污染泥堆场处置中自重固结与污染物迁移的耦合分析

基于一维固结方程和对流-弥散方程,提出了一种用于污染泥堆场处置中自重固结与污染物迁移耦合问题的求解方法,其中,自重固结方程由解析解直接求解,污染物迁移方程由显示差分法求解。在自重固结方面,新方法可考虑线性的压缩关系和渗透关系;在污染物迁移方面,新方法能够考虑对流、扩散、机械弥散、线性和非线性吸附以及孔隙率相依的有效扩散系数。新方法与CST1数值模型进行了对比,验证了新方法的正确性。基于所提出的解,分析了固结效应、压缩系数、渗透系数和污染物初始分布形式对污染物在淤泥中迁移过程的影响。计算结果表明:固结效应、压缩性、渗透性和污染物的初始分布形式对污染物的迁移过程有着显著的影响;固结效应能显著地加速污染物的流出;土体的压缩系数越大其污染物累计流出质量越大;土体的渗透系数越大其污染物累计流出质量越大;污染物的初始分布形式对污染物的流出速率影响较大。     

砂土微观结构样品制备技术及量化方法研究

土体的微观结构是决定其工程特性的重要内在因素,但对于砂土而言,如何制备适合微观分析的样品以及快速准确量化结构参数一直面临诸多挑战。为此,提出一种真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术,该技术可在有效去除土样水分的同时保持样品原状结构不被扰动,并可用于后续加工处理。针对不同粒度的砂土样品,分别使用扫描电子显微镜和光学显微镜对制备的试样进行观察,基于自主研发的土体微观结构定量分析系统SMAS对拍摄的照片进行精细量化分析,提出了由土颗粒数量、颗粒周长、表观孔隙率、形状系数、等效直径、分形维数和形态比等参数构成的量度指标体系对砂土样品微观结构特征进行定量评价。研究结果表明：提出的真空冷冻干燥?注胶相结合的砂土样品制备技术具有操作简单、稳定可靠等特点,能有效维持砂土的原状结构;比较而言,扫描电镜更适用于粉细砂的微观结构分析,而光学显微镜更适用于中粗砂的微观结构分析;SMAS能有效识别微观结构图像中的土颗粒及孔隙,为定量分析砂土或其他土体的微观结构特征提供了高效的工具。     

渤海海峡BHS01孔沉积物磁性地层学研究

磁性地层学研究是建立渤海地区第四纪沉积序列地层年代框架的主要技术手段之一。通过对渤海海峡地区BHS01孔(孔深121.3 m)进行详细的磁性地层学研究,结果表明:BHS01孔岩心记录了布容(Brunhes)正极性时至松山(Matuyama)负极性时底部,包括贾拉米洛(Jaramillo)和奥尔都维(Olduvai)正极性亚时。早、中更新世界线即布容(Brunhes)正极性时/松山(Matuyama)负极性时界限(B/M)深度位于该钻孔的46.4 m处。根据沉积速率,推测钻孔底部121.3 m处的年龄约2.25 Ma。综合沉积物的岩性、磁性及沉积速率变化特征,将BHS01孔沉积物记录的区域沉积过程自下而上划分为3个阶段:阶段Ⅰ(2.25～1.46 Ma)以河流相沉积为主;阶段Ⅱ(1.46～0.78 Ma)为稳定的湖泊相沉积;阶段Ⅲ(0.78～0 Ma)发育海陆交互相沉积。这一研究为该钻孔提供了可靠的年代标尺,为渤海海峡及邻区第四纪地层的划分对比和沉积演化过程提供了新的依据。     

High‐precision Dating and Geological Significance of Chang 7 Tuff Zircon of the Triassic Yanchang Formation,Ordos Basin in Central China

The Ordos Basin, as the second largest petroliferous basin of China, contains abundant oil and gas resources, oil shale, and sandstone-type uranium mineral resources. Chang 7 shale is not only the major source rock of the Mesozoic petroliferous system of the Basin, but is also crucial in determining the space-time distribution relationship of the shale section for the effective exploration and development of the Basin's oil and gas resources. To obtain a highly precise age of the shale development section, we collected tuff samples from the top and bottom profile of the Chang 7 Member, Yishi Village, Yaoqu Town, Tongchuan District, on the southern margin of the Ordos Basin and performed high-precision chemical abrasion(CA)–isotope dilution(ID)–thermal ionization mass spectrometry(TIMS) zircon U-Pb dating on the basis of extensive laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry(LA-ICP-MS) zircon U-Pb dating data. Our results show the precise ages of the top and bottom zircon in the Chang 7 shale to be 241.06±0.12 Ma and 241.558±0.093 Ma, respectively. We first obtained Chang 7 age data with Grade 0.1-Ma precision and then determined the age of the shale development in the Chang 7 Member to be the early-Middle Triassic Ladinian. This result is supported by paleontological evidence. The deposition duration of the Chang 7 shale is 0.5 Ma with an average deposition rate of the shale section being 5.3 cm/ka. Our research results provide time scale and basic data for further investigation of the basin–mountain coupling relation of the shale section, the sedimentary environment and volcanic ash and organic-matter-rich shale development relation, and the organism break-out and organic-matter enrichment mechanism.     

西藏东巧蛇绿岩中玄武质岩石成因和构造背景探讨

蛇绿岩记录了大洋裂解、俯冲消减和大陆增生的一系列过程,西藏北部班公湖-怒江缝合带中的蛇绿岩记录了青藏高原的地体拼合和隆升历史。班公湖-怒江缝合带中段的东巧蛇绿岩十分发育,地表出露较好,主要由地幔橄榄岩、堆晶杂岩、辉长辉绿岩和玄武岩组成。玄武岩呈多个露头产出,每个露头从十几平方米至数十平方米不等,辉绿岩呈脉状(或岩墙)产在玄武岩中。本文对东巧西出露的玄武岩和辉绿岩开展了详细的野外地质考察和室内岩相学、年代学和地球化学研究分析,探讨了该蛇绿岩的成因以及形成背景。研究表明,辉绿岩和玄武岩属低钾拉斑系列和钙碱性系列。辉绿岩轻稀土含量略高于N-MORB,兼具IAT和N-MORB的特征;玄武岩轻稀土相比重稀土稍富集,具有E-MORB的特征。样品的Nb/U值(30～48)均大于地壳平均值(10)以及(Th/Nb)N值(0.58～0.86)均小于1,表明岩石未遭受地壳混染。辉绿岩和玄武岩3个样品的锆石U-Pb年龄值均显示较大的变化区间,结合前人班怒带蛇绿岩年代学的研究成果,将其分为三组,第一组(156～239Ma)代表蛇绿岩自身的年龄,第二组(37～141Ma)为晚于蛇绿岩形成的年龄段,推测其为后期的岩浆事件成因,第三组(277～2454Ma)为早于蛇绿岩形成的年龄,推测其成因为原始地幔中残留的早期俯冲板片所携带的地壳中的锆石。通过岩石地球化学成分对比研究,认为辉绿岩和玄武岩为弧后盆地玄武岩(BABB)。结合前人地幔橄榄岩的研究,本文认为东巧玄武质岩石形成于俯冲带(SSZ)的弧后盆地扩张时期,并受到俯冲带流体不同程度的影响。     

陕西岐山蓟县系碳氧同位素特征及其古环境意义

陕西岐山二郎沟蓟县系剖面位于华北克拉通南缘,发育一套浅海相碳酸盐岩,自下而上出露龙家园组和巡检司组。两个岩组共采集、测试了碳、氧同位素样品184件,结果显示δ13 C值落在-1.747‰～1.144‰之间,总体上较稳定,平均值为-0.523‰;δ~(18)O值整体在-8.662‰～-2.540‰之间,大部分落在-5.5‰至-3‰,平均值为-4.469‰,低幅高频振荡。碳同位素旋回性较明显,可以进一步划分出4个旋回。碳、氧同位素曲线与燕山地区蓟县系已有研究结果相似性较高,其中,巡检司组近顶部出现的约为2‰的负偏事件,可大致对应于蓟县剖面雾迷山组顶部至洪水庄组的负偏事件。碳同位素的升降趋势及藻类数量(叠层石)丰度变化表明当时海平面在不断变化。此外,二郎沟剖面研究结果还与俄罗斯南乌拉尔阿孜瓦尔组以及加拿大霍恩比湾群的碳、氧同位素曲线也颇为相近,符合全球中元古代碳同位素组成特别稳定的特征,是对全球统一的古海洋背景的响应。     

重庆南川三泉奥陶系宝塔组碳同位素特征及地层对比

对重庆市南川区三泉镇宝塔组进行连续而高密度的碳、氧同位素和牙形刺采样与分析。分析结果显示,碳同位素值及曲线形态与晚奥陶世凯迪期碳同位素正漂移事件Gutternberg Inorganic Carbon Excursion (GICE)一致,并显示出的三个次级峰值。宝塔组自下而上发育牙形刺:Protopangerodus insculptus带和Hamarodus brevirameus带。通过与四川盆地及周缘地区其他剖面宝塔组碳同位素曲线的对比,发现GICE事件在不同剖面发育程度不完全一致,南部发育较北部更全,宝塔组起始沉积时间有差异。通过与湖北、安徽、塔里木盆地、北美和瑞典地区的对比,认为中扬子地区宝塔组可能发育不完全;塔里木盆地其浪组与四川盆地宝塔组可对比;再次证实GICE事件具有全球性属性,其多次波动的特征可能与地球古海洋环境变化和奥陶纪生物大辐射有密切关系。     

临汾—运城盆地上古生界演化、改造及油气资源潜力分析

临汾—运城盆地位于山西省中南部,属新生代汾渭地堑系的一部分。以往勘探表明,该地区新生界缺乏有效烃源岩和有利生油条件,油气资源潜力不容乐观。但近年来邻区鄂尔多斯盆地、沁水盆地等上古生界天然气勘探的持续突破,为该地区前新生界油气勘探提供了重要启示。本文通过地震、重磁资料解释,并结合近年来区内钻孔资料,较全面地刻画了盆地上古生界的赋存分布状况,指出石炭系—二叠系主要分布在临汾坳陷中—北部和峨嵋隆起区西北部。由周邻露头资料推测,该盆地上古生界煤系烃源岩较为发育,有机质达到中等—高成熟演化阶段。结合后期改造、埋藏史和生烃史模拟、保存条件分析等,认为盆地北部临汾凹陷为煤层气或常规天然气勘探的较有利选区。     

娘子关泉域岩溶水SO42-、δ34S特征及其环境意义

在分析区域地质、水文地质条件及水化学同位素的基础上,研究了山西娘子关泉域岩溶水的SO42-、硫同位素分布特征。研究表明:（1）泉域西北、西南地区岩溶水的SO42-主要来源于石膏的溶解;（2）泉域中部汇流区岩溶水的SO42-含量高而δ34S值低,其中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,这是因为温河、桃河及南川河沿岸的岩溶水接受了被矿坑水污染的河水的渗漏补给以及部分地区受到钻孔串层污染;（3）娘子关泉群中城西泉水中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,而五龙泉和集泉站水中的SO42-主要来源于石膏的溶解;（4）泉域东北部及东部河流沿岸以外的地区,岩溶水中的SO42-主要来源于大气降水、石膏溶解,并受到所处地层岩性的影响。