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2021年  第40卷  第6期

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2021, 40(6).
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摘要:
2021年总目次
2021, 40(6).
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摘要:
资源地质与工程
川西坳陷须三段致密砂岩气藏源储特征及成藏模式
蔡宁波, 何磊, 王晓龙, 彭晓波, 卓俊驰, 张玲, 刘子平, 李宜真
2021, 40(6): 1-14. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0528
摘要 HTML全文 PDF下载 icon482 icon284
摘要:
川西坳陷须家河组致密气藏已成为拓展油气勘探、发现新储量的重要领域，致密气藏发育特征及其成藏机理成为目前亟需解决的关键科学问题之一。运用地球化学、地球物理和沉积学等分析方法，对须三段源储特征及成藏模式进行了系统分析，对高效烃源岩和优质储层进行了判别和预测，厘定了致密气藏成藏期次和成藏模式。得出以下结论：①须三段发育成熟-高成熟湖相烃源岩，以Ⅲ型干酪根为主，局部偶见Ⅱ2型干酪根。发育于须三下亚段最大湖泛面附近，泥页岩体积分数在65%以上或者单层厚度较大、且1.50% ≤ w（TOC）≤ 10%时，属于高效烃源岩。②基于砂岩粒度中值识别出4期（S1，S2，S3和S4）优质储层，都属于低孔低渗-特低孔特低渗致密储层，中砂-细砂，粒度分布范围为0.5~0.062 5 mm，厚度一般5~10 m。主要发育于三角洲前缘和前三角洲。③烃源岩生排烃时间持续较长，中侏罗世开始生烃，一直持续至晚白垩世；从晚侏罗世开始排烃，早白垩世达到高峰。优质储层经历早期天然气持续充注和晚期凝析气充注，天然气充注时间要早于凝析气充注时间。形成了"断层垂向输导，先聚集后致密，晚期改造调整"的致密气藏成藏模式。
沥青质沉积对原油渗流特征的影响
李新文, 张国威
2021, 40(6): 15-23. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0602
摘要 HTML全文 PDF下载 icon529 icon254
摘要:
沥青质沉积不仅会伤害储层物性还会对流体饱和度分布和渗流特征产生影响。通过开展不同开发方式下的长岩心驱替实验，分别测定了有或无沥青质沉积影响下的油水、油气和三相相对渗透率曲线，研究了沥青质沉积对原油相对渗透率和岩石润湿性的影响。研究结果表明，沥青质沉积导致水驱、CO2非混相驱和水气交替（WAG）驱的采收率分别降低了12.2%，5.9%，15.3%。并会引起驱替压差上升，岩石润湿性向亲油性转变，加速水或气突破时间。水驱中沥青质沉淀会使油水两相共渗区左移，含水饱和度对油相相对渗透率的影响增大。CO2非混相驱中沥青质沉淀对气相渗透率影响较小，而油相渗透率更容易受到含气饱和度变化的影响。在三相渗流中沥青质沉淀会降低油相渗透率，加快油相相对渗透率的下降速度，增大残余油饱和度，减弱WAG驱效果。在注入水中添加JCF-1非离子表面活性剂后，能够降低驱替压差，延缓水或气突破时间，增大油相相对渗透率，降低残余油饱和度，弥补沥青质沉积产生的伤害。研究成果为富含沥青质油藏的高效开发提供了依据。
渝东南地区龙马溪组构造应力场数值模拟及裂缝有利区预测
李萧, 吴礼明, 王丙贤, 胡秋媛, 董大伟
2021, 40(6): 24-31. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0603
摘要 HTML全文 PDF下载 icon385 icon238
摘要:
渝东南地区页岩储层发育，以下志留统龙马溪组为主力储层。此类页岩储层以构造裂缝发育为主要特征，是控制研究区油气运移与富集的主要因素。对渝东南地区龙马溪组的裂缝进行预测，可为研究区下一步勘探开发提供重要依据。以野外地质踏勘为基本方法，选取区内典型剖面，对渝东南地区的构造特征进行系统分析；在此基础上，针对研究区龙马溪组页岩储层建立地质模型，利用有限元分析软件ANSYS15.0进行构造应力场数值模拟。以构造应力场数值模拟结果为依据，进一步综合页岩储层的多个影响因素，引入"裂缝综合发育系数IF"，定量表征与预测页岩储层的裂缝分布与发育程度。结果表明，裂缝综合发育系数IF越大，页岩储层裂缝越发育。依此将渝东南地区龙马溪组页岩储层划分为Ⅰ类裂缝有利区带（IF ≥ 3.0，裂缝发育）、Ⅱ类裂缝有利区带（（3.0，2.0]，裂缝较发育）和Ⅲ类裂缝有利区带（2.0，1.0]。构造应力场数值模拟结果恢复再现了喜马拉雅时期的构造应力场，与实际地质构造取得了较高的吻合度。
甘蒙地区北山盆地群含煤系地层时代归属
牛海青, 韩小锋, 吴俊, 王宝文, 许海红, 宋博, 许伟
2021, 40(6): 32-42. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0621
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摘要:
甘蒙地区北山盆地群发育大量煤系地层，但由于构造演化期次复杂，地震、钻井及相关的古生物资料缺乏，导致煤系地层的时代归属一直存在争议，资源潜力尚未明确。为了明确北山盆地群含煤系地层的时代归属，进一步确定资源潜力，为研究区的能源资源勘探提供基础资料，在系统总结前人研究成果的基础上，以古生物年代学为抓手，以北山盆地群黑鹰山盆地、公婆泉盆地及中口子盆地煤系地层中丰富的孢粉、古生物资料为主要依据，结合煤系地层的岩石组合特征、煤岩工业特性、地震资料等证据对北山盆地群煤系地层时代归属进行了整体研究，重新厘定了北山盆地群煤系地层的时代归属。认为北山盆地群中各个盆地均发育了一套含煤层系，但这套含煤层系的时代归属并不相同，有的属侏罗纪、有的属白垩纪。仅北山盆地群最南部的中口子盆地南部区域以及盆地群最北部的黑鹰山盆地东部的含煤岩系为侏罗系，其他次级盆地的含煤岩系均属于白垩系。盆地群南部中口子盆地含煤岩系的归属问题呈现出和构造相一致的"南北差异"，南缘出露煤系地层时代为中侏罗世，北部煤系地层时代为白垩纪。含煤层系归属问题的厘定为进一步确定盆地区的资源潜力提供了依据，可为北山盆地群含煤层系的原型盆地恢复及构造演化等研究提供参考。
湘北桑植-石门一带早中生代褶皱叠加特征及变形机制
杨俊, 罗鹏, 凌跃新, 杨少辉, 柏道远, 魏方辉, 曹顺红, 彭能立
2021, 40(6): 43-54. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0605
摘要 HTML全文 PDF下载 icon736 icon210
摘要:
湘北桑植-石门一带下中生界连续发育一系列侏罗山式褶皱，褶皱叠加特征解析对探索桑植-石门复向斜褶皱变形期次及变形机制具有重要意义，同时对断裂控制褶皱变形的理论研究也具有启示意义。通过对桑植-石门一带地质构造剖面测制及褶皱叠加特征解析，识别出了印支期和早燕山期两期褶皱构造。研究区侏罗系与中三叠统之间的低角度不整合接触、白垩系与前白垩系之间的高角度不整合接触反映了印支运动和早燕山运动两期变形事件，可进一步推断桑植-石门一带褶皱可分为印支运动和早燕山运动两期。印支期褶皱轴迹主要呈北东东向-近东西向；早燕山期褶皱轴迹可分为2组：一组呈北东东向-近东西向；另一组呈北北东向。早燕山期2组褶皱与先期印支期褶皱叠加形成加强型和斜限型2种叠加类型，前者受控于印支期北东东向-近东西向逆断裂的继承性活动；后者受控于早燕山期北西西向区域挤压应力形成的北北东向逆断裂，且受限于先期北东东向-近东西向构造。此变形机制很好地解释了研究区褶皱轴面和逆冲断裂无向东或南东倾斜极性。
幕阜山地区断峰山铌钽矿的矿物学、年代学和赋存状态
祝明明, 邹建林, 王闯, 冯超, 付宏林, 赵鹏, 陈阳, 徐海军
2021, 40(6): 55-69. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0606
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摘要:
幕阜山复式花岗岩体位于湖北、湖南和江西三省交界处，在岩体北缘的断峰山和南缘的仁里地区相继发现两个大型铌钽矿床。围绕断峰山铌钽矿床，在野外调查基础上开展矿物学和年代学测试分析，旨在揭示铌钽矿赋存状态、成矿时代和成矿特征，为理解幕阜山地区铌钽矿的矿床成因和指导找矿工作提供基础地质约束资料。断峰山铌钽矿床位于幕阜山复式花岗岩体北缘与冷家溪群接触带的伟晶岩密集区，属于典型花岗伟晶岩型铌钽矿床。铌钽矿主要产出于白云母钠长石伟晶岩中，多以半自形-自形铌锰矿矿物赋存，常见伴生矿物有钠长石、白云母和石英。铌钽矿LA-ICP-MS U-Pb测年数据为136.6~136.2 Ma，反映铌钽矿结晶和成矿年龄。断峰山铌钽矿的形成与幕阜山复式花岗岩体多期次多阶段演化分异作用密切相关，成矿元素可能受到岩浆演化后期熔流体活动和围岩黑云母片岩共同控制。
断溶体油藏填充物对裂缝闭合影响试验研究
孔强夫, 尚根华, 刘坤岩, 李小波
2021, 40(6): 70-76. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0607
摘要 HTML全文 PDF下载 icon562 icon206
摘要:
裂缝是断溶体油藏的重要渗流通道，随着地层流体的采出，裂缝将发生闭合，其在地应力作用下的闭合规律对于储层渗透率具有重要影响。采集碳酸盐岩岩样，通过巴西劈裂实验制备裂缝试件，构建基于CT扫描灰度图像的裂缝变形分析方法，通过加压和卸压试验，研究裂缝在被不同填充物填充条件下的闭合规律，裂缝的闭合情况采用岩心渗透率和裂缝开度综合表征，以此研究裂缝填充物性质对裂缝闭合规律的影响。研究结果表明：随着围压的增大，裂缝开度和试件渗透率均逐渐降低；填充物延展性越强，裂缝在压力作用下闭合越明显，渗透率降低幅度越大；对于同样被石英填充的裂缝，不同的填充方式下裂缝闭合规律不同，对于裂缝的支撑效果，单层细砂>厚层细砂>中砂细砂混合（结果）。研究成果可为认识不同矿物填充裂缝在地应力作用下的闭合规律提供参考。
鄂尔多斯盆地南缘双龙地区直罗组下段后生蚀变地球化学特征及其对铀成矿的制约
刘阳, 王军礼, 曹惠锋, 计波
2021, 40(6): 77-87. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0608
摘要 HTML全文 PDF下载 icon603 icon221
摘要:
勘探实践发现，双龙地区砂岩型铀矿受绿色蚀变控制，与东胜地区相似。为明确区内层间氧化带的地球化学识别标志，通过对研究区直罗组下段砂岩后生蚀变的宏观表征观察和酸解烃、Th/U、Fe3+/Fe2+及有机碳等的地球化学研究，并与东胜铀矿床对比，探讨了双龙矿床绿色砂岩的成因，并讨论后生蚀变作用对铀成矿的影响机制。分析结果表明：原生灰色砂岩各类烃含量高于绿色蚀变砂岩和氧化蚀变砂岩，绿色蚀变砂岩介于两者之间；Th/U、Fe3+/Fe2+和有机碳质量分数分别在0.37~1.82，0.06~5.09，0.01%~1.24%之间，氧化蚀变砂岩与绿色蚀变砂岩皆具有高Th/U值、低有机碳的特征，而绿色蚀变砂岩的各地球化学指标介于氧化蚀变砂岩和原生灰色砂岩之间。总之，双龙地区直罗组下段的蚀变砂岩地球化学特征显示，绿色蚀变是砂岩处于一种相对较强的还原状态下形成的产物，即还原性流体的二次还原作用，早期的层间氧化作用为铀成矿提供了物质基础，后期的二次还原作用则保存了矿体的完整性。这一研究对该区层间氧化带的判别及划分具有重要的指示作用，并为砂岩型铀矿成矿规律的研究提供重要依据。
内蒙古多伦山间盆地砂岩型铀矿新发现及找矿前景
蒋孝君, 苗爱生, 李华明, 任全, 李天瑜, 涂颖
2021, 40(6): 88-96, 105. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0609
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摘要:
核工业二〇八大队在内蒙古东南部中生代火山岩区多伦山间盆地首次发现了砂岩型工业铀矿化。为了揭示其铀矿化类型、铀成矿条件、成矿作用及找矿前景，在盆地内开展了野外地质、微观特征、岩石学、矿物学、地球化学及矿化规律等方面的研究，并讨论了新发现的砂岩型铀矿化特征及成矿条件。认为多伦盆地中生代强烈的火山活动与基底塌陷为含铀建造的形成提供了良好的构造环境，广泛分布的酸性火山岩提供了充足的铀源，目的层砂体疏松透水、厚度适中（约40 m），利于含氧含铀水的持续渗入，且具有完整的氧化还原分带性，利于铀成矿。根据已有勘查成果，结合盆地演化及区域山间盆地的广泛分布，认为多伦山间盆地具有较好的铀找矿前景，深部可能存在富厚矿体，下一步铀矿勘查应重视多伦古河道两侧的边滩沉积。
沿山脊走向长输油气管道强震动力响应特征
杨大慎, 陈廷君, 姜红涛, 肖世国, 杨虎锋
2021, 40(6): 97-105. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0610
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摘要:
沿山脊走向的长输油气管道在我国西部山区常有分布，强震作用下其动力响应直接关系到管道的安全运营，实际管道工程建设中亟需相关研究结果提供指导。依托云南玉溪龙马槽村段此类输油管道工程，考虑山坡的工程地质特征，对管道与坡体进行整体三维数值建模，采用有限差分方法FLAC3D进行数值模拟，基于汶川地震波，计算得到了水平地震加速度峰值、震后等典型时刻的管道位移、轴力、剪力和弯矩及坡体稳定性等地震动力响应特征。结果表明，管道内力最大值出现于震后时刻，地震作用使管道轴力达到较高水平，而剪力与弯矩值的量级仅占最大轴力的约1%；竖向地震波对管道内力影响较小，管道受力的不利部位出现在其与断层交界附近。地震过程中管道水平方向存在较多的弹性变形，竖向则存在较多的塑性变形，管道累计变形是影响其内力的主要因素，管道内力最大值出现于震后时刻。
地质模式约束的SVR属性融合在浅水三角洲储层描述中的应用: 以西湖凹陷X气田为例
李文俊, 岳大力, 何贤科, 段冬平, 龙涛, 王伟, 常吟善
2021, 40(6): 106-113. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0611
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摘要:
X气田位于东海盆地西湖凹陷中央反转构造带，主要目的层H4层为浅水三角洲沉积环境，气田地震资料主频较低（25 Hz），而H4层埋深较大（3 300~3 400 m），储层低孔低渗，常规地震反演预测砂体厚度吻合度较低。针对X气田三维地震资料全覆盖及钻井较少的特点，通过地质模式指导下的正反演结合设置虚拟井来弥补SVR（Support Vector Regression）算法中样本点的不足，通过提取地震属性并优选表征砂体厚度的敏感属性，利用SVR算法进行多属性融合，完成了H4层砂体的定量预测。基于储层预测成果，提出H4层为浅水三角洲曲流型分流河道沉积，并进一步完成了砂体沉积模式解剖，成功指导了开发调整井部署，实钻砂体厚度与预测砂体厚度吻合度高达84%以上。探索得到了海上少井条件下地质模式约束的SVR算法储层定量预测方案，对X气田中深层分流河道储层完成了精准预测，亦对同类型油气田的储层描述具有一定指导意义。
广西大化县透闪石玉的产地特征
尹作为, 王文薇, 周青超
2021, 40(6): 114-123. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0612
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摘要:
广西河池市大化瑶族自治县发现了透闪石玉矿床，研究程度较低，但是该产区玉石在市场上却占有不小份额，对该区透闪石玉的宝石学特征及其产地属性进行系统研究具有重要意义。通过常规测试、拉曼光谱（RAMAN）、X射线粉晶衍射（XRD）、电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、激光诱导击穿光谱（LIBS）等测试，研究该区透闪石玉的包体特征、谱学特征、结构特征和成分特征，来解读本地区透闪石玉的产地属性。研究结果显示：大化透闪石玉的主要矿物成分SiO2、MgO和CaO较为稳定，次要矿物成分MnO，FeO，TiO2的变异系数相对较大，样品的微量元素B，Cr，Zn，Sr含量较高，V，Co，Ni的含量相对较低，Fe2+/（Mg2++Fe2+）平均值为0.03，显示主要矿物为透闪石，说明本区透闪石玉为镁质大理岩受到接触交代变质作用而形成，低铁，高钙为特征；从样品所含有的稀土元素来看，该矿区的透闪石玉稀土元素总量∑REE偏低，轻重稀土元素分异不明显，属于轻稀土元素富集型，稀土配分模式属于右倾型，比较平坦，Eu负异常，有明显的Ce负异常；透闪石玉结晶度平均值为0.963，大于新疆透闪石玉的结晶度平均值0.843，与青海的0.96相近，这反映出大化透闪石玉的结晶程度较高，晶体颗粒相对较大，结晶环境良好；透闪石玉中铍/硅LIBS强度比（IBe/ISi）为：中国广西大化透闪石玉为0，中国新疆透闪石玉0.003~0.008，中国青海透闪石玉为0，中国辽宁透闪石玉为0.004~0.006，韩国透闪石玉为0.1~0.16，俄罗斯透闪石玉为0.03~0.05。研究结果与其他产地的比对可为溯源提供参考。
广西下雷锰矿床气液喷溢沉积构造的发现及地质意义
卢安康, 周琦, 覃永军, 朱路艳, 袁良军, 黄宗添
2021, 40(6): 124-139. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0613
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摘要:
广西大新下雷泥盆纪锰矿床是我国首个超大型锰矿床。通过对矿床含锰岩系、矿石组合、矿石成分、矿石结构构造综合分析研究，在锰矿体中发现了可能为气液喷溢沉积成因的角砾状、脉状以及网脉状构造的锰矿石。同时在矿石中普遍见热液成因的含锰硅酸盐矿物和硫化物，如蔷薇辉石、锰铁叶蛇纹石、黄铁矿、黄铜矿、锰帘石等。通过对矿区钻孔原始编录资料综合分析，在控制该锰矿床形成分布的泥盆纪晚期的下雷-土湖Ⅳ级地堑盆地中，成功恢复识别出3条锰矿成矿期同沉积断层。发现角砾状锰矿石等在空间上集中成群分布，应是导致锰矿形成的古气液喷溢口的分布位置，空间分布受锰矿成矿期同沉积断层的控制。通过与贵州松桃南华纪"大塘坡式"气液喷溢沉积型锰矿床进行对比，发现二者气液喷溢沉积构造等特征较为相似，故认为广西大新下雷泥盆纪锰矿床的成因类型可能与南华纪"大塘坡式"锰矿相似，具有气液喷溢沉积型锰矿床的一些典型特征，这为"下雷式"锰矿成矿研究与找矿预测提供了新的思路。
浅海砂质碎屑流沉积特征与模式: 以莺歌海盆地东方1-1气田莺二段为例
张磊岗, 屈红军, 陈硕, 周伟, 莫冯阳, 韩星
2021, 40(6): 140-150. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0614
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摘要:
莺歌海盆地东方气田莺二段发育浅海砂质碎屑流，对其沉积特征与模式的研究具有重要意义。从岩心精细描述入手，结合测井曲线特征、地震剖面、地球化学实验，综合国内外重力流研究进展，确定了研究区浅海砂质碎屑流的岩心、测井、地震相特征，并通过分析研究区沉积背景，进一步探讨了东方气田莺二段ⅡL、ⅢU气组浅海砂质碎屑流的沉积模式。研究结果表明：该区砂质碎屑流的岩心相为富漂浮泥岩碎屑的块状砂岩、"泥包砾"等典型砂质碎屑流特征；测井相上表现为齿化现象十分严重的逆粒序漏斗型及无粒序钟型-漏斗型复合型特征；地震相上表现为中振幅平行席状反射和低频平行-亚平行空白反射特征；剖面上呈席状和平缓透镜状展布。研究厘定了研究区砂质碎屑流为西侧三角洲前缘由于风暴作用引起沉积物滑塌再搬运和北侧红河洪水重力流共同作用形成的浅海砂质碎屑流沉积模式。
山东牟乳成矿带金青顶矿区三维综合找矿模型的构建及深部预测
李金岷, 黄鑫, 石文杰, 王勇军, 崔凯, 孔凡顺, 谭俊
2021, 40(6): 151-164. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0615
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摘要:
探讨山东牟平-乳山成矿带金青顶金矿区成矿元素地球化学场三维分布特征，总结成矿规律，建立三维综合找矿模型，为金矿深部成矿预测提供更为丰富的信息，指导矿山生产与发展方向。针对金青顶矿区深部找矿问题，在全面收集已有地质、矿产资料的基础上，结合野外实地调查，应用三维建模与可视化技术、构造叠加晕及地质统计学理论与方法，构建矿床地质、地球化学场等方面的三维综合找矿模型，将金青顶矿床的预测评价研究拓展到三维空间，揭示了区内成矿地质特征和地球化学异常表征，据此探讨了矿体及地球化学场的三维空间分布规律。并在此基础上，开展了矿区的地质-地球化学综合信息分析与深部预测评价，减少了深部预测的不确定性。矿体三维模型显示，矿体呈现中间宽两端窄的形态，有向深部尖灭的趋势。三维地球化学场分布特征显示，Au、As、Sb、Hg、Cu、W、Sn、Co、Ni元素及组合因子主要分布于矿体浅部，向深部呈现元素场强度下降的趋势；Mo、Bi元素主要分布于矿体深部；Ag、Pb、Zn元素分布较分散，存在多个矿化中心。地质-地球化学三维模型显示，组合因子高得分区域与组合矿物富集区域相符合，Au成矿作用主要发生于矿体浅部，深部成矿作用减弱。应用格里戈良分带指数法求取Ⅱ号金矿体的原生晕垂向分带序列为Sb-Cu-Ni-Au-Sn-W-Hg-As-Co-Ag-Zn-Pb-Mo-Bi，该序列与单一期次成矿垂向分带序列进行对比无明显反常现象，指示Ⅱ号矿体当前开采深度以下成矿潜力不高。研究结果显示，在综合找矿模型指导下，基于三维地球化学空间场晕模型的三维地质、地球化学异常信息的展示、提取与综合分析，可以有效地评价深部成矿潜力，为深部成矿预测研究提供了新思路，有利于指导矿山工作的部署。综合分析认为金青顶Ⅱ号主矿体在-1 200 m以下找矿潜力一般，不宜继续进行大规模的深部探矿。
运用压实模拟实验进行埋藏史恢复: 以辽河西部凹陷雷家地区沙四段为例
赵晓阳, 代宗仰, 李阳, 江煜波, 宫振超, 李甜, 黄澜, 崔晓磊, 周睿, 苏靖, 黄蕾, 周晓龙
2021, 40(6): 165-177, 215. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0616
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摘要:
辽河西部凹陷雷家地区具有良好的油气勘探开发潜力，但目前对该地区的埋藏史分析缺乏清晰的认识。运用沉降史的恢复原理对研究区残余地层进行原始厚度的恢复，首先利用声波曲线法和邻层对比方法恢复地层的剥蚀厚度，然后配比5个实验样品（含砾细砂岩、泥质粉砂岩、泥质灰岩、灰质泥岩、泥岩）进行压实模拟实验，根据实验得出样品的孔隙度-深度曲线。利用现有的埋藏资料进行地层骨架厚度计算，并根据骨架体积不变公式，以每个单一岩性分层作为最小单位逐一进行回剥计算，得到各组、段地层在不同地质时期的沉积厚度以及埋藏深度。通过埋藏史分析认为雷家地区新生界地层埋藏过程中，古近系沙河街组时期地层的沉积速率较大，沉积地层较厚，但在沙河街组二段地层抬升遭受剥蚀，地层较薄；东营组时期，地层沉积变缓，末期地层遭受抬升剥蚀；在新近系、第四系时期，地层沉积速率小，沉积的地层厚度不大。
工程地质与地质灾害
砂土与混凝土顶管界面摩擦特性试验研究
李天降, 陈雪锋, 陈伟超, 袁心
2021, 40(6): 178-184. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0617
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摘要:
为了揭示不同工况下混凝土顶管-砂土接触面剪切摩擦特性，确定管土、管浆摩擦系数，为顶管施工参数的选取及顶进力的计算提供指导与参考。采用直剪试验研究了5种砂土在不同法向压力、不同剪切速率及不同润滑状态下与混凝土管接触面的摩擦特性。试验结果表明：随着砂土颗粒粒径的增加，砂土与混凝土接触面剪切应力稳定值降低。随着法向应力的增加，砂土界面剪切应力达到峰值或稳定值时的剪切位移增加，同时界面剪切应力-剪切位移曲线的应变软化特性逐渐减弱，应变硬化趋势逐渐增强。无润滑条件下，随着法向应力的增加，剪切应力稳定值增量基本保持稳定或略有降低，泥浆润滑条件下，剪切应力稳定值增量增大；在较低法向压力下剪切速率对砂土剪切应力的影响较小；泥浆润滑条件下，砂土与混凝土接触面剪切应力可降低70%~80%，随着法向应力的增加，润滑效果降低。
并行差异断面顶管施工对地表变形的影响
黄建华, 鲍锋, 王蕴晨, 李宏
2021, 40(6): 185-192. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0618
摘要 HTML全文 PDF下载 icon257 icon191
摘要:
城市地下空间开发和交通的发展促使大断面顶管技术在城市隧道建设中得到了广泛推广应用，其中并行顶管隧道的功能要求不同，因此其断面形状和尺寸也各有差异。基于城市下穿主干道的双线并行差异大断面顶管隧道工程，建立有限元三维计算模型进行系统分析，同时结合现场顶管项目的实测成果，研究并行顶管差异断面及不同工序情况下地表变形的特性及其影响因素。研究结果表明并行差异断面顶管施工引起的地表变形曲线呈"Ⅴ"形，地表变形曲线的峰值点由大断面矩形顶管轴线逐渐转移至两管中心；小断面矩形顶管轴线左侧的地表沉降值较轴线右侧大；先施工大断面矩形顶管更有利于地表变形的控制；断面尺寸的变化对地表变形的影响幅度为30%，工序差异对地表变形的影响幅度为8%，断面尺寸差异对地表变形的影响比工序差异的影响大。并行差异断面顶管施工对地表变形影响研究可为今后相关并行大断面顶管工程提供理论基础和经验借鉴。
含优势渗流层边坡降雨入渗下的可靠度分析
肖景红, 王敏, 王川, 冷先伦
2021, 40(6): 193-204. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0619
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摘要:
含优势渗流层边坡在降雨入渗的作用下其渗流场往往具有较高的不确定性，这给边坡的稳定性评价带来困难，通常采用概率的方法解决此类问题。针对含优势渗流层边坡降雨入渗下的可靠度问题，通过将应力分析中的点估计-有限元法引入到边坡渗流-稳定性分析，提出了考虑优势渗流层渗透特性不确定性的渗流概率分析和边坡可靠度分析方法；其次以广西某含碎石夹层土坡为例，分析了降雨入渗下碎石夹层的优势渗流效应及渗流概率，并基于此开展了该边坡降雨入渗下的可靠度分析。结果表明：①含优势渗流层边坡雨水沿优势渗流层渗入坡体内部的深度显著高于沿坡面渗入的深度；优势渗流层渗透特性的不确定性对渗流结果的影响较大，使得边坡稳定性分析具有较强的不确定性；②随着雨水入渗持时的增加，含优势渗流层边坡不同滑动面的失效概率总体呈现增加趋势，最危险滑动面的位置不断向边坡下部演化；依托工程滑动面位置的预测结果与工程实际吻合；③提出的概率分析方法适用于分析含优势渗流层边坡降雨入渗影响下的稳定性问题，而且具有计算量小的优势，可作这类边坡可靠度分析的一种新方法。
裂隙岩体循环冻融变形特征及影响因素分析
崔圣华, 杨晴雯, 芮雪莲, 张御阳
2021, 40(6): 205-215. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0620
摘要 HTML全文 PDF下载 icon578 icon223
摘要:
高寒、高海拔地区由于反复冻融导致的岩体变形破坏，对区内工程建设有重大影响。为研究不同裂隙条件下岩体循环冻融特性，在汶马高速沿线选择具有代表性的千枚岩和砂岩，制备了不同裂隙条件（长度、张开度、裂隙组数）试样，在干燥和饱水两种状态下分别进行大温差（-20℃到20℃）循环冻融（50次）试验。试验揭示了饱水裂隙岩样冻融变形过程：冻缩→冻胀→冻缩（冻结阶段）→融胀→融缩→融胀（融化阶段），干燥裂隙岩样冻融变形过程：冻缩（冻结阶段）→融胀（融化阶段）。进一步，选择冻胀量εd为指标，分析了两类岩样冻融循环次数与εd的关系，揭示了裂隙长度、宽度和组数对εr的影响规律；选择残余变形量εr为指标，揭示了千枚岩和砂岩试样在饱水条件下εr随εd的增加规律，获得了εd与εr间的定量关系；分析了干燥和饱水试样单轴抗压强度随冻融循环次数增加而减小规律，确定了冻融次数与试样劣化间的线性关系。最后，初步讨论了饱水条件、岩性和裂隙条件对岩体冻融循环变形的影响机制。
滨里海盆地东缘中石炭统台内滩分布预测及甄别: 以北特鲁瓦斜坡区为例
徐辰浩, 梁治国, 程俊生
2021, 40(6): 216-225. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0604
摘要 HTML全文 PDF下载 icon695 icon202
摘要:
滨里海盆地东缘中石炭统KT-Ⅱ油组广泛发育开阔台地相的台内滩，台地内沉积环境开阔且稳定，地势平坦，台内滩往往呈孤立状漂浮在台地内的微地貌高地，故其分布规律难以预测。钻探实践表明，台内滩相是后期发生建设性成岩改造作用的基础，亦是形成优质储层的主控因素，对其分布进行预测至关重要。为了提高滩体预测准确率，立足于区域沉积演化分析，并逐步开展三维地震属性分析及高分辨率反演，充分结合地震资料的预测性和地质认识的规律性，通过总结相带地质规律对地震储层预测进行补充和甄别，做到地质和地球物理认识上的统一。研究结果表明，地震属性趋势控制下的统计学反演可以较准确地刻画小层级别的薄层滩体空间分布特征。结合沉积规律对预测滩体进行了筛选和分类，其中一类滩体7个，二类滩体4个，三类滩体3个，一类、二类滩体已有钻井证实，符合沉积规律，三类滩体与地质认识相悖，予以筛除。研究成果建立了该区隐蔽型滩体预测的完整技术体系，而且已见到实效，目前针对一类滩体的钻探成功率高达100%。
基于图像识别的碎屑流颗粒分布特征及碎屑流与房屋相互作用探究
彭双麒, 柯灵, 郑体, 徐继忠
2021, 40(6): 226-235. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0622
摘要 HTML全文 PDF下载 icon358 icon203
摘要:
由于崩滑-碎屑流具有高隐蔽性、发生时间短暂以及较低的可预见性，较难直观观测崩滑-碎屑流发生的过程。为了对碎屑动力特性及对房屋的破坏情况进行研究，拟对碎屑流堆积体及其粒径分布进行分析。以普洒村崩塌-碎屑流为例，使用PCAS系统对碎屑流堆积体图像进行颗粒识别、统计，并通过量纲分析法，分析堆积体颗粒与房屋破坏之间的定量联系。分析结果发现：与现场筛分统计相比，图像识别堆积体颗粒的方法得到的数据更全面、详细，并且能节省大量的人力、物力资源。另外，对房屋与碎屑流之间的相互作用进行了探究，发现房屋对碎屑流颗粒有"拦粗排细"的作用。同时，利用图像识别得到的颗粒粒径数据对推导出房屋破坏的判别公式，判别效果较好，能够在地质灾害防治、预测领域发挥一定作用。
滑坡不同作用模式下房屋基础变形特征
余玉婷, 桂蕾, 朱兴华, 韩幽铭
2021, 40(6): 236-245. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0623
摘要 HTML全文 PDF下载 icon522 icon213
摘要:
受地形条件限制，我国西南山区大量房屋修建在滑坡上，存在安全隐患。探明滑坡对其上房屋的作用机理，科学指导滑坡上房屋设计和防护，对保障居民生命财产安全、促进人地和谐发展具有重要意义。基础是滑坡对其上房屋作用的直接对象，因此，以砌体结构房屋基础为研究对象，采用室内物理实验和数值模拟相结合的方法，对比分析试验与模拟中基础的变形特征，验证数值模型边界设置的可靠性，开展房屋基础在滑坡不同作用模式下变形破坏特征的研究。结果表明：建筑物基础在滑坡缓慢变形作用下的破坏模式可归纳为3种：张拉、剪切和挤压模式；房屋裂缝发育的位置与滑坡地表裂缝位置关系密切，随着滑坡主滑方向与房屋基础夹角的增大，房屋基础破坏越严重。因此，在房屋的选址和设计时，应优先利用滑坡挤压区或减小房屋长边中轴线与滑坡主滑方向的夹角。
环境地质与水文地质
峡口隧道间歇性岩溶涌突水过程及来源解析
罗明明, 周宏, 郭绪磊, 陈乾龙, 齐凌轩, 况野
2021, 40(6): 246-254. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0054
摘要 HTML全文 PDF下载 icon327 icon244
摘要:
岩溶涌突水问题勘察与防治一直是隧道工程建设面临的难题。峡口隧道有着较长的岩溶涌突水历史，为了查明间歇性涌突水来源，探究岩溶水系统结构对涌突水过程的控制作用，综合利用水文地质调查、水文学和水文地球化学等方法对涌突水来源和过程进行了识别与分析。结果表明：在研究区孟家陵一带存在地下水分水岭，北部和南部的地下水分别向响龙洞和峡口洞排泄。在集中涌水事件中，次涌水总量与次降雨量具有显著的线性正相关关系，集中涌水与4条盲沟排水在水文地球化学特征上具有同源性，均来自于隧道北部的岩溶水；在隧道稳定排水期间，右洞北侧盲沟主要排泄隧道北部的岩溶水，其他3处盲沟排水则主要来源于碎屑岩裂隙水；集中涌水点位于峡口岩溶水系统的饱水带附近，强降雨导致隧道上方整体处于充水状态，涌水点截断了岩溶通道的快速流而发生涌突水，并且混合了小比例的基流。在岩溶涌突水问题研究中，综合利用多技术方法和多信息渠道验证可提高涌突水来源分析的准确性。
琼中黎母山-湾岭地区土壤硒、碘分布特征及其影响因素探讨
龚晶晶, 高健翁, 杨剑洲, 吴慧, 唐世新, 马生明
2021, 40(6): 255-267. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0625
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摘要:
琼中黎母山-湾岭地区位于海南岛中部，调查发现该地区土壤同时具有富硒、富碘的特征。以研究区表层（0~20 cm）、中层（80~100 cm）、深层（180~200 cm）土壤样品分析结果为基础，探讨了土壤硒、碘的分布特征及其影响因素。结果显示，表层土壤中Se、I质量分数具有高正相关性，并与高程为正相关关系，结合已有研究成果，推断在研究区范围内降雨作用是研究区表层土壤Se、I质量分数空间分布格局的关键影响因素。通过分析表层、中层、深层土壤Se、I质量分数与土壤pH值、总有机碳（TOC）、Al2O3、Fe2O3质量分数的相关关系和变化规律，总结了研究区Se、I在土壤垂向剖面上的赋存、迁移规律。这些结果可为当地优质土地资源的高效利用提供科学依据，也可为土壤Se来源、迁移研究提供新的证据。
海南岛北部种植园土壤中多环芳烃的质量分数、来源及生态风险
杨剑洲, 龚晶晶, 马生明, 赵锦华, 王振亮, 苏磊, 胡树起, 唐世新
2021, 40(6): 268-275. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0626
摘要 HTML全文 PDF下载 icon678 icon193
摘要:
海南岛是我国主要的热带农作物种植基地，对海南岛种植园土壤污染物评估具有重要意义。对海南岛北部种植园土壤中的16种多环芳烃（PAHs）质量分数、来源及生态风险进行评估。使用气相色谱-质谱联用技术对咖啡、香蕉、山药、甘蔗、橙子、百香果和石榴种植园中100件表层土壤样品进行PAHs质量分数测定。结果表明，研究区种植园土壤平均∑16PAHs为37.6 ng/g，低于我国土壤背景值和荷兰无污染土壤限值（< 200 ng/g）。三环、四环和五环PAHs为主要组成成分，分别占据∑16PAHs质量分数的25.8%，26.8%和23.5%。源识别显示，种植园内PAHs主要来自机动车尾气排放，部分来自石油产品的泄露及煤和生物质的低温燃烧。生态风险评价结果显示，等效毒性当量∑16BaPeq低于国家标准，表明土壤中PAHs污染物水平处于可接受范围。
新技术新方法
大数据时代地质灾害数据管理及应用模式探讨
刘军旗, 刘强, 刘千慧, 张夏林, 林晨, 周鑫, 李国策
2021, 40(6): 276-282, 292. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0627
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摘要:
地质灾害数据是一种多源异构数据，是典型的大数据。关系型数据库是目前地质灾害数据的主流管理方法。在地质灾害数据中，非结构化数据占有很大的比例。由于关系模型难以有效地管理非结构化数据，因而关系型数据库对地质灾害数据的管理效果并不理想。这种弱点，在大数据时代将会被进一步放大，并对地质数据挖掘和大数据分析造成一定的影响。针对大数据时代地质灾害数据的管理模式，从泛结构化地质数据管理、应用模型和分布式异构系统的集成等方面进行了探讨。认为地质灾害数据的有效管理应该把文件系统、关系型数据库和NoSQL结合起来，并提出了一种基于双C模型和中间件结合的泛结构化地质数据管理与应用模式。这种模式已应用在多个工程中，取得了良好的效果。
基于无人机成像点云的禄丰恐龙谷南缘环状地貌空间特征探测实验分析
高莎, 袁希平, 甘淑, 杨明龙, 胡琳, 罗为东
2021, 40(6): 283-292. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0628
摘要 HTML全文 PDF下载 icon652 icon189
摘要:
为了定量获取复杂地貌构造的特征参数，需要获取高精度、高分辨率的地形地貌数据。在复杂地貌特征探测中，基于无人机航测结合成像点云，可以快速、高效、安全、准确地完成复杂地貌空间探测任务。针对禄丰恐龙谷南缘环状地貌的典型局地场景，采用无人机测量技术获取测区高分辨率的地貌影像数据，构建实景三维场景模型并对其地貌特征进行探测分析研究。试验结果表明：①基于无人机成像点云构建0.2 m分辨率DEM数据能够精准表达研究区真实地貌特征。②通过构建环状场景"内-中-外"7条典型高程剖面线，对比分析证实了研究区地形呈现环形"盆缘"形态特征，内外两侧高程逐渐递减，并且"盆缘"外部剖面高程起伏变化剧烈，地形相较于内部地貌更加复杂。③为进一步探测提取微形地貌特征信息，利用无人机成像原理构建的精准DEM数据结合测区实景三维模型，定量提取了该区坡度、坡向、相对高差、等值线、山脊线、山谷线等相关参数进行精准定量测量及分析探讨。④利用立体三维模型的多视角目视解译与典型场景分析，可清楚辨别出测区冲沟发育以及地质体的节理层理面等微地貌特征。通过以上对地貌三维场景探测试验研究表明，利用实景三维模型能够快速准确呈现测区地貌形态特征，并且成像点云数据综合分析，能够量化、半量化揭示区域构造地质信息。总体而言，无人机测量技术与成像点云3D产品在地质调查中的应用具有实用意义，并具备独特的技术优势。
基于非开挖泥浆性能检测系统与弱监督学习的地层岩性识别
徐晗, 程丹仪, 徐永华, 姚孔轩, 邱峰, 乌效鸣, 林朋皓
2021, 40(6): 293-301. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0629
摘要 HTML全文 PDF下载 icon397 icon216
摘要:
针对非开挖工程工勘资料缺乏，掘进地层岩性难以判别的问题，提出一种基于非开挖泥浆性能检测与弱监督机器学习结合的典型非开挖地层岩性识别方法。结合自主设计研发的非开挖泥浆性能检测系统工程现场应用，获取非开挖掘进导向段泥浆流变性能参数和密度等敏感参数的训练样本。利用部分有标签数据与K近邻（K Nearest Neighbors，KNN）算法对所有泥浆参数训练样本进行特征标签，采用核函数映射到高维空间支持向量机（Support Vector Machines，SVM）进行分类处理，建立了以上海地区典型非开挖地层分类为目标的分类模型。将该地层识别模型应用于上海地区非开挖工程，验证其有效性。结果表明，该方法能在非开挖实时钻进条件下快速识别钻进地层，识别正确率高达96%。研究成果通过采集导向段泥浆性能参数，识别非开挖掘进段地层岩性，为非开挖扩孔阶段钻具选型、泥浆设计等提供了重要地质信息保障。
GF-2遥感数据在盖孜河流域典型第四纪地层调查中的应用
张志军, 徐马强, 王明, 李显巨, 董玉森, 陈伟涛, 吴春明, 王力哲
2021, 40(6): 302-312. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0630
摘要 HTML全文 PDF下载 icon472 icon324
摘要:
国产高分辨率卫星遥感技术的发展为第四系宏观、局部及细部特征调查提供了新的手段。中巴经济走廊东段地区分布较多的冲洪积扇、河谷阶地、冰川堆积等地貌类型，为了研究国产高分数据在该地区第四纪地质调查中的适用性，以高分二号（GF-2）影像为主要数据源，借助数字高程模型构建三维场景，选取中巴公路沿线盖孜河流域乌鲁阿特山前冲洪积扇、盖孜河河谷阶地与克拉牙依拉克冰川堆积物3处典型第四纪地层为研究对象，建立了遥感解译标志，并进行了精细尺度遥感解译；经过野外实地验证，查明了其物质组成与变化规律，修正了前人关于克拉牙依拉克冰川不同期次冰碛物的划分范围；通过对盖孜河河谷阶地分析，盖孜河流域晚更新世以来经历了至少5次阶段性构造抬升，阶地基座冰碛物至少由两期冰川作用形成。研究表明，GF-2影像能快速从宏观尺度上识别地貌、松散堆积物变化特征，能够看到常规方法无法观察到的地质现象；满足大比例尺解译、制图要求，特别是在微地貌识别以及第四纪地层解译中，能够提升精细地质解译水平。研究成果能为盖孜河流域河流、冰川的发展演化过程研究提供基础地质资料，为中巴公路沿线第四纪土体遥感调查提供典型案例。
基于无人机倾斜摄影技术的崩塌隐患早期识别及影响区划分方法
吕权儒, 曾斌, 孟小军, 陈刚, 闫家康
2021, 40(6): 313-325, 334. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0631
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摘要:
高位危岩崩塌极具隐蔽性、突发性和灾难性，传统的接触式调查方法在安全性方面无法完全保障并且也难以彻底查清边坡上各危岩块体的空间分布及发育特征，因此如何安全快速准确地获取边坡面上关键地质信息，一直是崩塌地质灾害调查及评价研究中的难点之一，也是防灾减灾工作中极为重要的环节。以连云港市某矿区高陡岩质边坡为例，提出了一套基于无人机倾斜摄影技术的崩塌隐患早期识别及影响区划分方法体系，该方法体系通过倾斜摄影技术获取研究区高分辨率影像及构建三维高精度地质模型，在此基础上利用测线法提取并统计边坡优势结构面空间展布特征及相关参数，利用赤平投影法对矿区高边坡关键危岩块体失稳模式进行判别，在完成关键危岩块体稳定性评价并划分稳定等级的前提下使用Rocfall模拟最不利工况下崩落体失稳后的滚落运动特征，从而划分出不同级别的崩塌影响区，为最终的地质灾害防治提供依据。研究表明，无人机倾斜摄影技术在崩塌隐患早期识别、破坏模式分析、稳定性评价以及崩落体威胁范围划定等方面具有显著的可行性和优越性。所提出的基于无人机倾斜摄影技术的崩塌隐患早期识别及影响区划分方法体系具有重要的参考价值。
热-力耦合作用下能源群桩工作特性的数值模拟
董龙龙, 梅国雄, 吴文兵, 王立兴, 阮恒丰
2021, 40(6): 326-334. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0632
摘要 HTML全文 PDF下载 icon483 icon212
摘要:
为研究能源群桩工作特性，基于Abaqus有限元模拟，将换热稳定阶段的平均温度赋予桩体进行稳态热-力耦合计算，提出了能源群桩承载特性的简化分析方法，并通过与现场数据的对比分析，验证了该研究方法的可行性。结合算例，进一步利用该方法对纯力学荷载和热-力耦合作用下的能源群桩的承载特性进行了分析。结果表明：①群桩基础中能源桩分散对称分布的不均匀沉降要明显小于集中分布，而且分布形式对桩基结构响应特征影响较大；②桩基等刚度下，增大桩径和减小桩间距，群桩倾斜控制效果较好。研究成果可以为能源群桩的工程应用提供一定的参考。

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