为制约胶—辽—吉造山带东部的构造演化,笔者利用岩石学、岩石化学、岩石地球化学、锆石U-Pb定年对大兴铁矿区变辉长岩-碳酸岩杂岩的岩石成因、成岩构造背景展开研究。结果显示,大兴铁矿区变辉长岩-碳酸岩杂岩岩石类型有变辉长岩、碳酸岩、磁铁矿体,以变辉长岩为主。岩石化学研究表明,变辉长岩w(SiO2)在44.23%~48.80%之间,w(Na2O)在0.94%~2.86%之间,w(K2O)在0.51%~1.90%之间,w(TiO2)在0.42%~0.93%之间,w(CaO)在8.73%~14.78%之间,Na2O/K2O在1.12~2.27之间,MgO/(FeO+MgO)的比值介于0.54~0.60之间,(Mg2++Ni2+)/(Fe2++Fe3++Mn2+)为1.44~2.02,Mg/(Mg+Fe2+)为0.60~0.68,分异指数(DI)介于11.76~31.79,岩石呈现偏碱性的富铁、钠,低钾、钛的基性-超基性岩浆特征,分异作用较弱。岩石地球化学研究表明,富集Rb、Ba等大离子亲石元素[w(Rb)(4.80×10-6~74.82×10-6),w(Ba)(83.09×10-6~430.10×10-6)],高场强元素Hf、Th、Ta等相对较为富集[w(Hf)(1.41×10-6~6.20×10-6)、w(Th)(0.51×10-6~28.91×10-6)、w(Ta)(0.47×10-6~9.91×10-6)],ΣREE=(29.56×10-6~812.59×10-6),Nb元素明显亏损[w(Nb)(2.94×10-6~36.01×10-6)];(Na2O+K2O)/TiO2比值为0.10~5.54,Zr/Y比值为1.93~5.67,La/Nb比值为0.54~1.73,La/Ta比值为5.53~11.13,Nb/U比值为1.51~14.23,地球化学特征类似于大陆拉斑玄武岩,同时具有板内碱性玄武岩性质。碳酸岩与变辉长岩互层出现,CaO/(CaO+MgO+Fe2O3+FeO+MnO)均值为0.98,w(MgO)均值为0.62,w(FeO+Fe2O3+MnO)均值为0.41,为钙质偏镁质碳酸岩,明显富集Sr元素[w(Sr)(1727×10-6~1794×10-6)]。杂岩体岩浆可能来自软流圈富集地幔的部分熔融,形成于大陆板内深大断裂带拉张的构造背景,并在上升过程中与地壳物质发生一定程度的同化混染作用。变辉长岩的锆石绝大多数具有核边结构,其核部色泽大多呈黑色,难以观察其内部结构,少数核部可见较宽的振荡环带,Th/U比值为0.23~4.19,具基性岩浆成因锆石特点,207Pb/206Pb加权平均年龄为(2 098±11)Ma(MSWD=1.2,n=18),代表了辉长岩冷凝结晶年龄;其边部色泽相对较浅且均一,无环带,Th/U比值为0.03~3.22,为变质成因锆石特点,207Pb/206Pb加权平均年龄为(1 892±23)Ma(MSWD=2.2,n=14),代表了辉长岩变质年龄。结合区域地质资料,认为胶—辽—吉造山带东部在古元古代中期处于伸展构造环境,大兴铁矿区变辉长岩-碳酸岩杂岩体的形成可能与松江—祟善断裂带拉张作用有关。

为探讨大兴安岭地区早白垩世大规模岩浆活动形成的地球动力学机制,笔者选取大兴安岭额尔古纳地块北段霍洛台地区辉绿岩为研究对象,通过对霍洛台地区辉绿岩进行岩石地球化学特征及锆石U-Pb定年的研究,查明其形成时代、岩石成因和构造背景。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析结果表明霍洛台地区辉绿岩的加权平均年龄为(135.1±3.6)Ma,代表辉绿岩的结晶年龄为早白垩世。全岩地球化学数据显示,霍洛台辉绿岩具有低w(SiO2)(48.84%~52.11%),高w(MgO)(5.13%~6.85%)和w(Fe2O3)(7.45%~8.60%)的特征;其Eu异常不明显或具有弱的负异常特征(δEu=0.83~1.06),富集大离子亲石元素(如Ba、Sr和K),亏损高场强元素(如Zr、Ta、Nb和Th)。霍洛台地区辉绿岩受到分离结晶、地壳混染和堆晶作用的影响有限。Nb/Yb-Th/Yb图解显示霍洛台地区辉绿岩落在俯冲改造的岩石圈地幔起源的原始镁铁质熔体区域,Th/Nb-Ba/Th和Th/Yb-Ba/La图解显示霍洛台地区辉绿岩的岩浆源区被板片流体改造,La/Nb-La/Ba图解显示霍洛台地区辉绿岩的岩浆源区为岩石圈地幔源区。上述地球化学特征表明霍洛台地区辉绿岩起源于俯冲板片流体交代的岩石圈地幔源区。结合前人研究成果,认为大兴安岭额尔古纳地块北段霍洛台地区辉绿岩的形成与古太平洋板块的回卷过程密切相关。

 松辽盆地是中国陆相非常规油气勘探开发的主要盆地之一, 其中上白垩统青山口组一段及二段下部是页岩油的重点攻关层系。针对长岭凹陷该层段沉积相划分不明确, 展布不清晰等问题笔者开展研究, 为研究区页岩油勘探和选区提供地质依据。本文基于松辽盆地长岭凹陷青山口组一段及二段下部钻井岩心、测井及地球化学资料, 结合前人研究成果, 从岩相、沉积构造、测井等方面对研究区目的层段的沉积相进行细致地研究。将研究区目的层段划分为湖泊和三角洲2 种沉积相, 三角洲前缘、前三角洲、半深湖及深湖4 种沉积亚相。前三角洲及半深湖亚相为页岩油勘探开发的优势沉积相。水进体系域主要发育三角洲前缘及前三角洲亚相, 垂向上2 种亚相自下而上发育渐缓, 横向上2 种亚相向湖盆边缘逐渐减退。高水位体系域主要发育半深湖及深湖亚相, 垂向上2 种亚相沉积厚度较大, 横向上2 种亚相向湖盆中心延伸。水退体系域主要发育三角洲前缘、前三角洲及半深湖亚相, 垂向上半深湖亚相自下而上发育渐缓, 三角洲前缘及前三角洲亚相沉积厚度逐渐增加, 横向上半深湖亚相向着湖盆中心减退, 三角洲前缘及前三角洲亚相向着湖盆中心延伸。优势沉积相带主要发育于水进体系域晚期和水退体系域早期。

大车背沟—富尔岭地区位于吉林省夹皮沟金矿矿集区北部, 是吉林省重要金矿分布区, 先后发现 了幸福、 大秃顶子等数个金、 锑矿产地, 显示了研究区金矿具有一定找矿前景。 笔者通过对吉林大车背 沟—富尔岭地区金矿成矿地质背景和典型矿床特征的详细研究, 系统总结了区域金矿预测要素, 建立了 金矿区域预测模型, 圈定了具有找矿潜力的最小预测区, 为进一步勘查工作部署提供依据。 采用证据权 重法, 应用矿产资源评价系统 (MRAS) 软件开展金矿矿产预测, 在形成的等值线图和色块图的基础上, 遵循最小面积具有最大含矿性和最小漏矿率的原则进行最小预测区的圈定, 并应用地质体积参数法估算 金矿预测资源量。 本次工作共圈定金矿最小预测区13 个, 其中 A、 B、 C 类最小预测区分别为5 个、 6 个 和 2 个, 估算金矿预测资源量 36 295. 24 kg, 其中埋深 500 m 以内金矿预测资源量为21 604. 31 kg、 埋深 500 ~ 1 000 m 金矿预测资源量为14 690. 93 kg; 各最小预测区均从成矿地质条件、 物化探异常、 资源潜力 及找矿前景等方面进行了综合评价, 建议在植林、 大秃顶子、 二道甸子、 北山、 四道沟、 幸福屯等 A 类 最小预测区部署调查评价工作, 以期探获新的矿产地、 实现金矿找矿新突破。

为分析克拉玛依油田四1 区下克拉玛依组( 简称克下组) 油藏的岩石学特征、粒度分布特征、沉积相类型及空间分布规律, 选取D16 井作为研究区的标准井, 其钻井岩心作为观察和实验的主要数据来源, 运用岩心观察、岩石矿物薄片鉴定和筛析法, 获取四1 区克下组储层的颜色、岩性、沉积结构与构造、岩石矿物成分和含量等岩石学数据及粒度分布统计数据。根据岩心颜色、岩性组合、结构构造、粒度概率累计曲线、C-M 图解、结构参数散点图等沉积相标志识别四1 区克下组的沉积相类型。同时结合全区一百多口井的物探数据, 应用测井相的方法, 将D16 标准井的沉积相模式辐射到工区内其他井上, 通过拉取连井剖面, 分析沉积微相和砂体在剖面上的分布规律。根据砂岩的厚度等值线图, 分析沉积微相和砂体在平面上的分布规律。研究结果表明: D16 井的岩心颜色为褐色、浅褐色、浅灰色和灰绿色; 岩性按粒度大小分为不等粒砂岩、中-细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩, 按岩石矿物类型分为岩屑砂岩、长石质岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩; 磨圆度为次棱角-次圆状,分选性中-差, 发育块状层理和板状交错层理; 颗粒接触关系主要为点-线接触, 孔隙主要为剩余粒间孔。粒度概率累积曲线为两段式和四段式, C-M 图具有牵引流特征, 结构参数散点图投点集中在三角洲平原和前缘区间。四1 区克下组储层的沉积环境为浅水、弱氧化-弱还原环境; 识别出辫状河三角洲前缘和滨浅湖2 种沉积亚相, 水下分流河道、水下分流河道间、河口坝和滨浅湖泥等4 种沉积微相。克下组的主要储集砂体为水下分流河道砂体, 剖面上呈透镜状和层状分布, 平面上呈条带状和片状分布。

勘查地球化学是快速圈定区域找矿远景区最有效的方法之一。 这种方法虽然能够快速圈定地球化
学找矿远景区, 却忽略了地球化学背景的空间变化性, 存在遗漏弱缓地球化学异常。 为在复杂地质环境
下识别多元地球化学异常, 笔者选择单类支持向量机模型进行研究。 该方法可以在无需对数据分布做出
任何假设的情况下进行高维异常检测。 以阿木辉伊勒特地区为例, 在1 ∶5万区域地质调查成果基础上,
用Surfer 软件对研究区水系沉积物数据中的11种地球化学元素数据进行网格化处理, 以研究区已知矿点
的空间位置为基础, 生成网格化 “地真” 数据, 统计检测每一种地球化学元素与已知矿点之间的空间关
联性, 把元素浓集作用与已知矿点存在显著关联性的元素作为找矿指示元素。 在研究区共选出3种指示
元素, 将3种指示元素的网格化数据作为单类支持向量机的输入数据, 进行多元地球化学异常识别研
究。 用试错法和人工蜂群优化算法对模型进行优化, 获得2种模型的输出结果, 结合 “地真” 数据, 绘
制试错法和人工蜂群优化算法优化后模型的受试者工作特征曲线 (ROC), 并计算相应的曲线下面积
(AUC) 值。 结果显示, 试错法优化的模型AUC值为0.879 6, 而人工蜂群算法优化的模型AUC值为
0. 897 8。 同时, 2 种模型识别的异常网格数量占比分别为27.14%和23.65%。 表明在异常检测任务中,
人工蜂群算法优化的模型性能略优于试错法优化的模型。 基于人工蜂群算法优化的单类支持向量机能够
更加有效地识别异常数据点, 提升整体模型的准确性。

关于古亚洲洋最终闭合的时间一直是地学界争论的热点问题之一,吉林中部地区在古生代期间主要受古亚洲洋构造体系的控制,是研究上述问题的理想场所。笔者对吉林中部大口钦地区杨家沟组岩屑杂砂岩和粉砂质板岩开展了系统的锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究,确定了杨家沟组的沉积时限和物源特征。地层最大沉积年龄采用最年轻的碎屑锆石加权平均年龄进行限定,杨家沟组的2个岩屑杂砂岩样品(PM001-38-TW1和PM001-135-TW1)的沉积下限年龄分别为(255±5)Ma和(251±2)Ma,与二叠系—三叠系沉积界限年龄(251.902±0.024)Ma相符合。结合捕获自周围晚三叠世二长花岗岩[(235~227)Ma)]锆石的年龄和侵入到杨家沟组中二长花岗岩的年龄(223±2)Ma,认为研究区杨家沟组应形成于晚二叠世。全岩主、微量元素数据表明杨家沟组岩屑杂砂岩和粉砂质板岩的w(SiO2)为65.13%~70.73%,w(Al2O3)为14.75%~17.29%,w(K2O)为2.43%~3.87%,w(Na2O)为1.59%~3.26%,K2O/Na2O为0.75~2.34,相对富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,LREE/HREE=6.98~9.09,Eu/Eu∗=0.56~0.70。CIA-ICV图解、物源区属性图解以及构造背景判别图解表明,杨家沟组物源沉积物经历了中等程度的风化作用,成熟度相对较高,其物源主要以长英质岩石为主,形成于活动大陆边缘或大陆岛弧背景下。杨家沟组的碎屑锆石年龄可划分为5组:古元古代(1 819~1 785 Ma)、中—新元古代(1491~561 Ma)、寒武纪—石炭纪(522~301 Ma)、早—中二叠世(295~259 Ma)和晚二叠世—中三叠世(258~238 Ma)。结合前人对区域上岩浆作用的研究表明,杨家沟组具有双向物源特征(华北板块和兴蒙造山带)。杨家沟组的源区性质及古生物学证据表明其形成于碰撞造山向构造稳定环境转化的阶段。综合研究区的岩浆作用特征,认为古亚洲洋在吉林中部的最终闭合发生在晚二叠世—中三叠世。

地质灾害风险评价对防灾减灾具有重要的指导意义, 针对绿春县地质灾害频发、危害较大的问题, 开展地质灾害风险评价, 为绿春县地质灾害的防治规划、风险管控提供科学依据。以云南省绿春县为研究对象, 选取栅格单元作为评价单元, 选择高程、坡度、坡向、断层距离、河流距离、工程地质岩组、地貌类型、曲率与土地利用类型9 个评价因子, 借助地理信息系统空间分析功能, 采用信息量模型和层次分析法相结合的加权信息量模型开展绿春县崩塌、滑坡地质灾害易发性评价; 选取绿春县月均降雨量作为研究区地质灾害发生的诱发因素, 进行崩塌、滑坡地质灾害危险性评价; 选取人口密度、威胁人口数量、土地利用类型3 个承灾因子完成易损性评价; 将危险性指数与易损性指数进行乘积运算, 做出崩塌、滑坡地质灾害风险评价。结果表明, 绿春县划分为低、中、高、极高4 种风险等级, 分别占据县域面积的12.84% 、46.01% 、38.28%、2.87%。低风险区主要分布在半坡乡中部、骑马坝乡北部、大兴镇北部及戈奎乡南部; 中风险区主要分布在大黑山镇北部、大水沟乡西部、骑马坝乡中部和南部、戈奎乡中部以及平河镇西南部; 高、极高风险区主要分布在绿春县城周围以及大兴镇、牛孔镇、三猛乡、平河镇、大水沟乡中部一带。本文得出的地质灾害风险评价结果与实际调查结果相比, 具有较好的吻合性。

城市化速度不断加快, 传统监测手段难以实时获取路面坍塌隐患点。 高效监测路面坍塌成为当
前道路安全领域的关键挑战。 针对这一难题, 笔者提出了一种结合时序InSAR和小波变换的方法, 通
过分析沉降点的变化周期获取路面形变信息, 进而提取地面沉降的时空演化特征。 对于时空演变特征
明显的区域, 进一步使用微动探测地震仪验证InSAR监测结果的准确性。 我们选取2022年3月至
2023 年11 月期间的52景Sentinel-1A 影像, 通过时序 InSAR 方法获取长春市中心城区的路面沉降结
果。 结果表明, 研究区内最大形变速率为-30.58 mm/a, 最大累计沉降为-73.3 mm。 选取标志性形
变区域南湖大路进行分析, 该区域内的最大形变为-28.44 mm/a, 最大日均形变为-0.93 mm/d, 最
大累计沉降为-56.4 mm。 针对沉降值显著点位, 基于小波变换获取其沉降演变过程。 结果证实, 沉
降严重区域同时受多个不同程度和层次的周期变化影响, 这些周期性的时间尺度中还嵌套着影响沉降
具体发展趋势的局部小周期。 利用微动探测地震仪采集时空演变特征明显区域的实地数据, 获得了南
湖大路的地质剖面图。 由剖面图可知, 沉降显著点位发生泥浆灌入现象, 进一步验证了沉降监测结果
的准确性。 最终, 对比南湖大路地铁施工区域的坍塌事件与本研究获取的沉降监测结果, 验证了所提
出方法在实际应用中的可行性和准确性。

为探究特定介质中地下浅层埋设目标的电磁波探测响应特征, 满足城市地下管线管理及未知目
标探测的迫切需求, 基于深入分析矩形波导理论, 笔者设计了一款专为探地雷达系统使用的高性能天
线。 首先, 依据电磁波在矩形波导中的传播特性, 构建了天线的基础模型, 计算了天线的截止频率,
并选定单极子探针作为有效激励源。 其次, 利用电磁仿真平台 (Ansys electronics desktop, AEDT) 中
的高频结构仿真器 (high frequency structure simulator, HFSS), 对天线模型进行了数值模拟和优化。 通
过深入分析单极子探针在矩形波导内的安装位置与插入深度对天线传输特性的影响, 精确调控了天线
的 S11 反射系数、 电压驻波比 (voltage standing wave ratio, VSWR) 及辐射方向图。 最后, 为验证理论
分析与仿真结果的准确性, 采用铝箔板材料制作了天线实物, 并在受控的沙槽中使用矢量网络分析仪
(vector network analyzer, VNA) 搭建探地雷达系统进行实地测试, 通过调整天线的探测高度来覆盖不
同深度的地下目标。 实验结果表明, 该天线能够稳定、 准确地识别并成像所有预设目标。 基于矩形波
导的探地雷达天线, 在精细调节探针的插入深度和其到矩形波导短路面的长度后, 可以实现天线阻抗
的最佳匹配, 展现出卓越的定向性、 超宽带以及高分辨率等特性, 为城市地下空间管理及未知目标探
测提供了一种高效、 准确的新工具。

为查明沉积储层的多样性与复杂性, 厘清塔里木盆地塔河油田白垩系舒善河组的沉积特征及砂体发育规律, 剖析沉积微相与储层砂体分布之间的关系。采用岩心分析以及测井分析方法识别岩性标志, 主要包括岩石的颜色、成分、沉积结构、沉积构造、岩石类型及岩性组合; 识别测井标志, 包括定性方面的测井曲线特征以及定量方面的测井资料特征。采用系统的沉积学分析方法, 主要为地质学方法, 总结岩性及测井沉积相标志, 建立沉积微相划分标准; 通过单井相与剖面相分析垂向上和剖面上沉积相类型及其演化特征; 利用砂地比分析沉积微相平面特征; 利用砂体厚度分析砂岩在区域上的分布规律。综合岩心与测井数据, 建立了1 套沉积微相划分标准, 绘制了1 个单井相图及横纵2 个剖面相图, 完成了4 个小层的沉积微相平面图及砂体展布图, 并总结了区域辫状河三角洲前缘的沉积模式。TP12-8 井区舒善河组上段属于浅水缓坡型辫状河三角洲前缘沉积体系, 识别出水下分流河道、水下分流河道间及河道侧缘3 个沉积微相, 物源来自托甫台以南地区。由于沉积环境为大型氧化宽浅湖盆, 因此具有独特的沉积特征; 不同于一般的水下沉积, TP12-8 井区沉积物呈氧化色如棕色; 砂体叠片发育, 以细砂岩为主, 平面上约占总面积的75% , 砂体厚度可达1.4 ~23.9 m; 水下分流河道是研究区主体沉积相, 河口坝不发育, 河道入湖之后持续推进延伸, 呈条带状贯穿整个研究区, 宽度达1.5 ~9.0 km。

本文以研究复杂山地低信噪比地震数据成像优化为目的, 依据噪音与有效反射信号在相干性上存在的明显差异, 创建了有效的相干性约束噪音压制方法, 为山地成像实际应用提供理论与技术支持。针对起伏地表低信噪比地震数据面临的常规成像困难, 提出起伏地表相干性约束高斯束偏移方法。利用高程时移修正消除了起伏导致的射线束分解不准确, 并设计了束中心点与检波点的水平投影等效离散间隔方法, 有效解决了起伏地表偏移存在的成像幅值不均衡弊端。在相干性约束方面, 提出了新型稳定的复数域加权相干谱统计方法, 并设计了有效反射信号的阈值提取和指数强化方法, 实现了随机噪音与非相干性假成像的有效压制。利用2 项合成数据与2 项实测数据数值试验验证了该方法在噪音与假成像压制方面的有效性。起伏地表合成数据利用水平投影等效离散间隔方法实现了幅值均衡与划弧假成像压制; 实测数据相干谱统计验证了加权相干谱比常规相干谱明显平滑稳定; 层状模型合成数据利用相干谱阈值设置压制了大部分划弧假成像; 实测山地数据证明了新提出的相干性约束方法对随机噪音的明显压制效果。新创建的相干性约束偏移成像方法在成像过程中有效压制了不具有相干性特征的噪音与假成像, 明显提升了成像效果。

合理开发利用耕地后备资源是中国粮食安全的重要保障, 而适宜性评价是其前提和基础。通过科学评估耕地后备资源的开发适宜性, 可为区域土地资源合理配置和可持续利用提供科学依据。笔者以吉林省大安市为研究区, 基于自然、社会、生态视角构建综合适宜性评价体系, 采用层次分析法、景观格局指数和综合指数法进行系统分析, 揭示了大安市耕地后备资源开发适宜性等级的数量、质量和空间分布特征, 并提出相应的开发利用策略。结果表明: 大安市耕地后备资源开发适宜性可分为最适宜、中等适宜、勉强适宜、不适宜4 个等级, 分别占全市耕地后备资源总面积的26.64%、38.83%、25.08%、9.44%; 开发适宜性等级由大安市中部向东北和西南方向逐渐降低, 最适宜和中等适宜开发区域主要集中在新平安镇和海坨乡, 不适宜开发区域集中在西南部的龙沼镇; 土地利用类型以盐碱地和其他草地为主, 占全市耕地后备资源总面积的99.67%, 盐碱地最适宜开发区域分布在西北部和东南部; 其他草地最适宜开发区域集中分布在中西部。大安市耕地后备资源开发适宜性等级的空间分布差异显著, 以中等适宜开发为主; 应因地制宜地采取耕地后备资源的开发利用策略, 盐碱地开发需关注水资源管理和盐碱地改良措施, 其他草地开发需合理控制其开发力度, 以维持区域生态平衡。

为了探究巴西桑托斯盆地东部隆起带M 地区白垩系火山机构优质储层分布, 笔者基于钻井取心、常规测井曲线、三维地震以及测井物性等资料, 利用火山岩岩石学与火山地层学方法, 对巴西桑托斯盆地东部隆起带M 地区白垩系火山地层, 开展火山岩岩性、岩相、期次、火山机构类型及其与储层关系研究。结果表明, M 地区共识别出4 种火山机构类型, 包括陆上基性板状熔岩、陆上基性充填状熔岩、水下基性单一厚层熔岩与水下基性多期叠置熔岩火山机构; M 地区火山喷发期次共划分为5 期, 期次2 发育陆上基性板状熔岩火山机构, 期次3 发育水下基性单一厚层熔岩与水下基性多期叠置熔岩火山机构, 期次4 发育水下基性多期叠置熔岩火山机构, 期次5 发育陆上基性充填状熔岩火山机构; M 地区4 种火山机构的储层物性, 水下基性多期叠置熔岩火山机构最好, 水下基性单一厚层熔岩火山机构中等, 陆上基性板状熔岩和陆上基性充填状熔岩两类火山机构最差。综合以上研究结果,认为M 地区仅发育水下基性多期叠置熔岩火山机构的期次4 储层最好, 发育水下基性多期叠置熔岩和单一厚层熔岩两类火山机构的期次3 储层较好, 发育陆上基性板状熔岩和陆上基性充填状熔岩火山机构两类火山机构的期次2 和期次5 储层最差。因此, 研究区期次3 与期次4 火山岩可作为后续油气勘探的重点靶区。

松辽盆地长岭断陷查干花次凹可划分为南、北两部分。次凹北部与南部的火山岩油气藏的源储配置条件和储层物性条件相近, 但在勘探开发过程中发现, 次凹南、北部的断裂分布与断裂活动期次存在差异, 且次凹北部的火山岩油气藏明显多于次凹南部。本次研究利用地震解释资料统计了查干花次凹主要活动断裂的产状以及活动期次, 结合烃源岩埋藏史, 对重点过井剖面进行二维油气运移模拟, 对比了南、北部断裂活动与充注期次的匹配关系, 分析了断裂活动对油气运聚成藏的控制作用及火山岩油气藏分布南北差异的成因。研究表明查干花次凹的火山岩油气藏共经历登娄库期和泉头末期—青山口期2 个充注期。中生界地层中发育伸展背景下的3 个级别的断裂, 二级断裂对油气成藏起主要作用, 其中次凹北部的二级断裂较为发育, 持续活动时间长、从火石岭期至泉头期末或至青山口期末, 与充注期次匹配关系较好, 可以作为主要的油气运移通道, 配合不整合面输导形成了较多火山岩油气藏; 次凹南部的二级断裂分布少, 活动期短, 从沙河子期活动至登娄库期, 断裂活动期次与充注期匹配性较差, 断裂的控藏作用相较次凹北部小, 且在油气运移中发挥的作用有限, 部分活动性较好的断裂配合优势相带也能促进油气运移。断裂持续活动时间及断裂活动与油气充注期次的匹配情况是造成查干花次凹南、北部火山岩油气藏差异的主要原因。

为探讨海冰时空分布特征对海洋灾害预警、 资源开发和全球气候变化研究的重要性, 在海冰厚 度遥感反演建模的基础上, 笔者利用多时相遥感数据进行冬季不同月份渤海辽东湾海冰空间分布范 围、 海冰厚度信息提取及规律分析。 首先基于方差分析方法筛选对海冰厚度差异具有显著响应的敏感 波段, 并基于回归分析方法构建海冰厚度--敏感波段反射率统计关联模型, 然后利用多时相遥感数据 进行渤海海域海冰厚度反演和海冰时空分布特征分析。 实验结果表明, Landsat 卫星的红光波段数据 在反演海冰厚度方面表现出较高的敏感性, 利用该波段数据所建立的回归统计模型, 其线性拟合回归 平方和高达 0. 975 1, 表明模型具有较高的精度和可靠性。 采用 Landsat 红光波段数据反演渤海辽东湾 海域海冰时空分布结果显示: 从每年 12 月下旬开始, 渤海盘锦和营口等区域率先结冰, 而到翌年 1 月下旬, 渤海各区域的海冰达到最厚、 分布面积最大。 随着气温逐渐回升, 2 月上旬各区域海冰开始 逐渐消退, 至 3 月上旬基本完成消退过程。 冬季各月份的薄冰占比普遍较高, 而厚冰则较低; 空间 上, 纬度较高或靠近岸边的区域结冰时间较早、 冰层厚度大、 退冰时间较晚, 反之, 在低纬度区域海 冰结冰较晚, 且退冰较早。

云南个旧锡矿是一个以锡--铜为主的超大型多金属矿集区, 近年来在岩体内部发现一种蚀变脉 状矿体。 为了更好的理清这种岩体内蚀变脉状矿体的控矿条件和成矿规律, 为老厂矿田外围寻找新的 找矿靶区提供理论依据, 笔者通过对矿山资料综合分析, 对个旧矿区老厂矿田西部凹陷带风流山矿段 已知矿体及 3 个中段 (1 800 m、 1 700 m、 1 600 m) 岩体内部坑道工程揭露节理裂隙 (包含矿脉) 进 行了详细野外调查和实地测量, 统计了不同方向的节理裂隙数量及倾角以及各组节理裂隙的控矿与含 矿性, 并结合矿区断裂构造进行分析。 研究结果显示, 风流山矿段岩体内部有 3 组节理裂隙较发育, 分别是北东向、 北西向、 近东西向, 并且倾角多数在 60° ~ 80°之间, 其特征类似于个旧矿区的断裂分 布特征, 不同方向的断裂构造相互交汇, 形成有利成矿的 “X” 型构造。 其中近东西向裂隙最为发 育, 常充填有电气石--石英脉或黄铜矿--黄铁矿--锡石--白钨矿矿脉, 可能为花岗质岩体在侵位--冷凝过 程中形成的放射状张性节理裂隙; 北东向和北西向主要为后期破矿裂隙, 对早期近东西向控矿 (含 矿) 裂隙脉破坏。 同时测量到的 284 条含矿裂隙主要呈近东西走向, 可推测近东西向的节理裂隙是主 要的控矿构造。

为探究白云鄂博稀土-铌-铁共生矿床不同矿段稀土元素的配分模式、 品位及其影响因素, 同时 为白云鄂博稀土元素赋存规律的研究和定向选矿指引方向, 笔者利用电感耦合等离子质谱仪对白云鄂 博主矿TK13-04 钻孔不同矿段的样品进行了元素质量分数的测试分析。 结果显示, 主矿体矿石中稀 土元素存在两种配分模式, 中部白云岩Fe-REE矿石与上下部白云岩REE矿石的稀土配分模式不同, 前者表现为从La到Nd逐渐升高、 从Nd到Lu逐渐降低的 “先上倾后右倾” 特征, 而后者为从La到 Lu 逐渐降低的 “右倾型” 特征; 矿体中部白云岩Fe-REE相较于矿体上下部白云岩REE具有更低的 稀土元素质量分数; 总稀土质量分数与矿石中轻重稀土分馏程度、 稀土配分模式及总铁质量分数息息 相关, 轻-重系数分馏程度越高、 La相对于Nd越高, 总稀土质量分数越高, 当总Fe质量分数在20% 以下时, 总稀土质量分数与总Fe质量分数之间并不存在必然的联系, 但当总Fe质量分数超过20% 时, 总稀土质量分数会明显下降; 相较于矿区各轻稀土平均质量分数, 钻孔TK13-04中部白云岩Fe REE 矿段中Ce的质量分数明显降低, 约为37%, Nd的质量分数明显升高, 约为40.7%, 超过了矿 区主要稀土元素Ce的质量分数, La的质量分数下降为~9%; 此外Pr与Sm的质量分数有所升高。 因此, 中部白云岩Fe-REE矿段更具有利用Nd、 Pr、 Sm元素的潜力, 对于La与Ce元素的利用, 上 下部白云岩REE矿段的开发效果会更可观。

为了研究古亚洲洋的构造演化过程, 选取内蒙古中部毕力赫地区出露的晚古生代侵入岩为研究 对象, 通过岩相学、 年代学和地球化学分析, 厘定其形成时代、 岩石成因、 岩浆源区及所处的构造环 境。 锆石 U--Pb 测年结果显示, 钾长花岗岩和花岗斑岩的年龄分别为 (263. 7 ± 2. 8) Ma 和 (273. 8 ± 1. 2) Ma, 形成时代为早—中二叠世, εHf ( t) 值分别为 - 8. 5 ~ 4. 0、 - 0. 4 ~ 2. 3; 岩石地球化学数 据显示两者具有相对高硅[w(SiO2 ) = 61. 98% ~ 70. 65% ] 、 富碱[w(Na2O) = 2. 78% ~ 2. 94% ]及富钾 [w(K2O) = 3. 47% ~ 3. 60% ]特征, A / NK 值介于 1. 30 ~ 1. 75 之间, A / CNK 值介于 0. 86 ~ 1. 10 之间, 里特曼指数为 2. 07 ~ 2. 53, 均属于高钾钙碱系列, 为准铝质--弱过铝质岩石, 两者整体上表现为富集 轻稀土及 Cs、 Rb、 Ba、 Th 等大离子亲石元素, 亏损重稀土及 Nb、 P、 Ti 等高场强元素, 弱的 Eu 负 异常 (δEu = 0. 62 ~ 0. 67, 0. 49 ~ 0. 54) , 轻重稀土分馏程度中等[ ( La / Yb) N = 8. 10 ~ 8. 30, 6. 80 ~ 6. 92] , 稀土配分曲线呈右倾, 具有火山弧花岗岩的特征。 钾长花岗岩和花岗斑岩 Th / La (平均值 = 0. 44) 、 Rb / Sr (平均值 = 0. 65) 、 Th / Nb (平均值 = 1. 35) 比值与地壳相应元素的比值接近, 指示其 源岩来自于地壳物质的部分熔融, 其中钾长花岗岩的 εHf ( t) 变化范围大, 同时具有较高的镁值 [w (MgO) = 3. 05% ~ 3. 33% ] , 说明其受到一定程度幔源的影响。 综上所述, 推断研究区钾长花岗 岩与花岗斑岩应形成于古亚洲洋向华北板块俯冲过程阶段, 在早—中二叠世古亚洲洋尚未闭合, 华北 板块北缘处于活动性大陆边缘构造环境中, 区域岩浆活动仍十分强烈。

针对东北虎豹国家公园内独特的温带森林植被, 开展了关于多源遥感影像覆盖分类的研究, 旨 在利用现代遥感技术与先进的机器学习方法, 对复杂的植被类型进行精细分类, 从而更好地理解该区 域的生态环境状况, 并为东北虎豹国家公园的保护工作提供科学依据。 首先采用多尺度图像分割技 术, 将原始遥感影像分解成一系列具有相似纹理和颜色特征的小区域, 有助于减少数据冗余并突出植 被的不同特征; 接着对这些分割后的图像进行特征优化, 提取能够有效区分不同植被类型的特征参 数; 随后将这些优化后的特征参数输入至 3 种不同的机器学习分类器中进行训练和测试, 包括支持向 量机、 C5. 0 决策树以及随 机 森 林。 实 验 结 果 显 示, 在 分 类 精 度 方 面, 随 机 森 林 精 度 最 高, 达 91. 33% , C5. 0 决策树精度达到 89. 59% , Kappa 系数分别为 0. 90 和 0. 88, 而支持向量机的分类精度 较低, 仅为 58. 96% , Kappa 系数为 0. 54。 这一结果表明, 对于植被覆盖类型区分以及其他地物的识 别, 随机森林算法具有显著优势, 不仅能够在复杂背景下准确区分不同的植被类型, 还能有效识别其 他地物, 如道路、 建筑物等。

为提高基于遥感数据提取侵蚀沟信息的精度, 提出了基于多源数据融合和面向对象影像分析的 侵蚀沟提取模型, 用以提取吉林省德惠市侵蚀沟的分布信息, 以期对侵蚀沟的产生起到预警作用。 研 究融合了 Sentinel--1 雷达数据、 Sentinel--2 光学遥感影像和研究区地形数据, 采用多尺度分割方法对研 究区地物进行分割。 基于多尺度分割结果, 提取强度、 纹理、 光谱、 指数、 地形和几何特征用以构建 多维特征集, 利用随机森林基尼指数对特征贡献度进行评估和筛选, 获取最优特征集。 构建基于面向 对象影像分析的随机森林提取模型对研究区的侵蚀沟信息进行提取, 采用生成随机点并对其目视解译 的方法对提取精度进行评估。 为进一步探究多源数据融合对侵蚀沟提取精度的影响, 基于相同的样本 数据集, 针对不同数据源对研究区侵蚀沟进行提取并比较其精度。 研究结果表明, 基于多源数据融合 的侵蚀沟提取总体精度为 94. 03% , Kappa 系数为 0. 839, 表明该模型具有较好的性能。 相较于单一的 数据源, 多源数据融合具有更高的提取精度, 可为随机森林模型提供大量有效的特征值。 结果表明, 德惠市侵蚀沟主要分布在中部和西南部, 侵蚀沟整体呈东北--西南带状展布, 多位于居民地周边并与 一定的水系相连, 对其侵蚀灾害需加以重视。

在野外调查和剖面测量的基础上, 通过岩相学和岩石地球化学研究, 对新疆昌吉南部中侏罗统 西山窑组的沉积相进行了进一步划分, 对物源和盆--山耦合关系进行了探讨。 结果表明: 研究区西山 窑组主要岩性为红褐色、 灰绿色、 灰白色泥岩、 粉砂岩、 细砂岩及粗砂岩, 局部夹煤线/ 煤层、 炭质 页岩, 属于三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相, 可进一步划分出分支河道、 沼泽、 水下分支河道等微 相。 三角洲平原亚相在横向变化较大和不同类型沼泽在空间上呈不连续分布, 导致煤层层数、 成煤厚 度可对比性差。 泥岩样品化学蚀变指数 (CIA) 平均为 79. 89, 指示物源区经历了中等--强的化学风 化; 泥岩样品成分变异指数 (ICV) 平均为 0. 72, 反映沉积物经历了再旋回或者在原始沉积时经历了 强烈化学风化, 形成于相对稳定的构造环境。 花岗岩、 流纹岩岩屑以及 A--CN--K 图解指示其源岩主 要来自于上地壳的长英质火成岩, 安山岩、 玄武岩岩屑的出现及 La / Sc 的比值特征表明有少量中--基 性源岩的加入。 La--Th--Sc、 Th--Sc--Zr / 10 和 Th--Co--Zr / 10 判别图指示源区构造背景为大陆岛弧环境, 碎屑物质主要来源于中、 南天山, 不存在来自博格达山的物源, 说明此时的北天山尚未隆升, 盆山环 境高差较小, 盆地范围较大。

为进一步加强吉林省铜镍硫化物矿床的研究开发, 笔者选取吉林省东部石人沟辉长岩作为研究 对象, 通过对辉长岩岩体的全岩地球化学、 锆石 Lu--Hf 同位素和铂族元素 (PGE) 特征进行研究, 查 明其岩浆起源、 演化、 岩石成因、 构造背景。 石人沟辉长岩主要由辉石、 角闪石、 斜长石、 黑云母等 组成。 岩石主量元素总体上显示出低硅[ (w( SiO2 ) = 45. 25% ~ 45. 75% ] 、 低钛[w(TiO2 ) = 0. 98% ~ 1. 00% ]、 高镁[w(MgO) = 19. 66% ~ 19. 90% , Mg# = 63. 52 ~ 63. 97]和贫碱[w(Na2O + K2O) = 2. 91% ~ 2. 98% 、 Na2O / K2O = 2. 23 ~ 2. 31] 的特征, A / CNK 为0. 75 ~ 0. 76, 在 TAS 图解和w (SiO2 )--w (K2O)图 解中, 样品落入钙碱性区域。 岩石微量元素总体上显示出富集轻稀土元素和大离子亲石元素 (如 Ba、 Rb、 K 等) , 亏损重稀土元素和 Nb、 Ta、 Ti 等高场强元素的特点, Eu 异常不明显, m / f 值为 1. 73 ~ 1. 76, 对铜镍硫化物矿床的形成较为有利。 La / Nb、 Ce / Pb、 Th / U、 Nb / U 比值明显不同于地幔或者地 壳, 显示壳幔物质混染的特征。 在 (Nb / La) -- ( La / Yb) 图解中, 样品落入岩石圈地幔区域。 锆石 176Hf / 177Hf 比值介于 0. 282 674 ~ 0. 282 805, 锆石 εHf (t) 值为 + 0. 80 ~ + 5. 87, 其一阶段模式年龄 TDM1为 907 ~ 646 Ma, 说明岩浆起源于亏损地幔, 并受到了地壳的混染。 样品 Cu / Pd = 34. 8 × 103 , 大于 原始地幔比值, Pd / lr 为 9. 07, 表明 PGE 的特征主要与岩浆作用有关, 原始岩浆为岩石圈地幔高镁玄 武岩。 PPGE 质量分数明显高于 IPGE, 且 Ni / Cu 为 6. 31, 反映出石人沟辉长岩为有利的成矿岩体。 结 合岩体形成于晚三叠世, 石人沟辉长岩体可能形成于古亚洲洋闭合后的伸展背景。

为探究特定介质中地下浅层埋设目标的电磁波探测响应特征, 满足城市地下管线管理及未知目 标探测的迫切需求, 基于深入分析矩形波导理论, 笔者设计了一款专为探地雷达系统使用的高性能天 线。 首先, 依据电磁波在矩形波导中的传播特性, 构建了天线的基础模型, 计算了天线的截止频率, 并选定单极子探针作为有效激励源。 其次, 利用电磁仿真平台 (Ansys electronics desktop, AEDT) 中 的高频结构仿真器 (high frequency structure simulator, HFSS) , 对天线模型进行了数值模拟和优化。 通 过深入分析单极子探针在矩形波导内的安装位置与插入深度对天线传输特性的影响, 精确调控了天线 的 S11 反射系数、 电压驻波比 (voltage standing wave ratio, VSWR) 及辐射方向图。 最后, 为验证理论 分析与仿真结果的准确性, 采用铝箔板材料制作了天线实物, 并在受控的沙槽中使用矢量网络分析仪 (vector network analyzer, VNA) 搭建探地雷达系统进行实地测试, 通过调整天线的探测高度来覆盖不 同深度的地下目标。 实验结果表明, 该天线能够稳定、 准确地识别并成像所有预设目标。 基于矩形波 导的探地雷达天线, 在精细调节探针的插入深度和其到矩形波导短路面的长度后, 可以实现天线阻抗 的最佳匹配, 展现出卓越的定向性、 超宽带以及高分辨率等特性, 为城市地下空间管理及未知目标探 测提供了一种高效、 准确的新工具。

重力和大地电磁测深是地球物理勘探中的常用技术, 在矿产资源和地热资源探测等方面具有广 泛的应用, 但单一的地球物理反演通常受到观测数据局限性以及反演多解性的影响, 难以对实际地下 异常体结构做出详细、 全面的地质解释。 重力法在横向上能够较好的区分地质构造, 但是在垂直方向 上难以区分深层异常与浅层异常。 大地电磁测深具有几十到上百公里的测深范围, 在垂直方向上具有 较强的深部分辨能力, 但是其在横向地质结构变化上的分辨能力较弱。 为了克服两种方法的局限性, 结合各自的反演优势, 笔者提出了一种基于语义分割法的大地电磁与重力二维空间耦合约束反演新方 法 (空间约束反演) 。 该算法通过对目标区域的特征识别和融合来约束不同物性值之间的相互关系, 从而提高反演精度。 与传统方法相比, 该算法只对目标区域进行反演, 非目标区域保持不变, 有效降 低了反演解的维度, 降低了反演的多解性, 并减少了计算复杂度。 模型试验结果表明, 所提算法能够 显著提高反演的分辨率, 并清晰地揭示异常边界信息, 为地质构造分析提供了更加准确的结果。 最 后, 该方法在黑龙江省多宝山地区的永新金矿区成功识别出了强矿化靶区, 对地下异常体的边界进行 了精细刻画, 为后续钻孔定位提供了有力的技术支持。

在大中型水电工程建设中, 软岩作为复杂的岩石力学介质, 其塑性变形特性给水电工程带来岩 石力学问题, 其遇水蠕变特性对岩体稳定性影响较大。 为探讨含水条件下软岩蠕变的规律, 笔者以毫 州某发电站区域内的不同含水状态的泥质粉砂岩为研究对象, 开展了干燥、 天然和饱和 3 种不同含水 状态下的三轴压缩蠕变试验, 分析含水率对泥质粉砂岩蠕变速率与蠕变阶段的影响。 根据岩石稳态蠕 变与加速蠕变试验曲线的特征, 在现有的西原蠕变模型基础上, 建立了一种考虑含水率影响的泥质粉 砂岩的改进蠕变本构模型。 研究结果显示: 水的存在影响泥质粉砂岩的蠕变变形, 随着含水率的提 升, 岩石的瞬时应变和蠕变应变均呈现出持续增加的趋势, 相同应力水平下, 含水率越高, 泥质粉砂 岩的长期强度越低, 进入稳态蠕变阶段需要的时间越长, 蠕变变形量越大; 当轴向应力未达到粉砂岩 的长期强度时, 泥质粉砂岩先产生瞬时应变且最终处于稳态蠕变阶段, 当轴向应力超过粉砂岩的长期 强度时, 则会出现加速蠕变阶段; 通过引入非线性黏塑性元件, 将传统的西原体蠕变模型与之串联, 构建的非线性黏弹塑性优化蠕变模型能够更准确地描述软岩的加速蠕变阶段, 并具有更好的适用性。 

高密度电阻率法是一种基于介质电阻率差异的地球物理探测方法, 因其无损和高效的特点, 广 泛应用于地下异常体的探测与评估。 笔者以金矿采空区为研究对象, 通过数值模拟对采空区可能存在 的异常特征进行模拟分析, 并结合实地探测验证了高密度电阻率法在采空塌陷区探测中的适用性, 为 采空区治理提供科学依据。 针对温纳、 偶极--偶极、 温纳--斯隆贝格和单极--单极 4 种电极排列方式, 利用 RES2DMOD 正演软件分别建立单一孤立低阻异常体和半高阻半低阻异常体模型, 模拟采空区完 全充水和不完全充水的情况。 通过 RES2DINV 反演软件进行数据处理, 采用最小二乘法反演计算。 结 果表明, 偶极--偶极装置在完全充水异常体的反演中表现最佳, 能够清晰定位和准确描述低阻异常体 的几何形状和电性特征, 显示较高的分辨率。 对于不完全充水的半高阻半低阻异常体, 各装置的反演 精度有所下降, 其中偶极--偶极装置的表现仍优于其他装置, 能够较好地反映异常体的分布特征。 在 实际探测中, 采用偶极--偶极装置进行探测, 采集数据经过处理后, 结果显示在研究区域的 115 m 处 (深度约 30 m) 存在低阻区。 结合地质和水文地质条件, 推断该区域为采空塌陷区。 探测结果表明, 偶极--偶极装置能够有效反映采空塌陷区的范围和特性, 对采空异常体的大体范围推测和发育深度估 算具有重要意义。

吴忠—灵武地区处于陶乐—横山堡冲断带, 地质构造复杂, 针对银川盆地南段吴忠—灵武地区 (陶乐—横山堡冲断带) 活动断裂发育及地热资源深部热储构造不明等探查需求, 本次研究主要基于 微动勘探背景噪声空间自相关法 (SPAC), 通过对观测到的瑞利波信数据资料进行分析, 有效反演研 究区高分辨率地下介质的剪切波速度结构, 探究吴忠—灵武地区地下结构发育, 并研究背景噪声法在 探测地下断裂及地热资源的应用情况。 本次利用空间自相关技术得到的S波速度结构反演结果揭示了 关键的地层及构造特征, 经与前人测井资料和电法勘探资料的记录进行比对, 认为仪器记录的观测数 据真实可靠。 根据研究结果推断, 700~1000 m为石炭系上统 (Ct) 地层, S波速度稍有减小, 根据 研究区地热水资源分布推测为含水层。 1 000~1 500 m的S波速度继续增大, 推测为奥陶系地层 (O), 同时, 层顶界面有较薄稍低S波速层, 推测为含水层。 基于上述速度结构异常及含水层空间展布 特征, 综合分析认为石炭系上统含水层 (700~1000m) 与奥陶系顶界面薄含水层 (1000~1500m) 具 备优越的地热流体储集与运移条件, 是区内极具开发潜力的目标热储层。 分析这两部分地层可能发育 地热资源。

为揭示2022年9月5日泸定地震的地表形变特征及断层运动机制, 减轻地震灾害影响、 提升防 灾减灾能力, 笔者利用D-InSAR技术提取其同震形变结果并结合位错模型反演了发震断层的几何与运 动参数。 研究选取欧洲航天局Sentinel-1卫星2022 年8月26日和9月19日的升轨影像及2022年9月 2 日和9月14日的降轨影像, 通过双轨差分干涉处理, 消除地形相位和大气延迟等误差影响, 获取高 精度的同震形变结果。 结果表明, 地震引起的地表形变显著, 升降轨数据分别监测到最大隆升量为 0. 16 m 和0.13 m, 最大沉降量为0.24 m和0.18 m, 这些形变特征为后续断层参数反演提供了可靠的 观测约束。 基于获取的升降轨InSAR同震形变结果, 采用Okada弹性半空间位错模型进行断层参数反 演, 通过非线性优化方法确定了发震断层的最优几何参数和运动特征。 反演结果显示, 该地震断层走 向为169°, 沿NNW-SSE 方向展布, 倾角为72°, 滑动角为-3°。 此外, 反演得到的总地震矩约为 2. 46 ×1019 N·m, 对应的震级为MW6.8, 与全球地震监测与研究机构观测结果基本一致。

渤中凹陷西南部发育一个立体复式成藏的典型, 钻井发现其浅层在明化镇组下段存在明显的地 震波速度异常。 针对渤中凹陷西南部明化镇组下段地震波速度异常展布不明确、 产生原因不清楚等问 题, 笔者在查明该速度异常的平面分布基础上, 按照不同的油层组对地震波速度与断裂、 岩性、 构造 之间的关系进行分析, 发现该地区速度异常的影响因素在不同油层组间存在差异, 并首次发现构造对 速度异常有规律性影响。 笔者利用叠加速度场来求取平均速度场, 并在平均速度场基础上通过去压实 来获取平均速度异常, 结合断裂、 砂地比等常见引起速度异常的因素展开详细分析, 探究渤中凹陷西 南部明化镇组下段速度异常产生的地质原因。 研究结果表明, 影响速度大小的主要因素按影响程度依 次为断裂、 构造幅度和砂地比; 但不同地质条件下这些因素有所差别, 需要综合考量。 在断裂发育区 域, 断裂带明显使速度异常增高, 越靠近断裂, 异常越大。 在断裂不发育的地区, 构造幅度是影响速 度的主要因素, 幅度越大, 速度越高; 而对于低幅构造, 岩性是影响速度的主要因素, 砂岩含量越高, 速度越低。 

 辽宁省鞍山地区铁架山花岗岩是华北克拉通已知最古老的富钾花岗岩。 为了查明中太古代富钾 花岗岩的成因、 构造背景及其形成的动力学机制, 本文对铁架山花岗岩进行了岩相学、 锆石U-Pb年 代学、 全岩地球化学、 Lu-Hf同位素和构造特征分析。 锆石U-Pb 定年结果显示铁架山钾质花岗岩形 成于中太古代3.0~2.9 Ga。 铁架山花岗岩具有较高的w(SiO2)(68.03% ~71.24%)、 w(TFe2O3) (3.31% ~ 4. 90%)、 w(K2O +Na2O) (7.73% ~7.99%)和 Ga/Al 比值, 较低的 w (MgO) (0.53% ~0.80%)。 稀土元素表现出明显的Eu负异常 (δEu=0.21~0.31)。 铁架山花岗岩明显富集Rb、 Th、 U、 K等大 离子亲石元素, 亏损Nb、 Ta、 P、 Ti等高场强元素, 并具有较高的锆饱和温度 (822~926 ℃)。 上述 地球化学特征表明铁架山花岗岩属于A型花岗岩。 鞍山地区未发现同期基性岩体, 铁架山花岗岩表现为 准铝质至过铝质, 具有低的εHf (t) 值, 为-8.23~-14.75, TDM2为4.0~3.7 Ga, 表明岩浆来源于古 老地壳的重熔。 哈克图解显示TiO2、 CaO、 MgO、 P2O5、 Sr、 Zr等化合物和元素的变化与w (SiO2)呈 线性关系, 表明铁架山花岗岩的岩浆经历了连续的岩浆演化和分异。 结合地球化学和构造特征可知, 中太古代期间岩石圈地幔的底侵作用导致鞍山地区进入区域伸展体制, 岩石圈地幔的热量促使下地壳 部分熔融和岩浆向上快速底辟上升, 从而形成了铁架山花岗岩。

摘要: 藕塘滑坡是三峡库区典型的特大型蠕动型滑坡, 体积高达 9 000 万 m3, 迄今最大地表水平位移近 1 600 mm, 最大深部位移超过 500 mm, 其地表变形具有广泛性、 持续性和速率递增, 深部变形具有顺层性、 多层性和持续性的特点, 滑坡的深层复活--变形机制与长期稳定性是地质灾害领域研究的热点问题。 针对藕塘滑坡是否存在整体深层滑动、 复活--变形演化机理、 重大潜在风险防控源以及如
何有效防治等问题, 笔者根据对滑坡长达 14 年的高分辨率监测数据和多源勘察结果, 综合地质环境、滑体特征、 复活--变形机制模型等研究, 进行了长周期连续地质跟踪调查、 变形演化阶段复盘、 变形速率--降雨量关联度分析等, 证实了藕塘滑坡存在整体深层滑动, 其整体变形格局具有 “三级滑体下滑→推移二级滑体→推移一级滑体” 的链式传导特征; 复活--变形机制内在诱因发端于下伏易于滑动的多层软弱夹层结构, 高暴雨频率、 强库水淹没效应和三级滑体稳定性不足等因素对滑坡整体复活--变形造成了显著影响, 强降雨成为滑坡持续变形的主驱动力。 暴雨工况下趋势变形特征为: 一级滑体变形速率 (0. 3 mm/ d)< 二级滑体变形速率 (1. 0 ~ 3. 2 mm/ d)< 三级滑体变形速率 (1. 6 ~ 6. 0 mm/ d)。据此, 提出蠕动型滑坡深层滑带土严重劣化趋势的判据指标为, 地表位移速率连续 90 d 以上 > 1. 0 mm/ d,汛期或雨季显著高于这一速率。 滑坡的风险防控源管控在于做好三级滑体和前缘反翘段滑体的加密监测和数值预警。

本文以晚白垩世青山口组二—三段为研究对象, 利用松辽盆地古龙地区J2C井的岩心与测井资 料, 开展了钻井沉积相和层序地层划分、 磁化率与色度测试、 测井曲线小波变换分析, 结合聚类分析 等方法, 系统揭示了陆相湖盆高频气候振荡与层序发育的耦合关系。 主要取得以下认识: ①研究区青 山口组二—三段发育湖泊相与三角洲相两种沉积环境, 可进一步细分为深湖泥、 半深湖泥、 介壳砂、 浊积岩、 前三角洲泥及席状砂6类微相, 建立了三角洲-湖泊沉积演化模式。 ②通过岩性组合、 测井 响应特征及小波变换时频分析, 在研究层段识别出2个完整三级层序, 划分出低位 (LST)、 水进 (TST)、 高位 (HST) 及水退 (RST) 体系域, 其中层序界面表现为GR曲线拐点、 岩性突变及时频 能量团转换特征。 ③基于SPSS聚类分析的磁化率与色度指标定量重建了古气候演化序列, 揭示研究 层段经历 “变冷-变暖-变冷-变暖-变冷” 的旋回过程, 其中86.895~86.364 Ma异常暖湿期与湖泊缺 氧事件 (LAEs) 密切相关, 其形成机制可归因于水文循环加速引发的陆源粗碎屑输入增强与还原环 境强化。 总体来看古气候通过调控水文循环与物源供给驱动层序结构分异: 温暖湿润期水循环增强, 细粒泥岩发育, 形成水进与高水位体系域; 相对干燥寒冷期水循环减弱, 沉积物以粗粒重力流沉积为 主, 形成水退与低水位体系域。

本文对于选择何种统计方法和机器学习模型结合得到更优预测结果的耦合模型进行地质灾害易 发性评价, 以及模型特征因子贡献度的解释做了进一步研究。 文中提出2种统计方法和2种机器学习 结合构建的4种耦合模型, 以磐石市为例, 研究耦合模型对于单一统计模型的精度提升效应, 并从中 选择精度最优模型解释各种致灾因子对于预测结果的贡献程度。 首先使用ISO聚类算法选取非地灾样 本; 再将信息量法 (IV) 和确定性系数法 (CF) 分别与支持向量机 (SVM) 和随机森林 (RF) 结 合, 得到4种耦合模型 (IV-SVM、 CF-SVM、 IV-RF、 CF-RF) 进行训练, 利用混淆矩阵、 接受者操 作特性曲线评估模型的性能; 然后采用自然断点法得到地质灾害易发性分级图 (分为极低、 低、 中 等、 高、 极高5个级别), 采用地灾强度指数评估分级精度, 并进行地质灾害易发性评价; 最后, 用 沙普利加和解释算法解释最佳性能模型。 结果表明: 4种耦合模型的性能整体上均优于单一的统计模 型, 其中CF-RF模型的精度评估结果最优, 准确率 (0.896)、 精确率 (0.872)、 F1 分数 (0.899) 和AUC值 (0.959), 较单一CF模型分别提高了0.066、 0.098、 0.054 和0.059; 4 种耦合模型历史地 灾点绝大多数均分布在高和极高易发区, 地灾强度指数随着地灾易发性级别的提高而增大, 其中CF RF 模型的分级效果最佳; 沙普利加和解释算法可以帮助理解模型决策的原因以及地质灾害的发生规 律。 研究表明, 土地利用和道路修建是本研究区地质灾害易发的主要诱因。

本文旨在开发一种新的基于集成学习的火成岩储集层流体识别方法, 以解决全球油气资源开发 中火成岩储层因岩性和岩相多变、 储集空间复杂等因素导致的传统流体识别方法效果不佳的问题。 该 方法创新性地将自适应多目标群体优化算法 (AMSCO) 与基于极端梯度提升 (XGBoost) 的深度森林 算法相结合, 利用常规测井数据集, 对复杂岩性火成岩储层进行流体识别。 在方法设计上, 本研究首 先采用AMSCO算法对不平衡常规测井数据集进行优化, 有效解决了数据集中存在的类别不平衡问 题, 为后续模型训练提供了更为均衡的数据基础。 其次, 充分利用XGBoost在处理大规模数据和高维 度数据上的优势, 以及深度森林在特征提取和分类任务上的卓越性能, 构建了一个融合了XGBoost和 深度森林的高效的集成学习模型CXDF (cross-adaptive XGBoost and deep forest), 从而实现了对复杂岩 性火成岩储层流体的准确识别。 为验证该方法的有效性, 本文将其与支持向量机 (SVM)、 XGboost 和基于XGboost 的深度森林一起应用于模拟井中进行模型验证比较, 并将模型应用于实际地层。 结果 表明, 该方法在模拟井中的各项评价指标均优于其他方法, 特别是在识别非产水层流体时表现出更高 的准确性。 在实际地层的应用中, 该方法在不同流体结构的储层中均保持了较高的识别性能, 展现出 良好的泛化能力和稳定性。

 塔里木盆地轮台S3区块白垩系巴什基奇克组一段致密砂岩储层近期取得了天然气勘探的重大 突破, 已成为重要的油气资源潜力勘探层段, 但是目前对于潜力层段的储层特征及发育主控因素尚不 十分清楚, 其制约着该区区带评价和目标优选, 本文立足已钻井的录井、 测井、 岩心、 岩屑等实物资 料, 通过岩石薄片、 铸体薄片、 X-射线衍射、 压汞及扫描电镜等技术手段, 明确了潜力层段致密砂 岩储层的岩石学特征、 储集空间类型与物性特征。 研究结果表明: ①巴什基奇克组一段储层以岩屑 长石砂岩和长石岩屑砂岩为主, 成分成熟度低 (石英59.7%、 长石23.0%、 岩屑17.3 %), 结构成 熟度中等, 填隙物 (方解石为主) 平均7.1 %。 储集空间以残余原生粒间孔 (面孔率2 %) 和粒间 溶孔 (平均孔径109.65 μm) 为主, 孔喉半径呈双峰分布 (主峰1μm), 排驱压力平均0.27MPa, 孔 隙度8.6% ~11.9%, 渗透率 (0.64 ~6.10) ×10-3 μm2, 整体为低孔低渗特征。 ②沉积环境控制储 层非均质性, 辫状河三角洲前缘水下分流河道中-粗砂岩 (砂体厚度占比42% ~91%) 为有效储层发 育区, 高能环境砂体分选优、 泥质体积分数低。 ③成岩作用主导储层演化: 早期方解石胶结 (体积 分数7.1% ~11.3%) 抑制压实作用保存残余粒间孔 (孔隙度降低至5% ~8%), 晚期溶蚀作用形成 粒间/粒内溶孔 (最大面孔率15%), 但局部再胶结加剧非均质性。 ④ 构造抬升 (晚白垩世地层暴 露) 促进表生溶蚀, 差异抬升导致溶蚀作用空间分异。 研究认为, 巴什基奇克组一段有效储层发育受 沉积-成岩-构造耦合控制, 东部3~4号砂层组水下分流河道砂体为勘探有利目标, 需重点关注方解 石胶结物溶蚀发育带及断裂改造区。

    高密度电阻率法是一种基于介质电阻率差异的地球物理探测方法, 因其无损和高效的特点, 广
泛应用于地下异常体的探测与评估。 笔者以金矿采空区为研究对象, 通过数值模拟对采空区可能存在
的异常特征进行模拟分析, 并结合实地探测验证了高密度电阻率法在采空塌陷区探测中的适用性, 为
采空区治理提供科学依据。 针对温纳、 偶极--偶极、 温纳--斯隆贝格和单极--单极 4 种电极排列方式,
利用 RES2DMOD 正演软件分别建立单一孤立低阻异常体和半高阻半低阻异常体模型, 模拟采空区完
全充水和不完全充水的情况。 通过 RES2DINV 反演软件进行数据处理, 采用最小二乘法反演计算。 结
果表明, 偶极--偶极装置在完全充水异常体的反演中表现最佳, 能够清晰定位和准确描述低阻异常体
的几何形状和电性特征, 显示较高的分辨率。 对于不完全充水的半高阻半低阻异常体, 各装置的反演
精度有所下降, 其中偶极--偶极装置的表现仍优于其他装置, 能够较好地反映异常体的分布特征。 在
实际探测中, 采用偶极--偶极装置进行探测, 采集数据经过处理后, 结果显示在研究区域的 115 m 处
(深度约 30 m) 存在低阻区。 结合地质和水文地质条件, 推断该区域为采空塌陷区。 探测结果表明,
偶极--偶极装置能够有效反映采空塌陷区的范围和特性, 对采空异常体的大体范围推测和发育深度估
算具有重要意义

准噶尔盆地的勘探重心开始由凹陷生烃中心逐渐转到周缘凸起区, 为了解油气藏在达巴松凸起 的展布特征, 笔者利用岩心观察、 薄片鉴定、 测井解释与多种实验分析等手段, 对达巴松凸起优质储 层主控因素及发育模式进行研究。 研究认为, 达巴松凸起在喷发时期处于水下的还原环境, 石炭系火 成岩以中基性岩为主, 包括火山通道相的辉绿岩、 水下降落沉积亚相的晶屑凝灰岩、 水下火山碎屑流 亚相的角砾岩屑凝灰岩、 水下溢流相的玄武岩和安山岩以及火山沉积相的沉凝灰岩, 其中水下火山碎 屑流亚相的角砾岩屑凝灰岩和火山通道相的辉绿岩为研究区优势岩性岩相, 角砾岩屑凝灰岩的孔喉分 布较集中, 连通性好, 小孔喉贡献较大, 辉绿岩的孔喉分布较分散, 连通性较好; 研究区火成岩储集空 间以晶内溶蚀孔、 基质溶蚀孔、 构造裂缝和溶蚀缝为主; 石炭系火成岩孔隙度小于5%占51.9%, 介 于5% ~12%占29.6%, 大于12%占18.5%, 渗透率小于1 ×10-3μm2 占81.5%, 介于 (1 ~5) × 10-3μm2 占16. 6%, 大于5 ×10-3μm2 占1.9%, 整体属于中低孔-低渗储集层; 有效储集层的形成 受岩性岩相、 溶蚀作用、 裂缝的控制, 是岩性岩相为基础, 裂缝主导下的风化溶蚀改造型储层。 结果 表明, 具备优势岩性岩相、 遭受风化溶蚀、 活动性流体溶蚀以及裂缝发育的地区是油气勘探的有利 区带。

摘要: 烃源岩地球化学特征与潜力评价是油气藏研究体系中的核心要素, 对油气资源的勘探与开发具有关键性的指导作用。 为系统评价松辽盆地梨树断陷沙河子组烃源岩的生烃潜力, 明确其地球化学特征与分布规律, 笔者通过岩心观察与测井资料解释, 确定了富有机质泥岩段的宏观沉积相与纵向展布; 采用一系列地球化学测试手段 (总有机碳含量分析、 岩石热解分析、 干酪根碳同位素组分鉴定、镜质体反射率测试及对饱和烃生物标志化合物气相色谱--质谱测试) 对烃源岩的关键参数进行定量表征。 研究结果表明: 沙河子组沙一下段和沙二中段发育滨浅湖和半深湖--深湖亚相的泥岩沉积, 为梨树断陷的主要烃源岩层位, 沉积环境为弱氧化--还原条件, 沉积演化中心的迁移控制着优质烃源岩的分布。 在有机质地球化学特征方面, 沙河子组烃源岩表现出较高的有机质丰度, 总有机碳含量主要分布在 1. 0% ~ 6. 8% 之间, 平均值为 2. 5% , 绝大多数样品超过了优质烃源岩 [w (TOC) ≥2. 0% ] 的评价标准, 其干酪根类型以Ⅲ型为主, 其次为Ⅱ2 型, 少量样品表现出Ⅱ1 型和Ⅰ型特征, 热演化程度的评价结果显示烃源岩已达到成熟--过成熟生气阶段 (Ro > 1. 3% , 平均 Tmax = 455. 1 ℃ )。 综合评价认为, 松辽盆地梨树断陷沙河子组主力烃源岩丰富; 有机质丰度高, 其类型以生气为主; 热演化程度高, 已进入生气阶段; 空间分异明显, 具备优良的生烃潜力。