地下水硝酸盐污染的同位素研究进展

土壤原生氮、无机化肥和动物粪便等氮源中15N富集程度存在差异,使得利用稳定同位素N(δ15N/14N)能有效识别地下水中NO3-的来源。但N不是一个稳定的示踪剂,地下水中NO3-的δ15N是N源的初始δ15N值、后期进入含水层的迁移路径中和地下水流运动途径中不同形态的N之间相互转化过程,如矿化、吸附、硝化和反硝化作用,发生的同位素分馏作用后的综合反映。利用地下水中NO3-的δ15N确定其来源必须首先确定分馏作用是否发生及其反应程度。本文重点探讨了判断分馏作用是否发生及其反应程度的方法,总结了N同位素判别地下水NO3-污染源方法的发展历程,并指出未来研究工作应该以硝酸盐在包气带中的迁移转化规律为重点。     

郯庐断裂带苏鲁界地应力积累特征及地震危险性研究

郯庐断裂带是中国东部重要的地质构造带和地震活动带,苏、鲁交界部位的地震活动性和强震危险性一直引人瞩目,1668年发生过郯城8.5级大地震。为了解郯庐断裂带苏鲁界现今地应力环境与地震发展趋势,应用水压致裂法在该区开展了一个钻孔的原地应力测量工作,同时参考前人利用钻孔崩落法与声发射法获取的中国大陆科学钻探(CCSD)主孔301～5047m深度范围内的地应力数据,揭示了研究区地应力状态。利用库伦破裂准则、Byerlee定律以及断层摩擦参数μ_m分析研究该地区的地应力积累水平,评估断层发生滑动的可能性。结果表明:水压致裂法测点在75.74～191.04m深度范围内最小水平主应力的量值为3.68～13.15MPa,最大水平主应力的量值为4.02～19.40MPa。CCSD主孔在1269～5047m深度范围内最小水平主应力的量值为25.3～122.0MPa,最大水平主应力的量值为41.4～166.4MPa;分析地应力结构,发现自地表至660m的范围内,σ_Hσ_hσ_v,为逆断层地应力状态,660m以下表现为σ_Hσ_vσ_h,为走滑断层地应力状态。综合分析断层摩擦参数μ_m,郯庐断裂带苏鲁交界处尚未达到断层失稳的临界地应力状态。     

俯冲带硫的地球化学行为及硫循环SCIEI北大核心CSCD

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着硫(S)在地球内部圈层及表层的循环,影响着大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的稳定性以及地球的宜居性。厘清S在俯冲带中的地球化学行为和循环特征对理解地球各储库的氧化还原状态、岩浆作用与演化、成矿物质聚集、以及地球大气成分等具有重要意义。本文首先总结了进入俯冲带之前的大洋岩石圈的S结构模型,对S在大洋板片中的分布状态和地球化学特征进行了系统归纳。随后,系统阐述了俯冲带高压-超高压变质岩记录的板片变质及脱水过程中硫的地球化学行为。岩石学研究表明俯冲板片中的S多以硫化物相存在,硫酸盐矿物在弧前深度就已被释放或分解。相较于熔体,俯冲带流体中S的溶解度更高,是运移硫的更有效方式。DEW模型计算结果显示,流体中S含量总体较低,但在俯冲板片~90km处其含量有一个峰值(浓度0.5%~1.0%)。岩相学证据、地球化学测试结果、磷灰石S近边吸收结构(S-XANES)特征以及模拟结果都显示俯冲深部流体中S多以HS^(-)及H_(2)S形式存在,不含大量的SO_(4)^(2-)及硫酸盐;中f_(S_(2))流体有利于S迁移出俯冲板片,从而促进俯冲带大规模S循环,而高f_(S_(2))流体在流-岩交换过程沿流体通道发生S的锁固作用而不利于俯冲带S循环。质量平衡计算显示全球俯冲带S输入通量为4.65×10^(13)g/yr,弧下深度板片S输出通量为2.91×10^(12)g/yr,板片-岛弧S循环效率仅6.3%。俯冲板片在弧下深度可能存在一个短暂高效的S释放窗口,释放流体的δ^(34)S值为-2.1±3.0‰。基于高压-超高压变质岩中硫化物的研究,初步厘清了俯冲板片中S的地球化学行为,首次从板片角度全面、定量地限定了俯冲带的脱硫通量、效率、种型和同位素特征,提出俯冲带循环的S不是岛弧岩浆的氧化剂,与岛弧环境的正δ^(34)S值也无直接因果联系,对解析俯冲带S循环和理解地球长期的S循环具有重要意义。最后,本文还展望了俯冲带S循环的未来发展方向,应在俯冲带流体氧化还原性质(硫酸盐的命运)、俯冲沉积物对S循环的制约、俯冲带环境下多硫同位素的分馏效应、S循环与其它挥发分(如C等)循环之间的耦合关系、地球历史上深部S循环等方向做出探索,更深入地理解俯冲带及全球S循环过程。     

基于过程的分流平原高弯河道砂体储层内部建筑结构分析--以大庆油田萨北地区为例

河道砂体内部结构已成为影响剩余油分布的决定因素。本研究旨在弄清三角洲平原高弯曲河道砂体内部结构,指导开发调整。解剖分为复合河道、单一河道、基本结构要素及要素内部结构等四个层次。基于三角洲平原上高弯河流的形成过程,依据河泛沉积分布及河道沉积体内部沉积特征识别单一河道。依据砂体厚度分布及砂体测井响应所体现的砂体所处的河道位置识别最终废弃河道,依据测井响应特征识别中间废弃河道,通过中间废弃河道及最终废弃河道位置关系,分析河道摆动特征,追踪河道迁移演化。按照河道演化过程识别点坝及其平面展布。在点坝内部通过岩芯、对子井分析确定侧积体的垂向厚度、倾向、倾角,进而获取侧积体平面发育频率,建立点坝内部的结构模型。研究基于河流演化过程,将河流过程与沉积结果统一起来,从过程角度解释了砂体形成,使解剖结果更合理更准确,可很好地指导剩余油预测分析。     

哀牢山-红河左旋走滑剪切带中新世抬升的时间序列

在哀牢山-红河剪切带的元阳到者龙的6个不同地点,对18个变质岩样品进行系统分析钾长石的~(40)Ar-~(39)Ar年龄。发现用MDD模式得到的18条冷却曲线(温度范围在400-150℃之间)均存在一次(或两次)快速冷却过程(冷却速度>100°C/Ma),这种快速冷却(抬升)过程不仅反映了该剪切带在大约25-17Ma时,韧性走滑作用结束和正断作用的开始,而且它的起始时间还有自东南向西北逐渐变新的趋势。利用6个不同地点快速冷却(抬升)的起始时间与相对距离作图时,得到了较好的线性函数关系(斜率为34mm/a)     

华北地台太行-五台和阴山地块地壳物质组成——岩石地震波速实验证据

在模拟地壳的温度和压力条件下,测定了华北地台太行－五台和阴山地块的主要变质岩群和侵入岩共５４个岩石样品的纵波速度（ｖｐ）．各类岩石的ｖｐ在约４～１０ｋｍ深度内上升很快,在１０～２５ｋｍ内继续增大,但是幅度变小,在该深度范围内达到了ｖｐ最大值;在３０～３５ｋｍ之后到５０ｋｍ深度内的ｖｐ都趋于恒定．综合对比地壳的波速结构和岩石的波速特征表明,在太行－五台地块,五台群、滹沱群和古老花岗岩岩类构成上地壳,阜平群和恒山群构成中地壳,集宁群代表了下地壳的岩石组成;在阴山地块,马家店群、二道凹群、色尔腾山群和古老侵入岩类是中地壳和上地壳的组成部分,乌拉山群岩石则是下地壳的代表     

渤南洼陷深层(沙三/沙四段)原油-水-岩石相互作用模拟实验研究

为了能更好地研究地层温压条件下原油-水-岩石相互作用发生的化学变化及其对成藏条件特别是储层物性等的影响,结合渤南洼陷深层的成藏条件及流体动力系统等特征,进行物理实验模拟。结果表明:1)在一定的温压条件下(温度120℃、压力45MPa)岩石及实验后的原油化学成分及生物标志物均发生了变化。油样的饱和烃含量增加,沥青质+非烃含量明显降低;油砂的饱和烃含量沿实验装置从下到上逐渐增加,最高值达62.22%,沥青质+非烃含量由40.55%下降到12.78%。实验样品的生物标志物及族组成显示油沿着实验装置从下向上运移过程中发生了地质色层效应。2)原油-水-岩石相互作用以溶蚀作用为主,并随原油在实验本体内从下向上的运移而逐渐增强。溶蚀作用的结果改善了普遍以低孔低渗为特征的深部储层的物性,为深层油气的运移和保存提供了有效空间。     

入湖河道生态修复工程对水流流速的影响研究

在河流中开辟生化反应区、直接布设仿生填料净化河流微污染水体可以达到改善入湖水质、减少投资、降低能源消耗的目的。但在河道内直接布设填料势必会对河流的水动力条件及其河流原有的使用功能造成一定的影响。从填料给水流带来的阻力、流速及糙率变化等方面进行河道内直接布设生物填料对河流水动力条件的影响试验分析。结果表明,由于河道流速不大(属于缓流水体),9根/m2的填料布设密度对水流的扰动作用程度不高,填料段的糙率仅为无填料段糙率的1.08倍,不会对河道的泄水能力造成影响。     

隐伏岩体顶上带与深部成矿预测

岩浆侵入的流体流动模拟表明.侵入体上方是流体聚焦流动的位置,流体通量远大于旁侧围岩,流体在此产生沸腾作用.随温度降低,侵入体上方渗透率逐渐增大,最大渗透率出现在侵入体的顶部.含水岩浆侵位后在其顶上带发生二次沸腾和减压过程,释放出的巨大机械能远大于围岩的抗张强度,足以引起围岩发生脆性破坏.岩浆岩顶上带的水饱和外壳及其围岩发生破裂形成陡倾裂隙和水力破裂.直立长椭球状岩浆体的侵入会在岩浆岩顶上带产生放射状和同心圆状裂隙,同时产生爆破角砾岩筒.因此侵入体顶上带的岩钟、岩枝、岩脉,放射状、同心圆状裂隙和角砾岩筒均为构造弱化带,是热液矿脉密集发育的部位.矿床地质学研究已充分证明.岩浆岩顶上带确是容纳与中酸性岩浆有关的热液矿床的最佳部位.在开展深部成矿预测和找矿的过程中,探寻隐伏岩体项上带和/或岩钟.是寻找深部与花岗岩类有关的多金属矿床的捷径.     

哀牢山-红河剪切带左行走滑作用起始时间约束

位于哀牢山-红河剪切带NW延伸方向上的点苍山变质杂岩体遭受强烈的左行走滑剪切变形、变质作用改造,岩石中保存了典型的高温矿物组合以及由它们构成的宏观和微观高温变形构造特征,其中糜棱岩中具有极其发育的长石矿物拉伸线理而形成典型的L与LS型构造岩是其一个明显的特征。本文对点苍山地区高温糜棱岩主要矿物开展了显微构造与矿物变形、变形机制及组构分析,并对于遭受高温糜棱岩化改造的一个花岗质岩体开展了SHRIMP锆石U-Pb定年分析。结果表明岩石中长石、角闪石、石英等主要矿物具有典型的达角闪岩相条件下的高温晶质塑性变形和动态生长特征,它们也为走滑剪切变形活动提供了充分的微观构造证据。对于点苍山高温糜棱岩化改造的眼球状或似斑状二长花岗岩的显微构造分析结果表明,这套花岗质岩石从走滑剪切前期岩浆的侵位之后经历了早期强烈的岩浆期后交代作用—亚岩浆流动—高温固态塑性剪切变形的递进演化过程。由此可见,岩浆的上升与就位受左行走滑剪切作用的制约,岩体又遭受了强烈剪切变形改造。同时对这套构造前期就位花岗质岩石中的锆石进行定年分析,获得33.88±0.32Ma的岩浆结晶年龄,为此,我们有充分的理由认为,在点苍山地区哀牢山-红河剪切带左行走滑剪切作用的起始时间至少应该为早渐新世30.88±0.32Ma。