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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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2023年, 第53卷, 第5期 刊出日期:2023-09-26
上一期   
地质与资源

川南长宁地区下古生界五峰组—龙马溪组一段页岩岩相与含气性特征

单玄龙, 邢健, 苏思远, 李昂, 赵振铎, 杨钦, 李雪松, 井翠, 张家浩, 孙越
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1323-1337.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210386
摘要 ( 1619 )   [HTML] ( ) PDF(19492KB) ( 106 )  

页岩岩相的研究是页岩气地质评价与选层的基础性工作。本文以四川盆地长宁地区五峰组—龙马溪组一段为研究对象,利用露头、钻井和测井资料,结合岩矿、薄片和地球化学数据分析,对页岩的矿物组成、岩相特征及其对含气性的影响进行了系统研究,确定有利岩相,刻画长宁地区页岩岩相的空间分布特征。研究表明:该区共发育黏土质硅质混合页岩、混合质页岩、硅质页岩、钙质硅质混合页岩和钙质页岩等5种岩相;纵向上,由下至上碳酸盐岩矿物体积分数逐渐降低,黏土矿物体积分数逐渐增加,岩相呈钙质硅质混合页岩—硅质页岩—黏土质硅质混合页岩过渡。研究区的沉降中心位于长宁地区东北部,在横向上硅质页岩岩相的厚度表现为由西南至东北呈增大的趋势。硅质页岩具有高生物成因φ(硅质)、高w(TOC)、高脆性及高孔隙结构参数等特征,因此含气性最好;而黏土质硅质混合页岩中黏土矿物虽能通过成岩转化生成次生孔隙,但其塑性较高,孔隙受压实作用难以保存。此外,较高的塑性导致页岩裂缝不发育,进一步降低了储层物性,黏土质硅质混合页岩含气性较差。


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超低渗储层微观孔隙结构及剩余油分布特征——以吴起油田白豹地区长4+5为例
熊安亮, 程国峰, 李东涛, 丁维盼, 刘宇羲, 陈刚, 杨磊, 袁耀利, 朱玉双, 刘林玉
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1338-1351.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220158
摘要 ( 1563 )   [HTML] ( ) PDF(35842KB) ( 96 )  

储层的微观孔隙结构定性定量表征可以为油藏后期高效开发奠定地质基础。本次研究利用铸体薄片、扫描电镜、高压压汞等实验手段,对吴起油田白豹地区长4+5超低渗储层的微观孔隙结构进行表征,并建立起研究区孔隙结构划分标准。在此基础上,制作真实砂岩模型,通过油水两相渗流实验反映孔隙结构好坏,通过微观可视化油水驱替实验对不同孔隙结构水驱后微观剩余油存在类型及成因进行分析。结果表明:Ⅰ类孔隙结构组合类型为粒间孔-溶孔,油水两相渗流特征最好,水驱后微观剩余油主要以小面积连片簇状形式存在,驱油效率为35%;Ⅱ类孔隙结构组合类型为溶孔-残余粒间孔,油水两相渗流特征接近Ⅰ类,储渗能力及水驱效果最好,驱油效率为43%,水驱后微观剩余油主要以簇状、环状形式存在;Ⅲ类孔隙结构组合类型为晶间孔-溶孔,其物性最差,油水两相渗流特征最差,驱油效率仅为21%,水驱后微观剩余油以连片簇状形式存在。研究区成岩作用及孔隙中的填隙物含量主要影响孔隙结构发育,从而影响不同孔隙结构在水驱过后的微观剩余油分布。

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油源断裂向砂体转换输导油气形式分布部位预测方法——以歧口地区港东断裂砂一下亚段为例

张金宝
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1352-1361.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230111
摘要 ( 1530 )   [HTML] ( ) PDF(11060KB) ( 22 )  

港东断裂是歧口凹陷北部的一条重要的控藏断裂。为了研究歧口凹陷港东断裂位置的沙一下亚段油气分布规律,根据转换输导油气形式分两种情况研究:通过港东断裂在沙一下亚段内输导部位、沙一中亚段区域性泥岩盖层封闭部位和沙一下亚段连通砂体分布部位,取三者重合部位预测港东断裂向沙一下亚段砂体完全转换输导油气形式的分布部位;通过港东断裂在沙一下亚段内输导部位、沙一中亚段区域性泥岩盖层不封闭部位、沙一下亚段连通砂体分布部位和上覆明化镇组区域性泥岩盖层封闭部位,取四者重合部位预测港东断裂向沙一下亚段砂体部分转换输导油气形式的分布部位。结果表明:港东断裂向沙一下亚段砂体完全转换输导油气形式分布部位主要为其东部和西部,而部分转换输导油气形式分布部位主要为其中部,少量分布在其东部局部。港东断裂向沙一下亚段砂体完全和部分转换油气形式分布部位控制了港东断裂位置的沙一下亚段内油气在整条断裂内的分布。


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湘中南地区中奥陶统烟溪组黑色页岩地球化学特征与有机质富集

蔡灵慧, 余烨, 郭建华, 黄俨然, 郭原草
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1362-1379.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220171
摘要 ( 1510 )   [HTML] ( ) PDF(16387KB) ( 48 )  

为了研究湘中南地区中奥陶统烟溪组富含有机质的黑色细粒岩系的地球化学特征与富集模式,选取了宁远棉花坪(MHP)、双牌何家洞(HJD)、全州沙子塘(SZT)等剖面,测试样品的有机质丰度并对其主量、微量和稀土元素进行地球化学元素分析。结果表明:湘中南地区中奥陶统烟溪组有机地球化学指标较好,SiO2质量分数高,属于优质烃源岩;黑色页岩有机质丰度比较高,w(TOC)平均值为2.12%,普遍高于2%,脆性矿物体积分数在50%以上,具有很好的生气能力。烟溪组内发育的大量硅质层主要为沉积成因,氧化还原参数U/Th,V/(V+Ni)等指标指示水体整体为贫氧的还原环境,烟溪组时期生产力较高;陆源物质输入、氧化还原环境、海平面相对变化和古生产力等方面因素共同影响着有机质的富集,烟溪组页岩有机质的富集主要受控于缺氧环境,属于“深水滞留盆地”的富集模式。


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贵阳奥陶系湄潭组海林檎Hemicosmitoid和Glyptocystitoid多样性及古地理分布

李佳乐, 兰天, 王约
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1380-1390.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220017
摘要 ( 1544 )   [HTML] ( ) PDF(21823KB) ( 96 )  

棘皮动物是最原始的动物门类之一,其多样性及古地理分布对于研究多细胞动物的起源和早期演化至关重要。本文对贵阳乌当地区湄潭组棘皮动物化石进行整理,进行了系统古生物学鉴定,并统计了奥陶纪海林檎属种的古地理分布情况。结果表明:其萼板来自于海蕾亚门(Blastozoa)孔菱海林檎目(Rhombifera)中的雕刻海林檎超科(Glyptocystitoida)和半海林檎超科(Hemicosmitoida),奥陶纪海林檎存在湄潭组Polycosmites和Macrocystella属。这一发现增加了海林檎化石的新地点和新层位记录,扩大了其在扬子板块的层位和生物古地理分布范围,同时也揭示了贵阳乌当地区棘皮动物的多样性,提供了早奥陶世棘皮动物辐射演化的新信息。


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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 (5):  1391-1402.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220130
摘要 ( 1579 )   [HTML] ( ) PDF(18353KB) ( 114 )  

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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河北秦皇岛驻操营剖面寒武系张夏组均一石生物丘沉积特征
朱一丹
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1403-1416.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220043
摘要 ( 1564 )   [HTML] ( ) PDF(50358KB) ( 25 )  

河北秦皇岛驻操营剖面寒武系张夏组顶部强迫型海退体系域集中发育一套数十米厚的均一石生物丘,指示这些均一石形成于浅海、高能环境。通过野外考察及镜下观察,分析该区均一石的形成机制及沉积环境。结果表明:均一石生物丘为灰白色致密均一的块状泥晶灰岩,无明显宏观构造,直接覆盖在下部叠层石生物丘之上。在显微镜下,均一石由致密泥晶和少量微亮晶构成。其中,致密泥晶中发现多样化的钙化蓝细菌鞘化石,包括基座菌(Hedstroemia)、附枝菌(Epiphyton)、肾形菌(Renalcis)以及葛万菌(Girvanella),表明均一石形成于微生物复杂的代谢作用及诱发碳酸盐原地沉淀作用。更为特别的是,均一石中可见底栖鲕粒和白云石晶体,表明在富营养条件下,其产出过程中较为明显的与球状微生物膜钙化作用相关的显微组构以及白云石选择性表达。均一石自命名以来相关实例并不多,秦皇岛张夏组中均一石生物丘为了解均一石的形成机制与沉积环境提供了一个典型实例。

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火山喷发间歇期沉积岩层古沉积环境的地球化学示踪与判别

张桓, 陈亚军, 伍宏美, 马强
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1417-1436.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210289
摘要 ( 1678 )   [HTML] ( ) PDF(24755KB) ( 54 )  

火山喷发堆积保存期古地理环境(陆上、水下)是影响火山岩油气储层发育的关键因素之一。基于火山喷发间歇期薄层沉积岩层具有沉积特征,其蕴含的微量元素地球化学特征与沉积期的氧化-还原环境密切相关,对古地理环境具有重要的指示意义。因此,通过火山喷发间歇期薄层沉积岩层岩心微量元素分析,可间接判断同一地质时期火山岩的堆积保存古地理环境(陆上、水下)。以新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统哈尔加乌组火山喷发间歇期薄层泥岩、粉砂岩等沉积岩层为实例,通过泥岩、粉砂岩等岩心主、微量元素分析,采用总结归纳的U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co、V/Sc、V/(V+Ni)、Cu/Zn、Fe3+/Fe2+、Sr/Ba、V/Zr和B/Ga等11项用以示踪判识细粒沉积物沉积古环境的主、微量元素地球化学参数图版标准,判断哈尔加乌组火山喷发间歇期沉积岩层沉积期的氧化-还原环境,从中推断哈尔加乌组火山岩喷发堆积保存时的古地理环境(陆上、水下)信息。对哈尔加乌组火山喷发间歇期泥岩、炭质泥岩和粉砂岩在纵向上演化特征类似的V/(V+Ni)、V/Sc、Sr/Ba、V/Cr、V/Zr、Cu/Zn和B/Ga等7类微量元素地球化学参数指标研究表明,泥岩、炭质泥岩和粉砂岩等沉积岩层主要沉积于水下还原环境以及滨浅湖频繁水、陆过渡环境;推断与其同一地质时期的火山岩主要喷发堆积保存于水下环境,也存在频繁水、陆过渡复杂沉积成因环境。


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黑龙江省团结沟浅成低温热液金矿床成因——锆石U-Pb定年、元素地球化学和Hf-S-Pb-He同位素证据

何军成, 刘军, 李小伟, 王晓彤, 孙鹏
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1437-1466.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210387
摘要 ( 1651 )   [HTML] ( ) PDF(33639KB) ( 105 )  

团结沟金矿床位于黑龙江省中部嘉荫县境内,是我国东北地区最大的浅成低温热液型金矿床。本文对与成矿有关的花岗闪长斑岩和花岗斑岩进行了系统的岩相学、锆石U-Pb定年、全岩主量和微量元素、LA-ICP-MS锆石原位微量元素、Hf同位素、LA-ICP-MS原位S同位素及矿石的载金矿物黄铁矿Pb-He同位素研究。结果表明:花岗闪长斑岩和花岗斑岩的锆石U-Pb年龄分别为(105.9±1.1)和(102.3±1.2)Ma,属于钙碱性-高钾钙碱性系列岩石;两者呈现富集轻稀土元素和Rb、K等大离子亲石元素,亏损P、Ti、Nb、Ta等高场强元素特征;花岗闪长斑岩中锆石Ce4+/Ce3+值为165~656(均值为322)、Ti饱和温度为605~715 ℃(均值为658 ℃),花岗斑岩中锆石Ce4+/Ce3+值为359~868(均值为480)、Ti饱和温度为606~680 ℃(均值为646 ℃);两者的锆石εHf (t)值分别为6.9~8.1和5.6~8.2;黄铁矿的δ34S值为-7.8‰~-0.2‰,均值为-3.5‰,普通铅同位素比值206Pb/204Pb值为18.160~18.399、207Pb/204Pb值为15.538~15.590、208Pb/204Pb值为38.135~38.340;黄铁矿中流体包裹体R/Ra值为0.75~1.23。综合研究表明:与成矿密切相关的岩浆为同源结晶岩浆演化产物,岩浆就位发生在早白垩世,初始岩浆可能来源于古太平洋板片俯冲背景下年轻下地壳物质部分熔融的产物,形成过程中混合部分幔源物质;成矿流体来自深源岩浆,具有壳-幔混源特征(地壳为主,地幔流体占8.23%~13.62%),花岗斑岩更高的氧逸度和更低的岩浆结晶温度为金富集过程和良好的运移提供了基础,有利于大规模金矿化。


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西藏格玛铅多金属矿床的发现、地质特征、年代学与成矿地质背景

岳国利, 李敏, 翟文建, 杨长青, 吕国娟, 赵焕,
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1467-1482.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220109
摘要 ( 1707 )   [HTML] ( ) PDF(10405KB) ( 33 )  

格玛铅多金属矿床是2010年由笔者团队发现的矿床,也是目前在班公湖—怒江成矿带东段发现的唯一一处中型富铅锌银多金属矿床。该矿床大地构造位置处于昂龙岗日—班戈—腾冲岩浆弧带的东段,矿体均呈脉状产于早白垩世花岗闪长岩体外接触带围岩中,矿体产出的形态、位置严格受近东西向和北西向两组断裂构造控制,赋矿围岩为中侏罗统马里组(角岩化)砂岩、粉砂岩。本文通过对格玛铅多金属矿床地质特征的阐述和对矿床岩矿石地球化学、花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学的研究,分析了矿床的成矿物质来源、成矿时代与成矿地质背景,探讨了矿床的成矿作用,并初步建立了班公湖—怒江成矿带东段铅锌银多金属矿床的成矿地质模型。结果表明:区内花岗闪长岩具有低硅、高铝、相对富钾主量元素特征,为板块碰撞前俯冲阶段岩浆作用的产物;花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果为(119.86±0.45)Ma,表示其成岩时代为早白垩世;花岗闪长岩与矿石、围岩的稀土元素特征均表现为轻稀土元素富集、重稀土元素亏损、Eu负异常,暗示三者在成因上具有一定联系;与中国陆壳丰度值相比,花岗闪长岩中Pb、Ag分别属较富集和强富集元素,Zn属亏损元素,马里组变质粉砂岩中Pb、Ag属极强富集元素,Zn属强富集元素。该矿床成矿物质不仅来源于花岗闪长岩,同时也有围岩马里组中成矿物质大量的加入,成矿物质来源具有明显的“双源性”特征,矿床形成于班公湖—怒江洋盆闭合前的岛弧环境,成矿时代为早白垩世,矿床成因类型为岩浆期后热液型矿床。


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海南岛原特提斯洋演化——来自安山岩年代学和地球化学证据

杜宇晶, 周云, 刘希军, 蔡永丰, 宋宏星, 赵永山
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1483-1498.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210399
摘要 ( 1683 )   [HTML] ( ) PDF(13892KB) ( 76 )  

海南岛位于太平洋板块、印度—澳大利亚板块以及欧亚板块结合部位,是研究板块构造演化历史的理想地区。为探讨海南岛早古生代时期的地质演化特征,本文对海南岛西北部地区分布的安山岩进行了详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和原位Hf同位素研究。年代学研究结果显示,2个安山岩样品的形成年龄分别为(448±5)和(447±11)Ma,时代为晚奥陶世,表明海南岛发育早古生代时期的火山作用。锆石Hf同位素研究显示,安山岩样品的εHf(t)变化于-16.48~5.22之间,对应的二阶段模式年龄TDM2为2 030~953 Ma。结合相关区域地质资料,表明这些安山岩是玄武质岩浆和长英质岩浆混合作用的产物,它们的形成与原特提斯洋壳的俯冲作用有关。


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地质工程与环境工程

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 (5):  1499-1509.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220231
摘要 ( 1643 )   [HTML] ( ) PDF(5517KB) ( 118 )  
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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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 (5):  1510-1520.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220050
摘要 ( 1599 )   [HTML] ( ) PDF(7415KB) ( 120 )  

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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埕宁隆起区寒武系—奥陶系岩溶热储资源评价

冯波, 刘曦遥, 王学鹏, 冯守涛, 刘帅, 崔振鹏
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1521-1533.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220057
摘要 ( 1638 )   [HTML] ( ) PDF(10129KB) ( 42 )  

为进一步探究山东埕宁隆起区域内热储资源量,制定合理可持续的开发方案,为地热资源的进一步勘探和综合开发提供科学依据,本次研究结合野外地质调查测试结果及以往成果资料,分析了区内地热流体成因,并采用热储法与综合指数法,对寒武系—奥陶系岩溶热储进行资源量估算及开发前景分析。结果表明:区内寒武系—奥陶系岩溶热储可利用地热资源量为1.97×1019 J,折合标准煤6.72×108 t;地热流体年均可采量为29 777.40 万m3/a;具备未来开采条件的区域面积为1 538.29 km2,占岩溶热储总面积的86.18%。区内寒武系—奥陶系岩溶热储具有较高的开发利用潜力,应加大勘查力度,推进开发利用进程。


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雄安新区容城地热田碳酸盐岩热储采灌数值模拟

马峰, 高俊, 王贵玲, 刘桂宏, 余鸣潇, 赵志宏, 刘金侠
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1534-1548.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220004
摘要 ( 1663 )   [HTML] ( ) PDF(16653KB) ( 86 )  

采灌均衡是水热型地热资源可持续开发利用的有效模式。为了模拟不同采灌情景下热储的温度与压力响应,为地热资源可持续开发提供理论支撑,本文采用数值模拟技术建立了雄安新区容城地热田蓟县系碳酸盐岩热储的数学模型。首先利用 COMSOL软件对300 km2区域内已有地热井的开采数据进行了数值模拟,模拟结果与监测数据吻合较好。然后在此基础上,对单井开采模式下蓟县系热储未来50 a内温度场和压力场变化趋势进行了预测;并针对热储水位下降趋势制定了回灌方案,分析了不同井间距对热储温度场和压力场的影响程度。结果表明:无回灌开采模式下,在40 a左右,水位埋深降低至150 m,每年水位下降约1.13 m;采用“一采一灌”方案的对井系统,在井间距分别为600、800和1 000 m 3种情况下,增大井间距虽然减少了布置的对井数量,但是延长了热突破时间,增加了开采量,从而可以开采更多的热量。在实际工程中应通过数值模拟方法优化对井间距,保证开采量的增加同时延长热突破时间,以开采更多的热量。


  


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海泡石改性土-膨润土泥浆阻截墙阻截地下水重金属阳离子污染

赵勇胜, 戴贞洧
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1549-1559.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210401
摘要 ( 1634 )   [HTML] ( ) PDF(7620KB) ( 89 )  

为探究海泡石的添加对土-膨润土泥浆阻截墙材料的施工和易性、渗透性,以及对地下水重金属阳离子污染阻截性的影响,采用天然海泡石对土-膨润土泥浆阻截墙改性,并以铅污染为代表,进行了坍落度实验、渗透实验和吸附实验。结果表明:添加海泡石不会对土-膨润土-海泡石阻截材料施工和易性造成太大影响,海泡石掺量从0增加至30%,满足目标坍落度要求的含水率仅增加1%;在实验掺量范围内海泡石对泥浆阻截材料渗透性能的影响较小,材料渗透系数均小于10-7 cm/s,能够满足工程要求;材料对Pb2+的吸附是以化学吸附为主的吸附过程,海泡石掺量分别为0、5%、10%和20%时,泥浆阻截材料对Pb2+的吸附量依次为89.73、112.52、140.85、183.40 mg/g,温度降低,阻截材料吸附量也随之减少。在铅污染液的作用下,土-膨润土-海泡石阻截材料渗透系数逐渐上升,海泡石的存在能够延缓Pb2+对该阻截材料的侵蚀;渗出液pH和Pb2+质量浓度变化表明,在实验时间内阻截材料仍然起着阻截作用。

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柴达木盆地马海盐湖地下卤水地球物理探测及应用

赵全升, 孔智涵, 胡舒娅, 张建伟
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1560-1572.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220073
摘要 ( 1638 )   [HTML] ( ) PDF(25429KB) ( 24 )  

柴达木盆地盐湖地区地下卤水资源储量丰富,含卤水层具有孔隙度较小、非均质、各向异性较强及富卤水性能差异较大等特征。为精准探测马海盐湖地下卤水富集区域,获取盐岩分布密度差异性变化区间,针对柴达木盆地马海盐湖地区特有的盐岩介质、晶间高矿化度卤水,以及孔隙储卤、裂隙与断层控卤等多种储卤模式并存的地质条件,采用了包括抽水试验和高精度重力探测法、音频大地电磁探测法、高分辨率地震探测法的多尺度、多种物探方法对结晶盐层与富卤水地层进行了探测。抽水试验的结果表明, K12、K13、K14等井组所处的卤水富集区Ⅰ出水量为37 297 m3/d, T1、K1、K4等井组所处的卤水富集区Ⅱ出水量为35 736 m3/d;基于抽水试验和多种地球物理探测信息集成技术,确定了两处可实现持续与稳定开采的地下卤水富集区域,并刻画其地层结构与地质构造。


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地球探测与信息技术

基于Debye模型的时间域航空电磁激电效应正演模拟

张鑫崇, 殷长春
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1573-1581.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220244
摘要 ( 2499 )   [HTML] ( ) PDF(3666KB) ( 60 )  

时间域航空电磁法是一种高效的地球物理勘查方法。由于激电效应的存在,晚期道电磁数据经常会出现符号反转现象。此时,传统的不考虑激电效应的成像和反演方法无法恢复地下真实电性结构,因此需要开发含激电效应的电磁正反演模拟技术。本文提出了一种基于非结构有限元的时间域航空电磁激电效应三维正演算法。为描述介质的激电效应,引入Debye模型,利用频时转换将其变成时间域导数形式,进而采用无条件稳定的二阶后推欧拉方法进行时间离散。之后,采用基于非结构四面体网格的矢量有限元法,对麦克斯韦方程进行空间离散,实现含激电效应的时间域航空电磁正演问题求解。通过与均匀半空间模型的一维半解析解进行对比,验证了该算法的准确性。最后,计算了半空间和三维地质体具有不同极化条件时的电磁响应,发现可以根据航空电磁响应曲线的衰减特征,有效识别围岩及异常体的极化特征。此外,激电参数对时间域航空电磁系统的影响特征研究表明,地质体电阻率越高或者充电率越强,极化效应影响越严重。


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基于联合加速近端梯度和对数加权核范数最小化的地震数据重建

杨帆, 王长鹏, 张春霞, 张讲社, 熊登
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1582-1592.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220305
摘要 ( 2491 )   [HTML] ( ) PDF(18003KB) ( 68 )  

由于地表障碍或经济限制,采样的地震数据通常是不完整的,因此地震数据重建是地震研究中的一个重要课题。本文提出一种基于联合加速近端梯度和对数加权核范数最小化的地震数据重建方法。首先通过纹理块算子对原始地震数据进行低秩预处理,然后使用加速近端梯度算法对低秩地震数据进行初步重建,最后提出对数加权核范数算法,用该算法解决优化问题并重建缺失数据。合成地震数据和真实地震数据对比实验结果表明,相比于奇异值阈值、加权核范数以及基于最大化最小化框架的非凸对数和函数算法,本文算法的重建结果在定量和定性分析上均有提升:在40%缺失率合成数据集上的信噪比为26.135 7 dB,重建误差为6.789 4;在30%缺失率Mobil Avo Viking Graben Line 12数据集上的信噪比为17.247 8 dB,重建误差为4.762 5;在60%缺失率Netherlands F3数据集上的信噪比为26.058 1 dB,重建误差为7.464 1。


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基于DeCNN的逆时偏移低频噪声压制方法

万晓杰, 巩向博, 成桥, 于明浩
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1593-1601.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220251
摘要 ( 2470 )   [HTML] ( ) PDF(14060KB) ( 44 )  

逆时偏移由于其高分辨率的成像效果而得到广泛应用。但双程波动方程波场延拓在互相关成像条件下会产生较强的低频噪声,影响成像质量。本文构建基于U-Net的卷积-反卷积神经网络(DeCNN)压制逆时偏移中的低频噪声。以含低频噪声的震源归一化成像结果作为训练数据,以Laplace滤波结果作为标签,基于数据驱动获得神经网络模型。模型试算和迁移学习对比结果表明,DeCNN有较好的去噪效果,相比于U-Net,其在迁移的SEG/EAGE标准盐丘模型和Marmousi模型上均有更好的噪声压制效果。与常规上下行波分离的低频噪声压制方法相比,DeCNN在训练完成后,将震源归一化成像结果输入网络中,可以在数秒内输出高分辨率成像结果,效率远高于常规波场分离低频噪声压制方法,并且在噪声压制效果方面具有一定优势。




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基于CV-XGBoost的水下分流河道砂体厚度预测及应用

白青林, 刘烜良, 张军华, 王福金, 刘中伟, 焦红岩
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1602-1610.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220258
摘要 ( 2451 )   [HTML] ( ) PDF(5435KB) ( 36 )  

针对水下分流河道砂体单层厚度薄,叠置、交叉严重,横向非均质性强,井震关系一致性不好等问题,研究了一种基于交叉验证的极限梯度提升(CV-XGBoost)储层厚度预测方法。先用相关分析与多重共线性评价去除冗余属性,然后进行模型训练与参数集寻优,最后用验证集进行厚度预测。结果表明:1)对于较少样本的储层预测,有必要做交叉验证,以提高储层预测精度;2)XGBoost用具有二阶偏导的正则项来控制模型收敛进度,预测精度好于常规的LASSO(least absolute shrinkage and selection operator)回归、GBDT(gradient boosting decision tree)和SVM(support vector machine)方法;3)验证集占比较低的储层预测可用来了解砂体宏观展布,较高的验证集占比则有助于提高砂体描述的精度;4)本研究区平均振幅、平均能量、弧长、主频为厚度预测贡献度较大的属性。

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松辽盆地中央坳陷区储层岩性智能识别方法

王婷婷, 孙振轩, 戴金龙, 姜基露, 赵万春
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1611-1622.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220304
摘要 ( 2492 )   [HTML] ( ) PDF(6115KB) ( 105 )  

岩性信息的识别分类对油气储层分类以及储层岩石可压性评价具有重要意义。本文根据对深度学习网络U-Net进行改进,结合松辽盆地中央坳陷区实验数据进行对比和验证,提出了一种更适合测井数据的特征注意力融合网络(feature attention fusion Unet, FAF-Unet)。测井数据主要通过敏感性分析的方式选择特征参数(自然电位,声波时差,光电吸收截面指数,井径,密度,自然伽马以及深、浅侧向电阻率等),分析储层岩石岩性。FAF-Unet是一种融合残差块和通道注意力机制的网络,残差块可以更好地保留深度方向低级特征的数据,而通道注意力机制可以弥补竖向卷积时忽略横向通道之间联系的问题。分别对比了支持向量机、决策树、U-Net、添加有效通道注意力(efficient channel attention, ECA)机制的U-Net(ECA-Unet)、添加残差块的U-Net(Res-Unet)以及同时添加ECA和残差块的FAF-Unet 6种识别方法的准确率和召回率,结果表明,FAF-Unet的准确率与召回率均达到89.00%以上,在6种识别方法中识别效果最佳,且准确率与召回率的波动范围更小。

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辽西地质走廊带岩石物性在岩石成因研究中的应用

李阳, 韩立国, 孟兆海, 徐学纯, 李凤婷, 董思源, 周帅
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1623-1634.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220196
摘要 ( 2445 )   [HTML] ( ) PDF(8910KB) ( 42 )  

本文对辽西地质走廊带不同地质单元的岩石标本进行物性参数测量,建立沉积岩和火成岩岩石密度、弹性波速度、磁化率、电阻率与光谱数据之间的定性和半定量关系,研究岩石物性与岩石特征之间的相关性,以此来研究岩石的成岩环境。根据不同岩石类型相关系数曲线的统计结果,总结了岩石光谱反射率与岩石密度、弹性波速度、磁化率、电阻率相关系数强弱特征和岩石类型之间的关系,从相关性强弱变化的特征分析出岩石成岩环境的差异会导致不同岩石具有不同的物性特征,其中,沉积岩的物理沉积环境导致其岩石光谱反射率与密度和弹性波速度具有较强的相关性,火成岩稳定的成岩环境导致其岩石光谱反射率与磁化率具有较强的相关性,沉积岩和火成岩的光谱反射率与岩石密度和弹性波速度均为正相关关系。


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辽宁省城市建设用地扩张时空分异特征

郭力娜, 訾丰娇, 姜广辉, 赵艳霞, 王刚
吉林大学学报(地球科学版). 2023 (5):  1635-1650.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220287
摘要 ( 2446 )   [HTML] ( ) PDF(10000KB) ( 65 )  

掌握城市建设用地扩张的特征是控制城镇化进程中建设用地无序扩张的前提。研究选取辽宁省不同方位的4个城市(沈阳、大连、丹东、朝阳)作为典型案例城市,基于1990、2000、2010、2020年4期遥感影像数据,采用建设用地占比、扩张强度指数、扩张强度差异指数、公共边测度法等方法对研究区城市建设用地分异特征进行研究。结果表明:4个城市建设用地空间扩张差异明显,1990—2020年,建设用地总体占比由4.74%迅速增至11.58%;1990—2020年,扩张强度从大到小依次为沈阳、大连、丹东和朝阳,其中,大连一直处于高速扩张状态,沈阳和丹东在第一时期为低速扩张,在第二、第三时期转为高速扩张,朝阳由低速扩张转至高速扩张,又转为中速扩张;1990—2020年,沈阳、朝阳及丹东城市扩张差异逐渐减小,大连城市扩张差异增大;4个城市3种扩张模式并存,整体上主要以蔓延式扩张为主,飞地式次之,填充式面积较小。城市发展主要呈现四周扩散的蔓延式发展,但城市间由于自身发展需求不同,存在一定差异。


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