Nano-scale pore structure and fractal dimension of organic-rich Wufeng-Longmaxi shale from Jiaoshiba area,Sichuan Basin: Investigations using FE-SEM,gas adsorption and helium pycnometry

Much attention have been recently paid to the upper Ordovician Wufeng shale (O₃w) and lower Silurian Longmaxi shale (S₁l) in the Jiaoshiba area of Sichuan Basin, which is now the largest producing shale gas field in China. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), low pressure gas (N₂ and CO₂) adsorption, helium pycnometry, X-ray diffraction and geochemical analyses were performed to investigate the pore structure and fractal dimension of the pores in O₃w-S₁l shale formation in the Jiaoshiba area. FE-SEM images show that organic matter (OM) pores are dominant in the organic-rich samples and these pores are often irregular, bubble-like, elliptical and faveolate in shape, while in organic-poor samples, limited and isolated interparticle (interP), intraparticle (intraP) and OM pores are observed. Reversed S-shaped isotherms obtained from nitrogen adsorption are type Ⅱ, and hysteresis loops indicate that the shape of micropore in the samples is slit-or plate-like. BET surface areas and total pore volume vary from 12.2 to 27.1 m²/g and from 1.8 × 10⁻² to 2.9 × 10⁻² cm³/g, with an average of 19.5 m²/g and 2.3 × 10⁻² cm³/g, respectively. Adsorption volume from both N₂ and CO₂ adsorption increases with respect to TOC contents. Porosities obtained from helium porosimetry are comparable with these from gas (CO₂ and N₂) adsorption in O₃w-S₁l shale. However, porosity determined by quantitative FE-SEM analysis is much smaller, which is mainly related to limited resolution and the small areas of investigation.Based on the Frenkel-Halsey-Hill (FHH) model of low-pressure N₂ adsorption, fractal dimensions of the pores varied from 2.737 to 2.823. Relationships between pore structure parameters and TOC content, mineral composition and fractal dimension reveal that the fractal dimension is mainly associated with micropores. Samples with higher TOC content, higher quartz content and lower clay content tend to contain more heterogeneous micropores, resulting in higher fractal dimensions and more complicated pore structure in shales. Therefore, fractal dimension is an effective parameter to reflect the complexity of pore structure and the degree of micropore development in O₃w-S₁l shale.     

普朗斑岩型铜矿床成矿元素多重分形特征及其矿化强度指示

成矿元素品位的变化受控于长期地质作用过程,具有较强的非线性特征,定量刻画其变化特征有助于深入理解成矿过程,并为找矿预测提供理论依据。运用多重分形去趋势移动均值（MFDMA） 法,分析云南普朗斑岩型铜矿床4号勘探线钻孔Cu元素品位的多重分形特征及其对矿化强度的指示意义。结果显示：所有钻孔Cu元素品位具有多重分形特征,且不同矿化等级的元素分布存在局部奇异性差异,多重分形强度随矿化强度等级减弱而增加;这些特征指示在钾硅化带—带内侧强矿化钻孔的高品位相对聚集,而带外侧角岩化—青磐岩化带的高品位相对分散;通过数据随机重排技术推测Cu品位多重分形结构奇异性差异是由其分布概率密度和长相关性共同作用引起,后者的作用贡献大于前者。     

二维黄金分割法在抗滑桩截面优化设计中的应用

在对抗滑桩截面宽度和截面高度与抗滑桩费用之间的关系进行综合讨论分析的基础上,引入二维黄金分割法与计算机编程方法,编制了专门的计算软件对抗滑桩截面进行优化设计,以实现满足抗滑要求的前提下使单抗滑桩工程总费用达到最低的优化目的.在三峡库区某工程的实例应用表明,该方法具有良好的社会经济效益,对滑坡的治理设计具有较重要的实际应用价值.     

基于粒径分维值检验的松散介质渗透系数空间估值——以河北平原为例

为了克服松散含水介质非均质性各向异性对介质渗透系数的求取所带来的困难,以水动力条件为线索,利用互相关法寻找同一时代地层及同一时代地表水的主、次流方向.在主流方向上,建立了石家庄-束鹿-衡水段介质颗粒粒径随距离递变的数学模型,并以此为基础推求无钻孔地段的粒径.同时,运用分形理论,计算了中、上更新统地层主流方向平均粒径空间分布的分维值,并将其作为检验粒径估值正确与否的判据.通过不同岩性的渗透系数-深度模型,实现了用平均粒径预测渗透系数的全过程.     

黑潮锋区的水温分形特征研究

借助GIS ArcView软件分析提取黑潮锋区域,将一定间隔的经纬度点的温度值生成等值线以此为研究对象,应用网格法计算了20°～30°N,120°～130°E范围内黑潮锋区50m和100m深处水温的分维值,100m深处的分维值波动较50m深处小,但整体上分维值较50m深处大。计算结果符合黑潮锋区强度的实际分布情况,初步认为分形维数能够表征黑潮锋强度,分维值随黑潮锋强度的增大而增大。     

基于CCGIS的三维城市模璎数据生产

立足于生产实际阐述了一种基于CCGIS的三维城市生产工艺,重点说明了三维城市模型数据生产流程和控制,并结合恩施三维信息查询系统为例对该生产工艺进行验证。     

城市地理研究中的单分形、多分形和自仿射分形

分形几何学在城市地理研究中具有广泛的应用,然而很多基本概念却让初学者感到迷惑。如何区分单分形、自仿射分形与多分形,是一个基本而重要的问题。简单分形容易理解,而真实的地理现象很少是单分形的。城市生长过程具有自仿射特征,而城市空间格局却具有多分形性质。作者发现,各种分形的共性在于三个方面：标度律、分数维和熵守恒。论文基于标度、分维和熵守恒公式,借助隐喻城市生长的规则分形来区分单分形、多分形和自仿射分形,讨论分形系统演化的机理、分形与空间自相关和空间异质性的联系,同时澄清一些在地理分形研究中的常见错误概念。最后以城市位序-规模分布为例,说明并对比单分形和多分形在城市地理研究中的建模与应用思路。     

漠阳江入海口海岸线分维及其机制分析

分维数是反映海岸线复杂程度的客观依据。结合国内外海岸线分形研究进展,本文以漠阳江入海口附近海域为研究区,基于Landsat 8 OLI遥感影像对研究区域提取瞬时水边线,并利用潮汐数据进行校正得到海岸线;利用Fractal Fox2.0计算获得该海岸线的分维数为1.071;通过对研究区的分形机制分析,认为漠阳江附近的断裂构造对海岸起宏观控制作用,从而对海岸线的分维值也起了决定作用。根据断裂体系模型计算得到西侧海岸线的理论分维值为1.089,而对数螺线模型计算得到东侧海岸线的分维值为1.171;实际分维值相对理论值偏小,说明海岸带的沉积与侵蚀影响了分维值。此外,根据本区海岸侵蚀原因的分析,对分维机制进行了探究,初步论证的分维值大小可为海岸的冲淤变化研究提供参考。     

大型GNSS观测网的并行计算

CGCS2000精化及其全球拓展需要采用最新的模型,处理长期积累的大型GNSS观测网数据,大型GNSS网联合、快速和协同解算是空间基准精化、维持与服务的重要技术方向.在大数据技术背景下,以并行计算、云计算为代表的高性能计算技术逐渐成为大规模数据处理的首选方法.针对海量、多源、异构GNSS数据在解算处理与平差分析等方面面...     

中国城市群空间结构的稳定性分析

应用中心地理论,引入中心性指数和分形网络维数等方法以及GIS格网化技术,按照交通原则,即K ＝4作为参照系,采用2004年基础数据,对由160个地级市和700多个县级市构成的28个城市群及其空间结构的稳定性进行了定量测度。结果显示：① 中心性指数越大的城市群,其空间结构稳定性越强;② 中心性指数越大,与中心地结构相似性程度越高,空间稳定性越强;③ 网络维数越大,城市群空间结构稳定性越强;④ 点列数越长的城市群空间结构稳定性越强;⑤ 依据中心性指数大小,可将中国城市群划分为单核分割型、单核偏离型、单核集中型、双核平衡型和双核偏离型共5大类型;⑥ 根据半升梯形模糊隶属度函数模拟结果,将中国城市群空间结构稳定性划分为强稳定型、较强稳定型、中等稳定型、弱稳定型和不稳定型共5个等级;⑦ 根据不同等级的城市群个数,认为中国城市群空间结构的稳定性相对较差。本文最后提出了技术应用、参数选择等方面存在的问题以及未来研究的重点。