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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
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2017年, 第47卷, 第2期 刊出日期:2017-03-26
地质与资源
中亚造山带东部岩浆热液矿床时空分布特征及其构造背景
吕斌, 王涛, 童英, 张磊, 杨奇荻, 张建军
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  305-343.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702101
摘要 ( 331 )   [HTML] ( ) PDF(2643KB) ( 263 )  
中亚造山带东部是古亚洲洋构造域、鄂霍茨克洋构造域和古太平洋构造域复合叠加区域,矿产资源丰富。本文收集2000—2014年公开发表文献中岩浆热液矿床约1 200个同位素年龄数据,整理出201个较为可靠的年龄数据,通过数字化编图,揭示成矿的时空分布特征及形成背景。结果显示:中亚造山带东部成矿作用始于寒武纪,出现6个重要成矿期:510~473、373~330、320~253、250~210、210~167、155~100 Ma。510~473 Ma(峰值507 Ma),矿床主要分布在大兴安岭—小兴安岭—张广才岭和北山地区,零星发育热液脉型和斑岩型铁铜金钨矿床,与古亚洲洋开始俯冲及微陆块碰撞拼合有关。373~330 Ma(峰值372 Ma),矿床主要分布在南蒙古奥尤陶勒盖地区,发育超大型斑岩型铜金矿床,形成于古亚洲洋俯冲环境。320~253 Ma,矿床主要分布在大兴安岭南段,发育少量斑岩型铜矿床和造山型金矿床;其中,298 Ma在大兴安岭南段首次出现以钼为主的斑岩型矿床,指示该区板块俯冲增生向拼贴转变逐渐过渡。250~210 Ma(峰值244 Ma),在蒙古—鄂霍茨克造山带东侧额尔古纳—中蒙古地块主要形成斑岩型铜矿床,可能与蒙古—鄂霍茨克洋俯冲有关;以东地区,主要在大兴安岭南段和辽远地块形成斑岩型钼矿床,在张广才岭发育岩浆熔离型铜镍矿床,反映了古亚洲洋闭合后伸展环境。210~167 Ma(峰值170 Ma),在蒙古—鄂霍茨克造山带西侧乌兰巴托西北部发育造山型-斑岩型金矿床,其东侧额尔古纳地区形成斑岩型铜钼矿床,可能与蒙古—鄂霍茨克洋俯冲碰撞有关;在吉黑东部—张广才岭—小兴安岭—大兴安岭,发育斑岩型钼铜矿床和矽卡岩型铅锌钨金矿床组合,可能属于古太平洋板块向西俯冲成矿体系。155~100 Ma(峰值136 Ma),中亚造山带东部整体处于伸展环境;其中,155~120 Ma在额尔古纳地区主要发育浅成低温热液型银铅锌矿床和造山型金矿床,大兴安岭北段发育斑岩型钼矿床,可能反映了额尔古纳地区和大兴安岭北段受蒙古—鄂霍茨克洋碰撞后伸展环境控制,而在吉黑东部形成浅成低温热液型金矿床,大兴安岭南段发育热液脉型-矽卡岩型锡矿床,可能受古太平洋板块向北俯冲弧后伸展的控制;120~100 Ma沿着华北克拉通和佳蒙陆块边缘发育浅成低温热液型-斑岩型金钼矿床。本研究综合岩浆热液矿床时空分布和矿床类型,进一步揭示了古亚洲洋构造域控制中亚造山带东部古生代成矿作用持续到晚二叠世(到早三叠世),并在晚三叠世叠加古太平洋构造域成矿体系,而额尔古纳—中蒙古地块成矿作用在三叠纪开始主要受蒙古—鄂霍茨克洋构造域限定,并持续到早白垩世早期。
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松南气田火山岩致密储层分类及有利目标潜力评价
李永刚
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  344-354.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702102
摘要 ( 177 )   [HTML] ( ) PDF(1878KB) ( 123 )  
松南气田属于致密火山岩气藏。根据松南气田大量火山岩气井产能测试数据,以气井产能为依据进行分类,并分别统计它们的岩性、密度、声波时差、孔隙度、渗透率、阻抗范围,建立松南气田致密火山岩储层的分类标准。在此基础上,利用岩心、铸体薄片和扫描电镜,识别不同类型储层的宏观、微观孔隙-裂缝组合特征,研究不同类型火山岩储层的孔隙-裂缝发育模式。并进一步根据储层类型、地震反演孔渗参数,探讨了大型火山岩气藏潜力目标区优选方法。松南气田火山岩储层可分为I类未措施高产、II类措施后高产、Ⅲ类未措施不出气、Ⅳ类致密层四类。四类储层对应四种储层发育模式:I类储层为原生孔+微裂缝型,II类储层为次生孔+微裂缝型,Ⅲ类储层为原生孔+构造裂缝型,Ⅳ类储层为次生孔+构造裂缝型。潜力优选研究表明,YS1断块2号、3号目标体具有一定的开发潜力。储层分类更适合于本区致密储层的实际生产情况。
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白云岩化作用类型及机理——以歧口凹陷古近系沙河街组一段为例
高福红, 张永胜, 蒲秀刚, 杨杨, 张鐘月
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  355-369.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702103
摘要 ( 170 )   [HTML] ( ) PDF(2124KB) ( 140 )  
通过镜下鉴定和地球化学分析对歧口凹陷古近系沙一段白云岩进行了研究,综合分析了研究区发育的岩石类型及其成因。结果表明:研究区发育泥-微晶白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩及少量颗粒白云岩;Sr/Ba值为0.4~4.9,V/Ni值为1.3~7.1,Z值(盐度指数)分布在122.6~162.5;87Sr/86Sr值和同期海水极为接近,因此推断湖盆遭受了海侵作用,海侵为白云岩化作用提供了Mg2+;有序度分布在0.22~0.53,整体较低;Mg/Ca值为0.73~0.91,反映了富钙低镁的特征,表明白云岩形成于准同生阶段。碳氧同位素分析表明,研究区白云岩形成于浅埋藏环境,并且受到了发酵作用的影响,异常高的Sr值也反映了微生物活动的存在。通过以上证据推断本区白云岩是在准同生期、浅埋藏环境、经渗透回流作用形成的,并且受到了发酵作用的影响。
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油源断裂转换带裂缝发育及其对油气控制作用——以冀中坳陷文安斜坡议论堡地区沙二段为例
张博为, 付广, 张居和, 胡明, 刘峻桥, 王浩然
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  370-381.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702104
摘要 ( 216 )   [HTML] ( ) PDF(2092KB) ( 101 )  
在伸展盆地中,油源断裂转换带往往对油气有着重要的控制作用,是油气的有利聚集部位。为了明确油源断裂转换带裂缝发育及其对油气运聚的控制作用,本文利用垂直累积断距-距离曲线法厘定了文安斜坡议论堡构造3条油源断裂的转换带并明确了其分布特征;依据岩心、露头资料、实钻资料和叠前三维地震资料对油源断裂转换带伴生裂缝分布进行了预测模拟;总结了油源断裂转换带对裂缝发育的控制作用,以及二者与油气成藏关系。结果表明:在本研究区油源断裂转换带部位富含砂岩的输导层较发育,应力相对油源断裂其他部位较集中,是裂缝密度高值的发育区,为油气聚集提供优势的运移通道和指向,使油气向低势区汇聚成藏。
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断陷盆地边界断层分段的层序地层响应特征——以南堡凹陷西南庄断层上盘陡坡带东营组为例
孙思敏, 季汉成, 刘晓, 赵忠新, 陈亮
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  382-392.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702105
摘要 ( 173 )   [HTML] ( ) PDF(2005KB) ( 101 )  
通过综合3D地震数据及钻井资料,以三级层序为时间单元制作了不同时期断层位移曲线和断面倾角分布图,对西南庄断层分段的断面几何学与东营组时期运动学特征进行分析。结果表明西南庄断层分段控制了其上盘褶皱几何形态。其中,向斜(半地堑)位于断层位移极大段,背斜位于断层位移极小处即断层段连接处;断层分段的几何学与运动学特征具有明显对应关系,在位移极大段,断层面较陡,而断层段连接处,断层位移较小,对应的断层倾角也较小。边界断层分段活动控制了盆地内可容纳空间、物源供应和古地貌。在断层段中央附近断层活动速率最大,物源供应速率最低,可容纳空间一直是增长的,层序内部准层序以退积和加积式叠置方式为主。而断层段连接处,断层活动速率最小,物源供应速率最高,可容纳空间以下降为主,层序内部准层序以进积式叠置方式为主。因此,沿边界断层走向断层活动性差异控制了层序内部构成样式,是控制断陷盆地陡坡带储层和烃源岩发育的主要因素。
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近源湖盆砂砾岩储层次生溶孔成因探讨——以查干凹陷祥6井区为例
刘鑫金, 冯阵东, 李聪, 周艳, 王亚明
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  393-404.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702106
摘要 ( 174 )   [HTML] ( ) PDF(1958KB) ( 91 )  
查干凹陷祥6井区砂砾岩储层发育蜂窝状次生溶蚀孔隙。通过对岩石薄片、阴极发光薄片及扫描电镜分析,结果表明,该孔隙主要由钙长石颗粒及碳酸盐胶结物溶蚀形成,少量长英质岩屑及石英颗粒边缘也有溶蚀迹象。荧光薄片及包裹体测温证实存在两期胶结作用,结合研究区热演化史研究结果,成岩演化规律与该湖盆主要发育的两期生烃历史、两期构造抬升剥蚀相对应。主要的成岩演化序列:压实作用为主(初次深埋)→长石颗粒大量溶蚀,少量石英次生加大,局部成藏(初次生烃)→第一期胶结(第一期构造抬升剥蚀)→第一期胶结物溶蚀,蜂窝状次生溶孔发育,局部成藏(再次深埋,二次生烃)→第二期胶结物胶结,少量石英质颗粒溶蚀(第二期构造抬升剥蚀)。
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川西北甘溪地区吉维特阶核形石特征、成因及地质意义
周刚, 郑荣才, 赵罡, 文华国, 温龙斌
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  405-417.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702107
摘要 ( 129 )   [HTML] ( ) PDF(2161KB) ( 78 )  
川西北龙门山前甘溪地区吉维特阶发育一套厚2~3 m灰-深灰色微生物岩,由直径0.1~4.0 cm的核形石组成,其核心皆由早期葛万藻及其他生物碎屑组成,包壳由具同心圈层结构的亮色和暗色含葛万藻的纹层组成,并可分为球状、帽状和变形状3类核形石微生物岩,垂向上可分4个旋回,从底到顶核形石密度和粒径总体变密、变大,平面上呈不均匀发育。核形石样品具不同程度的δ13C、δ18O值负偏移和87Sr/86Sr正偏移特征,表明核形石微生物岩层遭受过古表生期大气淡水的影响,其中亮色纹层与球状核形石微生物岩受大气淡水影响最为强烈,核形石是在葛万藻发育、水流扰动及大气淡水参与的环境下,葛万藻包覆于生屑的外缘而成,藻类越发育、水体能量越高、沉积环境越稳定,形成的核形石粒径越大、丰度越高。核形石微生物岩在纵、横向分布特征,表明在全球中泥盆统艾菲尔期—吉维特期海平面上升背景下,龙门山地区吉维特金宝石组末期表现为至少6期次脉动式且逐渐强烈的构造抬升作用,造成该地区金宝石组末期海平面大幅下降而暴露于地表遭受大气淡水的淋滤作用。
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淮南煤田煤系页岩气储集空间特征及其岩相控制作用
徐宏杰, 胡宝林, 郑建斌, 刘会虎, 张文永, 郑凯歌
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  418-430.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702108
摘要 ( 160 )   [HTML] ( ) PDF(2053KB) ( 132 )  
海陆过渡相煤系泥页岩广泛分布,具有良好的天然气资源潜力。以淮南煤田煤系泥页岩为研究对象,运用X射线衍射、扫描电镜等分析手段,对淮南煤田煤系地层泥页岩的矿物学、岩相、储层特征等方面进行相关测试,并探讨了泥岩岩相对页岩气储集空间的控制作用。研究表明:淮南煤田煤系泥页岩矿物成分中黏土矿物含量多、自生非黏土矿物相对较少,致使岩石脆性降低并对压裂裂缝产生具有负效应,但部分菱铁矿的存在可能起改善作用;存在花斑状高岭石泥岩、浅灰色高岭石泥岩、鲕状泥岩、暗色泥岩、粉砂质泥岩等5种岩相。泥页岩储层裂缝包括层面剪切缝、有机质演化异常压力缝、层间页理缝、构造裂缝等宏观类型和与石英和高岭石有关的微裂缝类型;泥页岩孔隙包括化石孔、粒间孔、粒内孔和晶间孔及可能的有机质孔等类型,为页岩气赋存提供了储集空间。不同沉积环境下的泥岩岩相不同,进而决定了矿物成分特征与有机质相对含量,对泥页岩储集空间起主要控制作用。
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不同边界条件对油页岩原位转化开采的影响及启示
马中良, 郑伦举, 赵中熙
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  431-441.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702109
摘要 ( 158 )   [HTML] ( ) PDF(1419KB) ( 124 )  
借助于烃源岩生排烃模拟技术,开展了加热温度、加热速率、恒温时间、水质量分数等不同边界条件对油页岩原位转化开采影响的模拟实验。结果表明:升高转化温度、降低升温速率、延长恒温时间均有利于提高原位转化出油率和改善油品;流体压力过度升高对油品稍有改善,但出油率有所降低,且过高的流体压力(如超过开采层上覆岩层压力)会对地面工程产生破坏影响;高温地层水可能作为催化剂、反应物和溶剂参加反应,促进非共价键的断裂,提高出油率。在此基础上,提出了在干馏转化过程中加入额外的供氢物质或高温水中加入适量的水溶性催化剂提高油页岩原位转化开采出油率的方法。
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辽宁白云金矿床稳定同位素地球化学特征及矿床成因
郝立波, 赵昕, 赵玉岩
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  442-451.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702110
摘要 ( 145 )   [HTML] ( ) PDF(1687KB) ( 129 )  
白云金矿床是辽东地区的一个大型金矿床,其成矿物质来源及矿床成因一直存在争议。本文系统地研究了白云金矿床的氢、氧、硫和碳同位素地球化学特征。研究结果显示:成矿流体中δ18OV-SMOW值变化范围为13.5‰~15.9‰,δDV-SMOW为-107‰~-83‰,表明成矿流体以岩浆水为主;矿石中黄铁矿的δ34SV-CDT为-8.3‰~2.9‰,以富轻硫和贫重硫为特征,与辽河群围岩中黄铁矿的硫同位素组成(δ34SV-CDT为7.0‰~18.7‰)有明显差异;矿石中方解石的碳同位素δ13CV-PDB为-2.2‰~-0.4‰,类似于火成碳酸岩或地幔包体来源的碳同位素特征,也与辽河群大理岩的碳同位素组成明显不同。成矿元素特征对比也显示,成矿物质来源与辽河群没有必然联系。综合矿床地质特征和地球化学特征,认为白云金矿床是与深部岩浆流体活动有关的岩浆热液型金矿床。
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辽东铀成矿带黄沟铀矿床地质特征及成因探讨
吴迪, 庄廷新, 田立, 刘晓东, 李伟民
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  452-463.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702111
摘要 ( 176 )   [HTML] ( ) PDF(1806KB) ( 83 )  
连山关地区位于华北陆块铀成矿省辽东铀成矿带。笔者近几年在连山关地区开展铀矿普查找矿工作,通过黄沟铀矿床野外工作和室内研究,对其赋矿围岩的岩石学特征、地球化学特征、蚀变特征进行了细致研究。结果表明:赋矿围岩重熔混合岩有4种类型,主要特点是石英含量高,绿泥石含量变化大,石英与绿泥石的含量呈负相关;地球化学特征表明其主量元素具富Si、略富Al、富Na、富K和低Mg、低Ca特点;微量元素表现出富集Be、Mo、Pb、Y、Ba、La、Cu和亏损Co、Ni、Zn、Cr、Ti、V等特点;与铀关系密切的共生元素有Pb、Mo、V、Be;稀土元素具有明显的轻稀土元素富集和重稀土元素相对亏损等特征,具有较显著的Eu负异常;蚀变特征研究表明胶状黄铁矿化、绿泥石化、硅化与铀矿化关系密切。最后探讨了铀矿成因,并首次提出了重熔混合岩热液型铀矿。
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牛角塘伴生型镉矿床特殊的成矿环境
谷团
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  464-476.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702112
摘要 ( 136 )   [HTML] ( ) PDF(1771KB) ( 84 )  
牛角塘伴生型镉矿床镉的富集程度高,比克拉克值高4~5个数量级,比工业品位高十几倍至上百倍。早寒武世清虚洞期牛角塘地区处于台缘滩丘环境,在清虚洞组中上部形成了藻丘建造,发育了含藻类、藻球粒、藻鲕粒、核形石和生物碎屑的白云岩,是该矿床最主要的容矿岩性单元。矿体普遍呈似层状、透镜状和脉状产出,矿体产状与容矿围岩的产状基本一致,矿体的分布受清虚洞组藻丘建造以及有利岩性组合的联合控制,具明显的层控、相控、岩控的特点。藻丘建造还可能提供了部分矿源。镉的超常富集、成矿与麻江古油藏的成藏演化具有一定的关系:一是牛角塘矿床成矿年龄为433~510 Ma,即加里东运动的中晚期,而加里东运动中晚期是麻江古油藏的油气活动时期,麻江古油藏的早期演化阶段与牛角塘镉矿的成矿期大体是重合的,成藏应略早于成矿,成矿是在古油藏液态烃仍然存在的情况下进行的,且成矿期有可能一直延伸至油藏被破坏以后;二是油藏流体为成矿提供具还原性质的成矿流体和部分硫源。特殊的岩相古地理环境和古油藏为牛角塘矿床镉的富集和成矿提供了有利条件。
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大兴安岭西坡甲乌拉铜银铅锌矿床富碱花岗斑岩的成因及其地质意义:锆石U-Pb定年和地球化学特征
杨梅, 孙景贵, 王忠禹, 赵世峰, 刘晨, 冯洋洋, 任泽宁
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  477-496.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702113
摘要 ( 160 )   [HTML] ( ) PDF(2502KB) ( 103 )  
甲乌拉铜银铅锌矿床是大兴安岭西坡得尔布干铜(钼)-银铅锌成矿带内大型铅锌银矿床之一,长期以来被认为是与火山、次火山热液作用有关的浅成热液矿床;然而近期的研究显示,其成矿可能与深部细脉浸染型铜矿化有着密切的成因联系。为此,我们在野外调研的基础上,开展了与细脉浸染型铜矿化有关的富碱花岗斑岩的年代学和地球化学研究工作。实验结果揭示:花岗斑岩的w(SiO2)为71.59%~72.36%,w(TiO2)为0.46%~0.58%,w(Al2O3)为15.45%~15.92%,w(Fe2O3)为0.74%~0.90%,w(FeO)为1.67%~1.96%,w(MgO)为0.55%~0.89%,w(Na2O+K2O)为9.01%~9.91%,K2O/Na2O值为1.37~2.15,里特曼指数(σ)为2.77~3.43,碱度指数(AR)为3.13~3.96,指示该类岩石为钾玄岩系列、高钾质、过铝质的A型富碱花岗斑岩;稀土元素总量(∑REE)为(350.11~408.80)×10-6,轻重稀土比值(∑LREE/∑HREE)为11.25~11.44,δ Eu主要集中在0.38~0.44,具有较强的轻重稀土分馏和明显负铕异常、强烈亏损相容元素(Ni、Co、Cr、V、Yb、Eu等)、富集不相容元素(Cs、Rb、Pb、U、Th、Zr、Hf等)、相对亏损Li、Sr等不相容元素以及持有较高的Rb/Sr(0.93~1.31)、Zr/Hf(29.38~35.61)值等特征,揭示原始岩浆来源于以CO2为主的流体交代下地壳部分重熔或以H2O为主的流体交代下地壳部分重熔,岩浆作用过程受到了强烈的碳酸盐混染,并具有提供铜银铅锌成矿流体的属性。鉴于所获该类岩石具有岩浆和热液锆石共伴生的特点,且岩浆锆石的206Pb/238U年龄加权平均值为(146.4±1.6)Ma(MSWD=1.30,n=12)、热液锆石206Pb/238U年龄加权平均值为(143.1±3.9)Ma(MSWD=0.56,n=5),结合前人的研究成果,得出甲乌拉矿床成矿发生在早白垩世初期,与成矿密切的岩浆作用发生在晚侏罗世末,并认证甲乌拉矿床为斑岩型铜-浅成热液铜银铅锌成矿系统;成岩成矿地球动力学背景适值古太平洋板块向欧亚板块俯冲的大陆内部挤压向伸展转换的构造环境,或蒙古—鄂霍茨克洋闭合后造山带碰撞伸展的环境。
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辽宁清河断裂以北新太古代变质表壳岩的发现及其地质意义
刘锦, 刘正宏, 赵辰, 彭游博, 王楚杰, 杨仲杰, 豆世勇
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  497-510.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702114
摘要 ( 176 )   [HTML] ( ) PDF(2048KB) ( 88 )  
通过详实的地质填图,在辽宁开原地区清河断裂以北新发现一套变质表壳岩组合,主要岩性为斜长角闪岩、黑云角闪斜长变粒岩、黑云角闪斜长片麻岩、浅粒岩及角闪石岩的岩石组合,与红透山岩组基本可以对比。岩石地球化学特征表明,其原岩主要为一套中、中基性的火山岩建造,形成于岛弧环境。该套岩石组合普遍发生强烈的构造变形作用,常见构造样式包括透入性片麻理、石香肠构造、变质分异条带、肠状褶皱等一系列的固态流变构造。对该套变质表壳岩组合中的斜长角闪岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,结果表明其形成于(2 524±18)Ma,变质年龄为(2 477±21)Ma,从形成到发生变质相隔约为47 Ma。该套变质表壳岩组合的发现,表明了清河断裂以北也曾存在太古宙结晶基底,清河断裂与寇河断裂之间的区域在构造环境上与清原地区一样,均属于新太古代绿岩带。
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印支地块思茅地区始新统磁倾角偏低现象及其构造意义
安纯志, 杨振宇, 仝亚博, 李晨皓, 王恒, 高亮, 韩志锐, 徐颖超
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  511-525.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702115
摘要 ( 213 )   [HTML] ( ) PDF(2039KB) ( 130 )  
对印支地块思茅地区始新世陆相红层进行古地磁研究,获得勐伴剖面特征剩磁方向为Ds=118.2°,Is=22.1°,k=31.6,α95=10.9°;勐腊剖面特征剩磁方向为Ds=47.6°,Is=22.8°,k=20.2,α95=5.9°。其特征剩磁方向与前人研究结果基本一致。利用Hodych等的磁倾角校正方法得到校正磁倾角为28.4°±4.3°,对前人的数据重新进行E/I统计得到的校正磁倾角值为30.7°,置信区间为[25.4°,35.9°],两种不同方法得到了较一致的结果,思茅地区的古近纪磁倾角显示了一定程度的偏低。E/I磁倾角偏低检验方法在应用时存在一定的局限性,变形微弱地层的古地磁学数据适合进行E/I磁倾角偏低校正,以避免倾伏褶皱或差异性旋转变形作用对E/I磁倾角偏低校正的影响。Hodych等提出的磁倾角校正方法是现今比较可靠的磁倾角校正方法。结合前人印支地块的古地磁研究成果,本次研究结果表明印支地块思茅地区自始新世以来相对于华南板块向南滑移量约500 km。
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地质工程与环境工程
超声波振动下非均匀岩石损伤过程数值模拟与试验
尹崧宇, 赵大军, 周宇, 赵博
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  526-533.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702201
摘要 ( 190 )   [HTML] ( ) PDF(1563KB) ( 91 )  
在振动载荷作用下,岩石内部细观缺陷的发展将导致其宏观力学性能的劣化。为了提高超声波振动碎岩效率,采用数值模拟与实验研究相结合的方法,对超声波振动下岩石内部的损伤过程进行分析;采用有限元与统计技术相结合的方法,建立岩石二维模型,引入损伤增量因子的概念,分析岩石非均匀性对岩石裂纹扩展过程的影响。研究结果表明:1)岩石材料在超声波振动下的损伤过程分为萌生、扩展、贯通3个阶段,随着非均匀系数的增加,岩石原始裂纹的扩展效率逐渐加快。2)损伤因子存在一个临界值,约为0.005 4:当某一时刻岩石的损伤因子低于0.005 4时,损伤增量因子与非均匀系数的响应关系不明显;当损伤因子高于0.005 4时,损伤增量因子随着非均匀系数的增大而急剧增大,此时岩石非均匀性对损伤因子的影响不容忽视。
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基于CFD的高能射流式液动冲击器活塞与缸体密封特性研究
张鑫鑫, 彭枧明, 孙铭泽, 吴冬宇
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  534-541.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702202
摘要 ( 189 )   [HTML] ( ) PDF(1432KB) ( 103 )  
通过计算流体动力学分析与实验室测试,对SC-86H型高能射流式液动冲击器活塞与缸体密封特性进行研究,分析了活塞密封段长度、环状间隙尺寸、活塞往复运动速度、角速度以及活塞外表面螺旋槽螺距与半径等参数对射流式冲击器前后腔之间泄漏量的影响。结果表明:活塞密封段长度、环状间隙尺寸、角速度以及活塞表面螺旋槽螺距均对射流式液动冲击器性能影响较小;活塞运动速度与泄漏量近似成正比例关系;随着活塞螺旋槽半径的增大,泄漏量会明显增大。活塞回程与冲程初期阶段,活塞运动速度较小,活塞处瞬时泄漏量占进入缸体前后腔流体流量的比例较大,使活塞无法快速加速运动,尤其是当活塞杆直径较大时,回程阶段泄漏量对活塞运动的影响更显著,导致冲击器工作性能大幅下降,甚至无法工作。
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三江平原富锦地区浅层地下水水化学特征及其形成作用
董维红, 孟莹, 王雨山, 武显仓, 吕颖, 赵辉
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  542-553.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702203
摘要 ( 142 )   [HTML] ( ) PDF(1702KB) ( 128 )  
三江平原富锦地区是我国重要的产粮基地,农业灌溉对当地地下水水质造成了一定程度的影响,而地下水水质的变化制约着当地农业的发展及居民的饮水安全,因此对三江平原富锦地区地下水水化学特征及其形成作用进行研究具有十分重要的意义。本次研究对浅层地下水及地表水进行采样,运用Gibbs图、离子比例系数、δD和δ18O同位素、克里金插值及反向地球化学模拟等方法,对三江平原富锦地区浅层地下水的水化学形成机制进行了分析。研究结果表明:地下水中TDS、NO3-N质量浓度沿地下水流向呈递增趋势,地下水水化学类型以HCO3-Ca和SO4-Ca为主;硅铝酸盐以及岩盐的风化溶解是研究区地下水中离子的主要来源;溶滤作用、阳离子交替吸附作用和农业施肥、地下水开采等人类活动影响是控制地下水化学特征形成的主要作用。
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吉林西部大安灌区土壤贮水能力空间变异特征及土壤水分有效性
卞建民, 刘彩虹, 杨晓舟
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  554-563.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702204
摘要 ( 141 )   [HTML] ( ) PDF(1721KB) ( 103 )  
为研究吉林西部土壤贮水能力的空间分布特征和水分有效性,以吉林西部大安灌区为研究对象,通过试验测定土壤贮水量及根系区土壤的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型进行水分特征曲线拟合,结合经典统计和地统计分析方法分析土壤贮水量空间变异特征。结果表明:盐碱土和非盐碱土吸持贮水量、滞留贮水量和饱和贮水量的均值之间不存在显著性差异(P>0.05),实际贮水量均值存在显著差异(P<0.05);土壤实际贮水量呈现由西向东、由北向南逐渐升高的变化趋势,且南北方向的空间变异性均高于东西方向的空间变异性;轻度盐碱地、水田和旱田实际有效含水量分别占其最大有效含水量的78.94%、58.28%和56.62%,水分有效性较高,蔬菜地、高粱地、草甸土以及中度和重度盐碱土实际有效含水量占其最大有效含水量的20.83%~27.13%,土壤水分有效性较小;水田、轻度和中度盐碱地的贮水和持水能力强,旱田和蔬菜地土壤贮水能力较强,持水能力中等,而重度盐碱地、高粱地、草甸土等土壤的持贮水能力较弱。研究结果对旱改水工程水资源管理和预防次生盐渍化有重要意义。
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松辽盆地增强型地热系统开发选区评价
鲍新华, 张宇, 李野, 吴永东, 马丹, 周广慧
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  564-572.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702205
摘要 ( 230 )   [HTML] ( ) PDF(1479KB) ( 121 )  
干热岩是一种新型清洁能源,其开发利用区的确定十分重要。笔者首先通过对松辽盆地热源、资源量、导热、聚热、地震活动5个方面资料的收集,提出了松辽盆地增强型地热系统开发选区适宜性评价方法;然后选取8项评价因子,利用ArcGIS 10.2平台将松辽盆地划分为26个评价单元,根据打分法和层次分析法(AHP)求取每个因子的权重;最后,对26个选区进行综合评价,将其分成适宜、较适宜、一般适宜、较不适宜和不适宜5个等级。结果表明:松辽盆地干热岩开发适宜区和较适宜区主要集中在盆地中部的大安—大庆一带,确定的适宜选区范围对今后干热岩开发工作具有一定指导作用。
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酪氨酸酶固定化碳材料对苯酚的生物降解性能
刘娜, 梁刚, 董新维, 祁小丽, 杨悦锁, 叶康, 朴云仙
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  573-579.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702206
摘要 ( 213 )   [HTML] ( ) PDF(1348KB) ( 98 )  
以新型碳材料氧化石墨烯作为载体,利用共价结合方法制备酪氨酸酶固定化氧化石墨烯复合物,并利用该复合物对苯酚进行催化降解,探讨酶的加载特性和酶的催化活性,以及固定化酪氨酸酶催化降解苯酚的最优条件及储存稳定性。通过对固定化酪氨酸酶进行活性和固定量分析后认为:单位质量载体的酶固定量为1.78 mg/mg,单位质量载体的酶活性为1 880.6 U/mg;固定化酪氨酸酶在30 h内对47.06 mg/L苯酚的降解率可达86.3%,降解反应的最优条件为pH=7.0、温度=25℃;固定化酪氨酸酶在4℃条件下30 d后仍保持初始活性的77.7%,其稳定性优于游离酪氨酸酶。另外,在氧化石墨烯上引入磁颗粒,既简化了酶固定流程,又能做到回收利用。
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地球探测与信息技术
基于遗传算法优化的BP神经网络在密度界面反演中的应用
张代磊, 黄大年, 张冲
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  580-588.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702301
摘要 ( 176 )   [HTML] ( ) PDF(1451KB) ( 134 )  
BP神经网络方法在二维密度界面的反演中取得了较好的效果,但在反演三维界面时,由于模型更复杂、参数更多,BP神经网络的收敛速度和反演精度都有一定程度的下降。为了改善反演效果,本文利用遗传算法对BP神经网络的权值、阈值选择过程进行优化,获得了更好的网络模型;并将此模型应用于密度界面模型的反演中,预测误差从上百米减小到数十米,同时迭代计算步数减少了近2/3,有效减少了计算时间,反演结果更准确。利用基于遗传算法优化的BP神经网络反演了法国某地区莫霍面深度,预测相对误差仅为1.8%,取得了较好的应用效果。基于遗传算法优化的BP神经网络在密度界面的反演中具有良好的应用价值和研究前景。
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重力梯度数据协克里金三维反演确定岩脉倾向
高秀鹤, 黄大年, 孙思源, 于平
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  589-596.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702302
摘要 ( 203 )   [HTML] ( ) PDF(1442KB) ( 94 )  
采用协克里金法处理重力或重力梯度数据反演地下3D密度时,岩脉倾角的先验信息是否合理决定了反演结果的好坏。为了使协克里金法在先验信息不充足时也能得到理想的反演效果,我们提出角度扫描的方法来获取岩脉倾角信息:在保持其他反演参数不变的前提下,假设模型的倾斜角度未知,每次引入不同角度进行协克里金反演,再根据先验信息剔除不合理密度值,得到密度分布;统计预测数据与测量数据拟合残差的标准差,根据极小值对应的角度估计岩脉的倾角。本文基于4种不同倾斜角度(0°,45°,90°,135°)岩脉模型的重力梯度垂直分量Tzz验证方法有效性,都能够准确地估计出岩脉倾斜角度。这使得协克里金法在岩脉倾角未知的情况下,也能得到较好的反演结果。
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有限长导线源频率测深有限内存拟牛顿一维反演
翁爱华, 刘佳音, 贾定宇, 杨悦, 李建平, 李亚彬, 赵祥阳
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  597-605.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702303
摘要 ( 194 )   [HTML] ( ) PDF(1338KB) ( 103 )  
本文采用有限内存拟牛顿法实现有限长导线源频率测深阻抗响应数据的一维反演。水平层状介质有限长导线源阻抗频率响应由基于虚界面法获得的地表水平正交电场和磁场计算得到;一维反演优化问题的求解利用有限内存拟牛顿法,结合光滑模型约束,直接对阻抗的频率响应数据进行反演。在反演过程中,正则化参数的调整采用目标函数自适应技术。反演模型剖分为多层,各层厚度自地表按比例增加。反演从均匀半空间开始,终止条件为目标函数相对变化小于10-4。分别对理论模型和实际数据进行了反演模拟。为考察反演的稳定性,还对理论数据添加10%随机噪声后进行了反演。数值计算结果表明:有限内存拟牛顿方法可以用于有限长导线源频率测深阻抗频率响应的反演;该反演方法对初始模型的依赖性弱,从均匀半空间模型出发基本可以恢复到真实模型;反演初期收敛较快,后期收敛速度变慢,反演结束一般需要迭代40次左右。噪声数据反演结果表明,随机噪声对反演结果影响不大,说明有限内存拟牛顿法具有较好的抗干扰能力。本文研究成果给出了可控源电磁数据反演的一种新方法;同时,利用本文的研究成果,可以为二维或三维反演建立合适的初始模型。
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基于岩石物理模型的页岩孔隙结构反演及横波速度预测
逄硕, 刘财, 郭智奇, 刘喜武, 霍志周, 刘宇巍
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  606-615.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702304
摘要 ( 242 )   [HTML] ( ) PDF(1487KB) ( 143 )  
准确预测储层的等效孔隙纵横比对页岩储层岩石物理建模及横波速度预测具有重要意义。为分析页岩储层孔隙纵横比及预测横波速度,提出了基于岩石物理模型的页岩孔隙纵横比反演及横波速度预测方法。本文首先通过岩石物理模型建立岩石的纵、横波速度与孔隙纵横比、孔隙度和矿物组分等参数之间的定量关系,寻找最佳孔隙纵横比;然后通过使理论预测与实际测量的纵波速度之间误差达到最小的方式反演孔隙纵横比,并以此为约束预测横波速度。实际测井数据反演结果表明,龙马溪组页岩地层的孔隙纵横比稳定,而围岩的孔隙纵横比变化范围较大;说明与围岩相比,页岩的孔隙结构更为稳定。同时,预测得到的页岩横波速度与实测横波速度的误差较小,另外对于缺少矿物组分资料的页岩层段,用平均矿物组分预测得到的横波速度误差仍较小;说明与矿物组分相比,龙马溪组页岩的纵、横波速度对孔隙纵横比参数更敏感。综上所述,利用该方法可预测到较为准确的等效孔隙纵横比和横波速度。
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辽西葫芦岛东部表层调查方法比对实验
葛利华, 姜弢, 徐学纯, 贾海青, 杨志超
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  616-625.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702305
摘要 ( 141 )   [HTML] ( ) PDF(1503KB) ( 95 )  
地震勘探中,近地表的不均匀性给激发、接收和静校正等工作带来较大困难。辽西葫芦岛东部地表地质条件复杂,浅表层速度及厚度差异大,表层调查工作直接影响到地下介质成像效果。为使该地区首次进行的地震勘探能够获取准确的静校正量数据、给井深设计提供依据、研究适合该区域的表层调查方法,同时为满足国家深部探测项目对实验方法比对研究的需求,结合小折射、地面微测井和井中微测井三种表层调查方法的工作原理,在该工区分别应用三种方法做同点比对实验,分析了不同调查方法的适用性及精确度。结果表明,三种方法得到的结果与岩性录井结果一致,均能有效探测高速层埋深,指导井深设计,其中:小折射成本较低,适合地面较平坦区段,虽然不够精细,但能够准确找到高速层,可用于井深设计或作为微测井方法的补充;地面微测井适合山高无水或者造山破碎带造成钻井严重漏水的地区,需要井中检波器与大地良好耦合;井中微测井最为精确,探测层位更为精细,能分辨更多层位,与岩性录井结果最接近,在静校正量获取方面具有明显优势。通过三种表层调查的比对,分析了不同方法的适用范围,为该工区选择合适的表层调查方法及方法参数选取提供依据,同时为其他地表复杂区域进行表层调查提供参考。
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基于随机孔隙网络模拟的渗透率应力敏感机理
阳建平, 刘志斌, 喻晓琳, 陶正武, 徐鹏, 李志强
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  626-632.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702306
摘要 ( 178 )   [HTML] ( ) PDF(1356KB) ( 85 )  
储层岩石物性应力敏感研究主要停留在实验测试与数据处理方法上,无法通过单一形状孔隙的理论模型从机理上得到解释;因此,本研究基于随机孔隙网络模型实现渗透率应力敏感感机理解释。以逾渗理论、水电相似原理、Kirchoff定律为理论基础,采用迭代法,基于QT Creator平台编程生成了三维随机孔隙网络模型,并对无因次半径与有效应力的关系进行了模拟。模拟结果表明:纵横比越小,无因次半径受到有效应力的影响越明显。因此,通过网络模型建立渗透率与有效应力关系,能够实现渗透率应力敏感的机理解释。
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阵列式探地雷达信号极化场特征
习建军, 曾昭发, 黄玲, 崔丹丹, 王者江
吉林大学学报(地球科学版). 2017 (2):  633-644.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.201702307
摘要 ( 196 )   [HTML] ( ) PDF(1809KB) ( 118 )  
阵列式观测是探地雷达系统研制和新型探测方法的一个重要发展趋势,而同形多源并发地下目标响应特征分析成为系统研制和数据处理研究的基础和前提。阵列式天线的多源并发信号及目标反射信号存在复杂的极化特性,但同时也包含更多目标特征的响应信息。本文针对基于似平面波探地雷达系统,分析了目标体在极化平面波照射下的响应特征,从多极化信号角度分析典型地下目标体形态特征;并采用时域有限差分正演分析方法,通过对阵列天线接收到的数据沿时间轴进行积分来获得目标在地表投影的分布情况,分析了一维及二维分布的收发天线阵列对目标的检测。研究成果表明,多极化综合特征分析能够有效改善目标检测的稳定性,提高目标响应信号的信噪比,减弱天线方向图和目标散射截面闪烁对数据剖面的影响,降低数据处理和解释的难度。
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