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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
E-mail:xuebao1956@jlu.edu.cn
地 址:长春市西民主大街938号
      邮编:130026     
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2024年, 第54卷, 第5期 刊出日期:2024-09-26
上一期   
地质与资源
松辽盆地双城断陷深层原油成藏模式
吴远坤, 刘成林, 于春勇
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1443-1456.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230021
摘要 ( 1530 )   [HTML] ( ) PDF(23754KB) ( 264 )  

针对松辽盆地双城断陷深层原油认识程度低、成藏主控因素和深层原油成藏模式不明确的问题,本文利用岩石热解、氯仿沥青“A”和包裹体均一温度等测试资料,结合埋藏史-热史模拟、平衡剖面恢复等手段,通过对烃源岩厚度、排烃强度、圈闭形成、断-砂配置、超压与充注阻力耦合关系等成藏主控因素进行了系统分析。结果表明:1)双城断陷深层可分为登三段背斜、断背斜、断层-岩性油藏和营四段致密油等4种类型。2)登三段构造油藏受烃源岩、断裂和有效圈闭联合控制,高丰度的湖相泥岩是其物质基础;主成藏期前各类圈闭即已形成,断层是油气运移的重要目标;断-砂配置关系决定圈闭有效性。3)营四段致密油受岩性圈闭、排烃强度和超压影响,其中,排烃强度影响致密油宏观分布,生烃增压形成的超压是致密油充注主要动力。综合致密油成藏条件和成藏主控因素,建立西部构造带“源储分离、断层长距离输导、高点富集”、东部断阶 “源储紧邻、断砂匹配短距离运移、有效圈闭聚集”和中央洼槽“源储共生、超压驱动裂缝运移、甜点富集”3种成藏模式。

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松辽盆地三肇凹陷扶余油层致密油气充注期次及其成藏贡献

 

斯尚华, 喻意, 王小龙, 王新星, 赵玉涛, 吴伟涛,
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1457-1467.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230346
摘要 ( 257 )   [HTML] ( ) PDF(9514KB) ( 204 )  

为了明确松辽盆地三肇凹陷泉头组扶余油层致密油气充注期次及其成藏贡献,综合利用薄片鉴定、包裹体测温、荧光光谱等方法,对扶余油层微观油包裹体及其伴生盐水包裹体进行了研究,并结合储层埋藏史对该地区油气充注期次及其成藏贡献进行了探讨。研究结果表明:三肇凹陷扶余油层油气具有多期充注成藏特征,总体上表现为两期原油充注成藏,第1期发生在嫩江组末期77~74 Ma期间,对应于第1幕充注;第2期发生在明水组末期67~65 Ma期间,对应第2幕、第3幕和第4幕充注。三肇凹陷扶余油层第2期(明水组末期)致密油充注对现今油藏贡献率为83%,第1期(嫩江组末期)致密油充注贡献率为17%;可见明水组末期充注的原油对今油藏的贡献更大。

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鄂尔多斯盆地安塞地区延长组长9段原油地球化学特征与油源对比
惠瑞瑞, 刘妍, 张志升, 张治东, 李斌, 郭爱华
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1468-1481.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230093
摘要 ( 1359 )   [HTML] ( ) PDF(17041KB) ( 194 )  

鄂尔多斯盆地安塞地区延长组长9段打出高产原油,勘探前景良好。本文采用有机地球化学测试分析与生物标志化合物分析方法,对安塞地区长9段原油和长7段与长9段烃源岩地球化学特征进行研究,并开展油源对比分析。结果表明:长9段原油Pr/Ph值平均为1.86,原油形成于弱还原-弱氧化环境,ααα-20R C27-C28-C29甾烷分布呈反“L”型,指示陆相高等植物为主的混合来源,C29甾烷20S/(20S+20R)为0.48~0.51,C29甾烷ββ/(αα+ββ)为0.52~0.53,表明原油均已成熟。长7段烃源岩有机质类型以Ⅱ-Ⅲ型及Ⅲ型为主,沉积于弱还原-弱氧化环境,普遍进入生油高峰期,规则甾烷相对质量分数以C29>C28>C27为主,表明与陆相高等植物输入密切相关;长9段烃源岩有机质类型主要为Ⅱ-Ⅲ型及Ⅲ型,沉积于弱还原-弱氧化环境,均进入生油高峰期,规则甾烷C29相对质量分数最高,表明与陆相高等植物成分密切相关。油源对比结果表明,安塞地区长9段原油为长7段和长9段烃源岩混合来源。

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苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组页岩油储集空间特征及其影响因素
蔡潇, 夏威, 马晓东, 臧素华, 丁安徐, 刘玉霞, 花彩霞, 朱一川, 李辉
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1482-1493.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230220
摘要 ( 994 )   [HTML] ( ) PDF(12668KB) ( 218 )  
随着技术发展和研究深入,越来越多的学者认识到页岩油储层特征的研究对于“甜点区/段”的优选至关重要。为了对苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组二段页岩油储层进一步勘探评价和规模开发工作,本文采用扫描电镜、薄片观察等方法,通过对苏北盆地阜宁组二段页岩油储层开展含油性、储集性、可动性和可压性等“四性”研究,精细刻画储集空间特征,分析影响储集性的主控因素。研究结果表明:阜宁组二段主要发育纹层状和层状灰云质页岩,矿物组成主要为黏土矿物(平均体积分数为35.4%)、长英质矿物(平均体积分数为39.1%)和碳酸盐矿物(平均体积分数为19.8%),该储层w(TOC)为0.5%~2.0%,Ro为0.9%~1.1%,孔隙度为1.8%~5.2%。纹层状构造是阜宁组二段页岩最显著的组构特征,主要由长英质与黏土质纹层组成。根据有机质丰度+构造特征+岩性特征,阜宁组二段页岩可划分为6种岩相,依据“四性”综合评价,中有机质纹层状含灰云页岩、中有机质层状含灰云页岩和中有机质纹层/层状灰云质页岩为优势岩相。主要储集空间类型为层理缝、构造缝、粒间孔和黏土矿物晶间孔,但不同岩相的储集空间类型各有差异,主要受岩性矿物组成、纹层发育程度和微幅构造作用等因素影响。综合6种岩相“四性”分析,阜宁组二段的中部、下部纹层状和层状含灰云页岩是页岩油勘探开发的地质甜点段。
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东海盆地西湖凹陷平湖斜坡始新统平湖组成岩相类型及对储层的控制
郭刚, 李鑫, 韩雅坤, 李峰, 陈莹, 李林致
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1494-1505.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230183
摘要 ( 1005 )   [HTML] ( ) PDF(20564KB) ( 233 )  

为了在深埋藏、强非均质性背景下寻找相对优质储层,本文以东海盆地西湖凹陷平湖组为例,基于直观微区观测、间接压汞表征及孔渗分析相结合的方法,在储层沉积学分析的基础上,先划分成岩相类型,进而明确不同成岩相的差异储集能力特征,评价成岩相储集能力。结果表明:平湖组沉积于河流和潮汐双向水动力条件的三角洲-潮坪体系,砂体多发育于水下分流河道、河口坝、潮道、砂坪和混合坪中,以细粒和极细粒为主,主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩;基于成岩作用类型的强度差异将成岩相划分为3类,包括长石溶蚀相、富塑性压实相和钙质胶结相;同一成岩相类型孔渗特征和孔隙结构特征均一,而不同成岩相之间物性差异显著;以孔隙度、渗透率、最大连通孔喉半径为标准对3类成岩相进行量化参数分级评价,长石溶蚀相孔隙度>15%,渗透率>10.0×10-3 μm2,最大连通孔喉半径>5.0 μm,物性条件优于富塑性压实相和钙质胶结相,优选出长石溶蚀相为最有利的储层砂体类型。

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高含CO2凝析气藏成藏过程中的流体相行为及油环体积预测
陈浩, 左名圣, 王红平, 王朝锋, 徐程浩, 杨柳, 刘希良, 袁志文,
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1506-1518.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220232
摘要 ( 1372 )   [HTML] ( ) PDF(13128KB) ( 164 )  

成藏后期的CO2充注导致里贝拉区块高含CO2次生凝析气藏的流体相行为十分复杂,油环体积预测难度很大。本文通过流体相平衡模拟、组分梯度分布计算及CO2充注可视化实验,刻画了CO2充注过程中的油气相行为,揭示了油环体积的动态变化规律,建立了基于气顶气组分拟合的高含CO2次生凝析气藏油环体积预测新方法。研究结果表明:1)CO2充注下的油环体积变化分为4个阶段:充注初期,油环以溶胀为主;充注前期,CO2不断置换并萃取油相中的轻质组分,油环体积迅速降低;充注中期,CO2持续萃取油相的轻、中质组分,油环体积缓慢减小;充注后期,CO2-原油组分传质作用明显减弱,压缩效应导致油环体积进一步减小。2)轻质组分的强流动性使气顶气组成均一,重力分异作用使纵向上油环组分呈梯度变化。3)油环体积与气顶气组成和气油比密切相关。4)基于气顶气拟合新方法和不同井深现场勘探预测的油环体积占比分别为19.21%和22.30%,与CO2充注可视化实验获得的油环体积占比(20.60%)较为吻合。

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碳酸盐岩微观测试技术对比与应用——以济阳坳陷乐安油田潜山为例
吴兆徽, 刘显太, 杜玉山, 吴颖昊
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1519-1529.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230017
摘要 ( 937 )   [HTML] ( ) PDF(21088KB) ( 175 )  

微观测试结果能反映很多油藏信息。目前关于微孔缝的镜下测试技术不断丰富,但仍缺少对微孔缝最全面的微观分析。为了便于对比各类测试技术,以济阳坳陷乐安油田草桥潜山区域为典型代表实例,先采用不同的精细微观专项测试技术对孔缝储集空间特征进行分析,具体包括微溶孔电子探针成分分析、扫描电镜、薄片和阴极发光测试等技术,然后总结了通过各种不同的微观测试技术观察到的现象及规律。具体结果和得出认识如下:通过电子探针成分分析技术,能够分辨出灰岩微溶孔内诸如有机质、方解石、黄铁矿、白云石、石膏等成分;薄片内可见灰岩含油段砾间砾内孔洞发育,溶蚀孔洞边部有轻微方解石化;通过扫描电镜分析,能够分辨出代表区块的白云岩结晶孔比灰岩溶蚀孔大两个以上数量级,能通过晶间孔或溶蚀孔推断岩石的脆性以及是否易于压裂;通过岩样阴极发光测试,能够区分出共有几期成分不同的孔洞充填物;通过扫描电镜和压汞都可以得到孔喉大小,比较两项技术,扫描电镜得到的是局部纳米级的孔喉直径,而压汞测试得到的是单块样品微米级孔喉半径。从应用对象来看,前者适合对应到矿物的孔喉,后者更适合开发区块的孔喉对比研究。

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滇中禄丰川街盆地中—晚侏罗世温室地球气候环境演变特征及其对生物埋藏的影响
王万能, 李锁明, 张耀堂, 袁永盛, 庞占基, 赵见波
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1530-1543 .  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230181
摘要 ( 861 )   [HTML] ( ) PDF(17790KB) ( 178 )  

滇中禄丰地区川街盆地记录了上扬子地区中—上侏罗统陆相沉积和生物演化的重要信息,为侏罗纪温室地球气候环境研究提供了良好载体。本文通过对川街盆地中—晚侏罗世陆相红层进行沉积学、碳-氧同位素、微量元素地球化学系统研究,恢复其古气候环境特征。研究认为:禄丰地区侏罗纪巴通期—卡洛夫早期湖泊为封闭性较好、盐度逐渐升高的咸水湖,该时期气候由相对湿润转为干燥,气温总体较高,从早期到晚期表现为温度逐渐降低的趋势;卡洛夫中—晚期湖泊封闭性减弱,由咸水湖转为半咸水湖,该阶段气候由干燥向相对湿润气候转变,温度回升,但气候波动剧烈,干湿交替频繁;牛津期—提塘期湖泊封闭性进一步减弱,为半咸水湖泊,气候总体趋于稳定,为湿润型气候。本次工作在禄丰地区陆相红层中识别出中—晚侏罗世过渡期寒冷事件(即MLJT事件),为中生代温室地球气候环境研究和西南地区陆相红层对比研究提供了重要参考。中侏罗世晚期急剧变化的气候使得生物快速死亡,加之暴雨期河流的搬运、沉积和快速埋藏,造成了川街盆地如今的生物埋藏特征。

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钼尾矿资源综合利用研究进展
高莲凤, 田释梦, 张振国, 张平, 马瑞雪, 邢佳琪, 张忠鑫,
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1544-1557.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230261
摘要 ( 929 )   [HTML] ( ) PDF(5765KB) ( 526 )  

伴随我国工业化进程,金属钼的需求量不断增加,开采规模不断扩大,钼尾矿堆存量也快速增长。其除占用大量土地资源外,也不同程度存在环境污染风险,另外易存在溃坝、泥石流等矿山地质灾害隐患。但从另一方面看,钼尾矿还是一种富含有价矿物的宝贵资源,有着非常广阔的综合利用前景。本文分析了钼矿资源分布现状及钼尾矿组分特征,阐述了开展钼尾矿资源综合利用的必要性和可行性,介绍了钼尾矿中长石、方解石、钼、钨、铁等有价矿物的回收现状,评述了钼尾矿在建筑行业、农业、矿山充填等方面的综合利用现状。回收有价金属很难解决钼尾矿大量堆存的问题,而建筑材料制备、尾矿充填等均能大规模消纳尾矿,但制备建筑材料需考虑尾矿组分的强度、耐磨、耐久等各项性能指标,另外应用于农业上时还需考虑重金属污染等问题。

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大兴安岭东坡中北段六九山斑岩铜成矿系统浅成岩成因与地球动力学背景
徐鑫, 刘阳, 张勇, 褚小磊, 徐智恺, 孙景贵, 刘晨
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1558-1574.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230245
摘要 ( 720 )   [HTML] ( ) PDF(18760KB) ( 268 )  

六九山铜矿床产在大兴安岭地区东坡中北段,位于中亚造山带东端。为了探讨该区浅成岩成因与地球动力学背景,对六九山斑岩铜成矿系统内与成矿密切的闪长玢岩、二长斑岩两类浅成岩进行了地质、岩相学、锆石U-Pb同位素定年和元素地球化学等方面的研究。结果表明:闪长玢岩和二长斑岩内岩浆锆石加权平均年龄分别为(132.6±2.6)Ma(n=5)和(132.4±1.3)Ma(n=22),岩浆就位发生在约132 Ma,结合辉钼矿Re-Os同位素年龄((134.1±0.8)Ma),限定成矿作用发生在早白垩世;闪长玢岩(w(SiO2)为52.98%~59.83%)和二长斑岩(w(SiO2)为66.90%~67.56%)为典型的中—酸性浅成斑岩,富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,分别为典型岛弧钙碱性岩和埃达克质岩石;岩浆起源于与大洋板块俯冲有关的以流体交代为主的富集地幔部分熔融;成岩成矿作用适值中生代早白垩世库拉板块向欧亚板块俯冲的大陆边缘岩浆弧背景。

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夹皮沟成矿带小北沟金矿床成矿流体特征及其地质意义
李斌, 臧兴运, 王永胜, 刘振宇, 苏斌, 闫冬
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1575-1591.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230243
摘要 ( 824 )   [HTML] ( ) PDF(22516KB) ( 282 )  

小北沟金矿床地处夹皮沟成矿带中部,为石英脉-蚀变岩型金矿床。矿区赋矿围岩主要为高角闪岩-麻粒岩相斜长角闪岩,含金石英脉呈小而不连续的平行细脉或透镜体状产于NW向叠加于早期韧性剪切带之上的次级脆性剪切裂隙之中,其上、下盘旁侧及尖灭处发育少量低品位蚀变岩型(蚀变糜棱岩、片糜岩)矿体。主成矿阶段流体包裹体研究表明,矿石中石英主要发育CO2、富CO2、含CO2及气液两相四种类型原生流体包裹体,测温结果显示包裹体均一温度为226.8~362.5 ℃,盐度(w(NaCl) )为3.57%~11.95%,密度为0.65~0.91 g/cm3;成矿流体总体属中低温、中低盐度和低密度的富CO2的CO2-H2O-NaCl体系,成矿压力为70~206 MPa,成矿深度约为9.8 km。包裹体O同位素δ18OV-SMOW值为10.8‰~11.3‰,H同位素δDV-SMOW值为-102.8‰~-96.7‰,C同位素δ13CV-PDB值为-20.6‰~-8.3‰,反映主成矿阶段成矿流体来源具幔源属性。矿石中CO2和富CO2包裹体CO2相均一温度为-24.7~26.6 ℃,明显低于邻近其他矿床(如三道岔金矿床为21.9~29.7 ℃,二道沟金矿床为23.8~30.9 ℃等),暗示其成矿深度较深。小北沟金矿床的地质、流体包裹体和H-O-C同位素特征共同揭示该矿床属于中温热液脉型金矿床,处于深大断裂的脆性区构造层次向韧脆性区构造层次过渡部位,深部仍应有一定的进一步找矿前景,但矿石类型可能由石英脉型转为构造蚀变岩型或蚀变糜棱岩型。

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地质工程与环境工程
冻融循环对季冻土区粉质黏土-混凝土界面剪切性能的影响
王伯昕, 高银龙, 王清, 刘佳奇
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1592-1603.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230114
摘要 ( 1065 )   [HTML] ( ) PDF(6869KB) ( 269 )  

为探究季冻土区粉质黏土-混凝土界面剪切性能,进行了不同冻融循环次数、土体含水率和法向应力的粉质黏土-混凝土二元体冻融循环试验和直剪试验,探讨了界面抗剪强度、抗剪强度参数和抗剪强度损伤度的变化规律。结果表明:直剪试验得到的应力-应变曲线均发生应变硬化现象,可分为弹性变形阶段(剪切位移为0~3 mm)和弹塑性变形阶段(剪切位移为4~15 mm);冻融循环对界面抗剪强度有劣化作用,即通过对土体造成损伤,导致界面内摩擦角和黏聚力下降,从而降低界面抗剪强度;随着冻融循环次数增加,界面抗剪强度损伤度增加,当冻融循环进行0、4次,抗剪强度损伤迅速,冻融循环进行12~20次,抗剪强度损伤较缓,最大界面抗剪强度损伤度为25%;土体含水率的增加对抗剪强度有削弱作用,随着土体含水率的增加,界面内摩擦角降低,但黏聚力先增加后减小,当土体含水率为20.7%时,黏聚力达到最大值;法向应力的增加对抗剪强度有增强作用。

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循环荷载下饱和黄土的剪切特性与破坏模式
刘鑫, 覃泽华, 汪潇杰, 兰恒星,
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1604-1614.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230119
摘要 ( 668 )   [HTML] ( ) PDF(13436KB) ( 227 )  

饱和黄土的破坏模式和剪切特性是分析黄土地基及其构筑物地震变形的基础,为了揭示循环荷载下黄土独特的强度衰减和变形劣化规律,本文开展了饱和黄土不排水动三轴试验,控制初始剪应力(qs)和循环剪应力(qc),研究了不同初始应力状态下饱和黄土的动强度、孔压发展规律及破坏模式。试验结果表明:当qs<qc时,重塑和原状黄土试样表现为循环迁移型破坏,当qs≥qc时,重塑黄土试样表现为流动型破坏,而原状黄土试样则表现为塑性应变累积型破坏;黄土试样的循环应力比(RCS)、循环阻力比(RCR,10)随着初始剪应力比(RSS)的增大呈先增大后减小的趋势;循环迁移型和塑性应变累积型破坏在循环加载的初始阶段孔压上升迅速,孔压增长曲线分别呈“风琴”状和“喇叭”状,而流动型破坏的初始阶段孔压增长速率较慢,当到达某一振次后孔压突然增长,孔压增长曲线呈“镰刀”状。基于初始阶段孔压发展指标(K1-2)与初始应力状态(qs/qc)提出了图表法,可用于预测循环荷载下饱和黄土的破坏模式。

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穿坡油气管道的框架桩防护结构分析方法
黎俊杰, 肖世国
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1615-1628.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220327
摘要 ( 910 )   [HTML] ( ) PDF(13860KB) ( 152 )  

针对沿山坡走向铺设的埋地油气管道存在的抗震防护问题,提出了一种新型的框架型抗滑桩式管道防护结构。在采用拟静力法确定作用于结构地震滑坡推力的基础上,将位于滑面以上的结构受荷段作为底端固定的平面框架结构,采用超静定平面刚架结构模型分析;而位于滑面以下的嵌固段则为埋置于稳定地层的两单桩结构,采用侧向受荷的弹性地基梁模型分析,由此建立了框架型抗滑桩的内力及位移计算方法。实例分析表明:框架桩前、后桩及上、下横梁弯矩与剪力的理论计算值与数值模拟结果误差均在±20%以内,理论结果偏于保守;水平地震影响系数对结构内力影响显著,结构内力最大值随水平地震影响系数增加近似呈线性增大,而竖向地震影响系数影响较弱;结构最大内力与土体重度呈线性正相关性,与黏聚力和内摩擦角呈非线性负相关性,且随着土体抗剪强度参数的增大,前、后桩以及上、下横梁的内力分别趋于接近;前、后排桩与上、下横梁的最大内力分别与桩体抗弯刚度呈非线性正相关性与负相关性,而分别与桩体嵌固深度近似呈线性正相关性与负相关性;框架桩间距对结构内力影响显著,而前后桩排间距则对结构内力影响较小。

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基于不同评价单元的三峡库区滑坡易发性对比——以重庆市云阳县为例
安雪莲, 密长林, 孙德亮, 文海家, 李晓琴, 辜庆渝, 丁悦凯
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1629-1644.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230071
摘要 ( 938 )   [HTML] ( ) PDF(16331KB) ( 486 )  

为探究不同评价单元对区域滑坡易发性评估的影响,基于网格单元与斜坡单元对三峡库区典型县域重庆市云阳县开展了滑坡易发性研究。首先选取高程、坡度、曲率等22个评价因子,根据研究区988个历史滑坡数据,通过30 m×30 m的栅格数据提取斜坡单元,并基于网格单元及斜坡单元分别建立22个滑坡影响因子地理空间数据库;然后利用随机森林与贝叶斯优化算法来构建滑坡易发性模型,对研究区滑坡进行易发性评估;最后结合ROC (受试者工作特征)曲线与混淆矩阵结果检验评价单元的易发性模型预测精度。结果表明:易发性评估的结果可划分为低、较低、中、较高、高5个等级;基于网格单元的滑坡易发性模型中,高程、与道路距离、坡度这3个因子对滑坡发生的贡献率大,基于斜坡单元的模型中,INDV(归一化植被指数)、剖面曲率、平面曲率这3个因子对滑坡发生的贡献率大,并且2个模型的滑坡密度均随着滑坡易发性等级的升高而变大;与网格单元相比,斜坡单元能更好地解释地形间的联系,以斜坡单元(AUC=0.744)为最小评价单元的滑坡易发性模型比网格单元(AUC=0.714)精度更高。

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岩体物理模拟实验中的相似材料配比
牛耀, 苏占东, 孙进忠, 张昊, 吴雪丽, 林淇七, 王鸷文, 李梓檬, 朱焕欣, 张建勇, 梁金平,
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1645-1656.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230090
摘要 ( 1158 )   [HTML] ( ) PDF(4069KB) ( 197 )  

为确定岩体物理模拟实验中常见相似材料的配比,首先选取河砂、重晶石粉、石膏和水泥四种原料,采用正交设计的方法,设置骨胶比(河砂和重晶石粉质量与石膏和水泥质量之比)、水膏比(水泥质量与石膏质量之比)和重晶石掺量(重晶石粉质量与骨料质量之比)3个因素,每个因素5个水平,开展单轴压缩情况下的密度试验和声发射试验,然后确定不同配比对相似材料物理力学指标和表征损伤程度指标(D)的敏感性。试验结果表明:在骨胶比影响下,相似材料密度、抗压强度和弹性模量的极差最大,分别为0.13 g/cm3、2.60 MPa和247 MPa,F检验值最大,显著性最高;在重晶石掺量影响下,泊松比的极差最大,为0.09,同样显著性最高;在骨胶比影响下D的极差最大,为0.25,显著性最高。总的来说,骨胶比对相似材料密度、抗压强度、弹性模量和D起控制作用,重晶石掺量对泊松比起控制作用;重晶石掺量最优为20%。

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珠江三角洲典型水产养殖区浅层地下水碘化物分布、来源及健康风险评估
段磊, 曾经文, 赵显林, 丘锦荣, 刘娜, 陶钧实, 周建利
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1657-1674.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230022
摘要 ( 1116 )   [HTML] ( ) PDF(6161KB) ( 271 )  

为了解珠江三角洲典型水产养殖区浅层地下水中碘化物的来源以及存在的饮用健康风险,本研究综合运用数理统计分析、主成分分析、水质评价和健康风险评估等方法对珠江三角洲典型淡水养殖区域内鱼塘、污水处理池、居民饮用井三种类型水源共21个代表性样品进行分析。结果表明:研究区浅层地下水水化学类型以Ca2+·HCO3-型为主,ρ(I-)介于2~343 μg/L之间,其中33.3%的监测点位为高碘型水源,集中分布于研究区西部;浅层地下水中的碘易赋存于弱碱性还原环境中,而鱼塘泥沙中的富碘有机质的分解渗透作用可能会加重地下水的碘富集;城镇化进程中产生的还原性废水和垃圾渗滤液伴随着富含碳酸盐岩体中有机质的分解,都可能成为浅层高碘地下水的重要来源;研究区地表水(鱼塘水、污水处理池水)中Ⅳ类水占比为16.7%,处于较差类别,其中化学需氧量(CODMn)与总氮(TN)为主要超标因子;浅层地下水质量类别最低为Ⅲ类水,整体水质较好,部分点位存在pH和ρ(I-)超标问题;成人的高碘饮用水健康风险较低,J4点位地下水源的儿童非致癌风险值大于1.0,建议加强对居民引用水井J4的ρ(I-)的常规监控,以保障儿童饮用水健康。

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大柴旦矿区生态环境影响要素变化特征
顾小凡, 石建省, 陈宝辉, 常亮, 犹香智, 林川
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1675-1684.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230027
摘要 ( 1078 )   [HTML] ( ) PDF(12832KB) ( 155 )  

气象要素变化对矿区生态环境的影响极为重要,尤其是在我国青藏高原寒旱区,全面系统地了解历史气象要素变化特征对高寒矿区生态环境保护具有指导作用。本研究首先基于青藏高原大柴旦矿区19562022年的逐月降水、气温、蒸发数据,采用线性倾向估计法、集合经验模态分解(EEMD)、Morlet小波变换等方法对大柴旦地区的降水、气温、蒸发等气象要素的变化趋势进行了全面分析研究;然后选取三期空间分辨率为30 m的 Landsat卫星数据,从卫星图像中计算了归一化差异植被指数(INDV)。结果表明:大柴旦矿区气候呈现暖湿化态势,在此因素驱动下,降水量呈现轻微增加趋势,气温呈现明显增高趋势,蒸发量呈明显减小趋势;降水量和气温序列没有突变点,而蒸发量在1979年存在突变,在19561979年蒸发量缓慢增加,在19792022年缓慢减小;降水量在20002016年具有显著12个月的震荡周期,气温和蒸发量在整个时间尺度上都具有12个月的震荡周期;植被多集中分布在水体附近,研究区内整体呈现覆盖增加、生长活动增强趋势。预测大柴旦矿区未来几年降水量仍处于增加状态,温度处于增高阶段,年蒸发量将处于偏少期,植被生长活动整体呈增强趋势。


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地球探测与信息技术
基于密集台阵的辽宁老虎台矿区微震事件重定位
孔庆翰, 吕子强, 张广伟
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1685-1695.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230102
摘要 ( 1135 )   [HTML] ( ) PDF(10069KB) ( 165 )  

辽宁抚顺老虎台煤矿开采已百年有余,是矿震灾害较为严重的矿区之一。然而,该地区地震监测台站较少,导致对该矿区的微震监测能力有所不足。为了更好地监测老虎台矿区微震的活动情况,本研究基于2019年11月3—25日在矿区布设的两条线性密集台阵,开展矿区微震事件的双差定位研究。重定位结果显示:本次微震活动的最大事件为发生于浑河断裂附近的ML 2.4级地震,震源深度为0.5 km。在浑河ML 2.4级地震发生之前,ML >1.0的微震事件逐渐增多且有向浑河断裂西端迁移的特征;在浑河ML 2.4级地震发生之后,微震活动主要集中于矿区内部的F1和F2断层附近,震源深度主要集中在0.2~1.5 km之间。基于微震事件的时空分布特征,推测老虎台矿区内部的微震活动可能受到浑河ML 2.4级地震的影响,矿区内部可能发生断层活化现象。此外,矿区内部的F2断层可能是一条延伸至浑河断裂的NNW向隐伏断层。


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基于预条件广义逐次超松弛迭代法的数值格林函数计算方法
徐杨杨, 商耀达, 孙建国
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1696-1710.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230249
摘要 ( 1007 )   [HTML] ( ) PDF(11733KB) ( 229 )  

为了改善Born散射级数解决地震强散射问题时的收敛性,将带有虚部分量的复波数格林函数引入到求解格林函数Lippmann–Schwinger(L-S)积分方程数值解的广义逐次超松弛迭代法中,弱化格林函数的奇异性。引入预条件算子降低系数矩阵的条件数,加速迭代级数的收敛速度,给出了复波数L-S方程的预条件广义逐次超松弛(preconditioned generalized successive over-relaxation, Pre-GSOR)迭代格式。通过数值分析和收敛性分析重新选取合适的衰减因子和预条件算子,得到了满足地震强散射条件的收敛Born级数,并将其用于地震强散射问题中数值格林函数的计算。数值结果表明:复波数L-S方程Pre-GSOR迭代法可以得到与实波数L-S方程直接法相匹配的数值模拟结果;复波数L-S方程Pre-GSOR迭代法系数矩阵条件数在高频时仅为原系数矩阵条件数的10%,相同迭代次数下归一化收敛残差可降低3个数量级以上,且对高频适应性强,可有效改善实波数L-S方程广义超松弛迭代法在强散射介质中的收敛停滞问题。


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准噶尔盆地东南缘页岩油储层脆性预测与评价
于正军, 张军华, 周昊, 任瑞军, 陈永芮, 杨玉龙
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1711-1723.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230140
摘要 ( 777 )   [HTML] ( ) PDF(52101KB) ( 57 )  

准噶尔盆地东南缘二叠系中下部发育页岩油致密储层,脆性预测与评价对其勘探和开发有重要意义。本文利用岩石物理实验、测井资料和叠前地震资料计算了准噶尔盆地东南缘二叠系页岩油致密储层脆性指数,对Rickman经典公式法、杨氏模量与泊松比比值法、拉梅系数法和剪切模量法进行了比较、分析与评价。研究认为:1)杨氏模量相对泊松比对岩性有更好的区分度,由拉梅系数表征的泥岩分布率较高;2)根据文献所得测井多参数计算脆性指数的方法应用效果不佳,在Castagna经验公式换算横波速度基础上计算的脆性指数具有较好的应用效果;3)由YPD(Youngs modulus-Poissons ratio-density)式和LMR(拉梅系数-密度)式反演的弹性参数变化率也能较好地指示有利储层,尤以密度变化率为最佳,该属性在扇三角洲前缘及分流河道特征上得到很好的展示;4)岩石物理实验和实际资料应用均表明,ρE/σ为研究区脆性的最佳表征公式,效果好于Rickman经典公式与其他方法。


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煤系岩石电性特征与含水饱和度定量关系实验——以山西宁武榆树坡为例
李建光, 孙超, 蔡来星, 屈少波, 童雪瑞, 窦中浩, 姜志海
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1724-1735.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20240006
摘要 ( 849 )   [HTML] ( ) PDF(16010KB) ( 169 )  

煤层含水量定量预测对于解决矿井水灾害问题、提升煤矿防治水技术水平、降低煤矿防治水经济成本投入以及提高煤矿安全与经济效益具有重要意义。为实现煤层含水量定量预测,本文选用山西宁武榆树坡5煤顶板石炭系上统太原组富水区岩石,测量其物性及电阻率参数;基于测量结果,分析确定Archie参数,建立岩石物理量板,确定电性参数与含水饱和度、储层压力、岩性以及孔隙的定量关系。研究表明:1)煤层顶板岩石具有低孔低渗特征。2)储层有效压力对煤层顶板岩石电阻率具有影响,有效压力增加导致低频段(10 Hz)电阻率降低,但对高频段(100 kHz)电阻率几乎无影响。3)含水饱和度对煤层顶板岩石电阻率影响显著,含水饱和度增加导致低频段电阻率降低,但对高频段电阻率影响微弱;低含水饱和度对电阻率频散影响更明显,高含水饱和度对电阻率频散影响相对微弱,全饱和状态下无电阻率频散影响。4)煤层顶板岩性以砂岩为主,同时存在泥岩、灰岩等,岩性差异对干燥和饱和水样品均有显著影响,不同岩性之间的电阻率差异可达两个量级。5)胶结指数、饱和度指数以及岩性系数均随深度变化,但变化率相对平缓,以其平均值构建的岩石物理量板对含水饱和度能够进行有效预测。


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多尺度数字岩石建模进展与展望
吴翔, , 肖占山, , 张永浩, , 王飞, 赵建斌, , 方朝强,
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1736-1751.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230141
摘要 ( 908 )   [HTML] ( ) PDF(7088KB) ( 693 )  

数字岩石技术可对岩心进行精细数字化表征,结合数值模拟方法研究微观岩石物理属性。非常规储层岩石在不同尺度上表现出不同的特征,多尺度成像技术能以亚纳米—毫米级分辨率观测不同尺度的岩石微观组构,然而单一分辨率扫描方法无法解析跨尺度结构信息,构建多尺度、多分辨率、多组分的数字岩石模型是解决这一矛盾的关键方法。通过系统的调研,将现有的多尺度数字岩石建模方法分为两大类,分别为基于混合叠加、模板匹配和深度学习的图像融合建模方法,以及带有显式微孔网络、仅添加额外喉道和含裂缝系统的孔隙网络整合建模方法。其中:图像融合建模法能够真实反映不同尺度岩心的孔隙、矿物三维分布并进行多物理场模拟,但受计算效率限制难以实现尺度差异较大的混合建模;孔隙网络整合法能够实现多个连续尺度的建模,模型储存空间小且数值模拟效率高,但可研究的物理属性受限。此外,数字岩石工作流程还存在如何精确提取矿物、如何确定适当的代表性体积元大小等共性问题。笔者认为下一步探索方向为:利用实验数据优化建模,按需研究物理属性建模及结合均化等效理论建模,以早日形成具体的应用体系,支撑实际测井解释及油气藏开发。


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基于改进U-Net的遥感图像语义分割
高康哲, 王凤艳, 刘子维, 王明常
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1752-1763.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230145
摘要 ( 878 )   [HTML] ( ) PDF(4035KB) ( 320 )  

全卷积神经网络在遥感图像语义分割中得到了广泛应用,该方法地物分类精度和效率较高,但对地物分布不均匀遥感图像占比较少地物的分类准确率较低。为了提高遥感图像的分类精度,本文通过添加先验知识方法丰富输入数据特征,采用密集链接方式提高上下采样过程中特征的重复利用率,采用可以优化交并比的损失函数Dice Loss和可以提高难分类类别精度的损失函数Focal Loss相加组合作为网络模型的损失函数,采用LayerScale模块加快模型收敛、抑制无用特征、突出有效特征的方式,对U-Net的输入、网络结构、损失函数进行改进,优化语义分割效果。结果表明,基于高分影像数据集(GID)改进的U-Net相较于原始U-Net像素精度、均类像素精度、平均交并比分别提高了0.023 3、0.040 9、0.066 5,提升了地物分类精度,取得了较好的分类效果。


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NHNet——新型层次化遥感图像语义分割网络
王威, 熊艺舟, 王新
吉林大学学报(地球科学版). 2024 (5):  1764-1772.  DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230155
摘要 ( 1604 )   [HTML] ( ) PDF(3113KB) ( 254 )  

深度学习分割方法是遥感图像分割领域的热点之一,主流的深度学习方法有卷积神经网络、transformer神经网络及两者的结合。特征提取是图像分割的重要环节,除了用卷积等方式提取特征,最近的研究聚焦于一些新的特征提取范式,如图卷积、小波变换等。本文利用聚类算法的区域构建属性,将改进的聚类算法用于骨干特征提取模块,同时使用卷积和视觉transformer作为辅助模块,以获取更丰富的特征表述;在模块基础上,提出了一种新型层次化遥感图像语义分割网络(NHNet);评估了NHNet语义分割的性能,并在LoveDA遥感数据集上与其他方法进行比较。结果表明,基于多特征提取的NHNet获得了竞争性的性能表现,平均交并比为49.64%,F1分数为65.7%。同时,消融实验证明辅助模块提高了聚类算法分割的精确性,给NHNet分别提升了1.03%和2.41%的平均交并比。


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