莺歌海盆地底辟带热流体突破的地层水化学证据

地层水化学特征往往反映出盆地流体的成因和演化信息。莺歌海盆地地层水样品分析表明地层水矿化度可划分3个带,即非底辟带、底辟带上方常压段和超压段。非底辟带地层水矿化度接近于正常海水,而超压带为具有较低矿化度的NaHCO_3型水,底辟带上方常压段地层水矿化度变化极大,与垂向断裂距离有关,越靠近垂向断裂的井往往具有更低的矿化度和更高的 HCO_3~-和 CO_3~(2-)离子浓度。在远离垂向断裂的底辟带侧翼或较浅地层(<1200m)孔隙水接近正常海水,以 MgCl_2型地层水为主:而在毗邻于垂向断裂的浅部储层具有明显低的矿化度,与超压带流体相似,也具有较高的 HCO_3~-和 CO_3~(2-)离子浓度这些观察结果反映垂向断裂为深部超压热流体突破的主通道,底辟带上方成为地层原生孔隙水(海水)与超压带内低矿化度热流体混合场所,地层水矿化度越低,说明来自深部超压热流体所占比例越大。不同压力地层中的水化学特征可以很好地用来识别流体运移路径和可能的水-岩反应。     

云南维西花岗岩地区水文地球化学特征及形成机制研究

基于矿物风化分析,以典型花岗岩地区云南维西为例,对该地区2005年8月地下水和河水水化学性质(pH、Ca2 、Mg2 、K 、Na 、Cl-、HCO3-、SO42-)进行了观测,在Piper图上分析了花岗岩地区水文地球化学特征,并利用主成分分析法探讨了其形成机制。研究认为,在野外调查基础上可将云南维西地区地下水分为6类:花岗岩孔隙水、浅部裂隙水、矿带影响的浅部裂隙水、深部构造裂隙水、花岗岩与灰岩接触带水、花岗岩与第四系堆积物接触带水。利用主成分分析法可以提取影响这6类水的3项公因子:Y1(反映钙长石、黑云母、黄铁矿风化)、Y2(反映水循环深度)、Y3(反映钠长石、钾长石溶滤作用)。地下水和河水公因子得分图分析表明:(1)全风化带孔隙水长石、黑云母溶滤作用弱,而且几乎没有黄铁矿氧化作用;(2)浅部裂隙水和花岗岩与第四系堆积物接触带水两者埋深差不多,但后者因水岩接触面积更大,长石、云母溶滤作用以及黄铁矿氧化作用更强;(3)矿带作用下,浅部裂隙地下水体现一定程度的深部构造裂隙水特征,其钠长石、钾长石风化在所有风化带中最强。因钙长石、黑云母矿物活性相对较弱,其增加幅度不如钾长石、钠长石明显;(4)深部构造裂隙水循环深度大,水岩作用充分,钙长石风化强于其他矿物,钾长石、钠长石因为影响因素多,特别是风化淋滤时间的影响,其风化增强不明显;(5)花岗岩与灰岩接触带水失去花岗岩水特征,更多地表现为灰岩水性质;(6)河水主要离子主要来源于循环较浅的裂隙水、全风化带孔隙水等,循环深度大的地下水贡献小。     

包气带水入渗过程中水化学组分运移规律研究

选择华北平原典型地区,利用多功能观测竖井,通过采集、测试包气带水溶液中的水化学组分,研究了包气带水在入渗过程中水化学组分的运移转化规律,利用氯质量平衡法分析了包气带水中化学组分变化机理。结果表明:(1)包气带水入渗过程可导致不同深度的包气带水化学组分浓度发生变化;(2)粘性土层对包气带水入渗有一定的阻碍作用,但在某些特定条件下,包气带水仍然可以穿过粘性土层,水中的化学组分亦随之下移;(3)包气带水向下运移过程发生了水化学组分的混合。     

老公营子煤矿煤层顶板突水机理

为探查内蒙古平庄煤业(集团)有限责任公司老公营子煤矿Ⅰ03(2)工作面突水机理,从工作面涌(突)水量、含水层地下水位、突水点水质3个参数的动态变化判别了突水水源,认为第四系含水层水的参与使矿井涌水量变大而引发突水;从导水裂缝带发育高度、有效隔水层性质、基岩风化带厚度3方面分析了导水通道的形成过程,认为由导水裂缝带、顶板含水层水压作用下的渗流通道和基岩风化带组成的复合导水通道是突水发生的原因。揭示了煤层顶板突水是在特定地质、采矿条件下发生的一个动态变化过程,导水裂缝带是否波及主要充水含水层并非突水是否发生的唯一判据。      

试论均匀状厚层灰岩水动力剖面及实际意义

在均匀状厚层灰岩水动力削面上,Ⅲ、Ⅳ水动力带由于双重介质的组合条件不同,导致其水动力带的流态与流场中一系列水动力特征上的差异,在人工抽(排)水影响下能形成“双层水位”。应用此自然规律合理设计矿山开采方案,将能从根本上避免地面塌陷。      

黑龙江省大兴安岭岔路口钼多金属矿床围岩蚀变特征

斑岩型钼矿床围岩蚀变分带特征,是重要的找矿标志。在前人研究的基础上,总结了黑龙江省大兴安岭岔路口钼多金属矿床的围岩蚀变分带特征。围绕主成矿岩体——含斑细粒花岗岩和花岗斑岩体由内向外划分为4个蚀变带:(石英-)钾长石化带(Q-Kf)、石英-绢云母-水白云母化带(Q-S-H)、泥化带(伊利石-水白云母-黏土-弱硅化带)(Q-I-H)、青磐岩化带(C-E-Cc)。探讨了蚀变与矿化的关系。强硅化与早期交代的石英-钾长石化带叠加部位,赋存高品位钼矿体;中期交代的石英-绢云母化带叠加石英-钾长石化带部位,赋存层状钼矿体;强硅化叠加晚期交代的青磐岩化带-泥化带部位,赋存独立脉状铅锌矿脉(化)。正确划分蚀变带对区域上寻找斑岩型钼(铜)矿床具有参考价值。     

基于PSO-BP神经网络的导水裂隙带高度预测

导水裂隙带高度是西部矿区保水采煤的理论依据和关键参数。近年来,BP神经网络广泛应用于导水裂隙带高度预测,但BP神经网络存在收敛速度慢、易陷入局部极小等问题。为提高导水裂隙带高度预测的准确性,利用粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络的权值和阈值进行优化,建立基于PSO-BP神经网络的导水裂隙带高度预测模型。选择开采厚度、开采深度、工作面倾斜长度、煤层倾角、覆岩结构特征为导水裂隙带高度主要影响因素,选取22例导水裂隙带高度实测数据对PSO-BP神经网络进行训练,将训练后的PSO-BP神经网络对2例测试样本的预测结果与实际值进行对比,并与BP神经网络预测模型及经验公式预测结果进行对比。结果表明:PSO-BP神经网络预测模型的平均相对误差为1.55%;BP神经网络预测模型的平均相对误差为4.8%,经验公式的最小相对误差为9.4%,PSO-BP神经网络预测精度明显优于BP神经网络和经验公式,且绝对误差和相对误差变化较稳定,可以有效预测导水裂隙带高度。      

榆神矿区采煤失水危险性分区研究

以榆神矿区区域地质资料为依据,总结了该区煤层与含(隔)水层空间组合类型; 采用三维数值模拟方法,根据塑性条件、破坏准则及应力判别,模拟首采煤层与含(隔)水层空间组合类型下导水裂隙带高度; 通过对比钻孔探测法与数值模拟法,发现数值模拟法具有可行性; 利用模拟结果,绘制矿区导水裂隙带高度空间分布图,总结矿区导水裂隙带高度的整体分布规律; 对比导水裂隙带高度与其首采煤层上覆岩层厚度,总结矿区采煤失水危险性,并进行采煤失水危险性分区; 通过控制采煤失水危险区域的采厚可以达到“保水采煤”的效果。本研究对榆神矿区后期安全生产具有重要的理论意义与实际价值。     

煤层顶板导水裂隙带发育高度工程地质模拟研究——以黑龙江省新发煤矿29~#煤层为例

煤层顶板导水裂隙带发育高度是煤矿设计部门在留设防、隔水煤柱时必须考虑的一个重要参数,对煤矿水体下采煤、顶板防治水具有重要意义。采用实验室工程地质模拟方法,对新发煤矿29#煤层顶板导水裂隙带发育高度进行模拟,模拟的导水裂隙带发育高度为26.3 m;运用关键层理论,计算的导水裂隙带高度为28.29 m。综合确定导水裂隙带发育高度为26.3 m。实验室工程地质模拟方法及应用实例为地质条件相似矿区解决开采上限、留设防(隔)水煤柱等问题提供了方法和数据支持。     

“下三带”理论与底板突水机理

本文根据多种现场实测资料及室内相似材料模拟和数学模拟,搞清了煤层采动以后底板以下所形成的”下三带”(直接破坏带、完整岩层带、导升带)情况,并在分析底板突水机理的基础上探讨了利用完整岩层带预测底板突水的方法。     

洛河冲积平原包气带对入渗水污染物净化能力研究

包气带是地下水补给和地下水污染的主要通道,包气带的性质直接控制了地下水的污染化速度和程度。文章以洛阳市区洛河河床岩性(以砂砾石为主)以及由亚粘土、亚砂土、中细砂等介质构成的包气带为研究对象,分析河床和包气带对污染物的自净能力,并对其天然的自净机制进行了简要分析,结论如下:洛河河床岩性对各种污染物(NO3-除外)的净化能力均达到90%以上;亚粘土、亚砂土、中细砂等包气带介质层对重金属(Cu2+等)有很强的净化能力,而对Cl-、Cr6+的净化能力则较弱,在短时间内介质中就达到饱和而失去净化能力;在环境条件相近及水文地质条件基本相同的条件下,包气带厚度与地下水的污染程度呈负相关关系;污水经过包气带,能有效地去除污水中的有害物质,防止地下水污染。 更多还原     

包气带岩性结构对地下水生态功能影响特征

西北内陆流域下游区天然植被对地下水生态功能具有强烈依赖性,而包气带岩性结构对地下水生态功能具有明显影响,但是在目前的研究中,缺乏定量分析评判。以甘肃石羊河流域下游天然绿洲区为研究区,基于包气带岩性结构野外调查、室内土柱试验和Hydrus1-D数值模拟,研究包气带岩性结构与地下水耦合作用的生态效应,分析不同岩性结构包气带...     

层状非均质结构包气带入渗过程单相流与两相流数值模拟对比研究

包气带水分入渗过程受多种因素的影响。定量研究层状非均质岩性结构和入渗速率对其影响,有助于解决根据不同条件选择单相流模型或水气二相流模型模拟包气带水分入渗过程的问题。结合填埋场等场地地层条件及污废水入渗特征,分别建立了“上细下粗”和“上粗下细”包气带层状非均质岩性结构水分入渗单相流和水气二相流模型,探讨不同层状非均质岩性结构条件下模型的适用性。在“上粗下细”岩性结构模型基础上,进一步探究入渗速率对水气两相运移结果的影响。基于论文模型研究表明:（1）在包气带岩性结构为“上细下粗”的条件下,气相的影响基本可以忽略,可直接采用单相流模型对包气带水分运移进行模拟;在“上粗下细”岩性结构和本次模型设定的底部压力保持不变及污废水泄漏前场地未接受降水入渗补给等条件下,当包气带上下层介质渗透率比值大于16倍时,气相会对水相运移产生明显影响,且下层介质渗透率越小、上下层介质渗透率比值越大,单相流与两相流的运移结果差别越大,需要采用水气二相流模型模拟包气带水分运移。（2）在包气带“上粗下细”岩性结构条件下,入渗速率越大,气相对水流入渗的阻滞作用越明显,此时包气带水分运移模拟应采用水气二相流模型。     

海南岛全新世海滩岩的胶结作用与成岩环境的关系

我国海南岛及南海诸岛沿岸,广泛发育海滩岩。1980年我队赴海南岛考察现代沉积时,对海滩岩的分布、岩性特征及其与周围环境的关系进行了观察和采样。样品采自崖县鹿回头三亚湾水尾岭海蚀崖、西洲岛、小东海、东瑁岛、西瑁岛、天涯海角,乐东县莺歌海,文昌县渔业等地(图1)。有关的地质、地貌及岩性特征等,已有许多描述,对海滩岩的岩石学及成岩作用也有许多研究。本文侧重探讨海滩岩的胶结作用及与成岩环境的关系。     

Thermodynamic transport mechanism of water freezing-thawing in the vadose zone in the alpine meadow of the Tibet Plateau

High altitude, cold and dry climate, strong solar radiation, and high evapotranspiration intensity have created an extremely fragile ecological and geological environment on the Tibet Plateau. Since the heat in the vadose zone is primarily generated by the external solar radiation energy, and evapotranspiration is contingent on the consumption of vadose heat, the intensity of evapotranspiration is associated with the intensity of solar radiation and the heat budget in the vadose zone. However, the spatial and temporal variation of heat budget and thermodynamic transfer process of the vadose zone in the frigid region are not clear, which hinders the revelation of the dynamic mechanism of evapotranspiration in the vadose zone in the frigid region. With the moisture content of the vadose zone in the alpine regions being the research object, the paper conducts in-situ geothermal observation tests, takes meteorological characteristics into consideration, and adopts the method of geothermal gradient and numerical computation to analyse the temporal and spatial variation rule of heat budget and thermodynamic transmission process of the vadose zone in the high and cold regions. The results show there is a positive correlation between air temperature, ground temperature, and water content of the vadose zone in both thawing and freezing periods. According to the change law of geothermal gradient, the thermodynamic transfer process of the vadose zone has four stages: slow exothermic heating, fast endothermic melting, slow endothermic cooling, and fast exothermic freezing. From the surface down, the moisture freezing rate of the vadose zone is slightly higher than the melting rate. This is of great significance for understanding the evapotranspiration dynamic process of the vadose zone and protecting and rebuilding the ecological and geological environment in the high and cold regions.     

西北干旱内陆盆地区裸土蒸发强度

鉴于包气带蒸发的水分是从地表散失,故查明裸土蒸发规律对研究包气带水分蒸发、潜水蒸发问题具有重要意义。为了查明西北干旱内陆盆地区裸土蒸发强度规律,通过开展裸土含水率观测、包气带负压观测等野外原位试验,结合气象资料,对包气带剖面流场特征进行分析,采用有限差分法对裸土蒸发强度进行计算。结果表明：依据包气带水分在垂向上迁移的不同状态,将裸土区包气带剖面划分为水分向上传输带和水分向下迁移带2个带;西北内陆干旱盆地裸土包气带极限蒸发深度为1.2 m;受外界蒸发能力和包气带向上输水能力交替控制作用,盆地内裸土蒸发出现在4月下半月至9月下半月,其中4月下半月至5月裸土蒸发强度最大,平均蒸发强度达0.56 mm/d;裸土蒸发强度平均仅占水面蒸发强度的3.5%,最大达6.7%。     

沉积盆地渗流场形成演化的研究方法

本文在阐述沉积盆地渗流场形成演化的研究意义和研究现状的基础上，提出了渗流场研究的方法顺序框架，论述了地下水流动的基本特点，将含水系统分为沉积、淋滤和沉积－淋滤（或淋滤－沉积）3种水压系统类型，较系统地讨论了不同水压系统中地下水渗流场形成演化重溯的具体方法和途径。     

包气带介质截留不同龄垃圾渗滤液中的有机污染物

从渗滤液场龄和包气带岩性两方面着手,研究了不同岩性包气带介质对不同场龄渗滤液中有机污染物的截留作用规律。结果表明:新渗滤液经过以细砂、亚粘土为介质的包气带后,细砂和亚粘土中有机物的质量分数分别从0.70%和0.87%增大至0.80%和1.00%以上,而老渗滤液使细砂和亚粘土中有机物的质量分数降至0.70%和0.50%以下。新渗滤液经过包气带后,包气带介质中有机物的含量增大,而老渗滤液使包气带介质中有机物的含量降低,亚粘土较细砂更容易受到渗滤液污染的影响。即渗滤液性质对包气带介质中有机物含量具有方向性的影响作用,而包气带介质亚粘土比细砂更容易放大这种作用效果。     

鄂尔多斯盆地北部风积沙覆基岩型包气带结构的生态意义

风积沙覆基岩型包气带结构在鄂尔多斯盆地北部分布面积最广.在其结构及其属性特征分析基础上,重点解析了结构内垂向上土壤水分的富集规律;以沙蒿为例,对喜沙耐旱植被的生长与风积沙厚度、地下水水位埋深间的关系进行了探讨.认识到风积沙覆基岩型包气带结构有利于土壤水富集,是鄂尔多斯盆地北部沙蒿、沙柳等耐旱喜沙植被分布与生长的决定性因素,对维系盆地北部生态系统有重要作用;而地下水位埋深与沙蒿等耐旱植被生长间的关系并不密切.在进行盆地北部地下水资源评价及开发方案制定过程中,应对风积沙覆基岩型包气带的生态意义给予重视.     

通过永定河渗漏补给地下水的适宜性评估研究

受气候变化和人类活动等因素的综合影响,地下水超采和含水层水量亏空已成为备受关注的全球性问题。为了弥补含水层水量亏空和促进地下水资源涵养,已探索出多种人为干预地下水补给的措施,其中通过河道开展地下水人工补给由于具有明显优势而受到重视。已有实践表明,受渗漏补给潜力和包气带调蓄能力等的限制,并不是所有河流或河段都适宜开展地下水人工补给工作。目前缺乏为大家广泛接受的适宜性评估方法。本研究以永定河生态补水为契机,以北京平原段河道和下伏含水层为研究区开展了案例研究,并用实测数据对研究结果进行了检验。应用指标体系法建立的适宜性评估模型（LMBGITSC模型）包括河床土地利用类型、河床介质类型、河床宽度、河床地形坡度、包气带介质类型、包气带厚度、包气带给水度、包气带水平渗透性等8个指标。案例研究结果表明,沿河流流向,通过河道渗漏补给地下水的适宜性由好变差（防渗河段除外）。该规律主要受渗漏补给潜力和包气带调蓄能力控制,因此适宜性也呈现出“阶梯式”演变规律。检验结果表明所建的评估方法适用性较好。该方法具有可移植性,因此也可为其他同类地区提供参考。