陕北煤矿区地质环境保护与恢复治理措施——以神府矿区郭家湾煤矿为例

郭家湾煤矿地处神府矿区新民采区西北部,为生态环境脆弱区。井田七层煤三个煤组开采后引发地面塌陷、含水层疏干、土地结构变化等地质环境问题,严重制约了地方经济的发展。为了煤炭资源可持续发展,研究陕北煤矿区地质环境保护与恢复治理措施,以1∶10000野外详细调查为依据,首先进行现状评估,然后针对矿山工程建设可能遭受、加剧、引发的矿山地质环境问题进行预测评估,最后提出了以移民搬迁、回填裂缝、生态恢复、建立矿山地质环境监测体系等为主的防治措施,让煤矿开采与矿山地质环境问题恢复治理并行。旨为陕北地区乃至全国煤矿,在保护地质环境中开发利用矿产资源提供依据和示范。     

“平、剖面三维联动编辑”的实现途径

基于对平、剖面三维联动编辑的概念、动因的探讨及相关研究成果的认识,提出了平、剖面三维联动编辑的几何原理与实现途径,如:地质曲面的表达、基于等高线的曲面构建、剖面图的构建、以及平面图与剖面图的联动修改方法。并对三维地质建模的需求、矿产资源勘探应提交的三维地质模型、三维地质建模的数据标准以及广义的三维联动编辑等问题进行了延伸讨论。认为平、剖面三维联动编辑可能成为三维建模软件推广应用中的\"杀手级应用\"。     

黔西地区构造变形特征及其煤层气地质意义

黔西地区处于特提斯与滨太平洋两个构造域的交接地带,多期性质不同的构造作用形成了现今错综复杂的构造变形特征。根据构造变形的差异,可划分为织金-纳雍NE向构造变形区、水城-紫云NW向构造变形区和黔西南复杂构造变形区。在野外地质的基础上,结合微观变形特征和矿物流体包裹体测试分析,认为黔西地区构造变形属于上地壳低温-中低温环境下的脆性-脆韧性变形;由于黔西地区基底构造相对稳定,成煤期后断块内部变形较弱,煤储层形成了一定程度的构造裂隙,有助于渗透率的提高,煤层气勘探开发前景良好。     

矿井断层构造复杂程度的GIS与熵值耦合评价研究

基于GIS与熵值耦合理论的矿井断层构造复杂程度的综合评价方法,建立了断层构造的非线性特征值、断层规模指数、煤层底板倾角指数、断层断距指数等与矿井构造复杂程度相关的评价指标体系。并以河南某矿为例,对矿井断层构造复杂程度进行多因素评价综合分区。结果显示:该矿井构造以中等和简单为主;在构造简单-中等区,构造对煤层开采基本无影响,而在构造复杂区,断层可导致水文地质条件变得较为复杂,影响煤层安全开采。     

震源动力学破裂过程数值模拟研究

首先阐述了震源动力学过程研究的重要意义, 在此基础上, 研究了复杂的断层几何形态及介质模型对动力学破裂过程的影响, 并对常用的有限元方法、 离散元方法、 有限差分方法和边界积分方程方法等进行了相应介绍. 讨论了这些数值模拟方法各自的优缺点, 建议在方法的选择上应视具体问题及计算的精度而定. 最后对动力学数值模拟的关键部分, 滑动摩擦准则进行了论述. 常用的滑动摩擦准则有滑动弱化准则、 速率弱化准则和速率-状态依赖摩擦准则. 在单纯考虑某个地震的动力学破裂传播过程时, 滑动弱化准则较为常用, 其中滑动弱化距离的选取至关重要. 但若考虑整个地震循环, 速率-状态依赖摩擦准则更为合适.     

滇西弥渡盆地中晚更新世断陷特征及环境演化

为了解滇西弥渡盆地中晚更新世以来的断陷特征及环境演化,开展了弥渡盆地各级阶地沉积物的热释光测年、沉积相和孢粉的研究工作。通过野外调查发现弥渡盆地西侧至少发育5级阶地,对应于5次间歇断陷阶段,重点调查弥渡盆地西侧的奇家营Ⅰ级阶地、龙华寺Ⅲ级阶地、平安庄Ⅳ级阶地、大树坪Ⅴ级阶地。Ⅰ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级阶地热释光测年值分别为 200.48±22.05ka,239.06±26.30ka,320.85±35.29ka和 332.07±36.59ka。年代学分析结果表明: 滇西弥渡盆地的地貌格局形成约33万年来的间歇式断陷运动,而且表现出早期断陷速率快,晚期断陷速率减缓的趋势。从沉积特征分析: 早期沉积特征中出现半深湖沉积物,说明湖盆断陷速率相对较快,反映出该段时期程海断裂带南段的活动性相对较强; 晚期主要以湖泊近岸、浅湖为主,说明湖盆断陷速率相对较慢,反映出该段时期程海断裂带南段的活动性相对较弱。通过阶地堆积物沉积相和孢粉分析研究显示,更新世中晚期弥渡盆地沉积环境主要为山间盆地河湖环境,气候由凉爽湿润→温暖湿润→凉爽湿润转变的特点。弥渡盆地西缘、北缘发育较多洪积扇,洪积扇以线性排列,东缘洪积扇较少,多为单个扇体,说明盆地西、北侧断陷速率相对较快。盆地西侧的洪积扇,由北向南规模逐渐变小,堆积物由粗变细,扇面坡度由大变小,说明北段断陷运动较强。这一现象说明盆地近代具有向北掀斜的趋势。     

白马雪山冰川槽谷发育的形态特征及其影响因素探讨

白马雪山地处横断山脉腹地,对于重建西南季风影响区的环境变迁以及探讨冰川作用特点具有重要科学意义。这里保留着典型的晚第四纪冰川侵蚀地貌,其中冰川槽谷发育特征明显。本文运用抛物线形态参数、梯级宽深比、形态比率等定量分析冰川槽谷的研究方法,对保存在白马雪山主峰扎拉雀尼(5429m)东北坡的两条简单冰川槽谷的形态特征进行分析。采用7个典型剖面的形态特征参数与其他地区对比,探讨冰川槽谷发育的可能影响因素如水热条件、冰川性质、冰川规模、岩性特点、冰川作用时间等。结果显示: 白马雪山冰川槽谷抛物线形态参数b值为1.779,明显小于冰川性质相同的螺髻山(1.835),主要是由于区域降水条件的不同所造成的差异,而与冰川性质不同天山乌鲁木齐河源区(1.825)冰川槽谷的形态特征的差异,可能与冰川规模、作用时间以及岩性条件密切相关; 梯级宽深比中槽谷形态参数沿程变化可以反映冰川流动过程中的动力变化,梯级宽深比中的形态参数Af和Bf值最大处对应的谷肩位置接近雪线位置。根据槽谷谷肩的位置确定末次冰期早期/中期的雪线高度为4140m,这与用地貌法如冰斗底部高程法、侧碛堤最大高度法和冰川末端至冰斗后壁最大高度法等综合确定的雪线高度4092m基本一致。因此,在冰川槽谷发育的冰川作用区,用槽谷谷肩的海拔高度估算雪线高度可以成为一种比较可靠的确定古雪线方法; 白马雪山的冰川槽谷形态参数b-FR的特征表明,即使是海洋性冰川作用区也不符合Hiran和Aniya提出的山地冰川模式,但运用b-FR相关关系可以很好的反映冰川的侵蚀过程。白马雪山地区冰川侧蚀作用导致槽谷坡降值较小,底部较平坦宽阔,呈现出相对完整的U型形态。此外,用形态比率FR值也可以验证雪线的位置高度。     

关于黄河形成时代的一些认识

以黄河中游河套盆地-晋陕峡谷-三门峡盆地-三门峡峡谷-郑州邙山段黄河形成时代为主要研究内容,辅以黄河上游兴海盆地-共和盆地段黄河出现的时代来探讨统一黄河形成的时代。黄河上游兴海盆地共发育9级黄河阶地,ESR和OSL年代结果表明,最高三级阶地分别形成于200ka,100ka和80ka; 中游河套盆地普遍发育一套湖相沉积,其中盆地东南端托克托台地郝家窑剖面湖相沉积的亮度和烧失量数据呈现一致的由下向上波动上升变化趋势,反映沉积物碳酸盐含量在不断增高,湖水盐度在增大,可能指示了湖泊处于封闭的环境,OSL结果显示湖相沉积结束的年代在100ka前后; 三门峡盆地东端发育的最高黄河阶地年代为150ka,而指示古三门湖湖水外泄的河湖相白砂层结束时间是200ka。文章总结对比前人的研究成果,认为共和运动才是形成统一黄河的主因,尽管如此,上游兴海-共和河段及中游三门峡河段黄河(分别形成于200ka和200~150ka)出现要早于河套地区(100ka),而晋陕峡谷最晚贯通。也就是说,现今统一的黄河形成于100ka前后。     

晋陕峡谷北段保德-府谷地区唐县面上冲积物的特征及其地貌意义

晋陕峡谷是研究黄河演化的关键河段之一,许多学者对晋陕峡谷以及黄河的演化进行了研究,但还没有形成统一认识,特别是晋陕峡谷区唐县面上是否存在古黄河沉积物以及唐县面是否属于黄河阶地,学术界尚存在不同见解。本文以晋陕峡谷北段保德-府谷地区唐县期基岩侵蚀面上18个沉积剖面的野外观察为基础,在各露头剖面砾石层及现代黄河中采集21个样品进行砾石特征统计分析,结果表明:保德-府谷地区存在与现代黄河峡谷延伸方向一致的唐县期基岩宽谷,其形成时代至少在8.0Ma之前。唐县期宽谷底部各剖面砾石成分复杂性指数大多高于1.5,平均磨圆度接近2或在2以上,以次圆和圆为主,但磨圆度方差在0.5以上,砾石中远源组分比例大,具有长距离搬运和来源丰富的特征,由此推断该地区在中新世中期已经存在一条规模较大的河流,是现代黄河贯穿之前的一部分,即古黄河。晋陕峡谷的下切使唐县期宽谷高出现代河面约170m,成为该地段黄河的最高一级阶地。该地区红土层中下部的砾石透镜体,砾石成分简单,复杂性指数在1左右,磨圆普遍较差,除个别剖面,平均磨圆度都在1.5以下,以次棱角状为主,且不同砾石磨圆程度相差不大,磨圆度方差在0.32以下,具有近源堆积的特点,应该是来自河谷两侧支流的洪积物。     

陇西黄土高原东南部地区末次冰期以来C3/C4植物相对丰度变化及其区域性剖面的对比研究

相对黄土高原东部地区而言,处于六盘山以西的陇西黄土高原,其末次冰期以来陆地生态系统中C3/C4植物相对丰度变化的研究,不仅已开展研究工作的剖面数量相对较少,所得到的结果也不如黄土高原东部地区那样一致。本文对陇西黄土高原东南部边缘区的张家川剖面末次冰期以来的黄土/古土壤地层进行总有机质碳同位素的分析测试,得到的结果表明该剖面全新世古土壤的总有机质碳同位素相对末次冰期马兰黄土更为偏正,这一结果与黄土高原东部地区数个剖面的研究结果是一致的,表明该区域末次冰期向全新世转化过程中,C4植物相对丰度有一定程度的上升。进一步将张家川剖面的研究结果与陇西黄土高原其他几个研究剖面进行了对比,发现陇西黄土高原末次冰期以来陆地生态系统中C3/C4植物相对丰度变化情况要比黄土高原东部地区更加复杂,很可能在该区域内部还存在一些地区之间的差异,该区域东部和南部地区全新世相对于末次冰期C4植物相对丰度有一定程度的增加,而该区域西北部地区则很可能末次冰期至全新世都以C3植物占绝对优势。由于大量现代C3植物的研究结果表明,其碳同位素组成的变化主要响应于降水量的变化,因此,来源于C3植物为绝对优势植被的黄土有机质碳同位素很可能是一个潜在的古降水量的指示器,陇西黄土高原黄土/古土壤序列的有机碳同位素研究还值得进一步加强。