云南滇西地区早古生代增生杂岩的厘定及其洋壳俯冲消减作用——基于1∶5万文东幅地质调查的新认识

【研究目的】 澜沧岩群一直存在较大争议,查明澜沧岩群的物质组成、构造属性、时代及变质变形特征具有重要的意义,为进一步重建特提斯的时空格架提供重要的基础资料。【研究方法】 在1∶5万详细野外调查的基础上,系统开展LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学等综合研究。【研究结果】 查明了澜沧岩群的物质组成及变质变形特征,具有基质+块体的构造混杂岩特征,经历了3期变质变形,整体表现为逆冲推覆-增生造山的构造变形样式。通过碎屑锆石、变酸性岩锆石U-Pb年代学研究,结合已有的研究资料,厘定其形成时代为早古生代。澜沧岩群中高压变质岩的原岩具有岩浆弧、OIB和E-MORB的特征,说明澜沧岩群经历了深俯冲、增生造山作用过程。【结论】 结合区域已有的研究资料及本文研究成果,认为澜沧岩群不是基底岩系,而是昌宁—孟连原-古特提斯洋俯冲消减形成的早古生代增生杂岩。     

雄安新区地热水的化学场特征及影响因素分析

【研究目的】雄安新区地热水化学场特征及其影响因素对了解区域地热资源聚敛机制具有重要意义。【研究方法】在区内5个主要构造单元（容城凸起、牛驼镇凸起、霸县凹陷、保定凹陷和高阳低凸起）开展地热水水化学采样和测试分析工作。【研究结果】研究区内主要分布有砂岩热储和岩溶热储,水化学类型以Cl-Na型和Cl·HCO₃-Na为主。从浅入深,地热水TDS值呈增大趋势。自西向东,地热水TDS含量表现为增大的趋势,指示着地下水流向。受断裂带导水作用影响,部分深部雾迷山组与馆陶组地热水发生混合现象。雾迷山组岩溶热储地热水的变质系数和脱硫系数低,热储封闭性较好,处于相对还原状态,而馆陶组和明化镇组砂岩热储地热水封闭性相对较差。【结论】区内地下水化学场主要受水岩相互作用程度、断裂、储层封闭性等因素影响。研究成果对于认识雄安新区地热资源、科学合理开发利用地热能,推进北方地区冬季清洁取暖具有重要意义。     

全球氦气勘探开发进展与利用现状

【研究目的】 由于氦气具有独特的物理特性,在科学研究、医学和高科技行业的用途越来越广泛。寻找更多的氦气资源,满足市场需求,是地质行业的责任。【研究方法】 按照统计分析原则,对全球氦气勘探成果与供需形势进行梳理、总结。【研究结果】 全球氦气资源分布极不均匀,主要氦气供应国为美国、卡塔尔、俄罗斯等。近期,许多公司开始在北美地区、俄罗斯、卡塔尔、坦桑尼亚等地开展氦气的勘探开发,其中北美部分地区的氦气资源位于富含氮气的储层中,具有广阔的开发前景,全球氦气勘探活动掀起新一轮热潮。【结论】 2021年全球氦市场出现供应缺口,当今全球氦气需求的增长开始转向亚洲和中东。建议高度重视氦气不可再生性和不可替代性,开展氦气资源潜力评价工程,勘查国内非烃类氦气矿床前景,加强国际合作,开展国内氦气储备地下空间评价与选址工作,增强中国的氦气储备能力。     

川滇黔二叠系铅锌成矿物质来源：C-H-O-S-Pb同位素制约——以云南太平子铅锌矿为例

【研究目的】川滇黔地区铅锌矿成因具有多样性,特别是与峨眉山玄武岩的关系存在较大的争议,本文从前人关注较少的二叠系碳酸盐岩中的铅锌矿入手,研究成矿物质来源。【研究方法】以云南寻甸县太平子铅锌矿为研究对象,运用S、Pb、C、H、O同位素实验数据及流体包裹体测温等方法,对成矿物质来源及成矿流体特征进行探讨。【研究结果】矿石铅同位素组成比较均一,分布集中,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb的变化范围分别为18.543～18.584、15.646～15.694、38.799～38.958,属于正常普通铅,具壳源特征,主要来源于基底岩石,水岩反应可能使赋矿围岩贡献少量的成矿物质。矿石硫化物δ³⁴S变化范围为-13.6‰～-7.3‰,方铅矿的δ³⁴S高于闪锌矿,硫同位素分馏并未达到平衡,生物成因硫酸盐还原作用（BSR）是还原硫的主要来源。热液方解石δ¹³C_V-PDB范围为3.8‰～4.7‰,δ¹⁸O_V-SMOW范围为12.0‰～16.7‰,相较于滇东北其他重要的铅锌矿床,具有明显的低δD、高δ¹⁸O_fluid特点,成矿流体中的水主要来源于岩浆水和有机水的混合,具有中—高温、低盐度特征。【结论】太平子铅锌矿在成矿物质、流体、成矿温度等均与区域上其他典型铅锌矿有较明显差别,具有典型的岩浆-热液成因特点。     

内蒙古新巴尔虎右旗土壤重金属生态风险与来源分析

【研究目的】新巴尔虎右旗地处呼伦贝尔草原深处,矿业活动频繁。了解该地区土壤中重金属来源以及生态风险是评估区域环境影响前提。【研究方法】本文系统采集了矿石、基岩及土壤样品共221件,测试并分析了Cd、Cr、As、Hg、Ni、Pb、Zn等7种重金属元素的含量。利用地积累指数法和潜在生态风险指数法评价了重金属的污染程度和生态风险,并综合运用相关分析、主成分分析法判断了土壤重金属的来源。【研究结果】研究表明,新巴尔虎右旗土壤重金属污染以轻度为主,Cd、Ni、As、Cr、Pb元素均存在一定程度的污染,污染区域集中于甲查矿区、准乌兰诺尔、呼伦湖西北岸以及克鲁伦河中游。Cr、Ni、Hg主要受人类活动影响;Cd、Zn、Pb受到自然因素与人类活动共同影响,As主要受自然因素影响。【结论】总体来看,本区生态风险整体较低,以Cd对生态风险的贡献最为突出,在本区土壤质量监测中应受到重视。     

地质钻探垂钻定向纠偏控制的工程实现与实验分析

理论提出的纠偏方法需反复进行实验验证方可应用于实际工程,然而垂钻纠偏控制过程复杂,操作难度大,所需时间长、资金庞大,直接将所提方法放置现场调试是不可取的,而仅采用计算机仿真对算法进行验证也有一定局限性,因此发展和研究纠偏控制工程实现方法十分必要。本文以地质钻探钻进过程定向纠偏控制的工程实现为导向,首先分析并给出实际纠偏工艺过程以及纠偏控制的特点与目标;然后总结基于模型预测控制的纠偏控制问题与优化目标,结合笔者早期的一些纠偏控制理论研究,分别阐述不同纠偏工况下的纠偏控制方法;其次开发定向纠偏控制系统,用于集成纠偏控制算法,使得算法能够应用于实际工程;最后设计纠偏控制实验,以验证纠偏控制算法的工程适用性。实验表明,所提纠偏控制方法能够有效应用于实际纠偏过程,并应对和完成多种纠偏任务。     

真三轴单面临空下煤岩组合体冲击破坏特征试验研究

煤岩复合承载结构所处的应力边界条件不同,冲击地压在巷道中的显现特征和前兆规律亦不相同。采用高频振动采集及孔内成像三轴动静载试验系统,开展了高静载和动静载耦合作用下煤岩组合体真三轴单面临空试验,分析了煤岩组合体界面处力学特征和强度条件,探究了不同应力边界下煤岩组合体的破坏形态、动力显现特征和声发射信号的演变规律。研究结果表明:(1)受煤岩变形相互制约的影响,交界面处砂岩强度被"弱化"。当界面处煤体裂隙尖端的应力大于"弱化"后砂岩强度时,裂隙将穿过煤岩界面发育至砂岩中,砂岩呈现出屈曲层裂、劈裂成板的破坏形态。(2)高静载作用下,煤岩组合体变形破坏特征和声发射信号具有明显的前兆规律,组合体发生承载失效前煤体局部颗粒弹射动能增大、弹射颗粒块度降低,声发射信号由"高频低能"向"高频高能"转变,组合体的破坏形态以剪切-张拉复合破坏为主。(3)受冲击动载影响,顶底板砂岩夹持作用减弱,煤体裂纹尖端应力得不到有效积聚,裂纹扩展到煤岩交界面时被阻隔,组合体以煤样的张拉破坏为主,声发射信号呈现出"高频高能"的特点,但大多集中在冲击破坏之后,导致组合体动力破坏难以预测。(4)与纯静载作用相比,虽然动静载耦合作...     

基于孔压静力触探试验的水运工程土分类方法研究

土的工程分类是工程勘察和设计应用的关键问题之一。基于孔压静力触探测试（piezocone penetration test,简称CPTU）原位测试参数进行土分类是高效实用的方法。国内外现有分类方法的名称及标准与我国《水运工程岩土勘察规范》（JTS 133－2013）不符合。因此,建立基于CPTU原位测试参数、符合我国行业标准的土工程分类方法具有重要工程意义。在收集大量国内外水运工程CPTU测试资料的基础上,对比分析了616个间距小于5 m的CPTU测试孔和相应钻孔取样与室内土工试验成果。选择国内外7种常用的CPTU土分类图进行应用比较,发现这些土分类图所采用的应力修正计算方法在考虑浅层土体的有效上覆应力修正时存在一定的缺陷,通过引入新的应力修正方法和修正土分类边界线,建立了适合我国水运工程的CPTU土分类方法。对比应用分析表明,该分类图能够准确地进行水运工程土类划分,尤其适合于软土、粉细砂和中粗砂的划分,可作为我国水运工程的土工程分类方法。     

温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应

“一带一路”规划的高速铁路频繁穿梭于盐质荒漠区,沿线优质不含盐路基填料极其匮乏。为解决粗粒盐渍土填筑高速铁路路基面临的技术难题,结合伊朗德伊高铁建设,以现场粗粒盐渍土路基填料为对象,开展了温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应试验研究。结果表明,每次温度循环后温度波幅值由土层浅表向深层土体衰减传递,土体埋深越浅、恒温时间越长,温度波幅值越大;水盐均匀分布的压实粗粒盐渍土经历多次温度循环后逐渐演化成非均匀分布,水盐向土体表面迁移聚集,越靠近土体表面水盐增量越大;前5次温度循环中压实粗粒盐渍土产生了塑性盐胀或塑性融沉,随着温度循环次数增加,盐渍土塑性盐胀或塑性融沉显著减小甚至消失;盐渍土层上设置非盐渍土层具有迟滞盐分向上迁移和消能减胀作用,粗粒盐渍土构筑高速铁路路基宜采用结构分层技术,非盐渍土层设置厚度一般不宜小于当地温度辐射影响显著深度;粗粒盐渍土路基设计宜考虑多次温度循环后形成的水盐非均质分布及其可能诱发的盐胀与融沉增大效应,路基压实度不宜过高。研究成果将为盐渍土地区高速铁路路基工程建造起到示范参考作用。     

琼东南盆地中生界潜山天然气成藏模式

琼东南盆地基底潜山勘探面临地质年代不清、储层非均质性强及成藏条件复杂等难题。通过开展区域大地构造演化、基底锆石测年、潜山储层描述及成藏动力分析,明确潜山储层发育区及有利成藏区。研究表明,在印支运动、燕山运动及喜山运动叠加控制下,松南低凸起、陵南低凸起大面积发育印支期的花岗岩潜山储层,平面上北西、北东及近东西向三组断裂、裂缝交错切割成网,纵向上形成的风化带-裂缝带总厚度超300 m的双层结构,明确裂缝储层发育的关键因素为脆性矿物和双向流体改造。基于早渐新世古地貌及烃源岩沉积模拟实验研究,提高了崖城组陆源海相烃源岩TOC分布预测精度,明确了中央坳陷优质烃源灶分布规律。综合分析潜山-古近系储层、构造脊展布和崖城组烃源灶的时空配置关系,建立了“松南低凸起源外高潜山天然气长距离侧向有限运聚模式”及“陵南低凸起源边低潜山近距离高效运聚模式”,提出源边低潜山的L26-B是下步勘探的有利目标。