度和孢粉年龄估算得出的沉积速率结果相吻合,说明较低的沉积速率更有利于有机质的聚集和保存;以∑REE的纵向变化作为古气候波动的代用指标,高∑REE值指示暖湿的气候环境,低∑REE值指示冷干的气候环境。桦甸油页岩形成于干旱与温湿交替的气候环境,气候通过影响湖泊水体蒸发量与补给量的平衡而控制着湖平面的变化,从而控制了油页岩的层数和厚度。

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胶东邓格庄金矿床流体包裹体氦、氩同位素组成及其成矿物质来源示踪
薛建玲,李胜荣,孙文燕,张运强,张旭,刘春岚
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  400-414. 
摘要 ( 400 )   [HTML] ( ) PDF(1378KB) ( 936 )  

矿床成因和成矿物质来源一直是成矿理论研究和实际找矿中争论的焦点。选择了邓格庄金矿床5件不同成矿阶段的矿石样品,对黄铁矿流体包裹体氦、氩同位素进行了测试。研究结果表明:R/Ra值为0.008 33~3.612 00,平均为1.400 00;40Ar/36Ar值为465.7~4 674.7;4He/40Ar* 值为0.36~1.36,成矿流体中地幔端元流体的比例为3.73%~45.87%,平均为17.67%。结合氢氧同位素、岩浆岩、围岩蚀变和流体包裹体等证据,反映了成矿流体具地壳流体和地幔流体混合特征,主要来源于地壳,并有明显地幔流体混入,上升过程中可能还有少量大气降水的参与。

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青海省都兰县果洛龙洼金矿成矿流体
丁清峰, 金圣凯, 王冠, 张本龙
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  415-426. 
摘要 ( 423 )   [HTML] ( ) PDF(1617KB) ( 716 )  

果洛龙洼金矿是青海东昆仑地区最典型、最具规模的金矿床之一。在前人资料基础上,将果洛龙洼金矿热液成矿期划分为4个成矿阶段:贫矿化石英阶段、石英-多金属硫化物阶段(主要成矿阶段)、石英-贫硫化物阶段(次要成矿阶段)和石英-碳酸盐阶段。随后对主要和次要成矿阶段石英脉开展流体包裹体显微测温和H-O同位素研究。结果表明:原生流体包裹体主要包括气液两相、富CO2三相、纯CO2两相共3类;成矿流体总体以CO2-NaCl-H2O体系为主,均一温度为130.0~357.3 ℃,盐度(w(NaCl))为1.83%~20.11%。石英-多金属硫化物阶段石英δ18OV-SMOW值为14.8‰~17.2‰,据此计算流体的δ18OH2O值为5.5‰~8.5‰,流体的δDV-SMOW值为-61‰~-96‰;而石英-贫硫化物阶段石英δ18OV-SMOW值为15.7‰~16.9‰,据此计算流体的δ18OH2O值为4.1‰~5.3‰,流体的δDV-SMOW值为-84‰~-101‰。由此认为:主要成矿阶段成矿流体可能为高温低盐度富CO2变质热液和低温中高盐度岩浆热液两个端元组成的混合流体;次要成矿阶段成矿流体主要为混合后更均匀的中低温中低盐度热液,但后期明显有大气降水混入。总之,成矿流体的来源、性质及其演化等方面的研究结果进一步证明果洛龙洼金矿为造山型金矿。

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甘肃拾金坡金矿床成因:来自40Ar/39Ar定年、成矿流体及H-O-S同位素证据
朱江,吕新彪,莫亚龙,曹晓峰,陈超
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  427-439. 
摘要 ( 308 )   [HTML] ( ) PDF(1714KB) ( 762 )  

甘肃拾金坡金矿床是北山造山带南部的一处重要中型金矿床。矿体以石英脉和蚀变岩形式产出,受东西向断裂控制,赋矿围岩为早泥盆世拾金坡二长花岗岩。矿石中主要金属硫化物为黄铁矿及少量方铅矿、闪锌矿和磁黄铁矿。石英脉两侧花岗岩发生强烈的硅化、黄铁绢英岩化和绿泥石化。热液蚀变绢云母40Ar/39Ar坪年龄为(364.6±3)Ma,表明成矿作用发生在晚泥盆世。矿石石英中流体包裹体可分为早晚两期:早期流体包裹体群包含不同气液比水溶液包裹体和含CO2包裹体,指示成矿过程存在流体沸腾作用,其均一温度集中在280~325 ℃,盐度(w(NaCl))为7.86%~9.21%;晚期流体包裹体群只发育水溶液包裹体,均一温度集中于160~230 ℃,盐度为9.47%~11.10%。成矿流体属中温低盐度、富CO2流体。流体从早阶段演化到晚阶段,温度降低约100℃,压力由约113 MPa骤减到约11 MPa。流体包裹体的δ 18OH2O值为1.39‰ ~3.39‰,δD值为-71‰ ~ -99‰。氢氧投图中,石英脉和蚀变岩样品构成良好的线性关系,暗示初始成矿流体主要来自变质热液,晚期有强烈大气降水加入。矿石金属硫化物δ34S值变化范围为4.44‰~11.33‰,峰值为8‰~9‰,呈塔式分布。与区域S同位素资料对比分析表明,石英脉型矿石S主要来自前寒武系基底,蚀变岩型矿石S更多地继承了花岗岩围岩S。综合分析认为,拾金坡金矿床属于造山型金矿,形成于造山晚期挤压-伸展转换环境。

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小兴安岭“古元古代”东风山群的形成时代及其构造意义:锆石U-Pb年代学证据
高福红,王枫,许文良,杨扬
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  440-456. 
摘要 ( 588 )   [HTML] ( ) PDF(2461KB) ( 1211 )  

报道了黑龙江省东部小兴安岭东风山群亮子河组和红林组锆石的U-Pb定年结果,并讨论了东风山群的所属时代和构造属性。采自该群的大多数锆石呈自形-半自形晶,显示出典型的岩浆生长环带或条痕状吸收,暗示其岩浆成因,极少数的锆石具有经变质作用形成的暗色增生边。定年结果表明:采自东风山铁矿附近的亮子河组二云母片岩中锆石U-Pb定年结果产生了821 Ma、1 286 Ma、1 396 Ma、1 504~1 595 Ma、1.8 Ga和 2.5 Ga年龄众数;采自亮子河组标准剖面的黑云母石英片岩和变质粉砂岩中锆石U-Pb定年结果分别产生了425 Ma、453 Ma、485 Ma、506 Ma和288 Ma、452 Ma、486 Ma、699 Ma、801 Ma、900 Ma年龄众数;东风山群上部红林组含炭质粉砂质板岩中锆石U-Pb定年结果产生了275 Ma、760 Ma、781 Ma年龄众数,而红林组中的花岗质片麻岩(原岩为花岗岩, 侵入到含炭质粉砂质板岩中)锆石U-Pb定年结果为271 Ma。根据上述定年结果,结合区域岩浆事件,可以判定:位于东风山铁矿处的亮子河组沉积于新元古代晚期,这是区域上首次发现具有准确同位素年龄的前寒武纪地层;东风山群亮子河组标准剖面处的黑云母石英片岩和变质粉砂岩应形成于早古生代晚期和晚古生代;而东风山群红林组的形成时代应为晚古生代晚期(275~271 Ma)。上述结果揭示,小兴安岭东风山群是由不同时代沉积岩和变形的火成岩所构成,主体形成于古生代,部分地层为新元古代晚期沉积;这些地层的物源主要来源于周边的古生代地质体和少量的前寒武纪基底残片。

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新疆库鲁克塔格阔克塔格西碱性岩年代学、岩石地球化学特征及其地质意义
郭瑞清,秦切,张晓帆,(孙宝生),郭寅
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  457-468. 
摘要 ( 475 )   [HTML] ( ) PDF(1645KB) ( 869 )  

阔克塔格西碱性岩体出露于库鲁克塔格地块东段,兴地断裂南0.5 km,呈椭圆状岩株产出,出露面积约17.5 km2。岩体北部和西北部侵入于古元古界兴地塔格群中亚群大理岩、片岩及片麻岩之中,南部和东南部分别侵入于中元古代黑云母石英正长岩和黑云母角闪二长岩中。岩体从边部至中心可分为霓石钠长岩、霓石角闪正长岩和角闪正长岩3个岩相带。岩体边部内接触带形成ERR-Nb-Ta-Zr中型矿床。岩体锆石U-Pb年龄(LA-ICP-MS方法)为(224±2) Ma。岩石主要矿物为微斜长石和条纹长石,暗色矿物主要为钠铁闪石,具有碱性岩典型的富碱、低硅的特点。此外,富集轻稀土元素,负Eu异常,富集Nb、Ta、Th及Hf等高场强元素,亏损Sr、P及Ti不相容元素。Hf同位素特征显示岩浆源于富集岩石圈地幔。地球动力学背景属造山后的板内演化阶段。

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亚洲大陆主要活动块体的现今构造应力数值模拟
戴黎明,李三忠,楼达,索艳慧,刘鑫,余珊,周淑慧
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  469-483. 
摘要 ( 496 )   [HTML] ( ) PDF(2761KB) ( 752 )  

亚洲大陆晚新生代和现代构造变形以活动地块为主要特征,表现为在统一构造格局下不同地块间具有不同的运动方式和速度。为了研究这些具有不同运动学性质块体间的相互作用以及构造变形特征,基于亚洲大陆的总体构造格局构建了二维有限元模型。根据模拟结果,对比已知GPS数据、震源机制解以及地质调查数据等,定量分析了大陆内部主要活动地块构造应力场的分布特征,并探讨了影响亚洲大陆现今构造变形特征的主要因素。结果表明:在我国的西部陆块内,由于周边一系列近EW向弧形活动构造带的存在,导致其内部次级块体运动速率的衰减,从而进一步导致应力环境的变化,由青藏中部的挤压-拉张环境逐渐转变为塔里木、天山地区的完全挤压环境;在西伯利亚地块和印度板块的联合挤压作用下,华北地块上地壳的应力表现为较弱的挤压环境,而在该种应力环境下块体内部伸展构造的成因很可能与其深部的动力学环境有关;华南地块的运动方向与台湾造山带相反,从而形成一个秦岭-大别造山带以南的较强烈的挤压-拉张区;在印度-澳大利亚板块和菲律宾俯冲板块的联合挤压作用下,巽他地块作为华南地块和印支地块的逃逸窗口,表现出以婆罗洲、南海为中心近圆弧形的弱挤压区以及环绕挤压区外缘挤压-拉张区的应力分布特征。

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青藏高原东北缘推覆体构造稳定性定量化评价--以龙门山推覆体为例
言志信,马国哲,龙哲,段建,任志华,彭宁波,刘子振
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  484-493. 
摘要 ( 724 )   [HTML] ( ) PDF(1319KB) ( 604 )  

2008年5月12日汶川特大地震震害调查及分析表明,目前以活动断裂和历史地震调查为重点的工程区域构造稳定性评价方法存在漏判与误判特大地震问题,从而为工程安全埋下重大安全隐患。以龙门山活动推覆体为例,在已有研究成果基础上,利用岩体结构控制论、拜尔利定律等普适性原理对龙门山地壳岩体结构力学特征、控震结构面的抗剪强度与地震震级的线性相关性、地震震级与抗震设防烈度的关系进行了定量研究,对评价区域构造稳定性的关键问题进行了探讨。结果表明,推覆体型活动地块边界带中的滑脱层是对推覆体区域构造稳定性起主要控制作用的构造结构面——控震结构面,地震震级与滑脱层的埋深、抗剪切强度存在显著相关性:8级地震的震源深度接近20 km、7级地震的震源深度接近14 km、6级地震的震源深度接近10 km,据此对研究区及邻近的古地震进行了深度核定,圈定了龙门山活动推覆体—岷山地块的6级以上强震可能发生的范围、对应Ⅶ-Ⅺ度的抗震设防烈度范围。此研究成果弥补了以往根据活动断裂-发震断裂-历史最大震级与对应地震烈度评价工程区域构造稳定性,因历史地震资料疏漏不全、活动断裂带研究平面与深度范围局限以及忽视区域构造稳定性的岩体力学实质而导致评价结果常常出现误判与漏判的诸多缺陷。

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地质工程与环境工程
青藏高原东北缘4个强震重点监视区库仑破裂应力的近百年变化和危险性分析
陈为涛,甘卫军,万永革,肖根如,孟令超
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  494-505. 
摘要 ( 470 )   [HTML] ( ) PDF(1326KB) ( 669 )  

针对青藏高原东北缘地区前人基于多学科研究资料圈定的4个未来强震重点监视区,构建了顾及到中下地壳黏弹性弛豫效应的区域岩石圈模型;考虑1920-2010年期间发生在本区域及其周边的18次s≥7级强震在这一区域的黏弹性静态库仑破裂应力变化,和长期构造背景加载下的应力积累情况,定量分析了每个重点监视区近百年来的库仑破裂应力变化,并在此基础上初步分析了各重点监视区的未来发震危险性程度。结果表明:西秦岭断裂带监视区和六盘山断裂带监视区均处于长期构造背景场和历史地震影响共同加载应力的状况;而海原断裂带监视区和东昆仑断裂带监视区,如果不考虑长期构造背景的应力加载,则处于地震影响的卸载状况。考虑到这4个重点监视区的大震平均复发周期及上次大震事件的离逝时间,认为西秦岭断裂带监视区的未来强震危险性程度最高,海原断裂带次之,然后是东昆仑断裂带和六盘山断裂带。

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渭河中游宝鸡-扶风北岸斜坡结构及其对大型滑坡形成机理的指示意义
辛鹏, 吴树仁, 石菊松, 王涛, 石玲, 韩金良
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  506-514. 
摘要 ( 418 )   [HTML] ( ) PDF(1768KB) ( 870 )  

渭河中游宝鸡-扶风段北岸塬边集中发育大型黄土滑坡,体积超过1 000×104 m3的滑坡达58处。在区域活动断裂调查、地球物理勘察、典型斜坡结构与构造调查基础上,研究了大型滑坡结构及其形成机理。研究表明:渭河北缘活动断裂以地堑式结构控制北坡塬边斜坡的地貌,主断裂面倾向南,倾角平均为68°,而次级断面结构组合控制斜坡结构,影响塬边大型黄土滑坡结构;塬边主断裂面与多个大型黄土滑坡后缘滑壁一致,断裂最大下挫距离7.1 m,影响大型滑坡的形态及发生过程;活动断裂呈地堑式结构,局部次级断面控制塬边多级滑动面的结构及其演化过程,如杨家村滑坡,局部滑坡剪出受断裂结构控制,剪出口角度可达72°,大部分剪出口未受到断裂面影响,角度平均为23°;三门组黏土岩黏粒体积分数超过35%,塑限平均值为23,是滑坡的层间剪切带;降雨诱发老滑坡复活是目前新滑坡发育的主要形式,大量的老滑坡形成于0.009 Ma BP二级阶地侵蚀期,而古滑坡形成于0.13 Ma BP三级阶地侵蚀期。

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基于改进遗传算法的Holt-Winters模型在采空沉陷预测中的应用
彭帅英,李广杰,彭文,马建全,王雪冬,秦胜伍
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  515-520. 
摘要 ( 527 )   [HTML] ( ) PDF(817KB) ( 866 )  

针对遗传算法存在的缺陷,提出了用小生境方法改进遗传算法。为了提高采空沉陷预测精度,借助Holt-Winters模型的预测功能,应用改进遗传算法求解和优化Holt-Winters模型组合参数,形成了改进遗传算法-Holt-Winters模型组合算法。将组合算法应用于长平高速公路采空区路段沉陷预测,计算表明:改进遗传算法弥补了传统遗传算法易早熟、局部寻优能力弱的缺陷;改进遗传算法-Holt-Winters模型组合算法克服了按梯度试算法搜索质量差和精度不高的缺点,输出稳定性好,预测结果相对误差在2%以内,预测精度显著提高;在采空沉陷中长期预测的相对误差小于0.79%,该算法可用于中长期采空沉陷预测。

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渭河盆地深部构造活动的地裂缝孕育机理
邓亚虹,彭建兵,慕焕东,李丽,孙振峰
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  521-527. 
摘要 ( 442 )   [HTML] ( ) PDF(1433KB) ( 771 )  

渭河盆地是我国乃至世界上地裂缝最发育、灾害最严重的地区。基于渭河盆地深部构造模式,采用有限元数值分析方法,分析了上地幔上隆、中地壳流展和上地壳拉张3种深部构造作用下盆地浅表岩土介质的应力和变形响应特征,从而揭示了渭河盆地深部构造活动与该区域地裂缝群发之间的孕育关系。结果表明:上地幔的隆起和中地壳侧向流展形成了浅部拉张应力环境,这种效应与盆地周边块体运动形成的伸展引张构造应力场叠加,再附加断裂伸展倾滑形成的局部拉伸应力场构成了地裂缝形成的主要动力来源。

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乌东德水电站左岸拱肩槽边坡稳定性
王吉亮,杨静,李会中,黄孝泉,刘冲平,白伟,郝文忠,朱永生
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  528-536. 
摘要 ( 476 )   [HTML] ( ) PDF(1475KB) ( 623 )  

在对拱肩槽自然边坡工程地质条件详细调查的基础上,采用宏观地质分析和极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段,分层次对乌东德水电站左岸拱肩槽人工边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。研究表明乌东德水电站左岸拱肩槽边坡整体稳定性较好,三维离散元数值模拟结果显示,人工边坡变形以少量回弹变形为主,变形特征不突出,稳定性系数为1.4~1.6。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上,提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式,以影响块体稳定性的结构面几何特征、结构面性状和结构面卸荷松弛张开特征入手,建立块体稳定性工程地质评价标准,对块体稳定性进行了宏观地质分析,并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析,得到块体开挖后的稳定系数。结果表明,人工边坡可能出现块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果,提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工提供了重要依据,并对类似工程提供了可以借鉴的经验。

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天然冷源对地下水源热泵的影响规律
张庆,张延军,周炳强,黄贤龙,于子望,孙永泉
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  537-543. 
摘要 ( 407 )   [HTML] ( ) PDF(965KB) ( 734 )  

东北某些地区长期存在着一定规模的地下冻土,在地下水源热泵的运行中可视为天然冷源。天然冷源对地下水源热泵的利用产生一定的影响。为了提高地下水源热泵运行效率,运用室内外实验和数值模拟方法探寻冷源对地下水源热泵影响规律。对加格达奇地区的冷源场地进行了室内热物性试验和现场岩土热响应试验。研究表明:该地区砂、砾的热物性参数(比热容、导热系数)随深度增加呈现离散现象,砂岩、花岗岩热物性参数变化不大;岩土体导热系数花岗岩最大,砾、砂最小,砂岩居中;比热容受深度影响波动较大,特别是不同深度的砾、砂层比热容差别较大。依据该场地的地质条件,构建数值模型,开展模拟研究,对多井抽灌系统下热突破现象以及影响范围进行模拟分析,模拟结果显示冷源对该场地地下水源热泵的影响范围在150 m以内,而且在小于75 m的范围内对地下水源热泵的影响最为显著,为未来该地区地下水源热泵的设计、选址提供理论基础和参考依据。

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土著微生物对CO2地质储存过程中水岩作用的影响
张凤君,赵静,王天野,陶怡,刘卓婧,许天福
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  544-551. 
摘要 ( 376 )   [HTML] ( ) PDF(1288KB) ( 562 )  

为了研究土著微生物对CO2地质储存过程中水岩作用的影响,进行了摇瓶实验和高压釜模拟实验。结果表明:细菌的作用促进了含钙碳酸盐的形成;真菌使固碳离子的溶出量增大;放线菌促进了含铁碳酸盐的形成。细菌实验组与高压釜模拟实验中岩石样品表面均形成了未知的硅铝酸盐矿物,这些硅铝酸盐的沉淀为CO2的固定起到积极的作用。如果反应时间足够长,溶液中的碳酸盐就可能以方解石、菱镁矿、菱铁矿等矿物的形式析出,从而实现CO2在地下的永久储存。

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利用Tween80溶液冲洗修复萘污染地下水模拟实验
白静,赵勇胜,陈子方,孙勇军
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  552-557. 
摘要 ( 419 )   [HTML] ( ) PDF(828KB) ( 760 )  

采用Tween80溶液冲洗修复萘污染地下水,分析了Tween80溶液质量浓度和冲洗流速对修复效果的影响,并考察了Tween80溶液对萘的增溶效果及对萘在介质上吸附特性的影响。结果表明:萘和Tween80在中砂介质上的吸附分别符合线性吸附和F型吸附;Tween80增溶萘效果较好,10.0 g/L Tween80溶液中,萘的表观溶解度达到500 mg/L,约为水相饱和溶解度的17倍;确定Tween80洗脱萘的临界解吸质量浓度为2.0 g/L;不同质量浓度、不同冲洗流速修复萘污染地下水实验结果表明,10.0 g/L Tween80溶液、3.0 mL/min流速为最佳冲洗修复参数,萘的去除率达到90%以上。

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表面活性剂强化含水层修复过程的全局灵敏度
罗建男,卢文喜,康柱,宋晶,张一博
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  558-0563. 
摘要 ( 331 )   [HTML] ( ) PDF(994KB) ( 627 )  

针对非水相流体污染含水层的表面活性剂强化修复过程,在多相流数值模拟模型以及径向基函数人工神经网络替代模型的基础上,应用Sobol法对影响修复效果的变量进行全局灵敏度分析。当替代模型的训练集包含12组和22组数据时,替代模型与模拟模型拟合的确定性系数分别为0.977 8和0.981 6,表明随着训练集数据的增多,替代模型与模拟模型的近似精度逐渐增加。灵敏度分析结果表明:对修复效果贡献最大的决策变量为总抽水量(总灵敏度为0.491 2),其次为修复时间(总灵敏度为0.468 5),表面活性剂浓度对修复效果的贡献最小(总灵敏度为0.124 2);各个变量之间存在着相互作用,但相互作用对输出响应的影响不大。

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浙江省东部土壤元素地球化学特征及意义
魏华玲,周国华,孙彬彬,刘占元,曾道明
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  564-572. 
摘要 ( 338 )   [HTML] ( ) PDF(1011KB) ( 600 )  

为了研究土壤和稻米元素地球化学分布特征及影响稻米中重金属质量分数的主要因素,对浙江省东部农田根系土-稻谷样品进行了采集和分析。结果表明:各研究区均有重金属元素质量分数高于区域地球化学背景值,尤其是温州南郊地区的Hg、台州泽国地区Cd、绍兴北郊地区的Hg,其质量分数分别是背景值的6倍、5倍及9倍;7个研究区中,只有嘉兴新胜地区的As质量分数超过背景值。其原因是这些地区工业化进程迅速,人为活动频繁,污染较严重。绍兴北郊、嘉兴新丰、嘉兴新胜和桐乡崇福地区稻米中As、Cd、Cr、Hg、Se和Pb质量分数均未超过标准限值。稻米对重金属元素的吸收富集主要受土壤有机质、pH、土壤阳离子交换量和黏粒组成等土壤理化性质的影响:土壤有机碳越丰富越有利于稻米对As、Cd、Cr和Ni的吸收;稻米对As、Cd、Mn和Ni的富集系数随着pH上升而下降;土壤阳离子交换量和黏粒组成与水稻As、Cu、Hg、Mn、Pb、Se和Zn的富集系数呈显著负相关。

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内分泌干扰物的环境危害:雌激素及其硫酸盐在土壤中的吸附规律
Alkali Mohammed,杨悦锁,杜新强,杨明星,Abdullahi Musa
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  573-0581. 
摘要 ( 446 )   [HTML] ( ) PDF(994KB) ( 727 )  

雌激素(E1)及其硫酸盐化合物(E1-3S)是能改变生物机体内分泌功能并对机体引起有害效应的内分泌干扰物,主要表现为危害人类的生殖机能、造成发育异常及引发某些癌症等。其大量存在于直接暴露的放牧草场中,主要是动物粪便中。由于雌激素性质不稳定,当被土壤吸附后易被代谢为其他物质,造成了对土壤吸附作用过高的估计,使得难以准确评估其对人体的危害程度。为此,笔者以质量浓度为555 mg/L的CaCl2溶液(混合态)以及动物尿液(自由态)2种不同类型溶液作为雌激素载体,研究了尼日利亚纳萨拉瓦州3个不同地区农业土壤介质对不同形态雌激素的吸附规律。结果表明:2类物质的吸附均符合Freundlich非线性等温线过程,土壤对E1-3S的分配系数(2.4~6.4 L/kg)比E1 (34.2~46.8 L/kg)中小一个数量级;3种土壤中,由于有机碳质量分数(分别为Lafia:8.2%;Doma:4%;Azara:5%)、矿物成分以及pH值的不同,致使它们对物质的吸附系数差别较大;雌激素在相同土壤、不同溶液中的吸附系数差别也较大,其在Azara土壤中CaCl2溶液及动物尿液中的分配系数分别为71.7 L/kg和39.8 L/kg。传统方法中以CaCl2溶液作为载体获得的吸附含量用于评价雌激素污染风险是不合理的,需采用实际载体溶液进行的实验结果才有应用价值。

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32 a来气候扰动下中国沙质荒漠化动态变化
崔瀚文,姜琦刚,邢宇,徐驰,林楠
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  582-591. 
摘要 ( 342 )   [HTML] ( ) PDF(2205KB) ( 565 )  

借助遥感、GIS技术,利用1975年MSS、2000年ETM和2007年CBERS数据、气温和降水数据,采用基于像元的灰色关联度方法,研究1975-2007年气候因素扰动下中国沙质荒漠化时空变化规律。研究结果表明,中国沙质荒漠化虽然在2000-2007年面积减少、程度减轻,但在1975-2007年面积依然呈小幅增加趋势(增加面积为6 179.8 km2,其中重度沙质荒漠化增加面积最大),程度加重。通过对内蒙古、新疆2个典型区的灰色关联度分析,进而研究全国范围可知,气温对沙质荒漠化变化的作用(沙质荒漠化减轻/加重与气温的相关系数分别为0.973,0.976)大于降水(沙质荒漠化减轻/加重与降水的相关系数分别为0.884,0.882)。气候因素扰动下,沙质荒漠化变化的总体趋势为,沙质荒漠化与气温变化呈正比,与降水呈反比。该趋势以甘肃、陕西为界,界线以西较为明显,而最显著区集中在新疆北部、东部,西藏北部。

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地球探测与信息技术
位场归一化差分法的边界检测技术
王彦国,张凤旭,王祝文,孟令顺,张瑾
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  592-602. 
摘要 ( 424 )   [HTML] ( ) PDF(2688KB) ( 878 )  

针对常规位场数据处理存在场源边界定位精度低和识别能力差的问题,提出了识别边界位置的归一化差分法。根据xyz 3个方向的差分算子与构造边界位置位场异常特征间的关系,给出了突出异常梯级带的n阶归一化差分表达式。单体模型试验表明:z方向和经90°相移的xy方向的一阶差分可以对模型体边界位置的异常梯级带进行紧缩;一阶归一化差分的异常等值线较为集中地分布在模型体边界位置,说明对边界有一定的识别能力,但精度稍低。为此,采用二阶差分进行进一步试算。结果表明:3个方向的二阶差分在一阶差分的基础上进一步增强了对边界的识别能力,而且二阶归一化差分的异常梯度带与模型边界位置具有良好的一致性。含噪声组合模型重力异常对比分析表明:与常规边界识别方法相比,差分半径较小的二阶归一化差分对地质体的边界识别能力强、定位精度高;差分半径较大的二阶归一化差分在一定程度上可以解决噪声干扰的问题,且等值线梯级带可以相对地突出大型地质体的边界。在实例应用中,归一化差分法检测出了黑龙江虎林盆地28条断裂,其中13条断裂通过盆地已有单元构造格局和DB1线电阻率剖面得到了证实。

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基于电场不连续边界条件的层状介质电磁格林函数计算
翁爱华,刘云鹤,贾定宇,殷长春
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  603-609. 
摘要 ( 496 )   [HTML] ( ) PDF(969KB) ( 815 )  

给出了适用于全空间层状模型偶极子源格林函数的去奇异性广义描述技术。过源平行于层界面设置一个虚界面,使相邻层界面限制的区域中电磁矢量势函数可以分解为TE模式和TM模式标量势函的叠加,且它们都满足齐次Helmhlotz方程,相应的解可以通过叠加上行波和下行波函数得到。源的奇异性被耦合到切向电磁场所满足的不连续边界条件上,并通过反射系数所描述的振幅递推关系延拓到其他任意层中,实现了全空间任意位置格林函数的计算。该思路被应用到VED源激发的海洋电磁模型数值模拟中,计算结果很好地反映了电磁场在海洋模型中的传播过程,验证了该技术思路的正确性。

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起伏地表地震波场角度域照明分析
巩向博,吕庆田,韩立国,谭尘青
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  610-615. 
摘要 ( 512 )   [HTML] ( ) PDF(1095KB) ( 645 )  

角度域照明可以更加细致地对地下复杂地质体进行照明分析。提出了一种适用于起伏地表条件下的角度域照明分析方法,其主要过程是利用局部倾斜叠加技术分解波场,对起伏地表处采用加权函数判定局部时窗内的振幅包络位置,以区分其位于地表之上或之下;并引入相似系数函数计算反假频局部平面波场,根据局部斜率与平面波场入射角关系,得到局部角度域地震波场;根据帕斯瓦尔等式下的时间-角度域照明关系式,计算得出角度域照明强度。通过起伏地表高速侵入矿体模型试算,得到给定观测系统下角度域照明强度与地下分析点照明随炮点、波场入射角的变化关系。此方法可用于起伏地表条件的观测系统优化、叠前AVA分析等方面。

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二维磁异常的粒子群快速成像方法及其应用
曾琴琴,王永华,吴文贤
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  616-622. 
摘要 ( 392 )   [HTML] ( ) PDF(1312KB) ( 697 )  

通过将地下介质划分为一定规模的网格单元,并构造一个与磁性体中心网格位置有关的指数函数模拟地下介质磁性分布特征,利用粒子群算法反演该函数参数,根据求得的函数表达式,推算各网格单元磁化强度,由此实现磁化强度的快速成像。理论模型试验显示:该方法不仅能将一个求解20×10网格规模的物性分布问题简化为求解指数函数的10个参数值的问题;而且,当在不同模型地质体磁异常中加入20%的随机噪声时,也能取得理想的效果,且需要调整的参数少,算法通用性强。利用该算法处理老挝爬立山铁矿区某磁测剖面,得到厚度近140 m的强磁性体;钻孔证实,实际钻遇矿体累积最大厚度达130.6 m,且矿体中心与成像中心相对应:由此证明该方法应用于实际资料处理与解释的可行性和有效性。

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共散射点道集与角道集串级优化叠前偏移速度分析
秦宁,李振春,杨晓东,张凯,王俊
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  623-631. 
摘要 ( 492 )   [HTML] ( ) PDF(2185KB) ( 689 )  

推导了基于角度域共成像点道集的叠前深度偏移层析速度分析公式,提出一种共散射点(CSP)道集与角道集串级优化叠前偏移的速度分析方法。该方法通过基于CSP道集的叠前时间偏移速度分析获取初始速度,利用基于角度域共成像点道集(ADCIGs)的叠前深度偏移速度分析进行速度更新。实现步骤概括为:将叠前地震数据映射为CSP道集,利用CSP道集叠加速度谱拾取能量团获取均方根(RMS)速度场;通过Dix公式将RMS速度转换为层速度作为层析的初始输入速度,基于ADCIGs实现叠前深度偏移层析速度反演,最终得到高精度的叠前偏移速度场。断层模型和实际资料试算结果验证了该方法的正确性和有效性。

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地质模型约束下的地震储层预测技术及其在梨树断陷中的应用
乐友喜,黄健良,张阳,周磊,张玉明,陈孔全
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  632-640. 
摘要 ( 428 )   [HTML] ( ) PDF(2741KB) ( 710 )  

在钻测井约束下,结合梨树断陷有关探井资料和区域性沉积相研究,综合运用调谐频率加强法高分辨率处理技术和基于地震资料的时频分析技术、地震相技术、多属性分析技术及基于层序框架下的地震资料解释技术等,采取拟声波曲线重构地震反演技术和基于调谐频率加强法的高分辨率反演方法等,研究目的层岩性、物性和含油气性。同时,结合基于地震属性分析的人工智能技术的储层物性预测方法,预测砂体的空间分布和几何形态,落实隐蔽圈闭,完成了滚动勘探和开发2个阶段不同井区有利砂体分布规律评价及预测工作。

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综合找矿方法在覆盖区的应用--以山东省单县大刘庄铁矿勘查为例
郝兴中, 杨毅恒, 李英平, 王巧云, 王英鹏 王立功
吉林大学学报(地球科学版). 2013 (2):  641-648. 
摘要 ( 571 )   [HTML] ( ) PDF(1171KB) ( 968 )  

山东省铁矿分布广泛,在鲁西南广大覆盖区产有许多铁矿床,其中在菏泽市单县地区发育沉积变质型铁矿。简要介绍了单县大刘庄铁矿区的地质特征:该矿床埋藏于第四系-古近系巨厚层(覆盖厚度达458~549 m)以下,赋存于新太古代泰山岩群山草峪组中;区内铁矿体总体呈层状、似层状、透镜状,产状与围岩一致,走向为NW-SE,总体倾向SW,倾角为45°~60°;铁矿中全铁平均品位约25%,磁性铁平均品位约20%。详细介绍了运用地质、物探等勘查方法进行找矿的过程:通过对区内的物探数据进行分析,解译了矿区基岩的地质特征和隐伏断层的重要信息;根据大比例尺地质、物探示矿信息特征,建立了包含地质环境、矿床特征和地球物理特征(明显高磁异常和高重力异常及其梯度带)的预测模型;通过对大刘庄铁矿的勘查,总结出了在厚大覆盖层下铁矿床的勘查流程:“航磁异常选区→资料全面系统收集→工作区优选→磁法测量和重力测量→地质信息分析→大比例尺高磁和重力剖面、CSAMT和SIP测量→通过优选成矿有利部位→深部钻探施工→井中磁测”。

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