结合盆缘露头、盆地基底钻井及重磁震资料,综合研究莺歌海盆地前新生代基底特征。基于盆地西北缘 Song Da 带 18 个剖面点地层序列、166 件岩石样品密度和 2 800 套磁化率测量结果,建立密度- - 磁化率交汇图版,约束盆内地震剖面和重磁异常解释,通过海陆结合的方法填制出盆地基底地质图。其前新生界由前震旦系、寒武系—上三叠统下部、上三叠统上部—白垩系三个构造层构成,它们沿红河断裂呈北西向分布,中间老,为前震旦纪中—高级变质岩; 两侧新,向西为中生代沉积岩,向东为古生代浅变质岩、灰岩。
大量茨康类压型化石在鄂尔多斯盆地中侏罗世含煤地层延安组中被发现。本文根据叶外部形态和表皮构造特征,首次发现拟刺葵属的苦戈维尔叶亚属 Phoenicopsis ( Culgoweria) ,并建立了 鄂尔多斯拟刺葵 ( 苦戈维尔叶) ( 新种) Phoenicopsis ( Culgowaria) ordosensis sp. nov。新种代表了该亚属在我国中侏罗世的第一个化石记录,为研究其地质、地理分布提供了新的证据,也为研究该类植物在欧亚大陆中侏罗世的多样性增添了新内容。
通过紫外分光光度计分析和扫描电镜观察,开展不同温度下酸性流体与斜长石相互作用实验得出: ①在低温条件下斜长石较稳定,以溶解为主; 在高温条件下,斜长石不稳定,以溶蚀、溶解为主; 随反应温度升高,质量损失增大。②斜长石沿解理形成条带状溶孔,沿表面形成粒内溶孔。③在 160℃和 190℃条件下,形成新生高岭石沉淀,温度升高高岭石晶形变好,实验反应强度增大。④随反应温度升高,K+ 、SiO2 和矿化度浓度升高。
在对老柞山矿床地质特征系统研究的基础上,对与成矿有关的岩石开展了进一步的主、微量元素地球化学测试分析。结果显示与成矿有关的花岗岩具富 Sr、低 Ti 的高钾钙碱性火山弧花岗岩的特征,闪长玢岩具偏铝质钙碱性岩系列特征。岩石样品均呈现出富集轻稀土元素和大离子亲石元素 ( LILEs) 、相对亏损重稀土元素和 Nb、Ta、Ti 等高场强元素 ( HFES) 的特征,显示了与岛弧或活动大陆边缘岩浆岩相似的属性。流体包裹体特征显示,成矿流体主要来自岩浆水,矿床具中低温 ( 125. 6℃ ~324. 5℃) 、中浅成 ( 1. 0 ~7. 1 km) 成矿的特点。与成矿有关岩浆岩显示幔源岩浆特征,可能是地幔交代作用部分熔融所形成的。结合区域上同时期的火成岩时空展布认为,老柞山金矿床成矿可能分别与晚古生代古亚洲洋板块北向俯冲作用和中生代太平洋板块俯冲作用密切相关。
为确定农坪金铜矿床的成矿流体特征及矿床形成机制,采集细脉浸染状金铜矿石中的石英- -硫化物细脉,对石英颗粒中的流体包裹体进行了岩相学、显微测温和激光拉曼光谱分析。结果表明: 脉石英中主要发育Ⅰ型气液两相、Ⅱ型含 CO2 三相、Ⅲ型含子矿物多相、Ⅳ型纯气相和Ⅴ型纯液相等 5 种类型的原生流体包裹体。不同类型包裹体的均一温度变化范围为 237. 8℃ ~ 399. 4℃,主要集中于 310℃ ~370℃,盐度 w ( NaCl) 变化范围于1. 39% ~12. 3%和33. 32% ~42. 03%两个区间。代表性包裹体的激光拉曼光谱分析结果显示,成矿流体主要气相成分为 H2O、CO2,并含有少量的 CH4。综合研究后认为,农坪矿床成矿流体曾发生过沸腾作用,以至流体中的 H2O、CO2 等挥发组分大量逸出,引起金、铜等有用组分的沉淀富集。农坪金铜矿床与小西南岔金铜矿床在成矿条件及矿化特征等方面具有相似性,二者同为斑岩型金铜矿床,均属燕山晚期构造岩浆作用的产物。
五凤金矿床是位于延边地区的浅成低温热液金矿床。矿脉的产出受不同方向断裂构造控制,主要分布于碱长花岗岩、角闪安山岩等侵入体及地层之中。研究表明,热液金矿化可分为石英- - 冰长石- - 方解石阶段,石英- - 方解石①阶段,石英- -方解石②阶段及方解石阶段 4 个阶段。流体包裹体研究表明,研究区主成矿阶段石英中主要发育气液两相流体包裹体; 其均一温度范围为 129. 8℃ ~236. 5 ℃,峰值区间为 190 ℃ ~220 ℃,盐度 w ( NaCl) 为 0. 83 % ~1. 98 %。成矿流体为低温、低盐度的 NaCl- H2O 体系热液。氢氧同位素研究结果表明,五凤金矿床成矿流体为岩浆热液与大气降水的混合流体,矿床属浅成低温热液成因类型。
黔西南和黔东南是贵州的两个主要产金地区,大部分金矿都产于浊积岩中。但黔西南的金矿主要是含金蚀变岩型 ( 或称卡林型、微细浸染型) ,以不可见金为主; 黔东南的金矿却是含金石英脉型,以明金为主。这两种金矿都产在造山带,赋矿围岩是浊积岩,区内岩浆侵入作用不显著,成矿受背斜与断裂控制,成矿温度不高,矿石物质成分基本一致。研究表明,产生不同类型矿化的原因主要在于: 黔东南地区的容矿岩石是浅变质的硅质碎屑岩,碳酸盐矿物很少; 而黔西南地区是未变质的富钙硅质碎屑岩,碳酸盐矿物多。前者形成石英脉型金矿床,后者形成蚀变岩型金矿床。
以热年代学原理为指导,在以往成岩成矿年龄的基础上,结合矿区内裂变径迹测试结果,认为金川矿床经历了初期的急速抬升冷却、中期 ( 827 Ma ± 766 Ma ± 乃至 403 Ma) 、晚期 ( 308 Ma) 和中、新生代的快速折返冷却过程,也遭受了1 508 ~827 Ma、403 ~308 Ma 两次增温改造事件; 而同一样品中相似的磷灰石和锆石裂变径迹年龄表明金川矿区至少在晚白垩纪早期经历了极速的抬升冷却、剥蚀事件。F 8 断裂西侧的抬升明显慢于其东侧,体现出矿区内抬升速率的差异性,这对找矿预测具有借鉴意义。
对金厂沟梁金矿床含金石英脉中流体包裹体进行了岩相学、显微测温、单个包裹体的激光拉曼测试以及 O 和 S 同位素组成等方面研究。结果表明,成矿流体气相成分主要为 H 2 O,属 H 2 O - NaCl 体系,包裹体均一温度为 148. 7℃ ~ 352℃,盐度 [w ( NaCl) /%] 为 1. 05% ~ 5. 99%。δ 18 O 值为-1. 1‰ ~3. 0‰,说明成矿流体继承了变质流体的特征,仍以岩浆水和后期大气降水为主; δ 34 S V - CDT 组成为 0. 6‰ ~4. 3‰,平均值 0. 817‰,极差为 3. 1‰,表明成矿流体中的硫主要来自于幔源,其次为围岩。综合分析认为,金厂沟梁金矿床是在燕山晚期太平洋板块俯冲导致岩石圈的快速减薄、拆沉的拉张环境下形成的浅成造山型金矿。
通过收集近年第一手地质资料,总结了矿区地质特征和矿体特征,探讨了矿床成因及控矿因素。研究结果表明,石平川钼矿主要受石平川正长花岗岩控制,近矿围岩蚀变主要为硅化、绢英岩化和钾长石化。靶区预测经证实预测效果较好。
通过收集前人资料和野外地质调查及地球化学分析,对中国东部发育红、蓝宝石矿的不同地区进行了对比研究,进而从寄主岩类型、寄主岩形成时代和火山机构四周发育的第四系沉积物特征角度,提出了吉林省应将伊舒带、敦密带、东宁—宽甸带作为首选的红、蓝宝石找矿方向。
为寻找仑山金矿深部矿藏,开展了地电化学集成技术和土壤次生晕的对比试验研究。结果显示,地电化学集成技术反映已知矿体上方异常很显著,而土壤次生晕方法在此无异常显示。说明地电化学集成技术在仑山金矿区寻找隐伏金矿的富集部位是有效的。运用此技术发现具有找矿前景的异常靶区共 5 处,为该区的深部找矿预测指明了方向。
河南省西部的熊耳山地区是重要的金成矿集中区,区内环形- -线性构造与成矿存在耦合关系。本研究中对最新高分 SPOT- - 5 图像和 Aster 的遥感地质解译发现,熊耳山北部上观周围区域存在多个环形构造,主要发育于太华群古老变质岩和熊耳群火山岩中,南部附近为中生代花山岩体。环形构造集中分布,大环套小环、线性和环形构造交切。影像蚀变信息提取研究发现,环形构造周围及其内部发育较好的铁染异常和羟基异常,具有良好的找矿前景。附近和周围已知的金矿床和金矿点零星分布,但其遥感图像与熊耳山其他类似环形构造发育地区相比,影像特征更为典型,且成矿条件似更为优越,有可能成为熊耳山地区又一个金银成矿集中区。
松辽盆地下白垩统沙河子组是深层断陷的主要烃源岩发育层系,目前钻井揭示其厚度大 ( >700 m) , 埋藏深 ( >3 500 m) ,但钻井大都分布于深层断陷的边部,断陷内部烃源岩层揭示少。根据断陷结构样式及地震反射特征,总结出单断箕状断陷和双断地堑式断陷两种沙河子组烃源岩发育模式,并确定深层烃源岩主要有五种存在形式。断陷中部席状平行结构、成层性、连续性好的地震反射特征的烃源岩最为落实,主要为深湖- -半深湖相,暗色泥岩厚度大,暗地比高( 45% ~70%) 。 深层沙河子组烃源岩总生气量约 148. 38 ×10 12 m 3 ,天然气资源潜力巨大。
针对当前储层非均质性评价中表征方法单一、评价仅限于一维的研究现状,提出利用 FMI 成像测井评价储层井周二维孔隙空间非均质性的方法。通过比较目标储层的孔隙度频数分布曲线,从宏观上判断储层井周二维非均质性。选取合适的孔隙度二值化阈值,明确原、次生孔隙的所在位置。利用成像孔隙度谱将储层进行分类,判断目标储层的储集特性。利用储层非均质程度系数 T 定量评价储层井周二维非均质性。相比于利用常规测井识别裂缝、孔洞,通过 FMI 成像测井判断储层非均质性具有评价形式多样化、连续性、方位性、直观性和分辨率较高的优势,从而提高对储层非均质性的认知程度。
以海拉尔地区为例,提出了基于核磁共振 T 2 谱构建水谱库进行流体性质识别的一种新方法,实测核磁谱包含了孔隙结构、水和油气的信息,构建的水谱来自于水层的核磁实测谱,相当于消除了油气的影响,其基本原理是应用构建的水谱库与实测谱的差异识别流体性质。通过在海拉尔地区应用,得到了较好的应用效果。
针对聚焦反演方法在实测数据应用中存在的趋肤效应和反演结果发散问题,设计应用深度加权和数据加权的双重加权系数灵敏度矩阵,进行核函数处理。通过反演拟合理论正演模型实验,证明了该方法的可靠性。将双重加权系数运用到山东某矿区的实测数据,反演结果清晰地反映出地下异常体的边界和深度,与剖面电阻率结果比较,两者异常位置接近,该方法可反应实际异常情况。
利用在辽宁某地区实测的垂直磁梯度数据,采用欧拉反褶积方法对地下异常情况进行处理和解释。正演研究表明,理论计算获得的磁梯度比实测磁总场的灵敏度高,结合磁梯度数据和欧拉反演方法可以进行较为复杂地形的解释。通过将计算获得的磁梯度异常与实测磁梯度异常对比,后者对地质体的分辨率更高。对地面垂直磁梯度数据进行反演,结果表明: 该方法能够准确地确定地下污水管道的边界和埋深。
古滑坡体地球物理调查方法技术的选择对勘探效果至关重要。以吉林省通化市拟建集安—通化高速公路滑坡体为例,采用折射波法和高密度电法,利用二维反演技术进行数据处理。结合地质信息,确定了滑坡体的形态及厚度变化,厚度最大约 20 m,滑坡性质为堆积层滑坡。研究结果表明折射波法和高密度电法进行古滑坡勘探,效果较好。
为了解 Curvelet 变换在位场数据去噪处理中的效果,从 Curvelet 变换的原理着手,通过对多矩形棱柱体模型进行 Curvelet 变换去噪和普遍应用的小波阈值去噪试验对比,验证了 Curvelet 变换去噪的有效性问题。将其应用于实测位场数据的处理中,取得了较好的效果。理论和实测数据的处理结果都表明,Curvelet 变换在位场数据的去噪处理中是可行有效的。
在石油和金属矿勘探中,相对于重力异常数据,航空重力梯度数据含有更多的高频信号成分,能更好的描述小的异常特征。为了得到地下异常体的真实重力梯度数据,需要全张量梯度测量数据中有效地去除飞机自身梯度值的影响。针对这一影响,提出线性的校正方法。考虑飞行姿态的改变引起的空间坐标系的变化,在校正过程中给出旋转矩阵和张量转换矩阵来实现坐标系的统一。通过模型实验分析了自身梯度值随姿态角变化情况,用实际梯度数据计算证明了该方法能够减小几个 E 的姿态误差,有效提高数据的精度。
在吉林省黑土区系统的野外调查和土壤及玉米籽实样品采集、测试的基础上,采用地球化学分析方法及 SPSS 技术,研究了 Cd 元素的土壤地球化学特征,及其在土壤和作物籽实中的含量特征和相关性,用以揭示 Cd 元素在土壤- -作物系统中的转化累积特征及影响因素,为粮食安全服务。研究表明: 吉林省黑土区 Cd 元素全量高于吉林省及全国土壤背景值,但不存在污染,籽实中 Cd 含量低于国家安全标准。土壤中 Cd 元素有效态转化程度较高,受其全量控制,同时 Zn、Cu 及 P 元素有效量对 Cd 转化的作用明显,偏酸性土壤更利于 Cd 元素的转化。玉米籽实对 Cd 吸收程度较低,主要取决于其自身的生物特性,Zn 元素缺乏可能导致玉米籽实对 Cd 元素吸收增加。
以代表性暗棕壤垂直剖面土壤地球化学数据为依据,研究了长白山区特定的森林景观条件下成土过程中元素的分异与富集特征。研究结果表明,在岩石风化过程中主要以 CaO、Na 2 O、Sr 淋溶为主,有机酸淋溶过程中 SiO 2 、Al 2 O 3 、K 2 O 部分被淋溶,部分游离铁下渗到土体中下部氧化成铁锰胶膜; 微量元素在风化过程中被次生黏土矿物吸附,不同程度地富集,在腐殖质积累过程中 Cd、Zn、 Pb、Mo、Hg、Co、Mn、Cr 等亲生物元素进一步富集于表层土壤,Ce、Ni、Sb、Ti、V、Y、Zr 在表生环境中地球化学性质稳定,残留富集于土壤表层。母质层继承和保留了基岩元素地球化学分布的基本特征。
零价铁和硝基苯反应后生成二价铁和苯胺,而苯胺也是地下水污染物。硫酸根自由基具有强氧化性,可以降解苯胺。而二价铁可以活化过硫酸盐产生硫酸根自由基,进而去除苯胺。本文研究了二价铁浓度、过硫酸盐浓度、苯胺初始浓度、体系初始 pH、反应温度等因素对二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺处理效率的影响。结果表明: ①) Fe2+ 活化过硫酸盐生成 SO-4 ·能快速并有效氧化降解苯胺,对于目标浓度为 1 000 mg/L 的苯胺而言, Fe2+ 浓度为 3. 3 mmol/L,Na2S2O8 浓度为 4. 4 mmol/L 时,对苯胺有较佳降解效果,苯胺的降解率为 86. 33%。②体系对较低浓度的苯胺降解效果较好,当污染物初始浓度由 1 000 mg/L 降低到 500 mg/L 和 100 mg/L 时,苯胺降解率由 86. 33% 升高为 90. 27%和 97.16%。③初始 pH 对苯胺的降解率影响较大,中性条件下 ( pH = 7 左右) 降解率较好,高初始 pH ( pH =9, 11) 和低初始 pH 条件 ( pH =3,5) 下均低于中性条件下苯胺的降解效率。④体系的温度变化对降解率影响不明显。
为研究 LNAPL ( 轻质非水相液体) 污染物在均匀含水介质中的运移规律,本文建立微元模型推导出 LNAPL 在均匀含水介质中的对流- - 弥散方程。针对不同的介质模型,对二维对流- -弥散方程运用差分法进行数值模拟,求其数值解。分析 LNAPL 污染物的运移特征,得出在均匀介质和非均匀层状介质中运移规律: LNAPL 污染物在含水介质中的运移规律遵循对流- -弥散方程,介质的弥散系数是影响 LNAPL 污染物运移的主要因素。
为了解研究区土壤重金属环境质量状况,对土壤进行样品采集和测试。采用单因子污染指数法和内梅罗 ( Nemerow) 综合污染指数法,依据 《土壤环境质量标准》 ( GB15618- - 2008) 第二级标准对土壤中 Ni 和 Cd 的污染状况进行环境风险评价。结果表明,Ni 的污染范围主要在距中心点 3 000 m 范围内,超标点共 15 个,大部分超标点为轻微污染或轻度污染。个别点存在重度污染和综合污染现象。此外,对土壤重金属超标点位的玉米作物进行测试分析,发现其 Ni 和 Cd 含量均不超标,说明土壤的污染程度对于当地的玉米作物没有影响。
采用高压水热活化法对预先烧制的粉煤灰进行碱溶实验,探讨钙硅摩尔比、碱液浓度、液固比、苛性比、反应温度、反应时间等影响因素对于氧化铝溶出率的影响。考虑到氧化铝溶出率及反应成本等各方面因素,得出氧化铝溶出的适宜条件。结果表明: 碱溶条件下,钙硅摩尔比为 1. 0,溶液碱浓度为 350 g/L,液固比为 10 ∶ 1,苛性比为 14,反应温度 280℃,活化时间为 2 h。通过氧化铝溶出工艺条件的优化,可使氧化铝提取率达到 95%以上。
为了粉煤灰的高附加值综合利用,采用酸浸法对准格尔地区循环流化床粉煤灰进行了镓的浸出实验研究,考察了多种因素对镓的浸出率的影响,包括粉煤灰粒度,酸的种类与浓度、酸浸温度与时间、固液比等。结果表明,提高镓的浸出率的适宜条件为: 粉煤灰粒度 200 目,盐酸的浓度 6 mol/L,酸浸温度应大于 160℃,酸浸时间 6 h,液固比在 5∶ 1 ~6∶ 1 之间为宜。在优选的工艺条件下,镓的浸出率可达 80%以上。从粉煤灰中提取镓,使其作为一种资源加以利用,是提高粉煤灰综合利用价值的有效途径。