辽河油田曙一区杜84块兴隆台油层构造应力场研究

根据辽河油田已有地层、构造资料，研究了杜84块构造格架、主要断裂特点，在此基础上,建立了构造应力场模拟的三维地质模型，用3D-σ软件进行了构造应力场三维有限元模拟研究。其结果表明，杜84块油层受构造应力状态为最大和中间主应力近水平，最小主应力垂直。在此应力场作用下，区内断层运动方式为正断兼水平扭动。三维有限元模拟计算结果表明，沿断层带均发生压应力和剪应力集中现象,从而有利于断层发生扭张性运动。位移分析表明，有明显的呈阶梯状组合的正断位移。据破坏率分析，在现有应力场作用下，油层所在岩体局部会产生裂缝。     

集聚型空间点模式结构信息提取研究

空间点模式是一个2维离散点集,点集中的每一个元素代表地球表面一个点状目标的空间位置。当2维离散点集具有集聚特征时,称其为集聚型空间点模式,它与空间聚类、制图综合和空间分析的许多具体应用紧密相关。如何提取集聚型空间点模式的结构信息(集聚子群的个数和对应的集聚中心)是其中尚未彻底解决的问题。作者以几何概率为理论基础,提出测度正方形区域内2维离散点集分布特征的H函数并推导其解析表达式,运用H函数设计和实现了集聚型2维离散点集结构信息提取的通用算法。利用该算法处理一个由居民地坐标数据得到的具有集聚特征的空间点模式,提取出其结构信息并进行可视表达。分别以该空间点模式中的各离散点为顶点和发生元生成Delaunay三角网和Voronoi图,在Delaunay三角网中保留面积最小的前1/10、前1/100三角形的顶点,在Voronoi图中保留面积最小的前1/10、前1/100邻近多边形的发生元,将可视表达的点集结构信息分别与依据Delaunay三角网和Voronoi图得到的结果进行对比分析。结果表明,运用H函数能够有效地提取出集聚型空间点模式的全局性结构信息,而Delaunay三角网和Voronoi图虽然能够反映其局部密度,但在提取全局结构信息时存在局限性。     

水面菲涅尔反射对~761 nm叶绿素荧光估算的影响

叶绿素荧光是光合作用的有效探针,可用于海洋浮游植物的监测与定量评估。太阳诱导叶绿素荧光覆盖可见光—近红外650—800 nm,在～685 nm与～740 nm表现出两个形态不同的荧光峰特征。基于～685 nm荧光峰的叶绿素浓度反演算法较为成熟,但在高悬浮物和高叶绿素浓度的水体中,算法的有效性不足。基于叶绿素荧光在氧气吸收谱段(O2-A)的填充作用,水体遥感反射率光谱～761 nm峰值中包含有太阳诱导叶绿素荧光信号,能用于水体叶绿素浓度的估算,但该反射峰形态特征还取决于传感器的光谱分辨率。本研究基于不同光谱分辨率的大气吸收谱线特征,模拟了水体遥感反射率光谱(750—775 nm)上太阳诱导叶绿素荧光的信号响应特征;分析了利用遥感反射率(～761 nm)计算叶绿素荧光的原理,阐明了不同光谱分辨率条件下水体叶绿素荧光信号在反射光谱上的形态变化规律。采用水面以上测量法获取的离水光谱辐亮度,包含了水面的菲涅尔反射信号,由于真实的菲涅尔系数难以准确测量,这给基于～761 nm处遥感反射率峰值的荧光信号估算带来不确定性影响。研究表明,假定菲涅尔系数为0时,虽然～761 nm叶绿素荧光信号与其浓度具有较好的线性统计关系,但却带来较大的不确定性;这种不确定的影响,在低浓度叶绿素水体中表现明显,在高浓度叶绿素水体中,影响相对较小;准确估算菲涅尔系数,有助于减少这种不确定性影响。对基于遥感反射率～761 nm叶绿素荧光信号的深入探讨,将能推动未来水体叶绿素荧光的识别与利用。     

张家口—渤海地震带岩石圈磁场时空变化特征

利用2016—2018年3期华北地区流动地磁矢量原始测量资料, 经数据计算获得2期华北地区和张家口—渤海地震活动带及邻区岩石圈磁场时空变化模型。 研究结果显示: 张家口—渤海地震带岩石圈磁场变化空间分布不均匀, 具有明显的分区特征, 在张家口段(西段)与北京段(中西段)分界处和北京段(中西段)与唐山段(中东段)分界处岩石圈磁场各要素具有明显的异常变化, 如水平矢量存在转向和幅值变化, 磁偏角与磁倾角具有正负异常高梯度带的特征, 这与张家口—渤海地震带构造分段性特征密切相关。 张家口—渤海地震带位于燕山块体与华北平原块体之间, 两者运动的平动速率之差是张家口—渤海地震带左旋走滑的直接动力来源, 而各断裂带左旋走滑速率之差很可能是岩石圈磁场空间变化分段性分布的主要原因。     

培养德识双馨的国家栋梁之才：《普通地质学》课程教学有感

《普通地质学》是引领新生进入地学殿堂、了解地球科学知识的一门专业启蒙课,也是新形势下地学通识教育中的一门基础理论课。其内容涉及地质学全部基础知识中的最必要部分,具有衔接和统领地学各门专业基础知识的特点。根据多年教学体会,笔者认为在精英教育与通才教育并举的新形势下,必须心系学生,与时俱进,转变教育理念,优化集课堂、实验、野外教学为一体的教学体系,推进教学内容的改革与建设,摈弃不适应时代发展与国家需求的教育模式,采用现代化的教学方法和教育技术;对学生开展基础理论传授、专业基础技能训练、创新科研培育的系统教育,拓宽学生的专业知识面,激发学生专业兴趣和创造性思维。在传授科学知识的同时,目标明确地开展思政教育,引导学生认清学问与道德的关系,建立德识双馨的价值取向,提高基础地质课程教学质量和学生的综合素质,促进教学改革,为国家培养五育兼备的优秀人才。     

Extensional Setting of Hainan Island in Mesoproterozoic: Evidence from Granitic Intrusions in the Baoban Group

The Mesoproterozoic Baoban Group is the oldest basement in Hainan Island and has played an important role in Columbia (Nuna) supercontinent reconstructions. The Mesoproterozoic granitic intrusions in the Baoban Group are the most widely-exposed Precambrian magmatic rocks and are the key to understanding the tectonic settings of Hainan Island and its relationship with the South China Block and the Columbia supercontinent. New LA-ICP-MS zircon U-Pb dating on three mylonitic granite samples from the Tuwaishan and Baoban areas yield ages ranging from 1447 Ma to 1437 Ma, representing the absolute timing of the emplacement of the granitic intrusions. Combined with previously published geochronological data for rocks from the Baoban Group and regional mafic intrusions, it is concluded that the Baoban Group formed at 1460–1430 Ma, coeval with the emplacement of the granitic and mafic intrusions. New in-situ zircon Lu-Hf isotope analyses for the three mylonitic granite samples yielded positive εHf(t) values, ranging from +0.49 to +8.27, with model ages (TCDM) ranging from 2181 Ma to 1687 Ma, suggesting that the granitic intrusions originated from a mixed source of Paleoproterozoic crust with juvenile crust. New zircon trace element data show characteristics of high Th/U values of 0.24–1.50, steep slopes from LREE to HREE and negative Pr, Eu anomalies with positive Ce, Sm anomalies, representing typical magmatic zircons formed in continental crust. Compared with available magmatic and detrital zircon ages from Precambrian rocks in the Cathaysia Block, Yangtze Block and western Laurentia, it is inferred that Hainan Island was separated from both the Cathaysia Block and the Yangtze Block, instead being connected with western Laurentia in the Columbia supercontinent. Considering the decreasing tendency of basin deposition time along the western margin of Laurentia, it is proposed that Hainan Island was located to the north or northwest of the Belt-Purcell Supergroup, along the western margin of Laurentia, during the breakup of the Columbia supercontinent.     

基于扩展有限元分析的页岩水力压裂裂缝扩展规律探究

水力压裂是开采地下页岩气资源的有效技术手段,探究页岩水力压裂裂缝的扩展规律,可为页岩气的高效开采提供科学的指导依据。通过运用大型有限元软件ABAQUS中的扩展有限元模块,针对不同地应力差工况条件下均质页岩中初始裂缝的位置、方位角、数量和含层理页岩中层理的构造方向、内部倾角、岩性对水力裂缝扩展的影响进行探究。结果表明：对于垂向扩展的水力裂缝,水平主应力增大使裂缝更不易扩展,裂缝扩展长度减小、起裂压力增大;在注液体积流量相同时,向初始裂缝两端同时起裂所形成的水力裂缝长度大于仅向一侧起裂;当初始裂缝处于页岩中部且呈45°方向时,裂缝会向最大水平主应力方向偏转,且偏转程度随最大水平主应力的增大而增大;分时多簇压裂时,裂缝间的扩展会相互干扰,且会较大地影响裂缝扩展的形态和起裂压力,但对裂缝注液点裂缝宽度的影响较小;对于含水平和竖直构造层理的页岩,改变层理内部倾角,水力裂缝会出现不同程度偏转,且其偏转程度随着层理内部倾角的增大而减小;对于含45°方向构造层理的页岩,水力裂缝在层理分别为砂岩、煤岩和泥岩中的偏转程度依次增大,且裂缝偏移比随着最大水平主应力的增大而增大。     

基于CT三维重建的注水煤岩体裂隙扩展规律研究

针对煤层注水防尘过程中注水压力设置不合理、注水渗流效果差等问题,采用CT扫描技术与RFPA软件相结合的方法,构建了可以表征注水煤岩体内部孔裂隙结构的三维细观非均匀渗流损伤数值模型。通过对经过CT三维重构的煤岩模型进行不同注水压力的渗流损伤模拟,研究了煤层注水压力对煤样的渗流破坏、渗透率演化及声发射特性变化的影响;并通过对重构的煤岩模型进行缩放处理,研究了煤岩尺寸对煤样的渗流破坏和声发射变化的影响。研究结果表明：在煤样微观裂隙扩展过程中,随着注水压力的递增,煤样损伤单元数、渗流运动的渗流场分布范围、渗透率、声发射数目和能量总体呈上升趋势,局部范围内有波动发生,发生波动的原因是由于渗流运动的渗流场与煤样裂隙内部应力场发生临界反应,致使煤样破坏单元位置发生改变;煤样渗透率由3.82×10−5 μm2上升至0.314 μm2,孔隙率由5.45%上升至48.45%,揭示了煤岩体裂隙总体上随注水压力增大而不断扩展贯通,局部上随注水压力增大而扩展趋势有所下降的影响规律;随着煤样尺寸的增加,注水破坏后煤样的孔隙率呈现先下降后逐渐平稳的趋势,声发射特性变化趋势正好与之相反,表明煤样的尺寸对注水煤岩渗流破坏有显著影响,但当煤样尺寸超过40 mm时,煤样尺寸对注水煤岩渗流破坏的影响趋于稳定。CT扫描技术与RFPA软件相结合的方法能够有效模拟注水煤岩的裂隙渗流扩展行为。     

基于机器学习的表层土壤成矿元素空间预测: 以稀有金属铷元素为例

近些年随着土地质量地球化学调查工作的开展,获取了大量表层土壤样品数据。然而,这些数据也存在一个明显的缺陷,即1∶50 000大比例尺表层土壤数据往往缺少成矿元素。鉴于土壤成矿元素含量对于矿产资源勘查的重要指示作用,尝试基于现有数据对大比例尺表层土壤成矿元素含量提供一个补全方案。以稀有金属铷元素为例,采用随机森林算法把同一区域2 548组1∶250 000小比例尺表层土壤数据按照8∶2的比例随机分为两组,用80%的数据进行训练建模,20%的数据对模型进行验证。采用变量重要性度量排序和构建学习曲线的组合方法优选了8种元素(K、B、Ni、V、Zn、As、Co、Cu)作为预测变量,模型对训练数据和测试数据的拟合优度R²分别达到0.983 2和0.895 6,说明预测变量的优选方法是有效的。随后将1∶50 000表层土壤的上述预测变量数据作为输入变量导入模型中,得到预测的Rb元素含量,预测结果比较符合实际特征。本研究表明将大数据机器学习随机森林算法引入表层土壤地球化学元素含量空间定量预测具有可行性,可进一步拓展土地质量地球化学数据的服务应用维度。     

东疆二叠纪镁铁-超镁铁岩体中辉石的成分特征及其对成岩和Ni-Cu成矿的指示

新疆东部早二叠世镁铁-超镁铁岩体主要分布在天山东段觉罗塔格构造带、中天山地块和北山地区,与这类岩体相关的Ni-Cu矿床主要产出在觉罗塔格带和中天山地区,北山目前并未发现典型Ni-Cu矿床。这些岩体中的斜方辉石主要为古铜辉石,少量为紫苏辉石;单斜辉石属透辉石、次透辉石或普通辉石。矿物成分系统变化显示橄榄石Fo值北山最高、觉罗塔格带到中天山逐次降低的特点,橄榄石Fo值在78~86和Ni含量低于1800×10-6范围内更有利于Cu-Ni成矿;斜方辉石En端元和单斜辉石Wo端元极差值也显示北山最高、觉罗塔格带和中天山较低的规律,且相对小的极差值更有利于成矿。单斜辉石AlⅣ/AlⅥ比值结果显示北山岩体在矿物结晶过程中压力较低,硫溶解度较大,可能是其矿化程度弱于觉罗塔格带和中天山的一个重要因素。觉罗塔格带、中天山和北山镁铁-超镁铁质岩体的母岩浆为非碱性系列、大陆拉斑玄武质岩浆。根据北山和觉罗塔格带岩体单斜辉石微量元素成分估算的母岩浆具有LREE富集以及Nb、Ta、Zr、Hf负异常的特征,指示出两者源区为受俯冲板片交代的地幔,且坡北源区俯冲交代程度更低。觉罗塔格带和中天山单斜辉石Alz vs.Ti显示裂谷堆晶趋势向弧堆晶趋势演化,而北山单斜辉石Alz vs.Ti则显示明显的裂谷堆晶趋势,这说明俯冲交代作用在觉罗塔格带和中天山地区表现的更为强烈。北山镁铁-超镁铁岩体中发现单斜辉石Ti的高异常及矿物温压计算结果显示,表明北山地区具有比觉罗塔格带和中天山更高的岩浆温度,这可能与塔里木二叠纪地幔柱的活动有关。