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。

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。

 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。