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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:蒋 函
编 辑:邱殿明 王晓丽
    刘 莉
电 话:0431-88502374
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2016年, 第46卷, 第6期 刊出日期:2016-11-26
地质与资源
松辽盆地南部大情字井向斜区葡萄花油层石油富集规律及成藏模式
林承焰, 曹铮, 任丽华, 张昌盛, 范瑞峰, 王叶, 邢新亚, 马晓兰
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1598-1610.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606101
摘要 ( 256 )   [HTML] ( ) PDF(1220KB) ( 133 )  
针对松辽盆地南部大情字井向斜区葡萄花油层石油成藏及富集规律研究程度低的问题,从有效烃源岩、优质储层、油源断层及断裂密集带4个方面入手,深入开展石油富集规律及成藏模式研究。根据断裂发育特征及构造高程,将向斜区进一步划分为3个次级构造单元,并对不同构造单元油藏类型和石油分布特征进行剖析:向斜断裂深洼区以断层-岩性油藏为主;向斜过渡缓坡区以岩性油藏、断层-岩性油藏和构造-岩性油藏为主;向斜过渡陡坡区发育少量岩性油藏。平面上,受断裂密集带发育位置的影响,石油主要呈条带状富集于向斜断裂深洼区和过渡缓坡区;垂向上,受储层发育位置的影响,石油集中分布于葡萄花油层Ⅱ砂组。以此为基础分析向斜区石油富集规律,得出石油富集的4个主控因素:①有效烃源岩厚度控制石油富集;②油源断层组成垂向优势输导通道;③分流河道岔道口是石油富集的有利部位;④断裂密集带控制石油富集。最终建立了向斜区4种成藏模式:①向斜断裂深洼区黑157井以南,嫩一段烃源岩供烃,超压倒灌,油源断层沟通,反向构造控藏;②向斜断裂深洼区黑157井以北,青一段烃源岩供烃,油选择性充注分流河道成藏及断裂密集带内断层组合形成的局部构造控藏;③向斜过渡缓坡区,构造-岩性和岩性圈闭控藏模式;④向斜过渡陡坡区岩性圈闭控藏模式。
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川西坳陷深层叠复连续型致密砂岩气藏成因及形成过程
陈冬霞, 庞雄奇, 杨克明, 祝渭平, 严青霞
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1611-1623.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606102
摘要 ( 167 )   [HTML] ( ) PDF(1294KB) ( 133 )  
川西坳陷深层上三叠统须家河组发育典型的致密砂岩气藏,由于该气藏多期构造演化、多期生排烃过程、多期成藏及储层致密化过程复杂的特点,其成因类型和成因机制经过多年的勘探和研究仍然存在争议。文章在剖析典型气藏的基础上,结合研究区构造演化、烃源岩生排烃史和储层致密化过程的研究,综合判识了致密气藏的成因类型,并分析其成因机制。研究结果表明:川西坳陷深层须家河组致密砂岩气藏具有“叠复连续资源潜力大、构造高点低点富气共存、高孔低孔储层含气共存、高压低压气层共存、气水分布复杂”的地质特征。目前气藏的成因类型为“后成”型致密气藏与“先成”型致密气藏的叠加复合型,属叠复连续型致密气藏。川西坳陷深层须家河组演化过程中存在浮力成藏下限和成藏底限,致密砂岩气藏形成和演化受控于2个界限控制下的3个流体动力场的分布和演化。叠复连续型致密砂岩气藏成藏过程可划分为4个阶段:①三叠纪沉积初至三叠纪末,初期天然气成藏条件准备阶段;②三叠纪末至中侏罗世末,早期常规气藏形成阶段;③中侏罗世末至晚侏罗世末,“先成”型致密气藏与“后成”型致密气藏形成阶段;④早白垩世至今,叠复连续型致密油气藏形成及改造阶段。
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苏德尔特油田低渗透凝灰质砂岩成岩作用及储层质量差异性演化
贾珍臻, 林承焰, 任丽华, 董春梅, 宫宝
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1624-1636.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606103
摘要 ( 194 )   [HTML] ( ) PDF(1182KB) ( 114 )  
海拉尔盆地贝尔凹陷苏德尔特油田兴安岭油层为典型的富火山物质的低渗致密砂岩储层。利用岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜分析、压汞测试分析等方法,对兴安岭油层储层成岩作用及其控制下的储层质量演化过程进行了系统研究。结果表明,储层目前主要处于中成岩A期,整体经历了压实作用—早期方解石胶结作用/方沸石胶结作用—方沸石溶解/长石溶解作用/高岭石胶结作用/硅质胶结作用—晚期方解石胶结作用。兴安岭油层储层可以划分出强压实成岩相(I)、弱压实-方解石中强胶结成岩相(II)、中等压实-方沸石/长石强溶解成岩相(III)、中等压实-方沸石/长石中强溶解-高岭石强烈充填成岩相(IV)4种类型的成岩相。压实作用和早期方解石胶结作用导致储层孔隙度和渗透率降低,方沸石和长石的溶解作用有效提高储层孔隙度和渗透率,高岭石的沉淀作用导致储层渗透率大大降低。成岩相I和成岩相II储层质量最差,孔隙度和渗透率均较低,为典型的特低孔特低渗致密储层;成岩相III储层质量最好,具有较高的孔隙度和渗透率,为中孔—中低渗储层;成岩相IV储层质量中等,具有较高的孔隙度,但渗透率较低,为中孔(特)低渗储层。
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应用流体包裹体和自生伊利石测年重构鄂尔多斯盆地侏罗系油藏烃类充注史
赵彦德, 齐亚林, 罗安湘, 程党性, 李继宏, 黄锦绣
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1637-1648.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606104
摘要 ( 165 )   [HTML] ( ) PDF(1382KB) ( 143 )  
中生界侏罗系是鄂尔多斯盆地重要的石油勘探与开发目的层之一,侏罗系油藏受前侏罗纪古地貌影响较为显著。本文通过流体包裹体特征分析、均一化温度测定和包裹体丰度(GOI)分析、定量颗粒荧光(QGF、QGF-E)研究以及储集层自生伊利石K-Ar定年等实验方法和手段的应用,对鄂尔多斯盆地侏罗系油气包裹体特征进行了精细描述及定量化分析研究,揭示了侏罗系油藏形成时间、充注过程及油气包裹体与油气运移、成藏的关系。研究结果表明:侏罗系油藏存在晚期充注,早期充注少或油藏遭受调整,早期生成的烃类现今仅以沥青的形式赋存,现今烃类流体主要为晚期成藏的产物。侏罗系石油大规模充注期为(108.3±2.0)~(116.5±2.0)Ma(早白垩世中期),具有垂向运移聚集的特点。鄂尔多斯盆地侏罗系油藏早期受岩性和构造双重控制,晚期构造活动调整了油气藏的形态及局部富集。侏罗系在晚期成藏过程中没有形成过叠合连片的大规模的油藏,只在局部构造上形成规模较小的“小而肥”的独立油藏。
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陆相断陷盆地油气空间互补分布成因及分布范围的确定方法
姜贵璞
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1649-1659.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606105
摘要 ( 175 )   [HTML] ( ) PDF(820KB) ( 105 )  
为了研究陆相断陷盆地油气分布规律,在构造和地层-岩性油气藏、下伏和上覆调整油气藏之间空间分布关系研究的基础上,通过分析不同类型油气藏分布及形成条件之间关系,对陆相断陷盆地油气空间互补分布成因及分布范围的确定方法进行了研究。结果表明:油气聚集圈闭类型和侧向运移条件的差异是造成构造和地层-岩性油气藏平面互补分布的主要原因;反转断裂沟通与下伏油气藏调整程度是造成下伏与上覆调整油气藏剖面互补分布的主要原因。利用地层砂地比值大小可以确定构造和地层-岩性油气藏平面互补分布范围。当地层砂地比大于40%时,主要形成以构造为主的油气藏;当地层砂地比小于20%时,主要形成以地层-岩性为主的油气藏。利用下伏油气藏内反转断裂分布范围便可以确定出上覆调整油气藏范围,上覆调整油气藏分布范围即为其与下伏油气藏剖面互补分布范围。
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柴达木盆地昆北地区基岩储层裂缝特征
巨银娟, 张小莉, 张永庶, 陈琰
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1660-1671.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606106
摘要 ( 164 )   [HTML] ( ) PDF(1200KB) ( 101 )  
通过对柴达木盆地昆北地区8口重点井共计55.89 m长基岩段岩心的观察,统计了岩心裂缝的产状、类型、频数及分布特征,并结合岩相学、物性以及钻井、录井、测井等资料,在岩心裂缝标定测井资料的基础上,拾取基岩裂缝发育处的测井响应特征,构建对裂缝响应更为灵敏精准的新参数曲线,识别出昆北16口井基岩段247个裂缝,最后在裂缝识别的基础上分析其分布规律。结果表明:昆北基岩具有垂向分带特征,顶部为原地堆积物理风化而成的残积段,厚度0~60 m,裂缝类型以差异风化缝为主;中部为部分风化基岩段,厚度40~180 m,该段厚度在区域上变化较大,主要发育节理缝和溶蚀孔缝,是基岩中孔缝发育物性最好的储层部位;底部为新鲜基岩段,仅存在极少数的构造缝。计算裂缝分布参数表明,裂缝密度和裂缝发育率随着井点与断裂距离的逐渐变远都呈减小趋势,但裂缝密度这种减小的反相关性明显低于裂缝发育率,分析认为这可能与裂缝密度受断裂以外其他因素的共同影响有关。
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正断层输导油气运移模式及其对油气分布的控制作用
刘峻桥, 吕延防, 付广, 孙同文, 李佳兴
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1672-1683.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606107
摘要 ( 141 )   [HTML] ( ) PDF(1075KB) ( 156 )  
为了研究正断层在油气成藏与分布中的作用,通过分析正断层输导与不同运移方向所形成的油气分布之间关系,对正断层输导油气运移输导模式及其对油气分布的控制作用进行了研究,结果表明:正断层输导油气运移模式主要有输导油气垂向运移和输导油气侧向运移2种模式。正断层输导油气垂向运移模式又可分为输导油气以垂向运移为主模式和输导油气先垂后侧运移模式;正断层输导油气侧向运移模式又可分为输导油气侧向连接运移模式和输导油气先侧后垂运移模式。正断层输导油气垂向运移模式对油气分布的控制作用主要表现在2个方面:①正断层输导油气垂向运移模式控制着油气剖面分布特征,输导油气以垂向运移为主模式形成的油气可以在盖层上下分布,输导油气先垂后侧运移模式形成的油气只能在盖层之下分布。②正断层上盘高砂地比地层是其垂向输导油气运移模式形成油气平面分布的主要部位。正断层输导油气侧向运移模式对油气分布的控制作用主要表现在2个方面:①正断层输导油气侧向运移模式控制着油气剖面分布特征,输导油气先侧后垂运移模式形成的油气可以在盖层上下分布,输导油气侧向连接运移模式形成的油气只能在盖层之下分布。②反向正断层下盘是其侧向输导运移模式形成油气平面分布的主要部位。
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辽东青城子矿集区姚家沟钼矿床成矿物质来源、成矿年代及成矿动力学背景
张朋, 杨宏智, 李斌, 寇林林, 杨凤超
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1684-1696.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606108
摘要 ( 178 )   [HTML] ( ) PDF(1281KB) ( 128 )  
本文对辽东青城子矿集区姚家沟钼矿床与成矿密切的姚家沟花岗岩进行了元素地球化学、锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和矿床金属硫化物硫同位素系统分析。结果表明:姚家沟花岗岩侵入时代为(167.47±0.87)Ma,具有富硅、富铝、全碱含量中等、过铝质强过铝质的特征;稀土配分模式呈现轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型,Eu弱正异常;富集K、Rb、U、Sr、Pb等大离子亲石元素,亏损Nb、Ti、P等高场强元素,δ34S值为2.0‰~3.9‰,平均值为2.7‰。结合姚家沟矿床辉钼矿Re-Os同位素研究成果进一步得出,姚家沟岩体至少为两期岩浆活动的产物,辉钼矿成矿与本次获得的(167.47±0.87)Ma岩浆活动有关,二者成岩、成矿时代一致。硫同位素指示成矿物质来源于岩浆。姚家沟钼矿成岩、成矿构造背景为受古亚洲洋闭合影响,华北板块与西伯利亚板块后碰撞造山阶段构造-岩浆-流体活动的环境。
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山东省寺庄金矿床成矿流体特征
王力, 孙丽伟
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1697-1710.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606109
摘要 ( 139 )   [HTML] ( ) PDF(1010KB) ( 91 )  
莱州寺庄金矿床位于焦家成矿带南段,是焦家金矿田的一部分,也是焦家成矿带上重要的热液脉型金矿床。区内主要有黄铁绢英岩带、黄铁绢英岩化花岗碎裂岩带和黄铁绢英岩化花岗岩带3个控矿带,位于焦家断裂带下盘。矿石矿物主要为银金矿、黄铁矿、自然金、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等。该矿床发育了绢英岩化、硅化、钾化、碳酸盐化等蚀变类型,且硅化和绢英岩化与矿化关系最为密切。本文从流体包裹体岩相学特征、显微测温、单个包裹体成分激光拉曼光谱分析以及氢、氧同位素分析方面对山东省寺庄金矿床成矿流体特征进行综合研究。结果显示:该矿床金矿石中主要发育含CO2相、气液两相和CO2相三类包裹体。在成矿过程中,流体经历了CO2-H2O-NaCl体系的不混溶作用。成矿流体具有低盐度(w(NaCl)为(0.53%~10.24%))、低密度(0.50~1.03 g/cm3)的特点。成矿温度为260~340℃,压力为82~116 MPa,成矿深度为中成(7.40~8.94 km)。氢、氧同位素分析成矿流体δDV-SNOW为-76.6‰~-69.0‰,δ18O为2.94‰~7.24‰,说明成矿流体以幔源流体为主,并有少量的岩浆水和大气降水参与。结合该矿床地质特征与实验结果综合分析,认为寺庄金矿的矿床成因类型为受断裂构造控制的幔源流体参与成矿的中温中成热液蚀变岩型金矿床。
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西藏柯月Pb-Zn-Sb-Ag多金属矿床I号矿体原生晕地球化学特征
程文斌, 尹力, 陈翠华, 宋玉坤, 李关清, 张兴国, 夏抱本, 达瓦次仁
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1711-1723.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606110
摘要 ( 148 )   [HTML] ( ) PDF(987KB) ( 178 )  
西藏柯月Pb-Zn-Sb-Ag多金属矿床位于雅鲁藏布江缝合带(IYS)与藏南拆离系(STDS)之间的北喜马拉雅成矿带。该矿床经详查验证,4 300 m以浅的矿体赋存于日当组钙质板岩夹薄层泥晶灰岩中,严格受北东向断裂控制,但深部延伸不明。本文通过该矿床I号矿体原生晕地球化学特征分析,对此问题进行初步探讨。研究表明,前缘晕元素为Hg、As、Tl,近矿晕元素为Pb、Zn、Sb、Ag、Au、Cd、Cu、Mn,尾晕元素为Sn、In、Bi;采用改良的格里戈良分带指数法计算分带序列为In-Mn-As-Cu-Zn-Cd-Bi-Pb-Sn-Hg-Tl-Ag-Au-Sb,重心法计算分带序列为In-Mn-As-Cu-Cd-Zn-Hg-Bi-Sn-Pb-Ag-Sb-Tl-Au;同时,讨论原生晕地球化学参数变化规律,并以各元素的几何平均值累乘比建立矿体的剥蚀参数模型及矿体原生晕叠加理想模型。综合以上分析,推测矿床有多次成矿作用叠加,上部存在剥蚀至尾部的矿体,而深部可能有矿体延伸。
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大兴安岭南端红山子盆地流纹岩的成因:元素和Sr-Nd-Pb同位素制约
巫建华, 解开瑞, 祝洪涛, 吴仁贵, 刘帅
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1724-1739.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606111
摘要 ( 248 )   [HTML] ( ) PDF(980KB) ( 485 )  
红山子晚侏罗世早期火山盆地位于西拉木伦河—长春缝合带以南、康宝—围场—赤峰—开原断裂带以北的辽源地块,其中赋存铀钼矿床的流纹岩为肉红色流纹岩和灰白色流纹岩。为了查明流纹岩的物质来源和形成的构造背景,本文分析了流纹岩的主量元素、微量元素、稀土元素和Sr-Nd-Pb同位素组成。分析结果显示:流纹岩具有高SiO2、K2O和Fe2O3/FeO值,低Al2O3、CaO和MgO的特征,肉红色流纹岩比灰白色流纹岩的SiO2含量略低、(K2O+Na2O)含量高和Fe2O3/FeO值略高;肉红色流纹岩和灰白色流纹岩均有较高的稀土含量,明显富集轻稀土,显著亏损铕;高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf、Ce、Y、Ga和大离子亲石元素Rb、Th、U的含量较高,但大离子亲石元素Ba、Sr的含量低且变化较大,具有A1型流纹岩、低Sr-Ba流纹岩和板内拉张构造流纹岩的微量元素特征;具有较小的(87Sr/86Sr)i、较高的εNdt)、较年轻的TDM2和较低的(206Pb/204Pb)i、(207Pb/204Pb)i、(208Pb/204Pb)i,指示流纹岩是源于EMⅠ富集地幔的中元古代年轻下地壳部分熔融的产物,并在岩浆过程中经历了结晶分异。肉红色流纹岩和灰白色流纹岩的差异可能与年轻下地壳物质的成分差异有关。
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赤峰撰山子花岗岩年代学、地球化学特征及其成岩动力学背景
孙珍军, 孙国胜, 于赫楠, 向柱, 田毅, 刘彤, 陈旭, 李杨
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1740-1753.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606112
摘要 ( 228 )   [HTML] ( ) PDF(872KB) ( 127 )  
撰山子角闪二长花岗岩位于华北克拉通与兴蒙造山带结合部位的中生代构造岩浆活动带,对其开展了主量元素、稀土和微量元素分析以及LA-ICP-MS锆石U-Pb定年等工作,目的在于精确厘定岩体的形成时代和研究其形成的动力学背景。结果表明:花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄为(245.8±3.1)Ma(MSWD=3.7,n=17),属早三叠世。岩石地球化学成分特征显示为,其具有高硅(w(SiO2)=71.68%~72.85%)、富碱(w(Na2O+K2O)=8.98%~9.20%)、高铝(w(Al2O3)=13.45%~13.77%)、低钙(w(CaO)=0.81%~0.99%)及低TFeO/MgO值(平均值为6.55)的特征,属高钾钙碱性、高分异I型弱铝质花岗岩;稀土配分曲线呈现向右倾斜的配分模式,Eu具有明显的亏损(δEu=0.66~0.68),表明斜长石发生了明显的分离结晶作用;在微量元素原始地幔标准化图谱上呈现清晰的Th、U、La、P富集,Ba、Nb、Ti、Sr、Ta等相对亏损的特征。综合分析认为,撰山子角闪二长花岗岩主要形成于下地壳部分熔融作用,可能有少量的地幔组分加入,其形成于华北板块和西伯利亚板块最终拼合后的后碰撞/后造山伸展作用构造环境。
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西准噶尔包古图I号岩体的锆石U-Pb年代学和地球化学特征
尹继元, 陈文, 肖文交, 罗勇, 张斌, 杨莉, 喻顺, 徐翠
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1754-1768.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606113
摘要 ( 190 )   [HTML] ( ) PDF(1242KB) ( 98 )  
西准噶尔包古图地区发育一些小型的闪长质岩体。前人对这些小岩体开展了岩石学、年代学和地球化学等研究,然而,其成因机制和构造背景仍然存在争议,阻碍了区域构造演化和成矿作用的认识。本文在前人研究的基础上,选择包古图I号岩体为研究对象,有望揭示包古图岩体的岩石成因和构造背景。锆石U-Pb年代学研究显示,包古图I号岩体形成于(313.8±1.1)Ma。包古图I号闪长岩体以富SiO2(58.0%~59.0%)、Al2O3(16.6%~17.4%)和Sr(757×10-6~882×10-6),低的Y(14.6×10-6~15.7×10-6)和Yb(1.51×0-6~1.60×0-6)质量分数为特征,具有高的Sr/Y(50~59)值和弱的Eu异常,类似于俯冲成因的埃达克岩。另外,这些闪长岩具有较高的Mg(w(MgO)=3.46%~3.77%,Mg#=52.8~53.2),高的Cr(63.8×10-6~74.7×10-6)和Ni(45.2×10-6~49.8×10-6)质量分数,亏损HFSE(Nb,Ta和Ti)。该闪长质岩体可能由俯冲的板片熔体与上覆地幔相互作用而成。它的形成可能与西准噶尔地区晚石炭世的洋脊俯冲作用有关。
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内蒙古索伦地区上二叠统林西组碎屑岩地球化学特征及其对物源的指示意义
李福来, 肖飞, 孟凡超, 任泽樱
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1769-1780.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606114
摘要 ( 272 )   [HTML] ( ) PDF(770KB) ( 135 )  
内蒙古索伦地区上二叠统林西组沉积物源受控于晚古生代古亚洲洋的闭合事件。本文通过分析碎屑岩元素地球化学特征,对林西组母岩类型和古构造环境进行了探讨。常量元素分布特征表明,林西组早期属于风化程度较弱的第一次旋回沉积物,后期属于中等风化的第一次旋回沉积或再旋回沉积物,母岩类型以火成岩为主;微量元素和稀土元素分布特征表明,林西组母岩沉积环境为大陆岛弧背景下切割的岩浆弧,以上地壳碱性-中性火成岩为主,伴有钙质-泥质沉积岩,(Gd/Yb)n表明早期沉积母岩为太古宙碱性火成岩。综合分析表明,林西组沉积同时接受南侧华北板块北缘和北侧苏尼特左旗—锡林浩特—西乌旗南岩浆弧的共同物源供给,早期沉积有华北板块北缘太古宙基底母岩的参与。
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地质工程与环境工程
高层建筑引发地面沉降模拟预测三维流固全耦合模型
付延玲, 骆祖江, 廖翔, 张建忙
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1781-1789.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606201
摘要 ( 194 )   [HTML] ( ) PDF(588KB) ( 93 )  
为了准确预测由高层建筑引发土体应力场和渗流场变化而导致的地面沉降,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将比奥固结理论中的本构关系拓展到黏弹塑性,并考虑了土体孔隙度、渗透系数及变形参数随有效应力的动态变化关系。以河北省沧州市为例,建立了沧州市高层建筑荷载、地下水渗流与土体变形三维流固全耦合数学模型。在对模型进行识别、验证的基础上,模拟预测了沧州市在地下水停采、仅存在高层建筑荷载的影响下,从2010年12月底到2025年12月底逐年的各含水层组地下水流场变化特征和地面沉降发展趋势。结果表明:沧州市由高层建筑荷载引发的最大地面沉降量为40.57 mm,最大地面沉降速率为2.7 mm/a,位于沧州市区。
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非饱和土增湿变形的实用计算方法
刘兰兰, 李鸿儒, 常秋影, 李晓乐, 王洪宇, 赵传海
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1790-1798.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606202
摘要 ( 154 )   [HTML] ( ) PDF(566KB) ( 117 )  
非饱和土力学研究目前还未进入实用阶段,主要原因在于吸力量测困难。本文提出了用等效吸力代替真实吸力的试验方法。首先以常规静三轴试验得到的原状饱和土以及非饱和土的应力-应变曲线为基础,根据变形等效的原则确定与某一饱和度相当的围压即为等效吸力;然后建立饱和度与等效吸力之间的非线性关系,并验证了该数学公式的正确性;再根据试验结果分析含水量对非饱和土强度的影响,建立了非饱和土的实用抗剪强度公式;最后按照邓肯-张模型的参数整理方法得到了不同饱和度非饱和土的模型参数,探索这些参数随饱和度的变化规律,建立了引入饱和度的非饱和黄土实用非线性模型,并进行了降雨入渗情况下非饱和土增湿变形的计算。结果表明,饱和度最大值为95%,等效吸力最大值为160 kPa,最大水平位移与竖向位移分别为0.6 cm和20.0 cm,均出现在浸水位置。计算结果合理地反映了非饱和土变形的分布趋势,验证了方法的合理性。
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回灌与回扬物理过程的解析推导及灌压变化规律
刘国庆, 吴时强, 范子武, 周志芳, 谢忱, 乌景秀, 柳杨
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1799-1807.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606203
摘要 ( 161 )   [HTML] ( ) PDF(771KB) ( 105 )  
以回灌过程中渗透系数衰减模型为基础,推导了不同回扬次数的渗透系数解析表达式;将其应用于Theis公式,获得了考虑渗透系数衰减以及暂时性堵塞率条件下回灌与回扬物理过程中含水层压强的解析表达式,更准确地刻画了回灌与回扬的物理机制。计算结果表明:在连续回灌不回扬过程中,井内灌压增长符合指数曲线特征,而采取回扬措施后,由指数连续上升转变为间断式阶梯上升;回扬次数越多,灌压下降越明显,但灌压变化幅度随回扬次数的递增而减小。根据解析解定义的两种堵塞率的结果,可以实现利用实验判断不同成分回灌水源对含水层堵塞机理的分析,从而达到科学制定回灌水源标准的目的。
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挤密条件下U型地埋管换热器换热效率的理论分析及数值模拟
陈宝义, 岳韬, 曹品鲁, 王如生, 王茂森, 博坤, 龙翔, 鲁思宇
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1808-1814.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606204
摘要 ( 145 )   [HTML] ( ) PDF(582KB) ( 87 )  
土层的导热系数是影响地源热泵地埋管换热器换热效率的重要因素之一,与土样的密度密切相关。为了提高地源热泵换热器换热效率,本文基于柱热源理论,建立了挤密钻进条件下换热器的传热理论模型,对换热器的换热效率进行了计算,并利用Ansys有限元软件对土层挤密条件下换热器的换热效果进行了数值分析。结果表明,与传统方法相比,土层挤密可有效降低钻孔周围的热阻,U型管换热器的换热效率可提高17%~20%。
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断裂两盘井水位同震响应特征对比分析——以北京八宝山断裂带中段大灰厂两观测井为例
宋洋, 谷洪彪, 李海君, 迟宝明
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1815-1822.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606205
摘要 ( 116 )   [HTML] ( ) PDF(558KB) ( 111 )  
地震常引起分布于断层两盘观测井的水位同震响应动态变化特征不同。而研究断裂两盘观测井同震响应能力、水位变化特征的差异性及其控制因素,有助于揭示断裂带的渗透性演化过程、可深化地下水位对地震响应机理的认识,对于指导地震观测井网布局具有重要意义。本文尝试从北京八宝山断裂带中段(大灰厂)上下两盘井的水位同震响应次数、形态、幅度、记震能力等方面进行对比分析,通过去除趋势项,采用数字滤波求取井孔气压系数,采用Baytap-G程序求取潮汐参数,并反演出7次大地震对大灰厂区两口井所在含水层产生的体应变量,进而判别两盘震前震后渗透性的变化。结果显示,两口井同震响应特征具有明显差异,上盘井对大震的同震响应次数较多、能力较强;这不仅与断裂带起屏蔽作用有关,而且与井所处含水层渗透性呈不同规律变化密切相关。
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基于多元回归分析的铬污染地下水风险评价方法
刘海龙, 马小龙, 袁欣, 穆环玲, 冷冰原, 洪梅
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1823-1829.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606206
摘要 ( 188 )   [HTML] ( ) PDF(479KB) ( 114 )  
土-水分配系数(Kd)是表征重金属污染物在土壤包气带中迁移能力的重要参数,受污染物质量浓度、pH值、有机质质量分数、铁铝氧化物质量分数等多种因素影响。本文通过实验研究了分配系数与各种影响因素之间的关系,基于多元回归分析方法得到了分配系数与影响因素的关系方程;并以分配系数、泄漏量、土壤孔隙度、初始含水率为风险因子建立了地下水污染风险评价方法。以某工厂铬废液的泄露为案例,采用构建的方法进行地下水污染风险评价。结果表明:该处地下水被污染的风险等级为中等。地下水污染风险评价方法的建立为重金属污染地下水的监测管理提供了一种有效方法。
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地球探测与信息技术
时间域航空电磁电阻率和磁导率全时反演
李世文, 殷长春, 翁爱华
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1830-1836.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606301
摘要 ( 195 )   [HTML] ( ) PDF(434KB) ( 99 )  
为了减小时间域航空电磁法在强磁性地区应用时产生的磁极化电流对反演的影响,提出了一种在雅可比矩阵中加入磁导率偏导数,将电阻率、磁导率和层厚进行全时同步反演的方法。将磁性均匀半空间模型、单个磁性模型和多个磁性层模型的时间域响应添加高斯噪声作为模拟数据进行全时反演,得到的模型与理论模型拟合较好,拟合误差均在3%以下,验证了本文算法的有效性,说明在强磁性地区本文提出的算法能有效解决地下介质的电性分布。
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华南地区进贤-柘荣剖面深部电性结构
韩松, 刘国兴, 韩江涛
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1837-1846.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606302
摘要 ( 201 )   [HTML] ( ) PDF(1033KB) ( 139 )  
为了研究华南地区的深部电性结构,探寻浅部地质过程的深部背景,布设了江西进贤至福建柘荣超长周期大地电磁测深剖面。通过剖面数据的处理、定性分析及二维反演,获得剖面岩石圈尺度的电性结构模型,并分区块对壳幔电性结构及主要断裂进行了分析。反演结果表明:1)剖面可分为4个构造单元,分别为江南造山带、华夏地块内部、华夏褶皱带和东南沿海岩浆岩带;2)武夷山与东南沿海岩浆岩带两处电性莫霍面隆起,电性莫霍面的起伏特征受控于区域深大断裂;3)剖面电性岩石圈整体表现为西薄东厚,江南造山带岩石圈-软流圈界面埋深为80~100 km,华夏褶皱带及东南沿海岩浆岩带的岩石圈-软流圈界面埋深约为140 km,存在一处岩石圈减薄区和两处软流圈上涌区,反映了伸展构造作用对岩石圈的不均匀改造。
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基于波前构建法的时间域深度偏移——delta波包途径
石秀林, 孙建国, 孙辉, 刘明忱, 刘志强, 黄兴国
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1847-1854.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606303
摘要 ( 137 )   [HTML] ( ) PDF(734KB) ( 95 )  
作为一种基于射线的局部瞬态场,delta波包源自高斯波束,是高斯波束在时空域的对偶表示,具有高斯波束的全部优点和缺陷。基于delta波包叠加的时间域深度偏移,当射线穿过高速岩体时,受折射效应影响,密度降低,进而导致delta波包的分布密度降低,使成像质量变差,甚至无法成像。为了弥补这个缺陷,本文采用波前构建法计算射线路径。波前构建法能够以插入射线的方式保证均匀的射线分布,从而保证delta波包以均匀的分布密度覆盖整个成像靶区,进而提高成像质量。在具体实现上,采用链表结构替代以往使用的数组结构。Sigsbee 2A模型的数值试算表明,利用波前构建法可以改善高速体下方区域的成像质量,而利用链表存储波前信息要比利用数组至少节省9%的CPU耗时。
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Shearlet域稀疏约束地震数据重建
刘成明, 王德利, 胡斌, 王通
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1855-1864.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606304
摘要 ( 169 )   [HTML] ( ) PDF(708KB) ( 109 )  
在地震数据处理流程中,通常对不规则的、稀疏的或者缺失的地震数据进行插值处理,通过插值方法来避免多次波的预测错误和成像假频等现象,使地震数据处理更加精准。Shearlet变换是一种多尺度变换,具有最佳的稀疏性、方向性以及局部化特性。将Shearlet变换与基于Landweber加速下降迭代方法结合起来对地震数据进行插值,在保证求解精度的同时提高了计算效率。信号和噪声在Shearlet域具有不同的分布特点,通过阈值法压制随机噪声,可提高算法的抗噪性。此外,采用jitter采样的方式,更好地压制了假频信息。理论和实际地震数据验证了该方法的有效性。
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基于逐减随机震源采样法的频率域二维黏滞声波方程全波形反演
冯晅, 鲁晓满, 刘财, 周超, 金泽龙, 张明贺
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1865-1873.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606305
摘要 ( 204 )   [HTML] ( ) PDF(768KB) ( 126 )  
全波形反演方法利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下速度结构,具有揭示复杂地质背景下构造与岩性细节信息的潜力。然而,巨大的计算量是阻碍其发展的一个瓶颈问题。为此,研究者们提出了震源编码技术来减少计算量,但是此方法在模型更新过程中会引进随机串扰噪声,降低反演结果准确性。所以,在保证计算精度的情况下,本文提出了采用逐减随机震源采样的方法来高效计算全波形反演问题。笔者将此方法应用于频率域二维黏滞声波波动方程全波形反演,开始了在频率域进行随机震源采样类方法的研究,计算过程中共使用了依次增大的8个频率段;并应用Overthrust模型来验证此类随机震源采样法的正确性。实验结果表明:基于逐减随机震源采样法的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.065 65,而应用基于全部震源的全波形反演方法得到的反演结果与实际Overthrust模型的拟合误差为0.064 64,两者差别不大;但计算用时由740 min减少到291.2 min,即计算效率提高了2.54倍。为了更好地确定方法的有效性,将其应用于Marmousi模型进行试算。模型试算结果表明:基于逐减随机震源和基于全部震源得到的反演结果与实际Marmousi模型的拟合误差分别为0.080 12和0.078 97,相差不大;但计算用时由1 218.9 min减少到274.4 min,计算效率提高了4.44倍。综上,在保证反演精度的情况下,基于逐减随机震源采样法的频率域全波形反演方法大大减少了计算量,具有不可替代的计算优势,并且没有引进随机串扰噪声。
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侧向测井电极系结构影响分析及阵列化测量新方法
高建申, 孙建孟, 姜艳娇, 崔利凯
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1874-1883.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606306
摘要 ( 192 )   [HTML] ( ) PDF(813KB) ( 121 )  
针对目前广泛使用的侧向测井电极系结构和聚焦方式,利用有限元数值模拟方法研究了三种常见的侧向测井电极系结构对电极系数、井眼影响系数、径向探测深度的影响;对比硬件聚焦中监督电极残余电位差对测井响应的影响,引入聚焦系数,提出了一种利用软件聚焦实现阵列化测量的新方法;利用Oklamoha标准地层模型验证了方法的正确性。结果表明,不同电极系结构和电极系的不同部分对测井响应的作用不同,其中电极系绝缘部分长度对探测特性的影响很大,在电极系设计过程中应重视绝缘尺寸对探测特性的影响。采用软件聚焦方式,不仅消除了硬件聚焦方式中残余电位差的影响,而且在不改变双侧向电极系结构的基础上,选择聚焦系数为0~1.1,得到了不同径向探测深度的测井曲线,实现了类似于阵列侧向测井中的阵列化测量。测量结果表明,电极系数随着聚焦系数的增大而减小,井眼影响系数保持在0.80~1.16,并提高了径向探测能力,最大探测深度达到2.0 m以上,获得更丰富的地层电阻率分布信息。
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前陆盆地斜坡带勘探丛式平台优选评价——以厄瓜多尔奥连特盆地TW区块为例
马中振, 谢寅符, 张志伟, 周玉冰, 阳孝法, 王丹丹
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1884-1894.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606307
摘要 ( 158 )   [HTML] ( ) PDF(808KB) ( 107 )  
针对南美前陆盆地斜坡带圈闭规模小、热带雨林地貌勘探投资大、丛式平台优选难的问题,以厄瓜多尔奥连特盆地TW区块为例,在圈闭地质风险评价后,进行平台控圈闭群经济性评价,最终实现丛式平台优选评价。评价方法流程包括:1)圈闭地质风险评估和圈闭资源量评价(传统六要素评价);2)丛式平台经济评价,设计N个平台(每个平台控制圈闭不同),对单一平台控制范围内的圈闭进行经济性评价,包括投资(钻井、平台建设、道路及管线建设、射孔费用、地表植被复原费等)和收益(原油出售),剔除没有经济价值的圈闭后重新对单一圈闭的经济性进行评价,直至单一平台内所有圈闭均具有经济价值;3)丛式平台和圈闭优选:根据单一平台控制圈闭总经济价值大小,优选出最优的丛式平台,按照经济价值大小对最优平台控制圈闭进行优选获得圈闭排序;4)新一轮平台和圈闭优选,删除已选出的圈闭后重新进行步骤2)—3),最终获得研究区的平台及圈闭优选排序。运用该方法提出TW区块平台建设和圈闭钻探建议,实施效果良好。
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三维地质建模中的多源数据融合技术与方法
吴志春, 郭福生, 林子瑜, 侯曼青, 罗建群
吉林大学学报(地球科学版). 2016 (6):  1895-1913.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201606308
摘要 ( 222 )   [HTML] ( ) PDF(1191KB) ( 177 )  
建模数据多源性是三维地质建模最大的特点,模型构建的关键是将这些数据有效地融合以提高模型的精度和可靠性。首先统一地理、地质、物探、化探、遥感、钻探、采矿等建模数据的坐标系和比例尺,构建原始资料数据库。然后运用等高线数据构建数字高程模型(DEM)面,以DEM面为载体实现了地表填图路线PRB(point-routing-boundary)数据、矢量地质图、栅格地质图、遥感影像图等地表地质数据的有效融合;在已有地表地质数据和地下地质数据约束的条件下,通过约束及离散光滑插值技术实现了地表地质数据和地下地质数据的融合;根据已有建模数据确定合理的建模单元,对数据库中的点、线、面、体等数据进行归类,构建与建模单元一致的原始资料数据库。最后在原始资料数据库中,以高精度地质数据为约束对物探数据进行地质解译,综合已有建模数据,并考虑地质体的三维空间展布,实现了不同精度数据之间的融合;以主要建模数据构建初始地质界面,以高精度建模数据对已构建的初始地质界面进行约束,实现了主要建模数据与次要建模数据的融合。其中,点对线约束、点(线)对面约束、面对面约束等约束建模技术在建模数据融合过程中起重要作用。
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