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2021年  第40卷  第1期

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2021, 40(1).
摘要 PDF下载 icon183 icon5075
摘要:
资源地质工程
湘东北冷家溪群沉积岩地球化学特征及其构造意义
柏道远, 蒋启生, 李彬, 姜文, 李银敏
2021, 40(1): 1-13, 26. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0017
摘要 HTML全文 PDF下载 icon809 icon5543
摘要:
冷家溪群是江南造山带湖南段的最早物质纪录，其沉积构造背景及相关的钦杭结合带位置尚存争议。在野外地质调查基础上，对湘东北金井地区冷家溪群早期-中期相对新鲜砂岩采样进行系统的主量元素和微量元素含量分析，进而按时代先后对砂岩分组并进行地球化学研究，以此探讨沉积期盆地性质及大地构造格局。金井地区冷家溪群砂岩的主量元素组成变化较大，SiO2质量分数总体较低、Al2O3质量分数和Al2O3/SiO2比值较高、K2O/Na2O比值高且变化大。轻稀土富集、重稀土平坦、铕负异常明显等特征暨球粒陨石标准化曲线形态与典型的后太古宙页岩和上陆壳相似。主量元素地球化学特征反映沉积环境为弧后盆地，且早期易家桥组和潘家冲组的成熟度较高，主要来源于北邻构造相对稳定的扬子陆块南缘；中期雷神庙组-黄浒洞组的成熟度较低，可能更多来源于南邻构造相对活动的大陆岛弧。各组地层构造环境微量元素判别图解均显示为大陆岛弧环境，但从微量元素特征对母岩的继承性分析，仍反映出弧后盆地环境；有关微量元素参数的相对大小指示早期沉积环境为活动陆缘、中期沉积环境为大陆岛弧，与主量元素特征反映的信息一致。根据上述地球化学证据，提出冷家溪期构造格局与演化过程：早期受古华南洋板块向北西高角度俯冲影响，弧后软流圈上涌导致岩石圈伸展而形成宽阔的弧后盆地，金井地区处于盆地北部而主要接受北邻扬子陆块来源沉积；中期古华南洋板块俯冲角度变缓并推动大陆岛弧向北西运移，弧后盆地收缩，金井地区因构造迁移而主要接受南邻大陆岛弧来源沉积。结合区域资料，认为弧后盆地南邻大陆岛弧大体在安仁-双牌一线。
远源细粒辫状河心滩坝演化与河流分叉的交互沉积过程:现代沉积启示与数值模拟分析
甘泉
2021, 40(1): 14-26. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0101
摘要 HTML全文 PDF下载 icon487 icon5530
摘要:
远源细粒辫状河广泛发育于河流的中下游，其形成的致密储层是深入挖潜油气面临的挑战。结合现代远源细粒辫状河演变的遥感记录影像，运用基于泥沙水动力学的沉积过程数值模拟软件Delft3D正演远源细粒辫状河的生长演化过程，并探讨物源供给对远源细粒辫状河形态的影响，深入剖析和解释远源细粒辫状河心滩坝演化与河流分叉的交互作用和沉积过程，并进行了现代沉积验证。研究表明：①河道沿下游方向由窄变宽是触发远源细粒辫状河形成的主要地形条件。河流流速和河岸牢固程度是决定河流宽度的重要因素。②远源细粒辫状河心滩坝演化与河流分叉的交互沉积过程是心滩坝泥沙与河流流水交互作用的沉积演化过程。心滩坝泥沙与河流流水交互作用具体包括泥沙在河流中的沉积作用和河流对泥沙的侵蚀作用。③远源细粒辫状河心滩坝演化与河流分叉的交互沉积过程包括3种：河道内心滩坝加积导致河流分叉、心滩坝与河岸分离导致河流分叉、心滩坝的局部冲裂分解导致河流分叉。该研究丰富了远源细粒辫状河沉积理论，并且有助于分析远源细粒辫状河沉积相的储层空间展布规律并应用于油气的深入勘探开发。
缅甸含油气盆地群形成演化及其地球动力学背景
王营, 辛仁臣
2021, 40(1): 27-35, 48. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0009
摘要 HTML全文 PDF下载 icon810 icon5167
摘要:
基于不同构造单元地质记录的分析，结合板块重建及地球动力学背景，对缅甸含油气盆地群的形成演化及其地球动力学背景进行了探讨。研究表明：缅甸含油气盆地群的基底是晚基梅里期变质杂岩；晚白垩世至始新世，新特提斯洋壳向西缅地块之下NNE向斜向俯冲，在西缅地块西缘发育增生楔，而在西缅地块内形成了火山弧、弧前裂陷盆地和弧后裂陷盆地；渐新世以来，新特提斯关闭，随后印度地块与西缅地块北段陆陆碰撞，西缅地块北部的盆地演化为弧后前陆盆地；印度洋壳向西缅地块中段和南段之下NEE向俯冲，西缅地块西缘先期增生楔逐步隆升为印缅山脉，印缅山脉东侧的西缅地块中南部盆地均演化为弧后挤压盆地，印缅山脉西侧的若开盆地成为弧前盆地。
云南乌东德水电站施期料场中元古代热液白云岩研究
于永顺, 焦良轩, 欧阳光, 胡进武, 刘冲平, 张熊, 宛良朋, 李果, 佘振兵, 王团乐
2021, 40(1): 36-48. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0010
摘要 HTML全文 PDF下载 icon784 icon5232
摘要:
云南禄劝乌东德水电站是我国第三座超千万千瓦级水电站，其建设所采用的混凝土人工骨料来源于坝址下游施期料场的中元古代落雪组灰岩。在骨料勘察和实际开采过程中，发现灰岩与白云岩在同一层位产出，其岩性变化界线切割岩层面，该类现象为工程地质研究中所罕见，引起了高度关注。以施期料场灰岩-白云岩过渡带和骨料开采残留的一处白云岩凸起岩块为重点研究对象，开展了野外地质调查、室内岩相学、微区矿物形貌和成分、碳氧同位素以及流体包裹体分析，深入探讨了研究区碳酸盐岩成岩演化和岩相转变过程与机理，提出了新的白云岩化成因模式。结果表明：①矿物形貌和空间分布特征指示与灰岩过渡的白云岩为早期灰岩经过后期白云岩化形成；②白云岩中发育的斑马纹构造、鞍状白云石及其伴生的硫化物和碳质物等，指示其经历了热液白云岩化过程。鞍状白云石中流体包裹体的均一温度（183~215℃）显著高于围岩方解石中流体包裹体均一温度（102~152℃）；③白云岩普遍具有较轻的O同位素值（δ18O=-13.3‰~-7.8‰），而其中鞍状白云石的δ18O最低（-13.3‰），表明它们可能为热液流体直接沉淀的产物，而其他白云岩由于受热液流体影响程度较低而具有较低的包裹体均一温度和较高的δ18O值；④乌东德地区近直立的岩层产状和断裂可能为热液流体运移提供了通道，而其上覆的近水平震旦系灯影组厚层白云岩则起到了封堵作用，使热液流体在不整合面之下与灰岩发生长时间反应；热液流体的运移方向决定了最终的热液白云岩的分布。
正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层特征及控制因素
张福, 黄艺, 蓝宝锋, 李龙, 刘婷, 刘睿, 江定川
2021, 40(1): 49-56. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0016
摘要 HTML全文 PDF下载 icon912 icon5130
摘要:
四川盆地以东的复杂构造变形带拥有巨大的页岩气资源潜力，但目前勘探开发不足。为了支撑复杂构造变形带的页岩气勘探开发，针对复杂构造变形带内正安地区五峰组-龙马溪组页岩钻井岩心，开展了矿物学、有机地球化学、岩石学分析测试，探讨了页岩储层特征及主控因素。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层石英质量分数高达60%~80%，以硅质页岩为主，脆性程度高。石英主要是无机成因，包括原生碎屑石英沉积和黏土矿物转化而成的次生石英。原生碎屑石英、层状黏土颗粒的压实脆裂增大了孔隙空间，但次生石英的沉淀、充填减小了矿物颗粒间的骨架孔隙。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层总w（TOC）高达5.8%，有机质中无定形腐泥组大于80%，沥青反射率介于2.6%~3.1%，有机质热解而成的有机孔显著增大了孔隙度，但有机孔隙后期遭受构造挤压变形，多坍塌成狭长的多边形。
鄂尔多斯盆地杭锦旗地区盒1段致密砂岩孔隙结构分形特征及其与储层物性的关系
刘凯, 石万忠, 王任, 覃硕
2021, 40(1): 57-68. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0102
摘要 HTML全文 PDF下载 icon825 icon5110
摘要:
基于物性、铸体薄片、电镜扫描和高压压汞等测试分析资料，利用汞饱和度法和含水饱和度法对杭锦旗地区盒1段致密储层孔隙结构分形维数进行了计算，并分析其与储层物性的关系。结果表明：盒1段储层平均孔隙度、渗透率分别为9.83%、1.03×10-3 μm2，储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔和残余粒间孔为主。汞饱和度法计算的整体分形维数分布在2.138 4~2.829 2，平均值为2.396 5，含水饱和度法计算的整体分形维数分布在2.529 4~2.879 7，平均值为2.679 1。相比于含水饱和度法，汞饱和度法计算的分形维数与孔隙度、渗透率及各孔隙结构参数之间具有更好的相关性，是因为含水饱和度法易对孔喉较小的样品产生偏差。基于汞饱和度法分形维数，将盒1段储层孔隙结构分为四类：Ⅰ类（Df≤2.31），Ⅱ类（2.31 < Df < 2.4），Ⅲ类（2.4≤Df < 2.52），Ⅳ类（Df≥2.52），研究区主要孔隙结构类型为Ⅱ、Ⅲ类。选取分形维数（Df）、平均孔喉半径（Rm）和孔隙度（φ）等参数，对渗透率进行多元回归计算，计算值与实测值相关系数在0.9以上，表明计算模型在本区较为适用。
陆相泥页岩层系岩相测井识别与预测:以南堡凹陷拾场次洼为例
曾棒, 刘小平, 刘国勇, 王绍春, 李国永
2021, 40(1): 69-79. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0103
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摘要:
泥页岩层系岩相研究是页岩油勘探的基础工作，由于钻井取心较为困难且陆相湖盆范围小，相变快，使岩相精细识别与预测较为困难。测井曲线精确度高，纵向连续性好，可以准确识别与预测岩相。利用全岩X衍射（XRD）、薄片鉴定及地球化学分析测试等实验数据，将岩相按"三级次-三单元"划分方案进行划分，将测井曲线与TOC值、矿物含量等参数进行拟合，综合识别岩相，最后在高分辨率层序格架下建立岩相旋回叠加模式，从而进行岩相展布研究。结果表明该地区为一套以Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根为主生油湖相烃源岩，可划分为18种岩相，其中富有机质黏土质层状泥岩、富有机质混合质纹层状泥岩、页岩为页岩油优势岩相。岩相各评价指标可通过测井曲线计算与预测。岩相与层序存在耦合关系，在等时地层格架下具可预测性。沙三4亚段泥页岩层系岩相在此格架下，形成了MSC1中部与MSC2两个有机质富集层，以及SQ5~SQ8上升半旋回4个沉积构造发育带。
南方下古生界海相页岩极低电阻率成因及其地质意义
侯宇光, 张坤朋, 何生, 覃魏峰, 肖艳, 王成, 余锐
2021, 40(1): 80-89. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0104
摘要 HTML全文 PDF下载 icon563 icon5068
摘要:
基于测井电阻率和有机地球化学数据，利用页岩极化率测试和干酪根激光拉曼测试等技术手段，对导致南方下古生界高演化海相页岩呈现极低电阻率（测井电阻率低至10~1Ω·m及以下）的主控因素进行了分析，深入探究了其内在成因，并对其地质意义进行了探讨。结果显示：有机质丰度和成熟度是影响极低电阻率测井的主要因素；w（TOC）与测井电阻率和实测电阻率均呈现出良好的负相关关系；成熟度越高，达到极低电阻率所需要的最低w（TOC）界限值越低，页岩的极化率也随之增加。石墨化的有机质是致使高演化页岩出现极低电阻率的主要"导电矿物"，有机质开始发生石墨化的"临界点"对应的Rmc Ro约为3.5%。极低电阻率特征是页岩有机质结构发生显著变化、向石墨化演进的重要标志。极低电阻率测井响应预示着页岩储层品质极可能遭受了巨大的损害：生烃能力枯竭、有机质孔隙大幅减少、吸附性能降低、含气性骤降。因此，圈定极低电阻率页岩范围，排除"有机质石墨化"的高风险区，对下古生界高演化海相页岩选区评价具有重要意义。
向阳坪铀矿床沥青铀矿微区原位LA-ICP-MS U-Pb年龄及稀土元素特征
李杰, 黄宏业, 刘子杰, 张涛, 陈琪, 邹明亮
2021, 40(1): 90-99. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0011
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摘要:
向阳坪矿床作为苗儿山矿田近年来新发现的花岗岩型铀矿床，发育大量原生沥青铀矿脉。为了进一步厘清铀矿床铀成矿年龄体系，采用LA-ICP-MS测试技术，对钻孔中揭露的脉状沥青铀矿开展了微区原位U-Pb同位素定年及稀土元素特征研究。LA-ICP-MS分析结果显示，向阳坪地区存在2期铀矿化，U-Pb年龄为51.59 Ma和41.10 Ma，前者为向阳坪矿床主成矿年龄，后者为后期流体活动导致沥青铀矿蚀变的热事件时间，分别与沙子江矿床主成矿期65~50 Ma、45~40 Ma相吻合。沥青铀矿稀土元素特征表明，稀土元素总量相对较高，具有明显的负Eu异常，其配分模式呈海鸥型，与低-高品位铀矿石的稀土元素配分模式相似，而与新鲜花岗岩、蚀变花岗碎裂岩的"右倾型"相区别。沥青铀矿稀土元素与铀元素的迁移具有同步性，为低温下晶出沉淀的产物。
重力滑脱构造差异性及其对油气成藏影响分析:以下刚果-刚果扇、尼日尔三角洲盆地对比分析为例
李丹, 逄林安, 康洪全, 曹向阳, 刘小龙, 贾建忠, 马韶光
2021, 40(1): 100-109. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0105
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摘要:
重力滑脱构造是大西洋两岸被动大陆边缘盆地普遍发育的一种构造样式，南大西洋两岸整体发育2种不同塑性层的重力滑脱构造，一类以下白垩统盐岩、硬石膏为塑性层，另一类是以上白垩统-新近系海相泥岩为滑脱塑性层。且均可从陆向海依次划分为拉张区、过渡区和挤压区。为了厘清2种不同类型重力滑脱构造样式差异及对油气成藏影响，选取2个代表性盆地——下刚果-刚果扇盆地与尼日尔三角洲盆地进行对比剖析，从而查明2种不同类型重力滑脱构造在相应构造带内构造样式及其油气成藏差异。整体上，盐岩塑性层重力滑脱构造在拉张区表现为盐构造活动剧烈，油气成藏条件优越，油气发现多；过渡区盐构造活动强度减弱，油气富集程度高；挤压区构造活动强烈，盐岩大规模聚集，烃源岩和储层条件差，油气发现少。相比于盐岩塑性层重力滑脱构造，泥岩塑性层重力滑脱构造在拉张区构造活动相对较弱，断块圈闭与储层、烃源岩匹配良好，是主要的油气富集区；过渡区，大量塑性泥岩堆积，泥底辟规模大，深缓底辟型构造是油气有利富集区；挤压区以典型逆冲叠瓦状构造为主，烃源岩、储层和油源断层配置良好，油气富集程度高。针对上述2种不同类型重力滑脱构造样式在烃源岩、储层及油气成藏的差异影响分析，为相关类型重力滑脱构造研究提供借鉴。
琼东南盆地陵水凹陷北部梅山组砂质碎屑流沉积特征及油气地质意义
李安琪, 叶绮, 王真真, 李明, 陈奎
2021, 40(1): 110-118. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0106
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摘要:
通过岩心描述以及粒度、薄片资料的综合分析，结合区域古地貌特征、地震相研究成果，详细论述了琼东南盆地陵水凹陷北部梅山组砂质碎屑流砂岩沉积构造特征及识别标志，并在此基础上建立了研究区砂质碎屑流沉积模式。研究区梅山组砂质碎屑流砂岩主要为厚层块状构造粉砂岩-极细砂岩以及具有丰富同生变形构造的粉砂质泥岩、泥岩与粉砂岩互层2种岩性组合，成因为陆架坡折之上的三角洲前缘、前三角洲沉积物发生整体性"冻结"滑动、滑塌再沉积所形成，其平面分布主要受陆架坡折所控制，大致呈平行于陆架坡折带分布的舌形形态。结合区域油气成藏要素研究认为研究区砂质碎屑流砂岩可通过沟源断层沟通深部烃源岩，形成下生上储型岩性油气藏，为琼东南盆地大中型油气藏勘探突破的重点领域。
印度尼西亚苏门答腊岛浅成低温热液型金(银)矿产资源总量预测
赵风顺, 华杉, 吴昊, 张晓军, 杨森林, 魏译文
2021, 40(1): 119-131. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0107
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摘要:
苏门答腊岛位于印度尼西亚西缘，是环太平洋成矿带的重要组成部分，拥有丰富的铜、金、铅、锌等金属矿产资源，对其资源总量进行评价可以为国家"一带一路"战略决策提供基础数据。在对该区进行野外调查和1:100万低密度地球化学调查的基础上，分析了小比例尺尺度下浅成低温热液型金（银）矿床的地质特征、关键控矿因素和找矿标志，构建了该类金（银）矿床的预测模型；认为该区NW向苏门答腊大断裂及其次级断裂与新生代岛弧岩浆岩具有密切的时空耦合关系，该断裂系统和新生代岩浆岩共同控制浅成低温热液型金（银）矿床的产出；已知金（银）矿床点和1:100万低密度地球化学异常可以作为快速圈定研究区有利找矿地段的标志；并据此圈定成矿远景区5个，其中A级成矿远景区3处，B级成矿远景区2处；然后，利用通用密度模型预测了不同概率下的各远景区未知矿床数，并运用蒙特卡罗模拟预测了苏门答腊岛浅成低温热液型金（银）矿产在不同概率下的金（银）资源量。
机器学习方法在矿产资源定量预测应用研究进展
马瑶, 赵江南
2021, 40(1): 132-141. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0108
摘要 HTML全文 PDF下载 icon1682 icon5408
摘要:
回顾了国内外在矿产资源定量预测研究领域的发展历程，对近十年来国外相关方向的文献进行了统计对比分析，结果显示机器学习方法已经成为矿产资源定量预测研究领域的热点方向，并主要在如下3个方面发挥了积极的作用：①提取和挖掘复杂数据中隐藏的难以识别的矿化信息；②致矿异常信息关联与转换；③多源地学数据的致矿异常信息融合、预测和发现矿床。对逻辑回归、人工神经网络、随机森林与支持向量机等主要机器学习算法与模型在矿产资源定量预测实践中的应用效果进行了评述，并探讨了在实际应用过程中存在的样本选择、错分代价、不确定性评价以及模型性能评价等主要问题及目前的解决方案。最后提出基于大数据与机器学习的矿产资源定量预测是未来发展的重要趋势。
致密砂岩酸性和碱性成岩环境特征及对储层物性的控制:以鄂尔多斯盆地临兴和神府地区为例
尹相东, 蒋恕, 吴鹏, 高伟
2021, 40(1): 142-151. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0109
摘要 HTML全文 PDF下载 icon864 icon5101
摘要:
成岩流体酸碱性对砂岩次生孔隙的形成具有重要影响。从酸性和碱性成岩流体演化角度分析鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩成岩流体酸碱性对物性的控制作用。依据大量铸体薄片观察、扫描电镜、X衍射分析、常规物性测试和高压压汞，详细研究了鄂尔多斯盆地东缘临兴和神府地区上古生界致密砂岩的岩石矿物学特征、物性特征、成岩作用、孔隙成因类型和孔喉结构特征，探讨了致密砂岩储层酸性和碱性成岩流体环境的识别、分带、分布和发育的各类伴生孔隙，并分析了成岩流体环境的演化过程及物性响应特征。在埋藏过程中，工区上组合层系经历了碱性-酸性-碱性的成岩流体演变模式，下组合含煤层系经历了酸性-碱性的成岩流体演变模式。酸性成岩环境以长石溶蚀、石英加大和自生高岭石沉淀为主要特征，发育长石溶蚀孔、黏土矿物晶间孔等孔隙类型，孔喉半径较大，储层质量相对较好；碱性成岩环境以石英溶蚀、自生绿泥石沉淀为主要特征，以石英溶蚀孔、黏土矿物晶间孔为主要孔隙类型，孔喉半径较小，储层质量相对较差。酸碱过渡带致密砂岩储层介于两者之间。但是每类储层的物性和孔喉结构变化较大。成岩流体环境在纵向上呈现分带特征，自上而下发育碱性带、酸碱过渡带、酸性带、酸碱过渡带和碱性带，不同地区之间分带深度边界有差别；在酸碱过渡带中，局部地区发育酸性带、较弱酸性带和较弱碱性带。
SBM-DEA模型在储层综合定量评价中的应用
朱兆群, 曲丽丽, 李丹, 林承焰, 吴复柱, 杨玲, 孙明翔, 明红霞
2021, 40(1): 152-158. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0110
摘要 HTML全文 PDF下载 icon662 icon5102
摘要:
针对传统储层评价方法中人为主观性较强、计算过程复杂、结果分析不充分等问题，根据数据包络分析原理，探讨SBM-DEA模型在储层综合定量评价中的应用。实践表明，该模型在储层评价中具有以下优点：①能同时考虑多个正相关和负相关指标，无需事先给定评价标准及指标权重值，避免主观因素影响，具有较强客观性；②以线性规划为工具，无需进行指标无量纲化等数据预处理，有效简化评价过程；③评价结果介于0~1之间，除对评价单元进行排序、分类外，还可以提供评价非有效的原因及可改进信息。将其应用到苏里格气田苏X井区盒8下亚段低渗透气藏早期储层分类评价和刻画中，将研究区储层分为4类，其中Ⅰ，Ⅱ类为有利储层，总体评价结果与传统模糊综合评价结果具有较好对应关系，与气田生产实际及地质认识也基本吻合，并给出了评价实例非有效的主要差距及改进措施，表明该方法在实际应用中具有可信度及可行性，为实现类似高效、客观的储层评价提供了新的思路。
工程地质与地质灾害
不同临空条件的层状反倾岩质边坡倾倒变形几何特征参数影响规律
黄少平, 晏鄂川, 尹晓萌, 陈前, 李兴明
2021, 40(1): 159-165. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0111
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摘要:
层状反倾岩质边坡是一种常见边坡类型，其变形破坏模式多样、力学机制复杂、影响因素众多。为揭示层状反倾岩质边坡不同临空条件几何特征参数对反倾边坡倾倒变形影响规律，通过3DEC并结合数理统计系统深入研究几何特征参数对倾倒变形影响。研究表明：①反倾边坡具有3个临空面时边坡变形最大，1个临空面时边坡变形最小；②变形随边坡高度、切坡角度增大而增大，随节理面与临空面夹角的增大而减小，随岩层厚度增大先增大后减小；③2个临空面夹角90°时边坡变形最大；④1个、2个临空面时节理倾角60°时位移最大，3个临空面时随节理倾角增大而增大。
成层土中轴横受荷桩水平响应的非线性解
邢康宇, 陆洪智, 陈耀春, 王新国, 张凯顺, 吴文兵
2021, 40(1): 166-174. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0112
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摘要:
对于承受轴向荷载的水平受荷桩，以往研究大多基于线弹性或弹塑性水平荷载传递模型。为提升轴横受荷桩的计算设计水平，采用轴向荷载传递法计算桩身轴力，考虑桩身轴力引起的P-Δ效应，基于双曲线型水平荷载传递模型考虑桩-土体系变形的非线性特征，对成层土中轴横受荷桩的水平响应进行分析求解，得到了轴横荷载作用下桩身变形和内力的非线性有限差分解，并采用MATLAB语言编制了计算程序。使用模型试验算例与基于现场试验的有限元算例对非线性解的准确性进行对比验证，结果表明：计算结果与算例数据吻合良好，可靠性较高；采用不同荷载传递模型的计算结果在不同荷载水平下有所差异，在较大荷载水平下桩-土变形的非线性特点不容忽视。
环境地质与水文地质
基于水力走时反演刻画裂隙含水层非均质性
吴双红, 刘泉, 戚俊杰, 裘鹏翔, 杨惠宸, 陶然, ThomasPtak, 胡睿
2021, 40(1): 175-183. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0015
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摘要:
获取含水层水力参数空间非均质分布信息是研究地下水渗流、地下水污染物运移等诸多地下水问题的重要基础。然而，受常规勘察技术所限，含水层的非均质性难以直接刻画，尤其在裂隙介质含水层中，水力参数分布的非均质性更加突出，进一步增加了刻画的难度。针对该问题，本研究首先通过德国哥廷根大学北校区内的Neutra试验场地进行的64次抽水试验，获取了该场地不同深度观测点的水头响应曲线，然后使用解析方法对64组数据进行分析和参数评估，同时采用水力走时的方法对井间水力参数分布进行反演计算，最后将得到的结果分别与经典解析解参数估计和热示踪试验结果进行对比验证。结果表明，解析解参数估计的结果虽然能够在一定程度上展现含水层的垂向非均质性，但是无法刻画井间含水层水力参数的非均质分布；与热示踪试验结果的对比验证了基于水力走时反演的水力层析法在刻画裂隙介质水力参数的空间非均质分布的可靠性。
粒度端元记录的靖边地区MIS 3以来的气候变化
巩雪娇, 王攀, 杨振京, 董秋瑶, 宋超, 郭娇, 陈洪云
2021, 40(1): 184-191. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0113
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摘要:
黄土作为典型的多物源沉积物，粒度分布常呈现多峰分布。端元分析可以从复杂的沉积物粒度中分离出代表不同沉积物源和沉积动力的端元组分，在黄土研究中得到了广泛应用。利用Paterson参数化端元模型对处于毛乌素沙漠东南缘的靖边三道沟剖面粒度进行端元分离与解释，并讨论其代表的环境意义。靖边三道沟黄土可分为4个端元：EM1（众数粒径8.93 μm）为背景粉尘；EM2（众数粒径25.18 μm）为与季风环流有关的组分；EM3（众数粒径39.91 μm）和EM4（众数粒径56.37 μm）都是与冬季风有关的组分，其中EM3为黄土高原黄土主要组分，EM4与现代沙尘暴的粒级大致相同。通过对各端元组分随年龄变化的曲线进行分析，得到以下结论：该剖面记录了靖边地区自MIS 3以来经历了MIS 3（32.8~29.8 ka BP）、LGM（29.8~22.8 ka BP）、冰消期（22.8~11.3 ka BP）和全新世（8.7~1.7 ka BP）共4个气候时期。端元组分还记录了冰消期H 1事件（16.2~13.8 ka BP）、B/A事件（13.8~12.8 ka BP）、YD事件（12.8~11.3 ka BP）共3次气候快速变化事件和D-O旋回。该剖面还记录了毛乌素沙漠末次冰期经历的3次主要的扩张-收缩旋回以及全新世8.7~8.2，6.0~5.0，3.5~2.5 ka共3次干旱沙进事件。
河套平原地下水中砷的空间变异特征及影响因素分析
张皓月, 刘文波, 张绪教, 苏春利
2021, 40(1): 192-199, 208. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0014
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摘要:
河套平原是我国地方性砷中毒最为严重的地区之一。基于河套平原浅层地下水的砷含量数据，利用地统计学中半变异函数分析法，对地下水砷含量的空间分布及其异质性特征进行了分析，并探讨其空间变异性的影响因素。结果显示，河套平原地下水砷含量整体上呈由南向北递增的趋势，在假设各向同性条件下，砷含量残差项的空间分布符合纯块金效应模型，在所测尺度上（2~4 km）为随机分布，不存在空间自相关性，短距离内变异较大；地下水砷含量的分维数较大（D=1.999），进一步说明该尺度上变异显著。地下水砷含量与沉积物中有机质关系密切。晚第四纪以来，河套平原北部山区的新构造运动和盆地沉积环境变迁形成多种成因、形态复杂的沉积相，导致有机质埋藏条件的高度空间变异性，进而导致地下水砷含量的高度空间变异。河套平原缓慢的地下水径流条件有利于砷元素空间变异性的维持。河套地区地下水砷的空间异质性研究，对有效预测未知地区饮水型砷暴露潜在风险、精准防控地方病和保障供水安全具有重要的科学意义。
新技术新方法
钻井液用高分子聚合物高温流变特性影响因素探究
朱旭明, 乌效鸣, 郑文龙, 迪娜·木拉提, 蒋子为
2021, 40(1): 200-208. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0115
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摘要:
聚合物对钻井液的高温流变特性具有重要影响。对比了聚合物种类、加量、剪切时间、盐、造浆黏土等对聚合物溶液高温流变性的影响，并对不同温度下的剪切速率-剪切应力关系进行了流变模型拟合。结果表明，温度升高、剪切时间及盐量增加均导致黏度降低，超过190℃后黏度下降速率加剧；含5%甲酸盐与5%卤盐的样品黏度在降温阶段的黏度恢复率分别为86.8%和2.7%；以宾汉模式对造浆黏土与聚合物混合液进行拟合，220℃时的动切力最高达到5.47 Pa。温度升高使得聚合物溶液由假塑性向牛顿性演变的趋势增强。高于130℃时，长时间剪切导致黏度下降的趋势明显，此时含甲酸盐的聚合物溶液黏度较含卤盐的高，且降温阶段的黏度恢复率也较高。黏土的存在增强了混合液的网间结构，有利于高温下携带岩屑。
基于遥感蚀变信息提取巴林格撞击坑周边铁陨石
崔静月, 董玉森, 岳文丽, 阿不都拉·阿布都卡地尔, 张帮政
2021, 40(1): 209-216. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0116
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摘要:
目前地球上已经得到确认的撞击坑有190余个，其中直径小于1 km的简单撞击坑绝大部分是由铁质撞击体撞击形成的。由铁质撞击体撞击而成的撞击坑周边存在大量的铁陨石物质，这些铁陨石物质的空间分布特征对研究撞击坑的撞击过程和机理具有重要意义。铁元素的异常富集也可作为探寻地球表面疑似撞击坑的重要信息。为了获取撞击坑周围的铁陨石残片，早期主要通过人工方式进行实地调查，但这种方法效率低下且需要投入大量人力物力。基于铁陨石独特的光谱特征，利用遥感蚀变信息提取手段可以很方便地获取撞击坑周边的铁陨石物质。根据铁陨石矿物的波谱特征，以美国亚利桑那州巴林格撞击坑（Barringer Meteor Crater）为研究对象，基于Landsat 8 OLI数据，采用目前提取蚀变信息的常用方法：波段比值（BandMath）—主成分分析法进行撞击坑周边铁陨石信息的提取。提取结果与前人实地调查获取的铁陨石分布情况契合程度较好。撞击坑东侧、东南侧、西南侧等处的铁陨石聚集区在提取结果图上均有较好的反映。表明利用波段比值-主成分分析方法提取巴林格撞击坑周边铁陨石信息是可行的，实验结果准确地获得了该撞击坑周围的铁陨石空间分布信息，为探寻地球表面撞击成因的环形构造提供了可行方案，同时为未来同类撞击坑信息提取提供了重要的方法参考。

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