水位波动下包气带透镜体影响LNAPL迁移的数值模拟研究

轻质非水相液体（LNAPLs）在土壤包气带中具有多相态特征,非均质性、地下水位波动等因素将显著增加包气带内LNAPLs污染的复杂程度。已有研究多关注于揭示包气带内自由相LNAPLs的污染过程,少有更为深入地探究水位波动时非均质结构对LNAPLs迁移及各相态分布规律的影响。基于TOUGH2程序构建包气带多相流数值模型,以揭示透镜体结构与地下水位波动共同作用下LNAPLs迁移过程及相态分布。研究结果表明:（1）含水率变化是LNAPLs迁移分布的主要控制因素,包气带内受透镜体介质岩性、水位波动影响所呈现的含水率变化直接控制LNAPLs迁移规律及分布特征;（2）水位恒定时,细砂透镜体使LNAPL呈“蓄积穿透-横向扩展-绕流”迁移,粗砂透镜体则是LNAPL垂向迁移的“优势通道”,水位波动引起的细砂透镜体含水率变化使“绕流”显著增强,粗砂透镜体则进一步呈现“优势空间”作用;（3）水位恒定时,细砂透镜体模型中LNAPL滞留于透镜体内部,粗砂模型中LNAPL则集中于透镜体下方,水位波动下透镜体附近LNAPL分布范围扩展,两模型LNAPL分布面积较水位恒定时分别增大51%、63%;（4）两模型中LNAPL挥发通量均呈“先减小-后增大”规律,并受LNAPL-气体接触条件及LNAPL分布状况共同作用,水位波动打破三相平衡状态,主要表现为水位抬升阶段LNAPL挥发增强,此时两模型中平均挥发量较水位恒定时增大124%～126%。研究为非均质石油污染场地中的LNAPL污染过程认识提供了科学的理论依据。     

岩浆型Ni—Cu—PGE硫化物矿床研究现状及进展

岩浆型Ni—Cu—PGE(platinum group elements,铂族元素)硫化物矿床是重要的铜镍矿床类型,探讨该类型矿床产出环境,成矿作用,矿床成因机制具有重要意义。本文通过对该类型矿床时空分布规律,矿床成矿过程,成矿理论,勘查技术等方面入手,搜集大量资料,综述该类型矿床在成岩成矿年代学、地球化学特征、矿床形态、成矿理论和成矿判别标志等方面的研究现状,结果表明:岩浆型Ni—Cu—PGE硫化物矿床在容矿岩石、成矿作用方式或主要金属组份、成矿构造环境等特点具有不同分类方式,并且硫化物(矿层)的分布都具有重力分异的特点;在时空分布规律方面国外Ni—Cu—PGE硫化物矿床主要形成时间是在中元古代以前,而中国主要形成时间是在中元古代以后;其中早古生代晚期(390~430 Ma)的该类矿床目前仅发现于中国,以夏日哈木超大型矿床为代表;成矿模式存在"岩浆通道成矿"和"小岩体成大矿"之争,二者在成矿位置、岩浆上侵方式、外来地壳硫的加入存在差异;依据全岩m/f与Mg~#比值判定岩体含矿性,结合铂族比值、磁铁矿的(Ni+Cr)/(Si+Mg)比值、磁铁矿Ti含量等可作为该类型矿床勘查评价的重要参考指标。     

快速城市化的空间过程检测与动态机制分析

监测并理解建成区扩张有助于管理城市发展。针对城市建成区提取与其空间扩张驱动力分析存在的困难,提出集遥感信息提取与驱动力分析于一体的技术框架,利用面向对象分类技术提取建成区,采用扩张指标分析城市扩张过程,使用随机森林回归分析城市扩张驱动因素。结果表明,研究区在最近25年里建成区的扩张存在时空差异,研究期内城市扩张主要受社会经济因素和邻域因素驱动,其主导驱动力随时间的推移而演变。     

淮北芦岭煤矿煤层顶板水平井煤层气抽采效果分析

淮北芦岭煤矿为高瓦斯突出矿井,煤层碎软低渗,瓦斯抽采困难。应用“十二五”期间开发的紧邻煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采技术,试验井已取得产气突破。为了深入分析评价地面煤层气抽采对煤矿瓦斯灾害的防治效果,基于目标煤层特征,分析煤层顶板水平井的产气规律,利用产能数值模拟技术,对生产井数据进行了历史拟合,在此基础上,进行水平井产能预测,分析水平井抽采过程中煤层气含量和储层压力变化趋势。结果表明:水平井抽采影响范围主要为裂缝和近井筒区域,井筒-裂缝系统外部区域受影响较小;水平井影响范围随抽采时间的延长逐渐增大,预测1、3、5、8、10 a的影响面积分别为0.113、0.193、0.242、0.311、0.350 km2;随着水平井抽采时间的延长,剩余含气量和储层压力逐渐降低,预测水平井抽采5 a,水平井控制范围内瓦斯含量最低可降至2.86 m3/t,平均可降至4.2 m3/t,降低50.6%。储层压力最低可降至0.85 MPa,平均可降至2.30 MPa,降低66.2%。煤层顶板水平井技术对煤层气开发和瓦斯灾害防治效果显著,是实现碎软低渗煤层瓦斯地面预抽的有效手段。      

长白山新生代玄武岩中橄榄岩包体所揭示的岩石圈地幔特征

长白山地区位于华北克拉通东北部,广泛出露富含地幔橄榄岩包体的新生代玄武岩,为研究岩石圈地幔的性质和演化提供了优越条件。本文对长白山地区天池和龙岗新生代火山岩群中尖晶石相橄榄岩包体进行了岩石学、全岩主微量元素、矿物主量元素、单斜辉石微量元素和Sr-Nd-Hf同位素分析。研究结果表明,尖晶石相橄榄岩包体由二辉橄榄岩和少量的方辉橄榄岩组成,Mg#值为87.4～91.2,表现出新生饱满的特征,平衡温度为900～1100℃。橄榄石的Mg#值(%Fo)为85.6～91.3。单斜辉石包括四种类型:(1)轻稀土元素严重亏损型;(2)轻稀土元素亏损型;(3)向右微倾型和(4)"勺型"。单斜辉石表现出Sr同位素(87Sr/86Sr=0.702749～0.707276)整体亏损,部分样品富集的特征,单斜辉石的Nd-Hf同位素呈现出亏损特征(143Nd/144Nd=0.512886～0.51333、εHf=+17.7～+49.8)。长白山地区二辉和方辉橄榄岩分别经历了小于10%和略大于10%的部分熔融作用,并受到富水硅酸盐熔体的地幔交代作用。太平洋板块向西俯冲作用使得软流圈上涌并携带大量壳源物质进入地幔深部,与岩石圈地幔发生橄榄岩-熔体反应,形成了长白山地区不均一的岩石圈地幔,以新增生饱满地幔为主,夹有少量古老难熔岩石圈地幔碎片。     

自然空间查询语言解译机制研究

基于自然语言的空间查询语言是空间数据库和智能GIS的重要研究领域。针对空间查询语言的特殊性就基于自然语言的空间查询语言的解译机制进行了细致的研究。在空间目标名称库、空间词汇库、空间查询句型模板库、空间语料库、查询结果模板库等空间知识库的支持下,介绍了如何用最大匹配分词技术对空间查询语句进行分词;说明了利用空间查询句型模板库中的句型对查询语句进行句法分析,最终解译出空间查询目标和相应空间操作的过程;详细阐述了如何进一步将这些空间目标和空间操作转换成中间空间查询语句(即扩展空间数据类型和空间函数的SQL),并由关系数据库执行查询;最后就如何选择文字或图形两种语言形式进行查询结果表示做了说明。     

自然空间查询语言解译机制研究

基于自然语言的空间查询语言是空间数据库和智能GIS的重要研究领域.针对空间查询语言的特殊性就基于自然语言的空间查询语言的解译机制进行了细致的研究.在空间目标名称库、空间词汇库、空间查询句型模板库、空间语料库、查询结果模板库等空间知识库的支持下,介绍了如何用最大匹配分词技术对空间查询语句进行分词;说明了利用空间查询句型模板库中的句型对查询语句进行句法分析,最终解译出空间查询目标和相应空间操作的过程;详细阐述了如何进一步将这些空间目标和空间操作转换成中间空间查询语句(即扩展空间数据类型和空间函数的SQL),并由关系数据库执行查询;最后就如何选择文字或图形两种语言形式进行查询结果表示做了说明.     

淮南采煤沉陷区积水来源的氢氧稳定同位素证据

淮南是我国东部重要的能源基地,由于长期地下采煤,地表形成大面积的采煤沉陷区并积水,造成严重地质灾害。针对于此,部分学者提出利用采煤沉陷区建立"平原水库"解决周边地区干旱年份农田缺水问题的设想。然而,一方面,由于煤层上覆几百米厚的新生代沉积,采煤塌陷形成的沉陷裂隙是否沟通了不同含水层之间的水力联系,并因此改变了这个地区的地下水系统,成为区域水资源评价需要了解的一个重要科学问题;另一方面,建立"平原水库"需要有稳定的补给水源,采煤形成的沉陷裂隙如果沟通了地下不同深度含水层的水力联系,是否使地下水成为塌陷区除降雨外的重要补给来源,这就成为评价"平原水库"水资源潜力的重要参考依据。氢氧稳定同位素是示踪天然水体水来源的重要手段,笔者在淮南矿区采集了旱季和雨季的浅层地下水、河水、雨水、沉陷区的积水等不同水体的水样23件,分析了其氢氧稳定同位素组成并与深层地下水进行对比。结果表明:雨季和旱季,该地区采煤沉陷区积水的氢氧稳定同位素组成都非常接近大气降水的氢氧稳定同位素组成,而与深层地下水的氢氧稳定同位素组成相差较大,说明采煤沉陷区的积水来源主要是大气降水补给。采煤沉陷区的沉陷裂隙贯穿了整个新生代地层,使地表水发生下渗与在深部与深层地下水发生不同程度的混合,而深层地下水尚不是"平原水库"的稳定补给源。     

大洋有孔虫中硼同位素研究与大气pCO2的重建

大气二氧化碳浓度(pCO2)的变化在全球气候演化中起着重要的调节作用,重建古大气pCO2的变化历史,有助于预测和研究未来的全球气候变化。大洋有孔虫中的硼同位素比值能够反映海水酸碱度的变化,从而为重建大气二氧化碳浓度的变化历史提供了一种新的手段。文中首先简要回顾硼同位素的研究现状,利用硼同位素重建大气二氧化碳浓度变化的原理依据,在此基础上,测试分析了西赤道太平洋806孔全新世和末次冰期最盛期Globigerinoides ruber样品中的硼同位素,得到该地区全新世和末次冰期最盛期大气二氧化碳体积分数分别为(276.7±24)×10-6(2s.d.)和(178.4±16)×10-6(2s.d.),与极地冰心记录吻合得很好。大洋有孔虫中的硼同位素是一个非常有潜力的古海水酸碱度替代指标。     

基于重力剖面的长白山天池火山地壳岩浆囊建模

长白山天池火山是中国最具潜在喷发危险的多成因复式火山,在近2000年来,曾经发生过世界上最大规模的喷发。为了进一步研究长白山天池火山的潜在危险,有必要研究火山的岩浆囊位置和分布。为此,在长白山天池火山开展了一条南北方向的重力剖面测量。结合前人工作,如地震勘探P波速度反演和大地电磁测深（MT）电阻率反演,以及地质信息,采用人机交互的形式,建立了一条长约150km的密度模型。从建模结果图中可以发现：（1）长白山天池下方存在地壳岩浆囊;（2）长白山天池北坡地壳存在一个高阻、低密度体,深度在7~15km,距离天池2~10km,可能是富含气体的岩浆囊;（3）在南坡和北坡大约3km深度处普遍存在一个岩浆岩层;（4）在天池下存在一个已经塌陷堵塞的火山颈。