豫北林州地区鼓山阶底部碳同位素组成及演化趋势

碳同位素地层学是寒武系地层划分与对比的重要手段。通过对豫北驴驮沟剖面碳酸盐岩地层进行碳同位素分析发现,驴驮沟剖面寒武系鼓山阶(Drumian)底界附近的碳酸盐岩的δ13C值分布于3.1‰~-1.7‰之间,δ18O值分布于-3.9‰~-9.4‰之间。δ13C、δ18O之前的非协变关系指示碳同位素组成比较稳定。鼓山阶底界附近δ13C表现为负漂移演化趋势,漂移幅度为3.0‰,最低值为-1.7‰,出现在三叶虫Proasaphiscus首现位置15 m之下。出现负漂移的位置和负漂移的幅度与华南湘西王村剖面、美国犹他州Drum Mountains等剖面的鼓山阶底部的负漂Drum carbon isotope excursion(DICE)一致,表明DICE负漂移具有洲际对比意义,可作为寒武系鼓山阶划分和对比的工具。负漂移峰值处岩性为位于青灰色页岩之间的薄层灰岩夹层,超覆于鲕粒灰岩之上,因此,寒武系鼓山阶底部附近的DICE负漂移对应于苗岭世早期的海侵时期。      

南堡凹陷古近系沙河街组沉积环境和物源: 来自微量和稀土元素地球化学的证据

为深入认识南堡凹陷沙河街组富有机质泥页岩形成机理, 通过详细分析微量和稀土元素地球化学特征, 对其水体沉积环境及物源进行研究。结果表明: 微量元素Li, Cs, Bi较为富集; Cr, Sn较为亏损; 其他微量元素接近于上地壳元素含量。稀土元素总量变化范围宽泛, 接近或高于大陆上地壳的平均值, 指示陆源碎屑供给较为充足。REE分配模式表现为轻稀土元素富集, 分异程度较高; 重稀土元素相对亏损, 分异程度较低。铕元素异常值(δEu)负异常明显, 铈元素异常值(δCe)基本正常。根据锶丰度和锶/钡比值的变化, 反映出沙三段沉积时期湖泊水体具有一定的分隔性, 淡水、半咸水和咸水环境共存; 沙一段沉积时期湖泊水体的连通性增强, 以半咸水环境为主。根据V/(V+Ni)、Th/U比值及δCe、铈异常指数(Ce_anom)值特征, 反映出湖泊水体为分层较强的贫氧环境。源生Ba含量揭示出湖泊水体古生产力较高。通过稀土元素组合特征分析, 认为沙河街组物源主要来自燕山褶皱带于燕山期发育的花岗岩, 且混有少量沉积岩。南堡凹陷沙河街组泥页岩有机质富集程度与其古环境和古地理密切相关: 一是适宜的水体古盐度和丰富的水体营养物质适应多种浮游藻类的共同繁盛, 提高了湖泊水生有机质生产效率; 二是贫氧的水体环境减缓有机质在埋藏过程中的降解, 提高了沉积有机质保存效率。      

黔西北普宜地区富关键金属元素硫铁矿地质、地球化学和S同位素特征及其对成因的约束

探讨黔西北普宜地区富关键金属元素硫铁矿的同位素地球化学特征、元素地球化学特征及成因, 可以为硫铁矿资源开发、伴生有益元素综合利用与评价及理解富关键金属元素硫铁矿聚集机制提供更为丰富的信息。在全面收集已有地质、矿产资料的基础上, 结合野外实地调查, 应用元素地球化学及硫同位素分析等方法, 对该区硫铁矿地球化学特征及成因做了较为深入研究, 并初步建立成矿模式。结果表明: 富关键金属元素硫铁矿主要赋存于中二叠统龙潭组(P₂l)底部的晶屑凝灰岩中, 矿体形态简单, 呈层状分布, 硫铁矿中共(伴)生的稀土, Li, Nb, Zr, Ga等有益元素均可综合利用。w(ΣREE)平均为431.24×10-6, 最大值为1 634.57×10-6, 一般在180×10-6~1 630×10-6之间; w(Ga)平均为32.51×10-6, 一般为25×10-6~120×10-6, 最大为120.00×10-6; w(Nd)平均为103.29×10-6, 一般为40×10-6~380×10-6, 最大为380.00×10-6; w(Li)最大值为1 366.00×10-6; w(Al₂O₃)最大值为42.17%。硫铁矿稀土元素配分模式表现为轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损的右倾型。矿石中成矿元素Ga, Li, Zr, Ti, Se, Cd, Nb, V, Hg等元素相对富集, Ba, Sr, Zn, Te等元素相对贫化。硫铁矿石中黄铁矿硫同位素δ34S变化范围主要在-33.90‰~-18.60‰之间, 平均值-16.04‰, 为轻硫富集型, 富关键金属元素硫铁矿的硫源受生物细菌还原作用影响较大。硫铁矿主要是在沉积阶段通过微生物铁还原、微生物硫酸盐还原和化学铁还原驱动下形成的。初步认为赋存于硫铁矿中的稀土主要以类质同象替代形式赋存于黏土矿物中, 形成过程可分为风化搬运阶段、沉积成矿阶段和成岩后生作用阶段。      

海进体系域碳氧同位素地球化学响应——以黔西南地区三叠系为例

层序地层研究表明,位于扬子地块西南缘的黔西南地区在中三叠世末期(相当于Ladinian-Carnian期)出现了一次与全球同步的大规模海侵,形成了一个向上变深的碳酸盐岩台地淹没沉积层序。垄头组顶部和竹竿坡组分别是海进体系域(TST)的下、上部分。碳、氧同位素研究表明,垄头组顶部自下而上δ(18O)持续增大,而δ(13C)先逐渐增大,后在顶部界面附近快速下降,反映了垄头组顶部在暴露环境下氧化作用的结果。竹竿坡组δ(13C)自下而上逐渐增大,δ(18O)总体呈现逐渐减小趋势,反映了海平面变化特征。研究认为,海进体系域的δ(13C)和δ(18O)演化不但反映了海平面和沉积环境变化,同时对密集段(CS)、层序界面和古暴露面等也有很好的识别作用,在层序地层研究中具有重要的意义。     

测井数据小波变换在川中寒武系洗象池群层序地层划分中的应用

川中地区寒武系洗象池群由于缺乏生物化石,岩性、电性变化小,利用传统的岩心和测井等资料很难精确地划分层序。自然伽马能谱测井Th、U、K曲线的突变点能指示层序界面和最大海泛面,其Th/U和Th/K曲线不仅能够反映沉积时的氧化还原环境,还可以反映沉积水体的变化,将沉积旋回记录下来。再通过小波变换技术进行多尺度分解,得到不同级数的小波曲线。以GT2井为主要研究对象,对Th/U曲线进行多波基分解,对比发现Dmeyer小波为最优选。结合碳同位素正漂移事件,对小波变换后得到的小波曲线Th/U-d8分析,总结出2种层序划分地质模型,并将洗象池群划分为4个三级层序、8个体系域,每个三级层序由海侵体系域和高位体系域构成。同时选取了分辨率更高的小波曲线Th/U-d7和Th/U-d6曲线对四级和五级层序进行精细划分,共划分11个四级层序和25个五级层序,分别以三级层序和四级层序刻画了沉积期的相对海平面变化。该研究有助于对川中洗象池群进行精细的层序划分,推进其沉积演化与储层发育特征研究。      

川西坳陷须三段致密砂岩气藏源储特征及成藏模式

川西坳陷须家河组致密气藏已成为拓展油气勘探、发现新储量的重要领域,致密气藏发育特征及其成藏机理成为目前亟需解决的关键科学问题之一。运用地球化学、地球物理和沉积学等分析方法,对须三段源储特征及成藏模式进行了系统分析,对高效烃源岩和优质储层进行了判别和预测,厘定了致密气藏成藏期次和成藏模式。得出以下结论:①须三段发育成熟-高成熟湖相烃源岩,以Ⅲ型干酪根为主,局部偶见Ⅱ₂型干酪根。发育于须三下亚段最大湖泛面附近,泥页岩体积分数在65%以上或者单层厚度较大、且1.50% ≤ w（TOC）≤ 10%时,属于高效烃源岩。②基于砂岩粒度中值识别出4期（S1,S2,S3和S4）优质储层,都属于低孔低渗-特低孔特低渗致密储层,中砂-细砂,粒度分布范围为0.5~0.062 5 mm,厚度一般5~10 m。主要发育于三角洲前缘和前三角洲。③烃源岩生排烃时间持续较长,中侏罗世开始生烃,一直持续至晚白垩世;从晚侏罗世开始排烃,早白垩世达到高峰。优质储层经历早期天然气持续充注和晚期凝析气充注,天然气充注时间要早于凝析气充注时间。形成了"断层垂向输导,先聚集后致密,晚期改造调整"的致密气藏成藏模式。      

塔西北地区下寒武统碳酸盐岩地球化学特征及其古环境意义: 以舒探1井为例

近年来,塔里木盆地盐下已成为深层油气勘探最重要的领域之一。下寒武统肖尔布拉克组是最主要的勘探层位,目前该层段地球化学特征和古环境的分析主要集中在柯坪露头区,而盆内缺乏相关研究。以盆内巴楚隆起舒探1井为例,对下寒武统肖尔布拉克组岩石学和地球化学特征(主、微量元素,稀土元素及碳氧同位素)进行了高精度分析,重建了其沉积时期的古环境及其变化特征。研究表明:舒探1井肖尔布拉克组发育多种类型的白云岩。下部以厚层藻云岩为主,中部为薄层泥岩夹白云质灰岩,上部以细-粉晶白云岩为主。样品La_n/Yb_n均值为1.09,下部和上部呈现出Eu的正异常,薄片中可见硅质胶结、硅质碎屑和溶蚀现象,表明研究区可能受到了热液作用的影响。该组中部沉积物粒度较细并富集氧化还原敏感元素,V/Cr和Ni/Co分别介于2~4.25和5~7之间,表明沉积水体为次氧化环境,而上部和下部沉积物粒度较粗,氧化-还原敏感元素含量及其比值均较低,表明沉积水体为氧化环境。肖尔布拉克组δ13C值在-1.3‰~2.7‰之间,由下自上先降低后升高,下部和中部存在2个显著的正异常及1个负异常。古环境恢复表明肖尔布拉克期古盐度先降低后升高,古温度显示出逐渐上升的特点;肖尔布拉克组顶部古盐度较高,藻云岩发育,伴随着后期的淋滤和改造作用,是优质白云岩储层发育的有利部位。研究成果可以为该区的油气勘探提供依据。      

滇东南洒西钨铍矿床成矿流体来源和演化: 来自流体包裹体和H-O同位素证据

洒西钨铍矿床位于滇东南老君山钨锡多金属成矿区。确定早期似层状矿体和晚期脉状矿体的流体性质、来源和演化过程, 并对其流体地球化学和同位素进行约束, 可以有效探讨洒西钨铍矿床成矿机制, 为老君山矿集区下一步找矿工作提供理论思考。洒西钨铍矿床脉状矿体的形成经历了硅酸盐阶段、氧化物-硫化物阶段和碳酸盐-萤石阶段, 白钨矿和绿柱石主要形成于前两阶段。对洒西钨铍矿床脉状矿体不同阶段石英中的流体包裹体进行了岩相学特征、显微测温、激光拉曼光谱分析等研究, 并对早期似层状矿体和晚期脉状矿体矿石中石英的氢-氧同位素组成进行了测试。结果表明: 该矿床内脉状矿体的流体包裹体主要有富液相包裹体、富气相包裹体和含子矿物多相包裹体3种类型。流体包裹体的气相成分以H₂O主, 含少量还原性气体如C₂H₂等, 液相成分也以H₂O为主。从硅酸盐阶段到碳酸盐-萤石阶段, 包裹体的均一温度和盐度(NaCl_eq)峰值范围分别为240~360℃、2.35%~13.81%;220~310℃、4.03%~9.86%和190~270℃、2.41%~6.88%。从硅酸盐阶段到碳酸盐-萤石阶段, 成矿流体的温度呈现降低趋势, 盐度也呈降低趋势。成矿流体总体上属中-高温度、低盐度、贫CO₂、含部分还原性气体的NaCl-H₂O流体体系。早期似层状矿体石英样品δD_V-SMOW值变化范围小, 为-102.8‰~-99.0‰, δ18O_V-SMOW值为11.7‰~13.0‰, δ18O_H2O值为3.16‰~6.46‰; 晚期脉状矿体氧化物-硫化物阶段石英样品δD_V-SMOW值变化范围较大, 为-99.6‰~-69.5‰, δ18O_V-SMOW值为11.2‰~14.1‰, δ18O_H2O值为3.08‰~6.73‰。综合表明成矿流体主要是岩浆水, 混合有少量大气降水或有机水, 流体可能发生了沸腾作用, 加之温度的降低, 导致晚期脉状矿体氧化物-硫化物阶段主要成矿物质的沉淀。洒西钨铍矿床属于中高温热液矿床。      

渤海湾盆地渤中凹陷古近系烃源岩生物标志物特征及其地质意义

渤中凹陷位于渤海湾盆地中东部, 主要发育沙三、沙一和东三段烃源岩层, 具有良好的油气勘探前景, 前期对渤中凹陷有机地球化学特征的研究主要基于岩屑样品, 对岩心样品生物标志物特征的研究比较薄弱。本次研究综合利用岩心和岩屑样品, 通过有机碳、岩石热解、氯仿沥青"A"、族组分饱和烃色谱-质谱等有机地球化学分析测试, 重点对渤中凹陷古近系东营组三段和沙河街组一段、三段烃源岩的有机质丰度、类型、成熟度及母质来源与沉积环境进行研究, 明确了渤中凹陷三套泥页岩的地球化学特征及发育控制因素, 并建立了区分3套烃源岩的典型生物标志化合物组合特征, 以期望为进一步厘清该区域优质烃源岩发育模式及时空分布提供一定的理论依据, 进而有利于该区油气的勘探。研究结果表明: 3套烃源岩的生烃潜力具有显著差异, 沙三段>沙一段>东三段。沙三段烃源岩有机质丰度最高, 为好-极好烃源岩, 有机质类型为Ⅰ-Ⅱ₁型, 处于成熟阶段; 沙一段次之, 为中等-好烃源岩, 有机质类型为Ⅱ₁-Ⅱ₂型, 整体处于成熟阶段; 东三段稍差, 为中等烃源岩, 有机质类型以Ⅱ₁-Ⅱ₂型为主, 处于低熟-成熟阶段。岩心样品的生物标志化合物中姥植比(Pr/Ph)、伽马蜡烷指数(Ga/C₃₀H)、C₂₇-C₂₈-C₂₉规则甾烷含量、4-甲基甾烷指数(4-MS/C₂₉甾烷)等参数表明母质输入和沉积环境是控制3套湖相烃源岩差异的主控因素, 淡水藻源输入和良好的保存条件是沙三段优质烃源岩发育的关键, 低等水生生物输入和强还原的保存条件是沙一段优质烃源岩发育的关键, 混源输入和良好的保存条件是东三段优质烃源岩发育的关键。      

DNAPL场地污染通量升尺度预测的敏感性分析

重非水相液体(DNAPL)污染问题日益严重。为评估DNAPL污染场地的环境风险, 常采用升尺度模型推估DNAPL污染源区溶解相的质量通量(溶解通量)。由于升尺度模型中的参数较多, 调查成本较高, 因此需筛选模型中的关键参数, 指导实际污染场地设计合理的观测数据采集方案。首先对升尺度模型中6个参数(地下水平均流速q、标准化浓度C₀/Ceq、离散状DNAPL质量比例GF₀、初始时刻离散状DNAPL贡献的通量比例f_g、拟合参数β₁及β₂)开展全局敏感性分析, 识别其中关键参数, 进而采用局部敏感性分析定量化关键参数的变化对通量预测的影响。研究结果表明, 参数q、C₀/Ceq、GF₀和f_g对通量预测有较大影响。q和C₀/Ceq在整个衰减过程中敏感性均相对较高, GF₀和f_g随着衰减过程的进行, 敏感性不断增高, 分别在衰减中后期和后期达到峰值; 对于不同结构的污染源区, q或C₀/Ceq增大时, 通量的增幅基本不变。随着污染源区中离散状DNAPL和池状DNAPL间的质量比例(GTP)增大, GF₀或f_g增大时, 其对通量预测的影响不断增大或减小。因此在预测溶解通量时需将调查成本重点应用于q和C₀/Ceq; 在合理设计污染源区修复方案时, 应重点调查GF₀; 在预测污染源区寿命时, f_g为重要调查对象; 对于所有结构的污染源区, q和C₀/Ceq均为重要调查对象, 对于GTP较大的污染源区, 应将调查成本重点应用于GF₀, 对于GTP较小的污染源区, 应重点调查f_g。      

基于内外功率比的非直线坡面型边坡的稳定系数研究

在边坡稳定性上极限分析中, 由于考虑了材料的理想弹塑性本构关系与相关流动法则, 相比极限平衡法更符合岩土材料的特征。在以往的二维边坡极限分析上限法中, 要求坡面形态为规则的直线, 而无论是天然边坡还是人工边坡, 边坡的坡面形态往往并非规则的直线。此外, 以往的边坡极限上限分析中得到的稳定数N_s=c/γH主要针对土坡的临界高度计算, 且未考虑孔压等外力对边坡施加的外功率。不同于传统极限平衡法采用静力学的平衡条件, 本研究针对非直线型坡面边坡稳定性问题, 假定滑动面为对数螺旋线, 基于极限分析上限定理和虚功原理, 提出了一种边坡发生旋转破坏时旋转中心的确定方法, 推导出了非直线型坡面边坡的重力虚功功率和能量平衡方程的解析解, 并提出了基于内、外功率之比的稳定系数K用以评价边坡的稳定性。通过算例比较了不同形态天然边坡的稳定性和人工削坡对边坡稳定性的影响, 并分析了边坡的坡度(β)、土体的内摩擦角(φ)、黏聚力(c)以及孔压系数(r_u)对稳定系数K的影响规律。对于坡度较大的边坡, 通过削坡改变坡面形态提高了边坡的稳定系数K。稳定系数K随黏聚力的增加而非线性增大, 随孔压系数的增加而降低。当黏聚力相对于孔压系数对边坡稳定性影响更大时, 稳定系数K随内摩擦角的增加而增大; 反之, 稳定系数K则随内摩擦角的增加而减小。以上结果符合对边坡稳定性分析的普遍认知, 验证了模型的合理性。另外, 通过将该方法与传统的Bishop法的计算结果进行对比, 发现安全系数F_s=1与稳定系数K=0的临界状态物理意义相同, 稳定系数K随黏聚力非线性增加, 更符合边坡的渐进破坏过程。      

地下水硫酸盐溯源的进展、问题和发展趋势

识别地下水溶解性硫酸盐来源及其生物地球化学循环过程是保障饮用水安全和水生态安全的重要前提, 对于地下水资源的管理和保护具有重要的意义。在广泛查阅文献的基础上, 总结了不同地下水硫酸盐来源δ34S_SO4和δ18O_SO4值域范围; 综述了地下水硫酸盐溯源及硫生物地球化学循环过程解析的研究进展, 指出了存在问题和发展趋势。地下水硫酸盐来源识别方法经历了水化学方法→单同位素→双同位素→多同位素和多示踪剂定性识别→定量评估的发展历程; 因特定地域来源的硫、氧同位素差异和生物地球化学转化过程等因素的影响, 地下水硫酸盐溯源尚存在较大的不确定性。建议在地下水流系统框架上结合土地利用分布, 布置采样点采集污染源和地下水样品, 测定水化学和硫酸盐的硫氧同位素值及其他辅助性示踪剂同位素值或浓度, 利用多学科、多方法充分融合研究区水文地球化学、渗流场、土地利用等信息, 解析地下水硫酸盐的来源及其贡献, 以支撑地下水资源保护和污染防治的科学实施。      

上硬下软地层中h型桩与滑坡相互作用机理模型试验研究

组合式抗滑桩是加固大型滑坡的有效防护措施, 但上硬下软等复合地层中h型抗滑桩的加固机理仍有待深入研究。基于一套自主研发的上硬下软地层滑坡-h型抗滑桩物理模型试验装置, 综合应力应变监测、激光测距仪、高速相机与粒子图像测速(PIV)技术研究了上硬下软地层滑坡中h型桩的位移、内力响应规律与滑体变形破坏特征, 揭示了上硬下软地层条件下h型桩与滑坡相互作用机理。研究结果表明, 在坡顶荷载逐渐增加的条件下, h型桩加固的上硬下软地层滑坡的演化阶段可划分为蠕变阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段和破坏阶段4个阶段。受连系梁影响, 前排桩与后排桩桩顶位移较小, 应变最大值出现在靠近滑面深度处; 后排桩弯矩呈"S"型分布, 前排桩弯矩呈三角形分布, 负弯矩最大值位于连系梁下方20 cm处。随着硬岩体积分数(φ_β)增加, 桩顶位移逐渐减小, 前、后排桩最大弯矩值也逐渐减小, 但硬岩体积分数超过60%后最大弯矩值变化幅度较小。当φ_β=20%和40%时, 后排桩土压力总体呈抛物线形式; 当φ_β=60%和80%时, 土压力总体呈反"S"型, 且滑面附近出现第二个土压力峰值; 前排桩土压力分布形式均为抛物线型。试验结果可为组合式抗滑桩加固机理研究和设计提供理论支撑。      

四川西昌米市盆地砂岩型铜铼矿中沥青特征及与铜、铼富集成矿的关系

四川西昌地区的米市中生代陆相盆地位于扬子地台西缘。最近在盆地内下白垩统飞天山组（K₁f）中发现了与砂岩型铜矿伴生的铼。铜铼矿体赋存于飞天山组碎裂状、透镜状砂岩中,矿石中见有大量细脉状沥青分布。为探讨米市盆地砂岩型铜铼矿床（点）中有机质（沥青）对铜铼成矿的作用,对矿床（点）中矿石及沥青进行了矿相学、显微结构、红外光谱及有机碳同位素组成的研究。结果表明:铜矿物呈它形粒状分布于沥青之中,与之形成交代结构;沥青具有较高的Cu、Re含量;沥青是由下伏三叠系白果湾组中的古油藏发生热裂解形成的,证实了铜铼矿床的形成与古油藏有机质具有密切的空间和成因关系。该类型矿床的发现,为铼等分散元素超常富集成矿研究提供了新的对象。      

Early Jurassic Flora and Stratigraphy from Shansonggang of Southern Jilin,China

More than 35 species belonging to 22 genera of fossil plants are recognized by the authors from the Shansonggang flora in the 8hansonggang Basin of Jilin, China. Among them, the coexistence of Coniopteris and Cycadocarpidium demonstrates that the present flora possesses the characters of the early assemblage of Early Jurassic floras in Eurasia. Therefore, the age of the Shansonggang flora is considered the Early Jurassic.This study would be beneficial for better understanding the paleoecological and paleoclimatic characteristics of the Shansonggang Basin. Based mainly on the characters of the flora, the authors suggest that the Lower Jurassic coal-bearing strata, the Shansongang Formation, should namely be renewed.     

Early Jurassic Flora and Stratigraphy from Shansonggang of Southern Jilin,China

1IntroductionThe Shansonggang Basin, one of the Mesozoic coal-bearing basins in northeastern China, is located in southern Jilin Province, China and covering about 30 km2(Fig.1). The basin is lying in the northwest-ern margin of the Longgang anticline, just opposite to the Yihe Basin which lies in the southeastern margin of the anticline. During 1940s~1970 s, a lot of work on the survey of coal geology was made in the basin, but there has been a little knowledge about the plant fossils…