Characterization of karst conduits by tracer tests for an artificial recharge scheme

Challenged by rapidly changing climate in combination with an increase in anthropogenic pressures, karst groundwater resources in the Old Town of Lijiang (OTLJ), SW China, are diminishing. Higher frequency and longer duration of dried-up periods have been observed at the Heilongtan Park (HP) Springs in recent years. Thus, there is an urgent need for an artificial recharge scheme, aimed at replenishing groundwater in the aquifer and increasing the outflow of the springs to ensure effective water resources management. Evaluation of the scheme feasibility, prior to its implementation, is important. In this study, tracer tests were conducted between the recharge area and receiving springs in order to gain insight into the transport mechanisms of karst groundwater and the structural characteristics of the aquifer. Multiple underground flow paths, exhibiting high conductivity between the recharge area and HP Springs, were revealed by the interpretation of tracer breakthrough curves. Three springs considered as the leakages of the scheme were identified. Moreover, the outflow of springs at HP and OTLJ were predicted to be increased by the artificially recharged water after 9.2 and 12.5 days, respectively. Quantitative analysis of tracer recoveries demonstrates that the springs to be recharged and the springs considered as leakages, respectively, share 45 and 55% of the increased outflow. The feasibility of the scheme has been confirmed by the tracer tests. This report provides references for the evaluation of artificial groundwater recharge and protection strategies, particularly in large and poorly investigated karst spring fields.

     

豫西宜阳上二叠统孙家沟组孢粉组合及其地质意义*

豫西宜阳上二叠统孙家沟组为一套陆相碎屑岩,在该组中部土门段砂泥互层中发现大量的植物化石碎片和孢粉化石。文中依据孙家沟组沉积特征及孢粉组合区域对比,厘定了土门段的地质时代,并依据孢粉化石的亲缘植物关系和信息函数,结合微量元素Sr/Cu值指标,定性和半定量分析了宜阳地区的古气候特征。结果显示: 土门段共发现52属孢粉化石,以裸子植物花粉占优势,与华北地区晚二叠世孢粉组合特征有很大的相似性,推测其地质时代相当于晚二叠世长兴期。孢粉化石属种的植物亲缘关系与欧美镁灰岩统植物成分类似,表明整体上为较炎热的半干旱古气候。该成果可为华北地区晚二叠世晚期的陆相沉积环境、古植物背景以及古气候演化研究提供参考依据。     

免共振沉桩过程对地表振动影响的FLAC3D数值模拟

为研究免共振沉桩过程对地表振动影响,采用密度放大法以消除模型桩弹性模量过大对计算效率的影响,在有限差分软件FLAC^3D中建立了相应的连续振动沉桩模型,并和文献中的现场测试结果进行了比较,分析了激振力幅值和振动频率这两个施工参数对地表振动响应的影响。结果表明：密度放大法可有效提高数值模拟的计算效率,模拟沉桩7.0倍桩径（4.9 m）所需计算时间约为12.0 h,数值结果较好地模拟了现场测试中免共振沉桩的地表振动影响;激振力幅值和振动频率均主要对近场（水平距离为5.0倍桩径范围内）的地表振动有明显影响;临界沉桩深度与地表振动影响峰值相对应,该深度随水平距离先增大后趋于稳定;激振力幅值对临界沉桩深度的改变不明显,振动频率对远场临界沉桩深度则有较明显影响。     

冻融循环下加筋膨胀土边坡稳定性模型试验

控制边坡在冻融循环中的劣化作用,可保障季节冻土区域膨胀土边坡长期稳定。为确定土工格栅对膨胀土边坡在冻融循环过程中的稳定效果与工程意义,本文开展了膨胀土边坡模型试验,对比冻融过程中边坡内土压力、含水率、位移、温度变化。结果表明：土工格栅可约束膨胀土冻融裂缝,使裂缝发育更为均匀一致,同时减小边坡位移;加筋材料能抑制边坡水分迁移与热传导并减小土压力变化;对膨胀土边坡加筋处理可显著降低含水率波动幅值,从而减小膨胀土受含水率变化引发的胀缩劣化;不同于普通黏土,膨胀土边坡冻融循环中呈现冻缩融胀特点,而边坡加筋可有效提升冻土区膨胀土边坡的冻融稳定性,具有工程应用价值。     

基于三维激光扫描技术的岩质边坡泥化夹层空间分布和几何形态

为了定量研究泥化夹层的空间分布和几何形态,以云南省玉溪市生活垃圾焚烧发电厂高边坡局部开挖剖面为对象,利用徕卡ScanStation C10三维激光扫描仪和瑞典ROMER RA-7520-2六轴关节臂三维测量仪进行扫描,得到了开挖剖面和泥化夹层的原始点云数据;然后采用Cyclone和Geomagic Wrap软件对点云数据进行一系列处理,分析了泥化夹层的三维空间分布、层面产状、间距、层面粗糙度和几何形态。结果表明：大部分泥化夹层横向分布于整个扫描剖面,少数呈局部分布;泥化夹层的平均倾向为196.41°±5.51°,平均倾角为22.27°±2.23°,间距在3.7~49.1 cm之间,平均值为（20.4±12.0）cm;不同层位及同一层位不同横向位置的泥化夹层厚度都不等,最厚约20 mm,最薄小于1 mm;泥化夹层顶面局部典型区域的平面拟合偏差在-22.4~32.5 mm之间,沿夹层倾向的粗糙度系数在5.67~16.77之间,平均值为10.11±3.25;泥化夹层的表面积与体积之比在5.14~5.86 cm^-1之间。运用三维激光扫描技术研究泥化夹层的空间分布和几何形态是可行的。玉溪市生活垃圾焚烧发电厂高边坡的泥化夹层具有宏观整体上相对平直、相互近似平行、非等距分布、间距小、层数多、厚度薄,细观上顶面粗糙底面相对光滑、三维形态复杂的特点。     

黑龙江省浅覆盖区地物化特征与找矿标志——以黑河市340高地金矿化区为例

黑龙江省黑河市340高地金矿点大地构造上位于兴安地块东北缘,多宝山Cu-Au-Mo-W-Fe成矿亚带内,其地貌为浅覆盖区,找矿较为困难。本文采用浅钻技术取样,对研究区进行基岩填图,圈定出以硅化为中心、青磐岩化为外围的蚀变矿化带。对基岩样品进行岩石地球化学分析,通过主成分分析,确定有6个主成分特征值大于1,其中第二主成分与金元素关系密切,是研究区有效的找矿标志。高精度磁测结果显示区内构造以NNW向为主,且其线性低值异常或与蚀变引起的退磁有关。对区内的地物化异常进行工程查证,发现金矿点1处,圈定预测靶区1处。     

银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩地球化学特征及其环境意义

对银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩进行详细的地球化学分析,探讨各特征元素对古环境、古气候的指示意义。地球化学测试结果显示：除样品CH3外,其余样品主量元素中的Al及微量元素中的Ti、Zr、Th等典型陆源特征元素的含量较低,Y/Ho平均值为45.58,反映研究区白山组碳酸盐岩较少受陆源物质输入的影响;δCe与δEu、w（ΣREE）、（La/Sm）_N未见良好的相关性,也不具备Eu正异常,说明研究区白山组碳酸盐岩受成岩作用和热液作用的影响也较为有限。碳酸盐岩中所含微量元素主要为海水自生成因,能够反映原始沉积环境。根据特征元素对古水深、古盐度、古气候、古氧相和古水温进行研究,显示研究区白山组碳酸盐岩段虽然岩性较为单一,但其地球化学特征可以反映早晚的沉积古环境差异。研究区白山组碳酸盐岩总体经历了1个大的海侵海退旋回,沉积于正常海水,气候潮湿,弱氧化—弱还原环境,古水温为8.51~27.10℃,早期水温低,晚期水温升高。     

二叠系火山碎屑岩气藏天然气地球化学特征及气源分析——以四川盆地成都—简阳地区永探1井为例

2018年12月底,在四川盆地二叠系火山岩发育地区部署的风险探井永探1井测试获得22.5万m³/d的高产工业气流,实现了二叠系火山碎屑岩的重大勘探突破,展现了火山碎屑岩气藏的巨大勘探潜力。本文根据该钻井成果资料,应用分析化验数据,采用不同地区气-气对比方法,开展了成都—简阳地区天然气地球化学特征分析、源-储接触关系解剖及气源综合对比。在此基础上,对二叠系火山碎屑岩气藏天然气成因进行了鉴别,对天然气来源进行了判识。结果表明：永探1井火山岩气藏天然气均为典型的干气,干燥系数达0.997,CH₄质量分数高,平均为99.03%,C₂H₆质量分数低,平均为0.35%,C₃H₈几乎没有,不含H₂S;天然气甲烷、乙烷碳同位素值均较轻,甲烷碳同位素平均值为-32.17‰,乙烷碳同位素平均值为-34.27‰,且岩心及镜下可见大量残余沥青,天然气成因鉴别分析表明永探1井火山岩气藏天然气为原油二次裂解气;通过源-储接触关系解剖以及天然气甲烷、乙烷碳同位素对比分析,表明永探1井火山碎屑岩气藏天然气主要来源于德阳—安岳台内裂陷内发育的巨厚下寒武统筇竹寺组优质烃源岩,部分来源于中二叠统。     

贵州兴义雄武背斜菁角地区龙潭组含铀砂岩地球化学特征及其意义

菁角地处于兴义市雄武背斜核部南东翼南西段,大地构造位置位于扬子板块与华南板块的结合部.前人主要对该地区的金矿进行了矿点地质特征、构造特征、矿体形态等方面的研究,但对岩石学特征、铀的赋存形式以及地球化学特征研究较少.本次研究利用TIMA扫面、显微镜下观察、地球化学分析等方法对矿石、围岩的岩石学特征、地球化学特征、风化作用和分选、源区岩石类型、铀的赋存形式等方面进行探究.TIMA扫面以及显微镜下观察的结果表明铀的赋存形式是以弥散状充填进黏土化(高岭石)裂隙中.菁脚地区地球化学分析显示,龙潭组砂岩中w(SiO2)为51.30％～91.55％,围岩主要类型为亚岩屑砂岩,矿石以及矿化岩石为岩屑砂屑岩,CIA(73.83～82.53)以及ICV指数表明矿石及矿化岩石较围岩成熟度高、风化程度强.测试样品均有较强的U正异常,含量为4.78～772.00×10-6,且U与∑REE,Sb元素呈现明显正相关,Zr与∑REE呈强的正相关(R=1).菁角地区铀的来源是热液在上升过程中萃取围岩中的铀,沿着层间构造破碎带充填进成熟度较高的黑色砂岩中富集而成,结合菁角地区岩石学特征、地球化学特征以及铀的赋存形式,推测菁脚金(铀)矿床为低温热液矿床.     

鄂西地区二叠系孤峰组—大隆组沉积演化及其页岩气地质意义

鄂西地区二叠系发育孤峰组、吴家坪组和大隆组三套黑色岩系,为页岩气探勘新主力层系,其沉积背景、沉积环境及时空分布却不尽一致.本次在前人的研究基础上,通过野外剖面和最新的钻井资料综合分析,对该地区二叠系孤峰组—大隆组沉积演化进行了深入解剖,并通过岩相古地理图约束了富有机质页岩的空间分布特征,旨在为鄂西地区二叠系页岩气地质调查和选区评价提供基础资料.研究认为,鄂西地区孤峰组主要发育盆地相碳质硅质泥岩,局部地区发育外缓坡相富有机质泥质灰岩;吴家坪组炭山湾段主要发育潮坪相泥质粉砂岩夹煤层,并在利川地区发育陆棚相的碳质硅质泥岩;吴家坪组灰岩段主要为内缓坡相的生屑泥晶灰岩.大隆组主要发育盆地相碳质硅质泥岩,其次为外缓坡相富有机质泥质灰岩,利川见天坝可见发育内缓坡边缘点礁.综合前人对各层位研究的页岩气参数认为,鄂西地区孤峰组和大隆组具有有机质含量高(＞2％)、厚度大(＞20 m)、脆性矿物含量高(＞60％)等形成页岩气的基本地质条件,深水盆地相为有利相带;吴家坪组炭山湾段潮坪相的黑色泥岩较薄(＜10 m),连续性差,但利川地区吴家坪组炭山湾段深水陆棚相黑色泥岩厚度较大(～30 m),为潜在的页岩气勘探区域.