化学刺激法提高花岗岩类岩石裂隙渗透性的实验研究

增强型地热系统(EGS)用于通过人工形成地热储层的方法从深部低渗透性岩体中开采地热能;国际上常采用水力压裂辅以化学刺激的方法改造EGS 储层以提高其渗透率。本文以采自青海共和盆地的花岗闪长岩样品为对象,选用3种不同化学刺激剂(氢氧化钠、盐酸和土酸),在3组不同注入流速条件下开展了系统化学刺激实验。结果表明:注入盐酸和土酸后样品渗透率均有提高,且采用土酸时渗透率提高幅度明显大于盐酸;但注入氢氧化钠后,样品渗透率反而降低。在3类化学刺激剂中,土酸对长石类矿物的溶蚀能力最强,而氢氧化钠溶液对石英的溶蚀能力最强,但氢氧化钠溶液在溶解岩石样品裂隙表面矿物后极易形成非定形态二氧化硅或非定形态铝硅酸盐蚀变矿物并阻塞裂隙,反而对化学刺激效果造成负面影响。总体来看,土酸是青海共和盆地干热岩体的最佳化学刺激剂。在中等注入速度(3 mL·min^-1)条件下,土酸对岩石样品的溶蚀程度就可达到最高;在此基础上进一步降低流速,则可能使溶解组分更易从液相中沉淀而充填于样品裂隙,导致样品渗透率有所下降。     

云南曲靖刘家冲剖面关底组中的鱼类微体化石及其地层学意义

云南曲靖地区的关底组产出世界闻名的潇湘脊椎动物群(Xiaoxiang Vertebate Fauna),但其地层的划分对比和时代归属一直存有争议,特别是其下部地层的划分及时代归属争议最大。通过在曲靖城南以关底组下段地层为主的刘家冲剖面上开展详细的野外及室内地层古生物学研究工作,文章厘清了该剖面上的志留纪地层,并依据采自数个层位样品中丰富的鱼类微体化石材料探讨了关底组下部的地质时代。研究结果表明:刘家冲剖面上出露的志留纪地层根据岩性变化特征可划分为关底组Ⅰ段(岳家山段)、Ⅱ段(崇家湾段)和Ⅲ段(彩莲段);Ⅰ段的下部以浅黄色、浅黄绿色含砾粉砂质泥岩、钙质粉砂岩为主,未见化石,而上部以深灰色、灰黑色页岩为主,含少量腕足类Lingula sp.及双壳类;Ⅱ段则以灰绿色、暗紫红色页岩互层、并夹薄层状灰岩为主,从下往上灰岩夹层逐渐增多,含丰富的腕足类、海百合茎等无脊椎动物化石及鱼类微体化石;在关底组Ⅲ段地层中首次发现的鱼类微体化石多样性高,门类比较齐全,包括无颌类、盾皮鱼类、棘鱼类和硬骨鱼类四大早期脊椎动物类群,从鱼群组成面貌上看隶属于潇湘脊椎动物群扬子鱼类组合(Yangtze Fish Assemblage)。笔者主要依据对其中棘鱼类的全球对比分析研究,并在结合牙形类等无脊椎动物化石研究进展及新认识的基础上,深入探讨了关底组下部Ⅰ段及Ⅱ段的地质时代。关底组Ⅱ段的时代应为志留纪罗德洛世高斯特晚期(late Gorstian, Ludlow),关底组Ⅰ段含砾岩层之上、含盾皮鱼类“王氏鱼”(Wangolepis)的地层,则应归入罗德洛世高斯特早期(early Gorstian, Ludlow),而在该剖面上尚未发现鱼类化石的关底组Ⅰ段下部,目前还不能确定全部归入高斯特阶(Gorstian),有可能会下延到温洛克统(Wenlock)之中。文章中相关工作的开展,不仅为中国志留纪生物地层的精深研究提供了古鱼类学方面的可靠证据,而且为探讨早期脊椎动物演化提供了新的地质年代意见。     

硅藻生物多样性对千年尺度气候突变的快速响应:以云南云龙天池湖泊末次冰消期记录为例

湖泊是全球生态系统的重要组成部分。尽管湖泊初级生产力的生物多样性在湖泊生态系统中发挥着非常重要的作用,但对其如何在千年时间尺度上对气候变化做出响应却知之甚少,而千年时间尺度与预测未来变化最为相关。本文以云南云龙天池湖泊为研究对象,以湖泊重要的初级生产力硅藻为研究手段,分析了末次冰消期期间硅藻生物多样性对千年尺度上气候变化的响应。云龙天池硅藻生物多样性表现为暖期高、冷期低。随着全球温度的快速变化,硅藻生物多样性亦对应的快速响应:在转暖时(Bolling/Allerod暖期)快速增加,在转冷时(Herinrich 1和Younger Dryas)快速降低。这些变化主要与温度变化驱动的湖泊环境条件的变化(比如冰封期长短、边岸带水生植被的变化等)有关。研究结果还表明,在末次冰消期期间,云龙天池湖泊硅藻生物多样性与千年尺度的气候变化同步,而且在长时间尺度上,气候变暖对高山湖泊生物多样性可能是有利的。     

黄河源地区晚更新世湖泛事件及其意义

通过青海玛多湖相地层剖面沉积特征,结合ESR样品年代测试结果,分析认为黄河源地区在13万年左右的晚更新世时期发生过湖泛事件。湖泛时期,玛多"四姐妹湖"相互连通,形成一个面积巨大的湖泊,约是现今"四姐妹湖"总面积的4.1倍。玛多地区此次湖泛事件与深海氧同位素MIS 6（Marine isotope stages 6）向MIS 5（Marine isotope stages 5）转变时期相对应,显示出青藏高原气候变化与全球气候变化密切相关,然而黄河源地区湖相地层对全球气候变化反应更敏感,记录的气候转换时间早于其他地区。玛多剖面湖相地层剖面沉积物的粒度、碳酸盐、磁化率分析表明,在132±10~128±12 ka年间,黄河源地区湖相沉积可分为9个阶段,表明青藏高原在MIS 6向MIS 5转变时期的气候变化是一个波动上升过程。13万年左右,黄河源地区大面积的湖相地层结束沉积,认为由于青藏高原共和运动,下游的多石峡被切开,湖水突然外泄所形成。      

基于水体光学分类的鄱阳湖悬沙浓度反演方法研究

鄱阳湖是我国重要的湿地生态系统,对调节流域的水沙变化有着重要作用。由于鄱阳湖湖区面积广,内部差异大,单一的悬浮泥沙反演模型不足以准确反演出湖区的悬浮泥沙浓度。以实测的反射光谱数据、泥沙浓度数据为基础,提出一种基于分类后的反演模型,即根据实测数据的光谱形态特征分类出5种典型的水体类型。在此基础上,将分类后的各类水体分别建立各自合适的反演模型进行反演。结果表明基于水体分类的经验模型反演达到满意效果,平均绝对误差为0.00217g/L,平均相对误差为3.022%。基于分类后的经验反演模型适用于鄱阳湖悬沙浓度分布的监测研究,有助于更加宏观、准确的掌握鄱阳湖泥沙浓度的空间分布和变化,为保持鄱阳湖资源的可持续开发与利用提供决策依据。     

乌蒙山区典型富水型背斜泉群成因机理研究——以绥江县新滩镇银厂村幸福泉为例

乌蒙山区划跨云南、贵州、四川三省,是国家新一轮扶贫开发攻坚战主战场之一,五角堡背斜位于乌蒙山区中部,分布于绥江县五角堡至屏山县楼东一带,背斜周边共出露天然泉点45个,幸福泉位于五角堡背斜北西翼,距离核部2km,枯水季流量141L/s,丰水季流量822L/s,为新滩镇供水水源地。根据前人调查,此泉的成因机理研究主要有两种截然不同的理论,一种为"上升泉理论",一种为"下降泉理论",针对这两种理论,以现场调查、示踪试验及地球物理勘探为依据,对幸福泉成因机理进行深入分析并提出自己的观点,认为幸福泉为岩溶裂隙上升泉,为此后同类富水性背斜泉群的研究及该地区地下水资源的合理开发利用提供科学依据。     

低压密闭消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定地质样品中的硼

采用酸溶-电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定地质样品中的全硼量,关键环节在于如何防止样品消解过程中硼元素的损失,降低测量过程中的基体干扰、光谱干扰和记忆效应。基于以上问题,本文采用氢氟酸-硝酸-高氯酸-磷酸在低压密闭溶样罐中消解样品,溶出的硼元素与少量磷酸充分络合,防止硼的挥发损失;以基体及主成分浓度与样品相类似的地质类固体标准物质绘制标准曲线做线性校准,有效匹配和降低样品的基体干扰;采用仪器自带的操作软件,观察分析谱线附近是否存在其他元素的干扰,来确定背景扣除最佳的位置及宽度,降低ICP-OES测量中的光谱干扰;以10%的王水作为进样系统的冲洗液,有效消减测量过程中的记忆效应。当稀释因子为200时,方法的检出限(3SD)为1.2μg/g,定量限(10SD)为4.0μg/g;用岩石、土壤及水系沉积物国家一级标准物质对精密度及准确度进行分析验证,11次测定相对标准偏差为1.8%～7.9%,相对误差为-3.6%～6.3%;以外检分析结果为参考,对硼含量在定量限以上的样品测定,相对误差为-9.3%～12.5%。     

Characteristics of geothermal reservoirs and utilization of geothermal resources in the southeastern coastal areas of China

Based on regional geological setting, stratigraphic distribution and other geological conditions, this paper summarized three types of geothermal reservoirs in the southeast coastal areas of China: Cenozoic sandstone or sandy conglomerate reservoir, Mesozoic granite fissure reservoir and Paleozoic karst reservoir. Cenozoic sandstone or sandy conglomerate reservoirs are mainly located in Cenozoic basins, such as Zhangzhou, Fuzhou, Sanshui and Leiqiong basins. The Tertiary sedimentary basins such as Leiqiong Basin and Sanshui Basin, are controlled by NE-trending faults, while the Quaternary sedimentary such as Zhangzhou and Fuzhou basins are controlled by NW-trending faults. Mesozoic granite fissure reservoirs are mainly distributed in the southeast coastal areas, such as Zhangzhou, Fuzhou, Fengshun, Yangjiang and southern part of Hainan Province. The distribution of good Mesozoic granite fissure reservoir in these areas is mainly controlled by NE-trending faults. Paleozoic carbonate reservoirs are widely distributed in these areas. Most carbonate rocks are from the upper Paleozoic strata, such as those in the area of Huizhou in Guangdong Province. The major types of geothermal systems in the southeast coastal areas of China belong to medium and low-temperature convection. The geothermal resources developed from the ground to-3 000 m underground could be utilized directly for space heating, greenhouse heating, aquaculture pond heating and industrial uses, as well as other purposes. The geothermal resources with a depth of 3 000～6 000 m underground is mainly featured by Hot Dry Rock(HDR) with a temperature ranges from 150 ℃ to 200 ℃, which is conductive to the development of Enhanced Geothermal System(EGS) and can be utilized for power generation.     

东昆仑断裂带东端的构造转换与2017年九寨沟MS7.0地震孕震机制

2017年四川九寨沟M_S7.0地震是继2008年汶川M_S8.0地震和2013年芦山M_S7.0地震之后,青藏高原东缘在不到十年的时间内发生的第三个震级M_S7.0以上的强震.这次地震发生在东昆仑断裂带东端,作为青藏高原东北缘的一条大型左旋走滑断裂带,东昆仑断裂带与东端其它构造之间的转换关系仍不清楚,因区内地质构造和地形复杂,东昆仑断裂带东端的主要构造仍缺少深入的研究.本文在总结区域地震构造活动特征、历史地震和现代地震基础上,通过东昆仑断裂带东端已有的和最近开展的活动构造定量研究结果,并结合现今GPS变形场资料和2017年九寨沟M_S7.0地震灾害特征分析,发现东昆仑断裂带最东段塔藏断裂上的左旋走滑除了一小部分继续向东传播转移到文县断裂带上外,大部分转化为其南侧的龙日坝断裂带北段、岷江断裂和虎牙断裂上的近东西向地壳缩短,这可能是岷山隆起的构造机制,而2017年九寨沟M_S7.0地震正是左旋走滑的东昆仑断裂带在东端继续向东扩展的结果.     

一座钢筋混凝土框架多层厂房楼面的减振加固

通过现场实测,根据实测结果分析了受动荷载作用的钢筋混凝土多层框架结构厂房楼面产生较大竖向振幅的原因,对其进行了结构加固设计,包括对楼面结构主梁、次梁、楼板及下一层柱子的加固处理,根据施工完毕后的实测结果分析,楼面竖向振动幅度大大降低,达到了减振的目的。