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准噶尔盆地吉南凹陷二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征及油源分析
温旺彪, 赵红静, 王志勇, 金颖, 王杰, 甘应星, 刘锋, 郭雅婷
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240443
摘要:

近年,准噶尔盆地吉南凹陷井井子沟组常规砂岩油藏勘探取得了重要进展,三级储量过亿吨,勘探潜力巨大,中二叠统芦草沟组作为凹陷内主力源岩层,目前研究相对薄弱。利用多项地球化学测试手段,对芦草沟组不同层段烃源岩地球化学特征进行了对比,并据此厘定了二叠系油气来源。结果表明:①依据测井曲线特征可将芦草沟组分为3段,其中芦一段、芦二段发育优质烃源岩,母质类型为Ⅰ~Ⅱ1型,处于低熟−成熟阶段,且芦二段生烃能力更强;芦三段主体为“非−一般”烃源岩,母质类型亦为Ⅰ~Ⅱ1型,受上覆火成岩影响,局部成熟度较高。②基于分子地球化学特征,芦草沟组沉积期整体处于偏还原环境中,有机质保存条件较好,但不同层段水体咸化程度有异,芦一段>芦三段>芦二段。在生物组成方面,证明了芦草沟组存在绿藻和蓝细菌(蓝藻)2种特征生烃母质,前者证据是与年代相关的生物标志物(C28甾烷),后者证据为β-胡萝卜烷和中链单甲基烷烃的检出,芦一段、芦三段成烃生物中显示出蓝藻的主要贡献,芦二段则具有较高的绿藻和陆源高等植物输入,湖盆水体盐度的差异是影响蓝、绿藻繁盛的关键因素。③芦一段和芦二段烃源岩具有特征的高丰度C30αα-藿烷(受控于热演化程度),C30αα/αβ有望成为判识成熟度的新指标。④吉南凹陷二叠系存在3种类别不同的原油,A、B类原油分别对应芦一段和芦二段烃源岩,C类原油显示非芦草沟组油源特征,主要来自井井子沟组上部泥岩。研究成果对吉南凹陷未来油气勘探与开发具有参考意义。

近年,准噶尔盆地吉南凹陷井井子沟组常规砂岩油藏勘探取得了重要进展,三级储量过亿吨,勘探潜力巨大,中二叠统芦草沟组作为凹陷内主力源岩层,目前研究相对薄弱。利用多项地球化学测试手段,对芦草沟组不同层段烃源岩地球化学特征进行了对比,并据此厘定了二叠系油气来源。结果表明:①依据测井曲线特征可将芦草沟组分为3段,其中芦一段、芦二段发育优质烃源岩,母质类型为Ⅰ~Ⅱ1型,处于低熟−成熟阶段,且芦二段生烃能力更强;芦三段主体为“非−一般”烃源岩,母质类型亦为Ⅰ~Ⅱ1型,受上覆火成岩影响,局部成熟度较高。②基于分子地球化学特征,芦草沟组沉积期整体处于偏还原环境中,有机质保存条件较好,但不同层段水体咸化程度有异,芦一段>芦三段>芦二段。在生物组成方面,证明了芦草沟组存在绿藻和蓝细菌(蓝藻)2种特征生烃母质,前者证据是与年代相关的生物标志物(C28甾烷),后者证据为β-胡萝卜烷和中链单甲基烷烃的检出,芦一段、芦三段成烃生物中显示出蓝藻的主要贡献,芦二段则具有较高的绿藻和陆源高等植物输入,湖盆水体盐度的差异是影响蓝、绿藻繁盛的关键因素。③芦一段和芦二段烃源岩具有特征的高丰度C30αα-藿烷(受控于热演化程度),C30αα/αβ有望成为判识成熟度的新指标。④吉南凹陷二叠系存在3种类别不同的原油,A、B类原油分别对应芦一段和芦二段烃源岩,C类原油显示非芦草沟组油源特征,主要来自井井子沟组上部泥岩。研究成果对吉南凹陷未来油气勘探与开发具有参考意义。

滇西保山地区奥陶系至志留系仁和桥组笔石生物地层
郑书粲, 冯庆来, 龙精杰, 陶振鹏
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240430
摘要:

滇西保山地区广泛发育奥陶系至志留系仁和桥组黑色岩系。为了建立其笔石地层时空对比框架,以云南保山市施甸县半坡剖面和茶地剖面为研究对象,开展了生物地层学和岩石学研究。研究表明,研究区仁和桥组总厚度约71.6 m,底部发育一层厚约25 cm的古风化壳,与下伏蒲缥组呈平行不整合接触,证明研究区晚奥陶世曾暴露于地表。基于高分辨率笔石化石调查,识别出了上奥陶统赫南特阶至志留系兰多维列统特列奇阶共9个笔石带,自下而上依次为Metabolograptus persculptus带(仁和桥组第1笔石带,简称R1)、Akidograptus ascensus带(R2)、Parakidograptus acuminatus带(R3)、Cystograptus vesiculosus带(R4)、Coronograptus cyphus带(R5)、Demirastrites triangulatus带(R6),Lituigraptus convolutus带(R7),Stimulograptus sedgwickii带(R8)和Spirograptus guerichi带(R9)。与扬子地区龙马溪组笔石生物地层对比发现,保山地区仁和桥组9个笔石带能够与龙马溪组LM1~LM9笔石带相当。此研究成果为保山地区仁和桥组页岩气调查评价建立了良好笔石生物地层学基础。

滇西保山地区广泛发育奥陶系至志留系仁和桥组黑色岩系。为了建立其笔石地层时空对比框架,以云南保山市施甸县半坡剖面和茶地剖面为研究对象,开展了生物地层学和岩石学研究。研究表明,研究区仁和桥组总厚度约71.6 m,底部发育一层厚约25 cm的古风化壳,与下伏蒲缥组呈平行不整合接触,证明研究区晚奥陶世曾暴露于地表。基于高分辨率笔石化石调查,识别出了上奥陶统赫南特阶至志留系兰多维列统特列奇阶共9个笔石带,自下而上依次为Metabolograptus persculptus带(仁和桥组第1笔石带,简称R1)、Akidograptus ascensus带(R2)、Parakidograptus acuminatus带(R3)、Cystograptus vesiculosus带(R4)、Coronograptus cyphus带(R5)、Demirastrites triangulatus带(R6),Lituigraptus convolutus带(R7),Stimulograptus sedgwickii带(R8)和Spirograptus guerichi带(R9)。与扬子地区龙马溪组笔石生物地层对比发现,保山地区仁和桥组9个笔石带能够与龙马溪组LM1~LM9笔石带相当。此研究成果为保山地区仁和桥组页岩气调查评价建立了良好笔石生物地层学基础。

地下水位波动驱动的沉积物充放电规律与机制研究
王培源, 童曼
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240788
摘要:
摘要:【目的】地下水环境中生物地球化学反应的本质是电子转移。沉积物是地下水环境中重要的电子储库,在水位波动驱动下可经历循环的电子储存与释放,显著影响地下水中的物质转化和元素循环。然而,目前对于地下水位波动驱动的沉积物充放电规律及机制仍缺乏认识。【方法】本研究构建了一维土柱体系模拟地下水位波动带,结合化学分析、精细结构表征和分子生物学技术,探究了水位波动驱动的沉积物充放电规律与机制。【结果】结果表明,在短周期波动模式下,沉积物可以完成两次充-放电循环,最大充放电量分别为2.3和8 μmol e-·g-1,最大充放电速率为0.577和2.012 μmol e-·g-1·d-1。沉积物的活性电子来源主要为吸附态、离子交换态和高活性结构态Fe(II)。水位波动通过驱动Fe(III)生物还原-Fe(II)化学氧化实现沉积物中电子的储存与释放。随着还原-氧化反应的循环,铁氧化物的生物可利用性降低,导致沉积物无法持续充放电。电子穿梭体蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)的输入初期显著提高了充放电速率,但加速了三价铁生物可利用性的降低,最终使充放电速率逐渐下降,充放电循环在第3周期停止。电子供体乳酸钠的输入显著富集了铁还原菌Anaeromyxobacter,维持了三价铁的高生物可利用性,使沉积物的充放电速率显著提高,在水位波动下能进行持续的充放电循环。【结论】本研究揭示了不同水位波动模式下沉积物充放电行为的变化规律及其控制机制,增进了我们对地下水位波动影响下沉积物电子转移机制的理解,也为地下水污染防控提供了新的策略。 摘要:【目的】地下水环境中生物地球化学反应的本质是电子转移。沉积物是地下水环境中重要的电子储库,在水位波动驱动下可经历循环的电子储存与释放,显著影响地下水中的物质转化和元素循环。然而,目前对于地下水位波动驱动的沉积物充放电规律及机制仍缺乏认识。【方法】本研究构建了一维土柱体系模拟地下水位波动带,结合化学分析、精细结构表征和分子生物学技术,探究了水位波动驱动的沉积物充放电规律与机制。【结果】结果表明,在短周期波动模式下,沉积物可以完成两次充-放电循环,最大充放电量分别为2.3和8 μmol e-·g-1,最大充放电速率为0.577和2.012 μmol e-·g-1·d-1。沉积物的活性电子来源主要为吸附态、离子交换态和高活性结构态Fe(II)。水位波动通过驱动Fe(III)生物还原-Fe(II)化学氧化实现沉积物中电子的储存与释放。随着还原-氧化反应的循环,铁氧化物的生物可利用性降低,导致沉积物无法持续充放电。电子穿梭体蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)的输入初期显著提高了充放电速率,但加速了三价铁生物可利用性的降低,最终使充放电速率逐渐下降,充放电循环在第3周期停止。电子供体乳酸钠的输入显著富集了铁还原菌Anaeromyxobacter,维持了三价铁的高生物可利用性,使沉积物的充放电速率显著提高,在水位波动下能进行持续的充放电循环。【结论】本研究揭示了不同水位波动模式下沉积物充放电行为的变化规律及其控制机制,增进了我们对地下水位波动影响下沉积物电子转移机制的理解,也为地下水污染防控提供了新的策略。
基于分布式声波传感的潮汐作用下海浪冲击规律研究
程琛, 唐振宇, 谭道远, 王静, 于洋, 朱鸿鹄, 苏晶文
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250015
摘要:
【目的】本研究旨在定量分析潮汐作用下的海浪冲击强度及其与潮汐特征和地形之间的关系,为海岸侵蚀机制研究和沿海防护工程设计提供科学依据。【方法】利用分布式声波传感(DAS)技术对浙江省舟山市摘箬山岛北部海岸的海浪冲击过程进行了为期21天的有效监测,结合潮汐数据和功率谱密度(PSD)分析潮汐作用下的海浪冲击动态规律。【结果】研究表明,潮位高度、潮汐强度和地形特征共同影响海浪冲击的强度与分布。在观测期内,海浪冲击强度与潮汐强度变化呈现出一致性:大潮期间海浪的冲击作用最为显著,尤其在满潮点的潮位高度超过特定阈值时,冲击作用明显增强;中潮阶段海浪的冲击过程表现出多阶段、多峰值特征;而小潮期间冲击作用相对较弱,主要集中在退潮阶段。此外,地形特征显著调控了冲击分布:东侧海岸因潮汐作用时间较长,冲击持续时间更久,而凹陷区域因潮流引发的波浪相互抵消,冲击较弱。【结论】本研究验证了DAS技术在监测潮汐作用下海浪冲击规律中的有效性,揭示了潮汐特征与地形因素对海浪冲击的协同调控机制,为深入理解海浪冲击动力学过程和沿海防护策略优化提供了重要的数据支持。 【目的】本研究旨在定量分析潮汐作用下的海浪冲击强度及其与潮汐特征和地形之间的关系,为海岸侵蚀机制研究和沿海防护工程设计提供科学依据。【方法】利用分布式声波传感(DAS)技术对浙江省舟山市摘箬山岛北部海岸的海浪冲击过程进行了为期21天的有效监测,结合潮汐数据和功率谱密度(PSD)分析潮汐作用下的海浪冲击动态规律。【结果】研究表明,潮位高度、潮汐强度和地形特征共同影响海浪冲击的强度与分布。在观测期内,海浪冲击强度与潮汐强度变化呈现出一致性:大潮期间海浪的冲击作用最为显著,尤其在满潮点的潮位高度超过特定阈值时,冲击作用明显增强;中潮阶段海浪的冲击过程表现出多阶段、多峰值特征;而小潮期间冲击作用相对较弱,主要集中在退潮阶段。此外,地形特征显著调控了冲击分布:东侧海岸因潮汐作用时间较长,冲击持续时间更久,而凹陷区域因潮流引发的波浪相互抵消,冲击较弱。【结论】本研究验证了DAS技术在监测潮汐作用下海浪冲击规律中的有效性,揭示了潮汐特征与地形因素对海浪冲击的协同调控机制,为深入理解海浪冲击动力学过程和沿海防护策略优化提供了重要的数据支持。
三峡库区万州区瀼渡场北滑坡灾害风险评价研究
吴益平, 易羽聪, 谢媛华, 陈锐, 苗发盛
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250018
摘要:
我国重庆市万州区地处三峡库区地带,多年来滑坡灾害发育显著,对乡镇等地发展速度与成效产生较大影响。本文以万州区瀼渡场北滑坡为研究对象开展单体滑坡风险评价研究,首先,基于野外实地调查,通过 GEO-Studio和DAN3D分别开展滑坡失稳概率分析及运动过程分析,得到滑坡危险性评价结果;然后,结合承灾体抗灾能力分析,开展易损性定量评价;最后,叠加滑坡灾害危险性、承灾体易损性及承灾体价值得到瀼渡场北滑坡风险评价结果。结果显示:瀼渡场北滑坡百年一遇的降雨强度下失稳破坏 我国重庆市万州区地处三峡库区地带,多年来滑坡灾害发育显著,对乡镇等地发展速度与成效产生较大影响。本文以万州区瀼渡场北滑坡为研究对象开展单体滑坡风险评价研究,首先,基于野外实地调查,通过 GEO-Studio和DAN3D分别开展滑坡失稳概率分析及运动过程分析,得到滑坡危险性评价结果;然后,结合承灾体抗灾能力分析,开展易损性定量评价;最后,叠加滑坡灾害危险性、承灾体易损性及承灾体价值得到瀼渡场北滑坡风险评价结果。结果显示:瀼渡场北滑坡百年一遇的降雨强度下失稳破坏
浅谈热液有机碳循环与汞的耦合研究
云兴林, 包锐
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250026
摘要:
热液系统是海洋中典型极端环境,其连接了地球深部与表层的物质与能量交换,并在全球海洋环境中具有广泛的分布,是海洋重要的组成部分。由于深部物质的供应,热液系统向海洋中提供丰富的营养物质,支撑了大量的生物生长,使热液系统成为了海底生命绿洲,同时也成为了有机碳的生产与埋藏的热点区域。热液系统同时是海洋中汞重要的源,在全球海洋汞输入通量中具有较大的占比。汞与有机碳之间具有较强的结合能力,结合的汞随有机碳沉降至热液系统沉积物中,记录了热液与火山环境的变化,同时也给有机碳在火山与热液活动中的变化提供了解释。由于热液系统在海洋有机碳生产的重要作用,对热液沉积物的研究有助于我们解开热液复杂的有机碳循环,了解热液系统在海洋有机碳循环中的重要性。同时,对汞与有机碳在火山与热液活动中的耦合研究,是解开历史时期火山活动驱动的有机碳埋藏变化的重要手段。本文初步梳理了热液系统有机碳的生产、埋藏与转化过程,以及碳同位素(δ13C与Δ14C)在热液有机碳循环研究中的运用,并分析总结了热液系统中有机碳与汞的耦合研究。分析认为,在重大火山与热液活动事件期间,其影响范围内沉积物汞含量出现明显偏移,火山与热液活动被汞这一指标良好记录。同时,在热液与火山活动期间,沉积物中有机碳的含量与信号特征发生较大变化,表明了火山与热液活动在长时间尺度下对有机碳生产产生显著影响,表现为更多深部源有机碳的生产。基于沉积物中汞对热液与火山活动良好的记录,热液与火山活动对有机碳循环的影响得到更加精确的研究。通过总结热液系统有机碳循环以及地质时间尺度上汞与有机碳耦合相关研究,本文进一步对海底热液事件与活动中汞与有机碳耦合研究进行展望,以期进一步完善热液这一复杂区域的有机碳循环过程,为全球有机碳循环进一步研究提供理论基础。 热液系统是海洋中典型极端环境,其连接了地球深部与表层的物质与能量交换,并在全球海洋环境中具有广泛的分布,是海洋重要的组成部分。由于深部物质的供应,热液系统向海洋中提供丰富的营养物质,支撑了大量的生物生长,使热液系统成为了海底生命绿洲,同时也成为了有机碳的生产与埋藏的热点区域。热液系统同时是海洋中汞重要的源,在全球海洋汞输入通量中具有较大的占比。汞与有机碳之间具有较强的结合能力,结合的汞随有机碳沉降至热液系统沉积物中,记录了热液与火山环境的变化,同时也给有机碳在火山与热液活动中的变化提供了解释。由于热液系统在海洋有机碳生产的重要作用,对热液沉积物的研究有助于我们解开热液复杂的有机碳循环,了解热液系统在海洋有机碳循环中的重要性。同时,对汞与有机碳在火山与热液活动中的耦合研究,是解开历史时期火山活动驱动的有机碳埋藏变化的重要手段。本文初步梳理了热液系统有机碳的生产、埋藏与转化过程,以及碳同位素(δ13C与Δ14C)在热液有机碳循环研究中的运用,并分析总结了热液系统中有机碳与汞的耦合研究。分析认为,在重大火山与热液活动事件期间,其影响范围内沉积物汞含量出现明显偏移,火山与热液活动被汞这一指标良好记录。同时,在热液与火山活动期间,沉积物中有机碳的含量与信号特征发生较大变化,表明了火山与热液活动在长时间尺度下对有机碳生产产生显著影响,表现为更多深部源有机碳的生产。基于沉积物中汞对热液与火山活动良好的记录,热液与火山活动对有机碳循环的影响得到更加精确的研究。通过总结热液系统有机碳循环以及地质时间尺度上汞与有机碳耦合相关研究,本文进一步对海底热液事件与活动中汞与有机碳耦合研究进行展望,以期进一步完善热液这一复杂区域的有机碳循环过程,为全球有机碳循环进一步研究提供理论基础。
基于渗流-侵蚀-应力耦合效应的堆积体内侵蚀演化表征模型
徐子涵, 韩成诚, 于洋
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250068
摘要:
堆积体是典型的宽级配土体,渗流作用下易发生细颗粒流失的内侵蚀现象,预测侵蚀量对工程安全至关重要。针对已有侵蚀量预测模型未考虑应力状态影响的问题,本文基于渗流-侵蚀-应力理论构建了堆积体的内侵蚀耦合控制方程与数值方法,采用三轴侵蚀剪切实验数据验证了方法的可靠性与准确性,基于渗流-侵蚀-应力耦合的内侵蚀数值模拟数据,以体积应变、含石率、平均流速和时间为输入参数,建立了考虑渗流-侵蚀-应力耦合效应的堆积体内侵蚀演化表征模型,初步实现了复杂应力状态下的堆积体内侵蚀演化的定量描述,探究了含石率和体积应变对堆积体内侵蚀特性的影响及其内在原因。结果表明:在不发生侵蚀破坏土骨架的条件下,所构建的模型能有效预测不同应力状态、不同含石率堆积体细颗粒侵蚀演化过程,含石率的增大通过增加孔隙水的渗流距离、降低平均渗流速度抑制堆积体侵蚀程度,偏应力状态下堆积体剪胀引起的体积应变增大是堆积体侵蚀程度加强的内在原因。 堆积体是典型的宽级配土体,渗流作用下易发生细颗粒流失的内侵蚀现象,预测侵蚀量对工程安全至关重要。针对已有侵蚀量预测模型未考虑应力状态影响的问题,本文基于渗流-侵蚀-应力理论构建了堆积体的内侵蚀耦合控制方程与数值方法,采用三轴侵蚀剪切实验数据验证了方法的可靠性与准确性,基于渗流-侵蚀-应力耦合的内侵蚀数值模拟数据,以体积应变、含石率、平均流速和时间为输入参数,建立了考虑渗流-侵蚀-应力耦合效应的堆积体内侵蚀演化表征模型,初步实现了复杂应力状态下的堆积体内侵蚀演化的定量描述,探究了含石率和体积应变对堆积体内侵蚀特性的影响及其内在原因。结果表明:在不发生侵蚀破坏土骨架的条件下,所构建的模型能有效预测不同应力状态、不同含石率堆积体细颗粒侵蚀演化过程,含石率的增大通过增加孔隙水的渗流距离、降低平均渗流速度抑制堆积体侵蚀程度,偏应力状态下堆积体剪胀引起的体积应变增大是堆积体侵蚀程度加强的内在原因。
基于点云数据的高陡岩质边坡结构面识别与稳定性分析
奚望, 陈宜伟, 张文广, 边林松, 门林, 梁鹏飞, 周博
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230667
摘要:

结构面分布对岩体的工程与力学性质具有重要影响,准确获取结构面信息对于分析岩体特性及其稳定性具有重要意义。通过三维激光扫描技术获取某高陡岩质边坡三维点云数据,通过对点云数据进行滤波前处理,采用开源程序discontinuity set extractor (DSE)对点云数据进行半自动化识别与分类,获取边坡岩体结构面的产状、迹长、间距等关键参数信息及点云聚类信息。通过对点云聚类信息进行拟合分析得到其概率分布模型并建立岩体的离散裂隙网络(DFN)模型,进一步基于点云数据采用“Rhino-Griddle-3DEC”联合建模方法建立了高陡岩质边坡的三维块体离散元模型,通过离散元模拟分析了该边坡的稳定性与潜在失稳区域。结果表明:在重力作用下,边坡整体稳定性系数约为1.5,坡顶突出危岩体竖向位移较大且稳定性系数较小,为潜在失稳区域。因此,采用该方法识别获取的结构面参数信息能够较好地反映岩体工程力学性质,对高陡岩质边坡稳定性分析与评价具有重要指导意义。

结构面分布对岩体的工程与力学性质具有重要影响,准确获取结构面信息对于分析岩体特性及其稳定性具有重要意义。通过三维激光扫描技术获取某高陡岩质边坡三维点云数据,通过对点云数据进行滤波前处理,采用开源程序discontinuity set extractor (DSE)对点云数据进行半自动化识别与分类,获取边坡岩体结构面的产状、迹长、间距等关键参数信息及点云聚类信息。通过对点云聚类信息进行拟合分析得到其概率分布模型并建立岩体的离散裂隙网络(DFN)模型,进一步基于点云数据采用“Rhino-Griddle-3DEC”联合建模方法建立了高陡岩质边坡的三维块体离散元模型,通过离散元模拟分析了该边坡的稳定性与潜在失稳区域。结果表明:在重力作用下,边坡整体稳定性系数约为1.5,坡顶突出危岩体竖向位移较大且稳定性系数较小,为潜在失稳区域。因此,采用该方法识别获取的结构面参数信息能够较好地反映岩体工程力学性质,对高陡岩质边坡稳定性分析与评价具有重要指导意义。

基于机器学习测井反演的煤体结构评价:以鄂尔多斯盆地榆林地区本溪组8号煤为例
李安, 蔡益栋, 王子豪, 刘大锰
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240539
摘要:

煤体结构直接影响煤储层孔裂隙发育,其准确判识对煤层压裂及煤层气开采具有重要指导价值。以鄂尔多斯盆地榆林地区本溪组8号煤为例,其煤体结构复杂,引入机器学习方法解决煤层气储层测井中的非线性问题。采用区内已完成预处理的取心井数据,采用BP神经网络、随机森林以及XGBoost算法进行训练,进行全区煤体结构反演,并结合区内煤层顶底板及煤厚,剖析构造控制下的煤体结构发育特征。结果表明:①随机森林以及XGBoost算法相较于BP神经网络,对目标煤层煤体结构的反演结果更接近于岩心观测的真实情况,准确度更高;②榆林地区8号煤从NW向SE,煤体破碎程度逐渐加剧;③区内中部至东南部发育构造带,在构造带影响下煤厚减小且原生结构煤逐渐转变为糜棱结构煤。本研究可为实际煤层气生产中的煤体结构识别以及构造带分析提供参考价值。

煤体结构直接影响煤储层孔裂隙发育,其准确判识对煤层压裂及煤层气开采具有重要指导价值。以鄂尔多斯盆地榆林地区本溪组8号煤为例,其煤体结构复杂,引入机器学习方法解决煤层气储层测井中的非线性问题。采用区内已完成预处理的取心井数据,采用BP神经网络、随机森林以及XGBoost算法进行训练,进行全区煤体结构反演,并结合区内煤层顶底板及煤厚,剖析构造控制下的煤体结构发育特征。结果表明:①随机森林以及XGBoost算法相较于BP神经网络,对目标煤层煤体结构的反演结果更接近于岩心观测的真实情况,准确度更高;②榆林地区8号煤从NW向SE,煤体破碎程度逐渐加剧;③区内中部至东南部发育构造带,在构造带影响下煤厚减小且原生结构煤逐渐转变为糜棱结构煤。本研究可为实际煤层气生产中的煤体结构识别以及构造带分析提供参考价值。

准噶尔盆地中央坳陷西部三叠系深层−超深层超压测井响应特征及成因探讨
徐龙龙, 胡强, 刘建章, 肖雅文, 叶尔阿曼·达吾力
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240560
摘要:

准噶尔盆地中央坳陷西部三叠系超压强度大且成因复杂,但目前对三叠系超压分布与成因的研究相对较薄弱。基于钻井液相对密度、实测地层压力及测井数据等资料,利用测井曲线组合、Bowers法和声波速度−密度交会等方法,分析了中央坳陷西部三叠系超压测井响应特征,探讨了超压成因及主控因素。三叠系超压段泥岩具有高声波时差、低电阻率的特征;中子密度及中子孔隙度均偏离正常压实趋势线,但在不同井区偏离幅度有所差异。现今三叠系超压主要为不均衡压实作用和深部压力传递共同作用形成。受三叠系岩性组合特征、沉积速率及断裂活动强度的影响,不同井区不均衡压实型超压贡献度存在明显差异,克拉玛依组尤为显著:沙窝地地区最大,莫西庄地区有所减小,征沙村地区最小。研究成果深化了对准噶尔盆地中央坳陷西部深层-超深层超压成因机制的认识。

准噶尔盆地中央坳陷西部三叠系超压强度大且成因复杂,但目前对三叠系超压分布与成因的研究相对较薄弱。基于钻井液相对密度、实测地层压力及测井数据等资料,利用测井曲线组合、Bowers法和声波速度−密度交会等方法,分析了中央坳陷西部三叠系超压测井响应特征,探讨了超压成因及主控因素。三叠系超压段泥岩具有高声波时差、低电阻率的特征;中子密度及中子孔隙度均偏离正常压实趋势线,但在不同井区偏离幅度有所差异。现今三叠系超压主要为不均衡压实作用和深部压力传递共同作用形成。受三叠系岩性组合特征、沉积速率及断裂活动强度的影响,不同井区不均衡压实型超压贡献度存在明显差异,克拉玛依组尤为显著:沙窝地地区最大,莫西庄地区有所减小,征沙村地区最小。研究成果深化了对准噶尔盆地中央坳陷西部深层-超深层超压成因机制的认识。

雪峰隆起带金矿床有机地球化学特征及成矿指示意义:以沃溪和万古金矿为例
陈海龙, 权永彬, 陈平波, 欧阳志强, 张威, 彭欢, 卜建才, 陈勇
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240481
摘要:

前期有机烃深部找矿实践表明,沃溪、万古金矿床深边部呈现的深源叠加异常,与其外围矿化体所展现的同生叠加异常,在深部找矿意义上存在显著差异。为进一步探索两者在Au与有机质的成矿成晕机理方面的不同,本研究聚焦于雪峰隆起带大中型金矿床(沃溪和万古)和外围矿化体(浅表金矿化良好但深部矿化较差),综合运用岩石热解分析(rock-eval)、氯仿沥青“A”抽提及族组份分离定量、饱和烃气相色谱−质谱分析、流体包裹体及C-H-O-S稳定同位素示踪等方法和手段,针对成矿地质特征、有机地球化学特征、流体包裹体和同位素地球化学特征等方面展开对比研究,进而探讨两者Au−有机质的成矿成晕机理。研究结果表明:①大中型金矿床与外围矿化体成矿地质特征不同。前者经历区域变质热液充填交代作用和后期深源流体叠加成矿过程;后者只经历区域变质热液的充填交代成矿过程。②两者都存有吸附型有机质,且有机质来源与原始沉积环境具有相似性。然而,大中型金矿床w(TOC)明显高于外围矿化体50%以上,同时有机质的氧指数、烃指数分别低于矿化体10倍以及3~8倍等,这说明大中型金矿床有机质的丰度和成熟度更高。③C-H-O-S稳定同位素示踪表明,大中型金矿床成矿物质来自地幔,成矿流体来自幔源流体多层次演化混合而成的“深源流体”;外围矿化体成矿物质仅来自含矿地层,其成矿流体来自地壳浅表流体混合而成的“浅源流体”,这体现出两者成矿流体动力学机制和混合机制上的差异,进而导致成矿地质意义不同。④两者成矿流体中有机质来源不同。大中型金矿床除吸附型有机质外,还存在“深源流体”带来的“增量”有机质叠加;外围矿化体仅存在吸附型有机质。这可能是大中型金矿床TOC明显高于外围矿化体的主要原因。⑤两者Au与有机质的成矿成晕机理不同。大中型金矿床中,幔源流体携带的Au主要以Au(CH32+、[Au(CH2NH2COO)]2+等有机络合物或螯合物结合方式为主,且有液态和气态2种迁移模式;外围矿化体中,浅源流体Au与有机质以物理吸附结合方式为主,失去了Au形成有机络合或螯合的地球化学意义。这一差异表现为大中型金矿床不同载体(矿体及上覆岩层或土壤)中有机烃类异常强度较强,Au与有机烃相关性良好;外围矿化体中不同载体中,有机烃类异常强度相对较弱,Au与有机烃相关性较差。这一结论与前期有机烃深部找矿实践提出的 “深源流体成矿−成矿物质来自深源−Au与有机烃相关性良好−深源叠加异常−深部找矿潜力较大”以及“浅源流体成矿−成矿物质仅来自地层−Au与有机烃相关性较差−同生叠加异常−深部找矿潜力较差”的认识高度契合。本研究可为勘查地球化学深部找矿潜力评价提供新的研究思路和方向。

前期有机烃深部找矿实践表明,沃溪、万古金矿床深边部呈现的深源叠加异常,与其外围矿化体所展现的同生叠加异常,在深部找矿意义上存在显著差异。为进一步探索两者在Au与有机质的成矿成晕机理方面的不同,本研究聚焦于雪峰隆起带大中型金矿床(沃溪和万古)和外围矿化体(浅表金矿化良好但深部矿化较差),综合运用岩石热解分析(rock-eval)、氯仿沥青“A”抽提及族组份分离定量、饱和烃气相色谱−质谱分析、流体包裹体及C-H-O-S稳定同位素示踪等方法和手段,针对成矿地质特征、有机地球化学特征、流体包裹体和同位素地球化学特征等方面展开对比研究,进而探讨两者Au−有机质的成矿成晕机理。研究结果表明:①大中型金矿床与外围矿化体成矿地质特征不同。前者经历区域变质热液充填交代作用和后期深源流体叠加成矿过程;后者只经历区域变质热液的充填交代成矿过程。②两者都存有吸附型有机质,且有机质来源与原始沉积环境具有相似性。然而,大中型金矿床w(TOC)明显高于外围矿化体50%以上,同时有机质的氧指数、烃指数分别低于矿化体10倍以及3~8倍等,这说明大中型金矿床有机质的丰度和成熟度更高。③C-H-O-S稳定同位素示踪表明,大中型金矿床成矿物质来自地幔,成矿流体来自幔源流体多层次演化混合而成的“深源流体”;外围矿化体成矿物质仅来自含矿地层,其成矿流体来自地壳浅表流体混合而成的“浅源流体”,这体现出两者成矿流体动力学机制和混合机制上的差异,进而导致成矿地质意义不同。④两者成矿流体中有机质来源不同。大中型金矿床除吸附型有机质外,还存在“深源流体”带来的“增量”有机质叠加;外围矿化体仅存在吸附型有机质。这可能是大中型金矿床TOC明显高于外围矿化体的主要原因。⑤两者Au与有机质的成矿成晕机理不同。大中型金矿床中,幔源流体携带的Au主要以Au(CH32+、[Au(CH2NH2COO)]2+等有机络合物或螯合物结合方式为主,且有液态和气态2种迁移模式;外围矿化体中,浅源流体Au与有机质以物理吸附结合方式为主,失去了Au形成有机络合或螯合的地球化学意义。这一差异表现为大中型金矿床不同载体(矿体及上覆岩层或土壤)中有机烃类异常强度较强,Au与有机烃相关性良好;外围矿化体中不同载体中,有机烃类异常强度相对较弱,Au与有机烃相关性较差。这一结论与前期有机烃深部找矿实践提出的 “深源流体成矿−成矿物质来自深源−Au与有机烃相关性良好−深源叠加异常−深部找矿潜力较大”以及“浅源流体成矿−成矿物质仅来自地层−Au与有机烃相关性较差−同生叠加异常−深部找矿潜力较差”的认识高度契合。本研究可为勘查地球化学深部找矿潜力评价提供新的研究思路和方向。

复杂脉状矿体精细化三维建模方法探讨
李宏达, 吴志春, 柏瑞, 董冲, 马粉玲, 李华亮, 贾飞, 李斌, 祝一丹
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240050
摘要:

利用三维建模技术模拟地质体的三维形态,能够有效揭示地质体的空间分布特征。与隐式建模方法相比较,显式建模方法在小尺度的地质结构特征上刻画更加精准,然而对于形态复杂脉状矿体等地质体的大比例尺精细化三维建模,还存在建模速度慢、难度大、精度偏低等问题亟待解决。本研究针对部分复杂脉状矿体,综合运用加密约束点、构建矿体劈分线、分段式建模、矿体缝合等技术,系统开展了分枝分岔复合矿体、存在无矿天窗矿体、含夹石矿体、断层切割矿体等4种复杂脉状矿体的显式三维建模方法研究。实现了复杂脉状矿体的高精度快速三维建模,对稀有、贵金属等复杂脉状矿体的精细化三维建模、矿产资源量估算、矿产资源开发利用方案制定等具有重要意义。

利用三维建模技术模拟地质体的三维形态,能够有效揭示地质体的空间分布特征。与隐式建模方法相比较,显式建模方法在小尺度的地质结构特征上刻画更加精准,然而对于形态复杂脉状矿体等地质体的大比例尺精细化三维建模,还存在建模速度慢、难度大、精度偏低等问题亟待解决。本研究针对部分复杂脉状矿体,综合运用加密约束点、构建矿体劈分线、分段式建模、矿体缝合等技术,系统开展了分枝分岔复合矿体、存在无矿天窗矿体、含夹石矿体、断层切割矿体等4种复杂脉状矿体的显式三维建模方法研究。实现了复杂脉状矿体的高精度快速三维建模,对稀有、贵金属等复杂脉状矿体的精细化三维建模、矿产资源量估算、矿产资源开发利用方案制定等具有重要意义。

川南云锦地区茅口组岩溶微地貌识别及储层特征
刘珍, 刘鹏, 王鹏, 刘志刚, 温银宇
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230576
摘要:

川南地区下二叠统茅口组岩溶储层发育,是川南常规油气勘探关键层系。表生型岩溶储层发育程度直接受控于丰富多变的岩溶微地貌,所形成的岩溶储层横向非均质性强。利用三维地震资料,结合地层厚度、梯度结构张量属性和地质体雕刻技术刻画了云锦地区东吴期岩溶微地貌特征,并通过模型正演和振幅属性,预测了表生岩溶储层有利区带。研究结果表明:①云锦地区在东吴期岩溶微地貌差异大,发育一系列岩溶塌陷体,在地震上表现为茅口组顶界地震同相轴“下拉”的特征;②利用梯度结构张量属性结合地质体雕刻技术有效刻画了云锦向斜区岩溶塌陷体,分析了其展布规律,平面上呈孤立、线状或连片3种展布方式;③岩溶塌陷体边缘两侧地震振幅减弱区,岩溶作用强烈,溶蚀孔洞发育,为储层发育有利区带。研究成果对后续川南云锦地区茅口组储层预测工作具有指导意义。

川南地区下二叠统茅口组岩溶储层发育,是川南常规油气勘探关键层系。表生型岩溶储层发育程度直接受控于丰富多变的岩溶微地貌,所形成的岩溶储层横向非均质性强。利用三维地震资料,结合地层厚度、梯度结构张量属性和地质体雕刻技术刻画了云锦地区东吴期岩溶微地貌特征,并通过模型正演和振幅属性,预测了表生岩溶储层有利区带。研究结果表明:①云锦地区在东吴期岩溶微地貌差异大,发育一系列岩溶塌陷体,在地震上表现为茅口组顶界地震同相轴“下拉”的特征;②利用梯度结构张量属性结合地质体雕刻技术有效刻画了云锦向斜区岩溶塌陷体,分析了其展布规律,平面上呈孤立、线状或连片3种展布方式;③岩溶塌陷体边缘两侧地震振幅减弱区,岩溶作用强烈,溶蚀孔洞发育,为储层发育有利区带。研究成果对后续川南云锦地区茅口组储层预测工作具有指导意义。

基于多源融合建模和热−流耦合模拟的张掖盆地地热资源分布特征及成因机制
尹政, 陈庆祥, 何剑波, 王春磊, 骆进
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230590
摘要:

传统基于已有钻孔数据插值的温压场分析方法不能很好地反映地热资源渗流−传热耦合过程,造成对地热资源的成因机制认识不足。首先基于钻孔信息、物探信息、高程数据等多源数据进行相互融合,建立了张掖盆地高精确度三维地质模型。对比传统插值模型表明,多源数据融合建模能提升钻孔间地层精度50~300 m。基于三维地质模型开展了盆地渗流−传热场耦合数值模拟,对比关键点空间插值法,多场耦合分析更合理地揭示研究区储层温压特征。研究区地热水头在盆地中心靠东南处较高,逐渐向盆地北东方向降低,呈现整体由南东向北西渗流,经断层补给储层,渗流过程中被地温场充分地加热,随后由于储层埋深变浅和盖层变薄失去热量,温度场表现为中间高四周低,中心温度可达78℃。最后,建立了三维地热概念模型,结合构造、水文地质和地热地质条件等综合解释了盆地地热资源的成因机制。较之以往的二维模型,本研究三维概念模型和热−流耦合的方法更准确地描述了地热资源的空间分布特征和更合理地解释了资源成因机制。研究结果揭示了储层地下水由南东向北西渗流过程及盆地地热资源菱形叶状分布的成因机制,为精确圈定地热靶区和地热资源合理开发利用提供理论依据。

传统基于已有钻孔数据插值的温压场分析方法不能很好地反映地热资源渗流−传热耦合过程,造成对地热资源的成因机制认识不足。首先基于钻孔信息、物探信息、高程数据等多源数据进行相互融合,建立了张掖盆地高精确度三维地质模型。对比传统插值模型表明,多源数据融合建模能提升钻孔间地层精度50~300 m。基于三维地质模型开展了盆地渗流−传热场耦合数值模拟,对比关键点空间插值法,多场耦合分析更合理地揭示研究区储层温压特征。研究区地热水头在盆地中心靠东南处较高,逐渐向盆地北东方向降低,呈现整体由南东向北西渗流,经断层补给储层,渗流过程中被地温场充分地加热,随后由于储层埋深变浅和盖层变薄失去热量,温度场表现为中间高四周低,中心温度可达78℃。最后,建立了三维地热概念模型,结合构造、水文地质和地热地质条件等综合解释了盆地地热资源的成因机制。较之以往的二维模型,本研究三维概念模型和热−流耦合的方法更准确地描述了地热资源的空间分布特征和更合理地解释了资源成因机制。研究结果揭示了储层地下水由南东向北西渗流过程及盆地地热资源菱形叶状分布的成因机制,为精确圈定地热靶区和地热资源合理开发利用提供理论依据。

鄂尔多斯盆地北部新召地区山西组砂岩储层压力演化与低压成因
景海杰, 王琳霖, 任克雄, 叶云飞, 刘宇坤, 陈芳, 马立元, 侯宇光
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240130
摘要:

鄂尔多斯盆地北部新召地区上古生界砂岩储层富含天然气且普遍发育异常低压,针对古压力演化以及现今异常低压形成机理认识尚不够深入,制约了致密砂岩气成藏规律的认识和增储上产。本研究运用流体包裹体岩相学观察、显微测温和激光拉曼分析技术,综合分析了山西组二段储层中油气充注历史,获取了成藏关键时期的古压力;利用盆地模拟法恢复了古压力演化史,建立了古流体压力演化与油气充注的耦合关系,并进一步探讨了异常低压成因与致密气成藏的成因联系。研究表明:(1)研究区山二段CO2包裹体捕获于距今170~180 Ma,此时烃源岩处于中−低成熟阶段,甲烷包裹体捕获于距今138~121 Ma的生烃高峰期;(2)山二段储层在早侏罗世开始发育超压,并在早白垩世末规模达到最大,古压力及古压力系数约为50 MPa和1.31;(3)由于温度降低、孔隙反弹和气体扩散等因素造成山二段地层压力降低分别约占总地层压力下降幅度的49%,14.5%和36.5%。山二段储层经历了常压−中等超压−常压−低压的演变过程,生烃增压与压力传导是古超压形成的主要原因,温度降低和天然气扩散是山二段异常低压形成的主控因素。

鄂尔多斯盆地北部新召地区上古生界砂岩储层富含天然气且普遍发育异常低压,针对古压力演化以及现今异常低压形成机理认识尚不够深入,制约了致密砂岩气成藏规律的认识和增储上产。本研究运用流体包裹体岩相学观察、显微测温和激光拉曼分析技术,综合分析了山西组二段储层中油气充注历史,获取了成藏关键时期的古压力;利用盆地模拟法恢复了古压力演化史,建立了古流体压力演化与油气充注的耦合关系,并进一步探讨了异常低压成因与致密气成藏的成因联系。研究表明:(1)研究区山二段CO2包裹体捕获于距今170~180 Ma,此时烃源岩处于中−低成熟阶段,甲烷包裹体捕获于距今138~121 Ma的生烃高峰期;(2)山二段储层在早侏罗世开始发育超压,并在早白垩世末规模达到最大,古压力及古压力系数约为50 MPa和1.31;(3)由于温度降低、孔隙反弹和气体扩散等因素造成山二段地层压力降低分别约占总地层压力下降幅度的49%,14.5%和36.5%。山二段储层经历了常压−中等超压−常压−低压的演变过程,生烃增压与压力传导是古超压形成的主要原因,温度降低和天然气扩散是山二段异常低压形成的主控因素。

基于群智能算法优化支持向量回归的挤压性围岩隧道变形预测
徐剑波, 姚天宇, 王力, 朱颂阳, 罗学东
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230675
摘要:

隧道工程中,隧道设计和施工安全的前提是准确评估隧道围岩变形量。将萤火虫算法(FA)、鲸鱼优化算法(WOA)和灰狼优化算法(GWO)与优化支持向量回归(SVR)结合起来,并基于此构建了3种混合群智能优化预测模型,以预测挤压性围岩隧道变形量。构建了一个包含62个样本的数据库,选取了7种隧道及围岩初始参数作为预测模型输入参数,将隧道径向变形量作为输出量。选择决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)模型预测效果的评价指标。最后,使用归一化互信息法评估不同输入参数对隧道围岩变形预测结果的影响。FA-SVR模型在训练阶段和测试阶段的预测性能优于GWO-SVR模型和WOA-SVR模型,训练集和测试集对应的R2分别为0.96340.9648RMSE分别为18.786和14.699,MAE分别为9.460和11.170,预测能力排序为:FA-SVR>WOA-SVR>GWO-SVR。研究结果表明,萤火虫算法、鲸鱼优化算法和灰狼优化算法均能提高支持向量回归模型的预测性能,FA-SVR模型的预测效果最好,经过优化的混合预测模型性能显著优于经典模型。敏感性分析表明,节理密度是影响隧道围岩变形预测值的最重要参数。

隧道工程中,隧道设计和施工安全的前提是准确评估隧道围岩变形量。将萤火虫算法(FA)、鲸鱼优化算法(WOA)和灰狼优化算法(GWO)与优化支持向量回归(SVR)结合起来,并基于此构建了3种混合群智能优化预测模型,以预测挤压性围岩隧道变形量。构建了一个包含62个样本的数据库,选取了7种隧道及围岩初始参数作为预测模型输入参数,将隧道径向变形量作为输出量。选择决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)模型预测效果的评价指标。最后,使用归一化互信息法评估不同输入参数对隧道围岩变形预测结果的影响。FA-SVR模型在训练阶段和测试阶段的预测性能优于GWO-SVR模型和WOA-SVR模型,训练集和测试集对应的R2分别为0.96340.9648RMSE分别为18.786和14.699,MAE分别为9.460和11.170,预测能力排序为:FA-SVR>WOA-SVR>GWO-SVR。研究结果表明,萤火虫算法、鲸鱼优化算法和灰狼优化算法均能提高支持向量回归模型的预测性能,FA-SVR模型的预测效果最好,经过优化的混合预测模型性能显著优于经典模型。敏感性分析表明,节理密度是影响隧道围岩变形预测值的最重要参数。

酸性淋滤液对碳酸盐岩的溶蚀损伤试验
宗劭康, 褚学伟, 张佳欣, 梁柱, 杨凤竹
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230633
摘要:

强酸性废水对碳酸盐岩有很强的腐蚀性,可以导致碳酸盐岩的物理力学性质发生重大改变。为了研究酸性淋滤液对碳酸盐岩的溶蚀损伤和力学损伤,通过开展不同流速条件下,不同时长磷石膏酸性淋滤液对灰岩的溶蚀试验研究,分析了试验前后灰岩试样的表观特征、质量、孔隙度、单轴抗压强度以及声发射计数等指标的变化规律,揭示了酸性淋滤液对碳酸盐岩物理力学特性的影响。试验结果表明:岩样的溶蚀率、孔隙度增量与溶蚀时间及淋滤液流速均成正相关关系,力学强度与溶蚀时间及淋滤液流速均成负相关关系。随着溶蚀的进行,岩样表面会附着越来越厚的萤石矿物,使得岩样的溶蚀速率变慢。单轴试样的破坏形式由剪切破坏向张拉破坏逐渐转变。在磷石膏淋滤液溶蚀的酸性环境下,灰岩内部矿物成分被溶解,从而引起宏观力学参数的变化。研究结果可为酸性废水影响条件下岩溶介质稳定性分析、酸性废水处理、尾矿工程安全设计等方面提供理论与试验数据依据。

强酸性废水对碳酸盐岩有很强的腐蚀性,可以导致碳酸盐岩的物理力学性质发生重大改变。为了研究酸性淋滤液对碳酸盐岩的溶蚀损伤和力学损伤,通过开展不同流速条件下,不同时长磷石膏酸性淋滤液对灰岩的溶蚀试验研究,分析了试验前后灰岩试样的表观特征、质量、孔隙度、单轴抗压强度以及声发射计数等指标的变化规律,揭示了酸性淋滤液对碳酸盐岩物理力学特性的影响。试验结果表明:岩样的溶蚀率、孔隙度增量与溶蚀时间及淋滤液流速均成正相关关系,力学强度与溶蚀时间及淋滤液流速均成负相关关系。随着溶蚀的进行,岩样表面会附着越来越厚的萤石矿物,使得岩样的溶蚀速率变慢。单轴试样的破坏形式由剪切破坏向张拉破坏逐渐转变。在磷石膏淋滤液溶蚀的酸性环境下,灰岩内部矿物成分被溶解,从而引起宏观力学参数的变化。研究结果可为酸性废水影响条件下岩溶介质稳定性分析、酸性废水处理、尾矿工程安全设计等方面提供理论与试验数据依据。

海底沉积层裂隙中水合物封堵CO2效果与失稳条件实验
张菊, 季玉轩, 郭会荣, 李辉, 王哲
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230651
摘要:

海底二氧化碳(CO2)地质封存技术已成为目前碳封存、碳中和研究的热点,我国南海北部海底沉积层中存在CO2水合物形成的有利空间和温压条件,在裂隙和孔隙中形成CO2水合物,能够阻挡CO2进一步向上运移而产生自封堵能力。然而,目前裂隙中CO2水合物封堵效果与失稳条件仍不明确。采用高压低温水合物生长失稳可视化实验平台,模拟2℃、3~4 MPa的海底沉积盖层条件,观测裂隙中CO2水合物的形成与注水增压失稳过程,利用突破压力、突破压差、持续时间、失稳起始阶段渗透率及封堵率为指标对水合物失稳条件与封堵效果进行了研究。研究结果表明,裂隙中水合物的形成经历成核、扩张、成型与聚集4个阶段;裂隙中形成的水合物能够高效地封堵水和CO2等流体的迁移,但在流体压力逐渐增加达到临界突破压力时开始出现失稳现象,水合物的失稳经历粒度退化与表面摩擦破坏2个阶段,水合物团块内核部先失稳,在水合物表面未破裂前可保持封堵状态;裂隙中水合物失稳条件的突破压力为6.414~6.966 MPa,突破压差为2.403~3.203 MPa,决定水合物突破压力的关键因素是温度和压力条件,而流速的效应则主要体现在调节水合物进入失稳状态的具体时间;在3~4 MPa的海底沉积盖层条件下,裂隙模型中水合物封堵率为99.0%~99.6%,失稳起始阶段渗透率为0.555×10−3~1.260×10−3 μm2。需要保证封盖CO2水合物层之下压力与海底实际压力之差小于2 MPa,以保持水合物的封堵效果。研究结果为南海类似条件下CO2海底地质封存上覆盖层风险性评价提供参考。

海底二氧化碳(CO2)地质封存技术已成为目前碳封存、碳中和研究的热点,我国南海北部海底沉积层中存在CO2水合物形成的有利空间和温压条件,在裂隙和孔隙中形成CO2水合物,能够阻挡CO2进一步向上运移而产生自封堵能力。然而,目前裂隙中CO2水合物封堵效果与失稳条件仍不明确。采用高压低温水合物生长失稳可视化实验平台,模拟2℃、3~4 MPa的海底沉积盖层条件,观测裂隙中CO2水合物的形成与注水增压失稳过程,利用突破压力、突破压差、持续时间、失稳起始阶段渗透率及封堵率为指标对水合物失稳条件与封堵效果进行了研究。研究结果表明,裂隙中水合物的形成经历成核、扩张、成型与聚集4个阶段;裂隙中形成的水合物能够高效地封堵水和CO2等流体的迁移,但在流体压力逐渐增加达到临界突破压力时开始出现失稳现象,水合物的失稳经历粒度退化与表面摩擦破坏2个阶段,水合物团块内核部先失稳,在水合物表面未破裂前可保持封堵状态;裂隙中水合物失稳条件的突破压力为6.414~6.966 MPa,突破压差为2.403~3.203 MPa,决定水合物突破压力的关键因素是温度和压力条件,而流速的效应则主要体现在调节水合物进入失稳状态的具体时间;在3~4 MPa的海底沉积盖层条件下,裂隙模型中水合物封堵率为99.0%~99.6%,失稳起始阶段渗透率为0.555×10−3~1.260×10−3 μm2。需要保证封盖CO2水合物层之下压力与海底实际压力之差小于2 MPa,以保持水合物的封堵效果。研究结果为南海类似条件下CO2海底地质封存上覆盖层风险性评价提供参考。

干热岩开发循环试验的研究进展和发展建议
王丹, 文冬光, 杨用彪, 杨伟峰, 金显鹏, 吴斌
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230644
摘要:

干热岩是一种开发前景广阔的地热资源。增强型地热系统是当前干热岩开发的主要方式,需要通过多个工程环节衔接实施,循环试验是其中的重要步骤。循环试验实施过程具有长期性和复杂性的特点,亟需技术突破降本增效。简要总结了国内外较为典型的干热岩开发EGS工程的循环试验经验和探索方向,阐述了多种因素对于循环试验的影响,并结合青海共和场地的实际情况提出了发展建议。可以看出,以往提高循环试验效果主要是通过开发层位及井组调整、长期循环、储层改造以及化学刺激等方法实现的,而当前技术人员主要通过改进准确获取工程参数的方法,以及改进注采井组设计和储层改造工艺进行探索。循环试验的方案制定需要充分考虑地质因素,且数值模拟、储层刺激、流程设计、工程实施等方面都值得进行深入研究。随着开发技术的日趋成熟,干热岩地热资源将会成为我国能源结构中的重要一环,为经济发展和环境保护发挥重要的作用。

干热岩是一种开发前景广阔的地热资源。增强型地热系统是当前干热岩开发的主要方式,需要通过多个工程环节衔接实施,循环试验是其中的重要步骤。循环试验实施过程具有长期性和复杂性的特点,亟需技术突破降本增效。简要总结了国内外较为典型的干热岩开发EGS工程的循环试验经验和探索方向,阐述了多种因素对于循环试验的影响,并结合青海共和场地的实际情况提出了发展建议。可以看出,以往提高循环试验效果主要是通过开发层位及井组调整、长期循环、储层改造以及化学刺激等方法实现的,而当前技术人员主要通过改进准确获取工程参数的方法,以及改进注采井组设计和储层改造工艺进行探索。循环试验的方案制定需要充分考虑地质因素,且数值模拟、储层刺激、流程设计、工程实施等方面都值得进行深入研究。随着开发技术的日趋成熟,干热岩地热资源将会成为我国能源结构中的重要一环,为经济发展和环境保护发挥重要的作用。

川南兴文地区上二叠统龙潭组下部黏土岩中铌的富集特征及赋存状态
周颂德, 梁斌, 郝雪峰, 唐屹, 何洋飘, 潘蒙, 张彤, 付小方
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230682
摘要:

我国关键金属铌资源匮乏,被“卡脖子”的风险高,为了破解这一困局,加强新类型铌矿床的研究和地质勘探迫在眉睫。以川南兴文地区上二叠统龙潭组(P3l)下部黏土岩为研究对象,在样品铌含量分析的基础上,结合粉晶X射线衍射(XRD)、扫描电镜−能谱(SEM-EDS)、电子探针(EPMA)等手段,对富Nb样品进行矿物鉴定及定量分析。结果表明,黏土岩中Nb2O5质量分数为41×10−6~437×10−6,平均187.2×10−6,达到了风化壳型矿床的最低工业指标,Li、Ga等元素富集程度也较高,是多种关键金属的富集层,具有良好的成矿潜力和找矿前景。粉晶X射线衍射(XRD)分析显示富铌黏土岩中含有较丰富锐钛矿,电子探针(EPMA)分析表明锐钛矿中Nb2O5的质量分数为0.09%~3.40%,平均1.17%。依据锐钛矿中铌含量、扫描电镜−能谱(SEM-EDS)扫面,以及全岩样品Nb2O5的含量特征,认为铌主要以类质同象形式赋存于锐钛矿之中,还有一部分被黏土矿物所吸附。Nb主要继承自峨眉山玄武岩中榍石等矿物的风化产物,风化作用的强弱对Nb富集成矿具有重要的影响,为风化−沉积型矿床。

我国关键金属铌资源匮乏,被“卡脖子”的风险高,为了破解这一困局,加强新类型铌矿床的研究和地质勘探迫在眉睫。以川南兴文地区上二叠统龙潭组(P3l)下部黏土岩为研究对象,在样品铌含量分析的基础上,结合粉晶X射线衍射(XRD)、扫描电镜−能谱(SEM-EDS)、电子探针(EPMA)等手段,对富Nb样品进行矿物鉴定及定量分析。结果表明,黏土岩中Nb2O5质量分数为41×10−6~437×10−6,平均187.2×10−6,达到了风化壳型矿床的最低工业指标,Li、Ga等元素富集程度也较高,是多种关键金属的富集层,具有良好的成矿潜力和找矿前景。粉晶X射线衍射(XRD)分析显示富铌黏土岩中含有较丰富锐钛矿,电子探针(EPMA)分析表明锐钛矿中Nb2O5的质量分数为0.09%~3.40%,平均1.17%。依据锐钛矿中铌含量、扫描电镜−能谱(SEM-EDS)扫面,以及全岩样品Nb2O5的含量特征,认为铌主要以类质同象形式赋存于锐钛矿之中,还有一部分被黏土矿物所吸附。Nb主要继承自峨眉山玄武岩中榍石等矿物的风化产物,风化作用的强弱对Nb富集成矿具有重要的影响,为风化−沉积型矿床。

“9·5”泸定地震人口密集区域地震诱发滑坡空间分布规律
宋静园, 刘洋, 董秀军, 袁阳杰
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230619
摘要:

研究地震诱发滑坡的空间分布规律,不仅能为灾区地质灾害隐患排查、灾情评估等提供重要依据,同时对后期灾后重建、灾后安置选址以及地质灾害防治等工作具有重要意义。以2022年9月5日四川甘孜泸定县Ms 6.8级地震为例,首先基于获取得到的震后0.2 m分辨率光学影像(digital orthophoto map,简称DOM)和0.5 m分辨率的数字高程模型(digital elevation matrix,简称DEM),采用人工目视三维遥感解译地震诱发滑坡,再结合野外调查修正,确定最终地震诱发滑坡数量,并在此基础上分析地形地貌、地质构造、地震因子等地质背景与地震诱发滑坡分布的关系。结果表明:①此次泸定地震事件在约680 km2的研究区内引发了9248处滑坡,且以中、小型滑坡为主,滑坡面积密度最高集中在鲜水河断裂、大渡河断裂以及锦屏山断裂3条断裂交汇处;滑坡总面积约45.57 km2,平均滑坡面积可达4941 m2。②本次地震滑坡分布主要受地面峰值加速度PGA以及断裂构造影响,多分布在PGA> 0.6 gg为重力加速度),距发震断裂两侧1 km范围内;此外滑坡的发育还与距水系及道路距离呈负相关;局部受地形因素影响滑坡主要发育在高程12002400 m、坡度30°~60°、坡向E及SE向区域,且地层岩性多为硬岩。③此次泸定地震的滑坡数量及面积与震级关系也遵循指数分布;同时由于此次解译基础数据精度较高,解译得到的地震滑坡数量相比于其他文献而言更多,最小面积更小,总面积更大。本研究成果已应用于泸定地震灾区的灾后恢复重建工作。

研究地震诱发滑坡的空间分布规律,不仅能为灾区地质灾害隐患排查、灾情评估等提供重要依据,同时对后期灾后重建、灾后安置选址以及地质灾害防治等工作具有重要意义。以2022年9月5日四川甘孜泸定县Ms 6.8级地震为例,首先基于获取得到的震后0.2 m分辨率光学影像(digital orthophoto map,简称DOM)和0.5 m分辨率的数字高程模型(digital elevation matrix,简称DEM),采用人工目视三维遥感解译地震诱发滑坡,再结合野外调查修正,确定最终地震诱发滑坡数量,并在此基础上分析地形地貌、地质构造、地震因子等地质背景与地震诱发滑坡分布的关系。结果表明:①此次泸定地震事件在约680 km2的研究区内引发了9248处滑坡,且以中、小型滑坡为主,滑坡面积密度最高集中在鲜水河断裂、大渡河断裂以及锦屏山断裂3条断裂交汇处;滑坡总面积约45.57 km2,平均滑坡面积可达4941 m2。②本次地震滑坡分布主要受地面峰值加速度PGA以及断裂构造影响,多分布在PGA> 0.6 gg为重力加速度),距发震断裂两侧1 km范围内;此外滑坡的发育还与距水系及道路距离呈负相关;局部受地形因素影响滑坡主要发育在高程12002400 m、坡度30°~60°、坡向E及SE向区域,且地层岩性多为硬岩。③此次泸定地震的滑坡数量及面积与震级关系也遵循指数分布;同时由于此次解译基础数据精度较高,解译得到的地震滑坡数量相比于其他文献而言更多,最小面积更小,总面积更大。本研究成果已应用于泸定地震灾区的灾后恢复重建工作。

电化学阻抗分析的多因素作用下锚杆−砂浆界面黏结性能
王旭晨, 柯睿, 王亮清, 朱悦, 郑罗斌, 孙自豪
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230622
摘要:

影响锚杆−砂浆界面黏结性能的因素众多,而目前对该界面黏结性能的研究聚焦于单因素的影响,多因素作用下界面黏结性能的研究仍留有空白。以锚杆−砂浆为研究对象,采用电化学阻抗谱测试技术获取了不同影响因素下的锚杆−砂浆界面状态以及电化学参数,通过拉拔试验获取了锚杆−砂浆界面黏结强度,并结合电化学参数,探究了试样养护完成时,电化学参数与拉拔荷载之间的关系,分析了细砂粒径、锚杆直径和水灰比3个因素对锚杆−砂浆界面黏结性能的影响。由正交试验敏感性分析可知,试样的拉拔荷载主要受锚杆直径控制,孔隙溶液电阻(Rs)主要受水灰比控制,电荷转移电阻(Rct)则没有明显的控制性因素;在试样养护完成时,受3个因素的影响,锚杆−砂浆界面会出现钝化膜完整与钝化膜不完整2种状态。研究结果表明,在试验所选择的范围内,拉拔荷载会随着细砂粒径的增大和水灰比的减小而增大,并且试样的拉拔荷载与孔隙溶液电阻(Rs)和电荷转移电阻(Rct)呈正相关。研究成果对锚固结构砂浆配比及应用中的有效性验证具有重要意义。

影响锚杆−砂浆界面黏结性能的因素众多,而目前对该界面黏结性能的研究聚焦于单因素的影响,多因素作用下界面黏结性能的研究仍留有空白。以锚杆−砂浆为研究对象,采用电化学阻抗谱测试技术获取了不同影响因素下的锚杆−砂浆界面状态以及电化学参数,通过拉拔试验获取了锚杆−砂浆界面黏结强度,并结合电化学参数,探究了试样养护完成时,电化学参数与拉拔荷载之间的关系,分析了细砂粒径、锚杆直径和水灰比3个因素对锚杆−砂浆界面黏结性能的影响。由正交试验敏感性分析可知,试样的拉拔荷载主要受锚杆直径控制,孔隙溶液电阻(Rs)主要受水灰比控制,电荷转移电阻(Rct)则没有明显的控制性因素;在试样养护完成时,受3个因素的影响,锚杆−砂浆界面会出现钝化膜完整与钝化膜不完整2种状态。研究结果表明,在试验所选择的范围内,拉拔荷载会随着细砂粒径的增大和水灰比的减小而增大,并且试样的拉拔荷载与孔隙溶液电阻(Rs)和电荷转移电阻(Rct)呈正相关。研究成果对锚固结构砂浆配比及应用中的有效性验证具有重要意义。

松辽盆地现今岩石圈热结构特征及主控因素
代登亮, 王守志, 边远, 王鹏, 刘宗堡, 赵容生
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230609
摘要:

松辽盆地的热结构分析多局限在南北分区的沉积层尺度,缺乏岩石圈尺度的全盆地热结构刻画,制约了以地球动力学为背景的成因分析。综合利用已发表的地表热流、地温梯度以及热物性参数,补充了姚家组、青山口组和泉头组的热物性测试分析,并增加了多个地温场数据,全面刻画了整个松辽盆地的地温场特征,剖析了现今岩石圈尺度的热结构特征。结果表明,松辽盆地地温梯度范围为21.10~63.45℃/km,平均值为(41.41 ±7.97)℃/km,高于全球平均的地温梯度值30℃/km;地表热流值的分布范围为30.38~106.58 mW/m2,平均值为(71.85 ± 12.87) mW/m2,也高于全球平均的地表热流值60 mW/m2,是一个典型的“热”盆。受太平洋板块俯冲作用、拆沉作用和热侵蚀作用的影响,热岩石圈明显减薄至现今的58.59 km。由减薄地壳中放射性元素生热产生的热流仅为16.40 mW/m2,占地表热流的22.83%;而受滞留板片脱水作用的影响,部分熔融的地幔热物质上涌,地幔热流贡献高达55.45 mW/m2,占地表热流的77.17%。因此,受控于岩石圈减薄作用和地幔上涌作用,松辽盆地具有“热”盆属性和“热幔冷壳”的岩石圈热结构特征。

松辽盆地的热结构分析多局限在南北分区的沉积层尺度,缺乏岩石圈尺度的全盆地热结构刻画,制约了以地球动力学为背景的成因分析。综合利用已发表的地表热流、地温梯度以及热物性参数,补充了姚家组、青山口组和泉头组的热物性测试分析,并增加了多个地温场数据,全面刻画了整个松辽盆地的地温场特征,剖析了现今岩石圈尺度的热结构特征。结果表明,松辽盆地地温梯度范围为21.10~63.45℃/km,平均值为(41.41 ±7.97)℃/km,高于全球平均的地温梯度值30℃/km;地表热流值的分布范围为30.38~106.58 mW/m2,平均值为(71.85 ± 12.87) mW/m2,也高于全球平均的地表热流值60 mW/m2,是一个典型的“热”盆。受太平洋板块俯冲作用、拆沉作用和热侵蚀作用的影响,热岩石圈明显减薄至现今的58.59 km。由减薄地壳中放射性元素生热产生的热流仅为16.40 mW/m2,占地表热流的22.83%;而受滞留板片脱水作用的影响,部分熔融的地幔热物质上涌,地幔热流贡献高达55.45 mW/m2,占地表热流的77.17%。因此,受控于岩石圈减薄作用和地幔上涌作用,松辽盆地具有“热”盆属性和“热幔冷壳”的岩石圈热结构特征。

裂隙岩体渗透系数的密集切面计算方法研究
韦娟华, 付豪, 唐朝晖, 张腾飞, 柴波
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230680
摘要:

裂隙岩体渗流具有非均匀性和各向异性,其复杂性体现在单裂隙的密度、产状和迹长等参数上以及裂隙网络的连通性上,而裂隙网络的连通性是三维裂隙岩体渗流参数计算的一个难题。目前三维裂隙岩体渗流参数的计算方法因其模型的不同而各有优缺点。为分析裂隙岩体水力各向异性及其渗透系数,基于降维思路,提出了三维裂隙岩体密集切面求解渗透系数的新方法。该方法在三维裂隙网络模拟的基础上,通过不同方向密集切面逼近裂隙岩体,将三维裂隙网络分解成多个连续的二维切面裂隙网络,对切面裂隙网络使用图论法分析裂隙水力的连通性和渗透路径,设置水头边界条件计算渗透系数,通过空间上线、面、体的关系,将二维空间上的渗透系数计算结果表达三维空间上的方向性,构建三维裂隙岩体网络的渗透张量。将切面渗透系数视为渗透椭圆计算切面等效渗透系数,给出了一种新的岩体等效渗透张量的求解公式。同时讨论了尺度效应和裂隙岩体渗透各向异性的表征方式,通过构建三维和二维裂隙网络,截取不同大小的单元体计算渗透系数,得出典型单元体的边长为20 m,并通过野外现场钻孔压水实验验证了方法的可行性。研究成果可以为求解不同尺度、非均质裂隙岩体各方向渗透系数提供参考。

裂隙岩体渗流具有非均匀性和各向异性,其复杂性体现在单裂隙的密度、产状和迹长等参数上以及裂隙网络的连通性上,而裂隙网络的连通性是三维裂隙岩体渗流参数计算的一个难题。目前三维裂隙岩体渗流参数的计算方法因其模型的不同而各有优缺点。为分析裂隙岩体水力各向异性及其渗透系数,基于降维思路,提出了三维裂隙岩体密集切面求解渗透系数的新方法。该方法在三维裂隙网络模拟的基础上,通过不同方向密集切面逼近裂隙岩体,将三维裂隙网络分解成多个连续的二维切面裂隙网络,对切面裂隙网络使用图论法分析裂隙水力的连通性和渗透路径,设置水头边界条件计算渗透系数,通过空间上线、面、体的关系,将二维空间上的渗透系数计算结果表达三维空间上的方向性,构建三维裂隙岩体网络的渗透张量。将切面渗透系数视为渗透椭圆计算切面等效渗透系数,给出了一种新的岩体等效渗透张量的求解公式。同时讨论了尺度效应和裂隙岩体渗透各向异性的表征方式,通过构建三维和二维裂隙网络,截取不同大小的单元体计算渗透系数,得出典型单元体的边长为20 m,并通过野外现场钻孔压水实验验证了方法的可行性。研究成果可以为求解不同尺度、非均质裂隙岩体各方向渗透系数提供参考。

基于空间多剖面边坡稳定性系数计算方法
陈应显, 杨红霞, 李佳莹, 叶永超, 周志伟
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230610
摘要:

在边坡稳定性分析中,通常需要对多个剖面的边坡稳定性进行单独计算。为了提高多剖面边坡稳定性系统计算的效率,本研究提出了一种基于空间多剖面边坡稳定性系数计算的方法。首先,将二维剩余推力法扩展至空间剖面,形成空间剖面的剩余推力法;其次,通过在三维边坡工程地质模型上实现剖面图的自动生成和管理,进一步优化了计算流程;为了实现快速高效计算边坡稳定性系数,引入了基于多线程并行计算的方法,并结合空间剖面的剩余推力法,对空间多剖面边坡稳定性系数进行了更为准确和高效的计算。以内蒙古锡林浩特某露天矿为应用实例,建立内排土场边坡三维边坡工程地质模型,在此基础上,自动生成7个空间剖面图,采用多线程并行计算出7个剖面的稳定性系数,最后,通过可视化手段对计算结果进行了直观展示。采用多线程并行计算多剖面边坡稳定性系数能够充分利用计算资源,提高计算效率,同时,在实际工程应用中进一步证实了该方法的可行性和适用性。

在边坡稳定性分析中,通常需要对多个剖面的边坡稳定性进行单独计算。为了提高多剖面边坡稳定性系统计算的效率,本研究提出了一种基于空间多剖面边坡稳定性系数计算的方法。首先,将二维剩余推力法扩展至空间剖面,形成空间剖面的剩余推力法;其次,通过在三维边坡工程地质模型上实现剖面图的自动生成和管理,进一步优化了计算流程;为了实现快速高效计算边坡稳定性系数,引入了基于多线程并行计算的方法,并结合空间剖面的剩余推力法,对空间多剖面边坡稳定性系数进行了更为准确和高效的计算。以内蒙古锡林浩特某露天矿为应用实例,建立内排土场边坡三维边坡工程地质模型,在此基础上,自动生成7个空间剖面图,采用多线程并行计算出7个剖面的稳定性系数,最后,通过可视化手段对计算结果进行了直观展示。采用多线程并行计算多剖面边坡稳定性系数能够充分利用计算资源,提高计算效率,同时,在实际工程应用中进一步证实了该方法的可行性和适用性。

山西省屯留区富硒土地质量综合评价与利用研究
王大莹, 崔新宇, 曹培丽, 崔杰, 张仕裕, 樊文华, 冯志强, 何俊辰, 雷勇
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230666
摘要:

开展土地调查与评价并发展特色产业是实现乡村振兴,巩固脱贫成果的重要工作。为了更加精准有效地指导区域农业生产布局和特色产业开发,在山西省长治市屯留区开展了富硒土地调查与评价工作。选取了富硒产业质量、生态环境和耕地地力三方面的指标来构建富硒土地综合质量评价体系,运用模糊数学法、熵权法、综合指数法等方法评价与划分土地等级。结果表明:①屯留区硒含量等级为高和适量的土壤占比为54.47%,集中分布于全区东部;耕地地力等级分布不均,整体为西低东高;全域生态环境状况清洁。②全区一等富硒土地面积为299.33 km2,占比为26.61%,集中分布于东部平原地区。③屯留区小麦、尖椒和青椒达到富硒标准,尖椒富硒率为100%,农作物清洁状况良好。依据评价结果,结合屯留区国土空间规划,划分出三类土地:A类地(富硒富肥且清洁)规划种植富硒小麦和绿色蔬菜,同时发展观光农业;B类地(硒适量且清洁)规划种植富硒辣椒,同时发展农产品深加工;C类地(非富硒富肥)打造农产品深加工体系,同时发展农贸和旅游。研究成果为屯留区富硒农业产业规划以及区域协同发展提供了理论支持及科学建议。

开展土地调查与评价并发展特色产业是实现乡村振兴,巩固脱贫成果的重要工作。为了更加精准有效地指导区域农业生产布局和特色产业开发,在山西省长治市屯留区开展了富硒土地调查与评价工作。选取了富硒产业质量、生态环境和耕地地力三方面的指标来构建富硒土地综合质量评价体系,运用模糊数学法、熵权法、综合指数法等方法评价与划分土地等级。结果表明:①屯留区硒含量等级为高和适量的土壤占比为54.47%,集中分布于全区东部;耕地地力等级分布不均,整体为西低东高;全域生态环境状况清洁。②全区一等富硒土地面积为299.33 km2,占比为26.61%,集中分布于东部平原地区。③屯留区小麦、尖椒和青椒达到富硒标准,尖椒富硒率为100%,农作物清洁状况良好。依据评价结果,结合屯留区国土空间规划,划分出三类土地:A类地(富硒富肥且清洁)规划种植富硒小麦和绿色蔬菜,同时发展观光农业;B类地(硒适量且清洁)规划种植富硒辣椒,同时发展农产品深加工;C类地(非富硒富肥)打造农产品深加工体系,同时发展农贸和旅游。研究成果为屯留区富硒农业产业规划以及区域协同发展提供了理论支持及科学建议。

三峡库区动水压力型滑坡对降雨的响应规律—以八字门滑坡为例
刘开心, 易庆林, 邓茂林, 汪标
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240697
摘要:
【目的】为探究动水压力型滑坡对降雨的响应规律,【方法】以三峡库区八字门滑坡为例,结合地质勘察数据、相关性分析及有限元数值模拟,系统研究了降雨对滑坡变形的影响,揭示其响应规律及变形机制。【结论】研究表明,库水涨落和降雨是八字门滑坡变形的主要驱动因素。降雨对滑坡变形的影响表现为:在库水下降阶段,降雨通过补给坡体内部水头,进一步增强动水压力作用,显著加剧坡体变形;而在库水上升阶段,降雨入渗至次级滑带后缘,导致孔隙水压力升高,从而引发滑坡后缘变形并推动滑坡整体变形,足够的降雨是库水上升期间滑坡变形的主要触发因素。滑坡变形呈现一定的滞后性,其中库水下降引发的变形滞后时间约为20天,降雨引发的变形滞后时间为9天。长时间持续降雨条件下的滑坡稳定性系数(1.029)衰减程度高于暴雨条件(1.039)。研究成果深化了对动水压力型滑坡变形机制的认识,可为该类滑坡的预警预测提供参考。 【目的】为探究动水压力型滑坡对降雨的响应规律,【方法】以三峡库区八字门滑坡为例,结合地质勘察数据、相关性分析及有限元数值模拟,系统研究了降雨对滑坡变形的影响,揭示其响应规律及变形机制。【结论】研究表明,库水涨落和降雨是八字门滑坡变形的主要驱动因素。降雨对滑坡变形的影响表现为:在库水下降阶段,降雨通过补给坡体内部水头,进一步增强动水压力作用,显著加剧坡体变形;而在库水上升阶段,降雨入渗至次级滑带后缘,导致孔隙水压力升高,从而引发滑坡后缘变形并推动滑坡整体变形,足够的降雨是库水上升期间滑坡变形的主要触发因素。滑坡变形呈现一定的滞后性,其中库水下降引发的变形滞后时间约为20天,降雨引发的变形滞后时间为9天。长时间持续降雨条件下的滑坡稳定性系数(1.029)衰减程度高于暴雨条件(1.039)。研究成果深化了对动水压力型滑坡变形机制的认识,可为该类滑坡的预警预测提供参考。
深部咸水层CO2封存的热-水-力模型研究
魏子俊, 高科
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240772
摘要:
【目的】碳捕获与储存技术对缓解全球气候危机至关重要,深部咸水层因巨大储存潜力成为首选储存地点。然而,CO2受浮力作用易通过裂缝或断层向地面逃逸。因此,研究CO2注入对天然断层影响以及断层活化对CO2迁移的反馈效应意义重大。【方法】本文构建了完全耦合的两相热—水—力模型,以模拟CO2注入、断层失效与羽流传播间相互作用。【结果】研究表明:①断层激活后渗透率分布呈显著二分性,且高渗区形成与孔压场时空演化紧密耦合,率先失效区域促进孔压释放并抑制了断层进一步活化,使断层呈局部激活特征。②CO2迁移范围与岩体冷却区域不等价,羽流逸散快速而广袤,2年注入羽流前缘可达1500 m;温度场扩散缓慢且集中,20年注入冷却区域仅200 m,受限温度场不易诱使断层活化,利于碳封存长期安全。③断层构型对封存安全性具有重大影响,以逆断层封闭性能最佳,正断层最劣,走滑断层介于两者之间,逆断层对CO2有效封存量比正断层高出约25%。【结论】建立的含损伤行为的两相热—水—力模型鲁棒性良好,能准确刻画断层渐进失效与羽流迁移的复杂交互机制,为碳封存工程长期安全性评估提供了理论与技术支撑。 【目的】碳捕获与储存技术对缓解全球气候危机至关重要,深部咸水层因巨大储存潜力成为首选储存地点。然而,CO2受浮力作用易通过裂缝或断层向地面逃逸。因此,研究CO2注入对天然断层影响以及断层活化对CO2迁移的反馈效应意义重大。【方法】本文构建了完全耦合的两相热—水—力模型,以模拟CO2注入、断层失效与羽流传播间相互作用。【结果】研究表明:①断层激活后渗透率分布呈显著二分性,且高渗区形成与孔压场时空演化紧密耦合,率先失效区域促进孔压释放并抑制了断层进一步活化,使断层呈局部激活特征。②CO2迁移范围与岩体冷却区域不等价,羽流逸散快速而广袤,2年注入羽流前缘可达1500 m;温度场扩散缓慢且集中,20年注入冷却区域仅200 m,受限温度场不易诱使断层活化,利于碳封存长期安全。③断层构型对封存安全性具有重大影响,以逆断层封闭性能最佳,正断层最劣,走滑断层介于两者之间,逆断层对CO2有效封存量比正断层高出约25%。【结论】建立的含损伤行为的两相热—水—力模型鲁棒性良好,能准确刻画断层渐进失效与羽流迁移的复杂交互机制,为碳封存工程长期安全性评估提供了理论与技术支撑。
融合多模态数据的地震灾害知识图谱构建及应用
吴麒瑞, 田苗, 谢忠, 邱芹军, 陈占龙, 陶留锋
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240334
摘要:
【目的】地震灾害观测数据多源异构、蕴含知识分散且关联程度低,导致难以高效利用数据进行信息整合和高效查询,进而提供风险评估、救援决策辅助支持。【方法】知识图谱作为一种有效的数据关联和融合的手段。首先,基于自顶向下方法梳理地震灾害领域概念,构建地震灾害数据、地质/地理环境、地震灾害事件、地震灾害应急任务、地震灾害模型本体,形成地震灾害本体层;结合自底向上方法构建高质量数据层,通过卷积神经网络对遥感影像进行灾害前后变化识别,实现从影像信息到文本知识的智能结构化转换;融合微调后UIE(Universal Information Extraction)预训练模型对文本数据进行命名实体及关系属性知识抽取,精确率分别为82.04%和70.66%。通过计算词向量语义相似度实现数据融合与统一表达。【结果】以2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县地震为例,通过本体构建、数据抽取、统一表达形成高质量地震灾害知识图谱,实现地震灾害多源异构地震数据到统一知识表达的转化。【结论】基于所构建的地震灾害知识图谱实现了灾害损失、应急链决策支持的查询展示,及结合相关地质数据推理和查询潜在次生灾害。该方法结合深度学习与预训练技术,融合多模态数据,构建了地震灾害知识图谱构建,为快速准确的地震灾害信息查询与次生灾害发生提供辅助支撑。 【目的】地震灾害观测数据多源异构、蕴含知识分散且关联程度低,导致难以高效利用数据进行信息整合和高效查询,进而提供风险评估、救援决策辅助支持。【方法】知识图谱作为一种有效的数据关联和融合的手段。首先,基于自顶向下方法梳理地震灾害领域概念,构建地震灾害数据、地质/地理环境、地震灾害事件、地震灾害应急任务、地震灾害模型本体,形成地震灾害本体层;结合自底向上方法构建高质量数据层,通过卷积神经网络对遥感影像进行灾害前后变化识别,实现从影像信息到文本知识的智能结构化转换;融合微调后UIE(Universal Information Extraction)预训练模型对文本数据进行命名实体及关系属性知识抽取,精确率分别为82.04%和70.66%。通过计算词向量语义相似度实现数据融合与统一表达。【结果】以2023年12月18日甘肃省临夏州积石山县地震为例,通过本体构建、数据抽取、统一表达形成高质量地震灾害知识图谱,实现地震灾害多源异构地震数据到统一知识表达的转化。【结论】基于所构建的地震灾害知识图谱实现了灾害损失、应急链决策支持的查询展示,及结合相关地质数据推理和查询潜在次生灾害。该方法结合深度学习与预训练技术,融合多模态数据,构建了地震灾害知识图谱构建,为快速准确的地震灾害信息查询与次生灾害发生提供辅助支撑。
松辽盆地重点油区水热型砂岩地热储层评价
刘先录, 胡光明, 肖红平, 饶松
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240530
摘要:
【目的】现行的热储行业评价标准是基于有水优储(中低孔低渗)制定的,按此标准我国大多数盆地的热储属于有水差储(中低孔低渗),故现行业评价标准存在不适应性。另外,在地热资源预可行性勘查阶段,常用的评价方法需要大量的参数和数据,而这一阶段能获取的资料往往较少,因此,探索少参数的快速评价方法是很有必要的。松辽盆地重点油区的水热型砂岩热储具有中薄层中低孔低渗的特点,属于有水差储,本文将以此为例,研究有水差储的评价标准,并探索少参数条件下热储的快速评价方法。【方法】首先,在了解了目的层热储的厚度、孔隙度和渗透率的基本特征的基础上,对其进行了统计分析,应用黄金分割法划分等级,确定这些参数的评价标准。然后,由于热储温度差异不大、都属于低温热储,单井日产水量对热储的评价更为重要,选取开发区的砂体厚度、孔隙度、渗透率和单井日产水量数据,利用多元线性回归对其进行分析,后构建热储评价公式,计算各评价单元的得分,并按照黄金分割法划分等级。【结果】将此方法的得分排名与现有两种评价方法的两两对比,发现纳入砂体厚度而弃用温度是合理的,且此方法的得分标准差较大,能够更好的反映各评价单元之间的差异,因此,此方法较为可行,针对有水差储制定的评价标准较为合理。【意义】本文所确定的有水差储评价标准对其他盆地的热储评价有一定的参考意义,考虑到各盆地之间的差异,本文确定的少参数快速评价方法对其他盆地不一定适用,但是确定评价公式的过程是值得借鉴的 【目的】现行的热储行业评价标准是基于有水优储(中低孔低渗)制定的,按此标准我国大多数盆地的热储属于有水差储(中低孔低渗),故现行业评价标准存在不适应性。另外,在地热资源预可行性勘查阶段,常用的评价方法需要大量的参数和数据,而这一阶段能获取的资料往往较少,因此,探索少参数的快速评价方法是很有必要的。松辽盆地重点油区的水热型砂岩热储具有中薄层中低孔低渗的特点,属于有水差储,本文将以此为例,研究有水差储的评价标准,并探索少参数条件下热储的快速评价方法。【方法】首先,在了解了目的层热储的厚度、孔隙度和渗透率的基本特征的基础上,对其进行了统计分析,应用黄金分割法划分等级,确定这些参数的评价标准。然后,由于热储温度差异不大、都属于低温热储,单井日产水量对热储的评价更为重要,选取开发区的砂体厚度、孔隙度、渗透率和单井日产水量数据,利用多元线性回归对其进行分析,后构建热储评价公式,计算各评价单元的得分,并按照黄金分割法划分等级。【结果】将此方法的得分排名与现有两种评价方法的两两对比,发现纳入砂体厚度而弃用温度是合理的,且此方法的得分标准差较大,能够更好的反映各评价单元之间的差异,因此,此方法较为可行,针对有水差储制定的评价标准较为合理。【意义】本文所确定的有水差储评价标准对其他盆地的热储评价有一定的参考意义,考虑到各盆地之间的差异,本文确定的少参数快速评价方法对其他盆地不一定适用,但是确定评价公式的过程是值得借鉴的
地质岩心钻孔轨迹控制技术研究进展
潘德元, 熊亮, 王杰, 蔡隽
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240373
摘要:
地质岩心钻探是地质勘查的重要技术手段之一,其中钻孔的实钻轨迹是钻孔质量的重要参数,不仅影响着钻探施工时的孔内安全,也关系着地质勘查的质量和精度。地质岩心钻探中具有钻孔直径小、管柱强度低、要求连续地质取心等限制条件,导致地质岩心钻孔轨迹控制难度大。通过系统梳理地质岩心钻孔的轨迹控制方法,对其进行分类和归纳整理。主要为以下几个方面:(1)初级定向孔技术以完成目的层取心为首要目的,分析了钻孔倾角、方位、位移等参数的设计方法和随深度变化情况,明确了该技术的适用条件和缺点,为初级定向孔技术在500m以浅钻孔施工使用提供了思路,同时指出深孔应配合其他措施同时使用;(2)围绕地质钻探满眼钻具技术,分析了常规绳索取心满眼钻具和大口径绳索取心满眼钻具的使用情况,提出了绳索取心满眼钻具管柱力学理论;(3)围绕受控定向钻进技术,分析了在钻孔纠斜和侧钻绕障方面的应用,指出了不同方法的优缺点,表明小口径井底动力钻具优势明显,但是受地质取心工艺要求的影响,在地质钻探中具有较多限制。通过对地质岩心钻孔轨迹控制技术现状的回顾和分析,明确了影响钻孔轨迹的关键因素以及控制钻孔轨迹的多种技术,可为提高地质钻探的勘查精度提供有益参考和研究思路。 地质岩心钻探是地质勘查的重要技术手段之一,其中钻孔的实钻轨迹是钻孔质量的重要参数,不仅影响着钻探施工时的孔内安全,也关系着地质勘查的质量和精度。地质岩心钻探中具有钻孔直径小、管柱强度低、要求连续地质取心等限制条件,导致地质岩心钻孔轨迹控制难度大。通过系统梳理地质岩心钻孔的轨迹控制方法,对其进行分类和归纳整理。主要为以下几个方面:(1)初级定向孔技术以完成目的层取心为首要目的,分析了钻孔倾角、方位、位移等参数的设计方法和随深度变化情况,明确了该技术的适用条件和缺点,为初级定向孔技术在500m以浅钻孔施工使用提供了思路,同时指出深孔应配合其他措施同时使用;(2)围绕地质钻探满眼钻具技术,分析了常规绳索取心满眼钻具和大口径绳索取心满眼钻具的使用情况,提出了绳索取心满眼钻具管柱力学理论;(3)围绕受控定向钻进技术,分析了在钻孔纠斜和侧钻绕障方面的应用,指出了不同方法的优缺点,表明小口径井底动力钻具优势明显,但是受地质取心工艺要求的影响,在地质钻探中具有较多限制。通过对地质岩心钻孔轨迹控制技术现状的回顾和分析,明确了影响钻孔轨迹的关键因素以及控制钻孔轨迹的多种技术,可为提高地质钻探的勘查精度提供有益参考和研究思路。
元素扫描测井在煤系烃源岩识别与评价中的应用
王斌, 夏宗立, 张科, 李玲, 王中瑞, 赖锦
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240386
摘要:
【目的】库车坳陷三叠系、侏罗系发育湖泊相和沼泽相间互沉积的5套烃源岩层系,按岩性可划分出煤、碳质泥岩和暗色泥岩,其烃源岩具有TOC丰度较高、厚度大、分布范围广等特征。由于烃源岩纵向分布层系多,不同岩性分布及纵向非均质性强,导致常用的ΔlgR法等在TOC测井定量表征中应用效果较差。【方法】为了更好地了解库车坳陷油气资源潜力以及评估油气储量,本文首先通过岩心等识别了烃源岩岩性特征,进一步通过地球化学分析资料实现烃源岩地质特征评价。将ΔlgR法运用于TOC测井定量评价,然后将元素扫描测井应用于烃源岩岩性的测井识别工作中,并进一步利用元素扫描测井实现TOC测井定量评价。【结果】整体上三叠系、侏罗系有机质类型以II1型、II2型和Ⅲ型为主,有机质演化为成熟阶段,其烃源岩品质为中等-好烃源岩。通过元素扫描测井识别不同岩性烃源岩并进一步定量评价TOC的方法,其精度相比ΔlgR法提升显著。【结论】研究成果对库车坳陷油气资源潜力评估有一定指导意义,同时还有利于拓展元素扫描测井资料应用范围。 【目的】库车坳陷三叠系、侏罗系发育湖泊相和沼泽相间互沉积的5套烃源岩层系,按岩性可划分出煤、碳质泥岩和暗色泥岩,其烃源岩具有TOC丰度较高、厚度大、分布范围广等特征。由于烃源岩纵向分布层系多,不同岩性分布及纵向非均质性强,导致常用的ΔlgR法等在TOC测井定量表征中应用效果较差。【方法】为了更好地了解库车坳陷油气资源潜力以及评估油气储量,本文首先通过岩心等识别了烃源岩岩性特征,进一步通过地球化学分析资料实现烃源岩地质特征评价。将ΔlgR法运用于TOC测井定量评价,然后将元素扫描测井应用于烃源岩岩性的测井识别工作中,并进一步利用元素扫描测井实现TOC测井定量评价。【结果】整体上三叠系、侏罗系有机质类型以II1型、II2型和Ⅲ型为主,有机质演化为成熟阶段,其烃源岩品质为中等-好烃源岩。通过元素扫描测井识别不同岩性烃源岩并进一步定量评价TOC的方法,其精度相比ΔlgR法提升显著。【结论】研究成果对库车坳陷油气资源潜力评估有一定指导意义,同时还有利于拓展元素扫描测井资料应用范围。
河北典型压采区含水层水力层析扫描成像
柴宏利, 刘飞, 甄品娜, 郭晓帅, 刘聪丽, 郭雁辉
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240709
摘要:
运用水力层析方法刻画大尺度含水层非均质性的主要困难是寻找能够显著影响区域地下水动态的刺激源,而人为控制下的地下水开采量变化无疑是一个可行的选择。本研究选择河北地下水超采治理试点区之一的邯郸东部平原作为研究对象,通过利用压采所引起的地下水位响应数据开展二维承压含水层水力层析扫描成像,探讨了不同先验信息以及观测井布局对水力参数反演效果的影响。结果表明,水力层析法能够有效刻画大尺度含水层非均质性特征,准确的地质分区信息可以明显改善参数的估计效果;相关尺度和方差对参数反演效果影响不显著;为提高含水层参数估计精度,需要充分考虑已有的先验地质信息,并结合已有水井信息,在水文地质条件明显变化区域附近补充完善地下水观测井网络。这种基于水力层析理念的大尺度含水层非均质性刻画方法,通过智慧式收集河北地下水压采大背景下现有井的地下水开采量和观测数据,以较低的成本刻画大尺度含水层非均质性,省去了额外的打井和抽水试验时间人力成本,具有显著的经济和社会效益。 运用水力层析方法刻画大尺度含水层非均质性的主要困难是寻找能够显著影响区域地下水动态的刺激源,而人为控制下的地下水开采量变化无疑是一个可行的选择。本研究选择河北地下水超采治理试点区之一的邯郸东部平原作为研究对象,通过利用压采所引起的地下水位响应数据开展二维承压含水层水力层析扫描成像,探讨了不同先验信息以及观测井布局对水力参数反演效果的影响。结果表明,水力层析法能够有效刻画大尺度含水层非均质性特征,准确的地质分区信息可以明显改善参数的估计效果;相关尺度和方差对参数反演效果影响不显著;为提高含水层参数估计精度,需要充分考虑已有的先验地质信息,并结合已有水井信息,在水文地质条件明显变化区域附近补充完善地下水观测井网络。这种基于水力层析理念的大尺度含水层非均质性刻画方法,通过智慧式收集河北地下水压采大背景下现有井的地下水开采量和观测数据,以较低的成本刻画大尺度含水层非均质性,省去了额外的打井和抽水试验时间人力成本,具有显著的经济和社会效益。
早志留世华南扬子地区大陆风化作用与上升洋流演化及其对龙马溪组黑色页岩有机质富集的指示
冉倍, 杨向荣, 齐爽怡, 史嘉欣, 杨增辉, 严德天
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240678
摘要:
摘要:[目的]华南扬子地区龙马溪组黑色页岩中的有机质富集机制一直存在争议,以期揭示古气候条件转变背景下大陆风化作用和上升洋流的演化特征,并探究该地区沉积物中有机质的富集主控因素。[方法]本次研究以布拖地区布地1井龙马溪组为研究对象,采用地球化学的方法重建了早志留世古气候和古海洋水化学条件。[结果]龙马溪组沉积期化学风化作用强度展现出逐渐增强的趋势,而水动力条件总体处于停滞局限的状态。[结论]本研究认为龙马溪组早期增强的化学风化速率是高生产力水平的主要驱动机制,该时期增强的生产力水平是导致海洋底层水体缺氧的重要因素。此外,龙马溪组富有机质黑色页岩沉积存在时间和空间序列上的差异性。在时间序列上主要受到强烈气候波动影响下的大陆风化作用演化影响,即龙马溪组早期强烈的化学风化速率促进了有机质的富集;而在空间尺度上与扬子地区的上升洋流强度有关,即在扬子海外陆棚地区强烈的上升洋流促进了有机质和有机硅的富集。 摘要:[目的]华南扬子地区龙马溪组黑色页岩中的有机质富集机制一直存在争议,以期揭示古气候条件转变背景下大陆风化作用和上升洋流的演化特征,并探究该地区沉积物中有机质的富集主控因素。[方法]本次研究以布拖地区布地1井龙马溪组为研究对象,采用地球化学的方法重建了早志留世古气候和古海洋水化学条件。[结果]龙马溪组沉积期化学风化作用强度展现出逐渐增强的趋势,而水动力条件总体处于停滞局限的状态。[结论]本研究认为龙马溪组早期增强的化学风化速率是高生产力水平的主要驱动机制,该时期增强的生产力水平是导致海洋底层水体缺氧的重要因素。此外,龙马溪组富有机质黑色页岩沉积存在时间和空间序列上的差异性。在时间序列上主要受到强烈气候波动影响下的大陆风化作用演化影响,即龙马溪组早期强烈的化学风化速率促进了有机质的富集;而在空间尺度上与扬子地区的上升洋流强度有关,即在扬子海外陆棚地区强烈的上升洋流促进了有机质和有机硅的富集。
鄂尔多斯盆地旬邑地区典型断缝体露头内部结构精细刻画
任川, 刘传喜, 吕钊宇, 秦学杰, 夏冬冬, 何维领, 刘洪平, 冯文杰
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240522
摘要:
【目的】鄂尔多斯盆地南部的断缝体油藏开采前景较好,但其内部结构复杂多变,现有研究成果无法支撑断缝体油藏精细描述。【方法】为明确断缝体内部结构特征的变化规律,本文采用无人机倾斜摄影技术,对旬邑地区多种典型断缝体露头进行高精度采样和建模,利用自研软件采集并分析断缝体数据,开展其内部结构特征和裂缝发育规律研究。【结果】结果表明:(1)旬邑地区发育张扭型(半负花式、地堑式)、纯走滑(平移式)、压扭型(正花式)3类断缝体;(2)综合野外露头断层发育情况、岩层形态、裂缝发育特征等参数,将断缝体划分为破碎带、裂缝带和基质带,不同类型断缝体结构模式和定量规律差异较大;(3)裂缝密度受断缝体类型、断距、断层间距、断块位置和砂层厚度影响,总体为地堑式断缝体最高,半负花式断缝体次之,平移式和正花式断缝体最低;断距越大、断层间距越小、岩层厚度越低裂缝越发育;同一断缝体中,不同断块内的裂缝密度呈现出不同的变化趋势。【结论】本研究明确了4种断缝体的模式和定量规律,总结了不同因素对裂缝密度的影响,为地下储层表征提供了更贴近地质实际的定量断缝体结构特征。 【目的】鄂尔多斯盆地南部的断缝体油藏开采前景较好,但其内部结构复杂多变,现有研究成果无法支撑断缝体油藏精细描述。【方法】为明确断缝体内部结构特征的变化规律,本文采用无人机倾斜摄影技术,对旬邑地区多种典型断缝体露头进行高精度采样和建模,利用自研软件采集并分析断缝体数据,开展其内部结构特征和裂缝发育规律研究。【结果】结果表明:(1)旬邑地区发育张扭型(半负花式、地堑式)、纯走滑(平移式)、压扭型(正花式)3类断缝体;(2)综合野外露头断层发育情况、岩层形态、裂缝发育特征等参数,将断缝体划分为破碎带、裂缝带和基质带,不同类型断缝体结构模式和定量规律差异较大;(3)裂缝密度受断缝体类型、断距、断层间距、断块位置和砂层厚度影响,总体为地堑式断缝体最高,半负花式断缝体次之,平移式和正花式断缝体最低;断距越大、断层间距越小、岩层厚度越低裂缝越发育;同一断缝体中,不同断块内的裂缝密度呈现出不同的变化趋势。【结论】本研究明确了4种断缝体的模式和定量规律,总结了不同因素对裂缝密度的影响,为地下储层表征提供了更贴近地质实际的定量断缝体结构特征。
断层对垃圾填埋场地下水COD迁移影响的模拟:以深圳龙华能源生态园为例
裴洪军,谢浩,程天舜,汪丙国
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240731
摘要:
断层是地下水流和污染物迁移和扩散的重要通道,然而国内外针对断层对垃圾填埋场地下水污染迁移模拟的研究尚不多见。【方法】基于GMS软件构建包含断层渗透性的地下水流和溶质运移模型,【目的】来模拟和预测不同工况下填埋场特征污染物渗漏对地下水环境和输水隧洞的影响。【结论】模拟结果表明:在正常工况下,由于厂区底部防渗措施,污染物扩散范围基本限于厂区内部,且污染物中心最高浓度小于0.5 mg/L;在非正常工况下1号、2号和3号污染源渗漏情景下污染物分别在第800、4015、1095天扩散运移至输水隧洞所在位置,三种模拟情景下污染物垂向扩散范围逐渐增大,但在平面上扩散范围存在较小差异;在此基础上,开展了断层带渗透性增强对地下水污染的模拟,结果表明在1号和3号污染源情景下F4断层渗透性增强对污染物运移存在较大环境风险;在2号污染源情景下F3断层渗透性增强对输水隧洞区域未产生更大的环境风险。本文的研究可为研究区地下水污染防治和风险评价提供科学支撑。 断层是地下水流和污染物迁移和扩散的重要通道,然而国内外针对断层对垃圾填埋场地下水污染迁移模拟的研究尚不多见。【方法】基于GMS软件构建包含断层渗透性的地下水流和溶质运移模型,【目的】来模拟和预测不同工况下填埋场特征污染物渗漏对地下水环境和输水隧洞的影响。【结论】模拟结果表明:在正常工况下,由于厂区底部防渗措施,污染物扩散范围基本限于厂区内部,且污染物中心最高浓度小于0.5 mg/L;在非正常工况下1号、2号和3号污染源渗漏情景下污染物分别在第800、4015、1095天扩散运移至输水隧洞所在位置,三种模拟情景下污染物垂向扩散范围逐渐增大,但在平面上扩散范围存在较小差异;在此基础上,开展了断层带渗透性增强对地下水污染的模拟,结果表明在1号和3号污染源情景下F4断层渗透性增强对污染物运移存在较大环境风险;在2号污染源情景下F3断层渗透性增强对输水隧洞区域未产生更大的环境风险。本文的研究可为研究区地下水污染防治和风险评价提供科学支撑。
干湿循环条件下无机盐对原状黄土孔隙结构及渗透性的影响
李培月,何强,吴健华,陈银富,寇晓梅,田艳
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240711
摘要:
【目的】干湿循环作用下无机盐溶液渗透对黄土体的结构强度和安全稳定性有着重要影响。该文研究目的是揭示干湿循环作用下无机盐对黄土孔隙结构及渗透性的影响。【方法】该研究以陕西省泾阳县南源的黄土为研究对象,通过室内试验,对不同干湿循环条件和不同浓度NaCl溶液入渗下原状黄土渗透性和孔隙结构的变化规律及其水土作用机制进行了系统分析。【结果】干湿循环削弱了原状黄土的渗透性,且随着干湿循环次数的增加,原状黄土的饱和渗透系数越小。NaCl溶液增强了原状黄土的渗透性,且随着NaCl入渗液浓度的增大,对渗透性的促进作用越明显。【结论】干湿循环促进了原状黄土表面裂隙发育,增加了土体中微孔的数量和面积比,使土体有效孔隙度减小,土体结构变得更加紧密。NaCl溶液的入渗促进了石膏等矿物的溶解作用,导致土体孔隙更加发育,渗透性增强。本研究加深了对干湿循环和无机盐溶液渗透的共同作用下黄土结构及渗透性变化规律的认识,为黄土地区的水土保持及工程建设提供科学支撑。 【目的】干湿循环作用下无机盐溶液渗透对黄土体的结构强度和安全稳定性有着重要影响。该文研究目的是揭示干湿循环作用下无机盐对黄土孔隙结构及渗透性的影响。【方法】该研究以陕西省泾阳县南源的黄土为研究对象,通过室内试验,对不同干湿循环条件和不同浓度NaCl溶液入渗下原状黄土渗透性和孔隙结构的变化规律及其水土作用机制进行了系统分析。【结果】干湿循环削弱了原状黄土的渗透性,且随着干湿循环次数的增加,原状黄土的饱和渗透系数越小。NaCl溶液增强了原状黄土的渗透性,且随着NaCl入渗液浓度的增大,对渗透性的促进作用越明显。【结论】干湿循环促进了原状黄土表面裂隙发育,增加了土体中微孔的数量和面积比,使土体有效孔隙度减小,土体结构变得更加紧密。NaCl溶液的入渗促进了石膏等矿物的溶解作用,导致土体孔隙更加发育,渗透性增强。本研究加深了对干湿循环和无机盐溶液渗透的共同作用下黄土结构及渗透性变化规律的认识,为黄土地区的水土保持及工程建设提供科学支撑。
衡水市分层沉降时空演化特征及对环境因子的响应机制
王琴, 宫辉力
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240022
摘要:
受气候变化及人类活动的影响,衡水地区地下水资源常年处于超采状态,从而直接诱发了严重的地面沉降,这已成为该地区主要的地质灾害问题之一。本文以分层标监测获取的衡水市主城区2009年1月-2022年12月的累积沉降量作为基础,对三个压缩层位(从浅至深依次为F1、F2、F3层)的地面沉降机理进行分析和研究;首先用Gompertz模型分别拟合三个压缩层位的累积沉降量,对拟合结果进行一阶求导得到各层位的沉降速率,并以0.5mm做为阈值,得到各层位沉降生、沉降速率快速增长、沉降速率递减及沉降趋于稳定的时段;然后采用零生长(ZG)模型将各层位的沉降量区分为不可逆的沉降期(GRC)序列和可逆的回弹期(SWD)序列,分析沉降期和回弹期的波动特征;最后,采用线性混合模型(LMM)分析降水、蒸散发、浅层地下水位和深层地下水位等环境因子对各层位沉降期压实沉降 (GRC_rate)的贡献。结果表明:(1) 各层位的累积沉降量拟合曲线均呈“ S”形,沉降速率曲线呈单峰模式,并表现出“慢-快-慢”的趋势,各层位的主要沉降期开始时间、结束时间、累积沉降量和沉降速率均有所差异;(2)在累积沉降量和月沉降增量幅度上,整体呈现出F3层>F2层>F1层,在回弹幅度上,总体呈现F1层>F2、F3层;(3) 蒸散发和浅层地下水位对F1、F2层的压实沉降贡献最大,浅层地下水位和深层地下水位对F3层的压实沉降贡献最大。 受气候变化及人类活动的影响,衡水地区地下水资源常年处于超采状态,从而直接诱发了严重的地面沉降,这已成为该地区主要的地质灾害问题之一。本文以分层标监测获取的衡水市主城区2009年1月-2022年12月的累积沉降量作为基础,对三个压缩层位(从浅至深依次为F1、F2、F3层)的地面沉降机理进行分析和研究;首先用Gompertz模型分别拟合三个压缩层位的累积沉降量,对拟合结果进行一阶求导得到各层位的沉降速率,并以0.5mm做为阈值,得到各层位沉降生、沉降速率快速增长、沉降速率递减及沉降趋于稳定的时段;然后采用零生长(ZG)模型将各层位的沉降量区分为不可逆的沉降期(GRC)序列和可逆的回弹期(SWD)序列,分析沉降期和回弹期的波动特征;最后,采用线性混合模型(LMM)分析降水、蒸散发、浅层地下水位和深层地下水位等环境因子对各层位沉降期压实沉降 (GRC_rate)的贡献。结果表明:(1) 各层位的累积沉降量拟合曲线均呈“ S”形,沉降速率曲线呈单峰模式,并表现出“慢-快-慢”的趋势,各层位的主要沉降期开始时间、结束时间、累积沉降量和沉降速率均有所差异;(2)在累积沉降量和月沉降增量幅度上,整体呈现出F3层>F2层>F1层,在回弹幅度上,总体呈现F1层>F2、F3层;(3) 蒸散发和浅层地下水位对F1、F2层的压实沉降贡献最大,浅层地下水位和深层地下水位对F3层的压实沉降贡献最大。
基于轻量级卷积神经网络的岩石图像岩性识别方法
刘善伟, 马志伟, 魏世清, 魏忠勇
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240348
摘要:
【目的】岩性识别是油气勘探和开发过程中的重要环节,对于油气勘探定位、储层评价以及建立储层模型具有重要的指导意义。但传统的人工岩性识别方法耗时耗力、经典的深度学习模型虽然识别精度高,但模型的参数量较大,为了提高模型识别精度,同时降低模型的参数量,使模型适用于岩性实时识别工作。【方法】本文首先收集了白云岩、砂岩等8种共3016张岩石图像构建岩性识别数据集,然后以轻量型卷积神经网络ShuffleNetV2模型为基础网络,提出了一种Rock-ShuffleNetV2岩性识别模型(下文简称为RSHFNet模型)。模型中将混合注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)以及多尺度特征融合模块(Multi Scale Feature Fusion Module,MSF)融入基础网络中以加强模型的特征提取能力,提升模型识别性能,并优化模型中ShuffleNetv2单元的堆叠次数以减少模型参数量。【结果】实验结果表明:与基础模型相比,本文提出的RSHFNet模型的准确率达到了87.21%,提高了4.98%;同时,模型参数量与浮点运算量降低到了8.69×10^6与9.3×10^7,分别是基础模型的67 %与63 %,模型参数量明显降低;并且RSHFNet模型的综合性能明显优于现有的卷积神经网络。【结论】本文提出的RSHFNet岩性识别模型具有较高的识别精度和较好的泛化能力,同时更加的轻量化,为实现野外实时的岩性识别工作提供了新思路。 【目的】岩性识别是油气勘探和开发过程中的重要环节,对于油气勘探定位、储层评价以及建立储层模型具有重要的指导意义。但传统的人工岩性识别方法耗时耗力、经典的深度学习模型虽然识别精度高,但模型的参数量较大,为了提高模型识别精度,同时降低模型的参数量,使模型适用于岩性实时识别工作。【方法】本文首先收集了白云岩、砂岩等8种共3016张岩石图像构建岩性识别数据集,然后以轻量型卷积神经网络ShuffleNetV2模型为基础网络,提出了一种Rock-ShuffleNetV2岩性识别模型(下文简称为RSHFNet模型)。模型中将混合注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)以及多尺度特征融合模块(Multi Scale Feature Fusion Module,MSF)融入基础网络中以加强模型的特征提取能力,提升模型识别性能,并优化模型中ShuffleNetv2单元的堆叠次数以减少模型参数量。【结果】实验结果表明:与基础模型相比,本文提出的RSHFNet模型的准确率达到了87.21%,提高了4.98%;同时,模型参数量与浮点运算量降低到了8.69×10^6与9.3×10^7,分别是基础模型的67 %与63 %,模型参数量明显降低;并且RSHFNet模型的综合性能明显优于现有的卷积神经网络。【结论】本文提出的RSHFNet岩性识别模型具有较高的识别精度和较好的泛化能力,同时更加的轻量化,为实现野外实时的岩性识别工作提供了新思路。
滇东南那能金矿矿床成因:来自硫化物原位微量元素和同位素的证据
管继云, 张七道, 曹毅, 徐磊, 兰开军, 孙康, 赵洋
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240520
摘要:
【目的】那能金矿床是滇东南地区一个重要的中型卡林型金矿,研究其矿床成因对在滇东南地区寻找此类金矿床具有重要意义。【方法】在详细的野外调研和室内观察中发现那能金矿发育两个世代黄铁矿(PyI和PyII),利用LA-ICP-MS技术对载金矿物黄铁矿和毒砂进行了原位微量元素和硫同位素分析,探讨了成矿物质来源和矿床成因。【结果】LA-ICP-MS分析结果显示PyI含有一定量的Au(均值6.37×10-6),主要富集Co、Ni、Se、W等元素;与PyI相比,PyII微量元素分布特征相似,但Au含量(均值68.02×10-6)偏高,相对富集Au、As、Sb、Cu等元素;毒砂中Au含量均值为36.02×10-6,主要富集As、Ni、Sb、Se、Au等元素,Zn、Ag、Hg、Tl元素含量较低。载金矿物δ34S值分布范围较为一致,主要集中在13.7‰~16.5‰,暗示载金矿物的S可能主要来自于围岩地层。【结论】初步认为在那能金矿形成过程中,富含Au、As、Sb等微量元素的中低温热液流体,在相对稳定的环境中形成PyI黄铁矿,少量Au以固溶体(Au+)形式与PyI同时沉淀,在PyII阶段,区内强烈的构造活动使得成矿流体上涌,与围岩地层发生硫化反应后,流体中H2S浓度降低,Au-HS络合物失稳,Au过饱和沉淀后以纳米级包裹体(Au0)形式在PyII黄铁矿中大量富集。 【目的】那能金矿床是滇东南地区一个重要的中型卡林型金矿,研究其矿床成因对在滇东南地区寻找此类金矿床具有重要意义。【方法】在详细的野外调研和室内观察中发现那能金矿发育两个世代黄铁矿(PyI和PyII),利用LA-ICP-MS技术对载金矿物黄铁矿和毒砂进行了原位微量元素和硫同位素分析,探讨了成矿物质来源和矿床成因。【结果】LA-ICP-MS分析结果显示PyI含有一定量的Au(均值6.37×10-6),主要富集Co、Ni、Se、W等元素;与PyI相比,PyII微量元素分布特征相似,但Au含量(均值68.02×10-6)偏高,相对富集Au、As、Sb、Cu等元素;毒砂中Au含量均值为36.02×10-6,主要富集As、Ni、Sb、Se、Au等元素,Zn、Ag、Hg、Tl元素含量较低。载金矿物δ34S值分布范围较为一致,主要集中在13.7‰~16.5‰,暗示载金矿物的S可能主要来自于围岩地层。【结论】初步认为在那能金矿形成过程中,富含Au、As、Sb等微量元素的中低温热液流体,在相对稳定的环境中形成PyI黄铁矿,少量Au以固溶体(Au+)形式与PyI同时沉淀,在PyII阶段,区内强烈的构造活动使得成矿流体上涌,与围岩地层发生硫化反应后,流体中H2S浓度降低,Au-HS络合物失稳,Au过饱和沉淀后以纳米级包裹体(Au0)形式在PyII黄铁矿中大量富集。
基于TPE优化集成学习的岩石弹性模量预测模型
孟祥龙, 王胜建, 朱迪斯, 马彦彦, 李大勇, 迟焕鹏, 岳伟民
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240325
摘要:
油气工程中常利用地球物理资料获取地层弹性模量并结合小样本的岩心实验数据进行校正,但这种方法在复杂地质条件下往往表现不佳。【目的】为提高岩石弹性模量的预测精度和泛化能力,提出了一种利用基本岩石物性参数的弹性模量智能预测模型。【方法】分别采用三种集成学习算法(RandomForest,XGBoost,LightGBM)构建了岩石弹性模量智能预测模型,并采用TPE方法对模型进行超参数优化,最后利用SHAP归因分析探讨了各输入变量对模型的贡献,【结果】结果表明:(1)提出的智能预测模型明显优于传统模型,能够实现弹性模量的精确预测并具有较强的泛化能力,其中XGBoost模型表现最佳(R2=0.87,RMSE=6.94,MAE=4.96);(2)横波速度对模型贡献最大,纵波速度次之,密度最小,精确横波速度对弹性模量预测有重要意义。【结论】该方法无需对工区及地层进行预先识别即可实现弹性模量的精准预测,对油气工程设计及实施有重要参考意义。 油气工程中常利用地球物理资料获取地层弹性模量并结合小样本的岩心实验数据进行校正,但这种方法在复杂地质条件下往往表现不佳。【目的】为提高岩石弹性模量的预测精度和泛化能力,提出了一种利用基本岩石物性参数的弹性模量智能预测模型。【方法】分别采用三种集成学习算法(RandomForest,XGBoost,LightGBM)构建了岩石弹性模量智能预测模型,并采用TPE方法对模型进行超参数优化,最后利用SHAP归因分析探讨了各输入变量对模型的贡献,【结果】结果表明:(1)提出的智能预测模型明显优于传统模型,能够实现弹性模量的精确预测并具有较强的泛化能力,其中XGBoost模型表现最佳(R2=0.87,RMSE=6.94,MAE=4.96);(2)横波速度对模型贡献最大,纵波速度次之,密度最小,精确横波速度对弹性模量预测有重要意义。【结论】该方法无需对工区及地层进行预先识别即可实现弹性模量的精准预测,对油气工程设计及实施有重要参考意义。
高温高压条件下非纯CO2-水体系的pH原位测量和预测模型
高启荣, 雷宏武, 蔡雨娜, 白冰, 李静
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240421
摘要:
【目的】含CO2的气体注入到深部含水层中会溶解形成碳酸,导致含水层的pH值下降,进而造成管道的金属腐蚀以及矿物的溶解或沉淀,影响CO2地质利用与封存的安全性和有效性。通过实验测量纯/非纯CO2饱和溶液体系的pH值,并结合模型预测可以评估CO2地质封存条件下的化学变化。【方法】本文在原位条件下通过电势法和光谱法测量了温度范围35~93℃,压力范围0.38~18MPa时,纯CO2-水体系和非纯CO2-水体系的pH值;并建立了基于溶解度校准的组分化学平衡模型,对纯/非纯CO2-水体系的pH值进行了计算和预测评价。【结果】结果表明:N2和CH4会对CO2饱和体系产生影响,使CO2在水中的溶解度降低,pH增大,且CH4的影响大于N2。模型能较好地进行纯CO2-水体系的pH值预测,最大偏差不超过0.05个pH;在非纯CO2-水体系中有一定的偏差,主要为50℃以及CO2和杂质气体比例为1:9的条件下,偏差在0.15个pH以内。【结论】本文的研究成果为非纯CO2注入地层产生的化学变化提供理论参考,对提高碳封存的安全性和有效性具有重要意义。 【目的】含CO2的气体注入到深部含水层中会溶解形成碳酸,导致含水层的pH值下降,进而造成管道的金属腐蚀以及矿物的溶解或沉淀,影响CO2地质利用与封存的安全性和有效性。通过实验测量纯/非纯CO2饱和溶液体系的pH值,并结合模型预测可以评估CO2地质封存条件下的化学变化。【方法】本文在原位条件下通过电势法和光谱法测量了温度范围35~93℃,压力范围0.38~18MPa时,纯CO2-水体系和非纯CO2-水体系的pH值;并建立了基于溶解度校准的组分化学平衡模型,对纯/非纯CO2-水体系的pH值进行了计算和预测评价。【结果】结果表明:N2和CH4会对CO2饱和体系产生影响,使CO2在水中的溶解度降低,pH增大,且CH4的影响大于N2。模型能较好地进行纯CO2-水体系的pH值预测,最大偏差不超过0.05个pH;在非纯CO2-水体系中有一定的偏差,主要为50℃以及CO2和杂质气体比例为1:9的条件下,偏差在0.15个pH以内。【结论】本文的研究成果为非纯CO2注入地层产生的化学变化提供理论参考,对提高碳封存的安全性和有效性具有重要意义。
古龙凹陷青一段页岩层系沉积构造特征与测井识别方法
韩宗晏, 王贵文, 武宏亮, 冯周, 田瀚
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240641
摘要:
沉积构造类型的精细划分与定量表征是页岩油勘探开发中的一个关键问题。为此,以松辽盆地古龙凹陷青山口组一段(K2qn1)陆相页岩层系为例,基于岩心和薄片观察、全岩矿物X射线衍射和电成像测井资料,明确了岩性差异下的沉积构造特征,建立了适用于陆相页岩层系的沉积构造测井定量识别方法。结果表明,K2qn1页岩层系的不同岩性下沉积构造特征的差异主要体现在纹层的矿物组成和层理(纹理)的厚度变化上,沉积构造类型基于单层厚度的大小可分为纹层状(单层≤1cm)、层状(1cm<单层<10cm)和块状(单层≥10cm);充分依托电成像测井切片图像的高分辨率优势,利用边缘检测和霍夫变换识别电成像切片中的层界面,基于层界面厚度的大小,实现沉积构造类型的定量划分;该方法不仅克服了传统动静态成像测井图像对毫米级纹层表征精度不足的难题,同时弥补了以往利用纹层密度不能对测井单位窗长内层状和纹层状沉积构造进行精细划分的弊端。总体上,本文提出的基于电成像切片的沉积构造测井识别方法,精度高、推广性好,可为后续陆相页岩储层有效性评价提供有力支撑。 沉积构造类型的精细划分与定量表征是页岩油勘探开发中的一个关键问题。为此,以松辽盆地古龙凹陷青山口组一段(K2qn1)陆相页岩层系为例,基于岩心和薄片观察、全岩矿物X射线衍射和电成像测井资料,明确了岩性差异下的沉积构造特征,建立了适用于陆相页岩层系的沉积构造测井定量识别方法。结果表明,K2qn1页岩层系的不同岩性下沉积构造特征的差异主要体现在纹层的矿物组成和层理(纹理)的厚度变化上,沉积构造类型基于单层厚度的大小可分为纹层状(单层≤1cm)、层状(1cm<单层<10cm)和块状(单层≥10cm);充分依托电成像测井切片图像的高分辨率优势,利用边缘检测和霍夫变换识别电成像切片中的层界面,基于层界面厚度的大小,实现沉积构造类型的定量划分;该方法不仅克服了传统动静态成像测井图像对毫米级纹层表征精度不足的难题,同时弥补了以往利用纹层密度不能对测井单位窗长内层状和纹层状沉积构造进行精细划分的弊端。总体上,本文提出的基于电成像切片的沉积构造测井识别方法,精度高、推广性好,可为后续陆相页岩储层有效性评价提供有力支撑。
地球深部探测国际前沿动态及发展方向
赵睿, 王海华, 陈思, 房大任, 王华
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240456
摘要:
【目的/意义】地球深部探测是一项多学科、复杂的工作,旨在了解大陆及其边缘的结构、动态和演变。研究地球内部并深入了解地球的运作方式,关乎全世界社会的共同利益。开展地球深部探测半个世纪以来,全球多个国家开展了一系列战略计划,在技术方法取得显著突破的同时积累了丰富的经验和成果,对于我国深地探测具有重要借鉴意义。【分析/评论/进展】本文通过整理21世纪以来美国、欧洲、澳大利亚等国家和地区代表性的地球深部探测相关计划最新进展,对其所采用的研究技术手段和取得成果进行分析,把握地球深部探测国际动态。【结论/展望】总结出地震层析成像与地球深部结构探测,大地电磁与矿产资源勘查,全球导航卫星系统监测地球运动和状态变化,地球表面和深部动力学过程耦合作用,先进数据处理、分析与建模能力,数据开放共享与交流等6个地球深部探测前沿及重点发展方向,以期为我国“SinoProbe-Ⅱ”深部探测计划、“Earth CT”国际合作研究计划以及地球深部探测和矿产资源勘查国家科技重大专项等相关研究提供信息支撑和参考。 【目的/意义】地球深部探测是一项多学科、复杂的工作,旨在了解大陆及其边缘的结构、动态和演变。研究地球内部并深入了解地球的运作方式,关乎全世界社会的共同利益。开展地球深部探测半个世纪以来,全球多个国家开展了一系列战略计划,在技术方法取得显著突破的同时积累了丰富的经验和成果,对于我国深地探测具有重要借鉴意义。【分析/评论/进展】本文通过整理21世纪以来美国、欧洲、澳大利亚等国家和地区代表性的地球深部探测相关计划最新进展,对其所采用的研究技术手段和取得成果进行分析,把握地球深部探测国际动态。【结论/展望】总结出地震层析成像与地球深部结构探测,大地电磁与矿产资源勘查,全球导航卫星系统监测地球运动和状态变化,地球表面和深部动力学过程耦合作用,先进数据处理、分析与建模能力,数据开放共享与交流等6个地球深部探测前沿及重点发展方向,以期为我国“SinoProbe-Ⅱ”深部探测计划、“Earth CT”国际合作研究计划以及地球深部探测和矿产资源勘查国家科技重大专项等相关研究提供信息支撑和参考。
白鹤滩库区活动滑坡识别及形变影响因素分析
韦春豪, 李为乐, 吴章雷, 周胜森, 王新程, 李雪清, 李雨森
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240351
摘要:
【目的】水库滑坡是水电工程建设中的一种常见的地质灾害,当滑坡滑入库区中可能会引起涌浪、江河堵塞甚至溃坝,从而造成巨大的经济损失和人员伤亡,因此,研究水库滑坡形变特征对如何高效及时地开展对水库滑坡早期识别与监测具有重要意义。【方法】本文以白鹤滩库区为研究区域,基于哨兵一号(Sentinel-1)雷达影像,采用干涉堆叠法(Stacking interferometry synthetic aperture radar,Stacking-InSAR)、小基线集干涉测量(Small baseline subset interferometry synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)方法开展了广域的活动滑坡灾害识别并获取白鹤滩库区滑坡蓄水前后的形变信息,结合哨兵二号(Sentinel-2)影像利用自动水体提取指数(Automated Water Extraction Index,AWEI)提取库区水位数据,选取了形变较大的上升型、下降型、蓄水前形变型滑坡各一个作为典型滑坡,探讨水库水位波动和降雨与滑坡变形的关系。【结果及结论】研究认为:结合Sentinel-2影像利用AWEI提取库区水位数据的方法在本研究区应用效果较好,提取水位与实测水位平均误差为0.89 m,该方法对无水位数据的区域具有研究价值。白鹤滩库区在观测期内升轨、降轨影像共探测出活动滑坡共103处,其中前缘涉水活动滑坡37处,由水位波动引起形变的滑坡有23处。库岸滑坡变形与水位波动有较强相关性,与降雨量相关性较弱,且水位下降对库岸滑坡形变的影响较大。 【目的】水库滑坡是水电工程建设中的一种常见的地质灾害,当滑坡滑入库区中可能会引起涌浪、江河堵塞甚至溃坝,从而造成巨大的经济损失和人员伤亡,因此,研究水库滑坡形变特征对如何高效及时地开展对水库滑坡早期识别与监测具有重要意义。【方法】本文以白鹤滩库区为研究区域,基于哨兵一号(Sentinel-1)雷达影像,采用干涉堆叠法(Stacking interferometry synthetic aperture radar,Stacking-InSAR)、小基线集干涉测量(Small baseline subset interferometry synthetic aperture radar,SBAS-InSAR)方法开展了广域的活动滑坡灾害识别并获取白鹤滩库区滑坡蓄水前后的形变信息,结合哨兵二号(Sentinel-2)影像利用自动水体提取指数(Automated Water Extraction Index,AWEI)提取库区水位数据,选取了形变较大的上升型、下降型、蓄水前形变型滑坡各一个作为典型滑坡,探讨水库水位波动和降雨与滑坡变形的关系。【结果及结论】研究认为:结合Sentinel-2影像利用AWEI提取库区水位数据的方法在本研究区应用效果较好,提取水位与实测水位平均误差为0.89 m,该方法对无水位数据的区域具有研究价值。白鹤滩库区在观测期内升轨、降轨影像共探测出活动滑坡共103处,其中前缘涉水活动滑坡37处,由水位波动引起形变的滑坡有23处。库岸滑坡变形与水位波动有较强相关性,与降雨量相关性较弱,且水位下降对库岸滑坡形变的影响较大。
太原盆地控盆构造研究
关成尧
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240208
摘要:
【目的】为了以地质力学方法确定太原盆地及邻区的控盆构造,认清太原盆地的构造属性,【方法】应用推测性构造线分析法,根据第四纪沉积条带展布、线性地貌、盆地边界地貌及已确定断层的体系化延长,组合成断层系统。【结果】认为研究区存在经向构造体系、纬向构造体系、华夏系、北西向构造体系。【方法】通过局部构造的分析,【结果】认为存在太岳山北段多字形构造体系、南北向帚状构造体系、北西向斜扭构造体系、南北向人字形扭动构造体系四个局部扭动构造体系和北西向直扭构造体系、东西向直扭构造体系两个全局性扭动构造体系。【方法】应用现代地貌阶区分析法,将研究区围区的地貌高程分为若干个区域,形成若干个地貌台阶,【结果】显示盆地形成和围区山地地貌区的形成具有联动性和机制统一性,【结论】山西地堑系的伸展是阶段性的含围区造山带的全面伸展垮塌。【结果】据此推断出6种成盆或者对成盆活动有贡献的区域活动模式。【结论】在伸展行为方面,太原盆地及围区存在系舟山、太岳山、云中山的NNW-SSE向新近纪伸展垮塌事件,太原盆地属于复杂断块控制的断陷盆地,各类局部或全局的运动模式共同影响了盆地形态及次级构造单元的分布,但不同子区域的成盆影响因素不同,是多构造体系和多成盆模式参与的复杂多变的多因成盆模式。 【目的】为了以地质力学方法确定太原盆地及邻区的控盆构造,认清太原盆地的构造属性,【方法】应用推测性构造线分析法,根据第四纪沉积条带展布、线性地貌、盆地边界地貌及已确定断层的体系化延长,组合成断层系统。【结果】认为研究区存在经向构造体系、纬向构造体系、华夏系、北西向构造体系。【方法】通过局部构造的分析,【结果】认为存在太岳山北段多字形构造体系、南北向帚状构造体系、北西向斜扭构造体系、南北向人字形扭动构造体系四个局部扭动构造体系和北西向直扭构造体系、东西向直扭构造体系两个全局性扭动构造体系。【方法】应用现代地貌阶区分析法,将研究区围区的地貌高程分为若干个区域,形成若干个地貌台阶,【结果】显示盆地形成和围区山地地貌区的形成具有联动性和机制统一性,【结论】山西地堑系的伸展是阶段性的含围区造山带的全面伸展垮塌。【结果】据此推断出6种成盆或者对成盆活动有贡献的区域活动模式。【结论】在伸展行为方面,太原盆地及围区存在系舟山、太岳山、云中山的NNW-SSE向新近纪伸展垮塌事件,太原盆地属于复杂断块控制的断陷盆地,各类局部或全局的运动模式共同影响了盆地形态及次级构造单元的分布,但不同子区域的成盆影响因素不同,是多构造体系和多成盆模式参与的复杂多变的多因成盆模式。
断裂填充物封堵性演化阶段厘定研究——以贝尔凹陷大一段内F3断裂为例
史集建, 付广, 丁云浩
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240302
摘要:
【目的】断裂充填物封堵性演化阶段划分的不合理,可能造成无法合理解释断层圈闭内不同部位油气分布的差异性。【方法】为了解决该问题,本文建立了对断裂充填物和其下伏储层岩石的紧闭指数和愈合指数的评价及其演化的研究方法。进而通过比较断裂填充物和下伏储层岩石的紧闭指数和愈合指数之间相对大小的转变,综合厘定断裂填充物封堵性演化阶段。【结果】利用其厘定海拉尔盆地贝尔凹陷呼和诺仁背斜构造大一段内F3断裂填充物封堵性演化阶段,结果表明:测点2、4、6、9-11处断裂填充物处于紧闭及愈合皆不封堵阶段,无油气获得;测点1、3、5处断裂填充物目前处于紧闭封堵阶段,但由于成藏关键时期处于紧闭及愈合皆不封堵演化阶段,也无油气获得;测点7、8、12-15处断裂填充物处于紧闭及愈合皆封堵阶段,有利于油气在南二段内聚集与保存,获得了工业油气流。【结论】因此,厘定断裂充填物封堵性演化阶段的方法是可行的,对于判断断层圈闭封堵性及其形成时间,提高油气勘探效率具有重要意义。 【目的】断裂充填物封堵性演化阶段划分的不合理,可能造成无法合理解释断层圈闭内不同部位油气分布的差异性。【方法】为了解决该问题,本文建立了对断裂充填物和其下伏储层岩石的紧闭指数和愈合指数的评价及其演化的研究方法。进而通过比较断裂填充物和下伏储层岩石的紧闭指数和愈合指数之间相对大小的转变,综合厘定断裂填充物封堵性演化阶段。【结果】利用其厘定海拉尔盆地贝尔凹陷呼和诺仁背斜构造大一段内F3断裂填充物封堵性演化阶段,结果表明:测点2、4、6、9-11处断裂填充物处于紧闭及愈合皆不封堵阶段,无油气获得;测点1、3、5处断裂填充物目前处于紧闭封堵阶段,但由于成藏关键时期处于紧闭及愈合皆不封堵演化阶段,也无油气获得;测点7、8、12-15处断裂填充物处于紧闭及愈合皆封堵阶段,有利于油气在南二段内聚集与保存,获得了工业油气流。【结论】因此,厘定断裂充填物封堵性演化阶段的方法是可行的,对于判断断层圈闭封堵性及其形成时间,提高油气勘探效率具有重要意义。
地质灾害物理仿真实验发展现状及趋势分析
肖子亢, 许冲
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240454
摘要:
【意义】在近20年中,地质灾害物理仿真实验呈现出学科交叉、应用广泛、更新迅速的发展现状。开展地质灾害物理仿真实验发展现状及趋势分析,有助于让相关研究人员掌握行业现状并根据发展趋势设计实验、研发设备、更新技术,促进地质灾害关键理论的创新发展。【分析】本论文调研大量的国内外地质灾害物理仿真实验相关文献,总结了开展地质灾害物理仿真实验的5个意义,并对6个物理仿真关键技术逐一进行现状分析。其中模型箱和水槽是应用最广泛的仿真技术。底摩擦仿真技术在二维场景中实现了模型与重力场的耦合;振动台和离心机技术可为仿真实验提供振动与重力环境,在物理仿真实验中发挥着不可替代的作用。原位仿真技术在避免缩尺效应、边界效应、重力失真等方面具有显著优势。【展望】地质灾害物理仿真实验正朝着场景构建复杂化、实验规模大型化、材料选择科学化和数据采集智能化的方向发展,这对实验技术与经济成本提出了更高的要求,亟需营造良性发展环境,让物理仿真技术在地质灾害研究中的发挥出更大作用。 【意义】在近20年中,地质灾害物理仿真实验呈现出学科交叉、应用广泛、更新迅速的发展现状。开展地质灾害物理仿真实验发展现状及趋势分析,有助于让相关研究人员掌握行业现状并根据发展趋势设计实验、研发设备、更新技术,促进地质灾害关键理论的创新发展。【分析】本论文调研大量的国内外地质灾害物理仿真实验相关文献,总结了开展地质灾害物理仿真实验的5个意义,并对6个物理仿真关键技术逐一进行现状分析。其中模型箱和水槽是应用最广泛的仿真技术。底摩擦仿真技术在二维场景中实现了模型与重力场的耦合;振动台和离心机技术可为仿真实验提供振动与重力环境,在物理仿真实验中发挥着不可替代的作用。原位仿真技术在避免缩尺效应、边界效应、重力失真等方面具有显著优势。【展望】地质灾害物理仿真实验正朝着场景构建复杂化、实验规模大型化、材料选择科学化和数据采集智能化的方向发展,这对实验技术与经济成本提出了更高的要求,亟需营造良性发展环境,让物理仿真技术在地质灾害研究中的发挥出更大作用。
基于LA-GraphCAN的甘肃省泥石流易发性评价
郭玲, 薛晔, 孙鹏翔
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240324
摘要:
【目的】针对目前泥石流灾害易发性相关研究中尚未考虑泥石流灾害的地理位置关系以及空间依赖性的局限性。【方法】本文构建包含10198个样本点的甘肃省泥石流数据集,提出一种基于LA-GraphCAN的泥石流易发性评价方法,首先,以样本点的经纬度投影坐标为基础,利用KNN构建最近邻图;其次,使用GCN高效聚合局部邻域信息,提取关键地理和环境特征,同时,引入GAT添加动态注意力机制,细化特征表示;再次,验证所提方法的有效性,并从不同角度对比分析,最后,对甘肃省泥石流易发性进行评价。【结果】结果表明,LA-GraphCAN准确率、精确率、召回率以及F1分数分别为0.9441、0.9287、0.9375以及0.9331,与主流机器学习模型随机森林、CNN等相比最优。基于LA-GraphCAN评价的甘肃省泥石流高易发区中历史泥石流灾害点数量为4055个,占甘肃省历史泥石流总数的95%,与历史灾害分布基本一致。【结论】性能评估和甘肃省泥石流易发性评价结果均表明考虑泥石流灾害空间依赖关系的LA-GraphCAN方法的评价结果更优,在泥石流易发性评价研究中有较好的适用性。 【目的】针对目前泥石流灾害易发性相关研究中尚未考虑泥石流灾害的地理位置关系以及空间依赖性的局限性。【方法】本文构建包含10198个样本点的甘肃省泥石流数据集,提出一种基于LA-GraphCAN的泥石流易发性评价方法,首先,以样本点的经纬度投影坐标为基础,利用KNN构建最近邻图;其次,使用GCN高效聚合局部邻域信息,提取关键地理和环境特征,同时,引入GAT添加动态注意力机制,细化特征表示;再次,验证所提方法的有效性,并从不同角度对比分析,最后,对甘肃省泥石流易发性进行评价。【结果】结果表明,LA-GraphCAN准确率、精确率、召回率以及F1分数分别为0.9441、0.9287、0.9375以及0.9331,与主流机器学习模型随机森林、CNN等相比最优。基于LA-GraphCAN评价的甘肃省泥石流高易发区中历史泥石流灾害点数量为4055个,占甘肃省历史泥石流总数的95%,与历史灾害分布基本一致。【结论】性能评估和甘肃省泥石流易发性评价结果均表明考虑泥石流灾害空间依赖关系的LA-GraphCAN方法的评价结果更优,在泥石流易发性评价研究中有较好的适用性。
走滑型断溶体油气藏形成机制与控藏作用研究进展
王露露, 代宗仰, 李阳, 高洋, 任铌, 郭子家
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240149
摘要:
【意义】断溶体在国内多数盆地普遍发育,其资源量巨大,已经成为地学界研究的热点课题。但由于其埋藏深、勘探难度大,学者们对断溶体的圈闭划分、形成机制、发育控制因素观点不一,亟需形成一致的认识。【进展与结果】在文献调研的基础上,文章深入探讨了断溶体的形成机制。断溶体是一类在多期构造活动影响下,通过岩溶作用在碳酸盐岩地层中形成的缝洞型储集体。文章首先回顾了断溶体的基本概念,指出其具有埋藏深、非均质性强、流体性质差异大等特点,并强调了走滑断层在油气储集和运移中的重要作用。通过对塔里木盆地顺北地区及其他地区的地质数据进行分析,文章揭示了断溶体的圈闭类型、形成机制及其控藏因素。研究认为,走滑断层的分段性、溶蚀流体的活动以及烃类的及时侵位对断溶体油气藏的发育至关重要。文章还讨论了大气淡水、热液流体和烃类流体在储层改造中的作用,以及它们如何共同影响断溶体油气藏的形成和分布。最后,文章总结了断溶体油气藏的成藏模式。【展望】断溶体油气藏的发现和认识开拓了新的油气勘探领域和方向。 【意义】断溶体在国内多数盆地普遍发育,其资源量巨大,已经成为地学界研究的热点课题。但由于其埋藏深、勘探难度大,学者们对断溶体的圈闭划分、形成机制、发育控制因素观点不一,亟需形成一致的认识。【进展与结果】在文献调研的基础上,文章深入探讨了断溶体的形成机制。断溶体是一类在多期构造活动影响下,通过岩溶作用在碳酸盐岩地层中形成的缝洞型储集体。文章首先回顾了断溶体的基本概念,指出其具有埋藏深、非均质性强、流体性质差异大等特点,并强调了走滑断层在油气储集和运移中的重要作用。通过对塔里木盆地顺北地区及其他地区的地质数据进行分析,文章揭示了断溶体的圈闭类型、形成机制及其控藏因素。研究认为,走滑断层的分段性、溶蚀流体的活动以及烃类的及时侵位对断溶体油气藏的发育至关重要。文章还讨论了大气淡水、热液流体和烃类流体在储层改造中的作用,以及它们如何共同影响断溶体油气藏的形成和分布。最后,文章总结了断溶体油气藏的成藏模式。【展望】断溶体油气藏的发现和认识开拓了新的油气勘探领域和方向。
近30年吐鲁番盆地坎儿井年径流量变化特征
余孝营, 徐伟伟, 周金龙, 赵鹏博, 杜明亮, 丁启振
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240094
摘要:
【目的】坎儿井是吐鲁番盆地重要的水利设施。为了缓解坎儿井日趋减少的现状,查明近30年的坎儿井年径流量的变化特征,对于农业灌溉、文化遗产保护和旅游发展等具有重要的意义。【方法】依托1990年至2022年间,研究区域内坎儿井13年不连续的年径流量数据,同时考虑逐年机井开采量和地表水源供水量,运用SPSS 20软件进行深入的统计分析,对缺失的数据进行了科学插补,并通过趋势分析法和突变分析法确定了三者的变化曲线和突变年份。【结果】结果表明:1949年至2023年吐鲁番盆地坎儿井数量由1084条减少至169条(减少速率为16条/年),同时流量由16.11m3/s下降至3.6m3/s;坎儿井年径流量与机井开采量、地表水源供水量、灌溉面积和降水量之间的相关性系数依次为-0.890、-0.149、-0.660、0.764;通过构建坎儿井年径流量与机井开采量、地表水源供水量间的关系模型,实测值与预测值的平均相对误差仅为1.8%,有效解决了数据缺失的问题;此外,机井开采量、地表水源供水量整体呈现波动上升态势,坎儿井年径流量发生上升突变时间为2006年,且突变原因可能与政府实施坎儿井的保护条例有关。【结论】鉴于坎儿井所具有的重要文化价值和工程价值,未来需加大力度保护坎儿井,以促进吐鲁番盆地水资源的可持续利用和高质量发展。 【目的】坎儿井是吐鲁番盆地重要的水利设施。为了缓解坎儿井日趋减少的现状,查明近30年的坎儿井年径流量的变化特征,对于农业灌溉、文化遗产保护和旅游发展等具有重要的意义。【方法】依托1990年至2022年间,研究区域内坎儿井13年不连续的年径流量数据,同时考虑逐年机井开采量和地表水源供水量,运用SPSS 20软件进行深入的统计分析,对缺失的数据进行了科学插补,并通过趋势分析法和突变分析法确定了三者的变化曲线和突变年份。【结果】结果表明:1949年至2023年吐鲁番盆地坎儿井数量由1084条减少至169条(减少速率为16条/年),同时流量由16.11m3/s下降至3.6m3/s;坎儿井年径流量与机井开采量、地表水源供水量、灌溉面积和降水量之间的相关性系数依次为-0.890、-0.149、-0.660、0.764;通过构建坎儿井年径流量与机井开采量、地表水源供水量间的关系模型,实测值与预测值的平均相对误差仅为1.8%,有效解决了数据缺失的问题;此外,机井开采量、地表水源供水量整体呈现波动上升态势,坎儿井年径流量发生上升突变时间为2006年,且突变原因可能与政府实施坎儿井的保护条例有关。【结论】鉴于坎儿井所具有的重要文化价值和工程价值,未来需加大力度保护坎儿井,以促进吐鲁番盆地水资源的可持续利用和高质量发展。
高放废物处置北山预选区地下水化学形成机制模拟研究
李杰彪, 周志超, 郭永海, 梁修雨
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240194
摘要:
(目的或意义)研究地下水化学特性对于高放废物处置库选址和长期性能安全评价是十分必要的。(方法)本文采用水文地球化学综合分析和模拟方法,主要探讨了我国高放废物处置库预选区甘肃北山地区基岩裂隙水的基本化学特征、水平分带性以及不同水文地质区水化学形成机制。(结果)结果表明:区内地下化学类型主要为Cl·SO4-Na型和SO4·Cl-Na型,pH值多在7.5~8.3之间。基岩裂隙水对岩盐、石膏、萤石、绿泥石以及长石类等矿物多处于未饱和状态,而对粘土类矿物则多处于过饱和状态。从补给区到排泄区,基岩裂隙水化学表现出较为明显的水平分带性。马鬃山一带是区域地下水主要补给区,地下水矿化度低,水化学组分形成主要受溶滤作用控制;沉积盆地是地下水主要排泄区,地下水矿化度高,水化学组分形成主要受蒸发作用的控制;在径流区,地下水化学形成主要受岩盐、石膏等矿物的溶解控制,而碳酸盐类和硅酸盐类矿物的溶解或沉淀作用微弱。(结论)该区基岩裂隙水化学形成主要受蒸发浓缩作用及水-岩相互作用的影响和控制,该结果为高放废物处置库选址提供了地下水化学基础信息和数据。 (目的或意义)研究地下水化学特性对于高放废物处置库选址和长期性能安全评价是十分必要的。(方法)本文采用水文地球化学综合分析和模拟方法,主要探讨了我国高放废物处置库预选区甘肃北山地区基岩裂隙水的基本化学特征、水平分带性以及不同水文地质区水化学形成机制。(结果)结果表明:区内地下化学类型主要为Cl·SO4-Na型和SO4·Cl-Na型,pH值多在7.5~8.3之间。基岩裂隙水对岩盐、石膏、萤石、绿泥石以及长石类等矿物多处于未饱和状态,而对粘土类矿物则多处于过饱和状态。从补给区到排泄区,基岩裂隙水化学表现出较为明显的水平分带性。马鬃山一带是区域地下水主要补给区,地下水矿化度低,水化学组分形成主要受溶滤作用控制;沉积盆地是地下水主要排泄区,地下水矿化度高,水化学组分形成主要受蒸发作用的控制;在径流区,地下水化学形成主要受岩盐、石膏等矿物的溶解控制,而碳酸盐类和硅酸盐类矿物的溶解或沉淀作用微弱。(结论)该区基岩裂隙水化学形成主要受蒸发浓缩作用及水-岩相互作用的影响和控制,该结果为高放废物处置库选址提供了地下水化学基础信息和数据。
山区机场高填方滑坡特征、成灾机理、防治及启示—以攀枝花机场为例
赖国泉
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240216
摘要:
随着我国交通运输业的快速发展,我国山区修建了大量支线机场。由于特殊的工程地质环境条件,产生了大量的高填方边坡工程,其面临的最大问题为运营阶段高填方边坡变形控制与长期稳定。以攀枝花机场为例,在系统回顾了其建设期及运营期地质灾害史的基础上,详述了运营期3处典型高填方滑坡发育特征,并分析了高填方滑坡成因及演化机理,最后提出了控滑关键技术。结果表明:①有利于地表水汇集的地形地貌和有利于降雨入渗特殊的上软下硬单向顺坡缓倾坡体结构是其产生的内因。降雨集中且短时暴雨多发,地下水丰富且容易富集于相对隔水层是其产生的诱发因素;②攀枝花机场高填方边坡失稳演化机制可以概括为:强降雨长期入渗—地下水升高—基覆截面软弱面土体软化且抗剪强度衰减—推移式蠕滑-支挡结构失效-累进性滑移剪断-整体滑动;③此类高填方滑坡再整治应采取抗滑强支挡结合疏排地下水并重的治理理念。研究结果可为其他高填方工程变形机理及变形控制技术的研究提供借鉴。 随着我国交通运输业的快速发展,我国山区修建了大量支线机场。由于特殊的工程地质环境条件,产生了大量的高填方边坡工程,其面临的最大问题为运营阶段高填方边坡变形控制与长期稳定。以攀枝花机场为例,在系统回顾了其建设期及运营期地质灾害史的基础上,详述了运营期3处典型高填方滑坡发育特征,并分析了高填方滑坡成因及演化机理,最后提出了控滑关键技术。结果表明:①有利于地表水汇集的地形地貌和有利于降雨入渗特殊的上软下硬单向顺坡缓倾坡体结构是其产生的内因。降雨集中且短时暴雨多发,地下水丰富且容易富集于相对隔水层是其产生的诱发因素;②攀枝花机场高填方边坡失稳演化机制可以概括为:强降雨长期入渗—地下水升高—基覆截面软弱面土体软化且抗剪强度衰减—推移式蠕滑-支挡结构失效-累进性滑移剪断-整体滑动;③此类高填方滑坡再整治应采取抗滑强支挡结合疏排地下水并重的治理理念。研究结果可为其他高填方工程变形机理及变形控制技术的研究提供借鉴。
基于贝叶斯实验设计优化跨孔高密度电阻率法监测四维水文地质过程
彭勃, 强思远, 施小清
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230600
摘要:
【目的】地球物理方法可以有效监测四维水文地质过程中水流的动态和物质的传输,其成像精度往往与监测布置方案密切相关。以常用的高密度电阻率法ERT为例,为了获得良好的成像精度往往需要大量的电极排列,导致监测时间较长,因而不能实时响应四维水文地质动态过程。已有ERT监测方案优化研究多侧重地表ERT,很少针对跨孔ERT。【方法】由于跨孔ERT在研究区域高精度刻画方面更具优势,本研究提出采用贝叶斯实验设计优化跨孔ERT监测方案。通过室内静态/动态试验以及野外场地,对比优化电极排列与传统电极排列的测量用时与测量精度,验证贝叶斯实验设计优化方案的有效性。【结果】室内试验结果表明:优化后监测方案能减少约75%的测量用时,而且优化方案反演结果能更精准地动态刻画电阻异常区域,显著改善传统方案监测四维水文地质过程的滞后性误差。野外场地试验验证表明:在保证监测精度的前提下优化方案可减少约95%的监测时间。【结论】基于贝叶斯实验设计优化跨孔ERT电极排列监测方案为四维水文地质过程的高效监测提供了技术支撑。 【目的】地球物理方法可以有效监测四维水文地质过程中水流的动态和物质的传输,其成像精度往往与监测布置方案密切相关。以常用的高密度电阻率法ERT为例,为了获得良好的成像精度往往需要大量的电极排列,导致监测时间较长,因而不能实时响应四维水文地质动态过程。已有ERT监测方案优化研究多侧重地表ERT,很少针对跨孔ERT。【方法】由于跨孔ERT在研究区域高精度刻画方面更具优势,本研究提出采用贝叶斯实验设计优化跨孔ERT监测方案。通过室内静态/动态试验以及野外场地,对比优化电极排列与传统电极排列的测量用时与测量精度,验证贝叶斯实验设计优化方案的有效性。【结果】室内试验结果表明:优化后监测方案能减少约75%的测量用时,而且优化方案反演结果能更精准地动态刻画电阻异常区域,显著改善传统方案监测四维水文地质过程的滞后性误差。野外场地试验验证表明:在保证监测精度的前提下优化方案可减少约95%的监测时间。【结论】基于贝叶斯实验设计优化跨孔ERT电极排列监测方案为四维水文地质过程的高效监测提供了技术支撑。
珠江口盆地新生代裂陷形成和演化的时空差异性及其成因机制探讨
纪凯, 邓超
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240054
摘要:
【目的】为加深对珠江口盆地内不同构造单元之间裂陷形成和演化的时空差异性的认识。【方法】本文基于二维地震剖面资料,通过构造解析、平衡剖面恢复和断裂活动速率计算等方法,分析了珠江口盆地先存构造、基底岩性、断裂体系及构造演化的时空差异性,并结合岩浆活动和动力学背景,探究了珠江口盆地内坳陷构造差异的成因。【结论】取得如下认识:珠江口盆地基底先存构造主要发育了一系列NE向逆冲断裂和与之共轭的NW向先存逆冲断裂体系;盆内断裂发育自西向东以NE、NEE、近EW和NWW走向为主,控制着盆地裂陷期的构造格局;裂陷期部分断裂沿基底先存断裂长期继承发育,部分断裂由于基底先存构造及岩性的差异具有不同的抗张和抗剪强度,同时受控于周缘板块运动、岩浆作用和区域应力场变化等,发生由NE-NEE向伸展性质顺时针转变为近EW-NW向伸展-走滑主导的变化过程;在裂后期间断裂活动减弱,但在盆地中部近EW向和NW向断裂较为活动,盆地裂陷结构由北向南发生“下厚上薄”狭长型窄地堑、半地堑向“上厚下薄”宽缓型地堑、半地堑转变,盆地沉积中心展布呈现沿NE向迁移的规律。 【目的】为加深对珠江口盆地内不同构造单元之间裂陷形成和演化的时空差异性的认识。【方法】本文基于二维地震剖面资料,通过构造解析、平衡剖面恢复和断裂活动速率计算等方法,分析了珠江口盆地先存构造、基底岩性、断裂体系及构造演化的时空差异性,并结合岩浆活动和动力学背景,探究了珠江口盆地内坳陷构造差异的成因。【结论】取得如下认识:珠江口盆地基底先存构造主要发育了一系列NE向逆冲断裂和与之共轭的NW向先存逆冲断裂体系;盆内断裂发育自西向东以NE、NEE、近EW和NWW走向为主,控制着盆地裂陷期的构造格局;裂陷期部分断裂沿基底先存断裂长期继承发育,部分断裂由于基底先存构造及岩性的差异具有不同的抗张和抗剪强度,同时受控于周缘板块运动、岩浆作用和区域应力场变化等,发生由NE-NEE向伸展性质顺时针转变为近EW-NW向伸展-走滑主导的变化过程;在裂后期间断裂活动减弱,但在盆地中部近EW向和NW向断裂较为活动,盆地裂陷结构由北向南发生“下厚上薄”狭长型窄地堑、半地堑向“上厚下薄”宽缓型地堑、半地堑转变,盆地沉积中心展布呈现沿NE向迁移的规律。
塔里木盆地顺北地区奥陶系天然气地球化学与成因
曹自成, 云露, 平宏伟, 李海英, 耿锋, 韩俊, 黄诚, 毛庆言, 丁勇
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240099
摘要:
(目的)经历多年勘探,顺北地区走滑断裂带陆续取得油气突破,形成北部油藏、南部凝析气藏、东部过渡到干气藏的油气类型和相态分布格局。因此,从整体油气分布讨论其天然气成因机制、来源和热成熟对下一步超深层油气勘探持续推进具有重要参考意义。(方法)本文通过系统采集不同断裂带天然气样品、对顺北地区天然气地球化学特征进行详细剖析。研究结果表明:除断裂带局部存在较强的热化学硫酸盐还原作用(TSR)改造外,顺北地区天然气总体受TSR改造较小。顺北1号和5号带北段和中段天然气主要为来自干酪根初次裂解的原油伴生气,而5号带南段和4号带天然气主要为早期干酪根裂解气(油伴生气)与晚期原油裂解气的混合。顺北12号带天然气则为深部高温原油裂解气成因,原油裂解级别达到湿气裂解。(讨论)研究区天然气主要来自下寒武统玉尔吐斯组烃源岩,生气母质具有底栖藻类或者底栖藻类和浮游藻类混源特征。最终,本文建立了针对玉尔吐斯组烃源岩生烃过程甲烷碳同位素热成熟度回归方程。研究结果可为下一步超深层天然气成因、来源和热成熟度分析提供重要参考。 (目的)经历多年勘探,顺北地区走滑断裂带陆续取得油气突破,形成北部油藏、南部凝析气藏、东部过渡到干气藏的油气类型和相态分布格局。因此,从整体油气分布讨论其天然气成因机制、来源和热成熟对下一步超深层油气勘探持续推进具有重要参考意义。(方法)本文通过系统采集不同断裂带天然气样品、对顺北地区天然气地球化学特征进行详细剖析。研究结果表明:除断裂带局部存在较强的热化学硫酸盐还原作用(TSR)改造外,顺北地区天然气总体受TSR改造较小。顺北1号和5号带北段和中段天然气主要为来自干酪根初次裂解的原油伴生气,而5号带南段和4号带天然气主要为早期干酪根裂解气(油伴生气)与晚期原油裂解气的混合。顺北12号带天然气则为深部高温原油裂解气成因,原油裂解级别达到湿气裂解。(讨论)研究区天然气主要来自下寒武统玉尔吐斯组烃源岩,生气母质具有底栖藻类或者底栖藻类和浮游藻类混源特征。最终,本文建立了针对玉尔吐斯组烃源岩生烃过程甲烷碳同位素热成熟度回归方程。研究结果可为下一步超深层天然气成因、来源和热成熟度分析提供重要参考。
干湿循环作用下软硬相间地层滑坡-抗滑桩体系劣化特性FDEM模拟研究
冼树兴, 叶阳, 李长冬, 姚文敏, 张华伟
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230700
摘要:
【目的】三峡库区秭归盆地广泛分布以软硬相间地层为主的易滑地层,在长期的库水浸泡冲刷、降雨等作用下,地层岩土体发生劣化损伤,成为降低滑坡稳定和影响工程安全的重要内因。【方法】以软硬相间地层岩土体为研究对象,采用有限-离散元法(FDEM)对不同干湿循环作用下软硬相间地层中硬岩和软岩的力学参数进行标定,然后通过改进的泰森多边形程序进行网格重划分,实现零厚度黏聚力单元的嵌入功能,提出并建立软硬相间地层滑坡-抗滑桩体系FDEM数值计算模型,最后对不同干湿循环作用下滑坡裂纹的形成过程和抗滑桩的嵌固机理进行研究。【结果】研究结果表明:①滑坡模拟裂纹数量随着干湿循环次数的增加而增多,裂纹宽度也逐渐增大,并与马家沟滑坡现场裂缝进行对比,模拟结果与现场基本一致;②滑坡-抗滑桩体系的模拟裂纹呈现两种演化模式,一是裂纹从桩顶侧岩土体沿着桩身向下扩展,二是裂纹从抗滑桩周围逐渐向滑体内部延伸,与横向裂纹和竖向裂纹连通,最终形成大型的贯通裂纹;③当干湿循环次数增加时,抗滑桩桩身水平位移、弯矩和剪力也随之增加;④抗滑桩嵌固段的软硬相间地层基岩内的裂纹具有局部化发育特征,而且随干湿循环次数的增加,区域内的应力逐渐减小,位移和应变则逐渐增大,相应的裂纹也愈发密集。【结论】本研究成果可为不同干湿循环作用下软硬相间地层滑坡防治提供支撑。 【目的】三峡库区秭归盆地广泛分布以软硬相间地层为主的易滑地层,在长期的库水浸泡冲刷、降雨等作用下,地层岩土体发生劣化损伤,成为降低滑坡稳定和影响工程安全的重要内因。【方法】以软硬相间地层岩土体为研究对象,采用有限-离散元法(FDEM)对不同干湿循环作用下软硬相间地层中硬岩和软岩的力学参数进行标定,然后通过改进的泰森多边形程序进行网格重划分,实现零厚度黏聚力单元的嵌入功能,提出并建立软硬相间地层滑坡-抗滑桩体系FDEM数值计算模型,最后对不同干湿循环作用下滑坡裂纹的形成过程和抗滑桩的嵌固机理进行研究。【结果】研究结果表明:①滑坡模拟裂纹数量随着干湿循环次数的增加而增多,裂纹宽度也逐渐增大,并与马家沟滑坡现场裂缝进行对比,模拟结果与现场基本一致;②滑坡-抗滑桩体系的模拟裂纹呈现两种演化模式,一是裂纹从桩顶侧岩土体沿着桩身向下扩展,二是裂纹从抗滑桩周围逐渐向滑体内部延伸,与横向裂纹和竖向裂纹连通,最终形成大型的贯通裂纹;③当干湿循环次数增加时,抗滑桩桩身水平位移、弯矩和剪力也随之增加;④抗滑桩嵌固段的软硬相间地层基岩内的裂纹具有局部化发育特征,而且随干湿循环次数的增加,区域内的应力逐渐减小,位移和应变则逐渐增大,相应的裂纹也愈发密集。【结论】本研究成果可为不同干湿循环作用下软硬相间地层滑坡防治提供支撑。
基于Pearson卡方检验算法评价指标优选的波密-墨脱地区泥石流易发性评价
李群, 徐红剑, 杨金, 王林康, 孙靖宜, 章广成
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240091
摘要:
西藏地区地貌单元复杂、地质构造活跃,为该地区泥石流提供了良好的孕育环境,也对人类生命财产构成了极大威胁,开展泥石流易发性评价可为地区防灾减灾明确重点区域。以西藏自治区波密县-墨脱县为研究区域,利用Pearson卡方检验算法优选出高程、坡度、地层岩性、降雨量等12个对泥石流影响较高的因素作为评价指标,以研究区282个泥石流点和非泥石流点为样本数据库,基于ArcGIS平台利用信息量法和机器学习方法建立了4种易发性评价模型,并引入ROC曲线和AUC指标对泥石流易发性精度进行评估。研究表明:(1)考虑不同维度泥石流类型和主控因素不同,采用纬度和气温相融合的归一化系数作泥石流易发性评价指标,在一定程度上消除了低海拔地区泥石流对温度的过度响应。(2)气温、距水系距离、距道路距离、地层岩性、高程是研究区泥石流发生的主控因素;植被覆盖率、地形湿度、坡度等因素也发挥着重要作用。(3)考虑泥石流灾害点和影响因子分级属性关系,对影响因子各分级属性赋分,作为输入特征进行训练,机器学习模型预测效果较好,平均AUC为0.980,整体优于传统的信息量模型。(4)SVM模型的AUC高达0.987,高易发区FR值为41.13且预测面积占比最小,具有在大尺度区域内进行高精度预测的能力。 西藏地区地貌单元复杂、地质构造活跃,为该地区泥石流提供了良好的孕育环境,也对人类生命财产构成了极大威胁,开展泥石流易发性评价可为地区防灾减灾明确重点区域。以西藏自治区波密县-墨脱县为研究区域,利用Pearson卡方检验算法优选出高程、坡度、地层岩性、降雨量等12个对泥石流影响较高的因素作为评价指标,以研究区282个泥石流点和非泥石流点为样本数据库,基于ArcGIS平台利用信息量法和机器学习方法建立了4种易发性评价模型,并引入ROC曲线和AUC指标对泥石流易发性精度进行评估。研究表明:(1)考虑不同维度泥石流类型和主控因素不同,采用纬度和气温相融合的归一化系数作泥石流易发性评价指标,在一定程度上消除了低海拔地区泥石流对温度的过度响应。(2)气温、距水系距离、距道路距离、地层岩性、高程是研究区泥石流发生的主控因素;植被覆盖率、地形湿度、坡度等因素也发挥着重要作用。(3)考虑泥石流灾害点和影响因子分级属性关系,对影响因子各分级属性赋分,作为输入特征进行训练,机器学习模型预测效果较好,平均AUC为0.980,整体优于传统的信息量模型。(4)SVM模型的AUC高达0.987,高易发区FR值为41.13且预测面积占比最小,具有在大尺度区域内进行高精度预测的能力。
冻融循环作用下砂岩的动态冲击压缩特性试验研究
孙峤, 孙路平, 王泽成
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240103
摘要:
为研究冻融循环对砂岩微观结构特征和动态力学性能的影响,对冻融0、30、60、90、120次的砂岩进行了核磁共振检测、电镜扫描以及冲击速度分别为3、6、9 m/s的动态冲击压缩试验。结果表明,在相同冲击速度下,随着冻融循环次数的增加,砂岩的动态力学性能不断劣化;各动态力学性能指标均具有率相关效应。此外,建立了冻融砂岩的动态峰值应力指数衰减模型,证明了冲击速度可以在一定程度上补偿冻融循环的损伤劣化作用,使冻融砂岩衰减常数减小,半衰期延后。冻融砂岩的动态冲击破坏模式整体上为粉碎破坏,随着冻融循环次数和冲击速度的增加,砂岩的破碎程度加大,碎块尺度减小,碎块数量和粉末占比增多,分形维数增大。基于上述试验,探究了冻融循环作用下砂岩的损伤破坏机制,发现冻胀破坏是造成砂岩冻融损伤的主要原因;随着冻融循环次数的增加,砂岩内部损伤程度加剧,矿物晶体和胶结物质之间的粘结作用减弱,孔隙尺寸扩大且数量增多,甚至出现沿晶裂纹和穿晶裂纹。该研究可为寒冷地区岩石工程提供相关参考。 为研究冻融循环对砂岩微观结构特征和动态力学性能的影响,对冻融0、30、60、90、120次的砂岩进行了核磁共振检测、电镜扫描以及冲击速度分别为3、6、9 m/s的动态冲击压缩试验。结果表明,在相同冲击速度下,随着冻融循环次数的增加,砂岩的动态力学性能不断劣化;各动态力学性能指标均具有率相关效应。此外,建立了冻融砂岩的动态峰值应力指数衰减模型,证明了冲击速度可以在一定程度上补偿冻融循环的损伤劣化作用,使冻融砂岩衰减常数减小,半衰期延后。冻融砂岩的动态冲击破坏模式整体上为粉碎破坏,随着冻融循环次数和冲击速度的增加,砂岩的破碎程度加大,碎块尺度减小,碎块数量和粉末占比增多,分形维数增大。基于上述试验,探究了冻融循环作用下砂岩的损伤破坏机制,发现冻胀破坏是造成砂岩冻融损伤的主要原因;随着冻融循环次数的增加,砂岩内部损伤程度加剧,矿物晶体和胶结物质之间的粘结作用减弱,孔隙尺寸扩大且数量增多,甚至出现沿晶裂纹和穿晶裂纹。该研究可为寒冷地区岩石工程提供相关参考。
深水超浅层疏松砂岩含水合物气层的识别与饱和度计算
汤翟, 裴健翔, 赵军, 骆玉虎, 郭璃, 贾将
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20240082
摘要:
在海域天然气水合物的勘探过程中,针对含水合物气层电性响应特征异常复杂,导致针对含水合物气层的定性识别与定量评价存在较大的困难。为此,基于南海深水超浅层疏松砂岩含水合物气层测井响应特征,结合孔隙度差值法、中子-密度曲线重叠法、剪切模量法等定性识别方法,识别含水合物气层并利用循环迭代法同时反演纵波速度与电阻率寻找最小联合误差的方法求解含水合物气层的饱和度。计算结果表明,声波和电阻率测井联合反演计算含水合物气层饱和度的方法是可行而可靠的,可同时计算得到水合物饱和度和浅层气饱和度,L区块Z井联合反演计算结果与岩心饱和度吻合度为81.25%,L区块Y井联合反演结果与单独使用水合物或浅层气计算模型计算结果吻合度接近85%,可为现场含水合物气层的识别与饱和度的计算提供借鉴依据。 在海域天然气水合物的勘探过程中,针对含水合物气层电性响应特征异常复杂,导致针对含水合物气层的定性识别与定量评价存在较大的困难。为此,基于南海深水超浅层疏松砂岩含水合物气层测井响应特征,结合孔隙度差值法、中子-密度曲线重叠法、剪切模量法等定性识别方法,识别含水合物气层并利用循环迭代法同时反演纵波速度与电阻率寻找最小联合误差的方法求解含水合物气层的饱和度。计算结果表明,声波和电阻率测井联合反演计算含水合物气层饱和度的方法是可行而可靠的,可同时计算得到水合物饱和度和浅层气饱和度,L区块Z井联合反演计算结果与岩心饱和度吻合度为81.25%,L区块Y井联合反演结果与单独使用水合物或浅层气计算模型计算结果吻合度接近85%,可为现场含水合物气层的识别与饱和度的计算提供借鉴依据。
基于U-Net神经网络的微地震有效事件自动拾取方法
田佳, 李萌, 罗浩
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230689
摘要:
【目的】有效事件自动拾取是微地震监测的重要环节,拾取的准确性直接影响后续震源定位和震源机制反演的精度与可靠性。【方法】本文构建了10层U-Net神经网络模型框架,将三维有限差分模拟的原始微地震数据与实测储气库微地震原始数据制作为标签图像,将其切割为128*128大小切片并输入U-Net神经网络学习,输出预测后的切片并将其合并,在对预测后的图像进行二值化,最后提取微地震有效事件的P波初至。使得背景噪声与有效信号图像的边缘分割更加精细,提高了微地震有效事件的自动拾取效率与准确性。【结果】定量分析与对比了U-Net方法与STA/LTA法的拾取率、错拾率和拾取误差,测试结果表明,U-Net的拾取效果优于STA/LTA法,而且U-Net也具有较强的抗干扰能力与泛化能力;评价不同标签宽度对初至拾取结果的影响,结果表明依据事件的主周期制作的标签拾取效果最佳。【结论】本文建立的U-Net神经网络初至自动拾取算法是高效、高精度储气库完整性微地震智能监测系统的重要组成部分,对提高我国微地震监测技术水平具有重要意义。 【目的】有效事件自动拾取是微地震监测的重要环节,拾取的准确性直接影响后续震源定位和震源机制反演的精度与可靠性。【方法】本文构建了10层U-Net神经网络模型框架,将三维有限差分模拟的原始微地震数据与实测储气库微地震原始数据制作为标签图像,将其切割为128*128大小切片并输入U-Net神经网络学习,输出预测后的切片并将其合并,在对预测后的图像进行二值化,最后提取微地震有效事件的P波初至。使得背景噪声与有效信号图像的边缘分割更加精细,提高了微地震有效事件的自动拾取效率与准确性。【结果】定量分析与对比了U-Net方法与STA/LTA法的拾取率、错拾率和拾取误差,测试结果表明,U-Net的拾取效果优于STA/LTA法,而且U-Net也具有较强的抗干扰能力与泛化能力;评价不同标签宽度对初至拾取结果的影响,结果表明依据事件的主周期制作的标签拾取效果最佳。【结论】本文建立的U-Net神经网络初至自动拾取算法是高效、高精度储气库完整性微地震智能监测系统的重要组成部分,对提高我国微地震监测技术水平具有重要意义。
基于多剖面生成露天矿三维边坡最危险滑面
陈应显, 叶永超, 杨红霞, 李佳莹
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230690
摘要:
目前,普遍采用二维剖面进行边坡稳定性分析,该方法能高效且较为准确地评估边坡的稳定性。然而,二维剖面不能描述边坡最危险滑面的三维空间形态和三维滑体。为解决此问题,在二维剖面边坡稳定性分析的基础上,通过将多个剖面与三维边坡模型进行关联,使用样条函数拟合出边坡三维最危险滑面。首先,通过对剖面线和二维剖面图中图元的剖面名称、水平坐标定位及高程定位等的设置,建立二维剖面图与三维边坡空间的关联;其次,分别自动生成各剖面的最危险滑面线,使用坐标转换公式将每个二维剖面的最危险滑面线转换到三维边坡空间;最后,利用样条函数插值对三维空间中的各最危险滑面线进行拟合,构建三维最危险滑移面。以内蒙古锡林浩特某露天矿西南帮边坡为例,建立边坡三维工程地质模型,生成5个边坡稳定性分析二维剖面,通过该方法,成功生成了该边坡的三维最危险滑面及三维滑体。 目前,普遍采用二维剖面进行边坡稳定性分析,该方法能高效且较为准确地评估边坡的稳定性。然而,二维剖面不能描述边坡最危险滑面的三维空间形态和三维滑体。为解决此问题,在二维剖面边坡稳定性分析的基础上,通过将多个剖面与三维边坡模型进行关联,使用样条函数拟合出边坡三维最危险滑面。首先,通过对剖面线和二维剖面图中图元的剖面名称、水平坐标定位及高程定位等的设置,建立二维剖面图与三维边坡空间的关联;其次,分别自动生成各剖面的最危险滑面线,使用坐标转换公式将每个二维剖面的最危险滑面线转换到三维边坡空间;最后,利用样条函数插值对三维空间中的各最危险滑面线进行拟合,构建三维最危险滑移面。以内蒙古锡林浩特某露天矿西南帮边坡为例,建立边坡三维工程地质模型,生成5个边坡稳定性分析二维剖面,通过该方法,成功生成了该边坡的三维最危险滑面及三维滑体。
基于光谱指数和端元混合模型的滨海地下水溶解性有机质来源示踪
邰晋, 龚绪龙, 梁莹, 马瑞, 姜雪, 马凯歌, 刘晨, 张安广
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230711
摘要:
滨海地下水中溶解性有机质(DOM)长期受到陆源、海洋源等多种有机质混合,定量评估其来源对认识滨海地区碳迁移转化具有重要意义。本研究选取江苏连云港市为研究区,利用同位素示踪和光谱指数识别了地下水DOM来源,并通过光谱指数与端元混合模型(EMMA)定量评估了不同端元对滨海地下水DOM的贡献占比。结果表明,滨海地下水DOM受河水DOM、海水DOM和沉积物可溶性有机质混合影响,三个端元贡献占比分别为44%±22%、33%±10%和22%±13%。研究区北侧地下水受到海水混入和淡水补给共同影响,地下水DOM具有较高海水DOM贡献占比和自生源特征;而研究区南侧地下水咸化严重,高盐度地下水在径流过程中促进了沉积物可溶性有机质释放,地下水DOM具有较高的沉积物可溶性有机质贡献占比和腐殖化特征。本研究为滨海地下水DOM来源的计算提供了评估方法。 滨海地下水中溶解性有机质(DOM)长期受到陆源、海洋源等多种有机质混合,定量评估其来源对认识滨海地区碳迁移转化具有重要意义。本研究选取江苏连云港市为研究区,利用同位素示踪和光谱指数识别了地下水DOM来源,并通过光谱指数与端元混合模型(EMMA)定量评估了不同端元对滨海地下水DOM的贡献占比。结果表明,滨海地下水DOM受河水DOM、海水DOM和沉积物可溶性有机质混合影响,三个端元贡献占比分别为44%±22%、33%±10%和22%±13%。研究区北侧地下水受到海水混入和淡水补给共同影响,地下水DOM具有较高海水DOM贡献占比和自生源特征;而研究区南侧地下水咸化严重,高盐度地下水在径流过程中促进了沉积物可溶性有机质释放,地下水DOM具有较高的沉积物可溶性有机质贡献占比和腐殖化特征。本研究为滨海地下水DOM来源的计算提供了评估方法。
胶东大柳行地区中生代花岗岩地球化学、锆石U-Pb年龄、Lu-Hf同位素特征及其构造意义
赵智华, 邵玉宝, 纪旭波, 王江波, 黄兴龙, 王勇军, 王鹏, 戚树发, 崔煜烽, 黄鑫, 路长勇, 宋宇, 李秀章
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230693
摘要:
【目的】为了确定胶东大柳行地区中生代花岗岩岩石类型、成岩时代及其形成构造背景,探讨其与金矿成矿的关系,【方法】本文选取位于胶东栖霞-蓬莱金成矿带北部的中生代燕山期玲珑型花岗岩(齐家沟二长花岗岩)和郭家岭型花岗岩(崮寺店二长花岗岩),开展了地球化学、锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素研究。【结果】结果表明,齐家沟二长花岗岩锆石U-Pb年龄为172.8±1.5 Ma,锆石的εHf(t)值为-27.7 ~ -20.3。崮寺店二长花岗岩锆石U-Pb年龄为127.3±0.8 Ma,锆石的εHf(t)值为-15.7 ~ -13.4,其花岗岩的87Sr/86Sr比值为0.710937 ~ 0.712735,εNd (t)变化范围为-16.8 ~ -11.3。【结论】齐家沟二长花岗岩源区为古老下地壳,主要为华北克拉通下地壳,岩浆源区可能混入了扬子克拉通地壳的成分。崮寺店二长花岗岩是由下地壳镁铁质岩石部分熔融作用形成的,在形成过程中有幔源成分的加入,成岩构造背景为伸展状态,这可能是由于太平洋板块的俯冲后撤导致的。崮寺店二长花岗岩的上述特征与胶东早白垩世金矿成矿特征具有较高的协调性,暗示崮寺店二长花岗岩可能与该区金矿成矿有关。 【目的】为了确定胶东大柳行地区中生代花岗岩岩石类型、成岩时代及其形成构造背景,探讨其与金矿成矿的关系,【方法】本文选取位于胶东栖霞-蓬莱金成矿带北部的中生代燕山期玲珑型花岗岩(齐家沟二长花岗岩)和郭家岭型花岗岩(崮寺店二长花岗岩),开展了地球化学、锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素研究。【结果】结果表明,齐家沟二长花岗岩锆石U-Pb年龄为172.8±1.5 Ma,锆石的εHf(t)值为-27.7 ~ -20.3。崮寺店二长花岗岩锆石U-Pb年龄为127.3±0.8 Ma,锆石的εHf(t)值为-15.7 ~ -13.4,其花岗岩的87Sr/86Sr比值为0.710937 ~ 0.712735,εNd (t)变化范围为-16.8 ~ -11.3。【结论】齐家沟二长花岗岩源区为古老下地壳,主要为华北克拉通下地壳,岩浆源区可能混入了扬子克拉通地壳的成分。崮寺店二长花岗岩是由下地壳镁铁质岩石部分熔融作用形成的,在形成过程中有幔源成分的加入,成岩构造背景为伸展状态,这可能是由于太平洋板块的俯冲后撤导致的。崮寺店二长花岗岩的上述特征与胶东早白垩世金矿成矿特征具有较高的协调性,暗示崮寺店二长花岗岩可能与该区金矿成矿有关。
黔西南下石炭统打屋坝组页岩的天文旋回识别及层序地层划分
王嘉伟, 金思丁, 陈义才, 李露艳
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230546
摘要:
【目的】黔西南下石炭统打屋坝组发育了一套极具勘探潜力的页岩地层,然而,对该套地层层序划分方案不统一,层序发育机制认识不清,一定程度制约了非常规油气勘探的发展。因此,本文针对该套页岩地层开展旋回地层学与层序地层学研究,旨在从天文旋回的角度,实现对页岩“定量”层序地层的划分。【方法】选取黔水地1井(1457-2466 m)为研究对象,以自然伽马测井曲线为替代指标,采用时间序列分析、INPEFA分析和小波分析等方法,开展旋回地层学分析与层序地层学研究。【结果】黔西南下石炭统打屋坝组页岩地层有明显的天文周期信号,经COCO估算出该套地层的最优沉积速率为16.4 cm/ka,匹配的66.42 m沉积厚度代表405 ka长偏心率周期。对黔水地1井GR分段(1457-1932 m和1932-2466 m),再次进行频谱分析和天文检验,估算出上段最优沉积速率为16.5 cm/ka,下段为11.2 cm/ka。分段滤波结果显示,打屋坝组一共记录了19个长偏心率周期;以此建立了打屋坝组的“浮动”天文年代标尺,估算出打屋坝组持续时限约7.86 Ma。通过建立研究层段的沉积噪音模型(DYNOT和ρ1),恢复打屋坝组相对海平面变化曲线。在旋回地层学研究建立时间框架的基础上,根据相对海平面变化曲线的极值,并结合INPEFA分析和小波分析的结果,对黔水地1井进行三级层序界面和最大海泛面的识别。黔水地1井打屋坝组共识别了6个三级层序界面,划分出5个三级层序,并认为三级层序的发育受控于稳定的约1.2 Ma斜率振幅调制周期。【结论】将旋回地层学的研究方法应用于黔西南地区下石炭统打屋坝组页岩地层的层序划分中,探讨不同时间尺度下天文轨道参数与相对海平面变化的关系,实现三级及四级层序地层的划分。旋回地层学为海相页岩万年时间尺度的等时对比提供了可能,为页岩油气勘探中优质烃源岩发育层段预测提供精细的年代框架,为页岩地层的油气勘探提供理论指导。 【目的】黔西南下石炭统打屋坝组发育了一套极具勘探潜力的页岩地层,然而,对该套地层层序划分方案不统一,层序发育机制认识不清,一定程度制约了非常规油气勘探的发展。因此,本文针对该套页岩地层开展旋回地层学与层序地层学研究,旨在从天文旋回的角度,实现对页岩“定量”层序地层的划分。【方法】选取黔水地1井(1457-2466 m)为研究对象,以自然伽马测井曲线为替代指标,采用时间序列分析、INPEFA分析和小波分析等方法,开展旋回地层学分析与层序地层学研究。【结果】黔西南下石炭统打屋坝组页岩地层有明显的天文周期信号,经COCO估算出该套地层的最优沉积速率为16.4 cm/ka,匹配的66.42 m沉积厚度代表405 ka长偏心率周期。对黔水地1井GR分段(1457-1932 m和1932-2466 m),再次进行频谱分析和天文检验,估算出上段最优沉积速率为16.5 cm/ka,下段为11.2 cm/ka。分段滤波结果显示,打屋坝组一共记录了19个长偏心率周期;以此建立了打屋坝组的“浮动”天文年代标尺,估算出打屋坝组持续时限约7.86 Ma。通过建立研究层段的沉积噪音模型(DYNOT和ρ1),恢复打屋坝组相对海平面变化曲线。在旋回地层学研究建立时间框架的基础上,根据相对海平面变化曲线的极值,并结合INPEFA分析和小波分析的结果,对黔水地1井进行三级层序界面和最大海泛面的识别。黔水地1井打屋坝组共识别了6个三级层序界面,划分出5个三级层序,并认为三级层序的发育受控于稳定的约1.2 Ma斜率振幅调制周期。【结论】将旋回地层学的研究方法应用于黔西南地区下石炭统打屋坝组页岩地层的层序划分中,探讨不同时间尺度下天文轨道参数与相对海平面变化的关系,实现三级及四级层序地层的划分。旋回地层学为海相页岩万年时间尺度的等时对比提供了可能,为页岩油气勘探中优质烃源岩发育层段预测提供精细的年代框架,为页岩地层的油气勘探提供理论指导。
多源遥感数据融合的高陡边坡危岩体信息提取方法研究
李虹江, 于昕左, 马佳, 董秀军
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230695
摘要:
摘要:【目的】我国山区存在大量的高陡边坡,因其具有隐蔽性及危险性等特点,目前人工调查和单一非接触式测量都难以准确获取高陡边坡上岩体分布位置及特征信息。【方法】本文将机载激光雷达、地面激光雷达及无人机倾斜摄影测量获取的点云数据进行多源数据融合,将每种数据的优势进行互补;随后运用融合后的点云对高陡边坡危岩的规模边界、后缘特征、产状信息及结构面特征参数进行信息提取。【结果】结果表明:本文使用的多源数据融合方法有效互补了多种数据优势,运用融合后点云对高陡边坡危岩进行规模边界、后缘信息及结构面特征参数信息提取,其提取精度满足相关规范要求。【结论】该论文为山区高陡边坡岩体几何参数信息精细化提取提供了一种技术方法。 摘要:【目的】我国山区存在大量的高陡边坡,因其具有隐蔽性及危险性等特点,目前人工调查和单一非接触式测量都难以准确获取高陡边坡上岩体分布位置及特征信息。【方法】本文将机载激光雷达、地面激光雷达及无人机倾斜摄影测量获取的点云数据进行多源数据融合,将每种数据的优势进行互补;随后运用融合后的点云对高陡边坡危岩的规模边界、后缘特征、产状信息及结构面特征参数进行信息提取。【结果】结果表明:本文使用的多源数据融合方法有效互补了多种数据优势,运用融合后点云对高陡边坡危岩进行规模边界、后缘信息及结构面特征参数信息提取,其提取精度满足相关规范要求。【结论】该论文为山区高陡边坡岩体几何参数信息精细化提取提供了一种技术方法。
鄂尔多斯盆地临兴地区本溪组铝土岩储层特征 及其发育控制因素
吴见, 杨昊宇, 徐延勇, 蒋庆灵, 袁隐, 伏海蛟, 王小明, 庞智英, 吴鹏
, doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230657
摘要:
近年来,鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩气勘探取得重大突破,吸引了国内外的广泛关注。同期,临兴地区本溪组铝土岩气也取得一定进展,但对于该区铝土岩储层特征及其发育控制因素认识不清,制约了勘探进程。【目的】为了明确临兴地区本溪组铝土岩的储层特征与控制因素,【方法】本文通过开展全岩XRD衍射、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞、氮气吸附、二氧化碳吸附、常规孔渗检测等分析手段,对铝土岩储层的矿物组成、孔隙结构、储层物性等进行精细表征,并结合地震测井等资料对铝土岩储层发育的控制因素进行探讨。【结论】研究表明:临兴地区本溪组铝土岩中含铝矿物主要为硬水铝石,孔隙类型主要为粒内溶孔、粒间溶孔、基质溶孔、晶间孔隙以及微裂隙,偶见有机质孔隙。此外,铝土岩孔隙体积主要由介孔和宏孔提供,孔峰分布范围主要为30-70 nm、80-130 nm以及4-13 μm。再次,铝土岩储层物性条件一般,孔隙度平均为3.28%,渗透率平均为1.398×10-3 μm2,但底部硬水铝石含量较高层段仍具有较好的物性条件。最后,临兴地区铝土岩储层发育受控于古地貌形态、古沉积环境和成岩作用,其中,洼地和沟槽的古地貌形态和封闭—半封闭的间歇沼泽和泻湖沉积环境控制了铝土岩的富集和分布,成岩作用则是在沉积环境基础上控制了铝土岩储层储集空间类型和物性条件。 近年来,鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩气勘探取得重大突破,吸引了国内外的广泛关注。同期,临兴地区本溪组铝土岩气也取得一定进展,但对于该区铝土岩储层特征及其发育控制因素认识不清,制约了勘探进程。【目的】为了明确临兴地区本溪组铝土岩的储层特征与控制因素,【方法】本文通过开展全岩XRD衍射、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞、氮气吸附、二氧化碳吸附、常规孔渗检测等分析手段,对铝土岩储层的矿物组成、孔隙结构、储层物性等进行精细表征,并结合地震测井等资料对铝土岩储层发育的控制因素进行探讨。【结论】研究表明:临兴地区本溪组铝土岩中含铝矿物主要为硬水铝石,孔隙类型主要为粒内溶孔、粒间溶孔、基质溶孔、晶间孔隙以及微裂隙,偶见有机质孔隙。此外,铝土岩孔隙体积主要由介孔和宏孔提供,孔峰分布范围主要为30-70 nm、80-130 nm以及4-13 μm。再次,铝土岩储层物性条件一般,孔隙度平均为3.28%,渗透率平均为1.398×10-3 μm2,但底部硬水铝石含量较高层段仍具有较好的物性条件。最后,临兴地区铝土岩储层发育受控于古地貌形态、古沉积环境和成岩作用,其中,洼地和沟槽的古地貌形态和封闭—半封闭的间歇沼泽和泻湖沉积环境控制了铝土岩的富集和分布,成岩作用则是在沉积环境基础上控制了铝土岩储层储集空间类型和物性条件。