大同盆地3次4级地震前兆异常特征分析

通过对2000年以来,发生在大同盆地的3次4级地震震前小震活动和前兆异常特征的分析,以进一步总结,捕捉大同盆地中等地震发生前存在的信息,提高地震预测的水平.     

硫代砷化合物的合成及其在地下水中的赋存特征:以大同盆地为例

硫代砷酸盐作为富硫地下水中砷的重要赋存形态，在其迁移转化过程中起着十分重要的作用，但现有硫代砷酸盐的标准合成方法流程复杂、操作繁琐，限制了对地下水中硫代砷酸盐赋存规律的研究。为此，首先改进了硫代砷酸盐标准物质的合成方法，采用操作简便的水热法合成了硫代砷化合物标准物质，建立了基于HPLC-ICPMS的硫代砷化合物分析方法，该方法检出限为0.01 μg/L；探讨了不同保存条件对硫代砷化合物稳定性的影响，发现干冰速冻-20℃是地下水硫代砷酸盐样品的最佳保存条件。应用上述方法对大同盆地地下水中的硫代砷酸盐进行了取样分析，结果表明40%的水样中均检出硫代砷酸盐，最高质量浓度可达209.90 μg/L；弱碱性还原条件有利于硫代砷酸盐的赋存，且硫化物质量浓度对硫代砷酸盐的生成有重要控制作用。对地下水中硫代砷酸盐的深入研究有助于揭示富硫地下水中砷的迁移转化规律，丰富和完善高砷地下水成因理论。      

地下水系统中砷活化的钼同位素地球化学指示

砷在天然环境中的迁移富集与氧化还原状态密切相关.盆地环境地下水中砷的活化迁移机制主要为沉积物中铁/锰氢氧化物由氧化还原条件变化导致发生还原性溶解进而释放吸附在其表面的砷.钼及钼同位素为氧化还原环境的重要指示参数, 且铁/锰氢氧化物对钼同位素分馏有着重要的控制作用.将地下水的钼同位素应用于砷的活化迁移规律研究.大同盆地地下水中钼同位素比值(δ98Mo)范围为-0.12‰~+2.17‰, 相比于淡水中钼同位素组成偏重.桑干河河水的δ98Mo为+0.72‰, 与文献报道的河水平均钼同位素比值+0.7‰相当.大同盆地地下水中δ98Mo与硫化物之间存在正相关关系, 表明Mo-Fe-S复合物可能形成于特定条件下, 并优先利用水溶液中轻的钼使地下水中δ98Mo比值升高.砷浓度与钼浓度之间的微弱负相关以及砷浓度与钼同位素之间的正相关说明, Mo-Fe-S的形成过程可能与同环境中As-Fe-S的复合物的形成存在竞争关系, 进而使得地下水中砷富集.地下水中相对偏高的δ98Mo可能来源于铁的氢氧化物对溶液中轻的钼的吸附速率高于先前吸附在铁的氢氧化物的钼的释放, 且铁的氢氧化物对水溶液中钼的再吸附这一循环过程会导致地下水中钼浓度降低及钼同位素比值的升高.钼同位素指示的循环性的铁的氢氧化物的还原溶解及再氧化过程对砷的富集也有重要影响.      

大同盆地朔州地区晚第四系划分及古环境分析

大同盆地自形成以来,学者们对其西南部的朔州拗陷盆地的第四纪地层特征、气候及环境变化研究甚少。通过对大同盆地朔州市区实施的两个地质钻孔和收集的钻孔资料分析,结合22个土样的电子自旋共振及光释光测年结果,对研究区晚第四纪地层时代进行了划定,厘定了上、中、下更新统的地层界线。研究表明,区内上、中更新统以河流、洪积相沉积为主,下更新统以河流、湖相沉积为主;通过对12个样品的孢粉测试结果,揭示了研究区早更新世晚期以来的气候环境演变特征。在早更新世晚期和晚更新世晚期气候湿度相对较大,其余时期气候偏干,同时从早更新世晚期开始,朔州盆地内古湖泊开始收缩;最终建立了晚第四纪地层剖面,对本区地层划分具有重要的指导意义。     

1989年10月和1991年3月大同地震的活动断裂

中国地震局地球物理研究所在 1 989年 1 0月 5.8级和 1 991年 3月 5.5级大同地震之后使用由数字地震仪组成的小孔径流动台网对其余震进行了流动观测。通过利用多道地震数据分析软件正确地确定震相 ,修改地壳速度模型等方法 ,高精度地确定了部分余震的震源位置。两次大同地震部分余震的震中分布表明 ,大同地震的主干断裂是北北东走向的断裂 ,同时伴随北西走向的分支断裂的活动。盆地的速度结构可以以双层速度结构模拟 ,其上层为 P波速度为3.1 km/s的沉积层 ,符合大同盆地为火山喷发堆积物的实际情况。     

大同盆地高砷地下水稀土元素特征及其指示意义

对大同盆地典型高砷地下水开展了稀土元素地球化学研究.研究表明: 高砷地下水具有低∑REE含量及富集重稀土(HREEs)特征.地下水中低含量∑REE与含水层沉积物中Fe-Mn氧化物/氢氧化物对REEs的吸附有关.地下水中重稀土元素相对于轻稀土元素的富集可能是吸附作用和碳酸根离子同REEs发生络合作用的共同结果.采用平均大陆上地壳标准化的地下水稀土元素分布表现出显著的Ce及Eu正异常.地下水Ce/Ce*值及Eu含量与Fe+Mn具有显著相关性, 表明铁锰氧化物还原性溶解是控制Ce/Ce*值及Eu含量特征的主要因素.Ce/Ce*值及Eu含量与As浓度的关系表明, Ce异常及Eu含量特征能对地下水中As的富集进行有效指示.      

大同盆地浅层含水层沉积物中砷的生物可利用性评价

以采自大同盆地野外试验场的含水层沉积物为研究对象,调查高砷含水层中生物可利用性砷的含量及其影响因素。经实验室测定,沉积物总体呈碱性,Al、Fe等金属元素含量较高。利用连续提取法发现沉积物中砷结合形态主要为无定形和低结晶铁铝氧化物结合态,其次是残余态砷。其中铁铝氧化物形态的砷所占比例达53.54%,非专性吸附态和专性吸附态占14.33%,生物可利用形态的砷较少,这与体外模拟方法测定的生物可利用性砷含量较低吻合。体外模拟实验还发现：肠阶段生物可利用性砷含量比胃阶段低,生理学提取法(PBET)和体外消化法(IVG)测定的生物可利用性砷差异较小。     

大同盆地高砷地下水系统沉积物环境磁学特征

为了研究高砷含水层沉积物中砷与磁性矿物的关系, 对大同盆地高砷地区含水层钻孔样品进行了环境磁学和地球化学分析, 结果表明亚铁磁性矿物是决定含水层沉积物磁性特征的主要磁性矿物.通过对比砷和磁性参数在垂向上的变化趋势发现, 高砷含量往往对应着低的饱和等温剩磁(SIRM) 值, 揭示出砷和顺磁性矿物之间也存在联系.沉积物砷含量与磁性参数的相关系数均小于0.5 (α=0.05), 表明砷和亚铁磁性矿物及不完整反铁磁性矿物之间不存在明显的联系.在所有磁性参数中磁化率(χ)和砷含量之间相关性最显著, 相关系数均在0.4 (α=0.05) 左右, 低的相关系数与亚铁磁性矿物和不完整反铁磁性矿物对顺铁磁性矿物的稀释有关.该地区高砷地下水的形成可能与水铁矿及纤铁矿等砷的赋存矿物在还原条件下的还原溶解有关.      

基准面旋回控制的河流相储层差异构型模式: 以山西大同侏罗系露头为例

我国河流相储层大多已进入开发后期,急需表征内部复杂构型分布,但目前河流相差异构型模式及控制因素研究还很薄弱,油田区构型表征模式指导不够.因此,以山西大同露头为研究对象,采用露头精细描述与测量、GR测定、粒度分析等方法建立了河流相储层差异构型模式.研究认为:基于砂地比、古水深将露头区划分为9个短期、2个中期基准面旋回,中期基准面旋回不同位置河型差异明显;随着基准面升高与河型的转化,由狭长状心滩坝转变为正常的心滩坝,再过渡窄带状心滩坝或点坝的组合样式,最后演变为马蹄状点坝;3种河型砂坝（心滩坝或点坝）厚度与宽度、砂坝宽度与河道宽度均具有较好的正相关关系.研究成果可为相似露头构型分析提供借鉴,亦可为相似油田区构型精细表征提供模式指导.      

基于典型地质特征分析的大同盆地VS30预测研究

土体剪切波速是进行土层地震反应分析的动力学参数，对场地地震动参数确定具有重要意义。基于地质地貌分析，将大同盆地划分为5类典型地质单元。对盆地1429个钻孔剪切波速资料进行分析，探讨V_S30与V_S20的相关性，研究土体埋深、岩性、地质单元、标贯击数及密实度等地质特征对V_S的影响，并基于地质单元、剪切波速比、密实度系数及第四系上部覆盖层厚度相关性分析给出土体V_S30预测模型。研究结果表明，基于典型地质特征的V_S30预测模型拟合优度R2>0.90，预测精度很高，对于离散性较大、直接拟合估算较差及无剪切波速场地来说，以区分地质单元及土体类型的方式进行V_S30分解预测是良好的研究思路。首次在区分地质单元及土体类型的前提下提出剪切波速比及密实度系数，并将其与第四系上部覆盖层厚度综合应用于V_S30预测研究。研究结果可为大同盆地城市防震减灾规划、震害预测、区域性地震安全评价提供重要技术支撑。