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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
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2023年, 第53卷, 第4期 刊出日期:2023-07-26
上一期   
地质与资源
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 (4):  1001-1015.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220104
摘要 ( 131 )   [HTML] ( ) PDF(11207KB) ( 252 )  
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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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 (4):  1016-1032.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220105
摘要 ( 87 )   [HTML] ( ) PDF(25421KB) ( 120 )  
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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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 (4):  1033-1047.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220058
摘要 ( 88 )   [HTML] ( ) PDF(18875KB) ( 177 )  
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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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 (4):  1048-1065.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230001
摘要 ( 97 )   [HTML] ( ) PDF(53875KB) ( 164 )  
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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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 (4):  1066-1074.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230018
摘要 ( 104 )   [HTML] ( ) PDF(7656KB) ( 132 )  
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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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 (4):  1075-1089.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210194
摘要 ( 119 )   [HTML] ( ) PDF(24195KB) ( 154 )  
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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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 (4):  1090-1116.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220321
摘要 ( 92 )   [HTML] ( ) PDF(49850KB) ( 224 )  
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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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 (4):  1117-1131.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220114
摘要 ( 109 )   [HTML] ( ) PDF(20751KB) ( 170 )  
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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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 (4):  1132-1148.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210358
摘要 ( 109 )   [HTML] ( ) PDF(19555KB) ( 215 )  
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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地质工程与环境工程
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 (4):  1149-1162.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210382
摘要 ( 161 )   [HTML] ( ) PDF(5927KB) ( 283 )  
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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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 (4):  1163-1163.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220011
摘要 ( 96 )   [HTML] ( ) PDF(12624KB) ( 128 )  
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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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 (4):  1175-1184.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210403
摘要 ( 83 )   [HTML] ( ) PDF(9349KB) ( 121 )  
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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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 (4):  1185-1194.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220042
摘要 ( 86 )   [HTML] ( ) PDF(5833KB) ( 95 )  
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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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 (4):  1195-1203.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220055
摘要 ( 85 )   [HTML] ( ) PDF(13174KB) ( 123 )  
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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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 (4):  1204-1215.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220142
摘要 ( 90 )   [HTML] ( ) PDF(23033KB) ( 197 )  
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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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 (4):  1216-1227.  DOI: doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20230049
摘要 ( 52 )   [HTML] ( ) PDF(8419KB) ( 87 )  
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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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 (4):  1228-1237.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210369
摘要 ( 100 )   [HTML] ( ) PDF(10000KB) ( 121 )  
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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地球探测与信息技术
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 (4):  1238-1238.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230010
摘要 ( 210 )   [HTML] ( ) PDF(28797KB) ( 169 )  
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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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 (4):  1250-1261.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220221
摘要 ( 123 )   [HTML] ( ) PDF(5044KB) ( 78 )  
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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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 (4):  1262-1274.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220143
摘要 ( 105 )   [HTML] ( ) PDF(17189KB) ( 162 )  
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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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 (4):  1275-1275.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210046
摘要 ( 119 )   [HTML] ( ) PDF(16665KB) ( 218 )  
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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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 (4):  1288-1300.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220215
摘要 ( 100 )   [HTML] ( ) PDF(17171KB) ( 146 )  
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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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 (4):  1301-1312.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220239
摘要 ( 104 )   [HTML] ( ) PDF(9183KB) ( 119 )  
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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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 (4):  1313-1322.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220197
摘要 ( 210 )   [HTML] ( ) PDF(13416KB) ( 236 )  
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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